膝关节置换过程中韧带稳定性与术后功能的相关性

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.0281

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：

下肢力线：下肢力线(膝内翻角)即股骨机械轴与胫骨机械轴的夹角，理想的角度为0°-5°，国人参考值为：男性(2.2±2.7)°，女性(2.2±2.5)°。股骨机械轴为股骨头圆心与股骨髁间窝顶点的连线，胫骨机械轴为胫骨髁间嵴中点与踝关节中心的连线，踝关节中心取内外踝的中点。从生物力学来说，下肢力线就是“双腿的重力线”。

间隙平衡技术：该技术要求获得矩形的、相同的屈、伸间隙，允许关节线的轻度上移。参照胫骨截骨、调整股骨远端及后髁截骨。主要发生在以下情况：在假体矢状径与股骨矢状径并不相符时，如果使用小一号假体及前参照，意味着屈间隙大于伸直间隙。按照间隙平衡技术，此时应增加股骨远端截骨，以获得相同的屈、伸间隙。手术步骤：软组织平衡，胫骨截骨、参照胫骨行股骨截骨。

摘要

背景：全膝关节置换术中应达到何种程度的韧带松弛度及这种韧带松弛状态与膝关节功能的关系，目前仍不明确。

目的：分析全膝关节置换术中韧带松弛度与术后关节功能的关系。

方法：由术者在膝关节假体置入后行伸直0°、屈曲30°位韧带松弛度测量；根据不同的韧带松弛度，将患者分为7组：组1(0-1.0 mm)，组2(1.0-2.0 mm)，组3(2.0-3.0 mm)，组4(3.0-4.0 mm)，组5(4.0-5.0 mm)，组6(5.0-6.0 mm)及组7(>6.0 mm)。根据置换前和置换后2年美国膝关节协会评分、牛津膝关节评分和膝关节损伤与骨关节炎评分评估膝关节功能。

结果与结论：①随访时间为2年，最终获得随访的患者有362例；②术后患者的膝关节功能评分(KSS、OKS及KOOS评分)均较术前有明显改善；③术后KSS评分各组间差异有显著性意义(F=16.273，P=0.000)，功能最好的2组为组3(2.0-3.0 mm)和组4(3.0-4.0mm)；术后OKS评分各组间差异有显著性意义(F=3.103，P=0.006)，评分最低的为组3(2.0-3.0mm)；伸直位膝关节内外翻松弛度为1.0-2.0 mm或屈膝30°位内外翻韧带松弛度为2.0-3.0 mm或3.0-4.0 mm时术后膝关节功能评分(KSS及OKS评分)最优；④膝关节活动度各组间差异有显著性意义(F=4.227，P=0.000)，活动度最大的是组6和组7；⑤KOOS评分的维度中膝关节日常生活活动和膝关节有关的日常生活质量，组3评分最高；⑥结果表明，为获得最佳的全膝关节置换后膝关节功能，术中韧带松弛度应尽量维持在伸直位内外翻韧带松弛1.0-2.0 mm或屈膝30°位内外翻韧带松弛2.0-3.0 mm。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程
ORCID: 0000-0001-5861-7140(刘庆宽)

关键词: 全膝关节置换, 韧带松弛度, 膝骨关节炎

Abstract:

BACKGROUND: The extent of ligament laxity should be achieved during total knee arthroplasty (TKA) and the relationship between ligament laxity and knee function are still uncertain.
OBJECTIVE: To investigate association of the intraoperative ligament laxity and functional outcomes after TKA.

METHODS: Medial and lateral ligament laxities were measured intraoperatively in extension 0°and flexion 30°, and the patients were then divided into seven groups based on the ligament laxity, group 1 (0-1.0 mm), group 2 (1.0-2.0 mm), group 3 (2.0-3.0 mm), group 4 (3.0- 4.0 mm), group 5 (4.0-5.0 mm), group 6 (5.0-6.0 mm) and group 7 (> 6.0 mm). The knee function was evaluated by Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score (KOOS), the Knee Society Clinical Rating System (KSS) and the Oxford Knee Score (OKS) at baseline and 2 years postoperatively.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) Totally 362 patients completed the 2-year follow-up. (2) The postoperative KOOS, KSS and OKS scores were significantly improved compared with the baseline. (3) There was a significant difference in the KSS score among groups (F=16.273, P=0.000), and the scores were best in the groups 3 and 4. The postoperative OKS scores showed significant difference among groups (F=3.103, P=0.006), and the scores were lowest in the group 3. Medial and lateral ligament laxity 1.0-2.0 mm in extension 0° and ligament laxity 2.0-3.0 mm/3.0-4.0 mm in flexion 30° showed the optimal KSS and OKS scores. (4) The range of motion of the knee joint exhibited significant difference among groups (F=4.227, P=0.000), which was largest in the groups 6 and 7. (5) Group 3 exhibited good functional outcome under activities of daily living and quality of life subscores in KOOS. (6) To conclude, in order to improve the functional results after TKA, orthopedic surgeons should monitor ligament laxity intraoperatively 1.0-2.0 mm in extension and 2.0-3.0 mm in flexion 30°.

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Key words: Arthroplasty, Replacement, Knee, Ligaments, Osteoarthritis, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

刘庆宽，王国栋，王承群，孔颖，牛帅帅，马龙飞. 膝关节置换过程中韧带稳定性与术后功能的相关性[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(19): 2968-2973.

Liu Qing-kuan, Wang Guo-dong, Wang Cheng-qun, Kong Ying, Niu Shuai-shuai, Ma Long-fei. Correlation of intraoperative ligament stability with functional outcomes following total knee arthroplasty[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2018, 22(19): 2968-2973.

图/表（结果） 2

2.1 参与者数量分析 387例患者符合纳入标准，随访时间为2年，最终获得随访的患者有362例，失访率为6.5%，失访原因包括迁移去外地(12例)、因合并症治疗(8例)及联系不到(5例)等，见图1。

2.2 术前各组功能评分 根据术中韧带松弛度分组，回溯术前各组患者的KSS评分(F=1.507，P=0.175)、OKS评分(F=1.926，P=0.076)，各组间差异无显著性意义；术前各组患者的活动度各组间差异无显著性意义(F=1.092，P=0.366)，见表1；术前KOOS评分不同维度下各组间差异无显著性意义(图2)。

2.3 术后各组功能评分 术后患者的膝关节功能评分(KSS及OKS评分)均较术前有明显改善(表1)。术后KSS评分各组间差异有显著性意义(F=16.273，P=0.000)，LSD检验两两比较见表2，评分最高的2组为组3(2.0-3.0 mm)和组4(3.0-4.0 mm)，分别为85.85±10.36 和79.59±9.44；术后OKS评分，各组间差异有显著性意义(F=3.103，P=0.006)，LSD检验两两比较见表3，评分最低的组3(2.0-3.0mm)为17.94±4.98，其余各组差异不大；术后膝关节活动度，各组间差异有显著性意义(F=4.227，P=0.000)，LSD检验两两比较见表4，活动度最大的是组6和组7，分别为(114.26±13.63)°和(116.19±9.51)°，这2组间差异无显著性意义。

2.4 术后KOOS评分 术后患者的KOOS评分各维度均较术前明显改善(图3)。术后KOOS疼痛及体育娱乐时膝关节功能评分各组间差异无显著性意义；僵硬等其他症状，AVONA显示各组间差异有显著性意义(F=9.285，P=0.000)，LSD两两比较，评分最低的是组1(0-1.0 mm)，为77.47±4.39，与其他各组间差异均有显著性意义(P < 0.05)；评分最高的是组6和组7，分别为84.87±4.89和83.95±3.76，与其他各组间差异均有显著性意义(P < 0.05)；膝关节的日常生活活动评分，AVONA显示各组间差异有显著性意义(F=3.215，P=0.004)，LSD两两比较，评分最高的是组3(2.0-3.0 mm)，为73.05±4.74，与组4-7之间的差异均有显著性意义(P < 0.05)。

膝关节有关的日常生活质量评分，AVONA显示各组间差异有显著性意义(F=2.997，P=0.007)，LSD两两比较，评分最高的是组3(2.0-3.0 mm)，为89.00±3.10，与其余各组之间的差异均有显著性意义(P < 0.05)。

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引言

材料方法

1.1 设计 对比观察试验。

1.2 时间及地点 于2009年1月至2011年12月在济宁医学院附属医院骨关节科完成。

1.3 材料 文中所使用的假体为Nexgen LPS-Flex (Zimmer, Warsaw, IN)，NexGen高屈曲度膝关节置换系统为组合式膝关节系统。其部件包括：股骨部件(CR、C-Flex、LPS、LPS-Flex)、关节面(标准型、NSM型、Prolong型)、胫骨平台(超高分子聚乙烯型)。其中股骨部件材料采用铸造钴铬钼合金，部分C-Flex型号内表面有纯钛丝盘绕，关节面、胫骨平台材料采用超高分子量聚乙烯。

1.4 对象 纳入2009年1月至2011年12月在济宁医学院附属医院骨关节科初次接受全膝关节置换手术治疗的387例患者，患者对治疗方案均知情同意。

纳入标准：诊断为膝关节骨性关节炎，诊断标准采用美国风湿学会确定的骨关节炎诊断标准，经正规非手术治疗半年以上病情不缓解，严重影响患者生存质量；Kellgren和Lawrence骨关节炎X射线分级2级以上。初次行单侧全膝关节置换，年龄小于85岁。

排除标准：术前即有严重韧带松弛，应力试验终点为“软”，术中有可能应用14 mm或以上的聚乙烯衬垫；韧带松弛合并膝关节畸形，术中有可能应用14 mm或以上的聚乙烯衬垫；既往膝关节手术病史；对侧膝关节置换术后2年以内；合并有全身系统疾病影响术后康复功能锻炼，如神经功能障碍、心脏及呼吸功能不全。

1.5 方法

1.5.1 手术方法手术由同一组医生实施。假体使用后交叉韧带不保留型假体，Nexgen LPS-Flex(Zimmer, Warsaw, IN)。操作在止血带下完成，膝前正中切口，髌旁内侧入路。根据术前双下肢全长位X射线片测量，股骨远端截骨位外翻5°-8°；根据股骨后髁连线、Whiteside线、内外上髁轴线确定外旋截骨，若患者明确的后髁骨缺损，排除在该组患者之外。软组织平衡技术采用Whiteside^[11-12]的研究，目的是伸直和屈曲90°时POLO试验(pull-out/lift-off，拉出-抬离试验)控制在1-3 mm的范围。所有假体均采用骨水泥固定，充分止血，不常规放置引流，逐层缝合，加压包扎。

1.5.2 围手术期处理及术后康复切皮前30 min开始预防性应用抗生素1次(头孢唑啉钠)，术后用1次。术后12 h开始应用利伐沙班10 mg，1次/d，直至术后第14天。术后当天即开始股四头肌等长收缩和主动踝泵锻炼。功能锻炼采用相同的康复方案。手术次日行被动屈曲及伸展训练，逐渐增加幅度及频率。术后第1天开始下地活动。出院后继续在助行器术后康复。

1.6 主要观察指标

1.6.1 韧带松弛度测量由术者在假体置入后(缝皮前)再行松弛度测量，为伸直0°、屈曲30°位股骨假体最远端至聚乙烯衬垫的最深点之间的距离；测量时，需要施压以内翻或者外翻的侧方应力，直至达到终末点(end point)。根据不同的韧带松弛度，将患者分为以下几组：组1(0-1.0 mm)，组2(1.0-2.0 mm)，组3(2.0-3.0 mm)，组4(3.0-4.0 mm)，组5(4.0-5.0 mm)，组6(5.0-6.0 mm)及组7(>6.0 mm)。

1.6.2 膝关节功能评估采用美国膝关节协会评分(Knee Society Function Score，KSS)、牛津膝关节评分(Oxford Knee Score，OKS) 和膝关节损伤与骨关节炎评分(Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score，KOOS)进行膝关节功能评估。

KSS评分包括膝评分和功能评分，满分为100分，优85-100分，良70-84分，中60-69分，差<60分。

OKS评分于1998年于牛津大学创办，由12个构成项目组成，5项关于疼痛，7项关于功能，每个项目评分为1-5分，1分为最低限度反应，5分为最剧烈反应，该评分对评价全膝关节置换具有较好的效果，也应用于全膝关节成形术。

KOOS共分为5个维度：膝关节疼痛(9项)、僵硬等其他症状(7项)、膝关节的日常生活活动(17项)、体育娱乐时膝关节功能(5项)、与膝关节有关的日常生活质量(4项)，总共42个问题，每一项得分为0-4分，每个方面得分汇总转化为标准分(0-100分)，分值越大功能越好，其应用于全膝关节置换的评估被认为是有效、可靠的^[13-14]。

KOOS和OKS评分采取问卷调查的方式采集数据；随访其中1名作者(孔颖)以盲法评估KSS评分、膝关节活动度和术前及术后的下肢力线。

1.7 统计学分析 统计学处理采用SPSS 17.0软件(SPSS Inc., Chicago, Illinois)。数据以x(_)±s的形式给出。各组间比较，方差齐时采用单因素方差分析(one-way ANOVA)，不齐时采Kruskal-Wallis检验(Kruskal-Wallis analysis of variance)，两两比较采用LSD检验。

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讨论

术中应达到何种程度的韧带平衡(松弛度)是膝关节置换中的一个要点，但关于这方面的研究较少，原因在于膝关节置换的患者群体复杂，有着不同的年龄、性别、体质量指数及活动度等，高龄患者往往还合并多种其他系统疾病，所以，是否所有患者均适合同一标准的松弛度目前尚不明确；另外，术后评估方法的选择对于韧带松弛度与关节功能关系的评估也非常重要。以下的观点已达到共识，过度的韧带松弛可能会导致术后膝关节疼痛、不稳或功能减退，最终会导致假体失效^[15-16]；然而，韧带过度紧张会导致膝关节活动受限，疼痛及僵硬，同样会影响膝关节功能^[17]。这促使人们思考在膝关节置换术中最理想的韧带松弛度应达到何种程度。Seah等^[18]对膝关节置换术后前后移位程度与膝关节功能的研究证实，经过2年随访，前后移位在5-10 mm之间的术后膝关节OKS评分优于<5 mm及> 10 mm的患者；前后移位大于10 mm的患者术后膝关节活动度最大，但是膝关节由过伸引起的不稳定比例最高。

此课题将重点放在膝关节冠状面的松弛度研究。Heesterbeek等^[19]根据一项30例健康的、老年、非骨性关节炎的影像学研究，推荐屈膝位内翻松弛度为0°-7.1°，外翻松弛度为0°-5.5°；伸直位内、外翻松弛度分别为0.2°-5.4°及0.7°-3.9°。Bellemans等^[20]认为成功的韧带平衡是伸直位膝关节内-外开口为2-4 mm，而屈膝位为2- 6 mm；正是基于前人的上述研究，此课题病例分组采取每毫米即分一组，超过6 mm的患者归为一组。

临床中目前上没有精确和有效的工具定量测定膝关节内外侧松弛度，此课题采用的方法其可靠度已经有报道，测量者之间的相关系数为0.88(95%置信区间为0.82- 0.92)^[21]。研究结果证实，伸直位膝关节内外翻松弛度为1.0-2.0 mm或屈膝30°位内外翻韧带松弛度为2.0-3.0 mm或3.0-4.0 mm时术后膝关节功能评分(KSS及OKS评分)最优；韧带松弛度为2.0-3.0 mm时KOOS评分中日常生活活动和与膝关节有关的日常生活质量评分最高。超过以上程度的韧带松弛应避免，此时膝关节功能并不随着松弛度的增加而改善；而1 mm以内的韧带紧张度也应避免，以防术后发生屈膝挛缩，纳入此次研究的患者有2例屈膝挛缩发生，均发生在伸直位松弛度小于1 mm的患者中，而且，通过随访发现，该组患者术后的功能锻炼相对更加困难，恢复到屈膝90°以上的时间更久，而且KOOS评分显示，患者自觉僵硬等其他症状较多。此课题研究还发现，OKS评分与KSS评分的术后变化趋势并不一致，除组3(2.0-3.0 mm)外，OKS评分其余组之间差异并不明显，这可能与OKS评分本身的局限性有关，其评分内容有些比较模糊，不像KSS评分那样患者可以做出明确的答案^[22]。

纳入此次研究的患者手术中采用的技术有两点比较重要：经测量切除截骨技术和逐步的韧带平衡技术，每步约增加松弛度从0到4.0-5.0 mm，相反，若采用间隙技术，通过进一步截骨可获得良好的韧带松弛度^[23-25]，缺点是增加的截骨量可能会导致力线不佳^[26-27]；这种技术的另外一个优点是一旦力学轴线和韧带平衡确定后，术前的畸形程度和术后的松弛度之间就没有相关性。因此，纳入此次研究的病例没有将患者术前畸形程度列为单独的影响因素^[28]。

膝关节活动度研究发现，韧带松弛度最大的2组(超过 5 mm)关节活动度最大；说明韧带松弛度越大，膝关节活动度相对更大，但是这并不意味着更好的关节功能；原因之一是对于老年人来说，膝关节活动度超过110°对日常生活即足够，上下楼仅需要膝关节活动度 90°。本组患者的膝关节活动度均110°左右或以上，故对术后膝关节功能评分影响不大^[29-31]。

此次课题的优点是在术中即对伸直和屈膝30°位的韧带松弛度进行测量，可以让术者基于一些客观的数据测量而不是根据经验来判断术中应达到何种程度的韧带平衡，使术者在手术结束前即可对不可接受的韧带松弛度进行矫正。然而，对于全膝关节置换患者来说，许多因素可能会对关节过松或过紧导致的膝关节功能不佳有影响，每位患者对不同松弛度的感受不一，这也是此次研究的局限性所在。

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