止血带在导航系统下行全膝关节置换的应用时机选择：一项单中心、回顾性分析

doi:10.12307/2025.119

中国组织工程研究 ›› 2025, Vol. 29 ›› Issue (15): 3159-3164.doi: 10.12307/2025.119

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止血带在导航系统下行全膝关节置换的应用时机选择：一项单中心、回顾性分析

潘浩，杨梦，刘国强

河北省沧州中西医结合医院，河北省中西医结合骨关节病研究重点实验室，河北省沧州市 061000

收稿日期:2023-12-11 接受日期:2024-01-20 出版日期:2025-05-28 发布日期:2024-11-04
通讯作者: 刘国强，硕士，主任医师，河北省沧州中西医结合医院，河北省沧州市 061000
作者简介:潘浩，男，1986年生，河北省任丘市人，汉族，2014年河北大学毕业，硕士，主治医师，主要从事骨关节疾病诊治方面的研究。并列第一作者：杨梦，男，1995年生，河北省任丘市人，汉族，2023年河北医科大学毕业，硕士，医师，主要从事骨关节疾病诊治方面的研究。

Timing of total knee arthroplasty with tourniquet under navigation system: a single-center, retrospective analysis

Pan Hao, Yang Meng, Liu Guoqiang

Cangzhou Hospital of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine in Hebei Province, Hebei Province Key Laboratory of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine Osteoarthritis Research, Cangzhou 061000, Hebei Province, China

Received:2023-12-11 Accepted:2024-01-20 Online:2025-05-28 Published:2024-11-04
Contact: Liu Guoqiang, Master, Chief physician, Cangzhou Hospital of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine in Hebei Province, Hebei Province Key Laboratory of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine Osteoarthritis Research, Cangzhou 061000, Hebei Province, China
About author:Pan Hao, Master, Attending physician, Cangzhou Hospital of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine in Hebei Province, Hebei Province Key Laboratory of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine Osteoarthritis Research, Cangzhou 061000, Hebei Province, China Yang Meng, Master, Physician, Cangzhou Hospital of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine in Hebei Province, Hebei Province Key Laboratory of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine Osteoarthritis Research, Cangzhou 061000, Hebei Province, China Pan Hao and Yang Meng contributed equally to this article.

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

导航辅助下全膝关节置换：定位系统利用传感器技术，不依赖术前患者的影像数据，通过陀螺仪及加速度计配合特定的算法，在术中实时测量股骨远端与胫骨平台的截骨角度，计算获得个性化的角度数据，以辅助医生更加精准地完成膝关节置换手术中下肢力线测量和截骨定位。

摘要
背景：传统全膝关节置换过程中应用止血带的时机已有明确报道，随着关节相关技术不断精进，导航系统下全膝关节置换应用止血带的时机却鲜有报道。
目的：评估采用全程与半程止血带对Brainlab导航系统下行全膝关节置换疗效的影响。
方法：回顾性分析2022年1-12月在河北省沧州中西医结合医院行导航系统下全膝关节置换患者的资料，选择符合条件的145例患者进行分析，按松开止血带时机分为全程组(n=71)和半程组(n=74)。收集患者一般资料、围术期情况、术后膝关节周围肿胀情况、下肢深静脉血栓发生情况、目测类比评分、美国特种外科医院膝关节评分和关节遗忘评分，评估膝关节功能并进行比较。
结果与结论：①与半程组相比，全程组患者的手术时间更短、下肢深静脉血栓发生率更高、术后膝关节肿胀情况更重(P < 0.001，P=0.027，P < 0.001)，术中出血量更少(P < 0.001)，但隐匿性失血量更多(P < 0.001)，且差异有显著性意义；②术后1周时，全程组目测类比评分高于半程组，差异有显著性意义(P < 0.001)；③术后3个月、6个月、1年两组关节遗忘评分相比，差异均无显著性意义(P > 0.05)；④提示采用导航系统行全膝关节置换的患者中，半程使用止血带隐匿性失血量少、术后患肢肿胀程度及下肢深静脉血栓发生率低，膝关节功能恢复更快。

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

关键词: 导航系统, 全膝关节置换, 止血带, 膝关节功能, 关节遗忘评分

Abstract: BACKGROUND: The timing of tourniquet application in traditional total knee arthroplasty has been clearly reported. With the continuous refinement of joint-related techniques, the timing of tourniquet application in total knee arthroplasty under navigation system has rarely been reported.
OBJECTIVE: To evaluate the effect of total knee arthroplasty with Brainlab navigation system using full-course and half-course tourniquets.
METHODS: From January to December 2022, data of 145 eligible patients who underwent total knee arthroplasty under navigation system in Cangzhou Hospital of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine in Hebei Province were retrospectively analyzed and they were divided into the full course group (n=71) and the half course group (n=74) according to the timing of tourniquet release. General data, perioperative conditions, postoperative swelling around the knee joint, postoperative lower extremity deep venous thrombosis, visual analog scale score, Hospital for Special Surgery knee score, and forgotten joint score were collected to assess knee joint function and statistically compared.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) The operation time of the full course group was shorter than that of the half course group, the incidence of lower extremity deep venous thrombosis was higher, and the postoperative knee joint swelling was more severe (P < 0.001, P = 0.027, P < 0.001). The intraoperative blood loss of the full course group was less than that of the half course group (P < 0.001), and the occult blood loss of the full course group was more than that of the half course group (P < 0.001), with statistically significant differences. (2) At 1 week after surgery, the visual analog scale score in the full course group was significantly higher than that in the half course group (P < 0.001). (3) There was no significant difference in forgotten joint score between the two groups at 3, 6 months and 1 year after surgery (P > 0.05). (4) It is indicated that in patients undergoing total knee arthroplasty using a navigation system, the half-course group has less occult blood loss, lower postoperative swelling and incidence of postoperative lower extremity deep venous thrombosis, and faster recovery of knee joint function.

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

Key words: navigation system, total knee arthroplasty, tourniquet, knee joint function, forgotten joint score

中图分类号:

潘浩, 杨梦, 刘国强. 止血带在导航系统下行全膝关节置换的应用时机选择：一项单中心、回顾性分析[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(15): 3159-3164.

Pan Hao, Yang Meng, Liu Guoqiang. Timing of total knee arthroplasty with tourniquet under navigation system: a single-center, retrospective analysis[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2025, 29(15): 3159-3164.

图/表（结果） 6

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引言

导航系统下全膝关节置换(total knee arthroplasty，TKA)因精确的定位系统可以在术中获得更准确的假体位置、更精准的力线[1]。早在1997年就被 SARAGAGLIA等[2]第一次应用于TKA中。大量的研究表明，在(180±3)°范围外会缩短膝关节假体的寿命，从远期结果来看传统TKA比导航系统下TKA术后效果更差[3-4]，尤其是在严重的内外翻畸形下，导航系统可以“从容”应对[5]。
导航系统的问题也是显而易见的，由于术中需要注册，手术与麻醉时间被延长[6]，止血带使用时机慢慢被大众所“重视”。1904年Harvey Cushing创造了第一个用于外科手术的气动止血带[7]。止血带可以使TKA术中出血减少、术野更清晰、手术与麻醉时间更少[8]。尽管如此，关于止血带使用的安全性和有效性仍存在一些问题，其中包括术后疼痛、神经肌肉损伤、伤口并发症、再灌注损伤、下肢深静脉血栓形成风险增加、康复延迟、术后活动范围降低及其对血管疾病患者的负面影响等问题[9-12]。有学者提出在术中静脉输注、关节腔注射氨甲环酸及选择硬膜外麻醉可以有效减少止血带所带来的负面影响[13-14]。可以看出目前止血带在TKA中还是不可替代的，尤其是在导航系统下TKA中显得格外重要。导航系统下TKA需要更好的视野来精准定位，全程止血带为切皮前充气加压直至切口关闭后再松开；半程止血带为切皮前充气加压，假体骨水泥固定后松开。CAO等[15]认为半程止血带在传统TKA术中可以获得更好的围术期效果、更少的深静脉血栓及术后肿胀的发生率。然而在导航系统下TKA术中止血带应用的研究较少，止血带应用时机把握不明确。
此次研究旨在探究止血带在导航系统下TKA术中使用的时机选择，并应用关节遗忘评分(Forgotten joint score，FJS)进行评价，患者应用半程止血带是否比全程止血带更能“忘记”自己置入过膝关节假体。

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

材料方法

1.1 设计 单中心回顾性研究。数据呈正态性采用
Shapiro-Wilk检验，采用卡方检验或Fisher确切概率法比较两组分类变量。如果变量呈非正态分布，则使用Mann-Whitney检验比较连续变量。使用独立样本Student t检验比较两组之间的连续变量。
1.2 时间及地点 试验于2022年1-12月在河北省沧州中西医结合医院关节二科完成。
1.3 对象 此次研究回顾性分析2022年1-12月在河北省沧州中西医结合医院导航系统下行TKA的患者，共有184例，按照纳入标准，选择符合条件的145例患者进行分析，按止血带松开时机分为全程组(n=71)和半程组(n=74)。两组患者的年龄、性别组成、体质量指数、手术侧别、随访年月及发病时长等一般资料比较差异无显著性意义
(P > 0.05)，具有可比性。
纳入标准：①年龄18-80岁；②诊断为重度膝骨关节炎，保守治疗失败者；③随访时间1年及以上；④自愿接受导航系统治疗方案。
排除标准：①凝血功能障碍；②骨和关节感染；③自身免疫性疾病；④病历或放射学影像不完整的患者；⑤有手术禁忌证无法耐受手术者。
此次研究经河北省沧州中西医结合医院医学伦理委员会批准(批准号：2021-KY-085.1，批准时间：2021-11-19)，所有患者对治疗方案均知情同意。
1.4 材料 全膝关节假体介绍见表1。

1.5 方法
1.5.1 手术方法所有患者手术均由同一名具有经验丰富的主任医师主刀完成，假体均选择施乐辉(施乐辉，伦敦，英国)全膝关节系统(Legion PS)，患者均常规进行术前模板测量。
两组患者术前半小时均静脉滴注头孢呋辛钠1.5 g(哈药集团，H20051021)预防感染，术前10 min静脉输注氨甲环酸注射液1 g(湖南洞庭药业有限公司，H43020565)。麻醉成功后，患者仰卧位，大腿近端绑止血带，给予压力为患者收缩压的2倍，时间90 min，下肢驱血后打止血带；经膝前正中切口髌旁内侧入路，股骨远端内侧及胫骨中上段内侧安放示踪球，依次注册髋膝踝关节各参考点及评估内外侧韧带张力，完成建模及制定手术计划。计算机导航系统(Knee3软件，Brainlab 公司，德国)下放置截骨导板行股骨、胫骨截骨，验证截骨效果，根据间隙曲线图松解软组织、平衡屈伸间隙，安装假体，止血，全程组逐层缝合，松开止血带；半程组安装假体后松开止血带止血，逐层缝合。
1.5.2 术后处理术后常规应用注射用头孢唑林钠2 g(华北制药河北华民药业责任有限公司，H20223016)静脉输注，直至术后第2天；低分子肝素钠 5 000 IU(齐鲁制药有限公司，H20221343)皮下注射，直至出院；出院后口服利伐沙班10 mg(石药集团欧意有限公司，H20023425)，直至术后35 d。由专业责任护士及康复师进行术后康复指导。术后第1天指导患者从床上坐起，在进行股四头肌收缩锻炼的同时开展踝泵锻炼，根据患者恢复情况可选择主动或被动的锻炼方式。术后第3天行下肢深静脉彩超后无血栓患者指导进行扶床锻炼，嘱其坐于病床边沿，使用健侧腿钩住患侧腿进行膝关节屈伸活动；同时指导患者保持髋关节屈曲40°，15 s后放松，以增强股四头肌和腘绳肌的肌力；此外可在护理人员及助行器等器械的帮助下下床行走，根据患者体力情况逐渐增加行走距离。根据患者术肢肿胀情况给予冰敷。
1.6 主要观察指标
1.6.1 一般资料收集记录患者基本信息，包括性别、年龄、体质量、身高、体质量指数、侧别及术后下肢深静脉血栓发生情况等。并记录手术时间、切口长度、住院时长、术中出血量、隐匿性失血量、总失血量及术后膝关节肿胀情况。根据Nadler及Gross公式计算每例患者的围术期失血量[16-17]。总失血量=术前血容量×(术前红细胞压积-术后红细胞压积)/红细胞压积平均值。术前血容量=K1×身高(m)+K2×体质量(kg)+K3，男性：K1=0.366，K2=0.032，K3=0.604；女性：K1=0.356，K2=0.033，K3=0.183。术后红细胞压积指术后的红细胞压积最低值；红细胞压积平均值=(术前红细胞压积 + 术后红细胞压积)/2。显性失血量=术中出血量+术后出血量；术后失血量=术后换药时敷料质量-换药前敷料质量。由于在换药前敷料中血液可能被蒸发，所以计算的术后失血量可能与实际不符，故增加计算换药次数(经计算，1块纱布完全浸透的血液量约为30 mL)。隐匿性失血量=总失血量-显性失血量+输血量。输血量以1 U=200 mL计算[18]。通过测量大腿(髌骨中线上10 cm)、膝关节(髌骨中线)和小腿(髌骨中线下10 cm)的周长评估下肢肿胀情况[19]。
1.6.2 临床功能评估所有患者在术后1周、1个月、3个月采用目测类比评分评估术后疼痛情况(0分无痛，10分剧痛)；术后3，6，12个月随访时，采用美国特种外科医院膝关节评分(hospital for special surgery knee score，HSS)和FJS评分评估TKA术后患者膝关节功能。
HSS评分包含疼痛30分、关节功能22分、关节活动度18分、肌力10分、屈曲畸形10分及关节稳定性10分，分数越高，功能越好。
FJS评分是评价关节置换效果的评分系统，主要评价患者在日常活动中有没有忘记自己置入过人工关节假体。它是由12个相同权重的问题组成，得分设计为李克特量表，每一个问题的得分从0-4分，总分范围从0-48分。
1.7 统计学分析 使用SPSS 22.0统计软件(IBM Corp.，Armonk，NY，USA)进行统计分析。连续变量表示为x±s，如年龄、体质量指数等；分类变量表示为计数和百分比，如下肢深静脉发生率。数据呈正态性采用 Shapiro-Wilk 检验，采用卡方检验或Fisher确切概率法比较两组分类变量；如果变量呈非正态分布，则使用Mann-Whitney检验比较连续变量。使用独立样本Student t检验比较两组之间的连续变量。P < 0.05为差异有显著性意义。文章统计学方法已经河北省沧州中西医结合医院生物统计学专家审核。

讨论

与全程止血带相比，两组切口长度及住院时长无任何差异。以往大多数文献报道在全程止血带导航下TKA要比传统TKA所需手术时间要长[20]，此次研究证实导航系统下半程使用止血带要比全程使用止血带所需手术时间更长。CAO等[21]认为全程止血带可以提供更好的术野、减少术中出血从而改善骨水泥的固定，缩短手术及麻醉时间。TIE等[22]认为半程使用止血带手术时间较全程长但并不影响术中骨水泥固定，且其术后并发症发生率更低，这与此次研究结果相似。此次研究认为在导航系统下半程使用止血带比全程使用止血带下肢深静脉血栓发生率要低。XU等[23]研究认为术后延迟下床活动可增加下肢深静脉血栓发生率，这与此次研究结果一致，全程组术后肿胀及疼痛明显，术后下地及康复时间推迟，从而增加下肢深静脉血栓的发生率。ZHOU等[24]研究发现全静脉要比脊髓硬膜外麻醉出现下肢深静脉血栓的风险低。此次研究患者均为硬膜外麻醉，术后下肢深静脉血栓发生率较其他研究高。RASMUSSEN等[25]使用微透析法测量患者使用止血带时间与术中乳酸、D-二聚体、丙酮酸、葡萄糖和甘油水平的关系，从而得出使用止血带超过半小时之后会增加远端肢体的缺血损伤，从而增大下肢深静脉血栓发生率。血栓形成三因素为高凝状态、血管内皮损伤及血液瘀滞，这也适用于TKA患者。接受TKA患者大多为老年人，血管老化、血流速度慢并伴有不同程度的高凝状态，在长时间使用止血带的情况下，高压和长时间结扎导致下肢缺血，当循环恢复时，缺血再灌注导致内皮细胞继发性损伤从而暂时增加血容量和全身血管阻力，诱导高凝状态、激活纤溶活性[26-27]。半程止血带使用时间短从而可以减少下肢缺血降低下肢深静脉血栓发生率。血栓刺激炎症，炎症刺激血栓的形成，这两个过程是相互依赖、相互强化的，从而会一定程度影响下肢肿胀[28]。这与此次研究结果是一致的，半程使用止血带要比全程使用止血带肿胀程度高且具有统计学差异。LIU等[29]认为止血带充气后的反应性充血会导致患肢大小增加10%，从而导致膝关节周围软组织张力的增高，这可能是术后膝关节肿胀加重的原因。
以往在大多数临床研究中仅进行导航系统与传统TKA术中出血量的比较，并未研究导航系统下TKA全程与半程使用止血带对术中出血的影响。KALAIRAJAH等[30]研究认为全程止血带下的导航系统比传统TKA可以带来更少的出血量和红细胞流失量。此次研究认为导航系统TKA下半程使用比全程使用止血带术中失血量高，隐匿性失血量低且具有统计学差异。LARSSON等[31]认为止血带释放后快速反应性充血和纤溶活性亢进会导致松质骨持续出血，从而使半程止血带术中出血增加，止血带释放后5 min
出现峰值。HU等[32]研究认为使用止血带时间越长，术后失血越多，且止血带使用时间为手术失血的危险因素之一，其原因与纤溶系统激活相关。YUAN等[33]认为血液中高浓度的反式脂肪酸会诱发氧化应激，损伤红细胞，导致术后出现隐匿性失血。此次研究半程组松开止血带先止血，再缝合伤口，减少了关节腔内出血，使血中反式脂肪酸释放量减少从而减少术后隐匿性出血。而ZHANG等[34]研究表明，传统TKA在伤口闭合前松开止血带会增加总失血量和手术时间。此次研究在导航系统下进行，精确截骨，避免重复截骨从而有效控制术中出血量，全程组与半程组总失血量相似无统计学差异。
LIU等[35]研究认为使用止血带时间越长，患者术后疼痛加剧、术后功能恢复更慢。此次研究表明，术后1周半程组比全程组目测类比评分低，而在术后1个月时这种差异消失，这与LIU等[35]的观点一致。DRAGOSLOVEANU等[36]认为止血带会改变血流动力学引起下肢血流闭塞和缺血出现再灌注损伤，导致大腿疼痛和肿胀增加，随着止血带使用时间延长这种疼痛和肿胀会加剧。大腿疼痛的增加不可避免的会导致恢复速度变慢，并且已经证明使用止血带时间越长会使股四头肌力量越差，减弱膝关节伸展力量，减慢TKA术后功能康复的速度[37]。此次研究表明两组相比，导航下TKA术后3个月、6个月及1年HHS、FJS评分无明显差异，两组功能结局相似，这与传统TKA不同。CAI等[38]研究表明止血带使用时间越长，术后功能恢复越差。此次研究中用导航系统下行TKA除可提高截骨精准度外，还能量化屈伸间隙数值，在截骨后可指导术者进行微创精准的软组织松解，获得良好的间隙平衡和软组织张力，恢复自然膝关节运动学特征，使患者术后功能恢复更快，更早“忘记”自己置入过膝关节假体。
此次研究具有一定的局限性：①随访时间较短、样本量较少，未能进行导航系统下全程与半程止血带远期膝关节功能评价，需要更大样本量和更长期随访来评估；②此次研究为单中心研究，未能联合其他大医院进行多中心研究；③有研究表明止血带使用时间及压力会影响术后切口愈合，并且增加感染的风险[39]，此次研究并未考虑止血带压力所带来的影响，术后并发症未能记录术后切口愈合情况；④此次研究由于缺乏一些量化仪器而限制了数据的精确度，比如生物阻抗阻光谱技术和手持式三维扫描技术，可以快速、精确地量化膝关节肿胀程度，而传统的临床周径测量和体积测量则无法做到这一点。手持式三维扫描也是估算术后膝关节积液量和肌肉体积变化的潜在工具[40]。未来应加入一些新型技术手段、继续收集病例，延长随访年限，联合多中心，量化患者止血带的压力及使用时间，继续探索导航下TKA止血带的使用时机。
结论：导航系统下TKA患者全程使用止血带比半程使用止血带术中出血少、手术时间短，术野更清晰，更有利于术者操作；但半程使用止血带隐匿性失血少、下肢深静脉血栓发生率低、术后肿胀及疼痛程度差，患者术后功能恢复更快。综合考虑推荐在导航系统TKA下使用半程止血带。

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

止血带在导航系统下行全膝关节置换的应用时机选择：一项单中心、回顾性分析

Timing of total knee arthroplasty with tourniquet under navigation system: a single-center, retrospective analysis

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