馬崇文 ，李睿 ，閻亮 ，張小輝 ，楊信信 ，夏亞一

1.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院關(guān)節(jié)外科，甘肅蘭州730000；2.甘肅省骨關(guān)節(jié)疾病研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730000

前言

隨著關(guān)節(jié)疾病的發(fā)病率不斷增加，越來(lái)越多的人將接受全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（Total Knee Arthroplasty，TKA）［1］，TKA的目標(biāo)是通過(guò)使股骨和脛骨假體垂直于股骨和脛骨的機(jī)械軸來(lái)恢復(fù)下肢的機(jī)械對(duì)準(zhǔn)。有許多研究表明機(jī)械軸冠狀位的準(zhǔn)確對(duì)齊對(duì)于TKA的成功是至關(guān)重要的［2-4］，因此許多術(shù)者的目標(biāo)就是在術(shù)中實(shí)現(xiàn)冠狀面中性點(diǎn)（0°）的機(jī)械對(duì)準(zhǔn)［5］，因?yàn)槊劰堑臋C(jī)械對(duì)齊等同于肢體的機(jī)械對(duì)齊，且脛骨機(jī)械解剖學(xué)角度是0°，但是傳統(tǒng)的髓內(nèi)/髓外定位切割并不能很精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)［6］。有META分析顯示，計(jì)算機(jī)輔助外科（Computer-AssistedSurgical navigation，CAS）導(dǎo)航技術(shù)對(duì)于控制TKA中的機(jī)械軸線對(duì)齊更加可靠［7］。Mason 等［8］證明，與使用傳統(tǒng)TKA相比，CAS導(dǎo)航下TKA中90.4%的股骨和95.2%的脛骨精確到垂直于機(jī)械軸的2°內(nèi)，這與傳統(tǒng)TKA中的79.7%和65.9%相比有很大的提升。

1 傳統(tǒng)CAS導(dǎo)航在TKA中的應(yīng)用

CAS導(dǎo)航現(xiàn)在根據(jù)定義分為兩大類：①傳統(tǒng)的基于大型控制臺(tái)的導(dǎo)航系統(tǒng)，有圖像或無(wú)圖像：有圖像即術(shù)前用MRI和/或CT成像來(lái)提供關(guān)節(jié)面的立體定位配準(zhǔn)和整體對(duì)準(zhǔn)；無(wú)圖像則需術(shù)中標(biāo)記髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)中心、關(guān)節(jié)面以及膝關(guān)節(jié)周圍的各種其他標(biāo)志，以創(chuàng)建一個(gè)虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)，根據(jù)所需要的對(duì)線標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行股骨和脛骨的切除。②新式的手持式導(dǎo)航系統(tǒng)是一種最新研發(fā)的、不需要大的控制臺(tái)監(jiān)視器或計(jì)算機(jī)平臺(tái)的導(dǎo)航系統(tǒng)。目前應(yīng)用最廣泛的還是傳統(tǒng)的CAS導(dǎo)航，即基于大型控制臺(tái)的計(jì)算機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)。

盡管對(duì)于TKA的最佳標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在仍無(wú)準(zhǔn)確定論，但有許多研究表明，CAS導(dǎo)航與傳統(tǒng)的髓內(nèi)外定位技術(shù)相比，在定位準(zhǔn)確度方面表現(xiàn)出更加理想的結(jié)果。Anderson等［9］比較了116例使用傳統(tǒng)CAS導(dǎo)航的TKA與51例常規(guī)TKA，結(jié)果顯示95%使用CAS導(dǎo)航的TKA的機(jī)械軸距中性軸的距離在3°之內(nèi)，與傳統(tǒng)TKA組的84%相比有顯著差異。Keyes等［10］比較了72名使用無(wú)影像CAS導(dǎo)航系統(tǒng)和傳統(tǒng)TKA髓內(nèi)組件定位患者的術(shù)后假體定位、肢體對(duì)齊、活動(dòng)范圍后發(fā)現(xiàn)，65%的CAS導(dǎo)航TKA機(jī)械軸距中性軸為0～3°（4°～7°定義為外翻），相比之下，只有39%的傳統(tǒng)TKA達(dá)到此對(duì)線標(biāo)準(zhǔn)。上述研究結(jié)果表明，使用CAS導(dǎo)航可縮小TKA假體對(duì)齊的范圍并減少異常值的數(shù)量，大大提升精準(zhǔn)度，但未表明患者報(bào)告的結(jié)果測(cè)量方面是否有明顯改進(jìn)。

在另一項(xiàng)研究中，De Steiger等［11］通過(guò)收集澳大利亞骨科協(xié)會(huì)全國(guó)關(guān)節(jié)置換登記處（Australian Orthopaedic Association NationalJointReplacementRegistry,AOANJRR）數(shù)據(jù)，比較了44 473例CAS導(dǎo)航TKA與270 545例常規(guī)TKA在9年隨訪期內(nèi)的表現(xiàn)，在＜65歲的患者亞組中，發(fā)現(xiàn)使用CAS導(dǎo)航的TKA的翻修率既無(wú)菌性松動(dòng)導(dǎo)致的翻修率（6.3%,95%CI=5.5%～7.3%）與傳統(tǒng)TKA組（7.8%,95%CI=7.5%～8.2%）相比有著顯著的降低。在此之前，Berend等［2］在一項(xiàng)超過(guò)10年的隨訪中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)TKA在10年后的翻修率有明顯的上升，而隨著隨訪時(shí)間的延長(zhǎng)使用CAS導(dǎo)航的TKA因?qū)€精準(zhǔn)度的提升，使得翻修率得到大幅度的降低。

2 新式手持式CAS導(dǎo)航在TKA中的應(yīng)用

傳統(tǒng)CAS導(dǎo)航的缺點(diǎn)包括手術(shù)成本高、時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，使用CAS導(dǎo)航常使手術(shù)過(guò)程復(fù)雜化，還需額外增加對(duì)外科醫(yī)生的培訓(xùn)。在股骨和/或脛骨中使用經(jīng)皮/經(jīng)骨定位針的系統(tǒng)會(huì)引起穿刺部位并發(fā)癥，包括疼痛，傷口引流，感染以及很少但破壞性嚴(yán)重的骨折［12］。為了解決這些問(wèn)題，一種新興的手持式CAS導(dǎo)航系統(tǒng)流行起來(lái)。Nam等［13］第一次用手持導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的臨床試驗(yàn)，通過(guò)研究42例手持式CAS導(dǎo)航輔助的TKA后發(fā)現(xiàn)，95%的脛骨假體定位在目標(biāo)矢狀斜面2°以內(nèi)，96%位于冠狀位對(duì)位3°以內(nèi)。Nam等［14］使用OrthAlign?的手持式CAS導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行臨床試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，使用該技術(shù)提供的術(shù)中測(cè)量結(jié)果在預(yù)測(cè)術(shù)后脛骨假體對(duì)齊是準(zhǔn)確的，因?yàn)?5.2%的冠狀面植入物和92.6%的矢狀面植入物與術(shù)中所提供的讀數(shù)相差在2°以內(nèi)，X片顯示脛骨組件的平均術(shù)后對(duì)線為外翻-0.6°±0.9°，其中97.6%的脛骨假體放置在機(jī)械軸90°±2°內(nèi)，100%的脛骨假體與機(jī)械軸放置角度為90°±3°內(nèi)，且該系統(tǒng)對(duì)于患有嚴(yán)重脛骨畸形的患者更加有用。Bugbee等［15］的研究顯示手持式導(dǎo)航系統(tǒng)在冠狀位對(duì)準(zhǔn)中達(dá)到了93.3%的準(zhǔn)確性，只有6.7%的患者脛骨假體冠狀位對(duì)準(zhǔn)在±3°以外。Huang等［16］為了研究TKA術(shù)中機(jī)械軸的修復(fù)與改善放置假體成功率之間的關(guān)系，使用了手持式CAS導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)評(píng)估對(duì)線精準(zhǔn)度和手術(shù)時(shí)間，X片顯示股骨對(duì)齊是0.29°±2.2°內(nèi)翻，脛骨對(duì)齊是0.09°±1.4°外翻，術(shù)后機(jī)械軸為0.2°±2.1°內(nèi)翻。股骨、脛骨和機(jī)械軸的錯(cuò)位率分別為13%、3.8%和17%，固定和導(dǎo)航的平均時(shí)間為股骨3.6 min、脛骨2.6 min，平均止血帶時(shí)間為62 min，研究結(jié)果表明手持式CAS導(dǎo)航系統(tǒng)可以在不增加手術(shù)時(shí)間的情況下精確地重建機(jī)械軸。

之前的大部分研究都是針對(duì)傳統(tǒng)TKA有無(wú)使用手持式 CAS 導(dǎo)航，Thiengwittayaporn 等［17］的一項(xiàng)Meta分析對(duì)比了微創(chuàng)入路的TKA有或無(wú)使用手持式CAS導(dǎo)航后發(fā)現(xiàn)，使用手持式CAS導(dǎo)航可以減少所有對(duì)齊中的異常值（＞±3°即未對(duì)齊）：髖-膝-踝關(guān)節(jié)，股骨假體和脛骨假體。研究結(jié)果表明在微創(chuàng)入路的TKA中，通過(guò)手持式CAS導(dǎo)航可以更好地實(shí)現(xiàn)脛骨后傾斜角度的控制，可以提高假體的機(jī)械對(duì)準(zhǔn)和定位精度，且無(wú)需額外的手術(shù)時(shí)間。

目前有一種最新的基于iPod的無(wú)影像手持式導(dǎo)航系統(tǒng)（DASH導(dǎo)航系統(tǒng)），Koenen等［18］使用該系統(tǒng)進(jìn)行TKA，與傳統(tǒng)TKA相比，該系統(tǒng)在肢體機(jī)械對(duì)準(zhǔn)方面具有良好的精確度；在另一項(xiàng)研究中，Mullaji等［19］對(duì)比了DASH導(dǎo)航系統(tǒng)與傳統(tǒng)CAS導(dǎo)航系統(tǒng)的TKA，結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)CAS導(dǎo)航系統(tǒng)的平均定位時(shí)間（2.0±0.1）min相比，DASH導(dǎo)航系統(tǒng)的平均定位時(shí)間（1.2±0.2）min有著顯著的縮短。兩種導(dǎo)航系統(tǒng)在術(shù)前冠狀位、術(shù)前矢狀面畸形、股骨切口矢狀面、術(shù)后矢狀位對(duì)齊以及術(shù)后膝關(guān)節(jié)屈曲之間具有極好的相關(guān)性。同樣的，在脛骨和股骨遠(yuǎn)端的切削厚度，股骨切面的冠狀面和兩個(gè)系統(tǒng)之間的術(shù)后冠狀位對(duì)準(zhǔn)亦具有良好的相關(guān)性，但是兩個(gè)系統(tǒng)在脛骨切口、脛骨斜面和股骨假體旋轉(zhuǎn)的冠狀面的相關(guān)性并不顯著。

手持式CAS導(dǎo)航與大型控制臺(tái)CAS導(dǎo)航在TKA中的準(zhǔn)確度和精度水平無(wú)明顯差異，這兩種方法比使用髓內(nèi)/髓外儀器的常規(guī)技術(shù)更準(zhǔn)確。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，手持式CAS導(dǎo)航的優(yōu)勢(shì)包括最少的附加手術(shù)時(shí)間，相對(duì)較低的成本，不會(huì)侵犯股骨/脛骨管（減少失血，減少脂肪栓塞的風(fēng)險(xiǎn)），并且不需要額外的操作區(qū)外的控制臺(tái)，在未來(lái)有更加廣闊的應(yīng)用前景。

3 CAS導(dǎo)航下的對(duì)線精度提升的意義

一直以來(lái)，TKA的原則即為恢復(fù)機(jī)械軸可以提升術(shù)后假體的耐用性和以及功能的改善，但Parratte［20］進(jìn)行的一項(xiàng)為期15年的研究發(fā)現(xiàn)，若以3個(gè)指標(biāo)分析膝關(guān)節(jié)置換的存活率，則機(jī)械對(duì)齊0°～±3°組和＞3°組之間的生存率沒(méi)有差異：（1）因任何原因進(jìn)行翻修，包括膿毒性和無(wú)菌性并發(fā)癥；（2）由于機(jī)械性失效、無(wú)菌性松動(dòng)，影像學(xué)磨損或髕骨并發(fā)癥而翻修;（3）由于機(jī)械性失效，無(wú)菌性松動(dòng)或影像學(xué)磨損而排除髕骨并發(fā)癥，但是他們并沒(méi)有斷言對(duì)線精度與TKA預(yù)后是完全不相關(guān)的，而是它可能不像以前想象的那樣是一個(gè)十分重要的因素。Kim等［21］在一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)12年的研究比較中發(fā)現(xiàn)，CAS導(dǎo)航TKA與傳統(tǒng)TKA相比，在患者滿意度、軸對(duì)準(zhǔn)以及無(wú)菌性松動(dòng)的發(fā)生率方面并無(wú)明顯差異。與之相反的是，來(lái)自多個(gè)臨床試驗(yàn)的觀察數(shù)據(jù)表明，如果TKA在內(nèi)翻位置機(jī)械對(duì)齊，則會(huì)導(dǎo)致假體的磨損增加和過(guò)早失效［22-29］，計(jì)算機(jī)導(dǎo)航下的TKA進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了最理想狀態(tài)下的冠狀面對(duì)齊，大大提高了膝關(guān)節(jié)置換成功率和假體的使用壽命。研究上述結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，Parratte［15］和 Kim［21］等進(jìn)行的研究隨訪時(shí)間均大于 10年，隨著隨訪時(shí)間的延長(zhǎng)，機(jī)械軸對(duì)線精度的提升對(duì)患者并無(wú)明顯的影響，倒是在短中期研究中（小于10年），CAS導(dǎo)航下精準(zhǔn)對(duì)線提高了TKA成功率及假體使用壽命，且對(duì)患者術(shù)后的恢復(fù)及運(yùn)動(dòng)狀況也有一定的促進(jìn)作用。

4 當(dāng)前發(fā)展CAS導(dǎo)航所面臨的問(wèn)題

雖然CAS導(dǎo)航已被證明可以降低對(duì)線不準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)［8］，但傳統(tǒng)CAS導(dǎo)航仍面臨許多問(wèn)題，包括增加的資金成本和操作時(shí)間、手術(shù)步驟的變化、以及需要時(shí)間來(lái)學(xué)習(xí)CAS導(dǎo)航手術(shù)等［10,28］，目前應(yīng)用新式手持式CAS導(dǎo)航系統(tǒng)可以相當(dāng)程度的避免上述問(wèn)題，其與傳統(tǒng)TKA定位裝置類似以及擁有適用于多種假體的開(kāi)放式平臺(tái)軟件，但手持式CAS導(dǎo)航依然存在局限性，包括單次使用組件的成本、缺乏關(guān)于股骨和脛骨旋轉(zhuǎn)的信息以及無(wú)法定量評(píng)估軟組織平衡和關(guān)節(jié)穩(wěn)定性等［29］。

現(xiàn)在還有一派學(xué)者對(duì)“應(yīng)用CAS導(dǎo)航提升機(jī)械軸對(duì)準(zhǔn)對(duì)TKA預(yù)后的正面影響”仍存在質(zhì)疑。Bellemans等［30］研究了20歲～27歲之間的無(wú)癥狀成年志愿者發(fā)現(xiàn)，32%的男性和17%的女性存在＞3°的膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻，他們認(rèn)為恢復(fù)這些患者的中性機(jī)械對(duì)線可能并不理想。Ritter等［31］證實(shí)股骨外翻≥8°和脛骨內(nèi)翻＜9°導(dǎo)致的TKA失敗率為8.7%，而股骨外翻＜8°和脛骨內(nèi)翻≥9°導(dǎo)致失敗率為0.2%，他們還發(fā)現(xiàn)如果患者BMI＞41，失敗風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加，這與先前的研究證明的中性機(jī)械軸±3°對(duì)齊的臨床重要性相矛盾，Parratte等［20］也提出質(zhì)疑，認(rèn)為中性機(jī)械軸對(duì)齊大于3°與TKA早期失敗并無(wú)因果關(guān)系。這些學(xué)者認(rèn)為機(jī)械軸對(duì)齊理論在TKA中仍然是合理的，但如果存在其他定位目標(biāo)，則應(yīng)該綜合考慮而不單單是追求精準(zhǔn)對(duì)線。

5 小結(jié)

CAS導(dǎo)航系統(tǒng)可以提高TKA中假體對(duì)齊的準(zhǔn)確性和精度，但如文中所述，有學(xué)者的研究顯示CAS導(dǎo)航下的提升機(jī)械對(duì)準(zhǔn)對(duì)于TKA預(yù)后并無(wú)很明顯的改善，這與傳統(tǒng)觀點(diǎn)并不符合。因此，盡管TKA以及CAS導(dǎo)航已經(jīng)發(fā)展多年，但仍存在3個(gè)根本問(wèn)題：TKA的最佳對(duì)齊標(biāo)準(zhǔn)是什么；實(shí)現(xiàn)這一對(duì)齊目標(biāo)的最精準(zhǔn)的方法是什么；根據(jù)臨床研究得到的結(jié)局指標(biāo)及成功率來(lái)說(shuō)，對(duì)齊和實(shí)現(xiàn)對(duì)齊的方法是否會(huì)影響TKA的結(jié)果？想要弄清楚這些問(wèn)題，在分析個(gè)體患者的最佳膝關(guān)節(jié)對(duì)線以及其余可能影響假體存活以及功能的方面，還應(yīng)進(jìn)行更大范圍及更長(zhǎng)隨訪時(shí)間的臨床研究。另一方面，因?yàn)镃AS導(dǎo)航的使用會(huì)增加病人額外的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，目前國(guó)內(nèi)只有很少的幾家醫(yī)院在使用此技術(shù)，但隨著低成本手持式CAS導(dǎo)航系統(tǒng)快速發(fā)展，使得TKA導(dǎo)航系統(tǒng)向更加緊湊、用戶友好、時(shí)間和成本效益更加優(yōu)化的方向發(fā)展，因此這項(xiàng)技術(shù)展示出令人期待的前景。