張 波,江 敞,朱云森,張維康,莫挺挺,李 俊,張江南

全膝關節(jié)置換術(TKA)是治療終末期膝關節(jié)骨性關節(jié)炎(OA)的有效手段，能夠矯正畸形，減輕關節(jié)疼痛，改善膝關節(jié)的活動功能。TKA的成功取決于很多因素，其中最重要的因素是精確的力學對線和良好的軟組織平衡。傳統(tǒng)TKA術中通過髓內和髓外定位做股骨遠端、脛骨近端截骨，不可避免地存在誤差。隨著計算機導航系統(tǒng)輔助TKA的應用，術中假體安放精確性得到提高[1]。本研究選取2018年1月～2019年6月我科行TKA治療的40例膝關節(jié)OA患者資料，比較計算機導航輔助技術(iASSIST系統(tǒng))和傳統(tǒng)術式的療效，報道如下。

1 材料與方法

1.1 病例資料將40例膝關節(jié)OA患者根據(jù)治療方法不同分成導航組(采用計算機導航系統(tǒng)輔助TKA治療，20例)和傳統(tǒng)組(采用傳統(tǒng)TKA治療，20例)。① 導航組：男12例，女8例，年齡59～81(73.27±5.62)歲；體重指數(shù)19.6～26.2(22.06±3.17)kg/m2；髖-膝-踝角(HKA)170°～195°(186.5°±8.1°)；膝關節(jié)外翻3例，內翻17例；伴骨質疏松3例。② 傳統(tǒng)組：男10例，女10例，年齡64～83(72.44±6.29)歲；體重指數(shù) 20.7～27.5(23.32±2.82)kg/m2；HKA 173°～197°(184.8°±7.4°)；膝關節(jié)外翻1例，內翻19例；伴骨質疏松2例。兩組術前基本資料比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。手術由同一組醫(yī)師完成，均采用Nex-Gen LPS高屈曲型膝關節(jié)假體(Zimmer)。

1.2 手術方法腰硬聯(lián)合麻醉。膝關節(jié)前正中切口，髕骨旁內側入路。

1.2.1導航組 iASSIST系統(tǒng)由4個具有微小加速度計的感應器(Pod)、配套工具以及便攜式平板計算機組成。術前先進行器械注冊，確定患者肢體側別，輸入預期的“脛骨后傾角度”和“股骨屈曲角度”，認證完成后開始手術。插入iASSIST定位桿，把股骨基準固定于股骨遠端，按壓Pod“Z”按鈕，啟動注冊程序(見圖1A)，通過加速和停止下肢活動，采集13個穩(wěn)定的位置信息，系統(tǒng)確定股骨旋轉中心從而確定股骨機械軸，采集系統(tǒng)反饋，完成股骨注冊。將股骨調整裝置安裝到股骨基準的前側，按照連接在股骨遠端截骨導向器上Pod的反饋(紅色和綠色LED)，通過金色和綠色螺釘分別調整屈曲、伸直、內翻、外翻角度以及截骨深度，滑動股骨調整裝置至完全卡座在最遠端髁上，用固定釘固定股骨鋸切槽，再次確認屈曲、伸直、內翻、外翻角度及截骨深度與預期目標一致后，進行股骨遠端截骨(見圖1B)。將安裝單獨定位傳感器的驗證工具固定到股骨遠端的截骨面上(見圖1C)，使下肢分別處于外展、內收、中立位完成位置信息采集，可驗證截骨深度及屈曲、伸直、內翻、外翻角度的準確性，提高截骨的精確性。安裝脛骨對線導向器，根據(jù)內外踝中點、脛骨平臺髁間嵴中點確定脛骨機械軸(見圖1D)。設置旋轉角度，調整定向機械軸，連接脛骨定位器和脛骨調整裝置，按壓Pod“Z”按鈕，交替變換下肢外展、內收、中立位，根據(jù)系統(tǒng)反饋完成脛骨注冊。脛骨機械軸由脛骨平臺髁間嵴中點和內外踝中點確定，按照連接在脛骨調整裝置上Pod的反饋信息(紅色和綠色LED)，分別通過金色和綠色螺釘調整屈曲、伸直、內翻、外翻角度，在定位傳感器實時反饋的輔助下完成脛骨近端截骨和驗證(見圖1E、F)。截骨完成后，伸直膝關節(jié)，連接eLIBRA張力測試系統(tǒng)的感受器(見圖1G)，通過感受器上顯示的數(shù)值直接判斷內外側間隙的張力，如內外側數(shù)值不等，對軟組織進行適當?shù)乃山猓敝羶韧鈧乳g隙的張力相等，達到伸直間隙的平衡。膝關節(jié)屈曲90°，連接eLIBRA張力測試系統(tǒng)的感受器(圖1H)，選擇合適大小的墊片，通過調整外旋使內外側數(shù)值相等，達到屈曲間隙的平衡。進行假體試模，徹底沖洗，安裝膝關節(jié)假體。放置1根引流管，逐層縫合切口。

1.2.2傳統(tǒng)組 采用傳統(tǒng)的標準TKA術式，髓內定位法定位股骨機械軸，調整截骨角度和截骨量，采用平行后髁連線的四合一截骨板，參照股骨髁間線或股骨滑車中軸線行股骨四合一截骨和髁間截骨。脛骨側采用髓外定位法，調整內外側截骨量，松解攣縮的軟組織，調整內外側間隙的平衡，試模以達到軟組織平衡及內外翻穩(wěn)定，恢復下肢機械軸線，最后置入膝關節(jié)假體。術中除定位、截骨、間隙張力測試不采用導航設備輔助外，其余操作同導航組。

1.3 術后處理患肢彈力繃帶包扎、冰敷，膝下放置軟墊預防腓總神經(jīng)壓迫損傷，進行預防感染、鎮(zhèn)痛、低分子肝素預防血栓等治療。術后24 h拔除引流管。兩組麻醉作用消失后即開始指導患者行股四頭肌等長收縮訓練及屈膝功能訓練，48 h后下地部分負重，術后1周完全負重行走。

1.4 觀察指標① 手術時間，術中出血量，術后引流量。② 術前及術后1周、2周、3個月膝關節(jié)活動度。③ 術后3個月行下肢負重全長位X線和膝關節(jié)X線檢查，測量冠狀面HKA、冠狀面股骨組件角(FFC)、冠狀面脛骨組件角(FTC)、矢狀面股骨組件角(LFC)、矢狀面脛骨組件角(LTC)，見圖2；比較兩組實際測量值與理想狀態(tài)下的180°HKA、90° FFC、 90° FTC、87° LFC、83° LTC的偏差值。

圖1 計算機導航系統(tǒng)輔助TKA手術過程 A.股骨注冊；B.股骨遠端截骨；C.股骨遠端截骨驗證；D.脛骨注冊；E.脛骨近端截骨；F.脛骨近端截骨驗證；G.伸直間隙eLIBRA張力測試；H.屈曲間隙eLIBRA張力測試

圖2 TKA術后影像學測量 A.HKA為股骨頭中心、膝關節(jié)中心和踝關節(jié)中心三點連線的夾角，F(xiàn)FC為股骨假體內外髁關節(jié)面連線和膝關節(jié)中心與股骨頭中心的連線的夾角，F(xiàn)TC為脛骨假體關節(jié)面內外側連線和膝關節(jié)中心與股骨頭中心的連線的夾角；B.LFC為股骨機械軸和矢狀面股骨假體內外髁關節(jié)面的夾角，LTC為脛骨機械軸和矢狀面脛骨假體關節(jié)面的夾角

2 結果

患者均獲得隨訪，時間3～12個月。

2.1 兩組手術情況比較見表1。手術時間導航組長于傳統(tǒng)組，術中出血量、術后引流量導航組少于傳統(tǒng)組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。

表1 兩組手術情況比較

2.2 兩組術后3個月各角度偏差比較見表2。術后3個月測量計算各角度偏差值，HKA、FFC、FTC、LFC、LTC的偏差值導航組均小于傳統(tǒng)組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

2.3 兩組膝關節(jié)活動度比較見表3。膝關節(jié)活動度兩組術前比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，術后1周導航組大于傳統(tǒng)組(P<0.01)，術后2周、3個月兩組比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

2.4 兩組典型病例見圖3～6。

表2 術后3個月兩組各角度偏差比較

表3 兩組膝關節(jié)活動度比較

3 討論

3.1 本研究結果分析術中出血量和術后引流量導航組少于傳統(tǒng)組，術后1周膝關節(jié)活動度導航組大于傳統(tǒng)組，這與計算機導航系統(tǒng)輔助TKA術中采用股骨髓外定位密切相關，減少了髓內定位所導致的出血，軟組織剝離少，手術創(chuàng)傷減少，有利于患者術后膝關節(jié)功能的快速康復[2]。術后2周、3個月膝關節(jié)活動度兩組比較差異均無統(tǒng)計學意義，這可能是由于iASSIST系統(tǒng)是在手術期間提供準確的對準信息，并沒有從根本上改變常規(guī)TKA的實際手術程序，兩組的手術技術和使用假體是相同的。導航組術后3個月HKA、 FFC、FTC、LFC、LTC更接近于理想的目標值，偏差值小于傳統(tǒng)組。傳統(tǒng)TKA主要通過術前X線片等影像學資料[3-4]、術中髓內髓外定位裝置以及術者的臨床經(jīng)驗等多種因素決定TKA術中的截骨厚度和角度、假體型號的選擇，由于膝關節(jié)解剖與生物力學環(huán)境復雜以及患者的個體差異大，依賴經(jīng)驗及肉眼觀察定位的方式和機械定位系統(tǒng)固有的精度局限性限制了手術的準確性，不可避免地存在誤差，很難實現(xiàn)高精度和個性化治療[5-6]。Kinney et al[7]研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)術式相比，在TKA中使用iASSIST系統(tǒng)可改善術后機械軸的精確性并減小誤差。程國芳 等[8]研究表明，計算機導航系統(tǒng)輔助TKA能提高下肢力線的精準度，提高膝關節(jié)假體安放的準確性，近期臨床效果較非導航手術更有優(yōu)勢。

3.2 計算機導航系統(tǒng)輔助TKA對關節(jié)功能的影響計算機導航系統(tǒng)輔助TKA能否有效改善膝關節(jié)功能及提高假體壽命仍存在很多爭論。Li et al[9]研究表明，與傳統(tǒng)的TKA相比，iASSIST系統(tǒng)顯著提高了下肢力線的準確性，但手術時間延長了，就短期膝關節(jié)KSS功能評分而言，沒有明顯的優(yōu)勢。計算機導航系統(tǒng)帶來的更加精確的下肢機械軸和假體位置并未顯著改善膝關節(jié)功能，筆者認為原因如下：① 攝片和測量存在誤差。盡管嚴格執(zhí)行了放射照相協(xié)議，標準化的下肢負重位全長X線片被用于評估機械軸和假體位置，但誤差仍不可避免。雖然計算機導航輔助TKA比傳統(tǒng)的TKA具有更精確的力線對準，但改善力線精準度的程度就存在攝片和測量誤差[10]。② 隨著人工關節(jié)外科學的發(fā)展，假體更好的摩擦學特性、改進的植入物設計和手術技術的進步，大大減少了與假體位置不良相關的不良臨床結果。③ 計算機導航系統(tǒng)有一定的學習曲線，初學者對計算機導航系統(tǒng)相對生疏，削弱了計算機導航系統(tǒng)定位上的優(yōu)勢，從而影響到最終的研究結果。

盡管存在爭議，但中性的機械軸仍然是目標對準的“黃金標準”，并得到大量數(shù)據(jù)的支持[11]。有研究[12]表明，下肢機械軸偏離中性角度達 3°是假體生物力學耐受的重要臨界值，下肢機械軸偏離中性角度>3°，假體松動率大大提高。目前大部分研究只評估計算機導航系統(tǒng)輔助TKA對膝關節(jié)功能的早期影響,其遠期影響需要大樣本臨床資料為基礎的進一步研究分析。因此，術后下肢對準與術后功能和假體壽命之間的關系還需要更多的長期隨訪研究。

綜上所述，計算機導航系統(tǒng)延長了手術時間，短期對關節(jié)活動度的改善沒有明顯的優(yōu)勢，但能提高TKA下肢機械軸和假體安裝的準確性，減少術中出血，遠期結果需進一步隨訪。本研究局限性：① 評估靜態(tài)下的冠狀和矢狀平面對準，并沒有評估動態(tài)下旋轉或步態(tài)對于對準的影響；② 沒有評估完整的臨床結果，例如疼痛、膝關節(jié)評分等；③ 由于導航設備的昂貴稀缺，技術的學習曲線較長，難以大范圍推廣，研究的樣本量偏小。

圖3 患者，男，71歲，左膝關節(jié)OA伴內翻畸形，采用計算機導航系統(tǒng)輔助下TKA治療 A.術前左膝正、側位及下肢全長X線片，顯示左膝OA，關節(jié)退變嚴重，輕度內翻畸形，內側間室狹窄;B.術后1周正、側位X線片，顯示假體位置良好，內側間室狹窄及內翻畸形得到矯正;C.術后3個月下肢全長X線片，顯示下肢力線恢復良好，內翻畸形已糾正 圖4 患者，女，59歲，左膝關節(jié)OA伴內翻畸形，采用計算機導航系統(tǒng)輔助下TKA治療 A.術前左膝正、側位及下肢全長X線片，顯示左膝OA較重，大量骨贅形成，內翻畸形較嚴重;B.術后1周正、側位X線片，顯示假體位置良好，骨贅清除，內翻畸形已矯正;C.術后3個月下肢全長X線片，顯示內翻畸形已糾正，下肢力線恢復良好 圖5 患者，女，67歲，右膝關節(jié)OA，采用傳統(tǒng)TKA治療 A.術前右膝正、側位及下肢全長X線片，顯示右膝重度OA，關節(jié)嚴重退變，大量骨贅形成，內側間室狹窄，內翻畸形嚴重;B.術后1周正、側位X線片，顯示假體位置良好，骨贅清除，內側間室狹窄、內翻畸形得到矯正;C.術后3個月下肢全長X線片，顯示下肢力線恢復良好，內翻畸形已糾正 圖6 患者，女，74歲，左膝關節(jié)OA伴內翻畸形，采用TKA治療 A.術前左膝正、側位及下肢全長X線片，顯示左膝退變嚴重，骨贅形成，內側間室狹窄，內翻畸形嚴重;B.術后1周正、側位X線片，顯示內翻畸形、內側間室狹窄得到矯正;C.術后3個月下肢全長X線片，顯示下肢力線恢復良好，內翻畸形已糾正