髕股關節壓力對膝關節置換術后功能恢復影響的研究

劉濤，杜夢楠，高石軍*，李彤，康凱，王欣，李濤，董軍

(1.河北醫科大學第三醫院關節科，河北 石家莊 050051；2.承德醫學院病理教研室，河北 承德 067000)

TKA是治療膝骨關節炎的有效方法之一，但膝關節置換會增加髕股關節應力和改變膝關節正常生物力學[1-2]，導致膝關節置換術后髕股關節相關并發癥的產生。有學者報道：膝前痛等髕股關節相關并發癥的發生率為5%～45%[3-5]。作者使用壓敏片對2016年4月至2016年12月24例接受膝關節置換患者的髕股關節生物力學進行測量，并針對其術后膝關節功能恢復情況進行隨訪研究，為進一步完善對髕股關節的處理提供可靠依據。

1 資料與方法

1.1 納入標準 a)初次接受單膝關節表面置換術；b)無膝關節周圍骨折；c)均使用后叉保留假體；d)無神經肌肉性疾患；e)屈曲大于120°且伸膝滯缺小于10°；f)肌力在4～5級；g)髕骨滑跡正常。

排除標準：a)風濕性及創傷性骨關節炎；b)髕股關節發育不良；c)高低位髕骨；d)強直性脊柱炎；e)術后發生嚴重并發癥如大血管血栓、感染等；f)術后嚴重的骨質疏松患者。

1.2 一般資料 本實驗采用隨機單盲試驗法，經納入和排除標準篩選后隨機選取2016年4月至2016年12月在河北醫科大學第三醫院關節二科接受單側全膝關節表面置換術的患者共24例，年齡58～69歲，平均63.4歲。患者年齡、性別、術前HSS評分、關節活動度、膝前痛等一般資料差異均無統計學意義(P>0.05)。

1.3 壓敏片的使用和測量 采用日本生產的超低型感壓紙，將其修剪成5 cm×5 cm大小并用無菌保護膜密封以備術中用。截骨前將壓敏片置入髕股關節，以間斷縫合的方法關閉關節囊并使膝關節保持屈曲位2 min，分別在不同屈膝角度下完成以上操作(30°、60°、90°、120°)，假體置換完成后重復之前操作步驟，測量完成后，使用FPD301濃度計隨機測量15個點的濃度值，并使用壓力傳感器自動換算出接觸壓(kg/cm2)，重復測量3次求其均值，并使用激光掃描儀對壓痕面積進行測量，結果為髕股關節瞬時接觸面積。

1.4 觀察指標 假體置換前后髕股關節應力，術后1～1.5年的HSS評分，髕骨kujala評分、膝關節活動度(range of motion，ROM)、膝前痛情況，并進行統計學處理。

1.5 手術方法 手術均采用全麻或腰硬聯合麻醉，大腿近端用止血帶，壓力為280 mm Hg，常規采用膝前正中縱行切口，髕旁內側入路，清除關節囊增生、髕下脂肪墊及內外側半月板，切除前交叉韌帶，鑿除脛骨近端和股骨遠端骨贅，清理后關節囊骨贅及游離體，脛骨近端截骨垂直于小腿長軸并后傾10°，根據關節周圍軟組織情況清理膝關節周圍骨贅以保證軟組織平衡，達到屈伸間隙對稱。股骨遠端及后髁截骨采用間隙平衡技術，沖洗創面，消除骨碎片，采用骨水泥技術固定各個假體，不進行髕骨置換，檢查膝關節屈伸情況，關節腔內注射氨甲環酸1 g，逐層縫合切口。術后12 h皮下注射低分子肝素鈉5 000 U，術前半小時、術后48 h預防性使用頭孢唑林鈉2.0 g。術后第1天要求患者病床上進行下肢肌肉收縮訓練，預防下肢深靜脈血栓形成，術后第3天要求患者借助助行器下地行走，術后2周拆線，拆線后繼續按計劃進行下肢功能恢復鍛煉。

1.6 統計學分析 數據均采用SPSS 19.0統計學軟件進行分析，a)手術前后各項評分情況采用配對樣本t檢驗；b)術后兩組間HSS評分、ROM及kujala評分對比情況采用獨立樣本t檢驗進行分析；c)術后膝前痛發生概率采用χ2檢驗。

2 結 果

2.1 接觸壓力及面積 24例接受測量的患者中，由于髕股關節磨損嚴重及周圍骨贅的形成，導致髕股關節接觸異常，假體安裝前的測量并無實際意義，因此重點針對假體安裝后的髕股關節壓力進行測量分析。14例測量結果顯示在30°、60°、90°、120°時外側壓力略高于內側，且屈曲角度越大，壓力值越高，壓跡顯示為啞鈴形，外側顯色面積略大于內側，術后髕骨軸位片顯示髕骨居中于滑車溝內。10例患者壓敏痕跡顯示為彗星形，其中7例患者30°及60°時外側壓力面積為類圓形，內側壓力為月牙及長條形，外側壓力值明顯大于內側，90°及120°時壓跡轉變為啞鈴形，內外側面積基本相同，壓力值基本無明顯差別；3例患者30°、60°、90°時壓跡為彗星形，不同的是內側壓跡面積要明顯大于外側，內側壓力值也明顯高于外側，在120°時兩側壓力值及面積的差距減小，其中1例患者在屈膝30°、60°時，只有單側壓痕顯色，其余角度壓力分布情況與啞鈴組基本相同。術后膝關節軸位片顯示彗星組患者髕骨有不同程度的傾斜征象，同時壓力分布顯示啞鈴組壓力值較彗星組更為集中，見圖1。

2.2 手術前后HSS評分及ROM比較 將術后的功能評分以及關節屈曲度與術前相比進行配對t檢驗統計學分析，顯示整體比較術后HSS評分由術前的(46.86±10.369)分提高到(82.00±3.561)分，差異有統計學意義(P<0.05)。膝關節最大屈曲角度由(104.42±12.71)°提高到(112.60±8.637)°，差異有統計學意義(P<0.05)，表明膝關節置換是治療膝關節重度骨關節炎的有效手段。

2.3 HSS評分及ROM組間比較 啞鈴組ROM(113.07±9.368)°，優于彗星組(105.90±5.915)°，差異有統計學意義(P<0.05)；而HSS評分啞鈴組為(78.71±6.244)分，彗星組為(77.90±5.152)分，兩組差異無統計學意義(P>0.05)。

2.4 髕骨kujala評分 比較啞鈴組與彗星組患者kujala評分情況，啞鈴組患者kujala評分為(76.43±6.745)分，明顯優于彗星組(69.60±8.449)分，差異有統計學意義(P<0.05)。

2.5 膝前痛發生率 啞鈴組發生膝前痛2例(14.3%)，彗星組發生膝前痛2例(20.0%)，進行卡方檢驗分析，差異無統計學意義。

3 討 論

髕股關節是重要的伸膝裝置，其功能恢復情況也是評價TKA術后手術效果的重要指標之一。正常膝關節活動過程中髕股關節具有復雜且有規律的三維運動特點[6]，而TKA手術過程中，假體設計、旋轉對線、軟組織平衡、關節間線及髕骨等因素常使得髕股關節生物力學發生改變[7-13]。

a 30°內側 b 30°外側 c 60°內側 d 60°外側

e 90°內側 f 90°外側 g 120°內側 h 120°外側

圖1 髕股關節壓力分布圖

目前膝關節置換術中對于髕股關節的處理主要是依靠術者的經驗，缺乏確實可靠的依據來評價髕股關節處理是否合理，導致TKA術后髕股關節生物力學發生異常，嚴重者可引起相關并發癥的產生。早在20世紀70年代有學者將壓敏片應用于髕股關節生物力學測量[14-15]，能精確有效的測出關節生物力學情況，因此作者考慮使用壓敏片對TKA術中髕股關節應力情況進行測量，并針對測量結果及術后膝關節功能恢復情況進行研究分析。

結果顯示，假體置換前所測得的數據顯示應力及接觸面積均無明顯規律，差異無統計學意義(P>0.05)。可能是由于骨關節炎患者髕股關節的磨損，周圍骨贅，軟組織失衡等多種因素的影響，導致髕股關節失去正常運動規律，產生生物應力異常。

在正常的膝關節中，屈膝30°、60°、90°時髕股關節的接觸面為內外側相連的啞鈴形，120°時內外兩側接觸面為不連續的類圓形，而異常的髕股關節接觸面為彗星形、不規則形或單一接觸面。作者根據術中壓痕形狀將患者劃分為啞鈴組和彗星組，兩組進行比較發現，啞鈴組中除個別患者屈膝30°時壓痕為彗星形外，考慮可能與滑車溝初始部較淺以及本身髕骨有一定的外傾有關，其余患者30°、60°、90°所測得壓痕均為內外側相連的啞鈴形，120°時為內外兩側面積相似的兩個不連續的類圓形壓痕。這表明在膝關節屈曲過程中髕骨基本位于居中的位置，內外軟骨面同時與滑車發生接觸，這與相關文獻報道的髕股關節運動過程中應力分布基本相符[16]；而壓力值根據壓力分布圖可知，啞鈴組髕股關節外側壓力略高于內側，且壓力值相對較為集中，個別患者間存在一定的差異，這可能與其本肌力不同存在一定的關系。但總體上啞鈴組患者髕股關節壓力分布以及壓力值都較為符合正常膝關節髕股關節生物力學。

彗星組中不同角度測得的壓痕多為彗星型，不符合正常的髕股關節接觸痕跡，有7例患者屈膝過程中接觸痕跡多趨于外側，壓力值也明顯高于內側。余3例患者在屈膝過程中內側壓力明顯高于外側，同時壓敏片顯示內側壓痕面積明顯大于外側。其中1例患者在屈膝60°時出現外側接觸面積及壓力值為0的情況，處于一側髕骨面失接觸的狀態，術后影像學資料也證實了該組患者均出現了一定程度的髕骨內傾或外傾征象，且與髕骨傾斜實驗所示結果相似[17]。此外壓力分布圖顯示彗星組患者的壓力值較啞鈴組而言更為離散。

對隨訪結果進行分析，兩組手術前后HSS評分、ROM均有提高且差異有統計學意義，說明TKA是治療膝關節骨關節炎的有效治療手段，可有效提高膝關節功能及關節活動度。將啞鈴組和彗星組的HSS評分進行比較并沒有明顯統計學差異(P>0.05)，而兩組髕骨kujala評分以及ROM結果顯示啞鈴組(113.07±9.368)分、(76.43±6.745)°要明顯高于彗星組的(69.60±8.449)分、(105.90±5.915)°，差異有統計學意義(P<0.05)，這表明髕股關節壓力對膝關節活動度以及髕骨評分有一定的影響，且啞鈴組患者髕股關節更加符合正常生理結構，術后具有更良好的功能。

髕股關節是一個相當復雜的結構，受假體設計、旋轉對線、軟組織平衡、關節間線及髕骨結構等諸多問題影響[7-13]，其中任何一項處理不當都會使髕骨失去正常滑行軌跡，從而引起髕股關節生物力學發生異常，甚至出現髕股關節相關并發癥，如膝關節置換術后髕骨脫位、早期假體磨損等嚴重后果，導致手術的失敗，因此術中對髕股關節情況進行準確合理的調整尤為重要。

根據結果可知，髕股關節壓力改變對膝關節置換術后膝關節功能以及髕股關節功能有一定的影響，術前及術中針對髕股關節進行評估，效果不滿意時可采取不同的手術入路[18]或術中進行髕骨內外側支持帶軟組織平衡術、脛骨結節轉移術、髕韌帶轉移術等措施進行適當調整，使其在動靜態瞬時生物應力以及術后三維運動規律更加符合正常膝關節生理結構，可改善患者術后膝關節功能恢復情況，減小術后髕股關節并發癥的發生，提高患者滿意度。

本研究亦存在一定的缺陷，如樣本量少，隨訪時間短以及缺乏動態應力對比等，作者在今后的工作中將繼續完善該研究。