全膝關節置換術后下肢絕對長度的變化模式

趙光輝，惠曙國，賀強，馬建兵

(西安市紅會醫院膝關節外科，陜西 西安 710054)

全膝關節置換術(total knee arthroplasty，TKA)是治療終末期骨關節炎的有效方法，主要的治療目的是緩解疼痛、矯正關節畸形、增加關節活動度以及改善患者的生活質量[1-2]。雖然手術技術在不斷提高，假體設計也在不斷改進，目前仍有19%的患者對治療效果不滿意[3]，主要包括術后膝關節殘留疼痛、腫脹、僵硬等。這些癥狀可能與膝關節周圍軟組織的張力改變有關，膝關節置換術后往往會出現肢體長度的變化[4]，軟組織要適應這種變化可能需要一定的時間，這也許會是術后不滿意的原因之一。以往術后肢體長度變化的研究大多集中在髖關節置換[5]，很少有人關注膝關節置換術后肢體長度的變化。實際上膝關節置換術后，手術側肢體的絕對長度往往也是有變化的。對于大多數骨關節炎患者，術前因膝關節軟骨丟失會導致關節間隙的狹窄，機械軸線會出現輕度內翻，同時膝關節周圍還會出現代償性的骨贅，以增加膝關節的穩定性。而在關節置換的過程中，關節周圍骨贅的清理和機械軸線的恢復，都會使原來膝關節周圍軟組織袖套容積發生變化。術中為了獲得穩定平衡的膝關節，必須讓軟組織間隙塞滿，這樣也許就會導致下肢絕對長度的延長，對于部分患者術后會感覺膝關節周圍軟組織不舒服，以及感覺手術側肢體長度增加[6]。對于膝關節置換術后肢體絕對長度如何變化、變化的程度以及這種變化對患者功能是否有影響等，國內尚未有文獻詳細報道。我們假設膝關節置換術后肢體的絕對長度大多數都會有相應的延長，并且這種延長可能與術前患者膝關節的內翻程度相關。同時，部分患者會對這種延長有明顯的感知，從而影響患者對治療結果的滿意率。本文前瞻性分析我科自2014年1月至2017年12月獲得隨訪的56例全膝關節置換術治療終末期骨關節炎患者的資料，探討全膝關節置換術后下肢絕對長度的變化頻率、程度以及對臨床結果的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2014年1月至2017年12月對符合病例納入和排除標準并行全膝關節置換的56例患者進行前瞻性研究，其中男14例，女42例；年齡56～82歲，平均(71.6±2.4)歲。根據術前內翻畸形的程度將患者分為兩組，下肢機械軸線內翻畸形<5°為A組，10°≥內翻畸形≥5°為B組。術前查體評估兩組膝關節活動度和穩定性。術前兩組患者的年齡、性別、膝關節活動范圍、膝關節KSS評分及功能評分等基線情況比較，差異無統計學意義(P>0.05，見表1)。56例患者中，26例患者選用后叉保留型假體，30例患者選用后穩定假體。所有假體均采用骨水泥(Cemex XL)固定。

表1 兩組患者術前一般資料比較

1.2 納入及排除標準 納入標準：(1)骨關節炎終末期；(2)年齡>55歲；(3)術前內翻畸形≤10°；(4)屈曲攣縮畸形≤5°。排除標準：(1)類風濕性關節炎；(2)外翻膝；(3)嚴重心、肝、腎臟器官功能不全；(4)合并較大的關節外畸形。所有患者均由同一位高年資關節外科醫師完成手術。

1.3 術前準備 術前常規做膝關節正側位X線片、雙下肢負重位全長X線片，充分了解下肢機械力學軸線，是否合并有明顯的內外翻畸形。本組56例患者X線片均顯示關節軟骨有退變、磨損，關節間隙變窄甚至消失，下肢力線異常，均為內翻畸形，且內翻畸形10°以內。術前進行常規輔助檢查，包括血沉、C-反應蛋白、降鈣素原、D-二聚體等排除潛在的感染。如合并有心臟病、糖尿病、靜脈血栓形成等患者要進行相關的內科專家會診及治療。

1.4 手術方法 麻醉方式均采用全身麻醉加股神經阻滯麻醉。患者取仰臥位，上氣囊止血帶。所有患者均采用標準前正中切口，長度10～15 cm，髕旁內側入路，切開髕旁內側組織，暴露脛骨平臺內側及股骨遠端內側。清理內側的骨贅后進行伸直位外翻應力試驗，測試內翻是否可以矯正。在股骨前側及脛骨前側用克氏針做標記，注意克氏針位置不能影響最后假體的安放，完全伸直膝關節測量股骨及脛骨標記之間的距離，然后將克氏針移除。注意在顯露的過程中不能采用暴力，以免損傷韌帶及髕鍵組織。翻轉髕骨，屈曲膝關節，清理股骨髁間骨贅，切除前叉韌帶，部分患者采用后叉保留型假體。股骨側采用髓內定位系統對股骨遠端關節面進行截骨，根據術前計劃外翻角選取5°～7°，開口點在后叉上方約1cm處，保護好股骨遠端內外側軟組織后進行遠端截骨。將膝關節盡量屈曲后暴露脛骨近端，適當松解脛骨平臺內側軟組織，使脛骨平臺的近端充分顯露，以利于截骨的順利進行。術中注意操作輕柔，保護好內側韌帶的淺層。脛骨側采用髓外定位系統，后傾選擇3°～5°對脛骨關節面進行截骨，截骨后用間隙墊塊測試伸直間隙以及內外側是否平衡，然后采用測量截骨法加間隙平衡法對股骨前后髁進行截骨。截骨完成后，安裝假體試模，檢查膝關節活動度、穩定性、髕骨活動軌跡及下肢力線，全部滿意后徹底沖洗關節腔。骨水泥固定股骨假體及脛骨假體，水泥凝固后松開止血帶電凝止血，再次將克氏針插入原標記處，測量股骨及脛骨標記之間的距離，兩次的距離差值就是下肢絕對長度的變化。為減少術后疼痛，影響關節早期功能康復，術中用雞尾酒浸潤膝關節周圍軟組織，放置引流管1根，沖洗縫合切口。

1.5 術后處理及隨訪 術后6 h后給予抗凝藥物及下肢靜脈泵預防血栓治療，常規抗感染及鎮痛對癥治療，督促患者床上髖、膝、踝關節主動活動，24 h后拔出傷口引流管，鼓勵患者早期下床活動。常規行雙下肢彩超，根據情況調整抗凝藥物。術后2周、6周、3個月、6個月及以后每年門診隨訪1次，常規攝膝關節正側位X線片及雙下肢負重位全長X線片。

1.6 觀察指標與評定標準 觀察下肢絕對長度的變化頻率及幅度。出院前常規拍膝關節正側位和雙下肢負重位全長X線片，主要是判斷假體的位置是否滿意，下肢機械軸線是否恢復到正常范圍(±3°)。術前、術后和術后6個月隨訪時采用美國膝關節協會評分(knee society score，KSS)，包括臨床評分和功能評分[7]，用臨床評分總分評估患者術后效果，并分為優(85～100分)、良(70～84分)、中(60～69分)、差(評分<60分)。記錄術前和術后患者膝關節活動的范圍，以及患者的滿意率和對肢體長度變化的感知率。

2 結 果

56例患者均獲隨訪，隨訪時間6～40個月，平均(18.4±4.6)個月。隨訪期間所有患者未出現感染及假體松動。術后6個月時兩組的膝關節活動范圍、KSS評分、功能評分、機械軸線內翻角度與術前比較明顯改善，差異有統計學意義(P<0.05，見表2～3)。兩組之間術后的活動范圍、內翻程度、KSS評分及功能評分比較，差異無統計學意義(P>0.05，見表4)。總體上，82.1%(46/56)的患者術后肢體絕對長度增加，平均延長4.2 mm(0～10 mm)，其中A組為71.4%(20/28)，B組為92.9%(26/28)，B組較A組延長的頻率高，兩組比較差異有統計學意義(P<0.05)，說明肢體絕對長度的增加頻率與術前機械力線的嚴重程度程正相關。術后能感知肢體長度有變化的患者約50.0%(28/56)，其中A組為35.7%(10/28)，B組為64.3%(18/28)，B組較A組明顯較高，兩組差異有統計學意義(P<0.05)，說明肢體絕對長度增加的幅度越大，患者越容易感知肢體長度的變化。因感知肢體長度有變化而不滿意的患者約為24.2%。術后半年感知肢體長度有變化的患者下降為14.3%(8/56)，其中A組為10.7%(3/28)，B組為17.9%(5/28)，兩組比較差異無統計學意義(P>0.05)。因感覺肢體長度有變化而不滿意的患者下降為3.6%(2/56)。

表2 A組手術前后功能比較

表3 B組手術前后功能比較

表4 兩組術后功能比較

典型病例為一75歲女性患者，雙膝關節疼痛10年，反復進行保守治療無效，左側較右側疼痛明顯，入院診斷為雙膝骨關節炎。因左側癥狀嚴重，給予左側全膝關節表面置換。術前攝雙下肢負重位全長X線片，顯示雙膝骨關節炎，左側內翻畸形，關節間隙變窄，關節軟骨磨損嚴重。術中暴露傷口后，在脛骨近端內外側中點及股骨遠端內外側中點做標記，完全伸直膝關節，測量股骨及脛骨標記點之間的距離，并記錄數值。關節假體植入后，完全伸直膝關節，再次測量股骨及脛骨標記點之間的距離。經過計算兩次標記點距離的差值，發現植入假體前后下肢的絕對長度較術前增加。術后膝關節假體位置良好，固定滿意，下肢力線較術前明顯改善。手術前后影像學資料見圖1～3。

3 討 論

3.1 TKA術后肢體長度延長的頻率及原因 以往的研究大多數是集中在髖關節術后肢體長度的變化，而對于膝關節術后肢體長度變化的文獻非常少。從理論上講，全膝關節置換術后肢體的絕對長度應該和術前幾乎相等，因為采取的是等量截骨法。但是，Lang等[8]的研究報道，在98例102個膝關節接受TKA治療的患者中，術前和術后分別獲得下肢全長X線片，83%的患者TKA術后肢體長度增加。術前有內翻的患者平均肢體長度增加了5.2 mm，外翻的平均增加8.4 mm，外翻畸形>10°的患者延長的更大。他研究的結論是，TKA術后肢體變長的發生率非常高。在Chang等[9]的一項研究中報道，761例術后肢體延長超過1cm占43.9%，肢體短縮的只占到3.4%，經過線性回歸分析認為，術前脛骨股骨機械角是下肢長度變化的獨立因素。根據脛骨股骨機械角分析，術前冠狀面畸形越大和術后下肢長度增加呈正相關。線性關系分析顯示，術前每10°的脛骨股骨機械角會增加約7.6 mm的下肢長度。Mufty等[10]最近完成的另一項研究發現，76%的患者在TKA翻修后肢體明顯延長，平均延長為5.3 mm。本研究的結果與他們基本相似，56例膝關節置換術后有82.1%的患者肢體出現了不同程度的延長，平均延長4.2 mm。術前內翻畸形5°以內的，有71.4%的患者術后肢體絕對長度增加；而術前>5°內翻的患者，術后肢體絕對長度增加的占到92.9%。說明術后肢體延長的頻率與術前內翻嚴重程度呈正相關，術前內翻畸形越重，術后肢體絕對長度增加的可能性越大。其次，雖然我們在TKA過程中采用的是測量截骨法，也就是截骨的厚度應與裝入假體的厚度一致。但是，膝關節置換的目標是讓患者獲得一個無痛的、穩定的、活動不受限的關節。所以在手術過程中必須要達到軟組織的平衡，在手術暴露的過程中，其實就會對原有的軟組織不可避免的進行了一定的松解，松解的同時也增加了關節間隙的高度。因此，為了彌補松解的軟組織間隙，使膝關節周圍的軟組織達到平衡穩定，往往就會使原有的關節間隙過度充填，從而影響肢體的絕對長度。我們的研究結果表明，TKA的患者術后肢體長度增加的可能性非常大，而且和內翻嚴重程度相關，這樣我們在術前宣教時，就可以告知患者術后可能存在雙下肢長度的差異，從而避免一些不必要的抱怨。

圖1 術中大體照示股骨及脛骨標記點之間的距離

圖2 關節假體植入后股骨及脛骨標記點之間的距離

圖3 手術前后雙下肢負重位全長X線片示下肢力線較術前明顯改善

3.2 TKA術后肢體絕對長度增加對患者的影響 患側肢體延長導致的雙下肢不等長是全髖關節置換術(total hip arthroplasty，THA)后常見的并發癥。在雙下肢長度差值(limbs length discrepancy，LLD)的患者中，步態障礙、髖關節疼痛[11]、腰痛和神經損傷的發生率明顯較高[12]。此外，雙下肢長度不一致的患者髖關節功能評分較低[13]，臨床結果和滿意度較差[14]。以往有文獻報告雙下肢不等長也可能成為初次TKA不成功的原因之一[15-16]，而很少有研究評價初次TKA術后下肢不等長的臨床療效和意義。目前雙下肢不等長對患者術后功能的影響尚未得到廣泛的研究。Kim等[17]在一項研究中顯示，計算機輔助下的81例TKA術后，客觀的雙下肢長度差異在15 mm以內者，主觀的雙下肢不等長的感知率為6%，客觀的雙下肢長度差異>15 mm者，主觀的雙下肢不等長的感知率為23%，而滿意率兩組之間沒有差別，結論就是雙下肢長度差異超過15 mm以上，患者的感知率明顯增加。他的研究主要集中在雙下肢長度差異對患者的影響，而本研究主要關注的是術后肢體絕對長度的增加以及絕對長度增加后患者的感知率。本研究的56例患者隨訪期間，膝關節活動范圍、KSS評分以及功能評分都有明顯的改善，與術前比較差異有統計學意義(P<0.05)。術后能感知術側肢體長度有變化的患者總體約48.2%(27/56)，其中A組為35.7%(10/28)，B組為64.3%(18/28)，B組較A組明顯較高，兩組差異有統計學意義(P<0.05)，說明肢體絕對長度增加的越多，患者越容易感知肢體絕對長度的變化。因感覺肢體長度有變化而不滿意的患者約為24.2%。術后半年，感知肢體長度有變化的患者總體下降為14.3%(8/56)，其中A組為10.7%(3/28)，B組為17.9%(5/28)，兩組差異無統計學意義(P>0.05)。因感覺肢體長度有變化而不滿意的患者下降為3.6%(2/56)。我們推測，肢體絕對長度的增加改變了膝關節周圍的軟組織袖套的壓力，延長的肢體會使軟組織產生較高的壓力，從而引起患者的不適。但是，隨著時間的推移和不斷的功能鍛煉，患者對肢體絕對長度引起軟組織的改變會逐漸適應，從而這種感知率會慢慢下降，最終因為肢體長度改變而不滿意的患者也會越來越少。

3.3 TKA術后體長度變化的測量方法 直接測量法就是用卷尺直接測量體表標志之間的距離，如測量雙下肢處于平行位置時髂前上棘與內踝的距離，或測量臍與雙側內踝之間的距離等，來評估肢體長度[18]。這種測量法誤差較大，對于膝關節置換術后這種毫米級長度變化的測量不適合。目前大多數采用的測量方法是影像學的方法。數字射線照相軟件可用于測量手術和非手術側下肢的機械軸和肢體長度，從而獲得肢體相對長度的改變。Lang等[8]在98例102個膝關節接受TKA治療的患者中，術前和術后分別拍攝了下肢全長X線片進行測量。Kim等[17]對81例TKA術后也采用站立位全長X線片進行評價，患者兩只腳并齊，對稱內旋5度，使兩髕骨垂直向前，輕松伸直膝關節。術前和術后腿部長度測量被定義為從股骨頭頂部到脛骨遠端穹隆的中心，通過測量脛骨的寬度來確定脛骨的中心位置。這種測量方法比直接測量要相對準確一些，但也仍然有一定的誤差，主要包括術前與術后兩次拍片的放大率不一定一致，患者不同的姿勢也會對測量結果產生影響。而本研究的測量方法是實測法，術中在股骨前外側和脛骨前外側分別做標記，截骨前膝關節完全伸直位和安裝假體后膝關節完全伸直位，分別測量截骨前及假體安裝后兩標記點之間的距離，兩次距離的差值就是下肢絕對長度的變化值。這種測量方法準確可靠，避免了不必要的誤差，可以直接得出肢體絕對長度變化的情況，更直接的獲得可靠的數據。

3.4 TKA術后肢體長度導致的不平衡如何來處理 從實際操作角度來看，肢體延長的問題可能在THA與TKA不同。在THA中，肢體延長的問題可以通過術前規劃和執行該計劃來減少。而在TKA中，矯正術前畸形和韌帶平衡是可能不允許外科醫生準確控制腿部長度的主要原因。對于出現這種肢體不等長時，最常見的治療方法是采用鞋子升降機，即鞋子插入件來增加鞋底的高度。通常可以使用插入件校正高達20 mm的差異，并且可以使用鞋底來矯正更大的差異[19]。此外，Harvey等[20]報道，超過1 cm的雙下肢不等長和進展性骨關節炎有關。單側TKA術后無論非手術側的骨關節炎是否進展，雙下肢不等長都應該在TKA時被重視。本組患者平均肢體延長在1 cm之內，所以我們建議患者早期使用較高的鞋墊來平衡對側肢體。隨著術后不斷地功能鍛煉及適應，或者是對側肢體在不久的將來也進行了TKA，這種感知雙下肢不等長會慢慢消失。

3.5 本研究的局限性 首先，雖然本研究是前瞻性的，但無法做到隨機對照。第二，本研究排除了嚴重屈曲攣縮畸形的患者，主要是因為屈曲攣縮畸形時，膝關節伸直受限，術前無法測量真實的下肢長度。第三，還排除了內翻畸形>10°的患者，主要是因為畸形越大，在矯正畸形的過程中，難免會進行大量的軟組織松解，從而會嚴重影響下肢的絕對長度。第四，由于納入標準的限制，本研究樣本量較小，隨訪時間較短。第五，本研究只是對手術側肢體的絕對長度進行了測量，而沒有對雙側肢體的長度進行比較，所以，無法得出術后雙下肢長度差異的具體數據。