兩種手術治療內側間室膝骨關節炎患者術側足底壓力比較

王朝陽,昝強,馬建兵,李志鵬,包煥利,支力強,尚磊,徐超,*

(1.陜西中醫藥大學第一臨床醫學院,陜西 咸陽 712000;2.西安交通大學附屬紅會醫院膝關節病區,陜西 西安 710000;3.陜西中醫藥大學附屬醫院骨關節科,陜西 咸陽 712000;4.濮陽市中醫醫院骨一科, 河南 濮陽 457000;5.空軍軍醫大學軍事預防醫學系軍隊衛生統計學教研室,陜西 西安 710032)

目前對于內側單間室膝骨關節炎(knee osteoarthritis,KOA)患者而言,內側開放楔形脛骨高位截骨術(opening wedge high tibial osteotomy,OWHTO)與單髁置換術(unicompartmental knee arthroplasty,UKA)是兩種安全可靠的手術方法[1-2]。但是OWHTO和UKA的手術原理卻完全不同,前者通過關節外脛骨近端截骨實現下肢力線的外移和壓力負載的重新分布,而后者僅通過置換關節內磨損的內側間室來達到治療目的。盡管如此,UKA和OWHTO仍存在部分重疊的適應證[3],外科醫生在兩種手術之間進行選擇的情況并不少見。

已有研究比較了OWHTO與UKA術后在患者報告結局量表、影像學指標、成本效益評價、術后并發癥及術后轉歸等方面的差異[4-6],結果仍存爭議。足底壓力分析技術能夠實現對患者步行過程客觀、動態、量化的評估,已被廣泛用于鑒別病理步態[7]、協助設計足部矯形器和矯形鞋墊[8]以及對足部外形進行分類[9],可為臨床醫生提供客觀詳盡的數據以實現對手術效果的量化評價[10]。本研究選擇OWHTO和UKA術后患者作為研究對象,通過比較兩種手術治療后足底壓力分布的特點,分析其各自優劣,為臨床手術治療方案的選擇提供生物力學依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究設置實驗組(HTO組和UKA組)及對照組。選取2020年1月至2021年3月在西安市紅會醫院膝關節病區接受OWHTO治療的17例內側單間室KOA患者作為HTO組,同時收集經UKA治療的19例患者作為UKA組。HTO組手術均以力線靠近或通過fujisawa點[11]為原則,常規進行植骨及Tomofix鎖定鋼板的置入;UKA組所有患者均使用第3代Oxford單髁膝關節系統,手術操作步驟參考《Oxford單髁膝關節系統Microplasty手術技術》。實驗組患者均無下肢創傷史、神經系統和其他骨科肌肉疾病。收集實驗組患者術前及末次隨訪時的負重位下肢全長X線片,測量并記錄術側的髖-膝-踝角(hip knee ankle,HKA);同時實驗組患者在術前及末次隨訪時填寫膝關節協會評分(knee society score,KSS)量表。從患者家屬及周邊社區中選取22例健康同齡人作為對照組。所有受試者組間人口學基線資料差異無統計學意義(見表1)。本研究開展前,已取得西安市紅會醫院醫學倫理委員會的批準,受試者均簽署了足底壓力檢測知情同意書。

表1 兩組一般基線資料比較

1.2 足底壓力檢測系統 本研究所用足底壓力檢測系統(見圖1a)由兩部分組成,分別為Pedomedic 40壓力平板(德國,面積44 cm×62 cm,含1 600個傳感器,采樣頻率400 Hz)和Freestep軟件(意大利),壓力平板將采集到的數據通過數據傳輸線輸入裝有Freestep軟件的電腦進行數據分析。本系統將足底面積劃分為11個區域,分別為:足母趾區(first toe,T1)、第2～5趾區(2～5 toe,T2～5)、第1跖骨區(first metatarsal head,MH1)、第2跖骨區(second metatarsal head,MH2)、第3跖骨區(third metatarsal head,MH3)、第4跖骨區(fourth metatarsal head,MH4)、第5跖骨區(fifth metatarsal head,MH5)、中足部內側區(medial midfoot,MFM)、中足部外側區(lateral midfoot,MFL)、后足部內側區(medial rearfoot,RFM)及后足部外側區(lateral rearfoot,RFL)[12](見圖1b)。

a 足底壓力檢測系統 b Freestep軟件足底分區示意圖[12] c 足底壓力采集過程圖1 足底壓力測試系統基本信息

本研究已針對設備的可重復性及可靠性進行了預實驗研究,結果表明Pedomedic 40平板各項主要測量參數的組內相關系數均在0.85以上,而變異系數在20%以下,達到了開展足底壓力測試所需的可重復性和可靠性水平。

1.3 檢測方法 本研究受試者均在西安市紅會醫院膝關節病區進行足底壓力測試。足底壓力數據使用Pedomedic 40足底壓力平板進行采集(見圖1c)。測試開始前,所有受試者被要求赤腳并以舒適的步速在測試系統上進行5 min的熱身,以適應在平板上行走的感覺,避免刻意調整步態。熱身結束并休息2 min后進行正式測試。測試結束后使用Freestep軟件選取5次有代表性和可靠性的足底壓力數據進行統計分析。

1.5 統計學分析 本研究使用SPSS 19.0軟件進行統計分析,經過Kolmogorov-Smirnov檢驗及散點圖檢驗,所有數據符合正態分布。對于實驗組和對照組在Max-P、FTI及VVI上的差異采用單因素方差分析進行處理,事后比較當方差齊時采用Bonferroni檢驗,方差不齊時使用Dunnetts’s T3檢驗;采用配對t檢驗分別對HTO組和UKA組術前及術后的KSS評分及HKA進行比較,使用獨立樣本t檢驗比較HTO組和UKA組在術后KSS評分及HKA指標上的差異。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

本研究實驗組受試者在隨訪期間無一例失訪,術后均未發生骨折延遲愈合、假體松動和感染等并發癥。

2.1 實驗組受試者KSS評分及HKA的比較 HTO組的術前HKA為(171.91±3.24)°,術后增至(181.54±1.81)°;UKA組則由術前(172.23±2.17)°變為術后(177.16±2.66)°,兩組術后HKA較術前均得到了顯著改善(P<0.05),此外HTO組與UKA組的術后HKA差異有統計學意義(P<0.05)。就KSS評分而言,HTO組由術前(57.68±8.94)分增至術后的(89.11±6.57)分,UKA組則由術前(56.12±7.44)分變為術后的(90.64±5.78)分,兩組均較術前得到顯著改善(P<0.05),術后HTO組與UKA組KSS評分差異無統計學意義(P>0.05)。

2.2 各組受試者不同足底分區Max-P及VVI指數的比較 在MH1區,UKA組Max-P低于HTO組及對照組(P<0.05);在MH5區,Max-P大小順序為:HTO組<對照組0.05,見表2及圖2)。依據各組Max-P值計算出相應的VVI,結果顯示:HTO組VVI(-0.03±0.01)>對照組VVI(-0.11±0.01)>UKA組VVI(-0.16±0.03),差異有統計學意義(P<0.05)。

圖2 3組受試者足底壓力分布圖及Max-P曲線

表2 三組各足底分區峰值壓強的比較

2.3 各組受試者不同足底分區FTI的比較 表3所示為足底各區FTI的比較結果。在MH1和MFM區,HTO組FTI顯著大于對照組及UKA組(P<0.05);在MH2區,UKA組較HTO組及對照組均顯著減小(P<0.05);在MH5區,UKA組較HTO組顯著增大(P<0.05);而在RFL內,UKA組顯著大于HTO組和對照組(P<0.05);其余比較結果差異無統計學意義(P>0.05)。

表3 三組各足底分區壓力時間積分的比較

3 討 論

近年來KOA發病率明顯增加并趨于年輕化,在1990—2019年全球疾病負擔研究(global burden of disease study,GBD)[15]中,骨關節炎在50～74歲人群中造成的傷殘調整生命年(disability-adjusted life-years,DALYs)比率已由1990年的1.1%上升至2019年的1.5%,其造成的DALYs排名由1990年的24位上升至2019年的18位。為了滿足不同年齡階段患者對工作強度及生活質量的需求,保膝理念指導下的KOA階梯式治療方案在近幾年日趨完善[16]。

作為保膝手術,OWHTO通過脛骨截骨糾正下肢力線并對膝關節內外側間室的壓力分布進行調整,主要針對來自關節外即脛骨的畸形[17];UKA則通過對磨損的內側間室進行表面置換,改善患者癥狀,主要針對膝關節內的磨損,具有創傷小、生物力學改變小和術后恢復快等優勢[18]。然而要想取得滿意的治療效果,選擇合適的患者、規范的手術技術以及可靠的內置物缺一不可[19]。2021年《中國膝關節周圍截骨下肢力線矯正術治療膝關節骨關節炎臨床指南》[20]明確了OWHTO的適應證:(1)男性患者年齡應<65歲、女性應<60歲;(2)患者身體質量指數<27.5 kg/m2;(3)患者膝關節受累間室Kellgren-Lawrence(K-L)分級為Ⅲ級以下,對側間室關節間隙相對正常;(4)膝關節內翻畸形>5 °;(5)患者術前膝關節運動范圍>100 °、屈曲攣縮<15 °。上述適應證與Biomet公司發布的《Oxford單髁膝關節系統Microplasty手術技術》存在部分重疊,這會給外科醫生的治療選擇帶來挑戰。

目前,已有學者對OWHTO與UKA的術后療效進行了比較,結論仍有爭議。Jacquet等[4]在一項回顧性研究中發現,相較于UKA組,HTO組患者恢復體育運動和既往職業活動的時間更短,能夠進行沖擊性活動(高山滑雪、網球、慢跑、足球和武術)的患者比例也更高,且獲得了更高的運動評分。而Belsey等[5]卻在一項系統評價中報道,相較于HTO,接受UKA治療的患者在體力活動能力上有更大的提高,且HTO術后療效可能受到所用內置物及截骨間隙填充物質量等術中因素的影響。虞宵等[6]在一項納入了60例受試者的臨床觀察中發現,UKA組在術后能獲得更好的短期臨床療效,術后1年以上HTO組與UKA組臨床療效接近,而從短期成本效益分析,HTO效價比更佳。

足底壓力分析作為一種能夠動態、客觀反映行走過程中足底受力信息的技術,在以往的臨床觀察研究中其價值已經得到了廣泛認可[10,12]。本研究發現,HTO組與UKA組較術前均取得了顯著的臨床及影像學指標改善,在術后足底壓力分布方面兩組患者差異具有統計學意義。UKA組與對照組在Max-P上的差異主要來源于MH1、MH5和MFL區,HTO組與對照組的差異則主要在MH5及MFM區;HTO組與UKA組則主要在MH1、MH5、MFM、MFL及RFL區存在差異。本研究進一步比較了基于Max-P而來的衍生指標VVI,并發現HTO組VVI>對照組VVI>UKA組VVI,意味著HTO組較對照組在足底壓力分布上更偏于足內側,UKA組較前兩者偏于外側;而且UKA組與對照組之間VVI的差值小于HTO組與對照組間的差值,意味著UKA組足底壓力分布較HTO組更接近正常人。需要注意的是,本研究所獲取的VVI指標并不能直接與其他文章中的VVI指標進行比較,原因在于:(1)所使用足底壓力傳感器硬件及性能的不同;(2)足底壓力分析軟件對足底分區不同[13-14]。同樣,UKA組與對照組在FTI上的差異主要來源于MH2和RFL區,HTO組與對照組的差異則主要在MH1和MFM區,UKA組與HTO組間的差異則集中在MH1、MH2、MH5、MFM和RFL區,也顯示了與Max-P相似的分布差異。作為壓力在時間上的積分量,FTI能夠反映對應足底區域接觸時間和足底壓力的變化。因此,FTI較高的區域有更大的足底疼痛、胼胝以及受傷風險,應成為臨床中重點護理區域[21]。

本研究也存在一些局限性。首先,較少的樣本量限制了結論的統計學效力,然而即使在有限的樣本量下,本研究也發現了組間的顯著差異性,今后應進行樣本量更大的研究驗證本研究的結果。其次,代表性試驗的選擇和對足印的人工修正存在一定主觀性,可能對結果造成影響。第三,本研究只選取了OWHTO與UKA術側進行分析,未納入未術側相關數據,不利于對患者行走和平衡功能的整體評估,今后將納入未術側相關數據進行分析。

綜上所述,患者在接受OWHTO與UKA治療后臨床及影像學指標得到改善,但通過比較兩組患者術后1年的術側足底壓力分布,本研究發現:(1)UKA組足底負載較健康對照更偏于足外側,HTO組較健康對照偏于足內側;(2)UKA組在術后術側足底負載分布上更接近于健康對照。此結論一方面能為患者術后的康復治療及防護提供建議,另一方面為術者手術方法的選擇提供了足底壓力方面的依據,但仍需臨床醫生綜合考慮患者實際情況進行最終抉擇。下一步將采取前瞻性、多中心、大樣本的研究驗證該結論,并將結合臨床及影像學指標建立更為全面的KOA術后療效評價體系。