骨水泥型和生物型Oxford假體單髁置換治療膝內側間室關節炎的研究進展

雷雪楓,張文正,涂意輝,薛華明

(同濟大學醫學院附屬楊浦區中心醫院骨關節科,上海 200090)

膝關節單髁置換(unicompartmental knee arthroplasty,UKA)是針對終末期單間室骨關節炎的一種行之有效的手術方法,目前多用于內側單間室膝關節病變的治療,與全膝關節置換(total knee arthroplasty,TKA)相比,具有更好的活動度改善、更快的功能恢復、更接近自然的步態、更好的運動學提升及更少的并發癥的優勢[1-5]。目前,UKA置入假體的兩種固定類型是骨水泥型和生物型,兩種類型在假體設計、手術操作、術后臨床療效及并發癥方面存在差異[6]。UKA術中選擇哪一種假體最合適仍然沒有明確結論,目前最常見的是Oxford UKA假體(見圖1～2)[7]。本文擬對骨水泥型和生物型Oxford UKA在假體設計、手術操作、臨床療效、影像學表現及假體生存率的差異進行系統總結、對比,旨在為臨床醫生在實際操作中選擇合適的Oxford UKA假體提供參考。

圖1 Oxford骨水泥型假體 圖2 Oxford生物型假體

1 假體設計

Oxford UKA假體由球面的金屬股骨髁假體、扁平的金屬脛骨底板和聚乙烯墊片組成,是牛津大學研究者Goodfellow和O’Connor于1974年提出的手術理念[8]。(1)在Oxford UKA股骨側假體設計方面,骨水泥型假體分為單柱和雙柱2種股骨髁組件;生物型股骨假體僅有雙柱1種類型,其股骨髁固定柱直徑更大。(2)在Oxford UKA脛骨側假體設計方面,生物型假體龍骨較骨水泥型更寬,同時使用更窄的牙刷鋸配合開槽器,以實現假體與骨面的壓配。(3)在Oxford UKA假體固定方面,骨水泥型通過骨水泥粘合實現假體固定,該類型假體使用的骨水泥是一類具有自凝特性的生物材料,主要填充于骨與置入物之間,起良好的早、中期固定作用;但操作相對繁瑣,尤其是假體翻修時去除初次手術中壓入骨小梁的骨水泥比較困難,部分患者還可能因骨水泥置入引發骨水泥置入綜合征(bone cement implantation syndrome,BCIS)而導致不良后果[9]。生物型假體依靠生物涂層誘導骨長入實現假體固定[10],該類型假體主要在骨接觸面有一層多孔的鈦層,表面含有羥磷灰石涂層,這避免了骨水泥置入引發BCIS的風險,安裝相對簡單;但在操作過程中壓配不當可能會導致假體周圍骨折或假體早期松動[11]。

2 手術操作

為患者選擇合適的假體是確保Oxford UKA療效的基礎[12]。(1)在手術適應證方面,生物型Oxford UKA目前尚無統一定論。但大量研究表明,生物型Oxford UKA需基于骨水泥型Oxford UKA適應證[13]的基礎上,更適用于相對年輕、骨質量良好的患者[14-16]。(2)在術中操作方面,兩款Oxford UKA假體的操作步驟基本相同。骨水泥型脛骨假體的安裝需在脛骨截骨面和脛骨假體下表面鋪上薄層骨水泥,完成脛骨假體安裝后插入股骨試模及適當厚度的間隙測厚器,保持膝關節屈曲45 °直到骨水泥凝固;股骨假體以同法安裝,再以同法固定待骨水泥凝固。生物型脛骨假體則直接安裝于脛骨龍骨槽淺部,隨后使用小骨錘輕輕打擊假體確保假體與脛骨平臺之間無軟組織卡壓完成脛骨假體安裝;股骨假體安裝通過擊打器沿股骨假體雙柱方向即將股骨假體打入到位。(3)在手術時間方面,由于生物型假體可以直接放置在準備好的骨表面上,中間沒有骨水泥層厚度的影響使得假體安裝位置更確切,也減少了涂抹及去除多余骨水泥和等待骨水泥凝固所需的手術時間,有利于減少術中止血帶使用時間,降低感染風險率[10];但在假體安裝操作中考慮到過度壓配所產生的脛骨平臺骨折可能,故細節把握較骨水泥型更為嚴格、技術操作更需謹慎[17]。

3 臨床療效

3.1 臨床及功能評分差異 在短中期隨訪研究中,Campi等[18]一項為期5年的單中心前瞻性隨機對照研究,共納入47例Oxford UKA患者(生物型23例,骨水泥型24例),結果顯示骨水泥型假體Oxford膝關節評分(Oxford knee score,OKS)為37分,而生物型假體OKS為41分,二者差異無統計學意義。Panzram等[19]通過回顧性隊列研究評估30例生物型和30例骨水泥型Oxford UKA的臨床療效,經過5年隨結果顯示,二者的OKS、美國膝關節協會評分(American knee society score,AKSS)、膝關節活動度(range of motion,ROM)無明顯差異,但生物型假體疼痛改善程度(6.1分)比骨水泥型(5.4分)更高。Martin等[7]回顧性分析2006—2012年間由4名經驗豐富的膝關節外科醫生實施骨水泥型(262例)和生物型(262例)Oxford UKA的5年隨訪結果表明,生物型較骨水泥型具有更好的OKS、AKSS和歐洲生存質量五維度五級量表評分(Euroqol five dimensions questionnaire five level,EQ-5D-5L)。在長期隨訪中直接比較生物型和骨水泥型Oxford UKA的研究有限。Mohammad 等[20]于2004年6月至2017年11月招募了1 000例生物型Oxford UKA患者開展為期10年的前瞻性隊列研究,結果顯示術后1、5、7、10年OKS為41.2～42.3分(>41分為優),提示生物型Oxford UKA可以獲得出色的中長期臨床療效。Pandit 等[21]2011年發表的一項前瞻性隊列研究,對1 000例骨水泥型Oxford UKA最長10年隨訪結果提示,骨水泥型Oxford UKA術后1、5、7、10年OKS為38.6～41.3分,表明骨水泥型Oxford UKA也可以獲得滿意的中長期臨床療效。

總之,骨水泥型和生物型Oxford UKA皆能取得相似且良好的臨床功能結果。盡管目前關于的研究主要是基于低水平的證據研究,臨床結果用不同的評分標準進行評估,隨訪時間大多為短中期,只有很少的研究具有長期評估[22],但生物型Oxford UKA在早期疼痛緩解方面已經顯示出良好的潛力。

3.2 術后假體的影像學變化

3.2.1 假體移位 Kendrick等[23]對43例生物型和骨水泥型Oxford UKA患者開展了為期2年隨機對照研究,采用放射立體計量學分析(radiostereometric analysis,RSA)法測量假體移位,結果表明兩組股骨假體移位差異無統計學意義,但在最初3個月生物型脛骨假體下沉(0.23 mm)明顯高于骨水泥型脛骨假體(0.10 mm),這種差異一直持續到第2年,此后二者的移位逐漸接近且均變得緩慢。2021年Campi 等[17]發表的一項5年隨訪研究報告也支持這一觀點,骨水泥型脛骨假體平均下沉0.14 mm,生物型脛骨假體平均下沉0.28 mm。該研究分析生物型的脛骨假體下沉較多的原因是術中壓配的過程中脛骨假體的嵌入可能會懸空半毫米,但隨著時間推移脛骨假體最終會下沉到穩定位置發生所謂的二次固定。針對這一現象,Veizi等[24]2021年發布的研究結果表明,生物型Oxford UKA術后脛骨假體的二次固定會產生脛骨后傾角(posterior tibial slope,PTS)的變化,78.8%病例顯示PTS隨著時間推移而增加,但大部分變化<5 °且不影響術后功能評分。

3.2.2 假體放射透亮線(radiolucent lines,RLs) 假體無菌性松動和術后不明原因的疼痛是Oxford UKA術后翻修的最主要原因[25-26]。前期研究中,脛骨假體附近的RLs常常被誤認為是假體松動或松動的預兆[27],帶來不必要的翻修。因此需要準確判斷生理性或病理性RLs。Tibrewal等[28]描述生理性RLs一般在術后第1年出現且術后第2年鞏固,此后不再進展,厚度一般約為1 mm,并有平行相伴的硬化緣。病理性RLs是漸進性的,界限不清且厚度>2 mm,沒有匹配的硬化緣,與松動或感染有關。研究表明,術后影像上的RLs多為生理性RLs,是骨與假體界面存在纖維軟骨層,提示次優固定,而不是假體松動[29]。雖然RLs不是松動的征兆,但不熟悉Oxford UKA的外科醫生可能會在有疼痛和RLs的情況下翻修。Stempin等[30]開展的一項前瞻性隊列研究通過對38例生物型和23例骨水泥型Oxford UKA術后X線片評估,結果顯示生物型術后RLs發生率(3/38)低于骨水泥型(12/23)。Campi等[18]運用RSA技術對比了生物型和骨水泥型Oxford UKA術后影像學結果也發現,生物型Oxford UKA脛骨假體附近RLs發生率(5%)較骨水泥型(37%)明顯下降。

總之,生物型Oxford UKA較骨水泥型早期更容易出現脛骨假體下沉,其原因在于安裝假體的過程中,生物型的脛骨假體由于壓配的原因可能會懸空半毫米,但就目前研究來看,生物型Oxford UKA二次固定方式并不影響術后的臨床結果。另一方面,生物型Oxford UKA術后RLs發生率較骨水泥型更低,這減少了因誤解RLs而導致的不必要翻修。

4 術后并發癥差異

在術后并發癥方面,生物型Oxford UKA較骨水泥型Oxford UKA具有多種優勢,避免了因骨水泥松動導致的疼痛或機械癥狀[31]。(1)在發生無菌性松動和組織溶解方面,生物型Oxford UKA發生率顯著較低。Mohammad等[32]分析可能與生物型固定較骨水泥固定的RLs發生率低有關。(2)對于并發脛骨假體周圍骨折,骨水泥型Oxford UKA表現較優。Burger等[33]分析Oxford UKA術后X線片總結出假體周圍脛骨骨折的6種類型,認為生物型假體和骨水泥型假體脛骨平臺骨折的發生率都相對較低,生物型的不當壓配操作可能會增加骨損傷和劈裂骨折的風險。(3)在假體周圍關節感染(periprosthetic joint infections,PJI)方面,Knifsund等[10]總結2005—2015年芬蘭關節成形術登記處1 076例生物型Oxford UKA和2 279例骨水泥型Oxford UKA治療原發性膝骨關節炎術后并發癥的數據,結果顯示生物型PJI發生率(5%)和骨水泥型(4%)相似,且較TKA(12%)更低。Mancino 等[34]系統回顧了既往6篇有關生物型Oxford UKA和骨水泥型Oxford UKA內側骨關節炎患者的對照研究報告,結果顯示生物型Oxford UKA術后并發癥發生率比骨水泥型更低。

總之,生物型Oxford UKA較骨水泥型Oxford UKA術后避免了BCIS引發的術后癥狀,降低了術后假體無菌性松動和組織溶解的發生率;但因手術操作的局限性增加了術后假體周圍骨折的風險。結合目前最新的系統回顧研究結果來看,在術后并發癥中生物型Oxford UKA可能占據一定優勢。

5 假體生存率

Oxford UKA手術失敗通常以假體翻修為終點事件。Asokan等[35]結合美國國家聯合注冊中心(national joint registry,NJR)的報告顯示,生物型假體應用于TKA翻修率較高。2020年的一項基于10年NJR數據的配對研究通過對手術容量劃分為低(<10例/年)、中等(10～<30例/年)和高容量(≥30例/年),實現傾向評分匹配以準確評估內固定類型在翻修手術中的真實效果,結果表明生物型假體翻修率比骨水泥型低24%,且翻修率與外科醫生工作量無關,差異主要歸因于無菌性松動和疼痛所致的翻修率降低[32]。在2021年Mohammad 等[36]發表的系統回顧結果顯示,骨水泥型Oxford UKA假體的年翻修率為0.77%,生物型為0.37%,比骨水泥型低約1/3,可能是由于生物型假體表面的羥磷灰石涂層減少了置入假體的磨損率和翻修率[37-38]。Horsager等[39]采用RSA技術,通過隨機對照研究對80例Oxford UKA假體的聚乙烯墊片磨損評估,結果顯示兩種固定類型的假體聚乙烯墊片磨損相似,且生物型假體可能更適用Oxford UKA。一項基于2020年國家注冊數據研究結果[32]表明,生物型Oxford UKA無菌性松動、組織溶解和疼痛發生翻修的概率較骨水泥型低,但假體周圍骨折發生率較骨水泥型高。另外,目前對于生物型Oxford UKA假體疼痛所致的翻修率較低的原因尚不清楚,可能是因為生物型固定的疼痛發生率較低[17-18],或者在有疼痛的情況下外科醫生更有可能翻修出現RLs的假體[27]。

總之,生物型和骨水泥型Oxford UKA均具有優秀的中長期臨床療效和假體生存率,且低容量情況下生物型和骨水泥型的翻修率都很高[40]。

6 總 結

生物型Oxford UKA和骨水泥型Oxford UKA在假體設計和手術操作方面存在一定差異性,其中骨水泥型假體初始固定確切,但操作相對繁瑣并且有引發BCIS的風險;生物型假體安裝簡單,但技術操作不當可能會導致假體周圍骨折或假體早期松動?？偟膩碚f,手術醫生在嚴格把握適應證并結合手術經驗的前提下,生物型Oxford UKA和骨水泥型治療膝內側間室關節炎具有相似的臨床結果和生存率,其臨床療效滿意可靠。目前國內生物型Oxford UKA尚未廣泛開展,隨著其材料涂層和外科技術的進一步改善,生物型Oxford UKA的發展前景更令人期待。考慮到目前生物型Oxford UKA病例仍遠遠少于骨水泥型,后期仍然需要進一步累積病例擴大樣本,進行多中心合作,以及開展高質量的前瞻性隨機對照研究。