機器人輔助全膝關節(jié)置換術治療先天性雙側固定性髕骨脫位合并重度畸形1例報道

張壯壯，程晴灝，張福康，楊鑫，樊華，郭洪章

髕骨脫位是臨床上一種常見的膝關節(jié)損傷，占膝關節(jié)損傷的2%～3%，高發(fā)人群為青少年女性[1]。髕骨脫位通常分為急性髕骨脫位、復發(fā)性髕骨脫位和固定性髕骨脫位，急性髕骨脫位通常是指髕骨在急性損傷時脫出了滑車溝，大多數在膝關節(jié)伸直時可自行復位，但在初次髕骨脫位發(fā)生后，再次脫位的概率為50%[2]。固定性髕骨脫位是在整個膝關節(jié)屈伸中，髕骨與股骨遠端的軟骨始終沒有接觸，伸膝時髕骨可能接近中線，屈膝時髕骨始終位于股骨外踝的外側，嚴重影響患者的日常運動及生活[3]。全膝關節(jié)置換術（total knee arthroplasty, TKA）是目前終末期骨關節(jié)炎、類風濕關節(jié)炎等最有效的治療方式，可以矯正關節(jié)的屈曲畸形，恢復關節(jié)功能[4]。固定性髕骨脫位合并重度膝關節(jié)屈曲畸形臨床上較為罕見，對此類患者進行TKA 在手術技術上極具挑戰(zhàn)性。甘肅省人民醫(yī)院骨科于2023年3月采用機器人輔助TKA 治療先天性雙側固定性髕骨脫位合并重度畸形患者1例，術后療效滿意。本例報道經甘肅省人民醫(yī)院倫理委員會審批通過（2023-512），患者簽署知情同意書。

1 臨床資料

1.1 一般資料

患者，男，50歲。主訴：雙側膝關節(jié)疼痛40年，加重伴活動受限20 年。現病史：40 余年前無明顯誘因出現雙側膝關節(jié)反復發(fā)作間斷性疼痛伴活動受限，就診于當地醫(yī)院，查體后診斷為雙側髕骨先天性脫位，因未予以重視選擇保守治療，隨后癥狀逐漸加重，但均未進行規(guī)范診治。20 年前癥狀加重且出現活動明顯受限，因個人經濟原因仍未進行規(guī)范診治，自行口服鎮(zhèn)痛藥（具體不詳），因癥狀持續(xù)加重且生活無法自理，遂于我院就診。體格檢查：雙側膝關節(jié)屈曲畸形，右側屈曲攣縮30°，左側屈曲攣縮45°，內側膨大畸形，雙側股四頭肌明顯萎縮，雙側膝關節(jié)周圍皮膚無紅腫；雙側膝關節(jié)周圍壓痛、叩擊痛明顯，可觸及雙側髕骨向外側固定脫位，向內側擠壓髕骨無法復位，雙下肢皮膚感覺未觸及明顯異常，雙側足背動脈搏動可觸及，末梢血運良好；雙側膝關節(jié)伸直活動明顯受限，右側膝關節(jié)屈伸活動度30°～120°，左側膝關節(jié)屈伸活動度45°～110°；雙側髖、踝及足指屈伸活動良好。雙側股四頭肌肌力右Ⅳ級、左Ⅳ級，雙側股四頭肌肌張力減弱，雙側膝反射、踝反射右（++）左（++）；回旋擠壓（McMurray）試驗右（+）左（+），髕骨研磨試驗右側（+）左（+），膝關節(jié)外展（應力外翻）試驗右（-）左（-），膝關節(jié)內收（應力內翻）試驗右（-）左（-），前后抽屜試驗右（-）左（-），左下肢較對側縮短0.5 cm。診斷為難復性雙側髕骨脫位合并重度骨關節(jié)炎、雙側膝關節(jié)畸形、雙側膝關節(jié)僵硬。

1.2 術前檢查

實驗室檢查：白細胞介素-6 8.95 pg/mL（＜7 pg/mL），降鈣素原0.121 ng/mL（＜0.065 ng/mL），C 反應蛋白（C-reactive protein, CRP）13.90 mg/L（＜10.00 mg/L），白蛋白37.76 g/L（40～55 g/L）。

影像學檢查：雙膝關節(jié)正側位及雙下肢全長X線片顯示雙側髕骨向外側移位，左下肢髖-膝-踝角（hip knee angle, HKA）為外翻14.1°，右下肢HKA 為外翻5.1°；膝關節(jié)側位X 線片顯示雙側膝關節(jié)間隙消失，雙膝關節(jié)對合不佳，右側股骨外側髁與脛骨外側平臺形成假關節(jié)（圖1A、1B）；髖、膝、踝關節(jié)CT 及三維成像提示雙側臏骨關節(jié)對應關系異常，雙側膝關節(jié)周圍成骨邊緣化、髁間嵴增生、變尖；雙側下肢肌肉萎縮，左側顯著（圖1C）。患者入院診斷考慮難復性雙側髕骨脫位合并重度膝關節(jié)炎、雙側膝關節(jié)畸形、雙側膝關節(jié)僵硬（圖1D）。

圖1 患者術前資料

1.3 術前規(guī)劃（機器人規(guī)劃）

將患者術前下肢全長CT 圖像導入鴻鵠?SkyWalkerTM機器人系統（蘇州微創(chuàng)暢行機器人有限公司）配套的手術規(guī)劃軟件（蘇州微創(chuàng)暢行機器人有限公司）中，依據CT 數據重建下肢全長三維模型。醫(yī)師和工程師在3D 模型上手動確定特征點，即股骨頭旋轉中心點、膝關節(jié)中心點和踝關節(jié)中心點，連接股骨頭旋轉中心、膝關節(jié)中心和踝關節(jié)中心點，由此確定冠狀面下肢力線。完成特征點選擇后，在分割重建的3D 模型上進行術前假體擺位，以重建膝關節(jié)運動功能為目標，根據患者膝關節(jié)解剖形態(tài)選擇合適的假體型號及恰當的內外翻、前后傾、內外旋角度。該患者采用內軸膝假體（上海微創(chuàng)公司），該系統根據CT 三維重建對脛骨及股骨進行切割，脛骨外側平臺磨損嚴重，脛骨近端截骨量參考內側脛骨平臺（外側8.0 mm，內側3.1 mm）。脛骨平臺后傾5°（圖2A）；由于股骨遠端畸形，外側髁嚴重變形，股骨遠端截骨量參照股骨內側髁（9.0 mm，3.7 mm），屈曲90°時股骨后髁截骨量（外側7.0 mm，10.4 mm）（圖2B）。考慮患者髕骨脫位及屈曲攣縮畸形，患者伸直間隙會出現外側緊張，術中根據實際情況，進一步通過松解外側支持韌帶及關節(jié)囊平衡內外側間隙。

圖2 鴻鵠手術機器人術前規(guī)劃評估圖

1.4 手術過程

患者取仰臥位，全身麻醉后在機器人輔助下完成右側TKA。假體選擇內軸膝假體（上海微創(chuàng)公司）。驅血帶驅血后，右下肢充氣止血帶至350 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），常規(guī)取前正中切口，經髕旁內側入路。取膝前外側縱行切口，Z 形切開髕股支持帶深筋膜、松解髂脛束，髕骨推向膝關節(jié)的內側翻開困難，將膝關節(jié)屈曲至90°，術中見髕骨固定脫位，股骨內、外側髁與脛骨外側平臺形成關節(jié)面，股骨外側髁與脛骨外側平臺形成假關節(jié)，股骨遠端成馬蹄狀畸形，關節(jié)軟骨炎性破壞，關節(jié)間隙粘連嚴重，股骨髁間、股骨后髁骨質破壞，脛骨外側平臺缺損，膝關節(jié)外側韌帶結構攣縮嚴重，骨質疏松嚴重（圖3A）。清除關節(jié)腔內及髕上囊內的增生性滑膜組織。安裝股骨與脛骨的機器人定位裝置，進行機器人注冊配準，然后確定手術方案（圖3B）。根據手術方案，主刀醫(yī)師保持操作踏板處于踩下狀態(tài)，機械臂運行至指定位置并將末端截骨導塊調整到截骨狀態(tài)。機械臂運動過程中，如果主刀醫(yī)師認為運動位置錯誤或其他需要停止的情況，則松開操作踏板，機械臂立即停止運動，緊急情況下可按下緊急制動按鈕。機械臂運動到位后，主刀醫(yī)師可以采用插片等方式再次確認截骨導塊是否位于合適位置，確認完畢后由醫(yī)師操作擺鋸進行截骨。測量屈伸間隙平衡（圖3C）后安裝膝關節(jié)假體（圖3D）。徹底松解外側支持韌帶和外側關節(jié)囊，將髕骨拉至膝關節(jié)正中的髕骨正常軌跡，使用帶線鉚釘重建內側髕股韌帶，將股直肌和股內側肌肌腱轉至髕骨外上方后行肌腱重建，使用高強度肌腱線重建髕腱，屈伸膝關節(jié)見重建后的髕骨軌跡良好，膝關節(jié)屈曲10°～90°，股內側肌腱重建于髕骨外上極，屈伸膝關節(jié)見髕骨無脫位，髕骨軌跡回歸正常。沖洗傷口，1-0可吸收魚骨線縫合髕骨支持韌帶，膝關節(jié)周圍注射“雞尾酒”，逐層縫合，無菌敷料加壓包扎。1個月后另一側膝關節(jié)行機器人輔助下TKA。

圖3 機器人輔助TKA術中視圖

1.5 術后處理

術后參照《中國髖、膝關節(jié)置換術加速康復——圍術期管理策略專家共識》[5]予以抗感染、抗凝、止痛、消腫等治療。術后在康復師指導下，加強股四頭肌訓練，促進功能康復。術后6～8周穿戴限制性支具固定輔助下下地活動，患側肢體部分負重。患者術后1、3 個月門診復查。術后3 個月復查時患者可獨立下地走路，雙側膝關節(jié)活動度10°～110°，髕骨運動軌跡良好，無脫位或半脫位跡象（圖4）。

圖4 術后3個月隨訪X線片

2 討論

先天性髕骨脫位是生長發(fā)育異常造成的一種持續(xù)性、不可復位的髕骨脫位，與下肢畸形有關[6]。長時間的髕骨脫位造成膝關節(jié)周圍持續(xù)性鈍痛、膝關節(jié)不穩(wěn)及腫脹，進一步加重會導致髕股關節(jié)軟骨的磨損及髕股關節(jié)炎，改變膝關節(jié)的正常結構，逐漸嚴重影響患者的正常生活及降低患者的生活質量[7]。先天性髕骨脫位合并膝骨關節(jié)炎的發(fā)病機制復雜，患病原因及手術方案都不盡相同。目前先天性髕骨脫位主要原因分為髕股關節(jié)不穩(wěn)定相關的骨性和軟組織因素[8]。發(fā)育性骨性解剖異常主要包括滑車發(fā)育不良、高位髕骨、脛骨結節(jié)外偏、髕骨傾斜；軟組織方面，髕骨外側支持帶攣縮與內側支持帶松弛是其中的部分因素[9]。

長年的髕骨脫位造成膝關節(jié)屈曲攣縮畸形，患者喪失了膝關節(jié)主動屈伸的功能，日常行走困難，另外由于關節(jié)疼痛，活動量減少，造成股四頭肌不同程度的萎縮。膝關節(jié)的屈曲畸形及外翻是TKA 中較為難矯正的畸形，而且廣泛的松解可能引起膝關節(jié)屈曲后外側不穩(wěn)定，先天性髕骨脫位會加重這種不穩(wěn)定。所以該病例的治療極具挑戰(zhàn)性。

目前為止，有關成人先天性髕骨脫位合并膝骨關節(jié)炎治療的研究極少，對于合并髕骨脫位及膝外翻的膝骨關節(jié)病患者，TKA 可以有效矯正畸形，恢復功能，緩解疼痛。嚴重膝關節(jié)畸形使得下肢機械軸和正常的生理解剖標志發(fā)生改變，干擾了正常假體的植入，容易導致下肢力線對齊不良、早期假體松動等并發(fā)癥[10-11]。目前關于髕骨脫位合并嚴重膝骨關節(jié)炎的治療方式有股骨遠端截骨術、脛骨高位截骨術聯合關節(jié)鏡下內側髕股韌帶重建術改變患者力線和矯正畸形[12]。1988 年Marmor[13]首次報道了1 例63 歲雙側先天性髕骨脫位的男性患者采用了TKA，左側是保留后十字韌帶假體，右側是后穩(wěn)定性假體，髕骨未給予復位，術后進行了4年隨訪，膝關節(jié)屈伸活動范圍左側-7°～106°、右側-5°～118°，膝外翻畸形得到矯正，股四頭肌肌力為Ⅳ級，認為髕骨脫位合并骨關節(jié)炎可以行TKA。于建華等[14]等也報道1 例54 歲雙側先天性髕骨脫位合并膝骨關節(jié)炎的女性患者同期行雙側TKA，假體采用PFC假體，髕骨予以復位，術后隨訪2年，雙側膝關節(jié)穩(wěn)定無疼痛，伸屈活動范圍0°～120°，髕骨活動軌跡良好，無脫位或半脫位跡象，美國膝關節(jié)學會評分（Knee Society score, KSS）分別由術前左膝27分和右膝32分改善至術后左膝82分和右膝85分。因此認為TKA可以很好地矯正關節(jié)畸形并取得良好的療效。

隨著科學技術及人工智能的快速發(fā)展，術中導航技術、個性化工具定制、機器人輔助已成為當代TKA 的新選擇。機器人輔助TKA 通過術前規(guī)劃，根據患者術前CT 掃描，運用人工智能計算機技術進行精細策劃，對骨骼精確加工，可以減少人為誤差，使假體與骨之間更加貼合，能夠獲得更好的力線，根據患者情況制定個性化和精準化的手術方案[15]。Deckey 等[16]研究證實，MAKO 機器人以180°為重建下肢力線目標時，機器人手術組術后力線平均偏差僅為1.0°±1.7°。同時，隨著國產機器人輔助系統的不斷發(fā)展，鴻鵠等國產手術機器人系統已被證實可達到與進口機器人系統相似甚至更高的操作精度，獲得了可靠及滿意的臨床療效[17]。此外，鴻鵠手術機器人使用的截骨導塊穩(wěn)定地連接于機械臂末端，無須像ROSA 手術機器人那樣在患者截骨部位用骨釘來固定截骨導塊，從而減少了對患者骨骼的損傷[17]。與傳統TKA 相比，機器人輔助TKA 無需股骨開髓，術中軟組織損傷減輕、術中出血量減少，術后疼痛減輕、鎮(zhèn)痛藥物的使用減少[18]。

該病例股骨遠端嚴重畸形合并髕骨固定性脫位，雖然股骨遠端存在嚴重“馬蹄狀”畸形及髕骨脫位，截骨時參考脛骨整體力線，可以忽略畸形的影響。借助機器人的術前可視化輔助規(guī)劃，進行術前模擬截骨和模擬假體放置，以避免脛骨假體穿孔。通過機器人輔助手術，精確執(zhí)行術前計劃，然后適當松解外側髕股副韌帶，用帶線鉚釘將髕骨拉至中立位，屈伸膝關節(jié)，髕骨在正常軌跡中無脫位，通過初次膝關節(jié)假體完成手術操作。術后患者力線恢復滿意，短期隨訪膝關節(jié)功能較術前明顯改善。另外，該患者由于長時間屈曲畸形，同時股四頭肌嚴重萎縮，導致伸直功能受限，但是關節(jié)力線的恢復使關節(jié)疼痛明顯改善，提高了患者的生活質量。后期康復訓練使伸膝功能得到一定恢復，長期療效需要進一步進行隨訪。

通過關節(jié)內截骨、軟組織松解及帶線鉚釘固定的方法可有效完成合并髕骨脫位及嚴重畸形的TKA。機器人輔助可實現術前可視化規(guī)劃及術前模擬操作，術中可避免解剖標志變異對截骨的影響，同時術中通過機械臂截骨可實現精確術前規(guī)劃。機器人輔助TKA 為雙側固定性髕骨脫位合并重度關節(jié)畸形患者提供了一種新的安全、有效的治療方法，但其長期療效有待進一步研究。

【利益沖突】所有作者均聲明不存在利益沖突