骨水泥型TKA治疗继发性膝关节骨坏死,疗效如何?

前 言

继发性膝关节骨坏死(secondaryosteonecrosis of the knee,SOK)是指关节软骨下骨质的进行性恶化。据报道,在所有被诊断为骨坏死的患者中,SOK占10%,是仅次于髋关节骨坏死的第二常见关节。SOK与特定的危险因素高度相关。例如,75%-90%的SOK患者经常使用糖皮质激素,15%-19%的患者有酒精依赖。SOK一般发生在55岁以下的患者,58%-80%的患者表现为双侧病变。多发性骨坏死病变常见累及于骨骺-干骺端。SOK的发病机制和特征不同于自发性膝关节骨坏死(spontaneousosteonecrosis of the knee,SPONK),SPONK是由于骨质疏松性骨软骨下骨折引起的,通常发生于55岁以上的患者中,单个髁部有孤立的骨骺病变。
股骨远端和胫骨近端软骨下骨内SOK的进展可导致关节面塌陷和继发性退行性关节炎和畸形。延伸到关节软骨的症状性骨骺病变与关节塌陷的发生率较高相关。保膝手术包括髓芯减压、切开清创、松质骨或浓缩骨髓抽提物移植、骨髓软骨下注射、自体/同种异体骨软骨移植。然而,只有当患者在塌陷前的早期阶段接受治疗时,保膝手术才有可能取得令人满意的结果。一旦SOK进展到终末期疾病,或者假如保膝手术不成功,关节置换术仍然是最后的手段。
SOK患者接受全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)的几率约为1%,继发于SOK的关节炎患者接受TKA治疗的平均年龄相对较小,为36-46岁。当患者的膝关节存在多处骨坏死并且失活骨往干骺端延伸时,骨水泥型TKA可能能在骨-假体界面提供可靠的固定。既往研究报告了将TKA(无论是否为骨水泥型)应用于无创伤性SOK的中长期结果,并表示对术后无菌性松动表示担忧。最近的研究,在分析当代骨水泥型假体和新一代非骨水泥型假体时,研究的数量有限。因此,本研究的目的是在我们的三级医疗中心中调查骨水泥型TKA在SOK中的存活率、临床和影像学结果以及并发症发生情况。

方 法

01.术前放射学评估
完善标准的站立位、切迹位、侧位和轴位膝关节X线片,以及膝关节的MRI。值得注意的是,37例膝关节(97%)被诊断为Ⅲ或Ⅳ期,只有1例膝关节(3%)被诊断为Ⅱ期疾病。
02.手术方式
所有患者都接受了由四个不同术者植入的骨水泥假体。每位骨科医生根据个人喜好决定植入的假体系统和手术技术,如假体柄/髌骨表面重建:Nexgen(LPS-Flex,Zimmer)34例(84%);Triathlon(Stryker  Orthopedics)3例(8%);Evolution(Medial-Pivot Knee System)2例(5%);以及Nexgen(Legacy Constrained Condylar Knee,Zimmer)1例。一位骨科医生经常使用含抗生素的水泥。34例(89%)(图1)使用了后稳定假体,2例TKA(5%)使用了髁稳定假体,1例TKA(3%)使用了十字韧带保留假体,1例TKA(3%)使用了内外翻限制型假体。
图1:1例17岁女性患者因系统性红斑狼疮使用糖皮质激素治疗。术前切迹、侧位和轴位X线片显示外侧(塌陷)、股骨内侧髁和髌骨上极有透射线的椭圆形阴影和硬化晕。术前冠状位、矢状位和轴位MRI显示广泛的骨坏死病变,包括髌骨上极,关节面完整。患者接受了TKA,未做髌骨表面置换。术后3年的正位、侧位和轴位X线片显示假体对位良好,无透亮线。
31例(82%)进行了髌骨表面置换,使用的是带三柱骨水泥固定的全聚乙烯假体。6例髌骨坏死的患者中有2例未行髌骨表面置换(图1),其余4例使用了髌骨表面置换(图2)。进行髌骨表面置换的患者的平均年龄为48岁;未行髌骨表面置换的患者的平均年龄为24岁。
图2:一名34岁女性红斑狼疮患者,与糖皮质激素使用有关。正位X线片显示股骨远端骨骺和胫骨近端骨骺-干骺端有透亮的椭圆形阴影和硬化晕。侧位X线片显示髌骨上极有硬化晕。冠状位、矢状位和轴位的MRI显示多发性骨坏死病变,包括位于髌骨上极关节表面完整的病变。患者接受了骨水泥型TKA,同时接受了髌骨表面置换。
3例(8%)TKA采用模块化的延长柄。两例TKA中的延长柄被用来绕过干骺端骨坏死病变区域。第三例TKA采用内外翻限制型假体,用于膝关节不稳定和股骨髁远端严重骨丢失的患者(图3)。髌骨表面置换和延长柄的使用取决于骨科医生的偏好。
图3:一位50岁女性患者,双侧SOK,与使用糖皮质激素有关,与红斑狼疮相关。术前站立位、正侧位X线片显示股骨外侧髁严重骨质破坏,导致严重的外翻畸形。术前轴位X线片显示髌骨外侧脱位。患者接受了TKA,并使用了一种髁限制型假体。术后4年拍站立位、正侧位X线片。
所有患者均接受标准化的术后疼痛管理和康复治疗。允许患者在手术当天使用助行器进行完全负重(在可承受的范围内)活动。术后6周、3个月、1年、每隔一年评估一次临床情况。每名患者都有至少两年的临床和影像学随访。使用膝关节协会评分(Knee Society Score,KSS)分析最近一次随访的临床结果。初次TKA失败被定义为由于任何原因需要对手术的膝关节进行二次手术。
所有患者均于术后6周、1年、每2-3年进行一次常规X线随访。寻找松动、骨溶解和渐进性透亮线(2mm)的证据。在分区分析的基础上,将渐进性透亮线定义为影像学松动或失败。

结 果

01.生存率
38例TKA中有35例(92%)无翻修,平均随访7±4年(2-12年)。3例失败包括一名65岁男性的胫骨假体发生无菌性松动。他的胫骨假体在初次TKA后7个月发生下沉。一位54岁的女性为糖皮质激素诱导的SOK,术后10年发生了假体周围感染。培养报告为甲氧西林敏感的金黄色葡萄球菌感染,在开放清创和衬垫翻修失败后,进行了二期翻修。第三例在TKA后6年出现了膝关节不稳定,并伴有髌股关节问题,与髌骨截骨不足有关。这位患者接受了聚乙烯衬垫更厚的翻修,增加了髌骨截骨的深度,翻修了髌骨假体,并进行了外侧支持带松解。翻修后,膝关节稳定,无膝前痛,活动度满意,屈曲至120°。
02.临床结果
在最近的随访中,无翻修的膝关节平均临床KSS评分从术前的47分(27-64分)显著提高到术后的95分(85-100分)(P<0.001)。平均功能性KSS由术前的35分(0-60分)提高到术后的86分(70-100分)(P<0.001)。末次随访时平均屈膝118°(90°-135°),平均伸膝0.4°(0°-5°)。与术前屈膝102°(60°-130°;P=0.004)和伸膝4°(过伸5°至屈曲挛缩15°;P=0.005)相比,均有显著改善。所有患者都可以在没有辅助的情况下步行,也不需要同侧膝关节疼痛的止痛药。
03.并发症
1例34岁女性,因狼疮接受大剂量强的松龙(每天20mg)治疗,TKA术后6个月轻微跌倒后发生无移位的髌骨假体周围骨折,伸肌装置为Ortiguera和Berry 1型完好。术前X线片和MRI显示骨坏死累及髌骨上极。术中做了髌骨表面置换,术后X线片显示假体与对称截骨后的髌骨对位良好:髌骨剩余厚度为14mm。在她跌倒前三个月,KSS是92分。受伤后,患者采用伸直位长腿石膏固定,为期三个月。在三年的随访中,患者的膝关节可以完全主动伸直以及最大屈曲至120°。
04.影像学结果
无翻修组中胫骨、股骨或髌骨假体周围无渐进性透亮线。1例TKA在胫骨假体(正位1、4区、侧位1区)和股骨假体(侧位2、3、5-7区)有一条非渐进性透亮线<2mm。2例髌骨表面置换的TKA在髌骨假体的骨水泥界面(轴位2区和1、2、4区)有非渐进性透亮线。

讨 论

我们几乎一半的患者(45%)在SOK晚期接受治疗。在既往的一项研究中,48名SOK患者中的15%最初接受了TKA,65%的患者在非手术治疗失败后接受了TKA,21%的患者在髓心减压失败后接受了TKA。在Ficat-Arlet III-IV期确诊的患者中,非手术治疗的成功率仅为11%。因此,对于出现在SOK晚期的患者来说,关节置换手术似乎是一个不可避免的选择,在保留关节手术或非手术治疗失败后,可能需要进行关节置换手术。
我们研究中的患者平均年龄为43岁,与之前的报道相似。由于SOK发生在相对年轻的患者中,因此以无痛、无翻修且功能持久为前提的假体存活仍是首要目标。
在本研究中,78%的患者是女性;74%的患者有糖皮质激素使用史,这大约是因饮酒(18%)导致的患者数量的4倍。一般说来,激素/酒精诱导的骨坏死比率越高,女性的发病率越高,这些患者的平均年龄也越低。激素导致SOK最常见的疾病是系统性红斑狼疮(40%),其次是血液系统恶性肿瘤(20%)。SOK患者的平均体重指数被归类为肥胖(31=kg/m²)。本组病例中87%的患者有股骨远端塌陷,13%有孤立的胫骨近端塌陷,16%术前有髌骨坏死。从积极的方面来看,92%的患者假体无任何翻修,平均KSS有显著改善(P<0.001)。术后膝关节活动度在屈伸方面均有显著改善;平均随访7年,未观察到渐进性透亮线的迹象。
在2000年之前,有几项研究报告了使用骨水泥型和非骨水泥型TKA治疗SOK的情况。Mont等人对31例长期使用糖皮质激素的患者进行了回顾性分析,其中13例膝关节(42%)接受了无骨水泥型TKA。平均随访8.2年,无菌性和感染性失败的翻修率分别为37%和10%。在这项研究中没有使用延伸型假体柄。Seldes等人报道31例TKA假体的无翻修存活率为84%,平均随访时间为5.3年,其中9例膝关节(29%)使用了非骨水泥型假体。无菌性失败发生在3例膝关节(10%)中,感染性失败发生于2例(6%)中。在后一篇文献中,股骨柄的发生率为3%,胫骨柄的发生率为13%。
最近,Mont等人报道了24例骨水泥型TKA治疗糖皮质激素诱发的SOK的结果优异,平均随访9年:96%的假体无翻修,只有4%的假体因疼痛和不稳定需要翻修。末次随访时平均KSS为94分。Chalmers等人对57例骨水泥型TKA进行了回顾性研究,平均随访6年。10年后,估计无翻修存活率为93%,无菌性失败为97%,再手术存活率为82%。Sultan等人回顾了49例新一代非骨水泥型TKA(11例SOK和38例SPONK),平均随访时间为3.7年。他们报告的假体无翻修存活率为96%,其中2%为无菌性失败,2%为感染性失败。临床KSS平均93分,功能KSS平均84分。然而,在SOK和SPONK之间没有亚组分析,在本研究中也没有关于使用延伸型假体柄。
我们的结果似乎与Mont等人及Chalmers等人最近的报告一致。平均随访7年,临床KSS评分为95分,功能性KSS评分为86分。我们最终的平均屈曲度是118°。本组病例中干骺端受累的发生率为24%,使用延伸型股骨和胫骨柄的几率分别为5%和8%。系统性红斑狼疮是最常见的合并症,与Mont等人相似;然而,Seldes等人报道的主要原因是肾移植。与Chalmers等人的报告不同,我们排除了创伤后SOK,以减少来自既往创伤的混杂因素,例如骨和软组织损伤的严重程度、手术暴露的变化、术前活动度,以及可能影响研究的手术过程和初次TKA的植入因素,如钢板和髓内钉固定。
正如我们的研究中所指出的,在6例膝关节(16%)中发现了继发性髌骨坏死。这一发病率略高于之前报道的约9%;这可能是因为我们的被试中有97%是在SOK后期被诊断出来的。我们每例髌骨坏死的患者都没有表现出局限性的膝前痛,他们都有完整的软骨表面(图1、图2和图4)。我们的研究可以与Baumgarten等人的相媲美,他对25例患髌骨坏死的膝关节进行了回顾性研究。膝前痛和关节面塌陷的发生率为4%。
图4:继发性膝关节坏死:除股骨、胫骨坏死外,还有髌骨上极坏死。A.正位、侧位和轴位X线片。B.冠状位、矢状位和轴位的MRI。
影像学研究表明,所有的骨坏死病变都位于髌骨上极,这可能是由于髌骨血供导致的。由于动脉系统的末端位于髌中前血管,上极更脆弱,而下极接受来自髌中前血管和下极血管的血供。术前有髌骨坏死的患者在TKA后可能会增加恶化的风险和继发骨折的风险。一般说来,髌旁内侧入路通常损伤膝降动脉、膝内上动脉和膝下内侧动脉。因此,应避免外侧支持带松解和髌下脂肪垫切除,以保留膝上外侧动脉以及膝下内侧动脉和膝外下动脉的吻合支。
我们研究的主要局限是样本量小,但这并不是本研究独有的。SOK是一种相对罕见的疾病,因此,由于动力有限,很难确定任何失败和假体周围髌骨骨折的危险因素。所有的手术都是在一个医学中心进行的,这可能意味着缺乏对非医学中心的概括性。最后,由于这是一项来自四个不同术者的回顾性研究,不同的骨科医生使用的假体的类型、手术暴露、假体柄的使用以及髌骨表面重建技术和/或选择略有不同。

结 论   

选择合适假体柄的骨水泥型TKA治疗伸直型干骺端病变,术后无翻修,假体存活率高(92%),临床效果可靠,中期随访时无影像学松动迹象。应在术前仔细评估继发性髌骨坏死。
本文仅代表作者个人观点,不代表骨今中外官方立场。希望大家理性判断,有针对性地应用。

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