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人工頸椎間盤置換術對鄰近節段生物力學影響的三維有限元分析

【摘要】  [目的]建立人工頸椎間盤置換術前、術后(C4~7)的三維有限元模型,分析頸椎間盤置換術的特點,并探討術后對鄰近節段生物力學的影響。[方法]選取1名行人工頸椎間盤置換的男性病人的術前、術后CT片,范圍為C4~7,(包括椎體、鄰近椎體和鄰近椎間盤)分別建立術前、術后的三維脊柱功能單元的有限元模型。對模型加載2 N·m的力矩和10 N·m的轉矩,分析其在垂直載荷、前屈、后伸、側屈及旋轉的情況下,手術前后的椎體的變化以及椎體皮質骨、松質骨、椎間盤、終板的應力改變,以及活動度的變化。[結果]手術后軸向負荷力線后移,人工間盤鄰近椎體上下終板所受應力,以及鄰近椎間盤所受應力有所增加,但所受壓力、張力不明顯。節段活動度的變化減小不明顯。[結論]人工頸椎間盤置換術有效的改善了脊柱功能單位的生物力學性能,但需謹慎選擇人工椎間盤的大小,并且最大限度保留終板骨性組織,以避免出現術后假體下沉、移位、脫出、節段后凸等不良影響。

【關鍵詞】  人工假體; 頸椎間盤; 生物力學; 有限元分析

Biomechanical effects of placement of a disc prosthesis and adjacent vertebral bodies∥LI Zhi-yuan, SHEN Yong,ZHANG Ying-ze, et al. Department of Orthopaedic Surgery in the Third Hospital of Hebei Medical University, Shijiazhuang 050051,China

  Abstract: [Objective]To present a validated two-functional spinal unit C4~7 finite element model with simulated placement of a disc prosthesis treatment to predict stresses and strains within adjacent vertebal bodies. [Methods]Two finite element models of C4~7 were generated using the CT scans taken from a male patient following placement of a disc prosthesis treatment, which were included with adjacent bodies, intervertebral discs. Simulations were conducted imposing a compression preload combined to a flexion/extension moment, a pure lateral bending moment and a pure torsion moment, and to quantify the stress levels in intervertebral discs, endplate, cancellous bone, cortical bone and adjacent bodies following placement of a disc prosthesis under clinically relevant loading conditions.[Results]The BryanTM disc prosthesis allows to correctly reproduce a physiological motion at the implanted level, and the changes in stresses and strains in levels adjacent to a placement of a disc prosthesis treatment level were minimal.[Conclusion]The artificial cervical disc prosthesis well restores the biomechanical behavior of the intact spine. Moreover, the selection of surgical indications and proper manipulations shoule bve paid more attehtion to.

  Key words:cervical disc replacement; biomechanical; finite element analysis

  隨著頸椎的發病率逐年增加,前路減壓植骨融合技術廣泛應用于頸椎病患者的手術治療。然而,臨床研究顯示融合會導致頸椎活動度的減少,加速臨近節段的退行性病變。為解決異常應力作用于融合后鄰近節段的問題,避免前路減壓植骨融合術的諸多并發癥,作為“非融合固定技術”的代表—頸椎間盤置換手術在臨床上得到廣泛應用。然而關于人工頸椎間盤置換術對鄰近節段影響的報道較少,因此,作者建立頸椎間盤置換手術術前、術后兩個脊柱功能單元的三維有限元模型。為了能充分反映出人體的生物學特性,區別于以往基于尸體建模的模式,采用基于患者的實體建模,加強對椎間盤、皮質骨、松質骨、韌帶及頸后縱韌帶等后部結構的模擬,使其更接近于真實結構[1],觀察模型在正常范圍內的垂直壓縮、前屈后伸、側彎情況下,手術前后活動度,以及鄰近椎體、鄰近椎間盤和后部結構的生物力學變化,研究其對鄰近節段的生物力學影響。

  1 資料與方法

  1.1 CT掃描

  選取1名行“頸椎人工間盤置入術”后6個月的志愿者,男性,48歲,身高170 cm,體重75 kg,未發現骨性異常與脊柱畸形,采用CT自上而下行螺旋掃描,掃描范圍包括C4~7全部骨性結構、韌帶、椎間盤及人工椎間盤假體。

  1.2 建模方法

  運用Photoshop語言數字圖像處理程序對C4~7骨性結構和椎間盤區域進行邊緣檢測,提取邊界坐標,并整理成點云文件。將點云文件輸入逆向工程軟件Geomagic,生成NURBS曲面后,將其實體模型通過IGES文件導入到有限元分析軟件Ansys 9.0中去,對椎體皮質骨、松質骨、椎間盤用三維十節點四面體結構實體單元進行網格劃分,上下終板和纖維環被簡化成一體,中間髓核部分被區分出來。

  根據CT值選取鈦合金蓋板輪廓,同骨組織類似在逆向工程思路下構建實體模型。高分子結構髓核部分在CT圖像中顯示并不清晰,在操作中按CT圖像中鈦合金位置確定髓核軸線位置,并根據人工椎間盤結構確定半徑尺寸,然后建立在軸向方向略大于真實尺寸的初始髓核實體模型。通過布爾操作,用上下2個鈦合金蓋板實體模型減去初始髓核實體模型中多余的部分,即得到完整的人工椎間盤實體模型。在這個模型中,包括蓋板、鈦銖和前部凸緣在內的金屬結構被統一建立為上下兩個鈦結構模型,在計算應用中這些簡化對力學響應基本不構成影響。殼和髓核之間采用無摩擦的接觸分析,這與Rousseau等[1]的假設不同,但更接近真實情況。

  韌帶結構使用僅受拉的二節點桿單元模擬,包括前縱韌帶、后縱韌帶、黃韌帶、關節囊韌帶、棘上韌帶和棘間韌帶。所有結構材料參數、韌帶截面積都按文獻報道選取,數值及單元劃分情況如表1所示。

  1.3 計算與分析

  對模型C7下表面全自由度約束,在C4椎體上表面分別加載均為2 N·m前屈、后伸、側彎和軸向旋轉的彎矩。主要計算分析在各種狀態下脊柱功能單元(functional spinal unit, FSU)生物力學變化。

  對于一個FSU,下椎體是相對于其自身的下一椎體旋轉或繞自身的旋轉軸旋轉的,在分析之初,必須把該旋轉連帶造成的上一椎體的運動量減去。在下一椎體相對固定的條件下,在上一相對活動的椎體上表面選擇兩個節點,加載前后節點的三維坐標可以方便取得。對任意節點加載前后坐標的連線可以在三維空間內做其垂直平分面。由于有限元分析中椎體的彈性模量遠大于其他組織的彈性模量,椎體的應變相對較小,所以可以近似認為任意兩個節點所得到的HAM都是一致的。但不恰當地選擇兩個節點也可能造成較大的計算誤差,這在其他文獻中都沒有提到。本文選擇6對節點,將計算得到的HAM參數均值作為結果,減小了計算誤差。模型結果包括:所完成的C4~7有限元模型共計包含6 729個shell單元,42 112個Solid 單元79個纜繩單元。

  2 結果

  2.1 有限元模型結果表1 模型構建及各材料系數組織單元類型單元數彈性模量術后脊柱功能單元模型如圖1、圖2。

  2.2 模型分析計算結果如表2,圖3所示。

  2.3 結果

  圖1頸椎術后模型(C4~7)側位

  圖2頸椎術后模型(C4~7)正位 (1)在垂直荷載壓力下,C5下終板和C6上終板表面應力與術前相比,應力分布有所變化,局部應力增加,但低于相關實驗研究所報道的終板受損變形的最低值。

  (2)與術前相比,C5、6椎間盤和C6、7椎間盤所受應力變化不大,但應力分布比術前集中。

  (3)Bryan 植入后該節段的活動度較術前略有減少,但在正常范圍之內。

  (4)本實驗研究結果與王巖等[2]的臨床研究結果相近,并且運動趨勢與Goffin[3]相同。

  表2 垂直載荷下,術前和術后各組織von Mises應力比較(MPa)C5下終板C5椎體C6上終板C4、5椎間盤C6、7椎間盤人工間盤術前5.3711.43.914.222.97-術后6.1712.97.174.773.105.85 圖3模型脊柱功能單元在不同狀態下的生物力學情況(MPa)

  圖3a前屈 圖3b后伸 圖3c側彎 圖3d軸向旋轉

        3 討論

  近年來,諸多臨床研究報道[4],相比頸前路融合術后而言,人工頸椎間盤置換術有著保留頸椎運動功能,術后對鄰近節段影響較小等優勢。而本實驗的研究結果也再次印證頸椎間盤置換術后,頸椎運動趨勢近似于術前,并且節段活動度也接近正常。這一結果與Galbusera 等[4]學者的研究一致。因此,再次說明了人工頸椎間盤置換術在恢復頸椎穩定性的同時,也較好地保留了頸椎的運動功能,這一點得到了Duggal N等[5]影像學分析結果的支持,并且與Ha SK[6]所報道的生物力學理論吻合。

  然而,值得關注的是人工頸椎間盤置換術后也存在異位骨化、假體下沉、脫出、節段后凸等諸多問題。Goffin等[3]曾報道1例假體移位患者,該患者假體脫出椎體前緣2 mm。Bryan[7]先后進行了12個月的隨訪結果顯示:患者術后12個月治療效果分別是優70%,良4 %,可13%,差13%。Pickett等[8]也報道了14例患者在行Bryan假體置換術后后凸形成,并且發現全部14名患者程度不同的出現術后置換節段后凸加重。

  本研究結果中表明人工間盤置換術后,假體上下終板所受應力有所增加,雖然應力小于終板受損形變的最小值,但應力分布有明顯改變并且集中。考慮到Byran假體的設計本身存在3種非獨立缺陷,再者術中可能存在的上下終板打磨不對稱或者終板骨質切除過多的情況,都極有可能使上下終板面局部應力增加,進而終板形變,最終導致鄰近節段后凸。因此,建議術中在對上下終板軟組織刮除干凈的同時,應盡可能的保留終板骨質,以避免由于終板骨質的切除而使終板強度顯著降低。術前也要選擇合適的假體,使假體與鄰近椎體終板有足夠的接觸以使負荷分散。這樣可以盡量避免術后相鄰節段后凸、假體下沉脫出等問題。

  總之,人工頸椎間盤置換術較頸前路減壓植骨融合術更有效的改善了脊柱功能單位的生物力學性能,只要謹慎選擇人工椎間盤的大小,重視手術適應證的選擇及嚴格手術操作規范,可盡量避免術后異位骨化、假體下沉、脫出、節段后凸等問題。然而有限元分析方法作為一種模擬實驗,還不能完全反映骨外形和材料特性的多變性,而且由于脊柱的結構和材料特性非常復雜,所以本模型局限性決定其還不能完全反映骨外形和材料特性的所有特性,所得出的結論只能作為一種參考。頸人工椎間盤置換術作為一種治療頸椎病新的術式已取得了較好的近期療效。隨著這項技術更廣泛的開展,遠期臨床隨訪的觀察和研究會進一步將其完善。

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作者單位:河北醫科大學第三醫院脊柱外科,石家莊 050051

日期:2009年8月24日 - 來自[2009年第17卷第7期]欄目

雙極橈骨頭假體置換的初步報道

【摘要】  [目的]尋求嚴重粉碎性橈骨頭骨折重建橈骨頭的治療手段,推廣使用雙極橈骨頭假體置換的新技術。[方法]臨床應用5例,男2例,女3例,平均37.4歲(29~48歲),均為新鮮橈骨頭骨折,Mason Ⅲ型4例,Mason Ⅳ型1例。所有患者傷后3~11 d(平均6 d)均Ⅰ期行雙極橈骨頭假體置換,手術采用肘關節后外側入路。Mason Ⅲ型骨折病例術后48 h開始關節逐步主被動功能操練。Mason Ⅳ骨折的1例患者同時行肘關節內、外側副韌帶的修復,術后在支具保護下進行功能鍛煉。手術后按照broberg、morrey功能評分系統進行臨床觀察評價。[結果]所有患者切口均Ⅰ期愈合,病例均得到隨訪,時間7~50個月(平均30個月),隨訪時broberg、morrey功能評分平均92.2分,優3例,良2例,無明顯不良反應。[結論]雙極橈骨頭假體因其自身的特點和更符合現代關節外科假體設計的理念,是治療嚴重粉碎橈骨頭骨折的理想方法。

【關鍵詞】  橈骨小頭; 骨折; 人工關節; 假體; 置換

Bipolar radial head replacement for treatment of comminuted radial head fractures:a preliminary report∥WEI Xiaoen,HONG Haiping,SHEN Weiguo,et al.Department of Orthopaedics,Shuguang Hospital of Shanghai University of TCM,Shanghai 200021,China

  Abstract:[Objective]To seek for a method to rebuild radial head for comminuted radial head fractures,and recommend a new technique of bipolar radial head replacement.[Method]Five patients with fresh comminuted radial head fractures were treated by Tornier cement stem and bipolar radial prothesis.Among them,three were females and two were males,with the average age of 37.4Y(29-48Y).Four cases were to Mason type Ⅲ and one Mason type Ⅳ.All the patients underwent operation within 3-11 days with an average of 6 days after injury.Rehabilitation began in Mason type Ⅲ radial head fracture patients 48 h postoperatively.Both medial and lateral ligaments were repaired in one case of Mason type Ⅳ fracture.Plastic brace were used for 3 weeks during functional rehabilitation.The postoperative elbow joint was evaluated clinically by Broberg and Morrey score.[Result]All the patients healed by first intention were followed up for 7 to 50 months,with an average of 30 months.According to elbow functional evaluation criteria by Broberg and Morrey scores,there were excellent results in three and good in two respectively with an average of 92.2 points.[Conclusion]Cement stem and bipolar radial head prothesis replacement is a good technique for treating comminuted radial head fractures because it meets the designing principle of modern orthopaedics.

  Key words:radial head; fracture; artificial joints; prothesis; replacement

  臨床上橈骨頭粉碎性骨折并不少見。在國內,孤立性的橈骨頭骨折約占全身骨折的1%~2%,占全部肘部創傷的11%[1]。但復位后內固定困難,傳統橈骨頭切除和硅橡膠假體置換會引起一系列并發癥,遠期效果很不理想[2~4]。最近作者應用雙極橈骨頭假體置換治療新鮮Mason Ⅲ型以上橈骨頭骨折5例,效果滿意,初步報道如下:

  1 臨床資料

  1.1 一般資料

  自2003年11月~2008年1月作者采用雙極橈骨頭假體置換治療新鮮Mason Ⅲ型以上橈骨頭骨折5例,男2例,女3例,平均37.4歲(29~48歲)。左側2例,右側3例,合并同側肘關節其他骨折脫位2例,其中尺骨冠突骨折1例,肘關節后脫位1例(Mason Ⅳ型損傷),均為外傷致閉合性橈骨頭粉碎性骨折(表1)。所有患者均為新鮮損傷,受傷至手術的時間為3~11 d(平均6 d)。表1 5例患者的臨床資料病

  1.2 手術方法

  1.2.1 假體設計 圓錐形骨干柄,骨水泥固定,假體頸干呈15°角以重建橈骨上端解剖形態,假體頸末端為直徑6 mm球形頭,假體杯為聚乙稀外覆鈷鉻鉬合金殼,形成半限制性關節,在各方均有35°活動。所用假體為法國Tornier公司產品 (圖1)。

  1.2.2 手術切口 取肘后外側切口,于橈側伸腕長短肌間進入暴露橈骨近端。切開環狀韌帶,距橈骨結節約5 mm切除橈骨頭與頸;前臂旋前,使橈骨干對線于切口,并使橈神經運動支移出術野。

  1.2.3 手術過程 依次使用髓腔銼,根據髓腔大小和形狀選擇假體尺寸,安裝假體試模,通過假體頭和肱骨髁間的測量器調整植入深度(再截骨),測量需非常精確,以確保肱尺關節無半脫位。假體頸成角需與解剖成角一致,使用與選定假體尺寸一致的銼將橈骨頭碎塊擊入髓腔以封閉髓腔遠端。沖洗髓腔,灌注骨水泥,植入假體。頸領部與橈骨截骨面精確接觸后,根據頭大小選定雙極頭關節面假體,與肘關節復位同步將雙極頭卡入假體柄,檢查穩定性,修復環狀韌帶。Mason Ⅳ型骨折(EssexLopresti損傷)的病例同時行肘關節側副韌帶修復,常規放置負壓引流,傷口加壓包扎。

  1.3 術后處理

  術后即刻開始輕緩主被動活動,等張收縮肌力訓練,48 h后Mason Ⅲ骨折患者進行肘屈伸和前臂旋轉功能鍛煉,合并肘關節脫位的Mason Ⅳ骨折在支具保護下進行主被動活動。術后給予非甾體抗炎藥(消炎痛25 mg,Bid po),持續應用2周預防骨化性肌炎。

  1.4 評估方法

  根據患者肘關節的活動度、肌力、穩定度和疼痛的情況,按照Broberg、Morrey的肘關節評分標準[5]進行評分,其中肘關節活動度40分(屈伸27分,旋前6分,旋后7分),力量20分,穩定性5分,疼痛35分,滿分為100分,95~100為優,80~94為良,60~79為可,0~59為差。

  2 結 果

  所有患者切口均Ⅰ期愈合,2周拆線時Mason Ⅲ型骨折肘關節各方向活動均達正常。病例均得到隨訪,時間7~50個月(平均30個月),隨訪時Broberg、Morrey功能評分平均92.2分,優3例,良2例。隨訪時未見假體松動,無1例出現橈神經損傷,僅1例女性患者出現輕度的異位骨化,另1例女性病人拆線后關節有沉重感。3周后消失隨訪至今未見骨化性肌炎,3個月肘關節的活動力量已達正常水平,患者自我評價滿意。

  3 典型病例

  女,45歲,因摔傷至左肘腫痛3 h入院,查體:左肘活動不能,肘外側腫脹明顯。攝X線片示左橈骨小頭粉碎性骨折,Mason Ⅲ型(圖2)。傷后第5 d行Tornier雙極橈骨頭假體置換術,術中見橈骨小頭粉碎,伴有環狀韌帶損傷,術后假體位置良好(圖3~5)。術后50個月隨訪,患者肘關節各方向活動均正常(圖6),無肘關節疼痛,關節穩定,僅屈肘肌力較健側稍差,Broberg、Morrey功能評分96分。

  4 討 論

  研究表明,橈骨頭的支撐起到穩定肘關節橈側,防止發生肘外翻,具有作為杠桿傳導肱橈關節所受的承載負荷和穩定肘關節的作用。在前臂旋轉伸肘時,肱橈關節具有最大接觸面積并傳導最大負荷,即使將前臂骨間膜切斷,肱橈關節仍可傳導手和前臂至肱骨載荷的55%~60%。相反,切除橈骨頭,肘關節承受外翻應力的能力將下降30%,如果側副韌帶損傷,肱橈關節的完整性更是維持肘關節穩定的重要因素[6]。然而,橈骨頭骨折常常伴有軟組織損傷,如內側副韌帶或骨間膜破裂,因此對于橈骨頭嚴重粉碎性骨折,重建橈骨頭具有重要意義。

  橈骨頭骨折系關節內骨折,要求解剖復位以利關節功能的盡快恢復,避免進一步的關節退變。對于Mason Ⅰ、Ⅱ型橈骨頭骨折,通過保守或切開復位內固定術(open reduction and internal fixation,ORIF),均可獲得良好的治療結果,目前國內外學者的認識也基本一致。爭論的焦點主要集中在Mason Ⅲ型以上的骨折。20世紀80年代,常用橈骨頭切除術治療有嚴重移位的橈骨頭骨折,但橈骨頭切除后,肘關節失去外側的支撐,引起肘關節外翻傾向,從而影響肘關節的側方穩定和肱尺關節的應力傳導,導致肱尺關節退變加快形成骨關節炎;同時導致下尺橈關節不穩,發生腕關節疼痛、橈骨干上移、肘腕關節骨關節炎、肘關節屈伸及前臂旋轉受限、前臂力量減弱、下尺橈關節脫位或半脫位等一系列并發癥[3,7]。ORIF對于移位不大的橈骨頭骨折,臨床療效較好,但對于骨折粉碎及移位程度很嚴重的Mason Ⅲ型以上的橈骨頭要達到滿意的復位和內固定是很困難的,而且不恰當的內固定會影響上尺橈關節的活動,導致肘關節活動受限、疼痛及相鄰關節的創傷性關節炎,況且,修復嚴重的粉碎性骨折需要很高的技術,而且也不是所有的骨折都可以進行解剖修復。此外,手術中也經常會發現術前以為是簡單的骨折術中卻很粉碎。對于骨折塊多于3塊者,切開復位內固定術的失敗率較高,常需延期行橈骨頭切除術或橈骨頭置換術[4]。因此,對于一些粉碎較嚴重的Mason Ⅲ型以上的橈骨小頭骨折不適合ORIF治療時,采用假體置換是較好的選擇,并且隨著假體設計的更新換代與置換技術的提高可以取得滿意的臨床療效。應用人工橈骨小頭置換治療橈骨頭骨折的優點在于從解剖上恢復了橈骨頭、頸的完整性,從而解決了橈骨頭切除后肘關節在力學上的失衡,結合早期主動功能鍛煉,能夠取得了良好的治療效果。良好的橈骨頭假體設計應具有:與患者正常的解剖相匹配,活動時與肱骨小頭的關節面相符合,關節的盤狀面能夠吸附住肱骨小頭以免造成肘關節不穩,且假體的植入和取出無太大困難[8]。目前臨床上使用的假體有硅橡膠、金屬和同種異體橈骨頭3種。同種異體橈骨頭尚處于實驗研究階段,其優點是可以隨意改變假體的長度,使之更能適應臨床應用[6]。硅橡膠假體雖然植入容易,但其容易變形、折斷出現硅膠性滑膜炎,生物力學研究還顯示,硅膠假體不能有效恢復肘關節的生物力學性能,假體置換后仍可觀察到橈骨向近端移位,后期甚至出現假體碎裂。因此,目前用于臨床應用的大多為金屬人工橈骨頭假體,其性能穩定、操作方便。

  圖1 Tornier雙極橈骨頭假體 圖2 左側橈骨小頭骨折(Mason Ⅲ型) 圖3、4 術中切口及術中所見 圖5 Tornier骨水泥柄雙極橈骨小頭假體置換術后 圖6 術后50個月,患者肘關節各方向活動

  本文所介紹的金屬雙極橈骨頭假體,有如下特點:(1)模擬橈骨頭的解剖外形,使之更符合生物力學;(2)雙極頭設計,最大可能發揮關節的各向運動功能;(3)假體杯的完整凹面,確保在不同位置其與髁凸面連續充分的接觸,減少了假體與肱骨關節面的磨擦和剪力,同時也減少了假體柄固定處的扭應力,降低了松動的可能性;(4)杯柄組合式,可任意組合,植入便捷,給病人以最佳選擇;(5)手術操作簡單,使用止血帶幾乎無出血,減少了對周圍軟組織的干擾,降低了異位骨化的可能,也利于術后早期關節活動。目前臨床主要適用于:(1)急性創傷,不適合內固定的橈骨頭骨折(Mason Ⅲ型以上伴明顯錯位)合并其它不穩定損傷(肘關節脫位,例如冠狀寬骨折或內部韌帶撕裂);(2)創傷后遺癥:下尺橈關節脫位后橈骨頭切除所致腕痛綜合征或腕管內高壓,橈骨頭切除術后肘關節不穩定。

  手術的操作與預后有著很大的關系。在假體置換手術操作中,作者認為需注意以下要點:(1)手術過程中保持前臂旋前,使橈神經深支移出術野;(2)假體的高度應測量準確,所以一開始截骨寧少勿多,約5 mm左右,以便進一步調整,確保肱尺關節無半脫位,植入過深會導致外翻位松弛,植入過淺則會阻礙假體杯復位并可引起肱骨髁的高壓,造成軟骨損傷;(3)假體頸成角需與解剖成角一致,即前傾和外傾,這在截骨前即需確定,通常凹面與同側拇指伸直之平面一致;(4)韌帶與軟組織需正確處理,手術可在軟組織腫脹消退后進行。由于對周圍組織干擾少,強調術后早期關節活動。輔助活動切忌暴力。為預防異位骨化常規應用非甾體抗炎藥。修復環狀韌帶是保證肱橈關節穩定的前提。術中若有環狀韌帶撕裂作者常用可吸收線加強縫合修補,伴有側副韌帶和關節囊損傷的患者同樣要給予修復。另外早期的功能鍛煉對于恢復肘關節的功能至關重要。隨訪中應用支具外固定的伴有肘關節脫位的Mason Ⅳ患者,其肘關節的功能受到了一定的影響,因此對于已完整修復了環狀韌帶的患者,進行早期的康復鍛煉這對于保證假體置換的效果和恢復肘關節的功能至關重要。

  雙極橈骨頭假體,因其自身的特點和更符合現代關節外科假體設計的理念,將有廣闊的臨床應用前景。該項技術新近引進國內,作者所使用的5例,均收到了滿意的臨床效果。但考慮到病例數太少,隨訪時間不夠,其遠期效果怎樣,若合并其它更復雜的損傷,效果又如何,會出現哪些并發癥尚待進一步收集臨床資料以做出進一步的評價。

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作者單位:1.上海中醫藥大學附屬曙光醫院 骨科,200021;2.上海方塔醫院 骨科,201600

日期:2009年8月24日 - 來自[2009年第17卷第6期]欄目

人工全髖關節置換術后脫位的原因分析和防治對策

【摘要】  [目的]探討人工全髖關節置換術后脫位的原因分析和防治對策。[方法]本科自2001年1月~2006年12月行全髖置換術311例,對術后脫位15例患者進行回顧性分析,評價術后脫位的危險因素及防治對策。[結果]所有病例中術后6個月發生脫位15例(脫位率4.82%),首次全髖置換術后脫位11例,脫位率4.00%,而全髖翻修術后脫位4例,翻修手術脫位率11.11%,兩者有顯著差異(P<0.01)。首次全髖置換手術患者中,骨折組、側臥外展試驗陽性組、后外側入路組、髖臼假體置于安全區外組,患者術后脫位率分別為6.04%、10.29%、4.52%、9.93%,均明顯高于對照組(P<0.05),而不同性別、年齡以及使用不同直徑股骨頭的患者中術后脫位率無明顯差異(P>0.05)。15例脫位中14例經保守治療后未再發生脫位。1例患者發生習慣性脫位,行全髖翻修后未再發生脫位。[結論]全髖關節置換術后脫位與是否翻修,術前疾病狀態,組織的肌力平衡,手術入路,假體位置的安放等因素有關,與患者性別、年齡以及假體設計無關。大多數脫位患者通過保守治療未再發生脫位。通過改進手術方式,正確安放假體位置,及在醫師指導下康復訓練等會降低人工全髖關節置換術后脫位率。

【關鍵詞】  全髖關節置換術; 人工假體; 術后脫位; 原因

Analysis and prevention of dislocation after total hip replacement∥HUANG Yan, KONG Rong, FANG Shi-Yuan, et al. Department of Orthopaedics, Affiliated Provincial Hospital of Anhui Medical University, Hefei,230001,China

  Abstract: [Objective]To analyze and prevent postoperative dislocation after total hip replacement (THR). [Method]Among 311 cases of THR treated from Jan 2001 to Dec 2006, 15 developed dislocation. These cases were retrospectively reviewed and their risk factors were investigated.[Result]Six months after THR, 15 patients (4.82%) had postoperative dislocation. Among them 11 had primary procedure and 4 had revision procedure. The dislocation rates were 4.00% and 11.11%,respectively. This difference was statistically significant (P<0.01). Among patients with primary procedure, the dislocation rates of bone fracture subgroup, side-lying-abduction-test-positive subgroup, posterolateral-approach subgroup and prosthesis-malposition subgroup were 6.04%, 10.29%, 4.52% and 9.93%, respectively. These differences were statistically significant (P<0.05) compared with the control groups. But there was no difference between the variables of gender, age and prosthesis's diameter. No redislocation was found in 14 patients after conservation treatment. Habitual dislocation was operatively revised in one patient.[Conclusion]The causes of postoperative dislocation after THR are related with primary or revision arthroplasty, disease status, the balance of soft tissue, the operative approach and the position of prostheses, but not related with gender, age and prosthesis’s diameter. Most patients with dislocation may be cured by manipulative reduction.Dislocation rate can be significantly decreased by improvement of operative approach, proper placement of prostheses and rehabilitation training under the guide of specialist doctor.

  Key words:total hip replacement; dislocation

  人工全髖關節置換(total hip replacement,THR)術后髖關節脫位是僅次于假體松動的第2大并發癥,目前報道THR后首次脫位率3.2%~6.5%,翻修后的脫位率可高達7.4%~11.4%[1]。本文對311例THR進行總結分析THR后髖關節脫位的危險因素和防治對策。

  1 材料與方法

  1.1 臨床資料

  自2001年1月~2006年12月行首次全髖置換術275例,男性103例,女性172例;平均年齡61歲(38~83歲),平均體重65 kg(45~80 kg)。術前診斷股骨頸骨折149髖,股骨頭缺血性壞死51髖,髖關節骨關節炎43髖,其他疾病(髖臼發育不良,股骨頭術后翻修,強直性脊柱炎等)32髖。其中221例經后外側入路(Gibson入路),54例經前外側入路(Harding入路)。采用直徑28 mm的股骨頭假體212例,直徑大于或小于28 mm的股骨頭假體63例。另外進行全髖翻修術36例。

  1.2 檢查方法

  1.2.1 側臥外展試驗 旨在檢測髖部外展肌的力量。患者取側臥位,患髖在上下肢處于中立位,膝關節在0°~10°范圍內屈曲。囑其主動抬腿,使髖關節外展,同時下肢保持中立位。如患者不能抬高患肢或抬高患肢后不能對抗阻力,說明外展肌力弱,側臥外展試驗陽性,反之為陰性。

  1.2.2 X線檢查 所有病例的術后患髖正位片均測量外展角及前傾角,根據Leoinnek提出的安全區概念,即前傾角15°±10°,外展40°±10°,將患者分為安全區內和安全區外兩類。旨在了解患者臼杯假體的位置是否恰當。

  1.3 療效標準

  據Harris髖關節百分制評分標準,從包括疼痛、功能、畸形和關節活動度4方面對髖關節進行評價,90~100分為優,80~89分為良,70~79分為中,小于70分為差。

  1.4 統計學處理

  采用SPSS統計軟件(11.0版),組內比較采用x2檢驗,P<0.05為差異有統計學意義。所有百分數保留兩位小數。

  2 結果

  本組病例術后隨訪時間:最短1.5年,最長7.5年,平均4.2年。

  2.1 術后脫位發生情況及相關危險因素分析

  本組病例術后6個月發生脫位15例,總脫位率4.82%。首次全髖置換術后脫位11例,脫位率4.0%,全髖翻修術后脫位4例,脫位率11.1%,兩者有顯著差異(P<0.01)。其中,首次全髖置換術后脫位的發生與患者的疾病狀態,手術入路,外展肌力大小,髖臼假體的位置等因素有關,而與患者年齡,性別,股骨頭假體直徑無明顯關系。圖1、2表1。

  2.2 術后脫位的治療及療效

  15例脫位患者均在腰麻下手法復位后患側髖“人字形”石膏固定6周,其中14例未再發生脫位。1例患者因假體位置不良發生習慣性脫位,后行全髖翻修術后未再發生脫位。所有患者隨訪6個月后,按Harris評分標準優10例,良5例,未見80分以下病例。

  3 討論

  3.1 THR術后髖關節脫位的原因

  3.1.1 既往髖部手術史 為早期脫位的危險因素之一。作者發現,翻修手術脫位率(11.1%)明顯高于首次全髖置換術后脫位率(4.0%),這與Weeden SH[2] 的報道是相吻合的。既往髖部手術導致翻修術中髖關節廣泛軟組織松解和肢體長度異常可能是主要原因。

  3.1.2 患者術前情況 包括髖部外展肌力,性別,年齡,疾病狀態等。患者術前側臥外展試驗陽性者術后脫位發生率明顯增高(P<0.01)。這與Weeden SH[3]等人的研究結果一致。可能由于部分患者有較長時間臥床史,導致患者髖關節周圍肌肉萎縮,肌力減退,術后髖關節不能維持正常的肌張力,而導致關節脫位。Ekelund A [4]等認為原發病對脫位亦有一定影響。本研究中,骨折脫位9/149髖,骨病脫位2/126髖,兩者存在顯著性差異。有作者認為[5、6]高齡和女性是首次THR術后脫位的重要危險因素。但作者研究表明年齡和性別與術后脫位率無明顯相關性,可能由于研究樣本較少有關。

  3.1.3 手術操作因素 包括以下幾個方面:①手術入路:前外側入路易引起前脫位,后外側入路易引起后脫位。Ritter MA等[7]比較了兩者對術后脫位的影響,認為后外側入路脫位發生率較高。其主要原因在于前外側入路保護了后方的關節囊結構,而后外側入路將部分臀中肌及股骨外旋肌群切斷,破壞了后方關節囊結構,致使術后肌肉萎縮,肌張力小,容易發生脫位。②股骨頭假體直徑: Bartz等[8]在尸體上測試不同直徑股骨頭假體的穩定性實驗表明股骨頭直徑的大小與穩定性有一定的關系,但目前還沒有任何理由表明兩者有關聯。本次研究亦表明使用直徑為28 mm或其他直徑的股骨頭假體,其術后脫位率相似。③髖臼假體的位置:術中髖臼假體應置于安全區內。其位置不當是術后早期反復脫位的常見原因,也是早期翻修最常見的原因。本研究首次THR術后11例脫位患者中的7例脫位與髖臼假體位置不當有關,并有1例患者行全髖翻修術,調整髖臼假體位置后未再發生脫位。表1 首次全髖置換術后脫位危險因素分析(例)危險因素術后脫位發生率

  3.1.4 術后因素 術后搬運過程中動作或早期康復訓練不當等均可導致脫位。

  3.2 THR術后脫位的治療對策

  3.2.1 保守治療 大多數脫位患者采用閉合復位后牽引或石膏、支架固定6周均可達到良好的效果,對于髖臼放置不當,術后反復脫位的患者應盡早糾正。Oka H[9]等的研究表明放置錯誤的臼杯可以通過制動6周,使髖關節囊及周圍軟組織愈合而達到穩定,但是術后5~10年仍有0.4%的脫位率。本組15例病例中有14例通過閉合手法復位患側髖“人字形”石膏固定6周后未再發生脫位。

  3.2.2 手術治療 對于閉合復位后反復脫位,髖臼假體位置嚴重不良或假體出現松動者應考慮手術治療。通過調整頸長,修復關節囊和周圍軟組織,或者更換髖臼,可達到治療目的。術后均應患肢外展位,牽引4~6周。本組1例患者因假體位置不良發生習慣性脫位,行翻修術后未再發生脫位。

  3.3 THR術后脫位的預防方法

  3.3.1 術前宣教 術前應改善患者一般狀況,加強患者對THR手術的認識,讓患者學會合理地功能鍛煉,以增強髖關節周圍肌力。

  3.3.2 術中 改進手術方法,對后路手術,減少切除臀中肌,盡量修復關節囊,將切斷的外旋肌群用粗絲線縫合修復,以增強人工關節的后穩定性。安裝股骨柄和髖臼假體時定位要準確,保持股骨頸的正常前傾角,保證髖臼置于安全區內。

  3.3.3 術后 搬運過程中,要維持患肢的姿勢或用保護裝置,并指導患者進行正確的康復鍛煉。

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作者單位:安徽醫科大學附屬省立醫院骨科,合肥 230001

日期:2009年8月24日 - 來自[2009年第17卷第5期]欄目

膝關節單髁置換的療效與評價研究

【摘要】    目的 總結單髁置換術(UKA)治療單間室膝骨性關節炎的中期療效,探討其療效及評價方法。[方法]自2004年3月~2006年9月22例(22膝)單間室膝骨性關節炎患者行UKA,術后平均隨訪時間為34個月(14~49個月)。療效評定選用HSS、KSS、WOMAC評分,于術前及隨訪時分別進行評定。同時提出《膝關節單髁置換術專用評分標準》(UKA專用評分)進行術后評定。[結果]術后22例患者患膝關節疼痛明顯緩解,關節活動度改善,生活質量提高。HSS、KSS、WOMAC評分術前及隨訪時差異具有統計學意義(P<0.01)。隨訪時UKA專用評分平均87.2分,優15膝,良7膝,無可或差。UKA專用評分與HSS、KSS、WOMAC評分標準在同一患者得所結果緊密相關(r值分別為:0.892、0.921、0.914、-0.827 )。[結論]UKA是治療單間室膝骨性關節炎的有效方法,中近期效果滿意。《膝關節單髁置換術專用評分標準》可綜合評價UKA的術后療效。

【關鍵詞】  關節成形術 置換 膝 治療結果 單間室膝骨性關節炎

  Clinical results of unicompartmental knee arthroplasty and specific assessment score∥ZHENG Jiapeng,ZHANG Chunli,XU Hu,et al.Institute of Orthopaedics,Xijing Hospital,the Fourth Military Medical Uiversity,Xi'an 710032,China

  Abstract:[Objective]To summarize the middleterm results of unicompartment knee arthroplasty (UKA),and postulate a new specific assessment score.[Method]From March 2004 to September 2006,unicompartment knee arthroplasty had been proformed in 22 patients (22 knees)with unicompartment osteoarthritis.The mean followup period was 34 months(range from 14 to 49 months).The HSS score、KSS score and WOMAC score were used to evaluate the outcomes of UKA at the time of preoperation and followup respectively.A new unicompartment knee arthroplasty specific score was postulated to evaluate the results of UKA.[Result]At the time of the final followup,pain relief was significant in all patients,and the range of motion and quality of living were improved.The HSS score,KSS score and WOMAC score were significantly improved compared with preoperation(P<0.01).The mean specific UKA score was 87.2.Fifteen knees rated as excellent and 7 as good.No fair or poor results were noted.The outcome of UKA score was closely correlated with that of the HSS score,KSS score and WOMAC score(r:0.892,0.921,0.914,-0.827).[Conclusion]Unicompartment knee arthroplasty is an effective procedure for unicompartmental knee osteoarthritis.The middleterm result of UKA is satisfactory.The unicompartment knee arthroplasty specific score can be used to comprehensively evaluate the curative effect of UKA.

  Key words:athroplasty,replacement,knee; treatment outcome; unicompartment knee osteoarthritis

  膝關節單髁置換術(unicompartmental knee arthroplasty,UKA)仍然是一種存在爭議的手術。經過30多年的探索,近年,隨著假體設計的進步、更加嚴格的適應證選擇、聚乙烯材質的改良以及手術技術的日益成熟,眾多關于UKA療效的研究均取得了良好效果, UKA的應用趨于復興[1]。針對2004 年3 月~2006 年9 月22 例(22膝)行UKA治療單間室膝骨性關節炎的中期患者進行隨訪,評價其臨床療效,并試圖制定簡便實用的UKA專用評分標準。

  1 資料與方法

  1.1 一般資料

  本組22例,22膝,男8例(8膝),女14例(14膝);手術時平均年齡67歲(60~76歲),平均體重62 kg(52~87 kg),平均身高167 cm(152~181 cm),平均體重指數(BMI)23.1(16.7~33.2)。術前診斷均為膝關節骨性關節炎,左膝8例,右膝14例,均為內側間室病變。術前X線評定(Holden膝骨性關節炎放射學分類):Ⅱ級11例,Ⅲ級7例,Ⅳ4例。

  1.2 手術方法

  手術采用股骨雪撬形,脛骨帶金屬托單髁假體(Endomodel Sledge Knee,Germany)。患者平臥位,腰麻或聯合硬膜外麻醉,大腿根部上充氣止血帶。取膝前內斜縱直切口,髕內下至脛骨結節內側約10 cm(圖1);切開關節囊,屈膝,外牽髕骨,但不外翻,不脫位;內牽內側關節囊,檢查髕股關節面、對側間室脛股關節面、交叉韌帶無明顯病變。切除股骨、脛骨側緣骨贅,切除患側半月板,重建軟組織平衡。用髓外導向器行脛骨側截骨(圖2),截骨的厚度參考依據為術前X線片關節間隙情況:輕度狹窄為11 mm,中度狹窄為9 mm,完全消失為7 mm;注意保護交叉韌帶;試模測量所需股骨假體,并按其大小及形狀刮除股骨側相應區域軟骨面,注意保護髕骨關節的軟骨面;選擇適當厚度的脛骨假體,使軟組織張力保持平衡,骨水泥固定假體(圖3、4)。常規止血,放置引流,縫合切口。所有手術均由同一人主刀完成。術后即指導患者行直腿抬高訓練,術后第3 d開始ROM訓練及扶拐下地行走,術后2周拆線。

  1.3 評價方法

  本組22例保持隨訪,無失訪,平均隨訪時間為34個月(14~49個月)。療效評定標準選用HSS膝關節評分系統(紐約特種外科醫院,1976年)[2]、KSS評分系統(美國膝關節協會,1989年)[3]及WOMAC評分[4],于術前及隨訪時各進行評定。術后隨訪常規行膝關節正側位X線檢查,并運用本院制定的《膝關節單髁置換術專用評分標準》(簡稱UKA專用評分)[2~5]進行評定(表1)。所有數據通過SPSS13.0軟件進行分析。首先用KolmogorovSmirnov檢驗對各組數據進行正態性檢驗,所得P值均大于0.05,服從正態分布。術前與隨訪時數據對比采用配對t檢驗,差異顯著性水平設為0.05;用Pearson雙變量相關分析驗定各組數據間的相關性。表1 膝關節單髁置換術專用評分標準項(評定標準:滿分100分,優:90~100分;良:80~89分;可:70~79分;差:70分以下。術后放射線評估見圖3~4)

  2 結 果

  22膝平均手術時間為93.6(75~120)min,均未輸血。術后無感染、假體位置不良及髕股關節疼痛等并發癥。術后1周內負重行走,術后平均9.7 d(7~15 d)出院,傷口均Ⅰ/甲級愈合。隨訪時22例患者患側關節疼痛明顯緩解,關節活動度改善,生活質量提高(圖5~8)。HSS評分、KSS評分及WOMAC評分術前及隨訪時差異具有統計學意義(P<0.01)。隨訪時UKA專用評分平均87.2分,優15膝,良7膝(表2)。

  表2 膝關節單髁置換術前、隨訪時評分 (±s,n=22)指標術前隨訪時t值P值HSS評分(總分100)57.4±7.291.6±4.89.67<0.01KSS評分 膝評分(總分100)52.4±6.988.5±4.111.01<0.01 功能評分(總分100)55.3±5.790.1±3.413.89<0.01WOMAC評分(總分96)37.7±6.27.1±1.3-11.82<0.01UKA評分(總分100)〖3〗87.2±6.3

  圖1 手術入路取膝前內斜縱直切口 圖2 髓外導向器行脛骨側截骨 圖3 測定單髁假體位置的幾個指標示意圖 圖4 單髁假體術后X線分區示意圖 圖5 術前右膝站立位X線片示內側間室骨性關節炎 圖6 術后3年復查X線片示假體位置良好,無松動 圖7 術后3年復查,伸直位(0°) 圖8 術后3年復查,患肢屈曲位(140°)外觀

  3 討 論

  膝關節骨性關節炎最初常累及內側間室。對于單間室膝關節病變主要的治療方法有高位脛骨截骨術、UKA和全膝關節置換術(total knee arthroplasty,TKA)。UKA始于20世紀70年代初,Gunston、Engelbrecht 和Marmor為其發展及使用的先驅者,然而其后的近20年里,UKA幾乎處于停滯狀態。直至上世紀80年代末,Goodfellow、Scott、Carr等,對UKA的療效進行系統研究后,認為如果嚴格掌握手術適應證,UKA較TKA有更好的術后活動度及整體滿意度。與TKA相比,UKA具有手術損傷小、可較好的保留骨量,手術時間短、康復快、住院時間短、失血量少、費用低及嚴重并發癥少等優點[6]。Laurencin等[7]報道了一組雙膝均患單間室骨性關節炎的病例,隨機在一膝行UKA而另一膝行TKA,手術由同一人完成,結果顯示行UKA的膝關節具有更好的關節活動度及更接近正常的步態。本研究也證實了單髁置換術治療單間室膝關節病變可取得滿意的中期療效,本組患者1周內已開始負重行走,隨訪期間膝關節活動度較術前有所改善,膝痛癥狀明顯緩解,日常生活可自理。高位脛骨截骨術與UKA手術適應證略有不同,高位脛骨截骨術適用于年紀輕、活動度要求高、畸形較重的患者;而UKA則更適于活動度要求低、畸形不嚴重的患者,二者的比較研究顯示UKA有更高的早期成功率,術后并發癥更少[8]。

  然而,對UKA療效仍然存在爭議,一些學者認為行UKA患者的病變嚴重程度往往較輕,所以可能會出現隨訪結果的偏差。現在比較一致的觀點是UKA的療效與嚴格的適應證緊密相關。UKA適用于單間室的骨關節炎或骨壞死,放射學檢查提示對側間室良好且髕股關節未受累或輕度退變,術前至少90°的活動度,屈曲攣縮<5°,內翻畸形<10°,外翻畸形<15°,患者休息時疼痛輕微,對于體重100 kg以上的肥胖患者,活動量大的年輕人,有感染性關節炎、色素沉積癥、血友病、軟骨鈣化及有癥狀的膝關節不穩者不考慮行UKA。對側間室負重區有軟骨嚴重破壞,伴有交叉韌帶損傷及髕骨關節軟骨損傷也不宜行UKA[6,9]。

  人工膝關節置換術后療效的評價先后出現過許多評價方法,如HSS評分體系(1976年)、KSS評分體系(1989年)、歐洲標準、日本標準等,這些標準最初目的為評價TKA療效,對UKA術后療效評價尚沒有一個專用的評定體系。目前國內外對UKA的療效評價一般仍采用上述TKA的一種或幾種評分標準,其中,HSS標準的運用最為廣泛,其設置的評判項目及分值非常適用,已成為評價膝關節置換術手術技巧及假體設計優劣的金標準。但使用HSS時,患者的健康狀況及評判醫生的主觀傾向可能會影響其準確性[10]。KSS評分標準就是試圖彌補HSS的缺陷而設計,KSS還增加了通過膝關節正側位X線片評價膝關節穩定性等內容。WOMAC則更關注患者的主觀體驗,能減少檢查者在體檢中可能帶有的主觀傾向[11]。以上3種評價方法目的各有側重,一些專家認為將其組合運用可以減少評估過程中的系統誤差,更好的評價人工關節置換術的療效[12]。

  近年,UKA的運用已趨廣泛,2000~2001年,美國共行33 900例UKA,約占膝關節人工置換總例數的6%[13]。由于UKA的特殊性,迫切需要一種UKA專用、簡便易行且與上述3種經典評分標準相一致的評分體系,為此作者在整合3種評分標準的基礎上制定了《膝關節單髁置換術專用評分標準》。術后X線征象(如假體位置、力線、固定性能等)是評價UKA手術是否成功的重要標志之一,采用統一的X線評價方法,可對不同假體、不同術者乃至不同手術方法產生的療效進行比較,故該評分標準將臨床評價及影像學評價綜合在一起以更全面的評價UKA術后療效。UKA專用評分分臨床評估及放射線評估兩部分:臨床評估主要觀察UKA術后患膝的癥狀(是否存在疼痛)、膝關節日常活動能力(行走距離、上下樓梯能力、是否需要輔助)及關節活動度和肌力,分值75分;放射線評估觀察患膝術后的假體位置及是否存在假體松動,分值25分,總分值100分,經Pearson雙變量相關分析表明,UKA專用評分與HSS、KSS及WOMAC評分在同一患者所得結果密切相關(表3)。本組病例運用UKA專用評分所得結果優15膝,良7膝,與患者的主觀感覺基本一致。表3 UKA專用評分與HSS、KSS、WOMAC術后評分直線相關分析

  綜上所述,UKA是治療單間室膝骨性關節炎的有效辦法,近、中期效果滿意,其遠期療效有待進一步研究。《膝關節單髁置換術專用評分標準》可綜合評價UKA的術后療效,但其各分值設置有待在今后更大樣本的運用中完善及調整。

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  [13]US markets for reconstructive devices 2002[R].Toronto:Millennium Research Group,2003.


作者單位:第四軍醫大學西京醫院全軍骨科研究所,西安 710032

日期:2009年8月24日 - 來自[2009年第17卷第4期]欄目

初次全膝關節置換術后膝關節僵硬的相關因素分析

【摘要】    目的 探討初次全膝關節置換術后膝關節僵硬的發病率和影響因素。[方法]1996年10月~2006年10月回顧性研究1 216例初次全膝關節置換術。術后1年45例膝關節屈曲度<90°的患者做為實驗組,45例膝關節屈曲度>90°的患者作為對照組。兩組根據年齡、性別、體重指數(BMI)和美國麻醉分級(ASA)等進行配對病例對照研究分析影響因素。[結果]兩組患者平均年齡、性別比例及術前合并癥比較,差異無統計學意義。術前(P=0.001)和術中(P=0.039)膝關節屈曲度與術后膝關節屈曲度比較,差異有統計學意義。術前和術后髕骨低位與術后膝關節僵硬發生呈明顯相關性(P=0.001)。[結論]初次全膝關節置換術后膝關節僵硬受多種因素影響,選擇合適的患者、術中仔細暴露、重建伸屈膝間隙、減少髕腱和伸膝裝置的損傷、選擇合適假體、保持良好的下肢力線和術后理療等因素會明顯減少膝關節僵硬的發病率。

【關鍵詞】  全膝關節置換術 僵硬 關節纖維化 預后 活動度 病例對照研究

  Risk factors of stiff knees after primary total knee arthroplasty∥LIN Xiangbo,WU Haishan,LI Xiaohua,et al.Department of Orthopaedics,Chang Zheng Hospital of the Second Military Medical University,Shanghai 200003,China

  Abstract:[Objective]To evaluate the incidence and predictors of stiff knees after primary TKA.[Method]A retrospective review was given to the data from 1216 patients undergoing primary total knee arthroplasty between October 1996 and October 2006.Fortyfive stiff TKA patients with a 1year postoperative flexion range of less than 90°was taken as treatment group.Fortyfive TKA patients with greater than 90° flexion at 1 year postoperative as control group.The age,sex,body mass index,American Society of Anesthesiologists (ASA) rating,surgeon,implant type,and fixation of the control group were matched to those of the treatment group.A casecontrol study was conducted to determine predictive factors of stiff TKA.[Result]No significant differences were found with regard to the mean age,ratio of sex and preoperative medical comorbidities.Preoperative flexion and intraoperative flexion were predictive of ultimate postoperative flexion (P=0.001 and P=0.039,respectively).Preoperative and postoperative relatively decreased patellar heightwere significantly correlated with postoperative stiffness(P=0.001).[Conclusion]Stiffness postTKA is multifactorial,careful attention to surgical exposure,restoring gap kinematics,minimizing surgical trauma to the patellar ligament/extensor mechanism,appropriate implant selection,and physiotherapy may all serve to reduce the incidence of postTKA stiffness.

  Key words:total knee arthroplasty; stiffness; arthrofibrosis; outcome; range of movement; casecontrol study

  膝關節僵硬是初次全膝置換術后并發癥之一,發生率為1.3%~6.3%[1]。導致膝關節僵硬的原因分為術前、術中和術后3類。而Kim[2]等認為上述原因與術后膝關節僵硬沒有直接相關性。Daluga[3]等認為糖尿病可能是影響膝關節僵硬的獨立因素。1996年10月~2006年10月,回顧1 216例初次全膝關節置換術,分析術后1年膝關節僵硬的發生率和影響因素。為初次全膝關節置換術后膝關節僵硬早期選擇合適的治療方案提供指導。

  1 資料和方法

  1.1 一般資料 初次全膝關節置換術后1年45例膝關節屈曲度<90°的患者做為實驗組,45例膝關節屈曲度>90°的患者作為對照組。實驗組和對照組根據年齡、性別、體重指數、美國麻醉ASA分級、術前影像學評價、術前KSS、Oxford膝關節評分標準等進行配對。兩組患者均合并一種或多種內科疾病。兩組患者術前診斷均為膝關節骨關節炎。所有手術切口均采用膝前正中切口和髕旁內側入路,去除后方所有骨贅,必要時行軟組織松解。實驗組37例(82.2%)使用后交叉韌帶替代型膝關節假體,8例(17.8%)使用后交叉韌帶保留型膝關節假體,其中3例(6.7%)既往曾行脛骨高位截骨術。對照組40例(88.9%)使用后交叉韌帶替代型膝關節假體,5例(11.1%)使用后交叉韌帶保留型膝關節假體。所有假體均為骨水泥固定型。

  1.2 評價標準 采用膝關節屈曲度、術后KSS、Oxford膝關節評分系統分別對術后6周、6個月、1年的膝關節功能進行評價。影像學分析包括下肢站立位全長X線片觀察脛股關節對線、脛骨傾斜度和InsallSalvati(IS)指數評價髕骨高度。IS指數正常范圍為0.8~1.2,小于0.8為低位髕骨,大于1.2為高位髕骨。

  1.3 統計學方法 統計學處理采用SPSS11.0統計軟件。計數資料的描述采用頻數表示,計量資料的描述采用均值表示。兩組數據比較采用配對t檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

  2 結 果

  2.1 一般臨床資料 兩組患者的平均年齡、性別、BMI和ASA分級比較,差異無統計學意義(P>0.05)(表1)。表1 臨床資料各種術前合并癥在兩組患者中的發生率比較,差異無統計學意義(P>0.05)(表2)。表2 術前合并癥情況比較(%)實驗組實驗組平均手術時間為(81.4±22.6)min,對照組平均手術時間為(78.6±18.5)min,差異無統計學意義(P=0.611)。

  2.2 膝關節屈曲度及評分(表3) 術前、術中及術后6周、6個月、1年膝關節平均屈曲度,實驗組和對照組比較差異有統計學意義(P<0.05)。兩組KSS評分術前與術后6周、6個月差異沒有統計學意義(P>0.05)。術后1年KSS評分兩組比較差異有統計學意義。實驗組KSS評分為(75.7±16.6)分,對照組KSS評分為(85±15.9)分(P=0.014)。兩組Oxford平均評分術后6周比較差異有統計學意義,實驗組為(36.5±6.9)分,對照組為(31.8±8.6)分(P=0.040)。

  2.3 影像學評價(表3) 兩組IS指數術前(P=0.025)和術后(P=0.001)比較差異有統計學意義。實驗組IS指數術前至術后沒有明顯改變(P=0.45),對照組IS指數術前平均1.16至術后平均1.27,有明顯改變(P=0.006)。術前兩組脛股對線差異無統計學意義。術后實驗組外翻角4.8°±2.5°與對照組4.6°±3.2°比較差異無統計學意義(P=0.631)。實驗組脛骨傾斜度術前6.7°±2.7°和術后2.5°±2.4°比較差異有統計學意義(P<0.0001);對照組脛骨傾斜度術前6.1°±2.1°和術后2.0°±2.6°比較差異有統計學意義(P<0.0001)。兩組術后脛骨傾斜度比較差異沒有統計學意義(P=0.390)。表3 臨床結果實驗組

  2.4 圍手術期并發癥 實驗組術中并發癥2例為術中髕腱部分撕裂(4.4%),對照組術中并發癥1例(2.2%)(P=0.616)。實驗組術前膝關節屈曲度差,術中暴露困難,因此髕腱撕裂的發生率高。術后早期并發癥實驗組2例(2.2%),其中1例消化系統并發癥,1例為淺表切口愈合不良;對照組2例(2.2%),其中1例泌尿系感染,未累及假體,1例為術后8個月膝關節創傷后血腫繼發切口深部感染,術后11個月行翻修術。兩組術中及術后并發癥比較,差異無統計學意義(P>0.05)。

  3 討 論

  3.1 定義及發病率 文獻報道初次全膝關節置換術后膝關節僵硬的定義不同,其發生率也不同。Gandhi[4]報道膝關節屈曲度<90°,發生率為3.7%;Kim[2]報道膝關節屈曲攣縮<15°或(和)屈曲度<75°,發生率為1.35%;Yercan[5]報道伸膝受限>10°或(和)術后6周屈曲<95°,發生率為1.35%。膝關節屈曲達到90°能夠滿足大部分日常生活需要,因此本研究將其定義為術后膝關節伸膝遲滯>10°合并(或)屈曲<90°為膝關節僵硬,本研究中其發生率為3.7%。早期全膝關節置換術后膝關節僵硬發生率較高,隨著假體設計改進、手術技術成熟、假體尺寸選擇的多樣性和術后完整的康復治療等發生率逐漸減少。

  3.2 影響因素 關于影響全膝關節置換術后膝關節僵硬的因素,Ritter[6]等證實術前膝關節活動度是影響術后膝關節活動度的主要因素,其活動受限程度與膝關節僵硬程度呈正相關。Ritter[7]報道術中活動度是術后膝關節僵硬的影響因素。本研究同樣得出相同結論,實驗組術中膝關節被動屈曲度較對照組小,原因可能與術前存在伸膝裝置攣縮或術中難以獲得滿意的伸屈膝間隙有關。Harvey[8]等認為影響術后膝關節屈曲度最主要的因素是術前診斷和術前屈曲度。對于術前膝關節內外翻畸形和體重是否是影響因素存在爭議。Kawamura[9]認為術前膝關節內外翻畸形會影響膝關節活動度; Shoji[10]報道肥胖會限制術后膝關節活動度,主要原因是后方軟組織擠壓;Hamoui[11]認為體重不會影響術后功能和影像學表現。本研究中兩組比較膝關節內外翻角度和體重指數(BMI),差異無統計學意義,認為上述兩種因素對膝關節僵硬沒有影響。

  全膝關節置換術后低位髕骨會限制膝關節屈曲,特別是既往行脛骨高位閉合楔形截骨的患者中[12]。術后關節線抬高或髕腱瘢痕攣縮造成相對髕骨低位,Figgie[13]等報道關節線抬高>10 mm會限制膝關節屈曲,Shoji[10]等報道關節線抬高16 mm會限制膝關節屈曲。本研究發現實驗組術后IS指數明顯降低,對照組IS指數升高。作者認為術前膝關節僵硬會增加術中難度,切除過多脂肪墊、過分牽拉已相對短縮的髕腱會潛在性的增加術后髕腱瘢痕形成和髕腱實質性短縮。說明實驗組較對照組更易于瘢痕形成或髕腱短縮。髕腱瘢痕組織形成或關節線抬高可能影響術后膝關節僵硬。

  文獻報道糖尿病患者初次全膝關節置換術和翻修術后感染率增加,考慮糖尿病是影響膝關節活動度受限的獨立因素[14]。實驗組中術前合并癥的患者例數明顯高于對照組,但術后1年并沒有發現合并癥與關節受限的關系,包括糖尿病。膝關節僵硬的發生可能與患者的自身體質有關。同時術前合并癥的嚴重程度可能會影響患者不能有效完成術后康復鍛煉,繼而降低了關節活動度。

  Ritter[6]等報道全膝關節置換術后6個月~3年內膝關節屈曲度僅增加2.8°。本研究中全膝關節置換術后隨訪6個月內膝關節活動度逐漸增加,術后6個月后實驗組膝關節屈曲度平均下降7.3°,而對照組膝關節屈曲度僅增加0.9°。基于這些研究發現,術前應告知膝關節僵硬的患者術后關節活動度可能沒有明顯改善,甚至降低。術后6個月膝關節屈曲度可能是膝關節能夠屈曲的最大程度。

  3.3 治療方法 全膝關節置換術后關節僵硬的治療措施包括理療、麻醉下手法松解、關節鏡下粘連帶松解、切開松解術或翻修術。每一種治療方法都存在局限性,應根據導致膝關節僵硬的原因采用合適的治療方法。對于各種治療方法的臨床結果,文獻報道不同。對于麻醉下手法松解無效的患者,選擇手術治療要慎重,術前要對患者仔細評估,確實明確導致膝關節僵硬的原因,才能取得預期的臨床結果。對術前存在膝關節僵硬的患者采用個體化理療,使術前膝關節活動度達到最大。圍手術期對合并癥進行相關治療,使患者能更好的康復鍛煉。手術醫生對術前膝關節僵硬的患者術中應充分考慮到手術暴露的困難、重建合適的關節間隙、保持軟組織平衡、減少髕腱和伸膝裝置損傷、選擇合適假體。綜合考慮各種因素會明顯減少全膝關節置換術后膝關節僵硬的發生。

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作者單位:第二軍醫大學長征醫院關節外科,上海 200003

日期:2009年8月24日 - 來自[2009年第17卷第4期]欄目

人工頸椎間盤置換術后的早中期臨床療效

【摘要】  [目的]探討Bryan人工頸椎間盤假體置換,治療頸椎間盤突出癥的早中期臨床效果。[方法] 本組51例頸椎間盤突出癥患者,男35例,女16例;年齡31~57歲,平均43歲。C3、4 4例,C4、5 8例,C5、631例,C6、72例,C4~6 2例,C3~62例,C5~72例。單節段置換45例,雙節段置換6例,共置換57個椎間盤假體。臨床癥狀以脊髓壓迫為主者16例,神經根性癥狀為主者35例。Bryan假體由金屬外殼和聚氨酯髓核組成,外殼有鈦微孔噴涂層,可促進骨生長,達到長期穩定。術后攝頸椎動態X線片觀察假體穩定性及活動度。依照CSM 40分法評定神經功能改善情況。[結果]本組病例術后隨訪1~4.5年。無假體松動和脫落,1例患者術后4年隨訪出現自發性融合,2例置換節段發生Ⅱ度異位骨化。術后置換節段活動度平均為9.3°,全部患者神經功能均有明顯改善,神經根型患者其上肢根性痛全部緩解。CSM 40分法評分平均提高8.5分,有效率為100%。[結論]人工頸椎間盤置換為頸椎間盤突出癥的治療提供了新的選擇方式,能達到確切的穩定性和良好的活動度,最大可能重建頸椎生理功能。

【關鍵詞】  頸椎間盤; 人工假體; 置換; 頸椎間盤突出癥

Early-middle stage clinical result of artificial cervical disc replacement∥REN Xian-jun, WANG Wei-dong, CHU Tong-wei,et al.Department of Orthopedics, Xinqiao Hospital,the Third Military Medical University,Chongqing 400037,China

  Abstract: [Objective]To evaluate the early-middle stage clinical results of cervical disc hemiation treatment with the Bryan cervical disc prosthesis. [Method]There were 51 patients with cervical disc herniation. There were 16 female and 35 male patients aged between 31 and 57 (mean age 43). The herniated disc was located at C3、4 in 8 cases, C4、5 in 4 cases, C5、6 in 31 cases, C6、7 in 2 cases, C4~6 in 2 cases ,C3~6 in 2 cases. and C5~7in 2 case. There were 16 patients with myelopathy and 31 with radiculopathy. A total of 57 sets of Bryan cervical disc prosthesis were implanted, with single level disc replaced in 45 cases and bi-level in 6 cases. The Bryan cervical disc prosthesis contained a proprietary,low-fiction, wear-resistant, unique polyurethane nucleus. The nucleus was located in shaped titanium plates (shells) that include convex porous ingrowth surfaces, to allow bony fixation to the adjacent vertebral endplates. The level of stableness and mobility at the implanting location were observed on dynamic radiograph postoperatively.[Result]The average follow-up was 1 year to 4 and half year. There was no prosthesis displacement and loosening in all cases. One patient had a definite spontaneous fusion of treated segment after 4 years of follow-up. Two patient had grade Ⅱ heterotopic ossification (HO). The range of motion (ROM) at implant level was 9.3 degrees on the flexion-extension radiographs. Significant improvement in neurological symptoms were observed in all cases, and radicular pain for patients suffering from raduculopathy was relieved completely. The average improvement was 8.5 points based on CSM criteria. Effective rate was 100%.[Conclusion]Artificial cervical discs prosthesis provides a new effective treatment for cervical disc herniation. Definite stabilization and satisfactory mobility were achieved after the implantation of cervical disc prosthesis.

  Key words:cervical disc; prosthesis; implant; cervical disc herniation

  頸椎前路減壓術后,既往研究的重點大多在于如何促進植骨愈合,減少取骨區并發癥和重建頸椎生理曲度等。但該手術在達到良好減壓和神經功能恢復的時候,并沒有完成病變節段的功能性重建,維持頸椎正常的生物力學特性。人工頸椎間盤置換這一非融合技術成為臨床研究的方向。自2004年初以來,筆者對頸椎間盤突出癥患者施行了Bryan人工頸椎間盤假體置換,取得了良好的早中期臨床效果。

  1 臨床資料與方法

  1.1 一般資料

  本組51例頸椎間盤突出癥患者,男35例,女16例;年齡31~57歲,平均43歲;C3、41例,C4、58例,C5、631例,C6、72例,C4~62例,C3~62例,C5~72例;單節段病變45例,雙節段病變6例。臨床癥狀以脊髓壓迫為主者16例,主要表現為四肢麻木、肌力下降、行走不穩、反射亢進等;神經根性癥狀為主者35例,主要表現為一側上肢放射性疼痛,相應皮膚區域感覺減退,嚴重者伴有一側上肢肌力減退。術前患者常規行頸椎正側位,過伸過屈位X線和MRI檢查。動態X線片顯示病變節段均無不穩定征象,椎體后緣有少許骨質增生。MRI顯示病變節段有明顯的椎間盤突出或脫出。3例患者局部脊髓信號稍有改變,51例患者均無明顯椎管狹窄或存在后方致壓。術后隨訪時間1~4.5年。

  1.2 手術方法

  患者全麻,仰臥位,保持頸中立位。C型臂X線機透視證實置換間隙后,切除目標間隙前方纖維環、髓核組織和軟骨板至兩側鉤突。用球形磨鉆去除相鄰終板前緣的骨贅,槍式椎板咬骨鉗切除部分置換間隙上位椎體前下緣。用椎間撐開棒逐級撐開椎間隙至8.5 mm。將矢狀位楔形定位器在中點插入椎間隙,放置雙軌打磨導向器。

  用磨鉆測深尺測定最靠前的椎體深度,選取相應長度的柱狀削磨鉆,削磨上下位椎體終板。選取相應直徑盤狀磨鉆,分別削磨上位椎體下終板和下位椎體上終板至凹床形成。然后取出突出的髓核組織,并咬除椎體后方增生骨贅。如果后縱韌帶破裂,應當切開后縱韌帶并取出游離的椎間盤髓核組織,使脊髓獲得完全減壓。準備相應規格Bryan人工椎間盤,等滲鹽水灌注,壓縮成型后植入椎間隙。C型臂X線機透視觀察假體位置。同時及時止血,并置負壓引流管后,關閉傷口。

  1.3 術后觀察

  負壓引流在術后24 h后拔除。圍領保護2周,正常活動頸部并進行項背肌鍛煉。術后門診隨訪,并攝頸椎正側位和過屈過伸位X線片。

  1.4 影像學測量

  采用Cobb’s法,在隨訪的時相點上,測量患者頸椎側位、過屈位和過伸位X線片上的Cobb’s角,過屈角與過伸角之和即為該節段活動度(range of motion,ROM)。

  1.5 神經功能評定

  采用CSM 40分標準,比較術前、術后患者神經功能改善情況。

  2 結果

  45例行單節段人工頸椎間盤置換,6例行雙節段人工頸椎間盤置換,共置換57個節段。術后隨訪1~4.5年。人工頸椎間盤都達到確切的穩定,無1例假體前后位移≥2 mm,3例椎體前緣有輕微骨吸收,主要位于置換節段上位椎體的前下緣。1例患者該處骨吸收接近2.5 mm,但無假體的松動征象,患者無自覺癥狀。動態X線片顯示置換椎間隙術前平均活動度為7.9°,術后當時平均活動度為8.7°,術后終末隨訪椎間盤假體平均活動度為9.3°(表1,圖1~2)。 表1 椎間盤假體活動度神經功能應用CSM 40分法評定,所有患者術后神經功能均有明顯改善。以神經根性癥狀為主的患者,其上肢根性痛全部緩解。術后神經功能評分平均提高8.5分,平均改善率為86%,有效率為100%,圍手術期死亡率為0。

  3 討論

  經過半個多世紀的臨床探索,頸椎前路減壓融合可使絕大多數患者獲得良好的減壓和神經功能恢復。但植骨融合后,頸椎的生理功能明顯下降,尤其是多節段融合時,影響就更為明顯。同時,許多學者注意到,手術造成融合鄰近節段的應力集中,導致和加速鄰近椎間盤的退變,出現臨床癥狀和需要再次手術[1~3]。

  較為權威的報道來自Hilibrand等的研究。Hilibrand等[4]對374例頸椎前路融合的患者,進行了長達21年的臨床隨訪,發現融合鄰近節段伴有臨床癥狀的退變,在10年內平均每年的發生率為2.9%,因此,在徹底減壓以后,盡可能完成手術節段的功能性重建,將會有效避免融合的缺陷。

  上世紀六十年代,有學者開始了最初的人工頸椎間盤的設計和應用,但由于臨床效果不好而逐漸放棄。隨著對椎間盤生物力學特性和人工關節材料的深入研究,真正現代意義上的人工頸椎間盤研制始于上世紀八十年代。迄今為止,僅有幾種假體被美國FDA認可可進行臨床應用性研究,其中以Bryan和Prestige人工椎間盤應用最為廣泛,技術最為成熟[5]。上世紀八十年代末,英國醫師Brian Cummins設計了金屬-金屬的球窩型人工頸椎間盤(bristol-cummins disc),1991年開始應用于臨床,1998年改進后的Cummins假體更名為Prestige人工椎間盤,近幾年來,該假體不斷進行了更新改進。

  1990年代初,美國神經外科醫師Vincent Bryan開始了Bryan人工頸椎間盤的研制[5],該假體由聚氨酯內核、鞘和2個鈦合金殼構成,每個殼外層設計由250 μm小鈦球構成微孔鈦層,可促進骨生長,達到長期穩定。聚氨酯內核可以吸收震蕩,能夠均勻分布應力,為頸椎運動提供即時的運動軸線。2000年1月,Bryan假體首先在歐洲開始了臨床應用。2002年Goffin等[6]率先報道了Bryan頸椎間盤的臨床應用,在其隨訪的60例患者中,優良率為85%~90%。 Bryan[7]本人也于2002年稍晚時候報道了一組多中心的Bryan頸椎間盤假體的臨床隨訪,該組共97例患者,最長隨訪2年,其中89%患者神經癥狀明顯改善,優良率達89%,無假體下沉松脫。

  假體的活動度是評價其療效的主要指標。異位骨化是人工關節術后的并發癥之一,既往在四肢的髖關節和脊柱的腰椎間盤置換術后多有報道。Bryan假體臨床應用始于2000年,但遲至2005年才有關于自發性融合的零星報道。Parkinson等[8]于2005年報道了1例55歲女性患者,Bryan椎間盤置換術后,發生自發性融合。Barrtels等[9]也在2005年報道了2例Bryan假體置換術后2年出現異位骨化融合,但患者無任何自覺癥狀。有意思的是這兩位作者都稱是首次報道這一現象。Leung等[10]稍后也報道了6例患者術后出現3°~4°的異位骨化,并認為男性和年齡較大者更易發生。 圖1C5、6椎間盤突出癥患者,男43歲,右頸肩部痛伴右上肢放射痛2個月余 圖1a術前X線片顯示C5、6椎間盤退變 圖1bMRI顯示C5、6椎間盤突出 圖1c、d術后2年隨訪過伸、過屈X線片上,顯示Bryan椎間盤具有良好的活動度,假體無松動、位移 圖2C4~6椎間盤突出癥患者,男,44歲,右側頸肩部及右上肢放射痛、麻木半月余 圖2a術前X線片顯示頸椎生理曲度消失 圖2bMRI顯示C4~6椎間盤突出 圖2c、d術后3年隨訪過伸過屈位X線片顯示,2個節段置換的Bryan椎間盤都具有良好的活動度,假體無松動、位移 本組51例患者術后隨訪1~4.5年。1例患者術后4年隨訪置換節段發生完全性自發融合,融合位于間隙后方;有2例出現假體植入間隙后緣增生骨贅表現,達到Ⅱ度異位骨化,這與通常位于椎體前方的異位骨化部位不同[11],這2例患者假體仍保持了相應的活動度,對這一現象尚需作者繼續觀察和隨訪。本組51例患者共57個節段椎間盤,無1例出現假體松動、脫落。除1例自發融合患者,本組患者術后置換節段保留了平均9.3°的活動度,顯示人工椎間盤確實能重建頸椎的生理功能。

  在預防異位骨化方面,非甾體消炎鎮痛藥(NSAIDS)是目前公認的最有效的藥物[12]。其作用機制為通過抑制環氧化酶,阻止前列腺素合成,抑制間充質細胞向成骨細胞分化。作者選用西樂葆讓病人術后服用2周,但由于缺乏嚴格的臨床對照觀察,因此藥物的防治效果在本組患者中尚難以確切評估。但筆者體會到,在假體選擇上,應盡可能選匹配最大的假體植入,這樣假體金屬終板與椎體終板床接觸包容面積最大,有利于手術后的即刻穩定,也有利于新骨錨入金屬終板的微孔內,達到長期的生物學穩定,同時,這樣也很有益于避免或減少椎體后緣的異位骨化[13]。

  假體的穩定性在頸椎十分重要。Lind等[14]的臨床研究顯示,Bryan假體植入人體后,多數術后能夠達到即刻穩定,少數在3個月內存在微動,6個月后均能獲得牢固的穩定。Pockett等[15]于2006年報道1例Bryan假體術后出現部分脫位,作者宣稱這是首次有關Bryan假體松脫的報道。

  本組病例術后未出現假體松動脫落。但我們注意到,個別患者在假體植入間隙的上椎體前下緣,有輕微的骨質吸收,1例患者該部位骨質約有2.5 mm,但在動態X線片上,假體無位移,術后近2年的隨訪顯示,假體后緣與椎體后緣的距離始終無變化。這一吸收現象的原因尚不明確,需要繼續臨床觀察和隨訪。

  最近一項多中心大規模隨機對照臨床研究顯示,人工頸椎間盤置換手術在神經功能恢復、臨床癥狀改善、減少鄰近節段再手術率方面都明顯優于頸椎前路減壓融合手術[16]。但筆者認為,患者神經功能的改善主要取決于良好的減壓,椎間盤假體本身僅能起到穩定和保留節段活動的作用,對神經功能的恢復不應有太大影響。本組34例患者與筆者同期完成的單純前路頸椎間盤切除、植骨融合內固定的患者相比,其臨床癥狀的改善、神經功能的恢復基本相同,但在早期康復和維持頸椎生理活動度方面有明顯的優勢。本組患者早中期臨床效果良好,其遠期療效還有待于長期隨訪。

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作者單位:第三軍醫大學附屬新橋醫院骨科,重慶 400037

日期:2009年8月24日 - 來自[2009年第17卷第3期]欄目

對防范人工關節置換手術兩大高危并發癥的認識

【摘要】  [目的]強化專科醫生對人工關節置換手術中兩大高危并發癥的認識,提高醫療質量,確保醫療安全。[方法]通過相關文獻數據庫,隨機檢索近3年國內開展人工髖關節和人工膝關節置換手術中兩大高危并發癥的發病率,針對并發癥因素提出具體防范措施。[結果]從2005~2007年在6種骨科核心期刊上報告人工髖、膝關節置換手術共840例,術后發生深靜脈血栓(DVT)者共100例,占總數的11.9%,在6個單位中發生率最低者8.06%,最高20%。同期有3個單位報告發生肺栓塞6例,經搶救成功3例,死亡3例。同期有10種骨科核心期刊報告收治人工髖、膝關節置換手術后發生假體感染171例(172個關節)。[結論]隨著我國城鄉建設和交通建筑事業的發展,嚴重關節創傷病例相對增多,加上老齡化人口的增加,為滿足人民生活質量的要求,近年來人工關節置換術得到廣泛開展, 由于人工關節假體及手術器械與配套設施的改進,專科技術的優化,手術成功率越來越高,但術后深靜脈血栓的形成,繼發肺栓塞以及人工假體感染引起的手術失敗,仍是人工關節置換手術開展不可忽視的嚴重并發癥,必須強化專科醫生的認識并落實相關防范措施,確保醫療安全和以推動我國人工關節置換技術的良性發展。

【關鍵詞】  防范; 人工關節; 并發癥

 Analysis of two highrisk complications following artificial joint replacement∥NING Zhijie.Orthopedic Institute,the 88th Hospital of PLA,Tai'an,Shandong 271000,China

    Abstract:[Objective]Two highrisk complications following artificial joint replacement were investigated in an attempt to improve medical quality and ensure medical safety.[Method]By searching relative reference database,the author investigated the incidence of two high risk complications following artificial hip or knee joint replacement in China during the past 3 years.Preventive measures were discussed.[Result]A total of 840 cases of artificial hip or knee joint replacement were reported in 6 key orthopedic periodicals from 2005 to 2007.One hundred cases of deep vein thrombosis (DVT) were found with an incidence of 11.9%.in all 6 periodicals,the lowest incidence was 8.06% and the highest one was 20%.Six cases of pulmonary embolism (PE) were reported by 3 periodicals,of which 3 had a successful emergency rescue and 3 died.In the same period,10 orthopedic periodicals reported 171 cases (172 joints) of prosthesis infection after artificial hip or knee joint replacement.[Conclusion]With rapid development of urban/rural construction and transportation,and the increase of elderly people,severe osteoarticular injury cases have increased relatively.Artificial joint replacement has been wider performed in the clinical practice.Although the success rate has been greatly improved benefited from the upgrades of prosthesis technique and surgical instrument,the complications such as PVT,PE and infection are still risk factors.Relevant preventive measures should be taken to keep safety and advance of artificial replacement technique.

    Key words:prevention;  artificial joint;  complication

     隨著我國城鄉建設和交通、建筑事業的發展,嚴重骨關節創傷病例相對增多,加上老齡化人口的增加和現代人工關節置換技術的提高,近年來人工關節置換術得到廣泛開展,保守估計人工全髖關節置換術每年約在4萬例以上,人工全膝關節置換近萬例,且呈逐年遞增趨勢,手術成功率也越來越高。但也因適應證選擇不當、檢查診斷不完善、不準確、手術操作失誤等原因導致手術并發癥相對增多,有的并發癥不僅影響了治療效果,嚴重者造成殘廢,甚至危及生命,引發并不少見的醫療糾紛,給開展工作帶來困擾。本文結合近年來國內文獻有關人工髖、膝關節置換手術中發生的早期急性肺栓塞和晚期假體感染兩大高危并發癥的部分報道提出粗淺認識供討論。

    1  國內人工關節置換術并發肺栓塞及假體感染的發生率

    1.1  肺栓塞(pulmonary embolism,PE)

    是繼發于下肢深靜脈血栓(deep venous thrombosis,DVT)的一種嚴重并發癥。PE的血栓90%來自于下肢深靜脈血栓,兩者在全髖關節置換術、全膝關節置換術的發生率均很高。文獻報告:無癥狀性、癥狀性和致死性3種類型PE在髖關節和膝關節手術后發生率分別為25%、1%~2%、0.1%[1],DVT發生率高達47.4%,其中無癥狀者占57.8%[2]。很多病例在成功接受人工關節置換手術后,卻突然死于DVT引發的PE。由于DVT作為人工關節置換手術的嚴重并發癥之一, 已成為該手術開展的一大關卡。下面是近幾年國內在人工關節置換術后發生DVT的部分文獻報道(表1)。

    由于近年來國內人工關節置換技術的提高與規范,預防各類并發癥的措施不斷完善,特別是在預防DVT方面已成為臨床醫護人員高度關注的問題,PE的發生率日漸減少。檢索近5年來國內文獻共發生6例,其中人工股骨頭置換1例,全髖關節置換4例,全膝關節1例,經搶救成功3例,死亡3例。盡管發生率不高,但其后果多屬不良,被稱為無聲殺手,故仍有必要不斷強化防范這一高危并發癥的重要性。

    1.2  假體感染

    由于人工髖/膝關節置換手術麻醉時間長,手術創傷大,尤其對存在易感因素的病例,發生假體感染的概率比一般髖關節手術相比要高。近年來文獻報告發生率大約在0.5%~1%,這是人工關節置換術后僅次于PE的第二大嚴重并發癥,其后果多不樂觀,常導致手術徹底失敗,造成患肢關節功能障礙,甚至殘廢,嚴重者造成死亡。因此,人工關節置換術防范假體感染和防范PE同樣要慎而又慎。檢索近3年國內文獻,有關人工關節置換假體感染的文獻報道較多,本文僅收錄了部分骨科核心期刊資料(表2)。

    表1  國內人工髖、膝關節置換術DVT文獻報道(2005~2007)報告人報告年份發表雜志發生DVTI臨床癥狀者例數發生率DVT癥狀者關振鵬,等2005中華外科雜志1920%(19/95)27%(26/95)張春梅,等2005山東醫藥158.06%(51/186)孫璽淳,等2007寧夏醫學雜志98.4%(9/106)徐西奎,等2006中國骨與關節損傷雜志511.1%(5/45)26.4%(12/45)查振剛,等2005中華外科雜志3511.2%(35/312)顧海倫,等2007中國骨傷1717.3%(17/98)24.4%(24/98)

    表2  國內人工髖、膝關節置換術假體感染文獻報道(2005~2007)報告人報告年份發表雜志假體感染(例)*髖關節膝關節備注張洪磊,等2005中國骨與關節損傷雜志—9(9膝)*王  巖,等2005中華外科雜志43(44髖)*李  暉,等2006中國骨傷17(17髖)*—張  峽,等2006中國骨與關節損傷雜志16(16髖)*—郭  亭,等2006中國骨與關節損傷雜志16(16髖)*—趙玉峰,等2006中華創傷雜志30(30髖)*—吳  杰,等2007中國骨腫瘤骨病6(6髖)*1(1膝)*陳立科,等2007中國骨與關節損傷雜志4(4髖)—1.55%(4/255)周玉林,等2007中國感染控制雜志4(4髖)*—肖逸鵬,等2007中國矯形外科雜志15(15髖)*10(10膝)*

    *均為外院手術感染者

    2  關于兩大并發癥的防范

    人工髖、膝關節置換被認為是挽救關節功能、緩解疼痛癥狀的最成功的手術之一,手術優良率高達90%以上。然而不幸的是,仍有少量病例發生以上所述的兩大嚴重并發癥。這些并發癥多數病例后果不良,被公認為是骨關節手術高危并發癥,因此防范并發癥比治療更重要,尤其在圍手術期采用預防措施,可起到事半功倍的作用,將DVT及感染機率降低到最小。

    2.1  PE的預防問題

    發生DVT的三個基本因素(圖1)。

    由于DVT形成隱匿,常常在血栓脫落后隨血流堵塞肺動脈而發生PE,因此PE的防范措施主要是預防DVT的形成:(1)基本方法:手術操作要求好而快,如動作輕巧,準確;避免靜脈內膜損傷;規范下肢止血帶的應用;安裝假體一次成功;不宜多關節Ⅰ期完成;術中術后注意心肺功能監護并及時補液,避免脫水增加血粘度;術后抬高患肢,鼓勵患者主動活動足趾,深呼吸,盡早下地活動;(2)物理預防方法:可以使用彈力襪或間歇氣壓裝置。彈力襪從踝部到腹股溝壓力的逐級遞減,可明顯減少靜脈瓣后淤滯的血液。其特點是安全、簡便、無創,可與其它預防方法聯合使用,亦可單獨用于抗凝治療禁忌的病人。間歇氣壓裝置通常與藥物預防措施聯合應用,使用于有深靜脈血栓高危因素的無禁忌證者,以及有抗凝治療禁忌證者;(3)預防深靜脈血栓形成的常用藥物:包括普通肝素、低分子肝素、華法林等。藥物抗凝絕對禁忌證:出血,如未開始抗凝,應推遲;如已開始,立即停止,同時停止康復訓練,予以制動。

    圖1

    發生DVT的3個基本因素

    此外對影響人工關節置換術后DVT的形成的高危因素,如大年齡、女性、肥胖、OA患者、雙側關節同時置換、全麻、使用骨水泥者,發生DVT的風險明顯增加,對這類病人實施人工關節置換手術應特別警惕和防范DVT的發生。術后最好常規行彩色普勒檢查,防止肺栓塞的突發發生。張成祺[3]等報告(2006)1組人工關節置換術后應用預防性抗凝治療,對下肢深靜脈血栓形成的研究,結果抗凝組發生10例(11.1%),對照組發生38例(47.5%)。趙代杰等[4](2008)報告1組應用疏血通注射液預防下肢人工關節置換術后深靜脈栓塞的臨床觀察,實驗組發生3例(9.1%),對照組發生11例(37.9%)。急性致死性PE起病急驟,臨床表現缺乏特異性,其漏診率和誤診率高,死亡率也高。在人工髖、膝關節置換術后早期病人全身情況突然變化,應首先想到該并發癥,以便及時診斷,及時救治。

    預防應從何時開始[4、5]:骨科大手術后凝血過程持續激活可達4周,發生靜脈血栓栓塞癥的危險性可持續3個月。與全膝置換相比,全髖置換術后的抗凝預防時限更長,深靜脈血栓形成預防時間一般不少于7~10 d,可延長至28~35 d。確定預防開始的時間應權衡利弊,越接近手術時間給藥,預防效果越好,但出血危險也就越高。關節置換術后深靜脈血栓,可采用手術12 h前或術后12~24 h,皮下注射低分子肝素或者術后開始調整劑量的華法林治療。

    2.2  人工關節假體感染的預防問題

    人工關節置換術發生假體感染,意味著手術的失敗,故被稱為災難性并發癥,因此,防范手術感染至關重要。基本原則:(1)從術前、術中、術后全過程設防,每個環節都不能忽視;(2)醫護配合、醫患配合,分工明確,各司其責;(3)采取綜合措施,堅持規章制度,做到務實高效。具體措施[6]包括:控制易感因素和正確應用預防性抗生素。

    2.2.1  控制易感因素

    (1)術前對一般情況差(如貧血、低免疫球蛋白血癥),合并糖尿病、類風濕性關節炎、結核的患者應改善全身情況,積極治療原發病。對患有扁桃體炎、上呼吸道感染、足癬等患者應消滅局部感染灶。術前預防性使用抗生素消滅潛在病灶,盡量縮短患者術前住院時間。

    (2)術中使用層流手術間、減少手術參觀人數、使用保護后背的手術衣或空氣隔離式手術衣、戴雙層手套、手術器械的遮蓋等措施都可有效降低感染發生的幾率;完善術前準備,提高手術技術,以期縮短手術時間。手術時間的縮短可減少切口暴露于空氣中的時間,又可減少止血帶使用時間,以防長期低氧狀態導致機體對微生物抵抗力的降低。術中避免粗暴操作,用含有慶大霉素的液體反復沖洗傷口。

    (3)術后關節引流可改善皮膚和關節腔環境,減少深部感染的發生率,保持負壓引流管通常是減少關節積血(液),防止關節感染的重要因素之一。在患者進行功能訓練時要夾緊引流管,以防引流管內血液回流。注意觀察引流液的性質、量和顏色,及時發現有無出血征兆,引流管一般在術后24~48 h內拔除。

    2.2.2  正確應用抗生素

    (1)從皮膚切開至切口縫合,保持手術野有足夠的抗生素濃度。給藥時間一般認為在手術部位切開刀口前約30 min,止血帶充氣前10 min(即在麻醉誘導期給藥最佳)。另于術后6、8 h各給1次。在歐美國家術后一般使用3~5 d,國內通常連續用藥1~2周。但應盡量避免長期使用強效廣譜抗生素,如用藥時間長,則宜同時服用抗真菌藥物以資預防真菌感染。

    目前就骨水泥抗生素的使用問題存在不同意見。在骨水泥中加入抗生素預防感染已得到絕大多數臨床醫師的認同,加入骨水泥中的抗生素應該符合以下原則:安全性,熱穩定性,低過敏性,水溶性,抗菌譜廣,滅菌粉狀。符合以上要求的抗生素有多種,其中常用的有:妥布霉素、萬古霉素、慶大霉素等。

    2.3  規范人工關節管理,施行準入制度

    目前臨床推廣應用的各種人工關節產品都有嚴格的適應證、禁忌證和規范操作,不經過培訓就上崗很難達到預想效果。高科技是當代骨科的發展方向,它適應當代社會高質量、高效率、快節奏的要求。促使骨科醫師對病變手術既要療效好,又要創傷小。人工髖、膝關節置換技術從傳統開刀手術中逐步過度到小切口,導航、機器人等微創手術時代,這是人類社會的進步和現代科技高速發展的必然。因此,臨床醫生不僅要掌握扎實的人體生理解剖等基礎知識,還要掌握扎實的現代高科技知識和技能,并經過嚴格的崗前培訓,獲得任職資格后,才能上崗。

    衛生部在2005年調研全國31個省、市、 自治區1 383家醫院中有1 275家醫院(92.3%)開展了人工關節置換手術,開展人工關節置換手術的醫院中多數是一、二級醫院,共786家(占61.8%),2000~2004年全國實施人工髖、膝關節置換手術130 363例次,其中在一級醫院完成的有73家醫院2445例次,在二級醫院完成的有702家醫院43605例次。由于一、二級醫院多數整體條件較差,開展人工關節置換手術很難達到防范手術并發癥的各項基本要求,因此,保證人工關節置換手術的療效,必須規范人工關節置換技術操作指南,施行準入制度,對醫院,科室、醫生施行人工關節置換資質認定和培訓基地認定(包括師資、培訓大綱和教材),對達不到開展人工關節置換技術基本條件的醫院、科室、醫生要吊銷其資質認證,限制開展這項工作,直到達到基本要求條件。

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作者單位:解放軍第88醫院骨科研究所,山東 泰安

日期:2009年8月24日 - 來自[2009年第17卷第2期]欄目

微創無柄人工髖關節置換術的初步臨床應用

【關鍵詞】  微創無柄人工髖關節 置換術

人工髖關節置換術已經是一種成功、成熟、標準的骨科治療技術,在解除患者痛苦、恢復關節功能、提高生活質量等方面取得了滿意的效果。但隨著人工髖關節置換術的廣泛開展,因感染、脫位、松動、下沉、斷裂、骨折等原因而失敗的病例增多,需要翻修的有柄人工關節的病例也逐漸增多。無柄人工髖關節由于其獨特的設計,很好的減少了上述并發癥。近年來隨著微創理念的產生,微創小切口在髖關節置換術中得以開展,得到了廣大骨科醫生的認同,并取得了滿意的療效。作者將微創技術同無柄人工髖關節相結合,取得了良好的臨床療效,現將本科自2007年1月~2008年6月開展的5例6髖微創無柄髖關節置換報告如下:

    1  臨床資料

    1.1  一般資料

    本組5例6髖,男3例,女2例,年齡在58~78歲之間。其中股骨頭無菌性壞死4例,股骨頸骨折1例。1例為雙側置換,4例為全髖關節置換,1例為單頭置換。所有病例計算手術時間、術中出血量、切口長度、術后住院天數和Harris評分,術后攝髖關節正側位X線片,測量髖臼外展角和股骨假體位置。

    1.2  術前準備

    術前常規拍攝髖正位和患髖斜位片,行常規股骨髁上牽引,必要的常規檢查,術前2 h應用抗生素預防感染。

    1.3  手術方法

    常規腰硬聯合或全麻,采取前外側切口,均采用側臥位,患側在上,以股骨大轉子為標志,在其下2 cm取由后下至前上約8~10 cm斜行切口,其切口2/3位于遠端,與股骨縱軸線呈30°夾角。依次切開皮膚、皮下,闊筋膜切口同皮膚切口,將臀中肌作L形部分切斷并稍向后分離,切除部分前側關節囊,脫出病損的股骨頭,充分顯露大小轉子上緣股骨頸部,于股骨頭頸交界處橫形切除股骨頭,使股骨頸保留的長度為2.0~2.5 cm。如做全髖關節置換,此時可先做髖臼安裝手術,手術方法與常規有髖柄關節置換相同。股骨頸罩杯安裝手術按照“一心、二塑、三平、四罩”的順序操作,即先將中心定位器罩在股骨頸上,找到股骨頸中心點,鉆入中心定位針,然后用骨塑形器將股骨頸打磨成圓柱形,測量預留長度后再將過長的股骨頸用擺鋸切平,最后選擇大小合適的罩杯罩在股骨頸上,用打擊器將罩杯向下壓緊,直至罩杯緊固于股骨頸上。擰入中心釘及另2枚固定螺釘,股骨假體安裝完畢。用試模選擇長短合適的股骨頭安放于罩杯頸上,復位關節、沖洗術野、安放負壓引流,逐層縫合傷口,注意臀中肌的縫合。

    1.4  術后處理

    術后常規應用抗生素3~5 d,所有患者均使用術后鎮痛泵,術后第1 d即開始主動及被動關節活動,術后第3天可扶拐下地行走。

    2  結  果

    本組在術前設計切口下順利完成手術,手術切口長度在8~10 cm之間,術中出血量在100~580 ml之間,平均手術時間在90 min左右,術后第3 d下地扶拐行走,無1例出現嚴重并發癥,術后X線檢查顯示假體位置良好,X線片測量髖臼外展角42°~54°,平均47.8°。術后疼痛消失,步態正常,髖關節活動度為良好,無跛行。術后3個月Harris評分89~95分,平均93.2分。術后住院天數為7~18 d,平均10.9 d。經隨訪6~12個月,患者對治療結果非常滿意。

    3  討  論

    微創小切口髖關節置換是通過對手術切口的改進,縮小手術切口,減少創傷,出血少,恢復快,國外亦有大量病例報告在門診施行人工髖關節置換術,術后24 h即步行回家。微創手術的基本理念是盡可能保留患者局部組織結構的完整性,使手術切口縮小到8~10 cm,其中充分利用了臀中肌、闊筋膜張肌的肌間隙,盡可能保護了髖外展肌群,使患者盡早功能康復[1、2]。

    無柄人工髖關節由于其獨特的設計,真正體現了微創的概念。無柄股骨端保留了股骨頸的解剖學和生物力學特性,不切除股骨頸,在力學、生物學方面都更加仿生。由于股骨端不擴髓,不會發生各種相關諸如髓腔內感染、骨吸收及骨溶解、柄下沉、股骨干骨折等并發癥。臺灣學者進行了術前后有限元分析,印證術前完整股骨與術后“無柄髖關節”植入股骨的應力分析,證實兩者應力分布相互吻合,沒有應力遮擋的現象。術中保留股骨頸正常頸干角及股骨頸前傾角,使術后人工髖關節恢復到接近于正常的股骨頸干角及股骨頸前傾角。由于無柄髖關節置換術過程中只切除有病變的股骨頭,其對骨質及血供的保存較好,這也就是生物固定的最重要基礎。另外,無柄髖關節的重要特點就是由于保留了股骨頸,對年輕患者進行置換后,其2次置換及返修都更加容易,因此其適應癥也更加寬廣,明顯地擴大了20~45歲少年及青年的臨床應用[3、4]。

     微創髖關節置換,不僅是手術入路與操作技巧的微創,其更應與具有微創理念的假體設計相結合,才能體現真正意義上的微創。我們將用于微創髖關節置換的前外側手術入路與無柄人工髖關節相結合,將微創髖關節置換進一步發展。理論上應配以專用器械完成此類手術,但我們使用傳統器械同樣順利,手術獲得成功。這就要求在熟練掌握傳統手術的基礎上開展微創技術,不應一味追求小切口而造成暴露不理想及深部組織牽拉傷。此外應選擇體形中等及瘦長的病例,肥胖患者建議慎用。微創無柄人工髖關節置換術開展時間不長,其配套手術系統尚不完善,手術技巧還需進一步完善,遠期效果有待進一步觀察。

【參考文獻】
  [1] Kim C,Heinz R.Anterolateral miniincision hip replacement surgery.A modified WatsonJones approach[J].Clin Orthop Relat Res,2004,429:208-255.

[2] 韓一生,朱慶生,王海強.微創全髖關節置換術的新進展[J].中華創傷骨科雜志,2006,9:873-875.

[3] 林月秋,徐永清,王元山.無柄人工髖關節置換4O例[J].中華創傷雜志,2006,11:820-823.

[4] 錢本文.無柄髖關節才是真微創(MIS)[J].中國矯形外科雜志,2006,3:174-176.


作者單位:解放軍第五醫院骨三科,銀川

日期:2009年8月24日 - 來自[2009年第17卷第2期]欄目
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