膝內翻全膝關節置換術下肢機械軸研究進展

陳川田 張國如

膝內翻是指當雙下肢自然站立或伸直時，雙足內踝能接觸而雙膝無法并攏的病態體征。其典型臨床特征為在下肢全長X 線片中下肢機械軸的角度＜180°，內側關節線變窄和脛骨近端畸形，在某些情況下可能存在相關屈曲和內側軟組織攣縮，并伴有外側軟組織伸長[1]。在不到10%的膝內翻病例中存在嚴重的內翻畸形、脛骨股骨內側半脫位，從而需要進行復雜的重建[2]。目前臨床上將全膝關節置換術（TKA）作為糾正膝內翻的最有效治療方式，其理念是通過假體置入方式及部分截骨方法進行膝關節結構重修與下肢機械軸重塑[3]。長期以來，TKA 的宗旨為將下肢機械軸糾正至0°±3°[4]，此前有大量研究表明將機械軸恢復至中立位對線（MA）能夠在假體壽命、美國特種外科醫院（HS）膝關節評分、膝關節活動度等方面獲得滿意的效果[5-6]。但隨著術式的改善以及器械的優化，該方法的滿意度及療效并未有進一步提升，學者們開始對MA 的理念產生質疑[7-8]。

1 固有性膝內翻

一項健康成年人調查發現，有32%的男性及17.2%的女性患有膝內翻，認為膝內翻發生原因可能與成長過程中運動積累、股骨內翻程度增加、股骨解剖-機械角度增加等有關[9]。Shetty 等[10]研究發現，印度人和韓國人中正常受試者的內翻率高于歐美人，其原因可能與脛骨內側近端角（MPTA）和頸軸角（NSA）較低以及股骨彎曲發生率較高有關。Song 等[11]對健康成年女性髖膝踝角度進行測量收集，得出內翻率為20.34%。

在較早的研究中，大多數學者認為下肢機械軸應穿過膝關節中心，此時在膝關節內外側的應力分布是均勻的[12-13]，因此將下肢機械軸調整至MA 能夠將假體磨損和組件松動的發生風險降至最低。然而，經過長期的術式優化及儀器發展，術后療效以及患者滿意度并沒有明顯提升，并且仍出現疼痛與關節活動度不理想等情況，因此有學者對TKA 中將下肢機械軸調整至MA 的理念提出質疑，認為可以嘗試在術后保留輕度的膝內翻（RV）。

2 運動學對線

Howell 等[14]于2013 年提出了運動學對線（KA）的理念。KA 的宗旨是將患者恢復到TKA 術前健康的膝關節狀態，因此無需剔除過多的軟組織。KA 的目的是根據每位患者的個體解剖結構，通過重建關節炎前的髖膝踝角、關節線傾斜以及韌帶自然張力來植入全膝關節假體[15]。

2.1 關節線對齊及軟組織保留

有研究將KA-TKA 術后關節線方向角(JLOA)與MA-TKA 術后JLOA 相比較，發現前者更接近于健康狀態下的膝關節[16]。Koh 等[17]對2 個尸體的膝關節分別進行KA-TKA 與MA-TKA，對其術后關節活動模式通過相關器械進行對比，發現KATKA 術后自然旋轉與松弛度明顯更佳。Gao 等[18]研究發現，MA-TKA 組患者術中韌帶丟失發生率明顯較KA-TKA 組高，這也恰恰體現為了達到MA 的標準，MA-TKA 常需要丟失更多的軟組織。Jermic'等[19]的短期隨訪顯示，KA-TKA 組的臨床結局和膝關節屈曲范圍較MA-TKA 組更好。

2.2 手術操作對預后的影響

手術操作難度也是作為術后隨訪評分的影響因素之一，MA-TKA 中對股骨、脛骨骨性成分進行翻修的操作難度可能更容易出現術后不良結局。先進的儀器設備能夠輔助外科醫生在KA-TKA 術中更精準地擊中股骨[20]，從而增加手術的準確性。KA-TKA 中應用不受限制的卡鉗能夠將股骨成分與患者健康狀態下的關節線重合，這被認為是在不丟失韌帶的情況下恢復健康肢體對線和脛骨受力的必要條件[21]。有研究觀察長期操作MA-TKA術式的外科醫生從開始接觸KA 理念的術式到熟悉運用程度的時間，發現KA-TKA 術式學習周期明顯較MA-TKA 術式學習周期短[22]，但這可能是由于外科醫生長時間進行MA-TKA 術式所獲得的手術操作熟練度使其更快適應KA-TKA 術式的緣故。

2.3 生理性生物力學作用的重建

KA 能夠恢復更多的生理性生物力學作用。Maderbacher 等[23]研究認為，相較于MA，KA 理念的優點在于更好地恢復術前健康的脛股關節運動功能，主要體現在脛骨的內旋內收以及股骨的內旋活動度得到提升。Koh 等[24]研究發現，KATKA 組膝關節在屈曲角度較大時外翻程度更小，與正常膝關節發生屈曲活動時的外翻度數更接近，且髕股關節的接觸壓力值可恢復至正常范圍。Nicolet-Pertersen 等[25]研究發現，KA-TKA 術后髕骨屈曲角、近端與遠端髕骨接觸位置更貼近于術前的健康狀態。Keshmiri 等[26]從髕骨旋轉運動角度闡述了KA-TKA 的優勢。

3 術后療效對比

3.1 支持MA 的依據

保留RV 是KA-TKA 的主要理念之一，目前并沒有發現保留RV 能夠顯著改善西安大略和麥克馬斯特大學骨關節炎指數（WOMAC）、牛津大學膝關節評分（OKS）等。在假體壽命方面，實現MA仍然是部分學者認可的最有效方式。MA 對步態生物力學能夠產生一些不良的影響，這在相關研究中已得到證實[27]，因此建議將KA 作為替代MA的方法。但之前的研究仍無法確定保留RV 對內翻性膝關節炎的影響[8,28]，近期一項meta 分析將保留RV 與MA 進行對比研究，發現在治療內翻性膝骨關節炎方面兩者并沒有顯著差異[29]。

Rajasekaran 等[30]比較163 例TKA 術后療效，發現在術后3 個月或短期內RV 組療效評分更高，但隨著時間的延長，在達到1 年時MA 組與RV 組療效評分并無顯著差異，且根據既往對于假體壽命的長期追蹤研究的結論，依舊認為MA 是目前TKA 對線的金標準。Zhang 等[31]對行TKA 的膝內翻患者進行術后5 年隨訪，發現RV 組與MA 組膝關節功能恢復相近。Oh 等[32]在TKA 術后長達8年的隨訪中發現，術前內翻程度與術后出現內翻錯位之間有一定聯系，MA-TKA 的假體生存時間比KA-TKA 更長。在一項前瞻性研究中使用三維CT 重建進行TKA 術后隨訪2 年，結果發現在非內翻的患者中MA 與術后膝關節功能評分表（KSS）評分具有顯著相關性[33]。值得注意的是，該研究并沒有將內翻患者納入研究標準，所以內翻患者術后糾正標準仍然沒給出具體答案。近年TKA 術后隨訪的研究顯示，目前仍有多數學者支持以MA作為矯正標準，其原因主要與術后假體生存壽命有較大關聯，且在其他評分指標中并沒有發現保留RV 具有顯著的優勢。

3.2 短期評價

膝關節的結構構成除了骨性組織以外，軟組織成分在受力分布上起到的作用甚至更為重要。相較于MA，保留RV 的主要優勢可能在于不需要丟失過多的軟組織就能夠獲得更好的膝關節結局，并根據人體自然健康狀態進行重建。

一項術后隨訪2 年的研究發現，TKA 中保留RV 不會對內翻性膝關節炎產生不利影響[34]。Nishida 等[8]對220 例平均年齡為73 歲的內翻性膝關節炎患者進行長達3 年的TKA 術后隨訪，通過術后膝關節社會功能評分（KSFS）發現，保留RV的術后療效令人滿意。Wan 等[35]的研究中同樣認為RV 組術后評分優于MA 組，雖然差異有限，但仍體現出保留RV 可作為目前TKA 的力線調整標準。Schiffner 等[36]的研究中對148 例TKA 患者術后進行3～5 年的隨訪，發現RV 組膝關節損傷和骨關節炎結果評分(KOOS)較MA 組高。Howell 等[37]研究發現，RV 組術后6 年內不會出現假體生存率及功能明顯降低。近期研究證實，保留RV 可作為內翻性膝關節炎的術后糾正方向，RV 組患者短期內術后療效評分優于MA 組，RV 組患者滿意度也更好，因此認為保留RV 在減少軟組織丟失的同時，能獲得令人滿意的臨床結果。

3.3 步態生物力學

膝關節內收力矩（KAM）是步態生物力學中的重要指標，其代表膝關節內側間室負荷，既往較多研究中發現保留RV 將造成內側超負荷，從而導致KAM 增加[38-39]。近年來有研究比較45 例行MA-TKA 患者與32 例行KA-TKA 患者術后療效，發現KA-TKA 患者在術后確實增加了KAM，且術后功能沒有得到改善[40]。

KAM 的計算方法為地面反作用力乘以受力點與關節中心之間的距離，這是膝關節內側和側向負荷變化的主要依據[41]。內側與外側間室的負荷不平衡被認為是影響假體壽命的危險因素，具體原因可能與其導致的聚乙烯嵌件和假體磨損有關[42]。有研究表明，步態期間內側肌肉和軟組織松弛可導致步態和功能異常，而內側關節松弛在一定程度上是可以忍受的[43-44]，因此需要特別注意在TKA 中保持內側軟組織穩定性。研究顯示，MA組膝關節中有25%的內翻膝關節和54%的外翻膝關節會在內側和外側間隙上產生3 mm 以上的不平衡，從而導致外側間隙變小，內側間隙變大，進而增加軟組織不穩定[45]。這說明MA 會改變自然關節線，導致韌帶失衡和步態異常。

Blakeney 等[46]將 行RV-TKA、MA-TKA 患 者術后步態與正常健康人進行比較，發現RV 組在矢狀面運動范圍、最大屈曲和外展/內收曲線方面與正常組無統計學差異，并認為保留RV 可以通過恢復股骨屈曲軸、脛骨在股骨內外旋轉的縱軸以及股骨中髕骨彎曲和延伸的橫軸來解決步態異常的問題。

然而，Niki 等[42]得出不同的結論，發現RV 組在減少KAM 作用方面明顯強于MA 組。目前支持保留RV 患者術后KAM 減少的研究較少，這可能與當前的相關研究數量不足有關?？紤]到結論為保留RV 導致KAM 數值增加的研究年代較早，在手術技術、假體設計等方面進步的條件下，對于KA-TKA 與MA-TKA 術后KAM 的變化仍需更多的研究證實。

4 MA 與KA 的局限性

目前MA-TKA 術后的臨床療效有限。雖然假體壽命的隨訪研究更支持MA，但對于TKA 術后長達15 年[47]及20 年[48]的長時間隨訪發現假體存活率并不高。這與其他研究所得出的結論一致[49]，認為MA 的臨床療效在長時間中處于瓶頸狀態。無論是提升外科醫生手術操作水平還是儀器設備精準性，都無法提升MA-TKA 術后療效水平。

隨著KA-TKA 術式的研究趨向成熟，學者們發現KA 的手術方式在術后短期內的療效明顯更好，在疼痛緩解、關節線對齊、髕股生物力學恢復、韌帶張力等方面都擁有更大的優勢。目前多數研究支持MA-TKA 術后假體壽命較長，而假體材料主要沿著MA 理念的方向發展，這可能造成KATKA 一些細節上的不匹配。KA-TKA 術后疼痛緩解、關節活動度好，因此患者在術后有很強的活動欲望，進而由于許多不恰當的動作造成假體壽命的損耗。然而，KA-TKA 的應用時間相對較短，臨床上無法獲得較長時間的隨訪。

5 結語

KA-TKA 是近年來新提出的TKA 手術方式，與MA-TKA 的主要不同點在于其能夠通過保留RV的形式更好地保留膝關節中的軟組織，從而獲得較好的步態生物力學、關節活動度，以及患者術后滿意度。目前部分研究認為，KA-TKA 對假體壽命的影響不如MA-TKA。目前的假體主要圍繞著MA 的理念在不斷發展，器械公司對于假體的設計重點仍然停留在MA 階段，且KA 的發展時間較短，前瞻性研究較少，隨訪時間不足，這是未來研究中需要突破的重點。