王繼成，張先嬌，聶治軍，易 智，徐洪海，劉時璋，常彥海，郭 雄

大骨節(jié)病(Kashin-Beck disease,KBD)是一種地方性、多發(fā)性和變形性骨關(guān)節(jié)病[1]，膝關(guān)節(jié)晚期KBD患者多采取全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(TKA)治療。TKA通過置入人工膝關(guān)節(jié)假體，重建膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，改善關(guān)節(jié)功能，減輕患者疼痛，提高患者的生活質(zhì)量[2-3]。TKA術(shù)后患者假體周圍的骨密度往往會發(fā)生改變。對術(shù)后假體周圍應(yīng)力及骨密度變化進(jìn)行評估，可有效判斷骨量流失情況，監(jiān)測預(yù)后效果。2014年1月～2016年6月，陜西省人民醫(yī)院骨科采用TKA治療24例膝關(guān)節(jié)晚期KBD患者，本研究分析行TKA術(shù)后患者假體周圍應(yīng)力及骨密度的變化情況，報道如下。

1 材料與方法

1.1 病例資料納入標(biāo)準(zhǔn)：① 符合KBD診斷標(biāo)準(zhǔn)[4]；② 初次行TKA；③ 隨訪期間患者未長期應(yīng)用激素及可能影響骨骼代謝的藥物；④ 隨訪時間>1年；⑤ 未合并其他疾病影響膝關(guān)節(jié)評估，如類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、骨關(guān)節(jié)炎、創(chuàng)傷后關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎。本研究納入24例膝關(guān)節(jié)晚期KBD患者，男5例，女19例，年齡50～72 (64.5±4.9)歲。病程10～35 (17.5±4.1)年。合并癥：高血壓病10例，糖尿病3例，冠心病5例。本研究獲得陜西省人民醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，患者均簽署知情同意書。

1.2 術(shù)前準(zhǔn)備完善常規(guī)檢查，積極治療合并的內(nèi)科疾病，以降低術(shù)后并發(fā)癥風(fēng)險。完善影像學(xué)檢查，包括攝膝關(guān)節(jié)負(fù)重位X線片，必要時行CT+三維重建檢查。術(shù)前評估膝關(guān)節(jié)活動度、髕骨活動度、下肢神經(jīng)血管功能、股四頭肌肌力等。在無禁忌證的情況下，切皮開始前靜脈滴注氨甲環(huán)酸注射液0.5 g，減少術(shù)中出血。

1.3 手術(shù)方法硬膜外麻醉或全身麻醉?；颊哐雠P位。大腿上段綁止血帶，做膝前正中縱向切口約15 cm，髕旁內(nèi)側(cè)入路，清除周圍骨贅，顯露脛骨內(nèi)側(cè)緣，向外翻轉(zhuǎn)髕骨并依次切除髕上囊、髕下脂肪墊、滑膜、半月板及前后交叉韌帶。根據(jù)畸形情況依次松解攣縮韌帶及軟組織：① 對于內(nèi)翻內(nèi)旋畸形者，松解半膜肌附著點，顯露脛骨后內(nèi)側(cè)，切除股骨遠(yuǎn)端和脛骨平臺內(nèi)側(cè)骨贅，松解脛骨后內(nèi)側(cè)的側(cè)副韌帶。② 對于外翻外旋畸形者，松解髂脛束、外側(cè)副韌帶、腘肌腱及后外側(cè)關(guān)節(jié)囊。③ 對于嚴(yán)重屈曲攣縮畸形者，則先行一期股骨、脛骨截骨后進(jìn)行軟組織松解，股骨遠(yuǎn)端初次截骨一般10～11 mm，脛骨近端初次截骨一般6～8 mm，增加截骨1～2 mm，截骨寧少勿多，盡量保留骨量。去除髕骨周圍骨贅，高頻電刀去神經(jīng)化處理，安裝假體前確認(rèn)下肢力線、關(guān)節(jié)活動度、內(nèi)外翻平衡及髕骨運動軌跡，安裝假體后膝關(guān)節(jié)伸直位等待骨水泥固化。膝屈曲80°～90°位縫合切口，留置引流管，關(guān)閉關(guān)節(jié)囊之后向關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射50 ml含0.5 g 氨甲環(huán)酸的生理鹽水，加壓包扎。

1.4 術(shù)后處理使用抗生素1～3 d，利伐沙班片、低分子肝素注射液常規(guī)抗凝7～10 d。采用連續(xù)股神經(jīng)阻滯、非甾體類抗炎藥等多模式鎮(zhèn)痛。術(shù)后48 h內(nèi)拔除引流管后開始功能鍛煉，術(shù)后2～3 d采用CPM機(jī)功能鍛煉，同時在醫(yī)生的指導(dǎo)下行踝泵、直腿抬高、膝關(guān)節(jié)屈伸功能鍛煉等。

1.5 觀察指標(biāo)與療效評價① 采用膝關(guān)節(jié)KSS評分評估膝關(guān)節(jié)功能。② 膝關(guān)節(jié)假體周圍分區(qū)及周圍應(yīng)力分析：將假體周圍區(qū)域分為7個興趣區(qū)，其中股骨假體周圍分為4個興趣區(qū)，分別記為ROIⅠ～Ⅳ區(qū)，脛骨假體周圍分為3個興趣區(qū)，分別記為ROI 1～3區(qū)，見圖1。分別在置換后1、3、6、12、24個月對患者雙側(cè)膝關(guān)節(jié)進(jìn)行CT掃描并建立模型，應(yīng)用大型有限元分析軟件Ansys 8.0進(jìn)行應(yīng)力分析，根據(jù)膝關(guān)節(jié)肌肉和關(guān)節(jié)合力數(shù)據(jù)模擬患者實際體重在平地勻速行走時，足跟著地時的膝關(guān)節(jié)受力狀態(tài)以分析雙側(cè)股骨髁、脛骨平臺應(yīng)力變化。應(yīng)力遮擋是一種生物力學(xué)現(xiàn)象，主要發(fā)生于金屬置入物置入活體骨組織后，置入物承受了大部分的應(yīng)力作用，改變了對骨組織的正常機(jī)械刺激，促使置入物周圍骨組織的結(jié)構(gòu)、密度、硬度和力量發(fā)生適應(yīng)性改變[5]，而應(yīng)力遮擋作用的大小可以用應(yīng)力遮擋率來表示，其計算公式為μ=(1-σ有/σ無)×100%。μ：應(yīng)力遮擋率；σ有：有內(nèi)固定時骨斷層應(yīng)力；σ無：無內(nèi)固定時骨斷層應(yīng)力。③ 膝關(guān)節(jié)假體周圍骨密度測定：分別在置換后1、3、6、12、24個月利用雙能X線骨密度儀(DEXA,GE LUNAR公司)進(jìn)行掃描并分析。為消除假體干擾，骨密度儀掃描軟件分析時可直接去除假體。根據(jù)興趣區(qū)分區(qū)，分別2次測量股骨、脛骨每個區(qū)域的骨密度，取平均值。所有的測量及分析工作由同一醫(yī)師完成，以保證評估TKA后假體周圍骨密度的準(zhǔn)確性。

2 結(jié)果

患者均獲得隨訪，時間24～30個月。術(shù)后X線檢查評估所有假體位置良好，力線獲得改善。術(shù)后均無肺栓塞和深靜脈血栓等并發(fā)癥發(fā)生，未出現(xiàn)假體周圍透明帶、假體下沉或松動。

2.1 膝關(guān)節(jié)功能評估見表1。KSS評分術(shù)后1、3、6、12個月均高于術(shù)前，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；術(shù)后不同時間點比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，說明隨著時間的延長，膝關(guān)節(jié)功能在不斷改善。

2.2 膝關(guān)節(jié)假體周圍應(yīng)力分析見表2。假體周圍興趣區(qū)各分區(qū)的應(yīng)力遮擋率術(shù)后各時間點比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。假體周圍興趣區(qū)各分區(qū)的應(yīng)力遮擋率術(shù)后呈先升高后下降的趨勢，以術(shù)后6個月興趣區(qū)各分區(qū)的應(yīng)力遮擋率最高。

2.3 膝關(guān)節(jié)假體周圍骨密度分析見表3。術(shù)后1個月各興趣區(qū)域骨密度無明顯變化，與健側(cè)比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；術(shù)后3、6、12、24個月各興趣區(qū)域的骨密度出現(xiàn)顯著變化，與健側(cè)比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。術(shù)后6個月及以后假體各興趣區(qū)域骨密度下降逐漸趨于平緩，但骨量的丟失并未停止。術(shù)后3個月及以后，各興趣區(qū)域的骨密度不同時間點比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

2.4 典型病例見圖2、3。

3 討論

3.1 膝關(guān)節(jié)KBD特點KBD具有較高的致殘率，在我國，陜西省是全國KBD重病區(qū)省份之一。晚期KBD膝關(guān)節(jié)明顯增粗、肥大、畸形或合并半脫位，骨性關(guān)節(jié)面硬化，關(guān)節(jié)間隙明顯狹窄甚至消失，導(dǎo)致關(guān)節(jié)內(nèi)外成角、屈曲攣縮、旋轉(zhuǎn)畸形。劉慧通 等[6]通過對KBD與骨關(guān)節(jié)炎膝關(guān)節(jié)股骨內(nèi)外髁橫徑和股骨髁前后徑比較發(fā)現(xiàn)，KBD膝關(guān)節(jié)股骨內(nèi)外髁橫徑和股骨髁前后徑小于骨關(guān)節(jié)炎膝關(guān)節(jié)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。不同膝關(guān)節(jié)KBD患者解剖特點存在差異，常表現(xiàn)為股骨髁嚴(yán)重變短、變寬，畸形發(fā)育的外髁低平，內(nèi)外髁橫徑明顯大于股骨髁前后徑，手術(shù)治療時術(shù)中操作難度較高，術(shù)中選用假體型號以中、小號居多，部分患者甚至需根據(jù)術(shù)前影像學(xué)參數(shù)定制假體。

表1 手術(shù)前后膝關(guān)節(jié)KSS評分比較[n=24,分，

表2 患者假體周圍區(qū)域不同時間應(yīng)力遮擋率的比較

表3 患者術(shù)后假體周圍區(qū)域不同時間的骨密度比較

3.2 TKA導(dǎo)致假體周圍生物力學(xué)改變傳統(tǒng)評價TKA預(yù)后的優(yōu)劣主要依據(jù)患者的臨床情況以及影像學(xué)檢查，包括膝關(guān)節(jié)功能、穩(wěn)定性、關(guān)節(jié)活動范圍、有無疼痛。雖然X線片可以評價假體的位置以及假體周圍的骨質(zhì)情況(骨-假體或骨-骨水泥界面)，測量膝關(guān)節(jié)力線，為臨床提供感染、松動、下沉的依據(jù)，但無法對骨密度的減少進(jìn)行量化。因此用X線片來評價假體周圍骨密度是不可靠的，不利于對假體周圍的骨質(zhì)情況進(jìn)行及時、確切地觀察。根據(jù)Wolff定律，人工關(guān)節(jié)假體植入后，關(guān)節(jié)假體材料的彈性模量遠(yuǎn)高于人體骨骼的彈性模量，股骨遠(yuǎn)端和脛骨近端應(yīng)力發(fā)生遮擋，假體周圍骨骼進(jìn)行適應(yīng)性骨重建，異常應(yīng)力分布引起假體周圍骨質(zhì)溶解，骨量丟失，導(dǎo)致骨密度降低，即應(yīng)力遮擋[7-11]。由于KBD膝關(guān)節(jié)股骨髁嚴(yán)重變短、變寬，內(nèi)外髁橫徑大于髁前后徑，為避免切除膝關(guān)節(jié)過多的骨質(zhì),TKA術(shù)中通常采用多次少量截骨，階梯松解，在截骨前、截骨時、截骨后植入假體前逐步進(jìn)行松解，在松解過程中應(yīng)關(guān)注下肢力線和關(guān)節(jié)穩(wěn)定性變化[12-14]，避免松解損傷或過多截骨。

3.3 KBD行TKA后評估方法我們認(rèn)為，KBD行TKA后采取有效手段定期測定假體周圍應(yīng)力與骨密度，可作為評價TKA治療晚期KBD患者預(yù)后的重要指標(biāo)。三維有限元分析能夠精確體現(xiàn)膝關(guān)節(jié)周圍組織應(yīng)力分布[15]，準(zhǔn)確評價TKA術(shù)后假體周圍應(yīng)力變化，雙能X線吸收測量法被認(rèn)為是骨質(zhì)疏松診斷治療的金標(biāo)準(zhǔn)，對人體輻射量小，可重復(fù)測量，目前用于監(jiān)測并診斷骨質(zhì)疏松，評估骨折風(fēng)險。本研究結(jié)果顯示，TKA術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)情況證實TKA可明顯改善患者膝關(guān)節(jié)活動情況，進(jìn)一步通過三維有限元分析術(shù)后膝關(guān)節(jié)假體周圍應(yīng)力變化，證實置換后6個月興趣區(qū)各分區(qū)的應(yīng)力遮擋率增加。隨著時間的延長，股骨假體周圍ROI 1區(qū)應(yīng)力遮擋率逐步減小，由于脛骨假體周圍ROI 1區(qū)應(yīng)力遮擋率最大，導(dǎo)致該區(qū)域骨質(zhì)丟失較多；而股骨假體周圍ROI Ⅲ區(qū)應(yīng)力遮擋率最小，因此該區(qū)域骨質(zhì)受損較小。利用雙能X線吸收測量法跟蹤隨訪發(fā)現(xiàn)KBD患者TKA術(shù)后3個月，假體周圍骨密度出現(xiàn)顯著減少，與三維有限元分析術(shù)后膝關(guān)節(jié)假體周圍應(yīng)力變化一致，降低最顯著的是脛骨假體周圍ROI 1區(qū)，骨密度相對下降較少的是股骨假體周圍ROI Ⅲ區(qū)。術(shù)后6個月脛骨假體周圍骨密度降低最為顯著。術(shù)后12個月，興趣區(qū)各區(qū)骨密度下降逐漸趨于平緩。本研究證實膝關(guān)節(jié)假體周圍骨密度減少與應(yīng)力遮擋率量的變化一致，而且骨質(zhì)丟失、骨密度減少與應(yīng)力遮擋率改變在時間的變化具有一致性。

本研究分析了膝關(guān)節(jié)晚期KBD行TKA術(shù)后24個月內(nèi)假體周圍的骨質(zhì)變化情況，認(rèn)為TKA術(shù)后假體周圍應(yīng)力及骨密度會出現(xiàn)變化且存在相關(guān)性。因此，術(shù)后采取有效方法定期測定假體周圍應(yīng)力與骨密度，可作為觀察TKA術(shù)后療效的重要手段。