孫曉威 張啟棟 王衛(wèi)國 程立明 陳洋 郭萬首

牛津活動襯墊單髁置換術(shù)（unicompartmental knee ar throplasty，UKA）是治療前內(nèi)側(cè)膝骨關(guān)節(jié)炎的常規(guī)術(shù)式[1-2]。但一些報道認(rèn)為，其翻修率較全膝關(guān)節(jié)置換（total knee arthroplasty，TKA）明顯增高[3-4]，而術(shù)中技術(shù)失誤是造成UKA失敗的主要原因[5-6]。屈伸間隙平衡一直被認(rèn)為是UKA成功的關(guān)鍵[7-8]。如間隙不平衡，在寬松的區(qū)域，墊片活動度過大可能導(dǎo)致金屬假體失去對墊片的限制，易造成墊片的旋轉(zhuǎn)及脫位[7-8]；而在間隙過于緊張的區(qū)域，墊片可能產(chǎn)生加速磨損導(dǎo)致遠(yuǎn)期失敗[9]。因此，做好術(shù)中間隙平衡，是關(guān)節(jié)外科醫(yī)生學(xué)習(xí)UKA手術(shù)的必經(jīng)階段。牛津UKA標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)流程中，術(shù)者須先行股骨后髁截骨，以獲得合適的屈曲間隙，然后通過前髁磨骨，使伸直間隙與屈曲間隙相平衡[10]。而平衡的判斷則須通過插拔插片的困難程度來估計。這種測量方式主觀性強(qiáng)，不同醫(yī)生的手感很難統(tǒng)一。且UKA手術(shù)不允許進(jìn)行軟組織松解，其容錯率遠(yuǎn)低于全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，需要一定的手術(shù)技巧。缺乏經(jīng)驗的術(shù)者可能會在間隙是否平衡的判斷上產(chǎn)生疑慮，甚至錯判進(jìn)一步磨骨的必要性而導(dǎo)致間隙不平衡。有研究表明，UKA手術(shù)經(jīng)驗不足會導(dǎo)致翻修率明顯增加[5-6,11]。因此，本實驗提出以下科學(xué)假設(shè)：不同經(jīng)驗的術(shù)者在進(jìn)行UKA手術(shù)中所實現(xiàn)的間隙平衡可能并不相同。本文研究目的：應(yīng)用傳感器技術(shù)，研究不同經(jīng)驗的術(shù)者在尸體UKA手術(shù)中所實現(xiàn)的間隙平衡是否存在差異。

1 材料與方法

1.1 手術(shù)尸體標(biāo)本

本實驗通過了中日友好醫(yī)院倫理委員會審查（2020-50-k28）。筆者在“牛津單髁置換手術(shù)實操訓(xùn)練營”中，對學(xué)員完成的45例尸體標(biāo)本UKA手術(shù)進(jìn)行了間隙壓力測量。尸體標(biāo)本為單側(cè)下肢冰凍標(biāo)本，包括完整的股骨及膝踝關(guān)節(jié)。此標(biāo)本均為無骨折、無畸形、無軟骨磨損或韌帶損傷的正常膝關(guān)節(jié)。在此訓(xùn)練營舉辦前一晚，標(biāo)本置于室溫（23±3）℃下完全解凍。

1.2 術(shù)者情況

術(shù)者均為申請參加“牛津單髁置換手術(shù)實操訓(xùn)練營”的學(xué)員，全員均為中高年資關(guān)節(jié)外科醫(yī)生。通過調(diào)查學(xué)員既往UKA手術(shù)經(jīng)驗，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)員經(jīng)驗不盡相同（0～115例）。由于標(biāo)本數(shù)目有限，每3位學(xué)員為一組完成一臺尸體手術(shù)，本研究僅納入了每組學(xué)員中手術(shù)經(jīng)驗最豐富的醫(yī)生信息以便進(jìn)行統(tǒng)計。而既往一項研究顯示，UKA手術(shù)存在明顯的學(xué)習(xí)曲線，且16例為手術(shù)技術(shù)成熟的拐點[12]。因此，筆者將以UKA開展例數(shù)將術(shù)者進(jìn)行分組：無經(jīng)驗組（0例經(jīng)驗）；經(jīng)驗不足組（0～16例經(jīng)驗）；經(jīng)驗成熟組（≥17例經(jīng)驗）。

1.3 手術(shù)方法

所有參加學(xué)員完全按照牛津部分膝關(guān)節(jié)置換術(shù)操作手冊[10]進(jìn)行規(guī)范化活動襯墊UKA手術(shù)。將下肢標(biāo)本固定于可調(diào)節(jié)式下肢支架上。采用髕骨旁有限切口，自髕骨上緣至脛骨平臺遠(yuǎn)端約1.5 cm做皮膚切開。分離皮下組織，切開關(guān)節(jié)囊以顯露膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間室。以測量勺測量股骨內(nèi)髁大小，與脛骨髓外定位桿以“G”形夾連接。調(diào)整脛骨截骨面，保持7°后傾，固定截骨導(dǎo)板后行脛骨平臺截骨。股骨開髓插入髓內(nèi)定位桿，并將其與股骨鉆孔導(dǎo)向器以音叉固定，鉆頭鉆出兩個定位孔。插入股骨后髁截骨器并截除股骨后髁。測量屈曲間隙大小，并安裝股骨研磨柱，研磨后安裝單柱假體。通過徒手拔插插片的困難程度，估測屈膝20°和90°時的間隙緊張度，并據(jù)此進(jìn)行股骨髁磨骨，直至屈曲與伸直間隙平衡。安裝導(dǎo)板并磨除前髁及切除后髁骨贅。依據(jù)測量型號安裝脛骨試模，以牙刷鋸開槽，清理骨槽后安裝假體試模并再次通過拔插插片的方式評估屈伸間隙平衡。術(shù)畢。

1.4 傳感器測量

筆者與清華大學(xué)計算機(jī)系合作開發(fā)了一款用于膝關(guān)節(jié)單髁置換術(shù)中間隙壓力測量的力學(xué)傳感器[13]。此傳感器為電阻型傳感器，將橫向及縱向電極覆蓋于壓力敏感材料兩側(cè)，當(dāng)施加不同壓力時，橫向與縱向電極之間的電阻會隨壓力變化而呈近似線性變化，從而將壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號。其壓力傳感區(qū)域與脛骨平臺假體形態(tài)一致，厚度為0.12 mm，感知區(qū)域大小為45 mm×22 mm，共197個測壓點，數(shù)據(jù)采集頻率最大可為20 Hz，量程為500 N/cm2。筆者前期通過測量，評估了這種傳感技術(shù)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，發(fā)現(xiàn)其校準(zhǔn)值與測量值誤差在1%以內(nèi)；而多次重復(fù)測量的誤差/均數(shù)比也在1%以下，表明準(zhǔn)確性和可重復(fù)性良好[13]。傳感器外觀見圖1。

圖1 單髁傳感器外觀

本研究中使用的傳感器以0.1 mm特氟龍膠布固定于脛骨平臺試模上，以減少剪切力對測量造成的影響。術(shù)中測量時，先將傳感器及脛骨平臺試模安裝于脛骨截骨面，再安裝股骨試模，最后以拇指平推的方式將襯墊試模插入間隙。如襯墊試模難以安裝，則以插片插入進(jìn)行測量。分別測量屈曲間隙（屈膝90°位）和伸直間隙（屈膝20°位）的壓力，見圖2。壓力傳感數(shù)據(jù)通過自行開發(fā)的多陣列壓力傳感器采集軟件，記錄于txt文檔中以便進(jìn)行統(tǒng)計分析。筆者在測量間隙壓力時，將數(shù)據(jù)獲取頻率設(shè)為10，并采集5 s，可得到50個傳感數(shù)據(jù)，因其波動性極小（誤差/均數(shù)＜1%），取其平均值作為間隙壓力并記錄。

圖2 傳感器尸體UKA術(shù)中測量間隙壓力

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。計量數(shù)據(jù)如術(shù)者年齡、手術(shù)經(jīng)驗及標(biāo)本年齡應(yīng)用方差分析；計數(shù)數(shù)據(jù)如術(shù)者性別、標(biāo)本性別及側(cè)別采用卡方檢驗；等級數(shù)據(jù)如假體型號、襯墊型號應(yīng)用秩和檢驗＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 分組與基線特征的組間比較

所有45例尸體UKA手術(shù)中：2例無法進(jìn)行間隙平衡測量；1例為術(shù)中內(nèi)側(cè)副韌帶損傷，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)間隙增寬，術(shù)中應(yīng)用了6號襯墊試模，膝關(guān)節(jié)呈明顯外翻，但關(guān)節(jié)間隙壓力仍然極??；另1例在脛骨開槽時損傷了皮質(zhì)骨，導(dǎo)致脛骨平臺后側(cè)塌陷，平臺試模無法穩(wěn)定安裝。因此，筆者總共納入了無經(jīng)驗組：17例手術(shù)（51位術(shù)者），經(jīng)驗不足組12例手術(shù)（36位術(shù)者），經(jīng)驗成熟組14例手術(shù)（42位術(shù)者）。各組間術(shù)者年齡、性別比例無差異（＞0.05），UKA手術(shù)經(jīng)驗差異顯著（＜0.05）。各組間尸體標(biāo)本年齡、側(cè)別、性別比均無差異（＞0.05）。而術(shù)中應(yīng)用的墊片型號各組間有所不同（＜0.05），但三組兩兩比較中，僅無經(jīng)驗組與有經(jīng)驗組之間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義（＜0.05）。見表1及圖3。

表1 術(shù)者及標(biāo)本基本信息表

2.2 間隙壓力及平衡

間隙平衡差定義為：F間隙平衡＝F伸直間隙－F屈曲間隙；測量結(jié)果示：三組間平衡差與伸直間隙壓力差異具有顯著的統(tǒng)計學(xué)意義（＜0.05）。而屈曲間隙壓力的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（＞0.05）。見表2及圖3。

表2 各組間膝關(guān)節(jié)間隙壓力及屈伸間隙平衡差（，N）

表2 各組間膝關(guān)節(jié)間隙壓力及屈伸間隙平衡差（，N）

指標(biāo) 無經(jīng)驗組 經(jīng)驗不足組 經(jīng)驗成熟組images/BZ_12_1778_1901_1802_1926.png值伸直間隙 474.31±170.52 308.17±102.84 204.10±44.57 ＜0.001屈曲間隙 159.44±66.55 113.99±30.28 150.92±56.38 0.185間隙平衡 314.86±129.64 194.18±102.92 53.19±43.47 ＜0.001

圖3 A.圖示三組間屈曲間隙壓力無統(tǒng)計學(xué)差異；B.圖示伸直間隙壓力情況，有經(jīng)驗組小于無經(jīng)驗組，而曲線內(nèi)組與其他兩組間無差異；C.圖示間隙平衡情況，有經(jīng)驗組小于其他兩組，曲線內(nèi)組與無經(jīng)驗組間無差異；D.圖示墊片型號情況，有經(jīng)驗組與無經(jīng)驗組間有差異，而曲線內(nèi)組與這兩組間無差異

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，不同手術(shù)經(jīng)驗的術(shù)者，在實現(xiàn)間隙平衡時存在明顯差異，手術(shù)經(jīng)驗豐富的術(shù)者，在UKA術(shù)中所實現(xiàn)的間隙平衡顯著低于其他兩組經(jīng)驗不足的術(shù)者。這可能是因為術(shù)者在大量的手術(shù)實際操作中培養(yǎng)了的手感。理論上牛津活動襯墊UKA的伸直間隙的壓力應(yīng)與屈曲間隙相等[10]，但在臨床實踐中，稍緊一些的伸展間隙更容易接受且更容易處理。然而，初學(xué)者難以把握“稍緊”的程度，對于明顯不平衡的間隙，也認(rèn)為可以接受。這可能是初學(xué)者在本研究股骨前髁磨骨不足，導(dǎo)致伸直間隙壓力過大、間隙平衡不佳的原因。因而，如何減少初學(xué)者的常見錯誤，縮短學(xué)習(xí)曲線，避免手術(shù)開展早期出現(xiàn)難以挽回的并發(fā)癥，一直是牛津單髁手術(shù)教育的重點。既往僅能通過不斷增加手術(shù)量，在實踐中培養(yǎng)手感和經(jīng)驗，因而導(dǎo)致了UKA開展初期的并發(fā)癥頻發(fā)。而數(shù)字化測量間隙壓力，可以為術(shù)者提供客觀指標(biāo)以判斷間隙平衡，避免主觀判斷產(chǎn)生的誤差，從而減少初學(xué)者的手術(shù)技術(shù)失誤。

隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，近年來應(yīng)用于膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中的力學(xué)傳感器已見報道[14-15]。2010年，Verasense作為第一款商品化TKA術(shù)中間隙壓力傳感器上市，10年間在歐美等國家已廣泛應(yīng)用，不僅在提升手術(shù)效果和患者滿意度方面卓有成效，同時其操作簡單，且不增加手術(shù)時間，因而對于青年醫(yī)生的培養(yǎng)也大有裨益[15-18]。而在UKA方面，傳感器的開發(fā)仍處于起步階段，近期文獻(xiàn)報道了一些UKA術(shù)中傳感器的應(yīng)用[19-21]。Su等[20]開發(fā)了一種基于壓力傳感技術(shù)的脛骨假體試模，以實現(xiàn)對墊片軌跡的測量。Jaeger等[21]自行設(shè)計了一種平臺壓力傳感器，用以測量骨水泥滲透壓。Ettinger等[22]應(yīng)用Tekscan傳感器測量和比較了活動平臺與固定平臺單髁的間隙壓力，但上述文獻(xiàn)均未報告壓力具體數(shù)據(jù)。本研究所應(yīng)用的壓力傳感器依據(jù)脛骨平臺假體形態(tài)設(shè)計定制，可用于數(shù)字化評估膝關(guān)節(jié)的間隙壓力。此傳感器需要以特氟龍膠布固定于假體表面，以減少剪切力的影響，由于傳感器自身厚度僅為0.12 mm，固定膠布厚度為0.1 mm，既往文獻(xiàn)報道中認(rèn)為此厚度的傳感器不會對壓力測量結(jié)果造成明顯影響[22]。但該傳感器在安裝上并不方便，干擾了正常手術(shù)流程，因而僅可看作設(shè)計雛形，需要進(jìn)一步完善其結(jié)構(gòu)和功能，以便開發(fā)最終產(chǎn)品。

值得注意的是，UKA術(shù)中平衡的標(biāo)準(zhǔn)尚未建立。相比之下，隨著傳感器引導(dǎo)的間隙平衡技術(shù)廣泛應(yīng)用于TKA手術(shù)，研究者大多認(rèn)為67 N是內(nèi)外側(cè)關(guān)節(jié)間隙平衡標(biāo)準(zhǔn)[18,23-24]。但這一標(biāo)準(zhǔn)尚存爭議，Meneghini等[25]回顧性評估了258例患者的關(guān)節(jié)間隙壓力和膝關(guān)節(jié)功能數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)67 N在傳統(tǒng)TKA中極難實現(xiàn)，建議以267 N的壓力作為平衡標(biāo)準(zhǔn)，研究發(fā)現(xiàn)267 N以內(nèi)的平衡差不會造成臨床結(jié)果的差別。而Manning等[26]報道顯示，與正常膝關(guān)節(jié)和傳統(tǒng)手術(shù)中相比，以67 N為標(biāo)準(zhǔn)的傳感器TKA會導(dǎo)致術(shù)后膝關(guān)節(jié)的松弛。在本研究中，有經(jīng)驗組的術(shù)者的屈伸間隙平衡差平均為53 N，與TKA術(shù)中要求的平衡標(biāo)準(zhǔn)十分接近，因此，在尸體UKA手術(shù)中，可認(rèn)為53 N為平衡標(biāo)準(zhǔn)。然而，尸體手術(shù)與實際UKA手術(shù)仍存在極大的差異，其韌帶彈性不良，易蠕變。因此，實際UKA手術(shù)中的平衡標(biāo)準(zhǔn)，仍需要術(shù)中實際測量，并結(jié)合臨床結(jié)果進(jìn)行多中心大樣本研究才能準(zhǔn)確訂立。這也是我們未來工作的方向。

初學(xué)者在開展UKA手術(shù)時也可能會遇到其他問題。在本研究實驗對象中，出現(xiàn)了2例失敗案例，1例為內(nèi)側(cè)副韌帶損傷，1例為脛骨后側(cè)皮質(zhì)骨折。內(nèi)側(cè)副韌帶斷裂并非由急性損傷引起，而是脛骨截骨面位于內(nèi)側(cè)副韌帶脛骨止點的下方，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)副韌帶深層受損所致。另一例是由于術(shù)者在用牙刷鋸開槽時造成了脛骨平臺后側(cè)皮質(zhì)骨骨折；而標(biāo)本伴隨一定的骨質(zhì)疏松，因而造成了平臺后部塌陷，脛骨假體試模難以穩(wěn)定安裝。這些術(shù)中并發(fā)癥均是初學(xué)者的常見失敗原因[5-6,27]。這些情況均表明，在UKA經(jīng)驗不足的情況下，應(yīng)當(dāng)以盡量參與UKA手術(shù)。通過進(jìn)修、培訓(xùn)、Workshop甚至尸體實操等途徑增加手術(shù)經(jīng)驗，以避免在開展牛津UKA手術(shù)的初期因手術(shù)技術(shù)失誤而出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥。

本研究不足之處：①本研究為尸體實驗，尸體標(biāo)本在韌帶彈性方面與實際手術(shù)中仍有較大差異，因此仍需術(shù)中實際測量。②本研究中未行X線檢查，無法判斷術(shù)后力線的具體情況，因而也無法證實術(shù)者對下肢力線的矯正情況。③因傳感器數(shù)據(jù)需要后期處理，在尸體手術(shù)過程中無法以具體數(shù)據(jù)指導(dǎo)術(shù)者進(jìn)行進(jìn)一步間隙平衡。

本研究結(jié)果表明，術(shù)者的UKA經(jīng)驗水平與術(shù)中是否可以實現(xiàn)間隙平衡密切相關(guān)。而傳感器技術(shù)可以幫助術(shù)者更加準(zhǔn)確的判斷間隙壓力。同時，筆者建議想要開展牛津UKA手術(shù)的關(guān)節(jié)外科醫(yī)生，可通過各種途徑和方式參與UKA手術(shù)培訓(xùn)，縮短學(xué)習(xí)曲線和避免并發(fā)癥。