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摘 要：
［目的］探讨全膝关节置换术后严重异位骨化与关节僵硬的关系。［方法］对420例接受全膝关节置换术的患者随访，其中9例出现了Ⅲ级异位骨化，分别测量并记录该9例患者术后2周、12个月的疼痛评分和膝关节活动度，拍摄X线片，测量异位骨的大小。随机抽取9例无异位骨化的关节置换术后患者作为对照组，并测量疼痛评分及活动度。分别将异位骨化组和对照组的结果进行对比。［结果］关节置换术后Ⅲ级异位骨化的发病率为21％，X线片显示异位骨>5 cm，侵及股四头肌，引起关节疼痛。异位骨化组术后2周疼痛评分平均256分，关节最大伸直角度平均11°，最大屈曲角度1191°，与对照组比较差异均无统计学意义(P>005)。异位骨化组术后12个月疼痛评分平均1556分，低于术后2周(P<001)，与对照组术后12个月(25分)比较有显著差异(P<001)。关节活动度：伸直61°，屈曲917°与术后2周和对照组术后12个月比较均有显著差异(P<001)。［结论］全膝关节置换术后Ⅲ级异位骨化可以导致关节疼痛和活动度受限，是术后关节僵硬的原因之一，严重影响置换术后临床效果。
关键词：全膝关节置换; 异位骨化; 僵硬
中图分类号 R681
Hard heterotopic ossification and knee stiff after total knee arthroplasty
CHEN Baicheng,GAO Shijun,SUN Ran,et al.
Joint Surgery,the Third Hospital of Hebei Medical University,Shijiazhuang 050051
Abstract：［Objective］To study the relation between hard heterotopic ossification after TKA and knee stiff.［Method］A total of 420 TKA patients were followed up.A total of 9 knees showed type Ⅲ heteroropic ossification .Postoperative range of motion,pain scores and X ray were obtained at 2 weeks and 12 months.Random sample of 9 knees without heteroropic ossification as control group.［Result］The rate of type Ⅲ heteroropic ossification after TKA was 2.1%,the size was larger than 5cm,the new bone invaded extensor mechanism and lead to pain in knee.Two weeks after TKA,the pain scores of HO group were 25.6,the degree of extend was 1.1°,the degree of flection was 119.1°. There were no differencets between HO group and comparison group (P>0.05) .Twelve months after TKA, the pain score of HO group was 15.56,lower than 2 weeks and comparison group in 12 months (P<0.01).The degree of extend was 6.1°, flection was 91.7°.There was statistically significance campaired with 2 weeks and comparison group(P<0.01).［Conclusion］Ⅲ heteroropic ossification after TKA leads to knee pain and limit of range of motion. It is one of the reasons lead to knee stiff.
Key words：Total knee arthroplasty; Heterotopic ossification; Knee stiff
全膝关节置换术后的异位骨化日益受到学者的关注，文献报道其发病率在1％～40％之间，其中严重异位骨化的发病率约为1％左右。本篇文章Ⅲ级异位骨化对全膝关节置换术后关节活动度的影响进行探讨。
1 资料和方法
1999年1月～2005年12月间9例在本院接受全膝关节置换的患者(9例膝)出现了Ⅲ级的异位骨化。3例为男性，6例女性。平均年龄63岁(60～75岁)。平均随访时间146个月(12～24个月)。4例患者采用了不保留后交叉韧带后稳定型假体，5例患者采用保留后交叉韧带型骨水泥假体。所有患者术中关节活动度达到0°(伸)-130°(屈)，随访期间无关节松动及感染迹象。所有患者通过X线片测量异位骨>5 cm属于全膝关节置换术后Ⅲ级异位骨化(Ⅰ级<2 cm，2 cm≤Ⅱ级<5 cm，Ⅲ级≥5 cm)。
回顾该9例患者术后2周、术后12个月疼痛评分和关节活动度，疼痛评估采用KSS评分系统中的疼痛评分(满分30分)，关节活动度测量最大屈曲度和最大伸直角度。将2次测量结果进行t检验。随机抽取9例接受全膝置换术后未出现异位骨化患者，将术后2周、12个月的疼痛评分和关节活动度结果与异位骨化组结果分别进行t检验。
2 结果
对1999年1月～2005年12月间在本院接受全膝关节置换术的420例患者进行随访，共有9例患者发生了Ⅲ级异位骨化，发病率为21％。异位骨化出现的时间为术后3～6个月之间，术后6个月无明显增大。位于股骨远端前方，异位骨基底部宽度>5 cm，固定于股骨皮质，呈现峰状、球型或不规则状，并侵及股四头肌或向股骨远端延伸（图1）。
图1 全膝关节置换术后12个月出现严重异位骨化（略）
该9例患者术后2周膝关节疼痛评分平均256分，关节活动度平均伸直11°，屈曲1191°。有2例患者术后1周出现关节积血，进行抽液处理。术后2周开始负重行走，行走时有轻微疼痛，关节活动度分别为0°～100°、5°～105°。术后12个月疼痛评分1556分，与术后2周比较差异有统计学意义(t=5427，P<001)。患者主诉膝关节屈曲时疼痛，骑自行车、上下楼及下蹲时疼痛加重。关节活动度伸61°，与术后2周比较差异有统计学意义(t=3182，P<001)；屈曲平均917°，差异有统计学意义(t=6608，P<001)。患者主诉关节僵硬、屈曲受限，伸直时有弹响或绞锁症状。1例患者曾于术后采用按摩治疗，物理检查髌上软组织肿胀，触之较硬，有压痛，活动度10°～75°。
无异位骨化组术后2周疼痛评分261分，与异位骨化组术后2周比较差异无统计学意义(t=0324，P>005)。关节活动度：伸06°，差异无统计学意义(t=0603，P>005)；屈曲120°，差异无统计学意义(t=0182，P>005)。术后12个月疼痛评分25分，与术后2周比较差异无统计学意义(t=0610，P>005)，但高于异位骨化组12个月评分(t=4858，P<001)。关节活动度：伸22°，与异位骨化组术后12个月比较差异有统计学意义(t=2366，P<005)；屈曲113°低于术后2周(t=2475，P<005)，高于异位骨化组术后12个月(t=5850，P<005)（表1）。
表1 异位骨化组与对照组疼痛评分、伸直、屈曲角度比较（略）
3 讨论
异位骨化(heterotopic ossification，HO)是指在机体骨骼系统以外形成新生骨的现象。是人工关节置换术后的并发症之一，全膝关节置换术后异位骨化发病率较低，形成的异位骨较小，很少引起临床症状而被医生所忽视。但是较大的异位骨导致关节的疼痛和伸屈受限，影响关节置换的临床效果。
异位骨化的形成与自身的成骨能力有密切的关系，而Takashi等研究证明术后异位骨化的发病率与增生骨赘的大小呈正相关，他认为潜在的成骨能力可促进术后异位骨化的产生［1］。BMP具有显著的诱导成骨能力，动物实验证明骨骼系统以外移植BMP可形成异位骨。在人类由于BMP-4基因的突变而引起BMP-4的过度表达是产生异位骨化重要原因［2，3］。作者认为除上述因素外术中切除骨赘、过分剥离骨膜造成骨诱导因子和干细胞大量释放也是加速异位骨化形成的原因。通过X线片观察异位骨都位于股骨远端的前方，该部位是股骨截骨位置，也是异位骨化形成的起始点，该部位的骨膜在截骨过程中受到损伤，成骨能力明显增加而促进异位骨的生成。本研究中2例患者术后1周内出现关节积液，关节积液、积血与异位骨化形成的关系未见相关报道，但是软组织内的血肿机化也可导致异位骨化，术后感染也是形成异位骨化的重要原因，Barrack证实感染的关节HO发病率可达34％［4］。1例患者术后自行按摩膝关节，引起了股四头肌、髌上囊软组织的无菌性炎症。这种软组织损伤促进异位骨化形成的机制还不明确，多数观点认为这是软组织损伤后出血、炎症反应和细胞因子的综合作用的结果。
全膝关节置换术后HO随时间发生演变，术后短期内形成并且长时间保持稳定。异位骨化于术后2～3周进入骨形成期，4～6周在X线片上显影。Christof等通过对615例全膝关节置换患者1～6 a的随访发现术后3个月之后异位骨没有增大［5］。本实验中异位骨化出现的时间为术后3～6个月之间，术后6个月无明显增大。多数学者的观点认为全膝关节置换术后的异位骨化是一种自限性的并发症。对于不产生临床症状且较小的异位骨化，可以在消除刺激因素后不予处理。为了防止严重的异位骨化的发生可采用多种预防手段，在术中避免对软组织的过度损伤，围手术期的抗凝治疗以及术后闭式引流都有助于减少异位骨化的发生。非甾体抗炎药是较为肯定的预防药物。Christof通过研究发现术后2周内服用非甾体抗炎药、类固醇类药物和阿斯匹林中的任意2种，HO的发病率明显降低［5］。非甾体抗炎药预防异位骨化的机制主要是，通过抑制环氧化酶，阻止前列腺素的合成，减轻局部的炎症反应，并抑制间充质细胞向成骨细胞的转化。
9例Ⅲ级异位骨化患者术后均出现关节疼痛的症状，特别是屈曲和上下楼时加重，这是因为关节屈曲过程中异位骨与软组织摩擦引起炎症刺激，严重时会引起局部红肿和关节积液。1例患者出现髌股关节绞锁和弹响，是因为关节伸屈时髌骨与固定于股骨远端前方的异位骨发生了撞击，如果异位骨发生脱落会形成游离体导致关节绞锁。在本实验中，术后2周内异位骨化未形成时，患者并没有关节疼痛症状，与正常对照组并无差异。在异位骨化形成并稳定后关节疼痛的症状并没有缓解，术后12个月时，异位骨化组的疼痛评分显著低于对照组，证明异位骨化是引起关节疼痛的重要原因。该9例Ⅲ级异位骨化患者均出现了关节活动度受限，术后1 a的活动度显著低于对照组，出现了明显的膝关节伸直功能受限，主要因为位于股四头肌内的异位骨化引起股四头肌力减弱和炎症反应。屈曲功能受限主要是因为屈膝过程中异位骨摩擦刺激软组织引起疼痛，患者往往达不到规定的屈曲度，这种情况下即使采用被动的康复锻炼效果也不理想，最终导致关节的僵硬。对于术后由于股四头肌粘连造成的关节僵硬可以通过麻醉下被动屈曲的康复锻炼而恢复活动度。但是严重异位骨化造成的关节僵硬，会出现髌上囊的肿胀，早期有股四头肌的僵硬，然后出现软组织的炎性水肿，患者不能伸屈关节，如果采用麻醉下被动康复，会加重股四头肌的炎症，并不能改善关节活动度。所以对于引起临床症状或导致伸屈受限的异位骨化要进行必要的手术治疗。
手术切除是根本的治疗方法。其中手术时机的选择最为关键，过早的切除未成熟的HO容易引起出血和复发。理想的手术时机要求：无局部发热、红肿表现；碱性磷酸酶(AKP)正常(反应成骨细胞活性)；骨扫描正常或接近正常(反应骨代谢活性)［6］。大多数学者的观点主张关节置换术后异位骨形成至少14个月才可以切除。异位骨和周围肌肉间存在骨化潜能的结缔组织术中应一并切除否则容易复发。作者认为对于全膝关节置换术后异位骨化的的研究方向应集中于异位骨化的形成机制和有效的预防手段，进一步降低严重异位骨化的发病率。
参考文献：
［1］ Takashi Toyoda, Hedeo Matsumoto, Takashi Tsuji.Heterotopic ossification after total knee arthroplasty［J］.The Journal of Arthroplasty, 2003, 18(6) :760-764.
［2］ XU M,Shore EM.Mutational screening of the bone morphogenetic protein 4 gene in a family with fibrodysplasia ossoficans progressiva［J］ .Clin Orthop ,1998,346:53-58.
［3］ 司晓辉，杨连甲．骨形成蛋白与骨疾患关系的研究进展［J］．中国矫形外科杂志，2000，7(2)：177-180.
［4］ Barrack RL,Brumfield CS, Rorabeck CH, et al.Heterotopic ossification after revision total knee arthroplasty［J］. Clin Orthop, 2002,404:208.
［5］ Christof P R, Thomas B, Matthias H. Heterotopic ossification after total knee arthroplasty［J］. Acta Orthop Scand,1997,68(1):46-50.
［6］ Shchab D,Elgazza AH,Collier BD.Heterotopic ossification［J］.Nucl Med,2002,43:246-353.
（河北医科大学第三医院 关节科，石家庄市 自强路139号 050051）