全膝关节翻修术中骨缺损的治疗进展

【关键词】  全膝关节翻修术 骨缺损

人工全膝关节翻修术(revision total knee anhroplasty,Rev TKA)中，多伴有一定程度的骨量丢失。在多数情况下，骨缺损较少，剩余骨量足以支撑置换假体。但一些更为严重的特殊类型骨缺损，就必须使用翻修假体来获得结构稳定性。处理这类骨缺损，是全膝翻修术中最大的挑战之一。造成骨缺损的原因有无菌松动、骨溶解、慢性感染、应力遮挡效应、翻修术中不正确的假体取出等［1］。针对骨缺损的范围、大小、部位及程度的不同，临床上常采用不同的处理办法，如小的骨缺损可以采用骨水泥或同种异体骨碎充填，而相对稍大一点的缺损作者可以使用螺钉加骨水泥固定的方法［2］。但骨水泥在生物力学方面的缺陷，使得作者在遇到更大或更为复杂的骨缺损时，不得不考虑其他方法，如：组配型填充块、颗粒同种异体骨嵌压式植骨、大块同种异体骨植骨等。除了处理骨缺损的传统方法外，最近的发展包括：用多孔结构的金属干骺端填充物压配入宿主骨处理干骺端大的骨缺损。

    1  骨缺损的分类

    全膝关节翻修术中存在着多种骨缺损的分型系统，但临床上对膝关节骨缺损的分型强调的较少。同髋关节一样，膝关节骨缺损大致分为包容性或节段性骨缺损2种。节段性缺损又可进一步分为边缘型和非边缘型［3］。目前，临床上运用最广泛的是Anderson骨科研究所骨缺损分型(AOR Ⅰ分型)［4，5］，它是根据X线片和术中所见来分型，再由分型指导进一步的治疗(表1)。Clatworthy、Gross［1］根据包容性或非包容性缺损提出另一种分型。此外，还有美国膝关节学会所提出的严重度指标，用来量化全膝关节翻修术中的许多因素［6］。Rubash等［3］设计了Massachusetts州医院股骨骨缺损分型系统，为股骨缺损的治疗提供了依据。最近，Thomas W等［7］根据骨缺损的形态设计了自己的分型系统，与AORI分型相似，但内容进一步简化。不同的分类系统用于定量膝关节翻修术中骨缺损的类型和大小，以期将骨缺损的类型、严重程度和手术方法连系起来。下面结合AORI分型重点阐述一下在全膝翻修术中骨缺损的处理。

    表1  Anderson骨科研究所骨缺损分型(AOR Ⅰ分型)

    骨缺损的类型术前影像学表现处理方法Ⅰ型缺损干骺端保持完整。股骨上髁以远的干骺端骨质完整，无假体下沉或骨溶解；  胫骨节结以上的干骺端骨质完整，无假体下沉或骨溶解。不需要填充块，结构植骨等，在缺损<10 mm时，可以用骨水泥或自体骨填充。Ⅱ型缺损干骺端短缩。股骨假体失败后下沉或关节线上移，股骨上髁远端小的溶骨性缺损；胫骨假体下沉至腓骨头或以下水平，胫骨干骺端短缩。关节线的恢复需要填充块(>4 cm)，颗粒或大块植骨，或用>1 cm厚的骨水泥填充。Ⅲ型缺损干骺端节段性缺损。缺损到达或超过股骨髁上水平，假体下沉至股骨上髁水平骨；缺损或假体下沉至胫骨节结水平。采用大块结构植骨，嵌压式植骨，干骺端填充物，定制假体或铰链式假体进行重建。

   2  骨缺损的治疗

    2.1.骨水泥填充

    对于很小的骨缺损如AORI I型，若缺损<10 mm时可以直接采用骨水泥填充或自体骨植骨［8］，而相对稍大一点的骨缺损还可以用螺钉加骨水泥的方法。Ritter［2］用水泥充填和螺丝钉固定处理57例初次全膝关节置换术中的胫骨缺损，平均填充高度9 mm。尽管术后骨—水泥界面X线片显示无进展，但3年内各翻修组件没有松动。Dorr等［9］推荐当假体下水泥柱超过5 mm时采用骨移植。用骨水泥处理骨缺损具有简单、经济等特点，但它本身没有生物活性以及在生物力学方面的缺陷，限制了它的运用。

    2.2  组配型填充块

    对于大的或者非包容性缺损，包括AORI Ⅱ型，组配型填充块是一种选择。组配型填充块的发展已经为许多全膝关节翻修术提供了一种比较简单的方法。1989年，Brand等［10］第一次在文献中提到用楔形块治疗骨缺损。Cuckler［8］等建议年轻的患者最好植骨，对于年龄大或要求低的患者这种方法比较适用。目前，组配型金属填充块已经成为现代膝关节重建系统中不可或缺的一部分。它提供了一种简单的重建关节线的方法。

    尽管组配型填充块的长期效果相当的不确定，然而短期的数据显示出令人满意的结果。Pagnano等［11］用楔形填充块治疗了25例病人28个胫骨缺损，5、6年效果良好的占94％。令人担忧的是，在这些病例中虽然没有失败，但是超过50％的病例在组配型填充块下骨与水泥界面X线片可见透亮线。有作者推荐胫骨近端缺损不超过10 mm可以用这种技术。Wede等［12］报道了用高度达30 mm股骨远端填充块处理骨缺损和重建关节线，在平均37个月的跟踪随访中没有再翻修和松动的X线表现。

    组配型填充块不能适合每种类型的骨缺损，对于某些缺损需要结合水泥或骨移植来运用。相反，一些较小的缺损可能需要增加骨的切除以便与组配型填充块相匹配。术中需注意不要让胫骨填充块边缘锐利的底边暴露在骨缘外面，因为这种“外悬”情况将会导致侧副韧带的磨损和术后疼痛［8］，带偏心距的假体柄可以有效防治假体“外悬”。

    组配型金属填充块在处理胫骨和股骨骨缺损时，具有非常大的灵活性。与其他方法相比，它的应力传导更均匀。而且可以避免供骨区的损伤，或异体骨不愈合等并发症的发生。虽然填充块不能重建宿主骨量，但如果使用得当，患者可以立即负重，恢复关节活动度，合理的向宿主骨床传导应力，并提供长久的假体稳定性。

    2.3  颗粒同种异体骨嵌压式植骨

    同种异体骨颗粒嵌压式植骨技术已经在AORI Ⅰ～Ⅲ型股骨和胫骨的缺损的治疗中运用。同种异体骨颗粒有与宿主骨结合的能力，并且它能与自体骨混和运用来增加骨的诱导特性。

    目前，有专门的扩孔钻和器械可以用来将移植骨植入宿主骨。1993年，Whiteside报告了56例全膝关节翻修术中用嵌压式植骨联合非骨水泥型长柄修复股骨和胫骨的大块骨缺损［13］。在术后1～2年所有移植区X线片显示密度增加。有2例植骨几乎与宿主骨完全融合。其他作者［14，15］采用嵌压式植骨结合非水泥型和水泥型地长柄均取得了良好的短期效果。为了让植骨与宿主骨整合，所有病例必须延迟负重。个别作者［14，16］还报道运用金属网使非包含性缺损转变成包含性缺损，尽管有一线成功的希望，但尚没有长期数据支持这种技术。

    2.4  大块同种异体骨结构性植骨(Structural AIIograft)

    大块或者结构性同种异体骨植骨适用于AORI Ⅱ、Ⅲ型骨缺损。Backstein［17］等报道，当股骨侧非包含性骨缺损大小超过10 mm，胫骨侧超过20～45 mm，就需用结构性植骨。植骨的选择包括股骨头，股骨远端，或胫骨近端。大的腔隙性缺损或非周围性缺损如孤立的股骨髁通常用股骨头来处理，大块骨缺损可能需要置换整个股骨远端或胫骨近端。

    许多文献中报道了结构性植骨。Clatworthy等［18］在全膝关节翻修术中采用结构植骨治疗了52例患者，其中29例在平均97个月的时间内被评估，5年成功率达92％，10年降到72％。这组中23％在平均71个月再次翻修，感染率8％，因骨吸收导致翻修失败占8％。其他作者［19，20］在全膝关节翻修术中对骨缺损的处理也采用了相似的方法，在平均5年的随访中，成功率在86％～92％之间，没有植骨块的塌陷和吸收，显示出良好的效果。Ghazavi等［21］报道，根据膝关节评分，结构性植骨4年内有77％的成功率。在组织学研究中Parks、Engh［22］在平均41个月的时间评估了9个用于全膝关节翻修术中的原位大块同种异体移植物，7个取自尸体，2个取自再次翻修术时。所有的同种异体骨均完整，但没有1例血管再生。值得庆幸的是没有塌陷和松动，至少在短期内，带柄组件的使用可能增加结构的耐久性和避免移植物疲劳失败。长期的失败可能是由于失活的同种异体骨的疲劳引起。

    结构性同种异体骨用于翻修手术，有几点值得注意：（1）尽可能的保留有活力的宿主骨和软组织附件，同时需精心的准备宿主骨表面；（2）由于异体骨最终要与宿主骨整合，故而初始的稳定性很重要，是手术获得远期成功的关键，宿主骨与异体骨接触面应当进行齿状或台阶状处理，增加接触面积，还可以增加旋转稳定性；（3）同种异体骨—假体之间的界面必须用骨水泥粘合，因为在这个区域没有骨长入的能力；（4）术后延迟负重将有利于移植骨与宿主骨的结合；（5）在有感染的情况下，治疗分两个阶段，首先要取出初次假体置入含抗生素的骨水泥，至少抗炎6周，其次才是结构性植骨［17］。

    结构性植骨有诸多优点，如：可以重建宿主骨量为未来的手术提供储备；根据骨缺损可塑成任何需要的形状和大小；为翻修假体提供良好的支撑；有与宿主骨整合的能力等。它的不足之处在于：延长手术时间，材料来源有限，不愈合和延迟愈合，塌陷吸收，感染，传播疾病等，这些缺陷在一定程度上限制了它的运用［23］。

    2.5  干骺端填充物

    对于合并有大量骨缺损和韧带不充分的病人，可以联合一种或几种上述技术，用干骺端充填移植物或替代骨的旋转铰链式的巨大假体来处理。Jones等［24］报道了15例病人用一种SROM带活动轴的铰链式假体(DePuy，Warsaw，IN)取得令人满意的结果。高强度的多孔钽金属［25～28］，在全膝关节置换术中被用作组配型填充块和结构性干骺端填充锥体。钽具有良好的生物相容性和耐腐蚀性。当它被制成多孔金属形状时，它只有高强度和低硬度，类似骨的特性，这使它适合替代骨缺损区。多孔的钽金属拥有高孔隙率，可以允许骨的长入。它同时也具有粗糙的表面，对骨产生高的摩擦系数，为翻修系统提供初始稳定性。由于同种异体移植骨结构的强度未知，有发生晚期失败的风险，并且有病毒和细菌病害传播的概率，而多孔金属能被加工成更多式样并且它的结构特性使它不随时间降解。所以在某些情况下，多孔的金属干骺端以及组配型填充块可替代结构性同种异体骨移植。

    迄今为止，多孔钽已经被用于初次和翻修的髋臼杯、初次全膝关节置换的胫骨组件、脊柱的植入物以及全膝关节翻修术等。最近有报道，用多孔的钽干骺端填充锥体处理全膝关节置换术中股骨和胫骨干骺端骨缺损。这些锥体可被加工成不同的大小和形状以适合不同的缺损类型，并且为假体关节附着于骨提供了一个平台。需要注意的是，填充物一假体之间需用骨水泥，一般结合运用水泥型或非水泥型的柄来传递和分散应力，而多孔金属—宿主骨界面无需水泥填充以允许骨的长入。这种骨重建策略与传统方法相比，成功之处在于易于恢复关节线和重建正常的力线、持久而牢靠的固定。它的运用可能为大块骨缺损的处理提供一个合理的方法，但文献中对多孔金属尚缺乏充分的基础与应用研究。

    综上所述，全膝关节翻修术中有多种骨缺损的分型系统，其中以Anderson骨科研究所骨缺损分型(AORI分型)运用最为广泛。目前，有多种处理骨缺损的方法，不同方法各有其优缺点。对于全膝关节翻修术中骨缺损的处理应采取循证医学的方法，除了依据缺损的大小、位置以及患者的年龄、活动度、预期寿命外，还得结合医生的经验和病人的要求综合考虑，以得出最佳的处理方案。随着科学的进步，新技术、新方法不断涌现，特别是组织工程骨的发展，势必为全膝关节翻修术中骨缺损的处理开创出一片新天地。

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作者单位：暨南大学附属第一医院骨科，广州