旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型全膝置換的臨床研究進(jìn)展

旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型全膝置換的臨床研究進(jìn)展

【關(guān)鍵詞】全膝置換

隨著假體設(shè)計(jì)和手術(shù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，全膝置換的適應(yīng)證不斷擴(kuò)大；與此同時(shí)，患者對(duì)全膝置換術(shù)后假體壽命的期望值也越來(lái)越高。近年來(lái)，為了達(dá)到這一目的，尤其是為了滿足一些年輕患者的需求，研發(fā)了旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型全膝置換設(shè)計(jì)，本文就其臨床研究進(jìn)展，綜述如下。

1全膝關(guān)節(jié)假體設(shè)計(jì)的類型

目前，臨床應(yīng)用的全膝關(guān)節(jié)假體主要分為固定平臺(tái)型假體和活動(dòng)平臺(tái)型假體。前者屬于全髁型假體，脛骨平臺(tái)金屬板上的聚乙烯襯墊與金屬板固定，不能活動(dòng)；后者脛骨平臺(tái)金屬板上的聚乙烯襯墊與金屬板不固定，襯墊可以在金屬板上自由滑動(dòng)和旋轉(zhuǎn)活動(dòng)，又包括半月板平臺(tái)型假體、前后滑動(dòng)平臺(tái)型假體和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型假體。半月板平臺(tái)型假體的聚乙烯襯墊只能在前后方向滑動(dòng)；旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型假體的聚乙烯襯墊只能?chē)@位于中央的垂直軸旋轉(zhuǎn)〔1〕;前后滑動(dòng)平臺(tái)型假體則能將前后滑動(dòng)和旋轉(zhuǎn)整合在一起，但由于研發(fā)時(shí)間不長(zhǎng)，臨床尚未廣泛使用。目前臨床應(yīng)用并報(bào)告最多的是旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型假體。

2固定平臺(tái)型假體存在的問(wèn)題

全膝置換設(shè)計(jì)中應(yīng)用最為普遍的是固定平臺(tái)型假體。長(zhǎng)期隨訪結(jié)果表明，術(shù)后10～15年的存活率已經(jīng)超過(guò)90％〔2〕，臨床療效較為滿意。然而，近年研究發(fā)現(xiàn)，聚乙烯磨損和骨溶解已經(jīng)成為固定平臺(tái)型假體術(shù)后中、遠(yuǎn)期失敗的主要原因〔3〕，其中假體設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題是一個(gè)重要因素。固定平臺(tái)型假體是由較厚的股骨金屬面和扁平的脛骨聚乙烯襯墊相關(guān)節(jié)，由于運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生較高的接觸應(yīng)力，使全膝置換術(shù)后接觸應(yīng)力大于超高分子量的聚乙烯屈服點(diǎn)，造成假體磨損〔4〕，此外，固定平臺(tái)型假體并不能模擬正常膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)，最終導(dǎo)致隨著高接觸應(yīng)力的關(guān)節(jié)表面不同程度的滑動(dòng)，進(jìn)一步加重假體磨損〔5〕。為了改善膝關(guān)節(jié)功能，減小應(yīng)力和磨損，研究者們開(kāi)始尋求更為合理的假體設(shè)計(jì)。

3旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型假體的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型假體與股骨、髕骨和脛骨關(guān)節(jié)面幾何形狀的匹配程度明顯高于固定平臺(tái)型假體，行走過(guò)程中這些關(guān)節(jié)面可以良好接觸。在既定載荷下，聚乙烯接觸應(yīng)力與接觸面積成反比，脛骨結(jié)構(gòu)越匹配，接觸面積越大，接觸應(yīng)力越小〔6〕。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型假體設(shè)計(jì)就是在金屬結(jié)構(gòu)的股骨假體和脛骨平臺(tái)假體之間插入可以旋轉(zhuǎn)的聚乙烯襯墊，以便模擬正常膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

與固定平臺(tái)型假體相比，使用旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型設(shè)計(jì)可以通過(guò)消除在2個(gè)不同界面上的多向活動(dòng)形式，減小橫向的剪切應(yīng)力，最終減輕聚乙烯的磨損〔7〕。接觸面積和應(yīng)力大小分析已經(jīng)證實(shí)，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型假體的聚乙烯襯墊下界面接觸面積較大，且平均接觸應(yīng)力較低，從而，在合并軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以減少聚乙烯的磨損〔8〕。McEwen等〔9〕用膝關(guān)節(jié)生理模擬技術(shù)研究假體設(shè)計(jì)、襯墊材料、運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)離體全膝置換假體磨損的影響，結(jié)果也表明在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型的假體中，多向活動(dòng)形式被聚乙烯襯墊上下2個(gè)界面吸收，可以在關(guān)節(jié)面間產(chǎn)生

Buechel等〔19〕對(duì)233例骨水泥型和非骨水泥型LCS旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型全膝置換術(shù)后20年隨訪證實(shí)其存活率良好，其結(jié)果類似于甚至優(yōu)于固定平臺(tái)型全膝置換。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型假體中，骨水泥型20年存活率為％，非骨水泥型18年存活率為％。Sorrells等〔20〕報(bào)道528例非骨水泥型LCS旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型全膝置換術(shù)后12年存活率為％，翻修率%，結(jié)果和骨水泥型相似〔21〕，優(yōu)于文獻(xiàn)報(bào)道的非骨水泥型固定平臺(tái)型假體的25％甚至更高的翻修率〔22〕。Callaghan報(bào)道了119例骨水泥型旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型全膝置換15年隨訪，沒(méi)有因松動(dòng)、骨溶解或磨損而進(jìn)行翻修手術(shù)的病例，骨臨床和影像學(xué)結(jié)果均滿意〔23〕。而半月板平臺(tái)型假體也較旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型假體差，其支撐部分脫位率占患者中%～％〔9〕。

有一些研究者認(rèn)為旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型和固定平臺(tái)型假體的臨床結(jié)果相似，其優(yōu)勢(shì)仍需進(jìn)一步評(píng)價(jià)。同一患者分別用旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型和前后滑動(dòng)平臺(tái)型假體進(jìn)行雙膝置換，臨床和影像學(xué)分析表明，2種假體有相似的滿意效果〔24〕。在同一患者體內(nèi)行固定平臺(tái)型和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型全膝置換手術(shù)后隨訪，發(fā)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍、疼痛、膝關(guān)節(jié)協(xié)會(huì)評(píng)分以及整體滿意度也沒(méi)有明顯區(qū)別〔25〕。

雖然這些結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)中期隨訪，最初擔(dān)心的襯墊不穩(wěn)、聚乙烯磨損增加、骨溶解以及繼發(fā)于移植物相合性增加的松動(dòng)等問(wèn)題在臨床并不多見(jiàn)，但仍有一些學(xué)者對(duì)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型全膝置換的應(yīng)用前景并不持肯定態(tài)度。Huang等〔26〕報(bào)道了5例旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型全膝置換發(fā)生了聚乙烯襯墊側(cè)方脫位，認(rèn)為旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型假體的旋轉(zhuǎn)角度沒(méi)有制約可能是造成側(cè)方脫位的原因。由于金屬關(guān)節(jié)面和聚乙烯襯墊直接接觸，聚乙烯襯墊磨損很難避免。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型全膝關(guān)節(jié)置換后半脫位和脫位的危險(xiǎn)性值得關(guān)注，可能需要早期翻修〔27〕。Woolson和Northrop〔28〕在早期隨訪的病例中，固定平臺(tái)型和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型全膝關(guān)節(jié)置換組在臨床和影像學(xué)上沒(méi)有明顯差別。然而，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型組患者早期進(jìn)行翻修手術(shù)的相對(duì)較多。Pagnano等〔29〕的前瞻性、隨機(jī)化研究證實(shí)，術(shù)后3個(gè)月～1年期間，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型與后方穩(wěn)定的固定平臺(tái)型全膝置換相比，并不能有效減少膝關(guān)節(jié)外側(cè)支持帶松弛、髕骨傾斜或半脫位的發(fā)生，不能增加膝關(guān)節(jié)屈曲功能。

由于固定平臺(tái)型全膝置換翻修術(shù)的療效不如初次置換手術(shù)理想，主要原因?yàn)楣潭ㄊ?、聚乙烯磨損和股脛關(guān)節(jié)及髕骨不穩(wěn)等。目前已經(jīng)開(kāi)始在一些復(fù)雜的翻修術(shù)中使用活動(dòng)平臺(tái)型假體。Jones和Barrack等〔30〕首先報(bào)道了30例旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型假體用于全膝置換翻修術(shù)，平均隨訪49個(gè)月，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)由于干骺端外殼骨改建所致的假體松動(dòng)。Barden等〔31〕使用旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型假體翻修20例。平均隨訪年，95％患者影像學(xué)證實(shí)假體固定可靠，原松質(zhì)骨植骨均顯示有骨小梁重建，所有結(jié)構(gòu)植骨與宿主骨結(jié)合良好。術(shù)后髕骨對(duì)線均正常，未發(fā)現(xiàn)明顯并發(fā)癥。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型假體松動(dòng)率低且髕股關(guān)節(jié)并發(fā)癥少，可以減輕接觸應(yīng)力，另外由于伸肌結(jié)構(gòu)自身協(xié)調(diào)作用還可以改善髕骨軌跡。

5小結(jié)

旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型全膝關(guān)節(jié)假體相對(duì)于固定平臺(tái)型假體而言，假體之間的匹配效果更好，并可以增加關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，理論上有助于改善關(guān)節(jié)功能，減輕接觸應(yīng)力和假體磨損。但目前的臨床研究對(duì)其實(shí)際應(yīng)用效果評(píng)價(jià)不一，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)型假體的優(yōu)越性還需要長(zhǎng)期的臨床隨訪研究來(lái)證實(shí)。

【參考文獻(xiàn)】

〔1〕WalkerPS,Sathasivamdesignofguidesurfacesforfixedbeatingandmobilebearingkneereplacements［J］.JBiomech,1999,32:2734.

〔2〕BuehlerKO,VennWatsonE,DLimaDD,etpressfitcondylartotalkneesystem:8to10yearresultswithaposteriorcruciateretainingdesign［J］.JArthroplasty,2000,15:698701.

〔3〕KimYH,OhJH,Oharoundcementlessporouscoatedanatomickneeprostheses［J］.JBoneJointSurg,1995,77:236241.

〔4〕DLimaDD,TriceM,UrquhartAG,etconformityandkinematicsofrotatingbearingkneeprostheses［J］.ClinOrthop,2001,386:235242.

〔5〕StiehlJB,KomistekRD,DennisDA,etofthepatellofemoraljointintotalkneearthroplasty［J］.JArthroplasty,2001,16:706714.

〔6〕BarrelDL,BicknellVL,Wrighteffectofconformity,thickness,andmaterialonstressesinultrahighmolecularweightcomponentsfortotaljointreplacement［J］.JBoneJointSurg,1986,68:10411051.

〔7〕JonesVC,BartonDC,FitzpatrickDP,etexperimentalmodeloftibialcounterfacepolyethylenewearinmobilebearingknees:theinfluenceofdesignandkinematics［J］.BiomedMaterEng,1999,9:189196.

〔8〕MatsudaS,WhiteSE,WilliamsⅡVG,etstressanalysisinmobilebearingtotalkneearthroplasty［J］.JArthroplasty,1998,13:699706.

〔9〕McEwenHM,BarnettPI,BellCJ,etInfluenceofdesign,materialsandkinematicsontheinvitrowearoftotalkneereplacements［J］.JBiomech,2005,38:357365.

〔10〕KomistekRD,DennisDA,MahfoozMR,etvivopolyethylenebearingmobilityismaintainedinposteriorstabilizedtotalkneearthroplasty［J］.ClinOrthop,2004,428:207213.

〔11〕HuffWA,KomistekRD,DennisDA,etthreedimensionaldeterminationoffemorotibialcontactpositionsunderinJivoconditionsusingfluoroscopy［J］.ClinBiomech,1998,13:455470.

〔12〕DennisDA,KomistekRD,MahfouzMR,etmulticenteranalysisofaxialfemorotibialrotationfollowingtotalkneearthroplasty［J］.ClinOrthop,2004,428:180189.

〔13〕GoodfellowJW,OConnorresultsoftheoxfordarthroplastyofthetibiofemoraljointwithameniscalbearingprosthesis［J］.ClinOrthup,1986,205:2142.

〔14〕BuechelFF,KeblishPA,LeeJM,etcontactstressmeniscalbearingunicompartmentalkneereplacement:longtermevaluationofcementedandcementlessresults［J］.JournalofOrthopaedicRheumatology,1994,7:3141.

〔15〕SanchezSoteloJ,OrdonezJM,Pratsandcomplicationsofthelowcontactstresskneeprosthesis［J］.JArthroplasty,1999,14:815821.

〔16〕BourneRB,MasonisJ,Anthonyanalysisofrotatingplatformtotalkneereplacements［J］.ClinOrthop,2003,410:173180.

〔17〕PooleyC,Taborandmolecularstructure:thebehaviorofsomethermoplastics［J］.ProcRSocLond,1972,329:251.

〔18〕SugitaT,SatoK,KomistekRD,etvivodeterminationofkneekinematicsforJapanesesubjectshavingeitheralowcontactstressrotatingplatformorananteropostefiorglidetotalkneearthroplasty［J］.JArthroplasty,2005,20:154161.

〔19〕Buechelbearingkneearthroplasty:rotationisoursalvation［J］.JArthroplasty,2004,19:2730.

〔20〕SorrellsRB,VoorhorstPE,MurphyJA,e