全膝关节置换术血管损伤并发症的研究进展

张启栋，刘朝晖，郭万首

（中日友好医院 骨关节外科，北京 100029）

全膝关节置换术（total knee arthroplasty，TKA）是治疗中晚期膝关节疾病的有效方法，手术数量在国内外迅速增加[1，2]。在膝关节置换取得良好的治疗效果的同时，其相关并发症越来越受到人们重视，虽然血管损伤这种并发症相对少见，但危险性很大，后果严重，严重者可以导致手术失败，甚至截肢、死亡。因此，血管损伤潜在的风险需引起所有关节外科医生的注意。

目前关于血管损伤并发症主要是一些个案报道，仅有少数几篇大规模病例研究报道。Abularrage等报道26106例TKA，其中包括2077例返修，下肢血管损伤发生率为0.09%，但文章未对血管损伤的进行详述[3]。Calligaro等报道其单中心大样本数据，TKA数量为13618膝，其中1665膝为返修，血管损伤并发症发生率为0.17%。在血管损伤的24例患者中，其中3例为腘动脉切断，5例为腘动脉假性动脉瘤，16例为单纯缺血性并发症[4]。Parvizi等报道了15383例髋关节及膝关节置换，其中16例发生血管损伤，但11例是膝关节置换导致[5]。Wilson报道了髋、膝、踝关节置换共4350例，有21例发生血管损伤，但2/3与膝关节置换有关[6]。Kumar对147位英国骨科医生进行调查，收回107个问卷，汇总后有14位反映有血管损伤的并发症，其中包括动脉切断，血栓栓塞，动静脉瘘，动脉瘤形成[7]。

1 损伤机制

TKA血管损伤有4个主要原因：（1）患者有基础血管疾病，如动脉粥样硬化、糖尿病、下肢动脉闭塞等，由此发生血管并发症。（2）TKA应用止血带，可以引起栓塞和供血不足，但主要发生在股浅动脉。止血带放松时可导致动脉内膜剥脱，引起血流缓慢，继发血栓导致供血不足加重[7]。（3）在严重屈曲畸形患者，后关节囊及腘血管挛缩，畸形矫正后，牵拉腘动脉，可以导致内膜损伤[8]。另外，动脉牵拉、血管和骨、肌腱撞击，也可以导致损伤。（4）手术时摆锯、手术刀、拉钩或骨水泥块直接刺破血管或切断血管。

2 血管损伤的危险因素及评估

2.1 动脉基础疾病

仔细询问病史和体格检查对发现动脉供血不足、避免TKA血管并发症是最重要一环。高血压、吸烟、糖尿病、跛行、静息痛、短暂性脑缺血发作、中风等都是血管损伤的危险因素[3，6]。对每位患者进行体格检查时都需评估肢体血管状况，其包括以下内容：皮肤颜色有无变化、毛发有无异常、皮肤有无溃疡、静脉有无塌陷、皮肤温度有无异常等，两侧对比。特别是需要检查腘窝有无动脉瘤搏动，动脉瘤通常双侧同时存在。如果存在动脉瘤，应该请血管外科医生会诊，详细评估TKA血栓形成或栓塞的风险，必要时两科医生联手一起做好手术准备。

X线平片上血管钙化也是血管疾病的一个信号，需要引起手术医生注意。踝-肱指数是个简单实用的判断下肢供血不足的方法，＜0.9提示存在下肢动脉疾病。＜0.5提示严重的下肢缺血[3]。

血管变异是血管损伤的危险因素。术前多普勒超声或血管造影检查对于评估下肢血管的走向，有无支架，有很大价值。若有局部严重缺血，在TKA进行之前，进行血管成形术更佳。

止血带与TKA血管并发症有很大关系。尽管应用止血带的可以保证手术视野清晰，利于假体安放，但止血带是否必须使用仍存在争议。当存在外周动脉疾病时，应该避免使用止血带。若以前曾行血管旁路移植手术，止血带也不应使用，因为这可能带来移植血管的阻塞。

2.2 解剖因素

解剖变异增加了动脉损伤的危险。膝关节返修时，血管与周围纤维疤痕组织粘连，在胫骨截骨中非常容易被摆锯损伤[3]。Wilson发现，70%动脉损伤患者术前曾经有过手术史，43%有过膝关节周围手术史[6]。Calligaro等人发现返修手术的动脉损伤并发症发生率是初次置换手术的2倍多（P＜0.05）[4]。严重的屈曲畸形患者膝关节血管挛缩，TKA手术时牵拉或压迫挛缩动脉，容易造成血管损伤，因此，手术医生需特别谨慎[8]。

虽然解剖变异是医生需要考虑的重要方面，但全面了解正常的血管解剖，对于减少血管损伤的并发症更为重要。Rubash在大量解剖结构研究的基础上，用一个时钟来描述膝关节胫骨平台周围血管神经的位置。以左膝为例，将正前方定义为6点钟，腘静脉坐落在12点钟的位置，腘动脉在1点钟，胫前动脉在2点钟（在腘动脉分支后方）。11点到3点这个范围是危险的区域，此处血管神经丰富集中，容易受损。作者还特别提醒，在非骨水泥固定的膝关节置换时，螺钉固定位置一定要避开上述位置[9]。

Ninomiya对尸体标本进行动脉造影，发现膝关节后方拉钩插入过深超过中线，或插入软组织＞1cm，腘动脉损伤风险增加[10]。Farrington研究膝关节炎患者腘动脉位置，发现膝关节从屈曲0°～90°，腘动脉距离胫骨后方皮质的平均距离变化为0.96mm～3.15 mm[11]。Abdel等应用超声研究膝关节置换返修患者的腘动脉，发现其变异非常大，因此建议对血管损伤风险大的患者进行超声或血管造影检查[12]。Tindall等人对100例样本进行研究，其中6例存在高位胫前动脉。高位胫前动脉通过腘肌前方，直接与后方胫骨皮层相贴近，TKA时高位胫前动脉损伤风险就非常大[13]。Klecker使用磁共振研究胫骨前动脉变异，发现变异发生率2.1%[14]。

2.3 其他

De Santis等[15]报道1例TKA术后延迟腘动脉损伤的病例，其认为术后抗凝及功能锻炼导致了延迟的动脉破裂。有学者研究发现非裔美国人动脉并发症发生率高，可能与黑色人种踝肱指数较低、动脉闭塞性疾病发病率较高有关[16]。

3 临床表现和治疗

3.1 术中出血

若怀疑术中血管损伤，在植入假体前要放松止血带，详细检查任何出血点。若存在大量出血，腘窝迅速增大肿胀，足背动脉搏动减弱或消失，高度提示动脉损伤。TKA关闭伤口前，常规松开止血带，充分止血，对早期发现血管损伤很有用。实际上，目前对是否常规使用止血带仍存在争议，一些研究表明，应用止血带对术后康复无益甚至延迟术 后 恢 复 时 间[17，18]。

如果出现血管明显损伤，应及时请血管外科会诊。对血管挫拉伤，主要是行血管修补或成形术。若是动脉断裂，可以行血管端端吻合、动脉结扎或旁路植入术[4，6，19]。Kovacs报道2例腘动脉损伤的病例，采用血管支架得到很好地治疗[20]。有时为了更广泛暴露，常需再取一个血管外科医生很熟悉的单独内侧切口，来充分暴露股浅动脉和腘动脉。

3.2 急性缺血

术后即刻出现发凉或苍白、无脉或弱脉、严重疼痛、感觉异常或运动障碍均提示缺血可能，但需要注意脊髓麻醉、绷带过紧、或静脉血栓栓塞也可出现上述情况，需要做出排除。局部急性肢体缺血常是由于血栓栓塞或机械压迫造成。延误治疗可导致不可逆转的局部缺血或间室综合征，甚至需要截肢。一旦诊断，需要与血管外科医生一起处理，对于大多病例，血管造影对于指导治疗方案和协助诊断有积极意义。如动脉血栓形成，可行血管成形术或血栓取 出 术[3，4]。

3.3 假性动脉瘤形成

很多文献报道TKA导致假性动脉瘤形成，形成时间从术后2d～5个月不等[4，21～23]。通常表现为腘窝处疼痛或肿胀，搏动包快。彩色多普勒是其有效地检查手段。其治疗包括：使用线圈或腔内支架动脉栓塞、动脉瘤颈部缝扎、动脉瘤 切 除等[21～23]。

3.4 动静脉瘘

TKA动静脉瘘的并发症相对少见，其可能发生在腘血管或膝状动脉损伤后。该临床表现多样，患者常觉得膝部周围弥漫性疼痛，可并发下肢肿胀。有时在腘窝处可触及搏动性肿物。超声或血管造影术对于明确诊断有意义。虽然有报道称膝状动静脉瘘自行消失[24]，但是对大多数病例来说，治疗还是需要手术切除动静脉瘘及血管修补。

4 血管损伤的结果

血管损伤致病人死亡和截肢的报道不多。Calligaro等报道13618例TKA，有24例出现血管损伤的并发症，但没有死亡病例出现[4]。Abularrage报道26 106例TKA有20例血管损伤的并发症，其中有2例截肢（10%）[3]。Parvizi等人报道1例腘动脉血栓形成后于膝上截肢的病例，但没有死亡的患者[5]。Kumar等人描述英国膝关节外科医生协会107名会员的经验，共有3人死亡、6人截肢，原因是腘动脉或股动脉继发血栓形成[7]。

通常，继发性血栓闭塞相比直接动脉损伤出血诊断起来难度大，这可能与其临床表现出现晚有关[4]。Wilson等人报道5例延误的病例，有3例最终需要截肢[6]。早期诊断和早期治疗对于获得良好结果是非常重要的。Matziolis等人报道2例动脉血栓形成病例，诊断均在2h内，通过血栓切除 术 都 得 到 成 功 治 疗[25，26]。

腘动脉假性动脉瘤报道3例，进行动脉瘤切除修复或旁路，无并发症发生。1例报道为直接修补缝合假性动脉瘤颈部，但术后6个月仍存在足底感觉麻木[27]。Thomas等人报道TKA手术3年后出现腘血管动静脉瘘，手术切除后症状完全缓解[28]。

综上所述，仔细的术前评估可以帮助确定哪些患者进行TKA时血管损伤风险大。解剖变异需要注意防范，尤其进行过手术或外伤的患者，术前血管造影可能对指导手术有帮助。对于高风险患者，使用止血带要慎重。一旦出现血管损伤，要及早诊断和治疗，这样可以提高保肢率和减少死亡率。必要时应及时请血管外科会诊，以获得最佳治疗。

[1] Cram P，Lu X，Kates SL，et al.Total knee arthroplasty volume，utilization，and outcomes among medicare beneficiaries，1991～2010[J].JAMA，2012，308（12）：1227-1236.

[2] 李虎，寇伯龙，林剑浩，等.国产后稳定型膝关节系统5年以上临床疗效分析[J].山东医药，2011，51（48）：36-38.

[3] Abularrage CJ，Weiswasser JM，Dezee KJ，et al.Predictors of lower extremity arterial injury after total knee or total hip arthroplasty[J].J Vasc Surg，2008，47（4）：803-807，807-808.

[4] Calligaro KD，Dougherty MJ，Ryan S，et al.Acute arterial complications associated with total hip and knee arthroplasty[J].J Vasc Surg，2003，38（6）：1170-1177.

[5] Parvizi J，Pulido L，Slenker N，et al.Vascular injuries after total joint arthroplasty[J].J Arthroplasty，2008，23（8）：1115-1121.

[6] Wilson JS，Miranda A，Johnson BL，et al.Vascular injuries associated with elective orthopedic procedures[J].Ann Vasc Surg，2003，17（6）：641-644.

[7] Kumar SN，Chapman JA，Rawlins I.Vascular injuries in total knee arthroplasty.A review of the problem with special reference to the possible effects of the tourniquet[J].J Arthroplasty，1998，13（2）：211-216.

[8] Dawson AG，Bachoo P，Sutherland AG.Does knee replacement surgery lead to chronic limb ischemia?[J].J Knee Surg，2010，23（4）：223-228.

[9] Rubash HE，Berger RA，Britton CA，et al.Avoiding neurologic and vascular injuries with screw fixation of the tibial component in total knee arthroplasty[J].Clin Orthop Relat Res，1993（286）：56-63.

[10] Ninomiya JT，Dean JC，Goldberg VM.Injury to the popliteal artery and its anatomic location in total knee arthroplasty[J].J Arthroplasty，1999，14（7）：803-809.

[11] Farrington WJ，Charnley GJ，Harries SR，et al.The position of the popliteal artery in the arthritic knee[J].J Arthroplasty，1999，14（7）：800-802.

[12] Abdel KM，Anbar A，Keenan J.Position of the popliteal artery in revision total knee arthroplasty[J].Arch Orthop Trauma Surg，2012，132（6）：861-865.

[13] Tindall AJ，Shetty AA，James KD，et al.Prevalence and surgical significance of a high-origin anterior tibial artery[J].J Orthop Surg（Hong Kong），2006，14（1）：13-16.

[14] Klecker RJ，Winalski CS，Aliabadi P，et al.The aberrant anterior tibial artery：magnetic resonance appearance，prevalence，and surgical implications [J].Am J Sports Med，2008，36（4）：720-727.

[15] De Santis F，Martini G，Haglmuller T，et al.Anticoagulation therapy for postoperative deep vein thrombosis coupled with pulmonary embolism：a potential trigger for delayed popliteal artery injury presentation after total knee arthroplasty[J].Phlebology，2012.Aug 3.[Epub ahead of print]

[16] Aboyans V，Criqui MH，Mcclelland RL，et al.Intrinsic contribution of gender and ethnicity to normal ankle-brachial index values：the Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis（MESA）[J].J Vasc Surg，2007，45（2）：319-327.

[17] Dutton T，De-Souza R，Parsons N，et al.The timing of tourniquet release and'retransfusion'drains in total knee arthroplasty：A stratified randomised pilot investigation[J].Knee，2012，19（3）：190-192.

[18] Thorey F，Stukenborg-Colsman C，Windhagen H，et al.The effect of tourniquet release timing on perioperative blood loss in simultaneous bilateral cemented total knee arthroplasty：a prospective randomized study[J].Technol Health Care，2008，16（2）：85-92.

[19] Kort NP，van Raay JJ，van Horn JR.Compartment syndrome and popliteal vascular injury complicating unicompartmental knee arthroplasty[J].J Arthroplasty，2007，22（3）：472-476.

[20] Kovacs F，Pollock JG，Denunzio M.Endovascular stent graft repair of iatrogenic popliteal artery injuries-a report of 2 cases[J].Vasc Endovascular Surg，2012，46（3）：269-272.

[21] Geertsema D，Defoort KC，van Hellemondt GG.Popliteal pseudoaneurysm after total knee arthroplasty：a report of 3 cases[J].J Arthroplasty，2012，27（8）：1581.

[22] Cowell GW，Boom SJ，Ablett MJ.Thrombosis of popliteal artery pseudoaneurysm by deployment of angioplasty balloon after total knee arthroplasty[J].J Arthroplasty，2009，24（5）：811-825.

[23] Sandoval E，Ortega FJ，Garcia-Rayo MR，et al.Popliteal pseudoaneurysm after total knee arthroplasty secondary to intraoperative arterial injury with a surgical pin：review of the literature[J].J Arthroplasty，2008，23（8）：1237-1239.

[24] Langkamer VG.Local vascular complications after knee replacement：a review with illustrative case reports[J].Knee，2001，8（4）：259-264.

[25] Gregory PC，Rogic R，Eddington C.Acute arterial occlusion after total knee arthroplasty[J].Am J Phys Med Rehabil，2006，85（11）：924-926.

[26] Matziolis G，Perka C，Labs K.Acute arterial occlusion after total knee arthroplasty [J].Arch Orthop Trauma Surg，2004，124（2）：134-136.

[27] O'Connor JV，Stocks G，Crabtree JJ，et al.Popliteal pseudoaneurysm following total knee arthroplasty[J].J Arthroplasty，1998，13（7）：830-832.

[28] Thomas R，Agarwal M，Lovell M，et al.An unusual presentation of a popliteal arteriovenous fistula after primary total knee arthroplasty[J].J Arthroplasty，2008，23（6）：945-948.