人工髋膝置换术后慢性疼痛原因分析

徐远坤 柯岩 林剑浩

人工髋膝置换术后慢性疼痛原因分析

徐远坤 柯岩 林剑浩

人工髋、膝关节置换 (TKA，THA ) 是治疗晚期髋、膝关节病变的有效方法，临床 10 年随访的结果显示，其有效率达 92%～98%[1]。然而，疼痛，既是髋、膝关节置换手术的主要适应证，也是人工髋、膝关节置换术的常见并发症。疼痛也是骨关节科的一个普遍的、容易被忽视的问题[2]。人工关节置换术后出现经久不愈的疼痛，预示手术可能失败。人工髋、膝关节置换术后发生慢性持续疼痛的原因虽各有不同，但在大方向分类上，髋膝关节置换术后慢性疼痛有许多一致性，同时在一些具体原因上也有一定相关性，故将两者合并回顾。

一、定义

对于人工关节置换术后慢性疼痛的定义，目前还没有公认或一致的定义。学界普遍认可人工关节置换术后的疼痛是指关节置换术后出现的持续性的关节及关节附近的疼痛。通常情况下，关节置换术后的创伤性疼痛应于术后2～3 天缓解，一般不超过1 周[3-4]。术后1 周仍然存在的较长时间的持续性疼痛，即可认为是慢性疼痛。

二、评价标准及临床流行病学资料

术前疼痛是患者选择人工关节置换术的主要原因，术后疼痛的缓解程度也是评价手术成功与否的重要标准。目前，对于人工髋、膝关节置换术后症状改善的专业评价已有许多被认可的评分体系。如：美国膝关节外科学会的膝关节疼痛评分系统 (KSS )[5]，髋关节功能评价最常用的Harris[6]评分表等。也有单独用于评价疼痛的评分标准如简明的疼痛评价量表 (brief pain inventory，BPI )[7-8]等。无论选用哪一个评分体系或标准，目前对于关节置换术后症状改善都有了比较科学的评价体系。目前对于人工髋、膝关节置换术后疼痛发生率的临床报道各有不同。人工膝关节置换术后疼痛的发生率介于 6%～30%[9]，人工髋关节置换术后也有小部分 (a small proportion ) 患者发生慢性疼痛[10]，髋关节置换术后慢性疼痛的发生是肯定的，但疼痛发生率尚没有权威的统计数据。学界普遍认为：就慢性疼痛的发生率而言，人工全膝关节置换术后的发生率高于人工全髋关节置换术。

三、髋、膝关节术后慢性疼痛发生的原因

TKA / THA 术后疼痛病因复杂，有许多潜在因素，临床大体分为关节外和关节内两大因素[11]、其它因素和不明原因因素。

1. 关节外因素：关节外因素是髋、膝关节置换术后疼痛的常见原因，髋、膝关节置换术前需排除关节外因素，术后出现疼痛也应首先考虑该因素，目前文献关于此类因素的论述很多，所以只简要论述。

(1) 髋关节：包括：① 神经源性病变：坐骨神经痛；② 周围关节病变如：骶髂关节痛，同侧膝关节退形性变；③ 精神因素等[12]。

(2) 膝关节：包括：① 神经源性病变：下腰痛 (腰椎管狭窄、腰神经根病变等 )[13]、脑血管病变[14]、神经瘤、I 型复杂区域疼痛综合征 (complex regional pain syndrome type 1，CRPS-1 )；② 血管性跛行；③ 髋关节病变；④ 鹅足腱滑囊炎；⑤ 股四头肌肌腱炎、髌韧带肌腱炎；⑥ 胫骨、髌骨疲劳骨折；⑦ 假体周围骨折。

CRPS-1 即反射性交感神经营养不良，是导致 TKA 术后疼痛的罕见原因。目前关于 CRPS-1 的发病机制尚未明确，既往认为是肢体过度生理反应导致不合比例的疼痛、血流调节和发汗异常、组织失营养、关节僵硬等。目前仅见 72 例报道，且各报道的诊断标准有差异，通常认为其发生率为 0.8%～1.2%[15]。有研究表明，初次 TKA 术后符合诊断的 CRPS-1 发生率高达 21.0%，术后 3、6 个月分别为 13.0%、12.7%[16]。当患者膝关节疼痛与临床体格检查不相符时应高度怀疑该症[17]，其主要临床表现为关节疼痛、肿胀、僵硬和皮肤改变，以疼痛为主，范围广泛，烧灼感或深部痛为主要特征，运动或受凉均可使之恶化；关节僵硬也是常见症状，TKA 术后甚至可出现运动功能严重丧失；肿胀通常发生在关节周围而不是关节内；皮肤改变包括膝关节、小腿和足部发黑或发绀，寒冷可诱发皮肤颜色改变并加重，其它改变包括皮温低和皮肤萎缩等，X 线检查可见骨质疏松改变[18]。

2. 关节内及关节周围因素：(1) 髋关节：关节本身因素：无菌性松动；感染性松动；假体脱位；假体安装或假体选择不当，如臼杯过大可导致髋关节置换术后的慢性疼痛[19]；假体材料组织相容性差；骨溶解。关节周围的因素：血肿、关节周围骨化、假体周围骨折、软组织挛缩、肢体不等长、骼胫束炎。(2) 膝关节：关节内因素包括感染、失稳、力线不良、无菌性松动、假体周围骨折、骨溶解、关节内纤维化、血友病性关节炎出血复发、软组织撞击 (髌骨弹响、肌腱撞击、假体悬挂 )、伸膝装置异常 (髌骨轨迹不良、髌骨骨折、伸膝装置断裂 )、髌骨痛 (髌骨未置换、髌骨假体过小而外侧骨缘撞击假体、髌骨低位、髌股关节填充 ) 等[20]。TKA 术后疼痛应注意排除感染，在其它致痛机制尚不明确时首先考虑感染[21]。TKA术后3 周内的急性感染易诊断，但临床少见。慢性感染临床表现包括长期原因不明的疼痛、关节积液、皮肤暗红等，对于伤口持续渗出或未 I 期愈合患者应高度怀疑深部感染。此外，髌股关节并发症也是 TKA 术后疼痛的重要原因之一。近年，TKA 术后屈曲失稳得到广泛关注，临床需要仔细检查予以排除。

3. 不明原因髋膝关节置换术后疼痛 (unexplained pain )：临床发现 TKA 术后少部分病例会出现原因不明的TKA 术后疼痛。Brander 等[22]对 116 例全膝关节置换手术后患者随访发现，术后1 年内 13.1% 患者出现不明原因疼痛。Mont 等[23]则认为对此类膝关节置换术后早期出现不明原因疼痛患者进行翻修手术效果较差。Elson 等[24]认为对于原因不明的 TKA 术后疼痛，恰当的保守治疗可将疼痛减少一半以上。此类患者给予水疗、口服消炎止痛药物、循序渐进的膝关节功能康复等处理后绝大部分可以获得缓解，不主张盲目的手术治疗。也有研究者对“原因不明”的髋膝关节置换术后持续性疼痛尝试非手术的多学科综合治疗，并在短期和中期内取得明显疗效，而长期疗效虽然较短期和中期疗效有所下降，但症状改善评分仍然高于基线[25]。不过就目前来说，有关“原因不明”髋膝关节置换术后慢性疼痛处理方案的临床报道不多，取得满意效果的就更少。临床关于髋关节置换术后的真正不明原因疼痛的报道似乎较膝关节置换术后不明原因疼痛少许多，并且关于关节置换术后的“不明原因疼痛 (unexplained pain )”这一提法似乎并未得到临床医师们的认同，目前也还没有关于髋、膝关节置换术后“不明原因疼痛”的权威认可性报道。

四、其它原因相关的髋、膝关节置换术后疼痛

然而，上述因素似乎并不能完全解释髋膝关节置换术后慢性疼痛。目前有研究发现有许多上述原因以外的原因与髋膝关节置换术后的疼痛相关。而这些相关因素在髋、膝关节术后慢性疼痛的发病中大都共存。

1. 术前因素：患者术前的关节疼痛强度被认为对于术后疼痛的发生及其程度具有重要预测意义[26-29]。最近已有研究者通过术前对患者关节部位的疼痛刺激 (如：热刺激 ) 来衡量患者术前疼痛的强度，并以此预测患者术后可能出现的急性疼痛的强度。总体来说，目前多有关于应用疼痛刺激法或诱发法估计髋、膝关节置换术后可能出现的慢性疼痛的定性研究[30]，而没有关于应用术前疼痛刺激法定量估计髋、膝关节置换术后可能出现的慢性疼痛的研究[31]。最新的报道再次肯定了术前疼痛对术后疼痛的影响。研究者发现，在膝关节置换类手术中，当进行第二次(或更多次 ) 手术时，患者比进行初次置换手术时对疼痛更敏感[32-33]。

2. 心理因素：类似于术前疼痛强度对于术后疼痛的影响，术前疼痛强度的突变程度，尤其是向恶性方向恶化的程度越剧烈，患者关节置换术后发生慢性疼痛的比率及强度就越高。这种情况的出现目前认为是由于人类的中枢神经系统的一系列疼痛处理神经元会将突然转变的，恶化的疼痛在体内“刻录”[34-37]，并且这种疼痛在患者体内的“刻录”与患者术前疼痛的强度及由于疼痛而导致的心理抑郁情况愈严重，其术后发生慢性疼痛的可能性越大，强度也越高[38]。Masselin-Dubois 等[39]的最新报道提示由心理因素所导致的术后慢性疼痛与手术部位不相关。

3. 年龄因素：早期的研究认为年龄与患者髋、膝关节术后慢性疼痛的发生并没有直接的相关性。甚至美国国立卫生研究所 (NIH ) 的术后随访调查结果也“支持”这一结论[40]。但是，也有研究认为“也许年龄因素在髋、膝关节置换术后慢性疼痛的发生中起着重要的作用”[41-43]。当然，以上两方面的研究都未包含专业的疼痛和功能评估，以及疼痛科医师参与的长期随访研究。

4. 术中因素：术中的细节处理环节与髋、膝关节置换术后出现的急性疼痛之间有密切的关系。手术的完美程度不仅与手术成功与否息息相关，同时也与术后急性疼痛向慢性疼痛的转变有着明确的关系。手术损伤所致的神经病变性 (如神经瘤 ) 术后持续性疼痛与手术方式有一定相关性，但是髋和膝置换术后此类持续性疼痛的发生率要低于其它部位的手术[44]。目前已有髋关节置换术后的急性疼痛向慢性疼痛发展的报道 (注：非上述神经病变性疼痛 )[45]。这种术后急性疼痛向慢性疼痛的转变也在心胸外科、乳腺外科、腹股沟外科等外科中有出现[46-50]。至于膝关节置换术后是否也存在着由术后的急性疼痛向慢性疼痛的转变尚无权威报道，尽管有研究表明这种转变的存在。目前关于这种转变的具体复杂的转变机制及详细发生机制还知之甚少[51]。无论如何，术中尽量减少对组织的损伤和尽量完美的恢复关节运动细节是必须的。令人遗憾的是，据估计至少有 4.6% 的全膝关节置换术的患者存在旋转平台安放上的失误[52]。

5. 术后因素：尽管人工关节置换术手术从首次使用至今已获得了巨大的成功，尽管我们已经培养出了一大批手术技术熟练的关节外科医师队伍，但不可否认的是，仍然有 12.7% 的膝关节置换术后患者会出现至少持续 6 个月的慢性疼痛[53]。关节置换术后的这种慢性疼痛具有神经病理性疼痛的一些典型特征，如：异常性疼痛，痛觉过敏，水肿，皮肤肢体的颜色变化等。这种神经病理性疼痛通常出现在外科手术以后，由术中的组织创伤所导致。而关节置换术后发生的这种神经病理性疼痛也被称作复杂区域疼痛综合征 (complex regional painsyndrome，CRPS )[54]。关节置换术后出现的这类急、慢性疼痛在神经研究领域分为两部分，即：CRPS-I，CRPS-II，慢性的疼痛属于 CRPSII，即中枢“敏化”[55-56]。“敏化”建立后，脊髓中枢的后角伤害性刺激传入细胞的将会对原先低阈值的刺激敏感以及而对原先低强度的机械刺激感受纤维 (A-β ) 作出敏感反应。这种疼痛敏感化机制的感受灵敏度远远超出周边损伤部位，称为“继发性痛觉过敏”[57-58]。如果疼痛性刺激继续不断的传入中枢，中央敏化及继发性痛觉过敏持续一段时间因此建立一种慢性疼痛状态，完成“刻录”。当然，这只是一种假说[59]。其他相关领域的研究早已证明通过 fMRI 技术可以确切探知到大脑慢性疼痛功能区域的存在，并且这个区域的动态变化是可测知的[60]。在借助相关领域成果的帮助下，也许慢性疼痛 (包括髋、膝关节置换术后的慢性疼痛 ) 的产生机制就不再仅仅停留在假说层面了。普瑞巴林是一种能影响大脑内疼痛化学信息传导的药物，已被证明对预防外科术后慢性疼痛有帮助[53]。研究证明，膝关节置换术前给予普瑞巴林，术后患者的阿片类口服止痛药物的使用量将会下降，并且能获得更大范围的膝关节功能恢复[61]。如果术前同时给予普瑞巴林和硬膜外镇痛，那术后吗啡类止痛药物的使用将会更少就很正常了。在其它镇痛措施达到使用时限以后应及时的给予口服止痛措施，不在止痛措施之间留有止痛间隙。研究证明，在功能康复和降低术后慢性疼痛发生率方面，局部浸润阻滞性镇痛的效果要优于硬膜外镇痛。以上述理论为基础，术后及时的、足够的、恰当的镇痛就成为解决可能出现的慢性疼痛的关键。

6. 基因和遗传因素：最新的研究结果显示骨关节炎发病的基因机制，同时也确切指出了骨关节炎疼痛的相关基因[62]。根据相关研究，目前已确认与骨关节炎疼痛相关的基因有：LIF，IL8，CXCL2，CCL2，MMP13，PDE4B，IGF1，TNC，POSTN，RGS1，AQP1，FKBP5 等。而众所周知，骨关节炎是髋膝关节置换的主要适应证之一。那么，髋、膝关节置换术后此类疼痛相关基因表达变化情况也许与髋、膝关节置换术后的慢性疼痛相关。似乎也为后续的研究提供了一个小的分支方向。

五、总结与展望

综上所述，髋、膝关节置换术后慢性疼痛是一个公认的，普遍存在的术后并发症。开展髋、膝关节置换手术的科室及医师，对此必须具有足够的清晰认识。术前应将此项并发症出现的可能性及应对方案向患者及家属进行充分的医学教育，以获得患者及家属的理解和认可。导致慢性疼痛并发症的原因较多而且复杂，涉及多种机制及多个医学分支学科，临床医师在处理髋、膝关节置换术后慢性疼痛时也应该有多学科的思维，这些学科内容可以包括骨科、神经内科、疼痛科等。在罕见情况下，甚至精神科医师的介入也是必要的。也许处理髋膝关节置换的最难之处而在于从众多可能的因素中确认病因，毕竟病因治疗才是最佳治疗。目前还没有关于髋膝关节置换术后慢性疼痛处理的权威指南，所以对于该问题的处理就主要依赖于关节外科医生对于问题的清晰认识和准确判断。

据统计，2012 年国内开展的人工关节手术约在100 000～110 000 例，其中绝大部分为髋、膝关节置换手术。以此推算，每年应有 5000～10 000 例患者发生术后的慢性疼痛，如果加上既往年份累积的患者，这个数字应该更多。所以，在骨关节外科的研究领域中，髋、膝关节置换术后慢性疼痛的原因、机制的探讨，髋、膝关节置换术后慢性疼痛应对方案的制订等方向应有许多工作值得去做。这些工作的扎实开展也是我们每一个骨关节科医师义不容辞的责任。

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(本文编辑：李贵存 )

Etiology of the chronic pain after artifcial hip and knee replacement

XU Yuan-kun, KE Yan, LIN Jian-hao. Bone and Joint Center, Peking University People’s Hospital, Beijing, 100044, PRC

Chronic pain after hip and knee replacement is common but easily overlooked. The etiology and mechanism of chronic pain are more complex than that of other complications after hip and knee replacement. In this article, the defnition, epidemiology, reason analysis, conclusion and prospect of chronic pain after hip and knee replacement are reviewed and investigated. Based on the summary and analysis of the present data, a comprehensive and clear understanding of chronic pain after hip and knee replacement is expected, and the development of treatment plans is assisted.

Arthroplasty, replacement, knee; Arthroplasty, replacement, hip; Chronic pain; Pain, postoperative; Pain

10.3969/j.issn.2095-252X.2014.06.010

R687.4

100044 北京大学人民医院骨关节中心

2014-02-20 )