王雪松 张晋 洪雷 张辉 沈杰威 刘心 冯华
北京积水潭医院运动损伤科(北京100035)
异位骨化(heterotopic ossification,HO)是常见于髋、 肘和肩关节的继发于创伤和手术后的一种并发症[1-8]。 膝关节HO 多见于骨折和关节置换术后[2,3,5],会导致膝关节活动受限甚至关节僵直[9]。
目前关于HO 的相关报道少见 (关于发生率的研究),但是继发于膝关节脱位及多发韧带损伤后的HO 却较为常见[1-3]。 Stannard 等[10]报告膝关节脱位后HO 发生率为26%,其将膝关节HO 分为5 度。 14 例膝关节脱位后HO 患者1、2 度的有7 例,3 度1 例,4度6 例。 由于膝关节韧带损伤后发生HO 的几率较低且症状较轻[2,3,5],因此多数韧带损伤后的HO 为低度(1、2 度)HO,而目前尚无针对低度HO 的相关研究。 本研究的目的是探讨低度HO 在多发韧带损伤重建术后的发生率、 发生位置以及低度HO 的临床表现等。
本研究为回顾性随访研究。 病例来源于我科2006 年1 月~2009 年6 月连续收住的72 例多发韧带损伤并经手术重建患者。入选标准:1. 膝关节多发韧带损伤并在我科手术治疗;2. 随访时间大于1 年;3. 最终随访时有膝关节正侧位X 线片,可用以评估异位骨化程度。 排除标准:1. 患侧膝关节曾有手术史;2. 合并不可修复性下肢血管损伤导致最终截肢者;3. 合并严重颅脑或脊髓损伤导致患肢感觉运动功能障碍者。
最终有57 例患者满足规定随访时间并入选病例组。 平均年龄29.3 岁(17 岁~44 岁);男38 例、女19 例;右侧30 例、左侧27 例。 致伤原因:交通伤43例、高处坠落伤6 例、运动伤2 例、挤压伤6 例。受伤至手术时间平均为378 天(7 天至10 年),损伤严重程度评分(injury severity scoring,ISS)平均为11.7 分(9 分~26 分)。
1.2.1 分度方法
使用Stannard[10]对膝关节脱位后HO 的分度方法,将HO 分为0~4 度共五度。 其中,0 度最轻,为无HO;4 度最严重,为关节僵直。 每一度的具体分型及描述见图1。
图1 分度标准
1.2.2 手术技术
所有患者都进行MRI 检查以辅助术前手术规划。 麻醉下进行物理查体和Telos 检测。 合并关节周围骨折者早期进行切开复位内固定。 后交叉韧带(posterior cruciate ligament,PCL)损伤使用经胫骨隧道和镶嵌骨块两种方法进行重建; 内侧副韧带(medial collateral ligament,MCL)损伤低于Ⅲ度进行保守治疗, Ⅲ度进行修补治疗; 后外侧角(posterolateral corner,,PLC)损伤进行重建治疗;前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)损伤旷置(不做处理)或行韧带重建术。 对于无骨折的患者,首先行韧带修复和后交叉韧带重建手术。 若合并半月板损伤,早期一并手术治疗。
1.2.3 评估手段
回顾性分析患者的临床表现,包括致伤原因、诊断、受伤至手术时间、PCL 重建的手术方法、最终随访时膝关节屈膝角度、疼痛评分(visual analog scale,VAS)、Lysholm 评分及损伤严重度评分[12]。 评估时间见入选标准。
1.2.4 麻醉下推拿(massage under anesthesia, MUA)
患者术后3 个月经康复锻炼后屈膝角度<60°,则进行MUA。 并统计最终行麻醉下推拿的患者例数在每组的比例。统计每组患者中行MUA 的例数可间接反映异位骨化严重程度。
(1) 统计HO 总发生率以及各种程度的HO 发生率;(2)相关因素分析:对于连续的且符合正态分布的变量资料,采用单因素方差分析(ANOVA)进行统计分析;若差异有显著性,则进一步通过两两比较计算组间差异。 对于非连续变量资料,采用卡方检验进行统计分析。 所有统计分析均采用SPSS 18.0 软件包进行计算。结果以平均值±标准差(±s)表示。P <0.05 为差异有统计学意义。
57 例患者(79.2%)获得随访,平均随访28.4 个月(12~51 个月)。 21 例患者发生异位骨化(36.8%),其中男14 例,女7 例;平均年龄29.9 岁(18~44 岁)。1 度7 例 (12.2%),2 度9 例 (15.8%),3 度5 例(8.8%),4 度0 例。 2 度以下(低度)HO 共16 例,占HO 患者的76.2%。 16 例低度HO 患者中,HO 单纯发生在内上象限者13 例 (81.2%), 只有3 例 (占18.8%)发生在其他象限(1 例发生在后下,2 例发生在内下象限)。 详见表1。
表1 1~4 度HO 发生率、屈膝角度、MUA 例数和ISS 评分
将患者分为低度(1、2 度)HO 组(16 例)、高度(3、4 度)HO 组(5 例)和非HO 组(36 例)。 三组患者致伤原因、受伤至手术时间、诊断、PCL 重建手术方法均无显著性差异 (P >0.05)(表2)。 另外,ISS 评分、 膝关节屈膝角度、VAS 评分、Lysholm 评分和MUA 比例在低度HO 组和非HO 组之间差异无统计学意义(P >0.05),但高度HO 组与这两组之间的差异均有统计学意义(P1& P2<0.05)(表3)。
Mills 等[11]将膝关节脱位后HO 按照发生部位分为5 度:0 度无HO;1 度内侧和/或外侧副韧带或关节囊HO;2 度内侧和/或外侧副韧带或关节囊HO 和股骨后侧HO;3 度内侧和/或外侧副韧带或关节囊HO 和胫骨后侧HO;4 度关节僵直,膝关节HO 跨越内侧、外侧或者后侧。 Stannard 等[10]也将膝关节脱位后HO 按照累及范围分为5 度。 本研究采用了Stannard 的分度方法,原因如下:(1)该分度方法描述简单,容易理解;(2)Mills 使用内侧、外侧和后侧作为分度标准过于笼统, 也容易受到X 线片拍摄方向的制约。
膝 关 节 脱 位 后 的HO 较 少 见 文 献 报 道[1,13,14]。Mills 等[11]报告了35 例膝关节脱位术后患者HO 发生率为43%。 按照Mills 分度方法,3 度以下(低度)HO 共9 例(25.8%),占所有HO 患者的60%(9 例/15 例)。 Stannard[10]报告膝关节脱位后HO 发生率为26%, 按照Stannard 即本研究的分度方法,2 度以下(低度)HO 共7 例(13%),占所有HO 患者的50%。本研究发现57 例患者中21 例出现HO, 发生率为36.8%。 而2 度HO 以下16 例,发生率为28.1%,占所有HO 患者的76.2%。 以上结果表明,膝关节多发韧带损伤术后的患者HO 为常见的疾病, 且膝关节多发韧带损伤术后患者的HO 多为低度。
表2 三组致伤原因、受伤至手术时间、诊断及PCL 重建手术方法比较
表3 三组一般资料、ISS 评分、屈膝角度、VAS 评分、Lysholm 评分及MUA 例数比较
Shapiro 等[13]报告后侧和内侧是HO 最常见发生部位,Ogilvie-Harris 等[7]报道了4 例前交叉韧带重建术后患者发生外侧HO。 Patton 等[1]也报道了3 例患者HO 发生于膝关节的后侧、外侧和内侧。本研究16例低度HO 患者中,HO 单纯发生在内上象限者13例(81.2%),只有3 例(占18.8%)发生在其他象限(1例发生在后下,2 例发生在内下象限)。 本研究结果显示内上象限为膝关节低度HO 最易累及的部位。
HO 一旦发生,就无法停止[15],因此重点应放在预防方面。 Mills 等[11]报告ISS 评分≥26 分是4 度HO(关节僵直)的预期危险因素。 Stannard 等[10]报告的55 例56 侧膝关节脱位患者ISS 评分平均为19 (9~41)分,其中14 例患者出现HO。本研究结果表明,低度HO 患者ISS 评分为(13.2±4.8)分,高度HO 患者ISS 评分为(14.2±5.0)分,HO 两组与非HO 组ISS 评分差异有统计学意义(P = 0.039)。 因此ISS 评分可以作为HO 的预测指标,即ISS 评分越高,多发韧带损伤患者发生HO 的几率越大。Mills 等[11]提出,如果ISS 评分≥26 分,患者发生膝关节僵直几率很大,而ISS 评分≥26 分的患者使用活动度锻炼仪和麻醉下推拿无法阻止膝关节僵直的发生和进展。 根据本研究结果分析,ISS 评分≥13 分的膝关节脱位术后患者发生HO 的几率为ISS 评分<13 分者的49 倍,即对于ISS 评分≥13 分的患者要重点预防, 尽量避免导致HO 的危险因素, 早期使用药物或者小剂量局部放射治疗预防。
3.5.1 VAS 评分和Lysholm 评分
很多文献报道膝关节周围骨化常伴有明显疼痛[2-4,8,16]。 本研究低度HO 组VAS 疼痛评分[(0.9±1.0)分]和Lysholm 评分[(92.4±5.4)分]与非HO 组[VAS:(0.7±0.9)分,Lysholm:(91.9±5.7)分]差异无统计学意义, 而高度HO 组 [VAS:(3.2±0.7) 分,Lysholm:(81.0±5.5)分]与这两组比较有显著差异。因此,低度HO 组与非HO 组在Lysholm 评分和疼痛上并无差别,即低度HO 相比非HO 而言,既不会显著降低膝关节功能,也不会增加膝关节疼痛感,而高度HO 却伴有明显的膝关节疼痛和临床功能的降低。
3.5.2 膝关节活动度
Cosgarea 等[17]报道了51%发生关节纤维化的患者有明显的活动度丧失, 该文献除了报道病例屈膝活动受限外还报道了其平均伸膝受限14 度。Charnley 等[2]也报道了HO 病例中常见伸膝活动受限的情况。本研究中无1 例出现伸膝活动受限,这可能与我们的康复计划着重于获得完全伸直有关。 非HO 组患者平均屈膝角度为(132.5±5.0)度,低度HO组患者平均屈膝角度为(128.5±9.2)度,两组之间差异无统计学意义, 但高度HO 组患者平均屈膝角度为(113.2±8.7)度,与非HO 和低度HO 有显著差异(P < 0.05)。 低度HO 不会影响患者的屈膝角度,但高度HO 会使患者出现屈膝活动受限, 这与HO 蔓延超过关节间隙的50%有直接关系。
Ogilvie-Harris 等[7]报告了4 例ACL 重建术后发生HO 患者,HO 均出现在股骨隧道外口处, 认为与术中骨屑存留有关。 许多学者提出有些HO 的出现与手术的操作和方式的选择有关[4,6,18]。 本研究比较两种PCL 重建的手术方法与HO 的发生并没有统计学关系。 但本组中有3 例患者采用Transtibial 方法重建PCL 后,在膝关节后方象限出现HO,这3 例患者术后即刻摄片可见胫骨隧道出口处附近有骨屑影, 考虑后方象限出现骨化可能与钻取胫骨隧道后少量骨屑残留有关。虽然病例数较少,无法进行统计学分析,但仍提示骨屑残留与HO 有一定关系,应于术中仔细将骨屑冲洗彻底以预防HO 的发生。
Stannard 等[10]报告后内侧角(posteromedial corner,PMC)的手术并未影响和增加HO 的发生。 与上述研究类似,本研究结果显示MCL 的损伤和手术对HO 的发生并无影响(表1)。 已有文献报道股骨远端内侧是HO 的最常见发生部位[10,11,13],本文低度HO在内上象限发生率高达81.2%。 有文献分析HO 发生的原因为软组织止点损伤处硬化、MCL 止点撕脱骨折后骨膜下增生等[19],但这些无法解释无MCL 损伤和手术的患者发生内侧HO 的原因。
本研究HO 组进行麻醉下推拿的患者明显高于非HO 组。HO 组的7 例麻醉下推拿患者推拿前的X线片示均出现不同程度的HO,7 例推拿前、 后HO的程度和范围并无明显变化。 本研究中8 例行麻醉下推拿患者屈膝活动度明显改善 (51.3°至126.3°)。Ivey[20]提出麻醉下推拿是全膝关节置换术后HO 的致病原因之一。 但Dalury 等[21]报告HO 的发病率并没有因为麻醉下推拿而增加。 本研究结果也印证了麻醉下推拿与HO 的发生并无相关性。 因此,虽然麻醉下推拿对HO 的进展是否存在影响尚有争论,但根据本研究结果建议如下:(1)麻醉下推拿对HO 患者屈膝活动度的改善作用毋庸置疑;(2)发生HO 后仍可进行麻醉下推拿;(3) 麻醉下推拿并不会加重HO。
对于开放型膝关节脱位的患者、 其他部位出现过HO 的患者以及需要灌洗和清创的患者应予以心理干预对抗HO,但既往文献都无法确定心理干预的最佳形式。 吲哚美辛(Indocin)和小剂量放射治疗是现今常用的治疗HO 的方法。本研究所有患者术后均服用2 个月的吲哚美辛,21 例出现HO 的患者中没有出现关节纤维化的病例, 而Stannard 和Mills[10,11]分别报道了6 例(15 例HO)和4 例(14 例HO)4 度的骨化患者。 原因除以上两位作者的病例系列损伤较重外(ISS 评分较高),可能与本研究患者均服用吲哚美辛有关。 已有很多学者报道吲哚美辛可以降低HO 发生率和减轻HO 的严重程度[22-26], 本研究中HO 的发生率和以往文献报道的膝关节脱位后HO发生率并无明显差异,但HO 的严重程度有所降低。
小剂量局部放射治疗也可以有效防止HO 切除术后的复发。 有文献报道[27,28]单次剂量500~800 cGy或者2 次250 cGy 放疗可以有效阻止HO 复发。 放射治疗应该在术前24 小时或者术后72 小时内进行。 而有些3 度或者4 度的HO 可以通过手术切除的方法进行治疗[29,30],本系列中5 名高度HO 的患者中有1 位行HO 切除术治疗。
HO 是膝关节多发韧带损伤的较常见并发症,发生率为36.8%, 且膝关节多发韧带损伤术后多为低度HO,占HO 患者的76.2%。 低度HO 患者疼痛评分、Lysholm 评分和屈膝活动度与非HO 患者无显著差异,即低度HO 对膝关节功能无显著影响。
[1] Patton WC,Tew WM. Periarticular heterotopic ossification after multiple knee ligament reconstructions. Am J Sports Med,2000,28:398-401.
[2] Charnley G,Judet T,Garreau de Loubresse C,et al.Excision of heterotopic ossification around the knee following brain injury. Injury,1996,27:125-128.
[3] Garland DE. Periarticular ossification (letters to the editor). J Bone Joint Surg (Am),2000,82:1206-1207.
[4] Gosselin RA,Belzer JP,Contreras DM. Heterotopic ossification of the patellar tendon following intramedullary nailing of the tibia:Report on two cases. J Trauma,1993,34:161-163.
[5] Ippolito E,Formisano R,Farsetti P. Excision for the treatment of periarticular ossification of the knee in patients who have a traumatic brain injury. J Bone Joint Surg(Am),1999,81:783-789.
[6] Kaplan FS,Hahn GV,Zasloff MA. Heterotopic ossification:Two rare forms and what they can teach us. J Am Acad Orth Surg,1994,2:288-296.
[7] Ogilvie-Harris DJ,Sekyi-Out A. Periarticular heterotopic ossification:A complication of arthroscopic anterior cruciate ligament reconstruction using a two -incision technique. Arthroscopy,1995,11:677-679.
[8] Tornetta P III,Barbera C. Severe heterotopic bone formation in the knee after tibial intramedullary nailing. J Orthop Trauma,1992,6:113-115.
[9] Furia J,Pelligrini V. Heterotopic ossification following primary total knee arthroplasty. J Arthroplasty,1995,10:413.
[10] Stannard JP,Wilson TC,Sheils TM,et al. Heterotopic ossification associated with knee dislocation. Arthroscopy,2002,18:835-839.
[11] Mills WJ,Tejwani N. Heterotopic ossification after knee dislocation:The predictive value of the injury severity score. J Orthop Trauma,2003,17:338-345.
[12] Baker SP,O’Neill B,Haddon W,et al. The injury severity score:a method for describing patients with multiple injuries and evaluating emergency care. J Trauma,1974,14:187-196.
[13] Shapiro MS,Freedman EL. Allograft reconstruction of the anterior and posterior cruciate ligaments after traumatic knee dislocations. Am J Sports Med,1995,23:580-587.
[14] Thomsen PB,Rud B,Jensen UH. Stability and motion after traumatic dislocation of the knee. Acta Orthop Scand,1984,55:278-283.
[15] McAuliffe JA,Wolfson AH. Early excision of heterotopic ossification about the elbow followed by radiation therapy.J Bone Joint Surg (Am),1997,79:749-55.
[16] Wang JC,Shapiro MS. Pellegrini-Stieda syndrome. Am J Orthop,1995,24:493-497.
[17] Cosgarea AJ,DeHaven KE,Lovelock JE. The surgical treatment of arthrofibrosis of the knee. Am J Sports Med,1994,22:184-191.
[18] Barbera C. Severe heterotopic bone formation in the knee after tibial intramedullary nailing. J Orthop Trauma,1992,6:113-115.
[19] Mendes LFA,Pretterklieber LM,Cho JH,et al. Pellegrini–Stieda disease:a heterogeneous disorder not synonymous with ossification/ calcification of the tibial collateral ligament—anatomic and imaging investigation. Skeletal Radiol,2006,35:916-922.
[20] Ivey M. Myositis ossificans of the thigh following manipulation of the knee,a case report. Clin Orthop,1985,198:102.
[21] Dalury DF,Jiranek WA. The incidence of heterotopic ossification after total knee arthroplasty. J Arthroplasty,2004,19:447-452.
[22] Kjaersgaard-Andersen P,Ritter MA. Short-term treatment with nonsteroidal antiinflammatory medications to prevent heterotopic bone formation after total hip arthroplasty. A preliminary report. Clin Orthop Relat Res,1992:157.
[23] Knelles D,Barthel T,Karrer A,et al. Prevention of heterotopic ossification after total hip replacement. A prospective,randomised study using acetylsalicylic acid,indomethacin and fractional or single-dose irradiation. J Bone Joint Surg Br,1997,79:596.
[24] Tozun R,Pinar H,Yesiller E,et al. Indomethacin for prevention of heterotopic ossification after total hip arthroplasty. J Arthroplasty,1992,7:57.
[25] Sodemann B,Persson PE,Nilsson OS. Prevention of periarticular heterotopic ossification following total hip arthroplasty. Clinical experience with indomethacin and ibuprofen. Arch Orthop Trauma Surg,1988,107:329.
[26] Cella JP,Salvati EA,Sculco TP. Indomethacin for the prevention of heterotopic ossification following total hip arthroplasty. Effectiveness,contraindications,and adverse effects. J Arthroplasty,1988,3:229.
[27] Chao ST,Lee SY,Borden LS,et al. External beam radiation helps prevent heterotopic bone formation in patients with a history of heterotopic ossification. J Arthroplasty,2006,21:731.
[28] Padgett DE,Holley KG,Cummings M,et al. The efficacy of 500 CentiGray radiation in the prevention of heterotopic ossification after total hip arthroplasty:a prospective,randomized,pilot study. J Arthroplasty,2003,18:677.
[29] Fuller DA,Mark A,Keenan MA. Excision of heterotopic ossification from the knee. Clin Orthop Relat Res,2005,438:197-203.
[30] Devnani AS. Management of heterotopic ossification affecting both hips and knees. Singapore Med J,2008,49(6):501-504.