旋转平台后交叉韧带保留型与替代型人工膝关节置换术短期疗效比较

柴伟 任鹏 陈继营 周勇刚 张国强 倪明 李想 王岩

（中国人民解放军总医院骨科，北京100853）

旋转平台后交叉韧带保留型与替代型人工膝关节置换术短期疗效比较

柴伟 任鹏 陈继营 周勇刚 张国强 倪明 李想 王岩*

（中国人民解放军总医院骨科，北京100853）

背景：目前，国内外文献对后交叉韧带替代型旋转平台应用的报道较多，且其疗效良好。而后交叉韧带保留型旋转平台的临床、运动学研究均较少。

目的：比较人工膝关节置换术中使用旋转平台后交叉韧带保留型假体和旋转平台后交叉韧带替代型假体的短期疗效。方法：回顾分析2011年6月至2013年1月我科两位高年资医师进行的人工膝关节置换术的病例资料。其中使用旋转平台后交叉韧带保留型假体，并最终纳入研究的患者80例（106膝）；使用旋转平台后交叉韧带替代型假体并纳入研究的78例（108膝）。两组患者均于术后3个月、6个月、1年、1年半、2年、3年进行随访。记录患者膝关节HSS评分、膝关节活动度，以及衬垫脱位等并发症。影像学检查假体移位、松动征象及骨溶解、假体周围放射性透亮线。

结果：平均随访时间2.2年。两组患者末次随访时膝关节HSS评分和膝关节活动度均较术前明显改善，但组间无显著统计学差异（P＞0.05）。所有患者均未发生衬垫脱位。X线检查未发现假体移位、松动及骨溶解，两组患者各有3例膝关节出现局限于1区的不超过1mm的放射性透亮线。

结论：人工膝关节置换术使用旋转平台时，无论对后交叉韧带进行保留还是替代，均能获得良好的术后效果，两者短期临床及影像学结果无差异。保留后交叉韧带时，常需要对后交叉韧带进行平衡。

人工全膝关节置换术；旋转平台；后交叉韧带保留；后交叉韧带替代

Background:ound:There have beenmany reportson posterior cruciate-substituting rotating-platform prosthesis used in total knee arthroplasty(TKA)and clinicaloutcomesaregood.But thereare few of clinicaland on kinematic studieson posterior cruciate-retaining rotating-platform prosthesis.

Objective:tive:To compare clinical and radiographic results between posterior cruciate-retaining rotating-platform and posterior cruciate-substituting rotating-platform used in TKAs.

Methods:hods:Clinical data of patientswho underwent TKAsoperated by two senior surgeons in our hospitalbetw een June 2011 and January 2013 were retrospectively analyzed.Eventually,80 patients(106 knees)treated with posterior cruciate-retaining rotating-platform prosthesis and 78 patients（108 knees）w ith posterior cruciate-substituting rotating-platform prosthesis w ere enrolled in this study.HSS scores,range ofmotion and com plicationswere recorded during follow-up(3,6,12,18,24 and 36months after surgery).Radiographic analysis included prosthesismigration,prosthesis loosening,osteolysis,and radiolucent linearound prosthesis.

Results:ults:Themean duration of follow-upwas 2.2 years.The HSS scores and range ofmotion of both groupswereexcellent at the last follow-up,but there w ere no significant differences in the tw o parameters betw een tw o groups(P＞0.05).Insert dislocation was not found in either group.Prosthesism igration and loosening,osteolysiswere absent.Therewereminimal radiolucent line(＜1mm)in 3 knees in each group.

Conclusions:ions:Rotating-p latform TKAs w ith either posterior cruciate-substituting rotating-platform or posterior cruciate-retaining rotating-platform can achieve excellent results.Posterior cruciate ligamentmustbe balanced when cruciate-retaining rotating-platform prosthesis isused.

在人工膝关节假体发展的历史中，为了解决人工关节形合度及限制性之间的矛盾，使人工关节的运动学更符合生理模式，出现了多种活动平台，旋转平台是其中最为成功的一种。最初的旋转平台假体对前后交叉韧带均不进行保留（后交叉韧带牺牲型），也没有使用凸轮立柱结构进行替代，其长期随访生存率良好[1-3]。之后旋转平台又分别与后交叉韧带替代（posterior cruciate-substituting，PS）及后交叉韧带保留（posterior cruciate-retaining，CR）技术相结合。国内外文献对PS旋转平台应用的报道较多，结果良好。而CR旋转平台的临床、运动学研究均较少。本研究拟对CR旋转平台及PS旋转平台人工膝关节假体应用的临床结果进行比较，以判断CR旋转平台假体是否能够获得与PS旋转平台假体相近的临床结果。

1 资料与方法

1.1 临床资料

回顾分析2011年6月至2013年1月，由我科两位高年资医师操作的人工全膝关节置换术。其中使用CR旋转平台假体的患者92例（122膝），失访12例，最终纳入研究80例（106膝），男28例（35膝），女52例（71膝）。骨关节炎74例（95膝），类风湿关节炎6例（11膝）。年龄46～78岁，平均67.4岁。术前平均HSS评分为42.4分。平均关节活动度（ROM）106.7°。使用PS旋转平台的患者84例（114膝），失访6例，最终纳入研究78例（108膝），男28例（32膝），女性50例（76膝）。骨关节炎70例（94膝），类风湿关节炎8例（14膝）。年龄40～81岁，平均68.2岁。术前平均HSS评分为40.8分。平均ROM为108.6°（表1）。

1.2 手术操作

手术均由我科两名高年资医生进行，患者仰卧位，患肢气压止血带充气，膝关节前正中切口，髌旁内侧入路切开关节，外翻髌骨，显露胫骨平台，垂直于胫骨力线、CR假体后倾5°，胫骨截骨10～12mm，PS假体后倾0°，胫骨截骨10mm。股骨髓内定位，膝内翻畸形股骨6°外翻截骨，膝外翻畸形时股骨远端4°～5°外翻截骨，伴屈曲挛缩畸形时适当加截股骨远端。外旋根据后髁连线3°设定，并参考通髁线，PS假体进行髁间截骨，截骨完成后去除膝后方骨赘，适当松解后方关节囊。安装试模，并进行软组织平衡，使用骨水泥固定假体。髌骨不进行置换，仅修整为圆形，并周围去神经处理。关闭切口前均放置引流管，并于术后24 h拔除。所使用的CR旋转平台假体为Gem iniMKⅡ（LINK公司），PS旋转平台假体为PFC RP（强生公司），见图1。

表1 患者术前一般资料比较

图1 A.Gem iniMKⅡ假体（LINK公司）；B.PFC sigma RP假体（强生公司）

针对旋转平台特有的并发症，即衬垫脱位，术中保证良好的屈曲间隙及平衡相当重要，通常在截骨完成后安放间隙模块或假体试模，测试其屈伸间隙、以及屈曲位内外翻应力下内外侧张口大小，通常两侧可对称张开2～3mm为平衡，如果存在一侧不平衡，则对紧张侧相应韧带进行松解（内侧副韧带、后交叉韧带、外侧副韧带、腘肌腱），直至获得对称的张口间隙。

CR旋转平台人工膝关节置换中的PCL平衡：首先胫骨截骨时，使用专用的后交叉韧带骨岛保护器保护后交叉韧带胫骨止点处的骨岛，当截骨完成后，将后交叉韧带自骨岛处剥离，并去除骨岛，安放试模，屈曲膝关节至90°，观察股骨后髁与胫骨衬垫的

接触位置，如果此时接触点在矢状面前后居中，PCL没有过分紧张，后抽屉试验胫骨后移较少，则认为是PCL平衡合适；而如果接触点偏前，或后抽屉试验时胫骨过分后移，且PCL无明显张力，则可能是PCL松弛，此时需要增加垫片厚度；如果接触点过分偏后，并可触及异常紧张的PCL，后抽屉试验胫骨无明显后移，则为PCL紧张，需要进一步松解平衡，通常使用松解的方法有两种：一是松解PCL前外侧束股骨止点，二是触摸紧张部分的纤维，使用尖刀片对紧张部位进行拉花松解。通常可以获得PCL平衡。而本CR组患者使用的假体衬垫矢状面为高形合度，对PCL轻微松弛也有一定的代偿作用。

1.3 术后处理

患者回病房后患肢抬高，夹闭引流2 h后开放，引流管24 h拔除，全麻苏醒后，神经阻滞运动恢复后即可以进行踝泵训练，术后第2天开始进行直腿抬高及主被动屈膝及伸膝训练，扶助行器下床行走活动，要求第2天主被动屈膝可到达90°，可完全伸直。抗生素术后24 h后停用，术后第1天加用抗凝药物低分子肝素或利伐沙班直至术后5周。术后第5天出院，出院前要求膝关节能完全伸直，屈曲可达110°。

1.4 临床及放射学评估

两组患者均于术后3个月、6个月、1年、1年半、2年、3年进行随访，随访内容包括膝关节HSS评分、膝关节活动度、有无衬垫脱位；放射学随访包括假体周围透亮线、假体移位、松动征象及骨溶解，平均随访2.2年（图2）。

1.5 数据统计与分析

使用SPASS 13.0软件，两组患者HSS评分、膝关节活动度使用t检验。假体周围透亮线、假体移位、松动及骨溶解使用卡方检验，设置显著性水平α= 0.05，P＜0.05为两组对照存在显著性差异，P＞0.05为两组对照无显著性差异。

2 结果

CR旋转平台假体组的106例膝关节，末次随访时平均HSS评分为92.6分，平均关节活动度为127.6°。PS旋转平台假体组的108例关节，末次随访时平均HSS评分为92.9分，平均关节活动度为129.4°。两组患者HSS评分、关节活动度比较无显著统计学差异（P＞0.05）。所有患者均无衬垫脱位发生。X线结果显示两组各有3膝关节在胫骨平台1区出现放射性透亮线，小于1mm，两组透亮线发生率比较亦无显著统计学差异（P＞0.05）。两组均未发生假体移位、松动及骨溶解，无感染、深静脉血栓、不稳定等并发症（表2）。

表2 两组患者末次随访结果

3 讨论

目前对于旋转平台及固定平台孰优孰劣还存在争议，但是理论上旋转平台有如下优势：①金属托及衬垫之间可旋转活动，从而可在不增加假体整体限制性的情况下增加衬垫与股骨假体的形合度，增加两者之间的接触面积，减少应力集中及磨损。②膝关节的运动学研究显示，膝关节屈伸过程中，总伴有股骨胫骨之间的相对旋转，旋转平台可适应膝关节的运动学[4]。③相对于后交叉韧带替代型固定平台假体，可以避免衬垫与股骨之间相对旋转导致的立柱磨损[5]。④旋转平台的上平面存在较为单一的矢

状面前后运动，而下平面仅为单向旋转运动，从而避免了一个平面上的多向运动，而这种多向运动会加重聚乙烯衬垫的磨损，见于固定平台衬垫的上表面或多向运动活动平台的下表面[6]。⑤对于胫骨假体旋转力线不良，旋转平台有一定的调节能力，从而减少股胫关节旋转不匹配及髌股关节并发症[7]。

图2 A、B.CR旋转平台左膝人工关节置换后2年正侧位X线片；C、D.PS旋转平台右膝人工关节置换后2年正侧位X线片

LCS假体是最早采用活动平台的假体之一，而其最成功的为旋转平台假体，其不保留后交叉韧带，也没有凸轮-立柱结构以替代后交叉韧带功能，而是采用了高形合度旋转垫片以保证稳定，尤其是前后稳定。Callaghan等进行了116例LCS旋转平台膝关节置换术，10年随访无翻修发生[1]，20年随访时其假体生存率为96.5%[2]。Huang等[3]对LCS旋转平台假体进行15年随访，其生存率为92%。国内外文献上对于旋转平台后交叉韧带替代型假体的报道也较多，其结果均等同或优于同类型固定平台假体[8,9]，旋转平台后交叉韧带保留型假体的报道较少，Evans等[10]报道CR旋转平台及固定平台假体2年随访术后活动度无差别，但是旋转平台需要更多平衡后交叉韧带。Bhatt等[11]用CR旋转平台假体对161例患者进行人工膝关节置换术，术后KSS评分平均80分，术后活动度平均为113°。1例出现衬垫脱出。

后交叉韧带保留是否能使用高形合度衬垫？后交叉韧带保留最初的目的增加后方稳定，并实现股骨后滚，从而获得更大的屈曲度，而与之相匹配的胫骨衬垫必须为平面型，如此才能保证股骨后滚不受限制。但平坦型关节面也存在诸多问题，其与股骨髁形合度低，不可避免的增加了接触应力，导致聚乙烯衬垫的早期磨损失败，另外后交叉韧带平衡不良时，如果过度紧张会导致屈曲受限及增加衬垫后内侧接触应力，而过度松弛则会导致股骨反常前移，膝关节不稳定，影响屈膝并增加衬垫磨损。这些都是平坦型衬垫的缺点。而如果增加形合度，其突起的弧形后唇可能会限制股骨髁后滚，其对后交叉韧带保留型假体的临床效果产生什么影响，Scott及Thohill[12]在1994年便进行了相关研究，他们进行了200例CR人工膝关节置换术，其中100例使用较为平坦的标准衬垫，而另外100例使用弧形衬垫，他们认为可以在CR关节上使用形合度更高的弧形垫片，以减少磨损。但是相比于平坦型衬垫，常需要进行PCL平衡，通常在胫骨截骨时截骨面以上的PCL胫骨止点不予保留，除此之外，高形合度衬垫组6%的患者还需要再进行额外的PCL平衡，直至Lift-off试验阴性。他们对两组患者进行平均三年的随访，放射性透亮线发生率均为8%，屈曲活动度无差别。Parsley等[13]的研究中121例膝关节置换使用PS假体，88例使用CR假体及高形合度衬垫，两组术后ROM、膝关节评分、满意度、功能无差别。Hofmann等[14]在CR人工膝关节置换术中分别使用高形合度垫片及标准CR垫片，其术后ROM及HSS评分无差异，但标准垫片组有5例出现不稳定而进行翻修。Wada等[15]对4中不同的聚乙烯衬垫进行体内运动学分析，其发现平坦型衬垫前后移位最多，作者认为增加前后限制性可能更安全，尤其是在PCL松弛时。我科使用的CR型人工膝关节衬垫在冠状面及矢状面均有很高的形合度，因此我们使用的截骨及PCL平衡技术与Scott所介绍技术类似，不同之处为我们先对后交叉韧带胫骨止点处骨岛进行保留，而在安放试模前将骨岛与PCL剥离并去除，以避免截骨或其他操作时造成PCL过度损伤，另一个不同的是我们对于PCL是否平衡的检查方法。虽然目前文献均支持在CR型人工膝关节置换中使用高形合度衬垫，但是仍不能忽略的是形合度过高会将应力传导至固定衬垫下方或金属托及骨固定界面，这可能会是导致衬垫背面磨损、假体松动的一个因素，另外在高屈曲时，高形合度也会限制CR假体股骨髁后滚[16]及其相对于胫骨的旋转。而加入旋转平台这一设计不仅减少了限制性及应力传导，还可以在屈曲时实现股骨外侧髁后滚，从而获得更接近自然膝关节的运动学模式。

理论上凸轮立柱结构可使股骨髁后滚更可靠，从而有利于膝关节屈曲，但我们并没有发现两组患者膝关节活动度有明显差异，这可能也归结于CR假体中使用了旋转平台、对PCL的良好平衡、以及注重后髁Offset重建等因素。另外我们术后统一采用相同的康复计划，并在术后口服镇痛药物，术后第2天患者通常都可以屈膝至90°，另外，医生的鼓励及督促也非常重要。

旋转平台特有的并发症是衬垫脱出，并且以CR假体多见，文献报道衬垫脱出率为0～9%，David等[17]报道了7例旋转平台衬垫脱出，均为外侧股骨髁向前脱出，都出现在CR型旋转平台假体，7例患者原有畸形均为膝外翻。而Scott则认为CR旋转平台脱出大多数是因为PCL过紧的缘故，从而导致股骨外髁相对于衬垫向后脱出，因此PCL的平衡至关重要。本研究中两组患者均未发生衬垫脱出，我们考虑可能与CR型假体中使用的高形合度衬垫、PCL良好的平

衡、屈伸间隙良好的平衡有关。

关于PCL平衡，最著名的测试方法为Richard scott提出的POLO试验[18]，即为“抽出Pull-Out”及“抬离Lift-Off”试验，针对旋转平台，Scott还提出了“slide-back试验”[18]。Scott的技术是在使用强生器械时设计出的，使用的胫骨试模并不固定在胫骨平台上，并对试模衬垫的矢状面弧度，后方高度都有其特定要求，我们使用的Gem ini系统试模胫骨试模金属托通过金属柱固定在平台上，而试模衬垫也与金属托固定，无法进行Scott所描述的POLO试验。针对此器械，我们制定了相应的PCL平衡测试方法及标准，并在临床中应用效果良好。

本研究存在以下不足：最主要的是两组患者使用的假体不属于同一厂家，其股骨假体、胫骨托、旋转机制等有所不同，我们虽然在手术操作及术后康复中严格按照标准执行，但没有考虑以上因素对患者临床结果的影响，而最好的对照设计是使用相同厂家相同系统的假体，仅在保留或替代PCL上不同，这样能排除其他混杂因素。其次是我们仅关注两种假体的短期随访效果，旋转平台保留或替代PCL的优劣，仍需要进行长期随访。

综上所述，人工膝关节置换术使用CR型假体、高形合度旋转衬垫，与使用PS型假体、旋转衬垫，均能获得良好的术后效果，两者之间短期临床及放射学结果无差异。而使用CR型假体时，通常需要进行PCL的松解平衡。

[1]Callaghan JJ,Squire MW,Goetz DD,et al.Cemented rotating-platform total knee replacement.A nine to twelve-year follow-up study.JBone Joint Surg Am,2000,82(5):705-711.

[2]Callaghan JJ,Wells CW,Liu SS,et al.Cemented rotatingplatform total knee replacement.A concise follow-up,at a minimum of twenty years,of a previous report.J Bone JointSurg Am,2010,92(7):1635-1639.

[3]Huang CH,Ma HM,Lee YM,et al.Long-term results of low contact stressmobile-bearing total knee replacements. Clin Orthop RelatRes,2003,416:265-270.

[4]Ranawat CS,Komistek RD,Rodriguez JA,etal.In vivo kinematics for fixed and mobile-bearing posterior stabilized knee prostheses.Clin Orthop Relat Res,2004,418:184-190.

[5]Zingde SM,Leszko F,Sharma A,etal.In vivo determ ination of cam-post engagement in fixed and mobile-bearing TKA.Clin Orthop RelatRes,2014,472(1):254-262.

[6]Delport HP,Banks SA,De Schepper J,et al.A kinematic com parison of fixed-and mobile-bearing knee rep lacements.JBone JointSurg Br,2006,88(8):1016-1021.

[7]Rees JL,Beard DJ,Price AJ,et al.Real in vivo kinematic differences betweenmobile-bearing and fixed-bearing total knee arthroplasties.Clin Orthop Relat Res,2005,432:204-209.

[8]Kim YH,Kim JS,Park JW,et al.Comparison of the low contact stress and press fit condy lar rotating-p latform mobile-bearing prostheses in totalknee arthroplasty:a prospective randomized study.JBone JointSurg Am,2011,93(11): 1001-1007.

[9] Ranawat AS,Rossi R,Loreti I,et al.Comparison of the PFC Sigma fixed-bearing and rotating-platform total knee arthrop lasty in the same patient:short-term results.JA rthroplasty,2004,19(1):35-39.

[10]Evans MC,Parsons EM,Scott RD,et al.Comparative flexion after rotating-platform vs fixed-bearing total knee arthroplasty.JArthroplasty,2006,21(7):985-991.

[11]Bhatt H,Rambani R,W hiteW,et al.Primary total knee arthroplasty using the P.F.C Sigma®-rotating platform cruciate retaining endoprosthesis--a 6 year follow up.Knee, 2012,19(6):856-859.

[12]Scott RD,Thornhill TS.Posterior cruciate supplementing total knee replacementusing conforming inserts and cruciate recession:effect on range of motion and radiolucent lines.Clin Orthop RelatRes,1994,309:146-149.

[13]Parsley BS,CondittMA,Bertolusso R,etal.Posterior cruciate ligamentsubstitution isnotessential forexcellentpostoperative outcomes in total knee arthrop lasty.JA rthrop lasty,2006,21(Suppl):127-131.

[14]Hofmann AA,Tkach TK,Evanich CJ,etal.Posterior stabilization in total knee arthroplasty w ith use of an ultracongruentpolyethylene insert.JArthroplasty,2000,15(5):576-583.

[15]Wada M,Tatsuo H,Kawahara H,et al.In vivo kinematic analysis of total knee arthroplasty w ith four different polyethylene designs.Artif Organs,2001,25(1):22-28.

[16]Daniilidis K1,Skwara A,Vieth V,etal.Highly conform ing polyethylene inlays reduce the in vivo variability of knee jointkinematicsafter totalknee arthroplasty.Knee,2012,19 (4):260-265.

[17]Fisher DA,Bernasek TL,Puri RD,et al.Rotating p latform spinoutsw ith cruciate-retainingmobile-bearing knees.JArthroplasty,2011,26(6):877-882.

[18]ScottRD,ChmellM J.Balancing the posterior cruciate ligamentduring cruciate-retaining fixed andmobile-bearing total knee arthroplasty:description of the pull-out lift-off and slide-back tests.JArthroplasty,2008,23(4):605-608.

Comparison of the cruciate-re te-re taining rotating-platform and cruciate-substituting rotating-platform prosthese these s in total kn tal kn eearthroplasty:a short-term result

CHAIWei,REN Peng,CHEN Jiying,ZHOUYonggang,ZHANGGuoqiang,NIM ing,LIXiang,WANGYan*
(Departmentof Orthopaedics,TheGeneralHospitalof PLA,Beijing 100853,China)

ords:Totalknee replacement;Rotating-platform;Posterior cruciate-retaining;Posterior cruciate-substituting

2095-9958（2015）08-0 327-05

10.3969/j.issn.2095-9958.2015.04-012

*通信作者：王岩，E-mail：yanwang301@163.com