高屈曲后稳定型旋转平台假体和标准假体在全膝关节置换术后的早期疗效比较

吴浩，孟志超，曹永平，杨昕，刘恒，王瑞，崔云鹏，潘利平，周星彤

(北京大学第一医院骨科，北京　100034)



临床论著

高屈曲后稳定型旋转平台假体和标准假体在全膝关节置换术后的早期疗效比较

吴浩，孟志超，曹永平*，杨昕，刘恒，王瑞，崔云鹏，潘利平，周星彤

(北京大学第一医院骨科，北京100034)

目的比较旋转平台高屈曲假体(Depuy，RPF)与旋转平台标准假体(Depuy，RP)在全膝关节置换术(total knee arthroplasty，TKA)后早期临床效果的差异。方法对2013年1月至2014年12月期间在北京大学第一医院因膝关节骨关节病行全膝关节置换术并使用RP或RPF假体的患者进行随访。比较使用两种假体的患者术后膝关节活动度(range of motion，ROM)、美国特种外科医院(the hospital special surgery，HSS)评分、主动高屈曲动作的能力和髌骨摩擦音的发生率；影像学检查测量术后髌骨倾斜角及Insall-Salvati比值。结果共计随访患者48 例(55 膝)，其中使用RP假体15 例(18 膝)，RPF假体33 例(37 膝)，平均随访时间18.7个月(7～31个月)。术后膝关节ROM：RP组(124.17±12.04)°，RPF组(121.41±14.06)°；HSS评分：RP组(94.00±4.61)分，RPF组(92.59±4.44)分，差异均无统计学意义(P>0.05)。能够完成蹲起等高屈曲动作的比率：RP组44.4%，RPF组37.8%(P=0.64)；髌骨摩擦音发生率：RP组5.56%，RPF组16.22%(P=0.27)，两组之间差异均无统计学意义。影像学结果显示，术后RPF组Insall-Salvati比值(1.022±0.087)显著低于RP组(1.077±0.082)，差异存在统计学意义(P=0.03)；术后两组间髌骨倾斜角RPF组(3.70±1.72)°，RP组(3.67±1.40)°，差异无统计学意义(P=0.96)。结论在TKA术中使用RP及RPF假体的患者，术后短期随访膝关节疼痛及功能均有显著改善。高屈曲旋转平台假体相对于标准假体并未显现出在术后关节最大屈曲度、HSS评分和高屈曲活动能力方面的显著优势。同时，高屈曲假体组术后髌骨摩擦音发生率有高于标准假体组的趋势，但该差异无统计学意义。

全膝关节置换术；旋转平台；高屈曲假体；标准假体；髌骨摩擦音

人工全膝关节置换术(total knee arthroplasty，TKA)被认为是治疗终末期严重膝关节骨关节病最有效、最成功的手术方法。该手术能够有效地缓解患者的疼痛症状并恢复膝关节功能。随着国内人们对膝关节骨关节病认识的加深及对TKA手术的认可，越来越多的患者接受了该手术，其中包括相对年轻的患者，而这些患者对膝关节功能具有更高的要求。因此，如何增加术后膝关节屈曲角度和活动度成为一个重要研究方向。目前，许多厂商针对这一目标设计并推出了多种高屈曲型假体(high flexion prosthesis)，并在临床中得到了广泛应用。这类假体在设计上增加了股骨后髁的截骨量(通常为2～4 mm)，从而使股骨后髁弧面增大，增加股骨后髁与衬垫的接触，减少膝关节屈曲时的峰值压力；同时改进了胫骨衬垫设计，避免在高屈曲状态下衬垫对髌腱的撞击。因此，高屈曲假体在理论上可使患者在TKA术后获得超过150°的膝关节活动范围。然而相对于标准假体，高屈曲型假体具有费用昂贵、手术中需要增加额外的截骨量等缺点，另外，高屈曲型假体还可能导致术后髌骨摩擦音的发生率增高[1]。目前，国内外许多针对高屈曲型膝关节假体的研究显示，相较于标准假体，高屈曲假体在术后膝关节活动度及患者满意度等方面没有显著性的优势[2-3]。因此，针对高屈曲型膝关节假体的优越性，目前在临床上仍然存在争议。

为明确高屈曲型膝关节假体较标准假体是否更具优越性，本研究回顾分析2013年1月至2014年12月我院采用旋转平台高屈曲假体(RPF)行人工全膝关节置换术的患者资料，并与同期使用旋转平台标准假体(RP)的患者进行疗效比较，现报告如下。

1　资料与方法

1.1一般资料回顾性选取2013年1月至2014年12月期间于北京大学第一医院骨科使用旋转平台高屈曲假体(RPF)与旋转平台标准假体(RP)行单侧或双侧全膝关节置换术的患者，门诊随访共计48 例55 膝。其中，高屈曲型假体组33 例37 膝，标准假体组15 例18 膝。1.2纳入标准a)符合《实用骨科学(第3版)》中膝骨关节骨关节病的诊断标准者[4]，初次接受全膝关节置换术的患者(髌骨未置换)；b)手术均由同一术者完成(本文作者之一)。

1.3排除标准a)膝关节感染性疾病；b)非骨水泥固定或特殊假体；c)TKA术后二次翻修者；d)合并脑血管意外或躯体运动功能异常导致肢体运动功能部分丧失者；e)合并严重髋关节或腰椎疾病导致肢体运动功能障碍者。

1.4假体旋转平台高屈曲假体为美国Depuy公司的PFC sigma RPF假体，旋转平台标准假体为美国Depuy公司的PFC sigma RP假体。

1.5手术方法腰麻或全麻满意后，使用气囊止血带直至手术结束。取膝前正中切口，髌骨旁内侧入路进入关节囊。对于膝关节内外翻畸形的患者，在截骨之前，进行初始的软组织松解，矫正下肢力线。先使用股骨切割导向器作股骨侧截骨后，用髓外定位器做胫骨截骨。安放假体试模，检测膝关节屈伸活动度及内外侧稳定情况，并测量下肢力线，满意后安放假体，并使用骨水泥固定。之后行髌骨周围去神经化及髌骨成型，测试髌骨轨迹满意后关闭关节囊及切口，弹力绷带加压包扎。

1.6术后康复术后待麻醉恢复后即鼓励患者行股四头肌等长功能锻炼，术后24 h内拔除引流管，之后使用CPM行被动膝关节屈伸功能锻炼，并鼓励患者下床进行主动膝关节屈伸功能锻炼。第3～4日鼓励患者使用助步器下地活动。术后12～14 d拆除缝线。

1.7观察指标观察并测量患者手术前及随访时膝关节活动度(range of motion，ROM)及美国特种外科医院 (the hospital special surgery，HSS)评分，评估患者术后膝关节主动高屈曲活动能力(下蹲)并检查患者随访时有无髌骨摩擦音；行膝关节正侧位及髌骨轴位X线片检查，测量术后髌骨倾斜角及Insall-Salvati比值。1.8数据分析对所有数据采用SPSS 19.0统计软件包进行统计分析。根据假体类型对患者进行分组，对两组患者的一般情况(包括年龄、BMI、性别等因素)进行χ2检验和t检验以确定两组患者是否均衡；对两组患者术前术后的ROM、HSS评分采用配对t检验，对术后主动高屈曲能力(下蹲)及摩擦音发生率行χ2检验；对术后影像学测量所得Insall-Salvati比值和髌骨倾斜角行t检验。以P<0.05作为检验标准。

2　结　　果

2.1两组患者的基本资料比较两组患者在性别、年龄、BMI、术前HSS评分、术前膝关节屈曲挛缩度、术前膝关节活动度等一般资料上差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性(见表1)。

表1　高屈曲型假体组与标准假体组术前一般资料比较

2.2随访结果共随访患者48 例55 膝，随访时间7～31个月，中位随访时间18.7个月；其中标准假体组随访时间(26.06±2.98)个月，高屈曲型假体随访时间(15.11±4.08)个月。两组患者在术后膝关节活动范围、HSS评分方面均较术前明显改善，差异具有统计学意义(P<0.05，见表2～3)。但是，两组间患者在术后ROM及HSS评分、高屈曲活动能力及髌骨摩擦音发生率上差异无统计学意义(P>0.05)；影像学结果显示，两组间患者术后Insall-Salvati比值差异存在统计学意义(P=0.03)，而两组间髌骨倾斜角差异无统计学意义(见表4)。

表2　高屈曲型假体和标准假体手术前后ROM变化(°)

表3　高屈曲型假体和标准假体手术前后HSS评分变化(分)

表4　高屈曲型假体组与标准假体组术后效果比较±s)

3　讨　　论

随着人们对生活质量要求的提高，人们对膝关节术后的要求也不再仅限于疼痛的缓解，对术后膝关节活动度提出了更高的要求。一般认为，膝关节活动度大于90°才可以满足日常生活基本需要。有学者研究，93°的活动度可以使患者从椅子上坐起，83°～117°的活动度可以满足上下楼的需要，106°可以完成系鞋带的动作，进出浴缸需要130°～140°的活动度，而跪坐、下蹲等动作则至少需要膝关节活动度达到150°[5-7]。

在我们的研究中，无论是使用高屈曲型假体的患者还是使用标准假体的患者，手术后患者在膝关节活动度、HSS评分方面均较术前有明显改善，取得了良好的手术效果。但两组之间比较，与理论预期不同，高屈曲组临床结果在术后膝关节ROM、HSS评分及能否完成下蹲等高屈曲动作方面并未表现出明显的优越性。

从目前国内外的文献来看，许多研究结果与本研究结果类似，高屈曲型假体较标准假体在术后关节活动度、HSS评分等方面并无明显优势。McCalden等[8]比较了50 例后稳定型高屈曲假体和50 例后稳定型标准假体，随访2.7年后，两组患者在术后膝关节活动度、HSS评分等各项指标上均无明显差异。Kim[9]随访了85 例双膝置换的患者，这些患者一侧使用了标准假体，另一侧使用了性别特异性的高屈曲假体，2.1年的随访显示两种假体在术后膝关节ROM、HSS评分等方面差异无统计学意义。另外，来自韩国的一项研究使用了与本研究相同的旋转平台高屈曲型假体(RPF)，其结果与之前的研究类似，高屈曲型假体与标准假体在各项指标上类似[10]。与此结论相反，另外也有一些研究显示，使用高屈曲假体的患者术后具有更高的膝关节活动度。Gupta[11]针对PFC Sigma RP-F及PFC Sigma RP假体的研究显示，使用RP-F高屈曲假体的患者具有更好的膝关节活动度；Weeden等[12]针对NexGen Flex假体和标准NexGen假体的研究也有类似的结果。最近，Wang等[13]对16篇相关研究数据进行了Meta分析，结果显示高屈曲假体较标准假体具有更好的术后活动度，但两组之间在HSS等评分上无明显差异。

除了假体类型的影响，膝关节术后的活动度受到许多因素的影响，如年龄、性别、肥胖、术者的技术操作，术后功能锻炼等因素。这其中，术前患者的膝关节活动度被认为是最重要的影响因素之一。Ritter[14]对4 727 例行初次置换的膝关节进行回顾性研究发现，术前膝关节活动度是影响术后膝关节活动度的最重要因素。然而，也有部分学者认为，膝关节活动度在术后会出现一种“靠拢”现象，即术前活动度差的患者术后活动度增加，而部分术前活动度好的患者在术后会丧失部分活动度[15]。因此，在选择使用高屈曲假体的患者时，许多专家倾向于选择术前活动度好、非肥胖、伸膝装置功能正常的患者。在本研究中，高屈曲假体组与标准假体组的患者在术前活动度、BMI、年龄等术前因素方面并无明显统计学差异，这可能是两组患者术后结果差异无统计学意义的影响因素之一；另外，本研究中的所有患者均由同一名术者完成，且两组患者采用相同的康复锻炼计划，故手术及康复因素对手术结果的影响在两组间差异无统计学意义。

髌骨摩擦音是膝关节置换术后最常见的并发症之一，也是随访中患者最常抱怨的问题之一。膝关节置换术后膝关节摩擦音最早由Insall在1982年报道[16]，他描述了1 例因髌骨周围纤维结节增生造成膝前疼痛的病例。目前的研究认为，影响术后髌骨摩擦音发生的因素很多，其中膝关节假体的设计是最重要的因素。Hozack[17]的研究指出，PS假体对髌骨摩擦音的发生较CR假体更为敏感。最近William对使用RP及RP-F假体的膝关节研究显示，在其随访的142 例膝关节中，共有13 例患者术后出现髌骨摩擦音，其中RP-F组11 例，RP组2 例，两组间差异显著[18]；Choi[19]的研究也指出RP/RPF假体类型与髌骨摩擦音存在明显的关系。Fukunaga[20]对113 例使用PFC Sigma RP假体的患者进行随访，在术后2～3.2年时髌骨摩擦音的发生率为13.3%；在该研究中，作者指出，髁间盒的高度与股骨假体前后径之比越大，术后发生髌骨摩擦音的概率越高。除了假体设计原因，髌骨摩擦音与术后髌骨的位置及髌骨轨迹相关。在Dennis[21]主导的一项涉及4 000余例膝关节置换术的回顾性研究中，共有60 例膝关节在术后发生了髌骨弹响及摩擦音，其中发生髌骨摩擦音的44 例。针对这44 例膝关节进行分析发现，使用小号的髌骨假体、髌腱缩短或Insall-Salvati比值减小与术后髌骨摩擦音密切相关。这可能是由于大号的髌骨假体增大了伸膝装置与股骨假体之间的距离，从而减少股四头肌腱的摩擦；而短缩的髌腱使得髌骨与股骨假体的接触应力增大，屈膝时使股四头肌腱末端收到激惹而纤维组织增生，产生髌骨摩擦音。与Dennis的结果类似，Hoops针对术后髌骨摩擦音利用计算机模型进行的研究发现，髌腱的缩短、关节线的上移、使用小号的髌骨假体与膝关节置换术后髌骨摩擦音发生增多有关[22]。另外，Fukunaga指出，术后髌骨的倾斜是造成术后髌骨摩擦音的重要独立危险因素[20]。

在本研究中，髌骨摩擦音的总发生率为12.73%(7 例)，其中RPF组16.22%(6 例)较RP组5.56%(1 例)有增高趋势，但两组间差异无统计学意义(P=0.27)。该结果与前述的相关研究结果相近。我们认为，这可能是由于：a)假体的特点，这两种假体(尤其是RPF假体)的髁间盒高度与股骨假体前后径之比较大、股骨假体前面与髁间盒的移行区域较锐利(a sharp transition)。b)本研究中所有患者均采用髌旁内侧入路，该手术入路需切开股四头肌腱致使术后股四头肌腱腱末端瘢痕形成，从而使术后髌骨摩擦音发生增多。c)与前述研究相比，本研究中所有患者均未进行髌骨置换而是选择进行髌骨成形和去神经化处理，可能是影响术后髌骨摩擦音发生率的因素之一。在2012年进行的一项回顾性研究显示，与髌骨成形术或不处理髌骨相比，TKA术中行髌骨置换能够显著降低术后髌骨摩擦音的发生[23]。d)本研究中，RPF组患者术后Insall-Salvati比值较RP组显著减低，这可能是造成RPF组髌骨摩擦音较RP组存在增高趋势的可能原因，但这仍需进一步研究讨论。

本研究尚存在一些不足。a)该研究为回顾性研究。b)该研究完成随访的病例数较少，尤其是标准假体组的患者数量较少。c)随访时间较短，对假体间的中长期效果差异仍需进一步随访研究。d)两组患者的随访时间存在一定差异，标准假体组患者随访时间较高屈曲假体组长，这使得实验结果可能受到患者恢复时间的干扰。

在TKA术中使用RP及RPF假体的患者，术后短期随访膝关节疼痛及功能均有显著改善。高屈曲旋转平台假体相对于标准假体并未显现出在术后关节最大屈曲度和高屈曲活动能力方面的显著优势。高屈曲假体组术后髌骨摩擦音发生率有高于标准假体组的趋势，但该差异无统计学意义。

[1]Jain S，Pathak AC，Kanniyan K，etal.High-flexion posterior-stabilized total knee prosthesis：is it worth the hype?[J].Knee SurgRelat Res，2013，25(3)：100-105.

[2]慧明，刘家明，翁习生，等.高屈曲假体初次全膝关节置换术早期随访结果的Meta分析[J].中华骨科杂志，20l0，30(6)：548-553.

[3]Fischer M，von Eisenhart-Rothe R，Simank HG.Comparable short-term results seen with standard and high-flexion knee arthroplasty designs in European patients[J].J Orthop，2013，10(3)：119-122.

[4]胥少汀，葛宝丰，徐印坎.实用骨科学[M].第3版.北京：人民军医出版社，2005：1309-1340.

[5]Laubenthal KN，Smidt GL，Kettelkamp DB.A quantitativeanalysis of knee motion during activities of daily living[J].PhysTher，1972，52(1)：34-43.

[6]Mulholland SJ，Wyss UP.Activities of daily living in non-Western cultures：range of motion requirements for hip and kneejoint implants[J].Int J Rehabil Res，2001，24(3)：191-198.

[7]Rowe PJ，Myles CM，Walker C，etal.Knee jointkinematics in gait and other functional activities measured usingflexible electrogoniometry：how much knee motion is sufficientfor normal daily life?[J].Gait Posture，2000，12(2)：143-155.

[8]McCalden RW，MacDonald SJ，Bourne RB，etal.Arandomized controlled trial comparing“high-flex”vs“standard”posterior cruciate substituting polyethylene tibial inserts in totalknee arthroplasty[J].J Arthroplasty，2009，24(6 suppl)：33-38.

[9]Kim YH，Sohn KS，Kim JS.Range of motion of standardand high-flexion posterior stabilized total knee prostheses：Aprospective，randomized study[J].J Bone Joint Surg(Am)，2005，87(7)：1470-1475.

[10]Shin Woo Nam，Yong Seuk Lee，Ji HoonKwak，etal.A comparison of the clinical and radiographic results of press fit condylar rotating-platform high-flexion and low contact stress mobile bearing prosthesis in total knee arthroplasty：Short term results[J].Knee SurgRelat Res，2012，24(1)：7-13.

[11]Gupta SK，Ranawat AS，Shah V，etal.The P.F.C.sigma RP-F TKA designed for improved performance：a matched-pair study[J].Orthopedics，2006，29(9 suppl)：49-52.

[12]Weeden SH，Schmidt R.A randomized，prospective studyof primary total knee components designed for increased flexion[J].J Arthroplasty，2007，22(3)：349-352.

[13]Wang Z，Wei M，Zhang Q，etal.Comparison of high-flexion and conventional implants in total knee arthroplasty：a meta-analysis[J].Med SciMonit，2015，21(7)：1679-1686.

[14]Ritter MA，Harty LD，Davis KE，etal.Predicting range of motion after total knee arthroplasty.Clustering，log-linear regression，and regression tree analysis[J].J Bone Joint Surg(Am)，2003，85(7)：1278-1285.

[15]Anouchi YS，McShane M，Kelly F Jr.Range of motion in total knee replacement[J].Clin Orthop Relat Res，1996(331)：87-92.

[16]Insall JN，Lachiewicz PF，Burstein AH.The posterior stabilized condylar prosthesis：a modification of the total condylardesign：two to four-year clinical experience[J].J Bone Joint Surg(Am)，1982，64(9)：1317-1323.

[17]Hozack WJ，Rothman RH，Booth RE Jr，etal.The patellar clunk syndrome：a complication of posteriorstabilized total knee arthroplasty[J].Clin Orthop Relat Res，1989(241)：203-208.

[18]William GH，SupatraSritulanondha C，Anderson Engh Jr.Prospective randomized comparison of high-flex and standard rotating platform total knee arthroplasty[J].J Arthroplasty，2011，26(6 Suppl)：28-34.

[19]Choi WC，Ryu KJ，Lee S，etal.Painful patellar clunk or crepitation of contemporary knee prostheses[J].Clin Orthop Relat Res，2013，471(5)：1512-1522.

[20]Fukunaga K，Kobayashi A，Minoda Y，etal.The incidenceof the patellar clunk syndrome in a recently designedmobile-bearing posteriorly stabilised total knee replacement[J].J Bone Joint Surg(Br)，2009，91(4)：463.

[21]Dennis DA，Kim RH，Johnson DR，etal.The John insall award：control-matched evaluation of painful patellar crepitus after total knee arthroplasty[J].Clin Orthop Relat Res，2011，469(1)：10-17.

[22]Hoops HE，Johnson DR，Kim RH，etal.Control-matched computational evaluation of tendo-femoral contact in patientswith posterior-stabilized total knee arthroplasty[J].J Orthop Res，2012，30(9)：1355-1361.

[23]Abdul Khan，Nikhil Pradhan.Results of total knee replacement with/without resurfacing of the patella[J].Acta Ortop Bras，2012，20(5)：300-302.

Comparison of Short-term Results between High-flexion and Standard Posterior Stabilized Rotating Platform Mobile Bearing Prosthesis

Wu Hao，Meng Zhichao，Cao Yongping，et al

(Department of Orthopedics，the 1st Hospital of Beijing University，100034Beijing，China)

ObjectiveTo compare the results of rotating-platform high-flexion (Depuy，RPF) total knee arthroplasty with rotating-platform standard (Depuy，RP) for clinical and radiographic assessment after a short-term period.MethodsWe retrospectively analyze Patients undergoing standard and high-flexion prostheses replacment in Peking University First Hospital for osteoarthritis from Jan 2013 to Dec 2014.Post-operation results were compared between two groups.The clinical evaluation included range of motion (ROM)，Score of the Hospital for Special Surgery (HSS score)，squattingand patellarcrepitus.The radiographic evaluation included Insall-Salvati ratio and patellar tilt.ResultsTotally 48 cases (55 knees)，including 14 cases (18 knees) in RP group and 33 cases (37 knees) in RPF group，were followed-up for 7～31 months.The post-operative range of motion was (124.17±12.04) in the RP group and (121.41±14.06) in the RP-F group with no statistical difference.The HSS score was 94.00±4.61 in the RP group and (92.59±4.44) in the RP-F group with no statistical difference.There were no statistical differences in squattingor patellar crepitus (P>0.05).The results of X-ray demonstrate that there was statistical differences in postoperative Insall-Salvati Ratio(P=0.03) between RP group and RP-F group，but no difference in postoperative patellar tilt(P=0.96).ConclusionTotal knee arthroplasty with RP and RPF both showed excellent and predictable results at the short-term follow up.But no significant differences were found between standard and high-flexion rotating-platform mobile-bearing total knee prostheses in terms of ROM，HSS score，squatting.The incidence of patellar crepitus in RPF group was higher than that in RP group with no statistical differences.

total knee arthroplasty；rotating-platform；high-flexion prosthesis；standard prosthesis；patellarcrepitus

1008-5572(2016)08-0673-05

R687.4+2

B

2016-02-14

*本文通讯作者：曹永平