胫骨高位截骨术失败相关原因分析

郭冲，张佳豪，李粤源，贾鑫玮，张辉，王茜，王志强*

(1.华北理工大学附属医院骨科，河北 唐山 063000；2.唐山市第二医院关节一科，河北 唐山 063000；3.华北理工大学基础医学院，河北 唐山 063000)

膝关节骨关节炎(knee osteoarthritis，KOA)是一种老年人多发病，临床表现主要为膝关节疼痛、活动受限、关节间隙变窄等症状，且其发病率随着年龄的增长而上升[1]。胫骨高位截骨术(high tibial osteotomy，HTO)是治疗合并内翻畸形的膝关节骨关节炎患者的一项重要保膝手术方式，其主要是通过胫骨近端截骨，把力线从发生炎症和磨损严重的膝关节内侧间室，转移至相对正常的外侧间室，从而减轻内侧间室负荷，减轻关节炎症状，改善关节功能，可推迟或避免行关节置换[2]。HTO分为外侧闭合楔形截骨术(close wedge high tibial osteotomy，CWHTO)和内侧开放楔形截骨术(open wedge high tibial osteotomy，OWHTO)，两种术式各具优劣势。近些年随着保膝理念的发展，HTO在临床上应用越来越广泛，临床治疗中导致胫骨高位截骨术预后不理想或手术失败因素也受到众多学者关注。手术失败定义为：(1)术后2年内施行翻修手术或全膝关节置换手术[3]；(2)出现术后并发症影响术后生存率，未达到理想效果。本文主要从术前临床评估、手术技术和内固定材料、术后并发症等方面阐述手术失败相关因素。

1 术前评估不充分及手术适应证选择不当

选择理想的患者并找出可能影响截骨术生存率的危险因素对于获得满意的手术效果非常重要。年龄、体重指数、关节炎程度、膝关节活动范围和稳定性等多种因素都会影响手术效果。

1.1 年龄 患者年龄是影响手术效果的因素之一，多数文献报道HTO手术适应证理想患者年龄为小于65岁。Trieb等[4]采用CWHTO对73例患者(94膝)进行治疗，所有患者平均随访时间(12.7±2.4)年，研究认为65岁或以上患者行高位胫骨截骨术失败的风险率较高，每年失败的风险率增加7.6%，所以针对65岁以上的患者进行HTO需要格外慎重。受早期内固定材料及技术影响，2005年的国际关节镜、膝关节外科和骨科运动医学大会将HTO患者的理想年龄定义为40～60岁。随着技术发展，Floerkemeier等[5]人评估了采用TomoFix钢板进行OWHTO术后的533例患者的功能结果。在功能结果和年龄之间没有发现显著的相关性，并且作者认为可能需要重新评估包含HTO年龄限制的国际指南。Goshima等[6]对50例患者(60膝)施行OWHTO，使用TomoFix钢板固定，分为A组(>65岁)和B组(<65岁)，术后平均随访(51.2±21.8)个月，两个年龄组的临床和放射学结果差异没有统计学意义，作者认为使用TomoFix钢板治疗OWHTO的适应证不应该仅仅基于患者的年龄，而应该基于膝关节内侧和外侧间室的骨关节炎状况以及膝关节稳定性及活动范围。因此在术者丰富的手术经验及理想患者选择的前提下，年龄范围可适当扩大。

1.2 体重指数 体重指数(body mass index，BMI)和胫骨高位截骨术之间的关系仍有争议。部分国外学者研究发现BMI低于30 kg/m2的患者手术预后效果更好。Howells等[7]在一项对95例采用Krakow钉固定施行CWHTO的患者研究也证明这一观点。Giagounidis等[8]曾对HTO术后的94例患者(112例膝)研究发现，平均随访时间为9年，BMI大于正常值10%以上的患者有5年的无痛期，而BMI低于正常值10%的患者有7.8年的无痛期。BMI的正常范围为18.5～24.9 kg/m2，所以可以认为BMI>27.4 kg/m2，与较差的预后相关。Bouguennec等[9]对353例内侧开放截骨和135例外侧闭合楔形截骨患者进行平均(7.8±2.9)年随访，研究得出BMI>25 kg/m2者发生HTO术后翻修的风险显著增加，当BMI>35 kg/m2时，全膝关节置换翻修的概率显著增加。既往研究[10]分析中发现BMI小于25 kg/m2的预后也不佳。BMI过大或过小都会影响患者术后生存率。较低的BMI明显有利于软骨再生，在总结了多项与身体质量指数相关的研究后，Loia等[11]认为施行HTO的患者最佳BMI值处于25.0～27.5 kg/m2之间。

1.3 骨关节炎分级 骨关节炎是影响HTO术后生存率的重要指标之一，目前多以Ahlback分级作为HTO术前内侧膝骨关节炎评估的指标。Ahlback将膝关节炎按照X线片表现的严重程度分为五级：Ⅰ级为关节间隙变窄(50%关节软骨磨损)；Ⅱ级为关节线消失；Ⅲ级为轻度骨磨损；Ⅳ级为中度骨磨损(磨损0.5～1.0 cm)；Ⅴ级为严重骨磨损及存在关节半脱位[12]。AhlbackⅡ级及以下的患者是较为理想的HTO适应证患者，且HTO是将下肢力线轴由内侧转移至外侧间室，延缓内侧间室软骨磨损，缓解疼痛，因此应当保证外侧间室软骨面完好，否则可能无法缓解疼痛且加速外侧磨损。Floerkemeier等[5]对平均术后生存率为3.6年的533例患者进行了评估，在手术前有85%的患者表现为Ⅲ级及以上的关节炎，该研究者还报告了严重单间室关节炎患者截骨术后取得的良好效果。Koh等[13]回顾性研究了123例OWHTO患者，均采用TomoFix钢板固定，发现在AhlbackⅡ级及以上进行HTO的患者中术后满意度较低。

1.4 活动范围 活动范围(range of motion，ROM)是HTO术前评估的指标之一，一般为患者膝关节的屈曲，正常范围为120°～150°，过伸为5°～10°，屈曲挛缩是手术的相对禁忌证之一。有学者研究发现，ROM<90°的患者术后生存率较低，建议术前屈曲范围最小为90°。Akizuki等[14]对94例接受截骨手术的患者进行前瞻性研究，将术前ROM=100°作为划分手术结果好坏的分界值，ROM<100°手术失败率较高(风险比6.785，P=0.001)，ROM>120°手术失败率相对较低(风险比2.982，P=0.047 4)。Bonasia等[15]分析了HTO术后84例患者(99膝)，采用Puddu钢板固定，平均随访23.8～51.6个月，ROM<120°影响手术效果，导致手术失败风险增加4倍。综合考虑，多数文献将活动范围<90°、屈曲挛缩>20°作为HTO手术禁忌证。

1.5 稳定性 膝关节稳定性是决定HTO术后疗效的关键点之一。下肢原发性内翻畸形、没有任何韧带不稳定是胫骨高位截骨的最佳适应证。有研究报道，膝关节不稳定患者行胫骨高位截骨术后效果不佳。然而，最近国外部分学者研究认为膝关节不稳并非胫骨高位截骨的禁忌证，在膝关节不稳合并膝内翻的情况下，可以考虑联合或分期行韧带重建手术及截骨手术。有国外学者建议膝内翻合并前交叉韧带损伤的患者一期行截骨和前交叉韧带重建术。Jin等[16]对24例前交叉韧带损伤及内翻畸形的患者行HTO，在5年中期随访中，预后良好，均无需行置换手术，作者建议对内侧单间室骨关节炎合并膝关节不稳的患者，尤其是年轻患者，优先考虑保膝手术。

2 手术技术与内固定装置

大多数并发症以及术后不满意与HTO的生物力学密切相关。掌握不同术式的优劣势及HTO的生物力学特性是提高术后满意度和长期生存的关键。

2.1 手术技术

2.1.1 CWHTO与OWHTO对比 CWHTO于20世纪50年代由Coventry提出，优势有：(1)截骨部位无需植骨，截骨面完整且愈合快，术后可早期负重；(2)避免术后胫骨平台后倾角(posterior tibial slope，PTS)增加及低位髌骨；(3)手术部位距内翻畸形较近，可明显矫正畸形且术后内翻畸形复发率较低。劣势有：(1)术中截骨角度不易控制，术中可能需要多次截骨；(2)需要行腓骨截骨破坏上胫腓关节，可能损伤腓总神经；(3)易造成下肢短缩，手术难度较大，对术者要求较高。

OWHTO于20世纪80年代应用于临床，优势有：(1)手术难度较低，易控制下肢力线矫正；(2)不需要腓骨截骨且减少神经、血管损伤概率；(3)保存胫骨骨质对后期行关节置换影响小。劣势有：(1)植骨可造成接骨面延迟愈合和不愈合；(2)增加胫骨平台后倾角，易引起低位髌骨；(3)术后关节稳定性较差，内翻畸形复发率较高。

有研究表明两种手术技术无明显差异。张纪等[17]对16例患者(24膝)采用CWHTO，13例患者(20膝)采用OWHTO，均采用Tomofix钢板进行固定，随访时间分别为平均18.3个月(18～24个月)和16.6个月(18～25个月)，术后CWHTO组畸形矫正满意度为87.5%，OWHTO组为90%，两组取得近似的临床效果，未表现出明显差异。Duivenvoorden等[18]对92例患者进行研究，47例接受CWHTO，采用Vitallium钉固定；45例接受OWHTO，采用Puddu钢板固定。两组患者随访1年及6年的临床结果无明显差异。综合分析以上优劣势，随着内固定材料的不断发展，OWHTO手术技术难度低，进而更受欢迎，逐步替代CWHTO。

2.1.2 力线矫正 力线矫正是截骨手术的关键，其主要是把膝关节负重位点由内侧间室移向外侧，避免内侧间室骨关节炎进一步加重，达到缓解骨关节炎症状的目的。一般认为截骨术后负重力线应通过Fujisawa点(胫骨平台外侧的62.5%处，平台外侧棘的斜坡处)，Fujisawa本人曾表示并不能将此标准适用于所有患者，术中还需以撑开角度作参考。矫形不足将不能缓解内侧间室压力，关节炎症状未能缓解或持续加重，矫形过度会加速外侧间室退变。刘培来等[19]建议根据不同患者软骨磨损程度调整力线，可通过负重位膝关节正位X线片所示关节间隙判断软骨磨损程度，同时力线调整要超过关节中点，不能余留内翻，使内侧间室压力有效降低，外侧间室轻度增加。不同术式对预后影响不同，目前以内侧开放胫骨高位截骨术为主，截骨方法分为单平面截骨和双平面截骨，两者均属于不全截骨，余留外侧的合页结构，后者较前者在外侧合页撑开时的应力范围较高[20]，不易出现外侧合页骨折(lateral hinge fracture，LHF)。

2.2 内固定装置 HTO手术成功的关键因素在于坚强的内固定装置，其中Puddu钢板和Aescula钢板体型较小，需要剥离组织少，但韧性较差，易造成骨折延迟愈合和不愈合。Izaham等[21]使用3D模型重建软件证明Tomofix系统的应力分布高于Puddu钢板。目前临床治疗中，Tomofix锁定钢板应用最多。Tomofix钢板是在加压锁定钢板基础上发展起来的，提供了很好的韧性及坚强的固定，可保证患者术后早期负重。Tomofix锁定钢板为截骨术提供了可靠的内固定，稳定性较其他内固定装置更好，并且对骨膜和韧带的影响较小，因此更有利于截骨端愈合。与内固定相关并发症中常见的是影响周围软组织出现疼痛症状，对肌腱及韧带产生压迫[22]，当药物无效时，应当手术取出内固定装置。钢板断裂造成手术失败的文献报道较少。

3 术后并发症

并发症是影响HTO术后患者生存率导致手术失败的重要因素，临床治疗中常见的并发症包括：神经血管损伤、胫骨平台骨折、感染、骨折不愈合或延迟愈合、胫骨平台后倾变化、下肢深静脉血栓等。

3.1 神经血管损伤 HTO术后出现神经血管损伤主要为腓总神经损伤，主要发生于CWHTO需要进行腓骨截骨或上胫腓关节分离时。腓深神经是腓总神经的分支之一，主要支配胫前肌和拇长伸肌。腓深神经麻痹现在被广泛认为是CWHTO和腓骨截骨术的医源性并发症[23]。有研究结果显示闭合楔形胫骨高位截骨术后因神经损伤导致的拇指下垂发生率约为1.6%。Jeong等[24]曾报道一名接受OWHTO的61岁男性患者在手术后出现左足拇趾下垂，肌电图诊断证实为腓深神经损伤，考虑原因是由后外侧螺钉引起，更换短螺钉9周后恢复，考虑到腓深神经的解剖，在向胫骨近端的后外侧钻孔和打入远端螺钉时，应非常小心以避免损伤腓深神经。

手术导致血管损伤的概率较低，目前相关的文献报道较少。Darnis等[25]研究证明，术中使用摆锯易损伤到血管，在屈膝90°时，锯片与腘动脉的平均距离为10.6 mm，可使用放置在胫骨后面的特定装置来保护血管结构。Kang等[26]建议在截骨手术锯切时，靶点应在腓骨头部前方10°，降低或消除腘动脉损伤的风险。

3.2 胫骨平台骨折 胫骨平台骨折影响患者术后早期恢复。Seo等[27]在对167例OWHTO使用Tomofix钢板的病例研究中发现外侧合页骨折率为15.6%。造成骨折的相关因素[28]很多：手术技术因素，包括截骨面的形状、合页的位置、截骨缝撑开的距离等方面；内置物因素，包括不同设计类型的钢板；患者自身因素，包括年龄、性别、BMI指数、基础疾病等数方面。Takeuchi等[29]通过病例回顾，总结了外侧合页骨折的三种分型：Ⅰ型为胫骨外侧皮质骨折，骨折线位置的高度水平在胫腓关节的近端或在胫腓关节之内；Ⅱ型骨折线位于胫腓关节以下的远端；Ⅲ型为骨折线通达关节面的外侧胫骨平台骨折[28]。Nakamura等[30]认为安全铰链置于腓骨头顶端时，出现骨折概率低。

3.3 感染 HTO术后感染率为0.8%～10.4%，吸烟、老年患者、糖尿病、手术时间过长等都是发生感染的潜在因素。深度感染是严重的并发症，对患者的长期预后有较大影响，深度感染发生率较低，在0.5%～4.7%之间[31]，有报道深部感染后进行彻底清创、静脉注射抗生素、再次植骨加压固定获得成功的病例[32]。Kawata等[33]显示人工骨移植是HTO术后感染的重要危险因素。浅表伤口感染的风险在1%～9%之间[31]，通过清创及口服抗生素可以成功控制。

3.4 截骨间隙延迟愈合或不愈合 骨折不愈合是截骨手术较少见并发症，CWHTO胫骨截骨处接骨面两断端闭合，无骨缺损，发生截骨处骨不愈合率低(0～5.7%)[34]，相关文献[35]研究报道OWHTO的截骨不愈合率为0.5%～4.3%。截骨间隙不愈合的主要因素包括：截骨间隙过大、内固定的选择和患者自身条件(年龄、性别、营养状况、基础疾病等)。治疗方式通常是自体或异体移植物填塞截骨间隙以加强稳定性并促进骨折端愈合或使用更坚强的固定装置翻修。徐亚风等[36]研究发现不植骨截骨术后6个月截骨处也可完全愈合，骨折愈合和手术成功与否的因素是取得足够的力学和生物强度，植骨不是截骨面愈合的必要条件。但是当内侧撑开高度过大，或者患者自身存在吸烟、糖尿病、肥胖等影响骨折愈合危险因素可植骨。Aryee等[37]研究认为截骨间隙撑开高度超过10 mm需要植骨。Spahn[38]认为内侧间隙撑开角度超过12°时需要植骨。Jung等[39]认为自体骨移植，骨的传导与诱导能力更强，能够促进截骨间隙的愈合。因此术中可根据实际撑开角度及间隙按需植骨，避免骨折不愈合。

3.5 胫骨平台后倾变化 国外相关文献报道认为外侧闭合楔形胫骨高位截骨会减小胫骨后倾；而内侧开放楔形截骨会增加胫骨后倾。正常胫骨平台后倾角度为(9.0±3.5)°，后倾的改变会加重前交叉韧带或后交叉韧带拉伸负荷。张纪等[17]研究得出相同结论。及松洁等[40]认为通过胫骨干近端解剖轴测出的胫骨平台后倾可以排除患者性别、年龄、体重的影响，结果最为稳定，在其研究中，外侧闭合楔形胫骨高位截骨组术后PTS较术前减少，而内侧开放楔形截骨组PTS没有变化。PTS改变与胫骨近端前窄后宽的几何形状与两种术式的术中操作相关。虽然胫骨平台后倾增大短时间内不一定会对关节功能造成严重影响，但因其增加了胫股关节间的剪切力而导致前交叉韧带张力持续升高，对前交叉韧带功能不良的患者可能加速关节功能退化。

3.6 下肢静脉血栓 文献报道[41]截骨术后大部分病例中下肢静脉血栓的发生率为2%～5%，Turner等[42]对84例HTO术后患者行下肢静脉造影，下肢静脉血栓的发病率显示为41%，均发生在小腿，有15%的患者临床确诊。下肢静脉血栓的主要风险在于血栓脱落导致肺脑栓塞，并且影响术后康复锻炼，目前HTO术后抗凝尚缺乏关节置换术后的抗凝规范，临床中积极鼓励患者进行踝泵练习及应用低分子肝素等抗凝药物。

3.7 髌骨高度变化 低位髌骨是内侧开放楔形截骨的常见并发症。髌骨高度降低10%，就会导致髌股关节面压力改变，从而加速关节退化，引起膝关节活动受限的症状，最终可能引发髌股关节炎。既往研究认为，外侧闭合楔形胫骨高位截骨会增加髌骨高度，而内侧开放楔形截骨会减小髌骨高度。但Bin等[43]研究认为内侧开放楔形截骨术后髌骨高度降低，外侧闭合楔形截骨术后无论测量方法如何，髌骨高度都没有变化。由于手术改变胫骨近端解剖，及松洁等[40]使用M-K指数(Miura-Kawamura index)进行测量得出相同结论。

3.8 踝关节疼痛 踝关节疼痛近些年逐渐受到临床医生关注。HTO术后踝关节倾斜的变化被认为是最有可能引起疼痛的原因。Jeong等[44]报道，一名患者在双侧HTO治疗双膝骨关节炎后出现持续性踝关节疼痛。Tallroth等[45]研究发现在接受手术治疗的膝关节炎患者中，有29%的患者检测到伴随的踝关节OA，踝关节倾斜度越大，踝关节表面的退行性改变越多。相关文献报道膝关节的外翻截骨术后，距骨上关节面会出现内翻加以代偿，因此胫距关节接触面积的变化以及轴向载荷与剪切力会重新分布，可能导致踝关节疼痛和退化的加剧[22]。

3.9 内侧副韧带损伤 内侧副韧带损伤可能造成HTO术后膝关节外翻不稳。在进行胫骨高位截骨术时，胫骨内侧近端经常通过松解部分覆盖的内侧副韧带的附着点而暴露出来。从生物力学角度考虑，内侧副韧带任何松解都会增加膝关节不稳定。浅层内侧副韧带在维持外翻稳定性方面确实起着关键作用，实施内侧开放楔形截骨术，应尽可能减少对内侧副韧带浅层的松解，以减少晚期膝关节外翻不稳定的可能性，尤其对于楔形较小和内侧间隙松弛的患者。

4 总 结

随着保膝理念的发展，加之HTO临床效果显著的优点，该术式受到更多医生及患者的青睐，更大程度上保留了患者自身关节及本体感觉。HTO对患者的选择、术者手术技术要求较高，并且可能会出现相关并发症，但依靠详细的术前评估及成熟的手术技术，就可以将术后并发症降到最低，使术后能达到长期的临床效果，缓解疼痛，延缓关节炎的进行。