关节镜下髌骨成形联合外侧支持带松解对髌股关节炎患者的临床疗效分析

张璇,姚五平,李玉吉,王宇杰,方雨婷,赵兴龙,柳直*

(1.甘肃中医药大学,甘肃 兰州 730000;2.甘肃省中医院关节骨二科,甘肃 兰州 730050)

髌股关节炎是骨关节炎中最常见的一种类型,包括胫股骨关节炎和髌股骨关节炎,其中髌股关节炎由于长期膝关节外侧支持带挛缩纤维化,导致髌股关节生物力学的改变,造成髌骨外倾,关节面压力异常增高,最终导致髌股关节软骨退变[1]。此外由于外侧支持带紧张挛缩,也会导致神经丛、肌腱炎、滑膜炎和髌骨内的局灶性病变[2]。本文探讨采用关节镜辅助下髌骨成形联合外侧支持带松解治疗髌股关节炎,同时进行术前、术后影像学指标及步态参数改变的对比研究,以期通过影像学指标及步态参数的改变,客观评估治疗效果并探讨影像学参数与步态两者之间的相关性。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准 纳入标准:(1)髌股关节炎患者均为单侧患病;(2)kellgren-lawrence(K-L)分级为Ⅰ～Ⅲ级,髌股关节炎严重程度分级为Ⅰ～Ⅲ度;(3)经保守治疗至少3个月以上且效果不佳。(4)胫股关节间隙正常,不合并交叉韧带、半月板及内外侧副韧带损伤;排除标准:(1)风湿性、类风湿性及存在化脓性膝关节类患者;(2)心、肝、肾及骨髓造血系统严重疾病患者;(3)凝血功能障碍、结核及骨肿瘤疾病患者。

1.2 一般资料 选取2020年12月至2022年1月在甘肃省中医院关节骨科确诊为髌股关节炎行关节镜手术的患者,按照纳入与排除标准共75例纳入研究,其中男32例,女43例;年龄42～67岁,平均(56.10±8.17)岁;病程3.4～5.7年,平均(4.20±2.44)年;左膝42例,右膝33例;身高1.51～1.77 m,平均(1.62±0.05) m;体重51～77 kg,平均(67.80±3.54) kg;身体质量指数(body mass index,BMI)为22.6～29.9 kg/m2,平均(25.81±1.89) kg/m2。

本研究受试者及家属均签署知情同意书,课题经甘肃省中医院伦理委员会许可。

1.3 治疗方法 麻醉成功后,术区常规消毒铺巾,关节镜选用标准的前内外侧常规入路。患者进行全面探查,明确髌骨轨迹及髌股关节软骨退变情况,对软骨缺损进行分级。镜下探查在屈伸膝关节时髌骨轨迹向外侧偏移的情况,在距离髌骨外上缘1.0 cm处自近端向远端纵向松解髌骨外侧支持带,逐层松解关节囊与髌骨外侧支持带的浅深两层,并对病变的滑膜进行清理。再次屈伸膝关节,显示髌骨轨迹改善、髌骨内外侧张力平衡、髌股轨迹恢复时结束松解。继续探查髌股关节及股骨外髁软骨的退变情况,观察滑车和髌骨外侧关节面之间的撞击情况,并量化骨关节炎的严重程度。使用磨钻或髓核钳修整髌股关节面,髌骨外侧行1.0～1.5 cm骨切除术,包括骨赘和髌骨外侧小关节面,使其边缘光整,以恢复正常的髌骨解剖结构,并减少因髌股撞击引起的骨内压力,电刀对滑车周围神经进行阻滞(见图1)。冲冼关节腔,缝合切口,无菌敷料加压包扎。

a 外侧支持带松解 b 清理髌骨周围滑膜增生 c 髌骨成形 d 去神经化

1.4 术后处理 术后密切观察患者双下肢血运、感觉及皮温,2～3 d后可行股四头肌收缩锻炼,1周后部分负重行膝关节屈伸锻炼,术后2周可完全负重状态下行膝关节屈伸及股四头肌锻炼。术后6、12个月复查影像学指标及步态参数。

1.5 观测指标

1.5.1 影像学指标 所有患者术前、术后6个月、术后12个月常规拍30 °髌骨轴位X线片、膝关节负重正侧位X线片及膝关节CT。通过测量髌骨Insall指数、Peel指数评价是否为高位髌骨或低位髌骨。在髌骨轴位片及膝关节CT上测量外侧髌骨角、髌股适合角、髌骨倾斜角,评价髌股关节是否正常,有无髌股外倾、脱位等情况。

(1)Insall指数:摄屈膝30 °侧位X线片,测量髌腱长度,即自髌骨下极至胫骨结节顶点上缘;再测量髌骨最长对角线的长度。两者之比正常值为0.8～1.2,>1.2为高位髌骨,<0.8为低位髌骨。(2)Peel指数:摄屈膝30°侧位X线片,作胫骨平台线,由髌骨关节面最下点至胫骨平台线做垂线,测算与髌骨关节面长度的比值(b/a)。男性正常值为0.85～1.09,女性正常值为0.79～1.09;高于正常值为高位髌骨,低于正常值为低位髌骨。(3)外侧髌骨角:股骨内外髁最高点连线与髌骨外侧面切线延长线的夹角。开口朝外为正值,正常人群为(7.8±3.1) °。(4)髌股适合角:画一线平分滑车沟角,再画第2条线连接滑车凹最低点和髌骨嵴最低点,两线之间的夹角为适合角,夹角在平分线的外侧为正值,在内侧为负值。正常人群为(-8±9)°,>16°为髌骨外侧半脱位。(5)髌骨倾斜角:髌骨内外侧顶点连线和股骨内外侧髁连线的夹角。开口向内为正值,向外为负值,正常人群为(11.0±2.5) °,正常值不应>15 °。

1.5.2 步态检测参数 所有患者在术前、术后12个月检测步行时空参数;双脚的步速、步频、步距、支撑时间、步幅持续时间、重量分配等参数的测量,所收集的数据通过采集接口盒,进入电脑端软件处理。

1.5.3 步态测试 步态周期是一系列循环进行的动作,一个步行周期由脚的触地开始,而一般而言触地的是脚跟,所以周期的起始位置一般也就由脚跟触地作为参考点,而完成位置则是由前面触地的同一只脚再次和地面接触作为依据。步态分析测量能够客观反应患者的平衡能力、步行能力、步行适应能力,术前及术后步态分析结果的对比研究可以客观评价测试的效果(见图2)。

图2 患者进行步态参数检测照

1.6 仪器与设备 C-Mill(步态复健系统),序列号:SY011-0040,制造商:Motek Medical BV。

2 结 果

2.1 影像学指标 治疗前及治疗后6个月、12个月进行影像学指标比较,对比治疗前后Insall指数、Peel指数、外侧髌骨角、髌股适合角、髌骨倾斜角,结果治疗后较治疗前各指标改善明显,差异有统计学意义(P<0.05,见表1)。说明关节镜下髌骨成形联合外侧支持带松解术在一定程度上能改善膝关节的功能,且随着治疗时间的增加,外侧髌骨角、髌骨适合角、髌骨倾斜角有更进一步的改善。

表1 治疗前后影像学指标比较

2.2 步态参数 术前、术后12个月进行步态测试分析,获得步行时空参数;双脚的步距、步频、步速、支撑时间、重量分配等数据。对比治疗前后步态参数,术后12个月患者步态改善明显,差异有统计学意义(P<0.05,见表2)。

表2 治疗前后步态参数比较

2.3 影像学指标与步态参数相关性分析 通过影像学指标与步态参数的对比,影像学参数的改善与步态存在一定相关性,其中外侧髌骨角与步态呈正相关,相关系数(r值)范围为0.512～0.682,与步速相关性最高,而Insall指数、Peel指数、髌股适合角、髌骨倾斜角呈负相关,相关系数(r值)范围为-0.831～-0.143。从整体来分析影像学参数与步频、步距相关性较低,与支撑相、重量分配相关性较高(见表3)。

表3 影像学指标与步态参数的相关性分析

2.4 典型病例 49岁女性患者,右膝疼痛不适1年余,既往体健。查体:右膝关节局部压痛,膝关节屈曲、伸直活动均受限,余四肢关节未见明显异常;诊断:右膝髌股关节炎(K-L分级Ⅲ级)。择期行关节镜下髌骨成形联合外侧支持带松解术。术后2～3 d后可行股四头肌收缩锻炼,1周后部分负重行膝关节屈伸、股四头肌等长收缩及直腿抬高锻炼,术后2周可在完全负重状态下行膝关节屈伸及股四头肌锻炼。手术前后影像学资料见图3～5。

图3 术前膝关节CT示髌骨倾斜,髌股关节面增生,外侧髌骨骨赘生成 图4 术后1个月膝关节CT示髌骨倾斜角恢复,骨赘清除 图5 术后6个月膝关节CT示髌骨倾斜角度明显恢复,髌骨关节恢复正常

3 讨 论

髌股关节炎是一种累及软骨及其周围软组织的退行性关节疾病[3]。发病率随年龄的增长而增加,女性的发病率高于男性[4]。除了关节软骨的损伤外,还有关节下骨的重塑、骨赘的形成、外侧支持带的挛缩、关节周围肌肉的弱化[5-6],这些变化可能是由于髌股关节组织的破裂和异常增生致生物力学不平衡的结果[7]。发生髌股关节炎的风险是由全身因素和局部因素决定的,这些因素包括氧化损伤、软骨变薄、肌肉无力和本体感觉减少[8]。此外,维持组织稳态的基本细胞机制随着年龄的增长而下降,导致对应激或关节损伤的反应不足,从而导致关节软骨的进一步破坏[9]。

3.1 髌股成形联合外侧支持带松解的优势 近年来随着快速康复理念的深入,以往开放手术尽管能够获取较为稳定的生物力学环境,但需要不断剥离软组织,获取较为清晰的手术视野,不可避免地损伤神经与血管,导致术后发生并发症的概率增加,因此追求骨科手术的安全性、精细度和准确度成为目前手术发展的方向之一。对于轻中度髌骨关节炎患者,髌骨成形联合外侧支撑带松解是临床中较为认可的手术方式,具有手术创伤小、术野直观、恢复较快等优势,符合微创理念。据既往研究报道,术后患者满意度达90%[10]。刘效仿等[11]通过回顾性研究发现髌骨成形联合外侧支撑带松解,对髌股关节炎患者影像学指标采用西安大略和麦克马斯特大学(the Western Ontario and McMaster Universities,WOMAC)骨关节炎指数、健康调查表-12(12-item short form health survey,SF-12)评估膝关节整体功能状态、生活质量的改善情况,结果均有明显改善。关节镜下髌骨成形联合外侧支持带松解对改善髌股关节炎的机制,国内外学者研究表明[12-13]:(1)髌股关节在整个下肢活动中起到了维持动态平衡的作用,通过股四头肌整体牵拉使得髌骨关节在规定的骨性结构中滑动,由于股外侧肌的肌力远远大于股内侧肌肌力,这就解释了在大多数髌股关节炎患者都存在髌股外倾的现象。松解髌骨外侧支持带,解决了外侧软组织的紧张,从而纠正髌骨的外移和倾斜。(2)由于髌骨关节炎患者长期髌骨外倾,导致生物力学紊乱,造成髌股关节面压力进一步增大,髌骨成形联合外侧支持带松解术一方面改善了髌骨关节的滑车轨迹,恢复正常的生物力学,另一方面通过清除髌骨外侧的异常增生,恢复外侧髌骨角和髌股间隙,减轻髌股关节的压力。

另外需要说明的是,并不是所有的髌骨关节炎患者都可以用此手术方式治疗,对于重度髌骨关节炎,单纯的关节镜手术可能达不到预期效果,需要行髌股关节置换等进一步的治疗。对于合并胫股关节炎患者,需要在术前做详细的体格及影像学检查,如果存在多间室的病变,则需要改变治疗方式。

3.2 髌股关节生物力学与步态的关系 在解剖功能上,膝关节由胫股关节和髌股关节组成,其中胫股关节通过人体自身重量从股骨传递到胫骨,同时提供铰链状的矢状面关节旋转以及较小程度的胫骨轴向旋转[14]。髌股关节通常为伸膝装置中最主要的组成部分,髌股关节在整个膝关节屈伸过程中起到动力学的支点作用,随着身体进入步态周期的站立阶段,股四头肌群和髌股关节以及胫骨前关节和踝关节会消散向前的压力[15]。与膝关节其他区域相比,髌股关节负荷可能达到体重的6.5倍,而改变力分布的软骨损伤可能导致更高的负荷[16]。髌骨倾斜异常、对齐不良、跟踪不良以及髌骨或滑车发育不良可进一步改变力的分布,从而导致步态的改变。虽然这个运动单元的同心动作是膝关节的延伸,但髌股关节在步态、跑步或跳跃时是偏心的[17]。在临床中,目视检查髌股关节炎患者是一个人行走表现的第一印象,也是进一步分析的基础。定量的步态分析可以帮助识别任何病理状况,提供有关疾病进展的信息,因此通过步态参数的改变来分析髌股关节的影响有一定的指导意义[18-19]。

3.3 步态参数与影像学指标的相关性 髌股关节炎患者在临床中主要表现为膝前区的疼痛,尤其对膝关节屈伸影响较大,也是患者就诊过程中急需解决的问题[20]。当股四头肌无力时,膝关节的关节负荷增加可能引发髌股关节进一步退变,特别是当关节有症状时,髌股关节炎本身可能会导致废用性股四头肌无力[21-22]。对于髌骨关节炎疗效评价多倾向于患者主观判断,由于患者的主观感受为疼痛及膝关节功能的影响,个体差异较大,不同个体之间对疼痛的耐受以及敏感程度具有很大的差异,易造成影像学改变与患者主诉不相符等问题[23]。近年来随着影像学指标及步态参数的研究越来越深入,可以从动态、客观的角度来评价膝关节的功能,通过数字的量化指标来评价膝关节的功能[24]。本研究通过Pearson相关系数对影像学指标和步态分析指标进行相关性分析,研究结果显示:影像学参数的改善与步态存在一定相关性,其中外侧髌骨角与步态呈正相关,相关系数(r值)范围为0.512～0.682,与步速相关性最高;而Insall指数、Peel指数、髌股适合角、髌骨倾斜角与步态呈负相关,相关系数(r值)范围为-0.831～-0.143。从整体来分析影像学参数与步频、步距相关性较低,与支撑相、重量分配相关性较高。

3.4 小结与展望 本研究基于步态分析和影像学指数的改变,探讨关节镜下髌骨成形联合外侧支持带松解对髌股关节炎患者的影响,研究结果显示:(1)关节镜下髌骨成形联合外侧支持带松解术治疗髌股关节炎,对髌股关节影像学Insall指数、Peel指数、外侧髌骨角、髌股适合角、髌骨倾斜角等参数的改善在术后第6个月较明显,且随着治疗时间的增加,在术后12个月Insall指数、Peel指数、髌骨倾斜角参数趋于稳定,而髌股适合角、髌骨倾斜角有进一步的改善。(2)关节镜下髌骨成形联合外侧支持带松解术可有效改善步态参数,对比治疗前后双脚的步距、步频、步速、支撑相、重量分配等步态参数改善明显。总之,关节镜下髌骨成形联合外侧支持带松解对髌股关节炎患者影像学及步态的改善有一定的指导意义,且影像学与步态存在一定相关性。本研究不足之处,由于受课题研究时间限制,收集病例的样本量相对较少,术后随访时间较短,希望今后可以开展更为严谨的前瞻性的大样本临床对照研究,为指导临床提供更为科学的依据。