老年全膝关节置换术后股骨假体周围骨折的危险因素及预测模型

朱 萌,胡学昱,赵婷婷,邱 荣,雷 可,宋 瑶 （.空军军医大学第一附属医院骨科手术室，陕西 西安 7003；.空军军医大学第一附属医院骨三科，陕西 西安 7003）

随着老龄化、社会经济发展以及人们对生活质量要求的提高，全膝关节置换术（total knee arthroplasty，TKA）已经成为终末期膝关节骨性关节炎的首选治疗方式，其可有效缓解患者疼痛程度，改善功能状态和生活质量，因此，接受TKA 治疗的老年患者不断增多[1]。 股骨假体周围骨折（periprosthetic femoral fracture，PFF）是TKA 后常见的严重并发症之一，好发于髁上区域，多由低能量创伤导致。随着TKA 数量的增加以及TKA 后患者寿命的延长，PFF 的发生率也不断增加，严重影响手术效果和患者生活质量，且目前缺乏有效的治疗方法[2]。因此，识别PFF 的风险因素，早期预防TKA 后PFF 的发生十分重要。鉴于此，本研究分析TKA 后PFF 的危险因素，并构建相关风险预测模型，以期为临床预防PFF提供参考。

1 资料与方法

1.1 临床资料

回顾性分析2016 年10 月至2021 年10 月空军军医大学第一附属医院骨科收治的537例行TKA治疗的老年患者的临床资料。纳入标准：①符合TKA 手术适应证；②年龄在60周岁以上。排除标准：①骨折、化脓性关节炎后遗症或接受翻修手术；②高能量创伤导致的PFF；③术中骨折、侧副韧带损伤、假体周围感染；④术后失访。患者术后随访截至2022 年10 月，统计随访期间PFF 的发生情况。PFF 诊断标准：发生在股骨、胫骨、髌骨和膝关节平面15 cm 内或假体柄上方5 cm 内的骨折[3]。本研究已经获得我院医学伦理委员会批准（Z162051）。

1.2 方法

收集患者年龄、性别、BMI、损伤侧别、病因（类风湿关节炎、骨关节炎）、基础疾病（高血压、2 型糖尿病、高脂血症、心血管疾病、骨质疏松、帕金森病和脑卒中）、皮质类固醇使用史、TKA 手术史、德约-查尔森合并症指数（djor-charson complication index，DCCI）[4]、手术时间、手术入路、假体设计、假体固定方式、术后并发症（局灶性骨质溶解、膝关节僵硬）、术后住院时间、影像学检查结果[手术前后股骨远端外侧角（lateral distal femoral angle，LDFA）差值、术后股骨远端宽度（distal femoral width，DFW）/假体股骨远端宽度（prosthesis distal femoral width，PDFW）值、股骨假体屈曲角（femoral prosthesis flexion angle，FPFA）、股骨前切迹（anterior femoral notch，AFN）]。LDFA是解剖股骨轴和股骨远端关节线间的横向角。DFW 是股骨远端平行于股骨远端关节线的最长距离。PDFW 为假体股骨远端平行于股骨远端关节线的最长距离。FPFA 是矢状股骨轴与股骨假体矢状面之间的后角。AFN 为股骨前皮质和股骨远端前切线之间的深度[5]，AFN 分级：Ⅰ级，侵犯股骨前皮质外侧表层；Ⅱ级，侵犯股骨前皮质内外表层；Ⅲ级，侵犯髓管25%～50%；Ⅳ级，侵犯髓管＞50%[6]。

1.3 统计学分析

采用SPSS 25.00 统计软件进行数据分析，呈正态分布的连续变量以均数±标准差（）表示，采用Student-t检验;呈偏态分布的连续变量以中位数[M（P25，P75）]表示，采用非参数检验。分类变量以率（%）表示，采用χ2检验。二元Logistic回归分析老年TKA 后PFF 的危险因素，基于危险因素构建老年TKA后PFF 的预测模型。受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线和Hosmer-Lemeshow（H-L）检验预测模型的区分度和校准度。双侧检验水准α=0.05。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 影响老年TKA后发生PFF的单因素分析

患者术后随访12～72 个月，中位时间47 个月。随访期间31例（5.77%）发生PFF，将其设为PFF 组，其余506 例患者设为非PFF 组。PFF 组患者年龄、DFW/PDFW 值、AFN 大于非PFF 组（P＜0.05），且女性、右侧损伤、类风湿关节炎、骨质疏松、高脂血症、帕金森病、皮质类固醇使用史、局灶性骨质溶解、膝关节僵硬、TKA 手术史、AFN Ⅲ～Ⅳ级患者比例高于非PFF 组（P＜0.05），假体十字固位设计、骨水泥固定患者比例低于非PFF组（P＜0.05），见表1。

表1 影响老年TKA后发生PFF的单因素分析结果

2.2 影响老年TKA后发生PFF的Logistic回归分析

以是否发生PFF 为因变量，单因素分析中有统计学差异的指标为自变量，赋值见表2。逐步后退法进行自变量的选择和剔除，结果显示，年龄、骨质疏松、帕金森病、AFN 是老年TKA 后PFF 的危险因素（P＜0.05），假体十字固位设计、骨水泥固定是其保护因素（P＜0.05），见表3。

表2 变量赋值

2.3 老年TKA后发生PFF的预测模型建立和验证

建立预测模型为Logit（P）=6.713+1.268×（年龄）+ 0.815×（骨质疏松）+0.632×（帕金森病）+0.436×（AFN）-0.385×（假体设计）-0.269×（假体固定方式），拟合优度Nagelkerke R2为0.503。ROC曲线分析显示，上述预测模型预测老年TKA 后PFF 的曲线下面积(area under the curve,AUC)为0.858（95%CI：0.826～0.887，P＜0.001），敏感度、特异度分别为83.87%、88.34%，见图1，表明构建的风险预测模型具有较好的区分度。H-L检验P=0.085，说明该预测模型预测的结果与实际结果无统计学差异。

图1 预测模型的ROC曲线

3 讨论

老年患者多患有骨质疏松，随着老年人口的不断增加，TKA 数量以及TKA 后PFF 的发生率也不断增加，给临床治疗带来巨大的挑战和压力[7]。目前国内缺乏TKA 后PFF 的流行病学调查，国外初次报道TKA后PFF 的发生率为0.3%～2.5%[8]。Welch 等[9]回顾了1994 年至2010 年4 943 例行TKA 的患者，发现PFF 的发生率为0.42%（21/4 943）；近期美国一项报道显示，初次接受TKA 治疗的患者术后90 d 内PFF 的发生率为4.2%（29/684）[10]。本研究结果显示，老年TKA 后PFF 的发生率为5.77%（31/537），高于早期报道[8-9]，符合PFF患病率不断增加的趋势，与Herndon等[10]报道结果接近。

PFF 的病因复杂，被认为是多种因素共同作用的结果，与术后假体股骨对股骨髁应力遮挡、术区血供差不能满足假体周围骨重建、股骨和假体应力分布不均、骨质量下降和骨溶解、术中过度损伤、假体力线不对称导致假体内翻等有关[11]。本研究结果显示，年龄作为不可控因素与老年TKA 后PFF 的发生密切相关，其次是骨质疏松、帕金森病、AFN、假体设计、假体固定方式。Pornrattanamaneewong 等[5]认为年龄是PFF 的独立危险因素，当年龄＞75 岁时，单独预测PFF 的AUC可达0.806（95%CI：0.700～0.912），敏感度和特异度分别为75.00%、78.10%。Canton 等[12]系统评价显示，高龄是PFF 的主要风险因素，这与高龄增加跌倒和骨质疏松风险有关。骨质疏松被认为是导致PFF的最关键因素之一。Bernatz 等[13]指出，约1/4 的TKA 患者存在骨质疏松，骨质疏松患者无法达到足够的骨折固定稳定性，不具备完全承重的能力，因此，当骨质疏松患者植入金属假体后，机械稳定性低于无骨质疏松患者，发生假体周围骨折的风险大增[14]。帕金森病会导致步态和行走姿势异常，增加跌倒和PFF 的发生风险。黄加强等[15]指出，合并帕金森病的高龄TKA 患者术后髋关节翻修率明显高于无帕金森病患者（31.2%vs.10.8%），其中80%的翻修手术原因为PFF。Hsiue等[16]也指出，帕金森病患者接受关节置换术后，再住院翻修手术风险明显增加；Redondo-Trasobares 等[17]认为帕金森病是初次TKA患者发生PFF的风险因素。

本研究结果显示，假体十字固位设计与PFF 的发生密切相关，PFF 组患者十字固位比例低于非PFF 组，表明十字固位有助于稳定股骨远端假体。Delasotta等[18]报道采用后稳定、十字固位或半约束的患者术中PFF 的发生率分别为0.32%、0 和3.13%。AFN 与PFF的关系尚存有一定争议。Puranik 等[19]报道指出，有21%的TKA患者存在不同程度AFN，但AFN与TKA术后2年内PFF的发生无相关性。本研究认为AFN 是导致股骨髁上骨折的原因，AFN 会增加接受TKA 治疗患者PFF 的发生风险。生物力学研究发现，AFN 可降低股骨远端扭转负荷，导致假体植入失败[20]，存在AFN的TKA患者PFF的发生风险较无AFN患者高出17倍[21]。本研究结果显示，TKA 中采用骨水泥固定可降低PFF的发生风险，骨水泥固定是PFF的保护因素。Herndon等[10]认为TKA术中使用骨水泥或带环柄可降低PFF的发生率；Berliner 等[22]也认为骨水泥股骨柄可降低全髋关节置换术后假体周围骨折的风险。骨水泥有助于假体和骨之间形成机械性结合，达到早期稳定效果，TKA 术中使用骨水泥固定在增强早期固定强度方面具有一定优势，而非骨水泥固定发生假体偏转的风险较大，会增加术中和术后早期PFF的发生风险[23-24]。

本研究基于上述危险因素构建老年TKA 后PFF的风险预测模型，通过ROC曲线验证风险预测模型的预测效果，AUC为0.858，说明该模型具有良好的预测能力。临床医护人员应给予针对性的干预，以降低PFF 的发生风险。对于高龄和合并骨质疏松、帕金森病的患者应高度警惕TKA 后PFF 的发生风险，积极给予抗骨质疏松药物、抗胆碱或促进多巴释放的药物，以治疗和控制原发病。另外，术中应注意在股骨远端保留尽量多的骨骼，给予骨水泥固定，并避免AFN，以降低PFF的发生风险。

综上，年龄、骨质疏松、帕金森病、AFN 是老年TKA后PFF的危险因素，假体十字固位设计、骨水泥固定是保护因素，临床应高度重视具有高危因素的患者，采取积极的预防措施，以降低PFF的发生率。然而本研究为回顾性研究，尚需进一步进行多中心、前瞻性研究加以证实。