引用本文： 張偽松, 郝定均. 人工全膝關節置換術中屈曲間隙大于伸直間隙的研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2017, 31(5): 620-623. doi: 10.7507/1002-1892.201611069 復制
目前，人工全膝關節置換術（total knee arthro-plasty，TKA）已成為治療終末期膝關節疾病的主要術式[1]，能有效緩解疼痛癥狀、改善患者生活質量，同時下肢畸形也得到糾正。但 TKA 術后仍存在關節活動受限的問題，研究表明影響術后關節活動度的主要因素有患者年齡[2]、體質量指數[3]、膝關節假體類型[4]、Insall-Salvati 指數[5]、股骨后髁偏心距[6-7]、術前及術中患者膝關節活動度[8]。重建相等的屈伸間隙一直被認為是 TKA 手術成功的重要因素之一，可以降低術后膝關節強直[9]及不穩定[2]等并發癥的發生率。然而，有研究發現 TKA 術中輕度增加屈曲間隙，不僅不會影響膝關節的穩定性，還能獲得更理想的膝關節活動度[10-11]。現就近年國內外有關膝關節屈伸間隙影響因素、術中屈曲間隙大于伸直間隙的生物力學、運動學以及臨床研究成果作一綜述，為臨床工作提供參考。
1 膝關節屈伸間隙影響因素
1.1 切除后交叉韌帶（posterior cruciate liga-ment，PCL）對屈伸間隙的影響
TKA 主要包括保留 PCL 及切除 PCL 兩種術式。其中，術中切除 PCL 即可能導致屈曲間隙大于伸直間隙[12-13]。Mihalko 等[12]的研究表明，TKA 術中切除 PCL 后膝關節伸直間隙無明顯變化；但當膝關節屈曲 90°、脛骨遠端無負重時，屈曲間隙較術前增加（5.26±1.9）mm，脛骨遠端負重時屈曲間隙增加（6.4±2.5）mm。但該研究僅在膝關節屈曲 90° 位觀察屈曲間隙變化情況，屈曲角度繼續增加后間隙變化情況未進行觀察。另有研究也顯示，TKA 術中 PCL 切除對于伸直間隙無影響，但會顯著增加屈曲間隙，而且膝關節屈曲 110～140° 位時關節間隙增加幅度最大[13-16]。但 Baldini 等[17]的研究顯示，TKA 術中切除 PCL 及后側骨贅后，屈伸間隙出現對稱性增加，屈曲間隙相對于伸直間隙無增加。
1.2 脛骨近端及股骨遠端截骨傾斜角度對屈伸間隙的影響
除切除 PCL 會影響屈伸間隙外，有研究顯示增加脛骨后傾截骨角度也會增加屈曲間隙[18-19]。Okazaki 等[18]的研究顯示，當脛骨后傾截骨角度減少 5° 時，PCL 保留型 TKA 和后穩定型 TKA 中屈曲間隙分別減少（1.9±0.6）mm 和（1.2±0.4）mm；當脛骨后傾截骨角度增加 5° 時，屈曲間隙分別增加（1.8±0.4）mm 和（1.1±0.3）mm；表明在 PCL 保留型 TKA 和后穩定型 TKA 中，脛骨后傾截骨角度改變 5° 時，屈曲間隙變化分別約為 2 mm 和 1 mm。但該研究未對伸直間隙變化進行觀察。Takayama 等[19]對 40 例 TKA 患者進行了前瞻性研究，旨在分析脛骨后傾截骨角度和膝關節假體組件間隙間的相關性；結果顯示，改變脛骨后傾截骨角度不影響術后膝關節屈曲角度，但伸膝時關節松弛度降低、韌帶張力緊張，伸膝困難，進而導致膝關節伸直受限。王曉峰等[20]的研究顯示，TKA 術中增加脛骨后傾截骨角度后，膝關節屈曲時關節前后松弛度、內外翻松弛度和旋轉松弛度均明顯增大。他們分析出現該現象原因為，增加脛骨平臺后傾角度后，膝關節屈曲時股骨和脛骨間的距離縮短，即縮短了 PCL 和側副韌帶附著點間的距離，進而導致韌帶松弛。Nowakowski 等[21]報道，增加脛骨后傾截骨角度后，膝關節屈伸間隙均顯著增加，但增加幅度不同，其中伸直間隙內、外側間隙對稱性增加，而屈曲間隙外側間隙增加幅度明顯大于內側間隙，進而導致屈曲間隙內、外側間隙不等，形成梯形屈曲間隙。
與脛骨后傾截骨角度變化會影響屈伸間隙一致，股骨截骨角度變化也會影響屈伸間隙。Tsukeoka 等[22]采集了 15 例擬行 TKA 的患者下肢 CT 信息，利用計算機系統建立下肢骨骼三維模型，并模擬股骨遠端截骨，截骨傾斜角度誤差設置為–2、2、4°；結果顯示，截骨后屈伸間隙改變不同，股骨遠端伸直方向 2° 截骨傾斜角度誤差會導致屈曲間隙增加、伸直間隙減小，屈曲間隙相對伸直間隙增加約 2 mm。雖然通過改變股骨遠端截骨傾斜角度可以改變屈伸間隙相對差距，但上述結果是三維模擬研究股骨遠端截骨傾斜角度誤差而得出的，而非術中實際操作研究得出。由于股骨遠端截骨為髓內定位，所以TKA術中不再進行其他股骨遠端截骨傾斜角度調整。
1.3 假體對屈伸間隙的影響
Minoda 等[23]的研究表明，膝關節屈曲 0～30° 時關節間隙明顯增加，至屈曲 30° 時關節間隙達最大，屈曲 30～60° 及 60～90° 時膝關節間隙逐漸減小，屈曲 90～145° 時關節間隙較前顯著減小；但值得注意的是，屈曲<120° 時屈曲間隙始終大于伸直間隙；提示 TKA 術后膝關節屈曲時需要的關節間隙大于伸直時。Hananouchi 等[24]研究顯示，TKA 術中安裝股骨假體組件前膝關節平均屈曲間隙為 27.4 mm、伸直間隙為 24.7 mm，兩間隙差值為 2.7 mm；安裝股骨假體組件后平均屈曲間隙為 17.6 mm、伸直間隙為 12.9 mm，兩間隙差值為 4.7 mm；表明安裝股骨假體組件后屈曲間隙相對于伸直間隙明顯增加。根據該研究結論，術中是否有必要進行特殊處理使屈曲間隙大于伸直間隙以提高臨床療效，值得商榷。
2 生物力學及運動學研究
傳統觀點認為屈伸間隙平衡對于 TKA 獲得滿意療效具有重要意義，但有研究發現 TKA 術中屈伸間隙不等也能獲得較好療效[10-11,25-26]。為此，學者們進行了相關生物力學及運動學研究。Jeffcote[10]的生物力學研究發現：① TKA 術中屈伸間隙相等時，膝關節完全伸直后脛骨平臺平均壓力為 50 N，屈曲 15～75° 時脛骨平臺平均壓力為 15.5 N，較完全伸直時明顯減小；而膝關節屈曲>90° 時脛骨平臺平均壓力呈指數增加，且屈曲 150° 時脛骨平臺平均壓力達峰值（175 N）。② 伸直間隙相對于屈曲間隙增加 2 mm 時，膝關節完全伸直時脛骨平臺平均壓力（27 N）較屈伸間隙相等時減小，但當膝關節屈曲 15～150° 時脛骨平臺平均壓力與屈伸關節間隙相等時比較無顯著差異。③ 屈曲間隙相對于伸直間隙增加 2 mm 時，膝關節完全伸直時脛骨平臺平均壓力為 37 N，當膝關節屈曲<90° 時脛骨平臺平均壓力與以上兩種情況無顯著差異；然而膝關節屈曲>90° 時，脛骨平臺平均壓力也呈指數增加，至完全屈曲時達 107 N，但與屈伸間隙相等時比較脛骨平臺平均壓力降低了 40%。該研究結果提示，屈曲間隙或伸直間隙變化幅度<2 mm 時，在膝關節屈曲 15～100° 范圍內對脛骨平臺壓力無明顯影響，但屈曲>100° 時對脛骨平臺壓力有顯著影響。該研究同時對屈伸間隙相等、伸直間隙相對于屈曲間隙增加 2 mm、屈曲間隙相對于伸直間隙增加 2 mm 3 種狀態下，內、外側副韌帶的張力進行了測量，結果顯示 3 種狀態下內、外側副韌帶張力無明顯差異。總結 Jeffcote[10]的研究結果，表明在不影響膝關節穩定性前提下，適當改變屈伸間隙可以降低脛骨平臺壓力（關節內壓力），從而獲得更大膝關節活動度。王曉峰等[20]參照 Martin 等[27]的方法，將股骨假體從其正常位置向后移動 5 mm，制備屈曲過緊 TKA 模型，觀察術后膝關節活動度；發現與正常屈伸間隙平衡 TKA（130.3°）及屈曲過緊基礎上增加脛骨截骨傾斜角度的 TKA（131.1°）相比，屈曲過緊 TKA 術后膝關節最大屈曲活動度（120.4°）明顯減小，說明屈曲間隙減小、屈曲過緊會導致 TKA 術后膝關節活動范圍減小。
但是 Bellemans 等[6]的運動學研究結果與上述研究結果相反，他們強調足夠的后髁偏心距的重要性，他們研究顯示 TKA 術后后髁偏心距較術前減小，從而導致膝關節最大屈曲度也減小。然而增加后髁偏心距后，在屈膝狀態下屈曲間隙會減小、軟組織張力相應增加，減小后髁偏心距可以誘導脛骨和股骨碰撞。但也有學者研究發現，后髁偏心距與術后膝關節活動范圍無相關性[7]。
3 臨床療效
研究表明，TKA 術中輕度增加屈曲間隙（2.5 mm），術后膝關節活動范圍更大，患者滿意度更高[11]。Ismailidis 等[11]根據 TKA 術中屈伸間隙處理方法不同將患者分為 2 組，第 1 組患者屈曲間隙大于伸直間隙 2.5 mm，第 2 組屈曲間隙等于伸直間隙。術后 1 年隨訪結果顯示，兩組膝關節穩定性無顯著差異，但第 1 組術后膝關節活動度達 90～119° 以及>120° 的患者顯著多于第 2 組，患者主觀滿意度調查量表得分也顯著高于第 2 組，表明增加屈曲間隙可以增加膝關節活動度，提高患者滿意度。Watanabe 等[28]報道，關節間隙和膝關節屈曲度存在相關性，臨床間隙（關節間隙與脛骨平臺假體厚度差值）在伸直位最小，膝關節 0～10° 時臨床間隙增加約 2 mm，屈曲 90° 時屈曲間隙增加 2 mm，此時臨床間隙達最大值，之后臨床間隙隨屈曲角度增加而減小，提示要達到理想的膝關節屈曲角度，需要保證足夠的屈曲間隙。
但也有研究報道，TKA 術中增加屈曲間隙后，臨床療效與 TKA 術中屈伸間隙平衡比較沒有明顯優勢[2,29]，Minoda 等[2]發現屈伸間隙不平衡和術后膝關節屈曲角度無相關性；Higuchi 等[29]發現屈曲間隙和術后膝關節屈曲角度成正相關，但是僅針對固定平臺假體。但 Minoda 等[2]和 Higuchi 等[29]的研究旨在觀察活動平臺假體與固定平臺假體對術后膝關節屈曲度的影響，對術中膝關節間隙不平衡患者未進行重點觀測，因此研究得出的屈伸間隙不平衡對術后膝關節活動度的影響結論有待進一步驗證。另外，屈伸間隙不等是否引起術后伸直困難和屈曲不穩目前仍存在爭議。Ismailidis 等[11]報道屈曲間隙增加組與屈伸間隙相等組患者術后屈曲攣縮畸形、膝關節過伸、抽屜試驗及側方應力試驗方面均無顯著差異。但 Song 等[30]和 Parratte 等[31]報道屈伸間隙不等是導致 TKA 術后膝關節不穩定的重要因素。
4 總結
TKA 術中準確調整屈伸間隙關系是獲得理想臨床效果的主要因素之一，屈曲間隙大于伸直間隙是一種新的關節間隙理論。雖然有臨床研究顯示 TKA 術中屈曲間隙適當大于伸直間隙可以改善術后膝關節活動度、提高患者滿意度，同時也不影響膝關節穩定性。但相關研究隨訪時間較短，總結患者例數有限。因此該技術中遠期療效、術中操作技巧以及相關并發癥有待后續臨床實踐探索。
目前，人工全膝關節置換術（total knee arthro-plasty，TKA）已成為治療終末期膝關節疾病的主要術式[1]，能有效緩解疼痛癥狀、改善患者生活質量，同時下肢畸形也得到糾正。但 TKA 術后仍存在關節活動受限的問題，研究表明影響術后關節活動度的主要因素有患者年齡[2]、體質量指數[3]、膝關節假體類型[4]、Insall-Salvati 指數[5]、股骨后髁偏心距[6-7]、術前及術中患者膝關節活動度[8]。重建相等的屈伸間隙一直被認為是 TKA 手術成功的重要因素之一，可以降低術后膝關節強直[9]及不穩定[2]等并發癥的發生率。然而，有研究發現 TKA 術中輕度增加屈曲間隙，不僅不會影響膝關節的穩定性，還能獲得更理想的膝關節活動度[10-11]。現就近年國內外有關膝關節屈伸間隙影響因素、術中屈曲間隙大于伸直間隙的生物力學、運動學以及臨床研究成果作一綜述，為臨床工作提供參考。
1 膝關節屈伸間隙影響因素
1.1 切除后交叉韌帶（posterior cruciate liga-ment，PCL）對屈伸間隙的影響
TKA 主要包括保留 PCL 及切除 PCL 兩種術式。其中，術中切除 PCL 即可能導致屈曲間隙大于伸直間隙[12-13]。Mihalko 等[12]的研究表明，TKA 術中切除 PCL 后膝關節伸直間隙無明顯變化；但當膝關節屈曲 90°、脛骨遠端無負重時，屈曲間隙較術前增加（5.26±1.9）mm，脛骨遠端負重時屈曲間隙增加（6.4±2.5）mm。但該研究僅在膝關節屈曲 90° 位觀察屈曲間隙變化情況，屈曲角度繼續增加后間隙變化情況未進行觀察。另有研究也顯示，TKA 術中 PCL 切除對于伸直間隙無影響，但會顯著增加屈曲間隙，而且膝關節屈曲 110～140° 位時關節間隙增加幅度最大[13-16]。但 Baldini 等[17]的研究顯示，TKA 術中切除 PCL 及后側骨贅后，屈伸間隙出現對稱性增加，屈曲間隙相對于伸直間隙無增加。
1.2 脛骨近端及股骨遠端截骨傾斜角度對屈伸間隙的影響
除切除 PCL 會影響屈伸間隙外，有研究顯示增加脛骨后傾截骨角度也會增加屈曲間隙[18-19]。Okazaki 等[18]的研究顯示，當脛骨后傾截骨角度減少 5° 時，PCL 保留型 TKA 和后穩定型 TKA 中屈曲間隙分別減少（1.9±0.6）mm 和（1.2±0.4）mm；當脛骨后傾截骨角度增加 5° 時，屈曲間隙分別增加（1.8±0.4）mm 和（1.1±0.3）mm；表明在 PCL 保留型 TKA 和后穩定型 TKA 中，脛骨后傾截骨角度改變 5° 時，屈曲間隙變化分別約為 2 mm 和 1 mm。但該研究未對伸直間隙變化進行觀察。Takayama 等[19]對 40 例 TKA 患者進行了前瞻性研究，旨在分析脛骨后傾截骨角度和膝關節假體組件間隙間的相關性；結果顯示，改變脛骨后傾截骨角度不影響術后膝關節屈曲角度，但伸膝時關節松弛度降低、韌帶張力緊張，伸膝困難，進而導致膝關節伸直受限。王曉峰等[20]的研究顯示，TKA 術中增加脛骨后傾截骨角度后，膝關節屈曲時關節前后松弛度、內外翻松弛度和旋轉松弛度均明顯增大。他們分析出現該現象原因為，增加脛骨平臺后傾角度后，膝關節屈曲時股骨和脛骨間的距離縮短，即縮短了 PCL 和側副韌帶附著點間的距離，進而導致韌帶松弛。Nowakowski 等[21]報道，增加脛骨后傾截骨角度后，膝關節屈伸間隙均顯著增加，但增加幅度不同，其中伸直間隙內、外側間隙對稱性增加，而屈曲間隙外側間隙增加幅度明顯大于內側間隙，進而導致屈曲間隙內、外側間隙不等，形成梯形屈曲間隙。
與脛骨后傾截骨角度變化會影響屈伸間隙一致，股骨截骨角度變化也會影響屈伸間隙。Tsukeoka 等[22]采集了 15 例擬行 TKA 的患者下肢 CT 信息，利用計算機系統建立下肢骨骼三維模型，并模擬股骨遠端截骨，截骨傾斜角度誤差設置為–2、2、4°；結果顯示，截骨后屈伸間隙改變不同，股骨遠端伸直方向 2° 截骨傾斜角度誤差會導致屈曲間隙增加、伸直間隙減小，屈曲間隙相對伸直間隙增加約 2 mm。雖然通過改變股骨遠端截骨傾斜角度可以改變屈伸間隙相對差距，但上述結果是三維模擬研究股骨遠端截骨傾斜角度誤差而得出的，而非術中實際操作研究得出。由于股骨遠端截骨為髓內定位，所以TKA術中不再進行其他股骨遠端截骨傾斜角度調整。
1.3 假體對屈伸間隙的影響
Minoda 等[23]的研究表明，膝關節屈曲 0～30° 時關節間隙明顯增加，至屈曲 30° 時關節間隙達最大，屈曲 30～60° 及 60～90° 時膝關節間隙逐漸減小，屈曲 90～145° 時關節間隙較前顯著減小；但值得注意的是，屈曲<120° 時屈曲間隙始終大于伸直間隙；提示 TKA 術后膝關節屈曲時需要的關節間隙大于伸直時。Hananouchi 等[24]研究顯示，TKA 術中安裝股骨假體組件前膝關節平均屈曲間隙為 27.4 mm、伸直間隙為 24.7 mm，兩間隙差值為 2.7 mm；安裝股骨假體組件后平均屈曲間隙為 17.6 mm、伸直間隙為 12.9 mm，兩間隙差值為 4.7 mm；表明安裝股骨假體組件后屈曲間隙相對于伸直間隙明顯增加。根據該研究結論，術中是否有必要進行特殊處理使屈曲間隙大于伸直間隙以提高臨床療效，值得商榷。
2 生物力學及運動學研究
傳統觀點認為屈伸間隙平衡對于 TKA 獲得滿意療效具有重要意義，但有研究發現 TKA 術中屈伸間隙不等也能獲得較好療效[10-11,25-26]。為此，學者們進行了相關生物力學及運動學研究。Jeffcote[10]的生物力學研究發現：① TKA 術中屈伸間隙相等時，膝關節完全伸直后脛骨平臺平均壓力為 50 N，屈曲 15～75° 時脛骨平臺平均壓力為 15.5 N，較完全伸直時明顯減小；而膝關節屈曲>90° 時脛骨平臺平均壓力呈指數增加，且屈曲 150° 時脛骨平臺平均壓力達峰值（175 N）。② 伸直間隙相對于屈曲間隙增加 2 mm 時，膝關節完全伸直時脛骨平臺平均壓力（27 N）較屈伸間隙相等時減小，但當膝關節屈曲 15～150° 時脛骨平臺平均壓力與屈伸關節間隙相等時比較無顯著差異。③ 屈曲間隙相對于伸直間隙增加 2 mm 時，膝關節完全伸直時脛骨平臺平均壓力為 37 N，當膝關節屈曲<90° 時脛骨平臺平均壓力與以上兩種情況無顯著差異；然而膝關節屈曲>90° 時，脛骨平臺平均壓力也呈指數增加，至完全屈曲時達 107 N，但與屈伸間隙相等時比較脛骨平臺平均壓力降低了 40%。該研究結果提示，屈曲間隙或伸直間隙變化幅度<2 mm 時，在膝關節屈曲 15～100° 范圍內對脛骨平臺壓力無明顯影響，但屈曲>100° 時對脛骨平臺壓力有顯著影響。該研究同時對屈伸間隙相等、伸直間隙相對于屈曲間隙增加 2 mm、屈曲間隙相對于伸直間隙增加 2 mm 3 種狀態下，內、外側副韌帶的張力進行了測量，結果顯示 3 種狀態下內、外側副韌帶張力無明顯差異。總結 Jeffcote[10]的研究結果，表明在不影響膝關節穩定性前提下，適當改變屈伸間隙可以降低脛骨平臺壓力（關節內壓力），從而獲得更大膝關節活動度。王曉峰等[20]參照 Martin 等[27]的方法，將股骨假體從其正常位置向后移動 5 mm，制備屈曲過緊 TKA 模型，觀察術后膝關節活動度；發現與正常屈伸間隙平衡 TKA（130.3°）及屈曲過緊基礎上增加脛骨截骨傾斜角度的 TKA（131.1°）相比，屈曲過緊 TKA 術后膝關節最大屈曲活動度（120.4°）明顯減小，說明屈曲間隙減小、屈曲過緊會導致 TKA 術后膝關節活動范圍減小。
但是 Bellemans 等[6]的運動學研究結果與上述研究結果相反，他們強調足夠的后髁偏心距的重要性，他們研究顯示 TKA 術后后髁偏心距較術前減小，從而導致膝關節最大屈曲度也減小。然而增加后髁偏心距后，在屈膝狀態下屈曲間隙會減小、軟組織張力相應增加，減小后髁偏心距可以誘導脛骨和股骨碰撞。但也有學者研究發現，后髁偏心距與術后膝關節活動范圍無相關性[7]。
3 臨床療效
研究表明，TKA 術中輕度增加屈曲間隙（2.5 mm），術后膝關節活動范圍更大，患者滿意度更高[11]。Ismailidis 等[11]根據 TKA 術中屈伸間隙處理方法不同將患者分為 2 組，第 1 組患者屈曲間隙大于伸直間隙 2.5 mm，第 2 組屈曲間隙等于伸直間隙。術后 1 年隨訪結果顯示，兩組膝關節穩定性無顯著差異，但第 1 組術后膝關節活動度達 90～119° 以及>120° 的患者顯著多于第 2 組，患者主觀滿意度調查量表得分也顯著高于第 2 組，表明增加屈曲間隙可以增加膝關節活動度，提高患者滿意度。Watanabe 等[28]報道，關節間隙和膝關節屈曲度存在相關性，臨床間隙（關節間隙與脛骨平臺假體厚度差值）在伸直位最小，膝關節 0～10° 時臨床間隙增加約 2 mm，屈曲 90° 時屈曲間隙增加 2 mm，此時臨床間隙達最大值，之后臨床間隙隨屈曲角度增加而減小，提示要達到理想的膝關節屈曲角度，需要保證足夠的屈曲間隙。
但也有研究報道，TKA 術中增加屈曲間隙后，臨床療效與 TKA 術中屈伸間隙平衡比較沒有明顯優勢[2,29]，Minoda 等[2]發現屈伸間隙不平衡和術后膝關節屈曲角度無相關性；Higuchi 等[29]發現屈曲間隙和術后膝關節屈曲角度成正相關，但是僅針對固定平臺假體。但 Minoda 等[2]和 Higuchi 等[29]的研究旨在觀察活動平臺假體與固定平臺假體對術后膝關節屈曲度的影響，對術中膝關節間隙不平衡患者未進行重點觀測，因此研究得出的屈伸間隙不平衡對術后膝關節活動度的影響結論有待進一步驗證。另外，屈伸間隙不等是否引起術后伸直困難和屈曲不穩目前仍存在爭議。Ismailidis 等[11]報道屈曲間隙增加組與屈伸間隙相等組患者術后屈曲攣縮畸形、膝關節過伸、抽屜試驗及側方應力試驗方面均無顯著差異。但 Song 等[30]和 Parratte 等[31]報道屈伸間隙不等是導致 TKA 術后膝關節不穩定的重要因素。
4 總結
TKA 術中準確調整屈伸間隙關系是獲得理想臨床效果的主要因素之一，屈曲間隙大于伸直間隙是一種新的關節間隙理論。雖然有臨床研究顯示 TKA 術中屈曲間隙適當大于伸直間隙可以改善術后膝關節活動度、提高患者滿意度，同時也不影響膝關節穩定性。但相關研究隨訪時間較短，總結患者例數有限。因此該技術中遠期療效、術中操作技巧以及相關并發癥有待后續臨床實踐探索。