引用本文： 董佩龍, 唐曉波, 王健, 蔣逸秋, 姚旺祥, 桂鑒超. 關節鏡下清理術聯合 Ilizarov 牽伸術治療膝關節骨關節炎近期療效觀察. 中國修復重建外科雜志, 2017, 31(7): 794-798. doi: 10.7507/1002-1892.201701099 復制
膝關節骨關節炎（knee osteoarthritis，KOA）是臨床最常見的膝關節疾病，據統計全世界 60 歲以上人群中，KOA 患者約占 10%[1]，且發病率呈增長趨勢，研究表明這與人口老齡化和肥胖密切相關[2-3]。KOA 特征為關節軟骨破壞、軟骨下骨硬化和繼發性滑膜炎癥[2, 4]，臨床表現為關節疼痛、功能障礙及關節畸形[5]。早期 KOA 治療目的是減輕關節疼痛和僵硬，維持關節功能，但目前尚無一種治療方法能明確阻止或逆轉 KOA 的退變過程[6]。關節鏡技術是治療 KOA 的一種有效方法，具有微創、恢復快和并發癥少等優點[7]。但關節鏡清理術僅能暫時緩解疼痛，因關節間隙仍狹窄，治療后行走時疼痛可能復發。而 Ilizarov 牽伸術用于治療 KOA 是近年新觀點，研究表明在關節牽伸術治療過程中患者下肢可完全負重，可以促進軟骨修復，延緩 KOA 進展[8]。但 Ilizarov 牽伸術無法去除關節內游離體及增生滑膜組織，不能對軟骨缺損行微骨折處理。經南通大學附屬建湖醫院倫理委員會批準，2014 年 1 月—2015 年 1 月，我們采用關節鏡下清理術聯合 Ilizarov 牽伸術治療 15 例 KOA 患者，取得良好療效。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① 年齡<65 歲；② 單純膝內側疼痛、內側間隙壓痛，疼痛視覺模擬評分（VAS）≥60 分；③ 影像學檢查提示單純單側膝內側骨關節炎。排除標準：① 膝外側骨關節炎；② 髕股關節炎；③ 創傷性關節炎；④ 既往有感染性關節炎病史。2014 年 1 月—2015 年 1 月，共 15 例（15 膝）KOA 患者符合選擇標準納入研究。患者均知情同意。
1.2 一般資料
本組男 7 例，女 8 例；年齡 45～64 歲，平均 55 歲。左膝 6 例，右膝 9 例。病程 2.0～9.5 年，中位病程 6 年。患者均經 6 個月保守治療，臨床癥狀無明顯改善。患者均有不同程度的患膝疼痛、畸形、內側間隙壓痛及活動受限等癥狀。術前 VAS 評分為（76.2±8.8）分，美國西部 Ontario 與 McMaster 大學骨關節炎指數評分（WOMAC）為（59.3±5.7）分，膝關節損傷和骨關節炎評定量表評分（KOOS）為（44.3±7.2）分，膝關節活動度（range of motion，ROM）為（75±21）°。術前常規行患膝正側位 X 線片檢查，測量關節間隙為（2.5±0.4）mm。根據 Kellgren-Law-rence 分級標準[9]，Ⅲ 級 11 例、Ⅳ 級 4 例。
1.3 手術方法
本組均使用美國施樂輝公司顯示器、冷光源、攝像成像系統、刨削系統和手術操作器械，由同一組醫師完成手術。于椎管內麻醉下，上氣囊止血帶后手術。采用高位前外、內側入路，首先進行徹底膝關節鏡檢查，異物鉗去除關節內游離體，沖洗清除關節腔內懸浮顆粒及軟骨碎屑，刨除增生滑膜組織，半月板根據損傷情況，酌情行修整、部分切除術。以刨刀、籃鉗等器械處理軟骨缺損區軟骨下骨表面纖維結締組織及凹凸不平處，使其平坦、新鮮且粗糙；以微骨折器在軟骨缺損區按從外向內順序打孔，孔間距為 2～3 mm，孔深至見滲血或脂肪滴為宜，一般為 4～5 mm；打孔完畢后逐漸放出灌洗液，見骨髓血自孔中溢出表面即可，否則繼續加深孔至 5～7 mm；微骨折處理完畢后反復沖洗關節腔，確保清除殘留碎屑，于髕上囊放置負壓引流管。
本組均選擇 Ilizarov 環式外固定架。于膝關節上、下各 5、10 cm 處分別鉆入 4 枚 3 mm 克氏針，1 枚單皮質外固定鋼釘固定脛骨，外固定架放至合適位置，以外固定支架活動鉸鏈中心正對膝關節活動中心為準，將所有克氏針固定于 Ilizarov 環上。固定股骨與脛骨的 Ilizarov 環通過延長棒連接，用延長棒調節股骨與脛骨之間的牽引。大力士鉗咬除全針兩端過長部分，以免刮傷皮膚，折彎器將殘針斷端折彎，擰緊螺母。明確固定針部位皮膚張力良好，膝關節活動滿意，C 臂 X 線機透視下見患肢力線正常。
1.4 圍手術期處理
術前 30 min 及術后 48 h 內常規靜脈滴注抗生素預防感染。術后 48 h 拔除引流管，按照《預防骨科大手術深靜脈血栓形成指南(草案)》[10]進行抗凝治療。術后第 1 天開始指導患者在床上行股四頭肌靜力收縮和直腿抬高鍛煉；1 周后開始調節外固定支架逐漸牽伸膝關節間隙，每天牽拉 1 mm，分 4 次完成；牽伸 1 周后復查 X 線片，待膝關節間隙達 5～10 mm 時（根據患者實際局部耐受情況而定）停止牽伸，維持牽伸狀態，允許患者下地完全負重行走。3 個月后拆除外固定支架[11]。
1.5 療效評價指標
術后 1、3、6、12 個月以及之后每年隨訪 1 次。隨訪時攝膝關節正側位 X 線片，測量關節間隙寬度，評估軟骨修復效果。測量膝關節 ROM，采用 VAS 評分、WOMAC 評分、KOOS 評分評價膝關節功能恢復情況。
1.6 統計學方法
采用 SPSS20.0 統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，手術前后比較采用配對 t 檢驗；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
術后切口均 Ⅰ 期愈合，外固定支架釘道無感染，無下肢深靜脈血栓形成等相關并發癥發生。患者均獲隨訪，隨訪時間 12～18 個月，平均 15.5 個月。術后患者膝關節疼痛癥狀及關節活動明顯改善，術后 12 個月 VAS 評分、WOMAC 評分、KOOS 評分分別為（20.9±7.8）、（38.2±5.5）、（92.1±6.9）分，膝關節 ROM 為（118±14）°，均優于術前，比較差異有統計學意義（t=18.213，P=0.000； t=10.317，P=0.000；t=18.564，P=0.000；t=6.599，P=0.000）。X 線片復查示，膝關節內外側間隙相等，周圍骨贅增生好轉；術后 12 個月關節間隙為（3.8±0.3）mm，與術前比較差異有統計學意義（t=10.070，P=0.000）。見圖 1。
圖1
患者，女，48 歲，右膝 KOA（Kellgren-Lawrence Ⅲ 級）
a、b. 術前正側位 X 線片示右膝關節周圍骨質增生變尖，內側間隙狹窄；c. 術中裝上 Ilizarov 外固定支架；d. 術后 1 周調節 Ilizarov 外固定支架逐漸牽伸膝關節間隙；e、f. 牽伸 1 周后正側位 X 線片示 Ilizarov 外固定支架位置良好，關節內外側間隙相等；g、h. 術后 1 年正側位 X 線片示膝關節內外側間隙相等，周圍骨贅增生好轉；i、j. 術后 18 個月膝關節屈伸功能良好
Figure1. A 48-year-old female patient with right KOA (Kellgren-Lawrence grade III)a, b. Anteroposterior and lateral X-ray films before operation, showing osteophytes at the edges of the knee and medial tibiofemoral joint space narrowing; c. Ilizarov external fixation for fixing and drawing during operation; d. Ilizarov external fixation for adjusting and the knee joint gradually stretched at 1 week after operation; e, f. Anteroposterior and lateral X-ray films at 1 week after drawing, showing good position of Ilizarov external fixation and normal joint space; g, h. Anteroposterior and lateral X-ray films at 1 year after operation, showing normal joint space and osteophytes improvement; i, j. Knee function at 18 months after operation, showing good function of flexion and extension
3 討論
膝關節牽伸術是一種新的刺激關節軟骨修復和再生的方法，它通過體外安裝帶活動鉸鏈的骨外固定關節牽伸器，適當牽開關節間隙，造成一段時間內關節運動時的關節面分離，達到暫時性解除關節面負重，同時改變關節內流體靜水壓力，進而產生周期性機械應力，促進軟骨前體細胞的成軟骨分化[12]，最終以利于關節軟骨的修復與再生。研究認為周期性機械應力可提高軟骨細胞的再生修復能力，其機制可能與 MAPK 通路中的 ERK1/2、JNK、p38 分子活化和 PI3K-Akt 信號通路有關[13-18]。這些通路是干細胞及軟骨細胞把應力刺激轉化為化學信號的主要作用機制。體外研究表明，間歇性應用靜水壓力（0～13 kPa）可刺激軟骨細胞產生軟骨細胞外基質，有利于軟骨的修復[19-20]。動物實驗發現，關節牽伸能產生并保留新生的蛋白多糖，減少膠原蛋白破壞，而且關節牽伸能誘導參與軟骨變性的促炎細胞因子 IL-1、Ⅹ型膠原和基質金屬蛋白酶 13 比例下降，提示關節牽伸能減輕繼發性炎癥、軟骨退化和軟骨下骨重塑，從而延緩 KOA 的進展[8, 19-21]。關節牽伸術還能通過增加軟骨和 MSCs 黏附，從而促進軟骨修復[22]。Intema 等[23]及 Wiegant 等[24]采用膝關節牽伸術治療 KOA 患者，分別經 1、2 年隨訪，均發現患者 VAS 評分及 WOMAC 疼痛和功能評分較術前明顯改善；Khademi-Kalantari 等[25]臨床研究發現，膝關節牽伸術治療嚴重 KOA 后，在疼痛、行為能力、生活質量及膝關節活動度方面均優于標準物理治療對照組。Laroche 等[26]采用牽伸旋轉膝關節支具治療內側間室 KOA 患者，治療后患者 VAS 評分及 WOMAC 評分均顯著改善。一項隨機對照研究表明，膝關節牽伸術治療 KOA 效果顯著優于高位脛骨開口楔形截骨術[27]。
而采用關節鏡技術可以清理炎性滑膜組織、游離體、骨贅和不穩定軟骨，或行微骨折治療裸露的軟骨下骨，亦有利于關節軟骨的修復和再生[28]。本研究將關節鏡技術及 Ilizarov 牽伸術相結合治療 KOA 患者，結果顯示術后 12 個月患者 VAS 評分、WOMAC 評分、KOOS 評分及 ROM 均顯著優于術前，差異有統計學意義，說明關節鏡結合 Ilizarov 外固定支架行膝關節牽伸術治療 KOA 可行，可有效緩解膝關節疼痛，提高膝關節功能及活動度，改善患者生活質量。
但本研究也存在以下局限性：① 觀察例數較少，隨訪時間較短，有待擴大樣本量并延長隨訪時間，觀察其中遠期療效；② 缺少 MRI 及二次關節鏡觀察評估軟骨修復指標，有待完善觀察指標，為臨床推廣使用提供更有力的循征醫學證據。
膝關節骨關節炎（knee osteoarthritis，KOA）是臨床最常見的膝關節疾病，據統計全世界 60 歲以上人群中，KOA 患者約占 10%[1]，且發病率呈增長趨勢，研究表明這與人口老齡化和肥胖密切相關[2-3]。KOA 特征為關節軟骨破壞、軟骨下骨硬化和繼發性滑膜炎癥[2, 4]，臨床表現為關節疼痛、功能障礙及關節畸形[5]。早期 KOA 治療目的是減輕關節疼痛和僵硬，維持關節功能，但目前尚無一種治療方法能明確阻止或逆轉 KOA 的退變過程[6]。關節鏡技術是治療 KOA 的一種有效方法，具有微創、恢復快和并發癥少等優點[7]。但關節鏡清理術僅能暫時緩解疼痛，因關節間隙仍狹窄，治療后行走時疼痛可能復發。而 Ilizarov 牽伸術用于治療 KOA 是近年新觀點，研究表明在關節牽伸術治療過程中患者下肢可完全負重，可以促進軟骨修復，延緩 KOA 進展[8]。但 Ilizarov 牽伸術無法去除關節內游離體及增生滑膜組織，不能對軟骨缺損行微骨折處理。經南通大學附屬建湖醫院倫理委員會批準，2014 年 1 月—2015 年 1 月，我們采用關節鏡下清理術聯合 Ilizarov 牽伸術治療 15 例 KOA 患者，取得良好療效。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① 年齡<65 歲；② 單純膝內側疼痛、內側間隙壓痛，疼痛視覺模擬評分（VAS）≥60 分；③ 影像學檢查提示單純單側膝內側骨關節炎。排除標準：① 膝外側骨關節炎；② 髕股關節炎；③ 創傷性關節炎；④ 既往有感染性關節炎病史。2014 年 1 月—2015 年 1 月，共 15 例（15 膝）KOA 患者符合選擇標準納入研究。患者均知情同意。
1.2 一般資料
本組男 7 例，女 8 例；年齡 45～64 歲，平均 55 歲。左膝 6 例，右膝 9 例。病程 2.0～9.5 年，中位病程 6 年。患者均經 6 個月保守治療，臨床癥狀無明顯改善。患者均有不同程度的患膝疼痛、畸形、內側間隙壓痛及活動受限等癥狀。術前 VAS 評分為（76.2±8.8）分，美國西部 Ontario 與 McMaster 大學骨關節炎指數評分（WOMAC）為（59.3±5.7）分，膝關節損傷和骨關節炎評定量表評分（KOOS）為（44.3±7.2）分，膝關節活動度（range of motion，ROM）為（75±21）°。術前常規行患膝正側位 X 線片檢查，測量關節間隙為（2.5±0.4）mm。根據 Kellgren-Law-rence 分級標準[9]，Ⅲ 級 11 例、Ⅳ 級 4 例。
1.3 手術方法
本組均使用美國施樂輝公司顯示器、冷光源、攝像成像系統、刨削系統和手術操作器械，由同一組醫師完成手術。于椎管內麻醉下，上氣囊止血帶后手術。采用高位前外、內側入路，首先進行徹底膝關節鏡檢查，異物鉗去除關節內游離體，沖洗清除關節腔內懸浮顆粒及軟骨碎屑，刨除增生滑膜組織，半月板根據損傷情況，酌情行修整、部分切除術。以刨刀、籃鉗等器械處理軟骨缺損區軟骨下骨表面纖維結締組織及凹凸不平處，使其平坦、新鮮且粗糙；以微骨折器在軟骨缺損區按從外向內順序打孔，孔間距為 2～3 mm，孔深至見滲血或脂肪滴為宜，一般為 4～5 mm；打孔完畢后逐漸放出灌洗液，見骨髓血自孔中溢出表面即可，否則繼續加深孔至 5～7 mm；微骨折處理完畢后反復沖洗關節腔，確保清除殘留碎屑，于髕上囊放置負壓引流管。
本組均選擇 Ilizarov 環式外固定架。于膝關節上、下各 5、10 cm 處分別鉆入 4 枚 3 mm 克氏針，1 枚單皮質外固定鋼釘固定脛骨，外固定架放至合適位置，以外固定支架活動鉸鏈中心正對膝關節活動中心為準，將所有克氏針固定于 Ilizarov 環上。固定股骨與脛骨的 Ilizarov 環通過延長棒連接，用延長棒調節股骨與脛骨之間的牽引。大力士鉗咬除全針兩端過長部分，以免刮傷皮膚，折彎器將殘針斷端折彎，擰緊螺母。明確固定針部位皮膚張力良好，膝關節活動滿意，C 臂 X 線機透視下見患肢力線正常。
1.4 圍手術期處理
術前 30 min 及術后 48 h 內常規靜脈滴注抗生素預防感染。術后 48 h 拔除引流管，按照《預防骨科大手術深靜脈血栓形成指南(草案)》[10]進行抗凝治療。術后第 1 天開始指導患者在床上行股四頭肌靜力收縮和直腿抬高鍛煉；1 周后開始調節外固定支架逐漸牽伸膝關節間隙，每天牽拉 1 mm，分 4 次完成；牽伸 1 周后復查 X 線片，待膝關節間隙達 5～10 mm 時（根據患者實際局部耐受情況而定）停止牽伸，維持牽伸狀態，允許患者下地完全負重行走。3 個月后拆除外固定支架[11]。
1.5 療效評價指標
術后 1、3、6、12 個月以及之后每年隨訪 1 次。隨訪時攝膝關節正側位 X 線片，測量關節間隙寬度，評估軟骨修復效果。測量膝關節 ROM，采用 VAS 評分、WOMAC 評分、KOOS 評分評價膝關節功能恢復情況。
1.6 統計學方法
采用 SPSS20.0 統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，手術前后比較采用配對 t 檢驗；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
術后切口均 Ⅰ 期愈合，外固定支架釘道無感染，無下肢深靜脈血栓形成等相關并發癥發生。患者均獲隨訪，隨訪時間 12～18 個月，平均 15.5 個月。術后患者膝關節疼痛癥狀及關節活動明顯改善，術后 12 個月 VAS 評分、WOMAC 評分、KOOS 評分分別為（20.9±7.8）、（38.2±5.5）、（92.1±6.9）分，膝關節 ROM 為（118±14）°，均優于術前，比較差異有統計學意義（t=18.213，P=0.000； t=10.317，P=0.000；t=18.564，P=0.000；t=6.599，P=0.000）。X 線片復查示，膝關節內外側間隙相等，周圍骨贅增生好轉；術后 12 個月關節間隙為（3.8±0.3）mm，與術前比較差異有統計學意義（t=10.070，P=0.000）。見圖 1。
圖1
患者，女，48 歲，右膝 KOA（Kellgren-Lawrence Ⅲ 級）
a、b. 術前正側位 X 線片示右膝關節周圍骨質增生變尖，內側間隙狹窄；c. 術中裝上 Ilizarov 外固定支架；d. 術后 1 周調節 Ilizarov 外固定支架逐漸牽伸膝關節間隙；e、f. 牽伸 1 周后正側位 X 線片示 Ilizarov 外固定支架位置良好，關節內外側間隙相等；g、h. 術后 1 年正側位 X 線片示膝關節內外側間隙相等，周圍骨贅增生好轉；i、j. 術后 18 個月膝關節屈伸功能良好
Figure1. A 48-year-old female patient with right KOA (Kellgren-Lawrence grade III)a, b. Anteroposterior and lateral X-ray films before operation, showing osteophytes at the edges of the knee and medial tibiofemoral joint space narrowing; c. Ilizarov external fixation for fixing and drawing during operation; d. Ilizarov external fixation for adjusting and the knee joint gradually stretched at 1 week after operation; e, f. Anteroposterior and lateral X-ray films at 1 week after drawing, showing good position of Ilizarov external fixation and normal joint space; g, h. Anteroposterior and lateral X-ray films at 1 year after operation, showing normal joint space and osteophytes improvement; i, j. Knee function at 18 months after operation, showing good function of flexion and extension
3 討論
膝關節牽伸術是一種新的刺激關節軟骨修復和再生的方法，它通過體外安裝帶活動鉸鏈的骨外固定關節牽伸器，適當牽開關節間隙，造成一段時間內關節運動時的關節面分離，達到暫時性解除關節面負重，同時改變關節內流體靜水壓力，進而產生周期性機械應力，促進軟骨前體細胞的成軟骨分化[12]，最終以利于關節軟骨的修復與再生。研究認為周期性機械應力可提高軟骨細胞的再生修復能力，其機制可能與 MAPK 通路中的 ERK1/2、JNK、p38 分子活化和 PI3K-Akt 信號通路有關[13-18]。這些通路是干細胞及軟骨細胞把應力刺激轉化為化學信號的主要作用機制。體外研究表明，間歇性應用靜水壓力（0～13 kPa）可刺激軟骨細胞產生軟骨細胞外基質，有利于軟骨的修復[19-20]。動物實驗發現，關節牽伸能產生并保留新生的蛋白多糖，減少膠原蛋白破壞，而且關節牽伸能誘導參與軟骨變性的促炎細胞因子 IL-1、Ⅹ型膠原和基質金屬蛋白酶 13 比例下降，提示關節牽伸能減輕繼發性炎癥、軟骨退化和軟骨下骨重塑，從而延緩 KOA 的進展[8, 19-21]。關節牽伸術還能通過增加軟骨和 MSCs 黏附，從而促進軟骨修復[22]。Intema 等[23]及 Wiegant 等[24]采用膝關節牽伸術治療 KOA 患者，分別經 1、2 年隨訪，均發現患者 VAS 評分及 WOMAC 疼痛和功能評分較術前明顯改善；Khademi-Kalantari 等[25]臨床研究發現，膝關節牽伸術治療嚴重 KOA 后，在疼痛、行為能力、生活質量及膝關節活動度方面均優于標準物理治療對照組。Laroche 等[26]采用牽伸旋轉膝關節支具治療內側間室 KOA 患者，治療后患者 VAS 評分及 WOMAC 評分均顯著改善。一項隨機對照研究表明，膝關節牽伸術治療 KOA 效果顯著優于高位脛骨開口楔形截骨術[27]。
而采用關節鏡技術可以清理炎性滑膜組織、游離體、骨贅和不穩定軟骨，或行微骨折治療裸露的軟骨下骨，亦有利于關節軟骨的修復和再生[28]。本研究將關節鏡技術及 Ilizarov 牽伸術相結合治療 KOA 患者，結果顯示術后 12 個月患者 VAS 評分、WOMAC 評分、KOOS 評分及 ROM 均顯著優于術前，差異有統計學意義，說明關節鏡結合 Ilizarov 外固定支架行膝關節牽伸術治療 KOA 可行，可有效緩解膝關節疼痛，提高膝關節功能及活動度，改善患者生活質量。
但本研究也存在以下局限性：① 觀察例數較少，隨訪時間較短，有待擴大樣本量并延長隨訪時間，觀察其中遠期療效；② 缺少 MRI 及二次關節鏡觀察評估軟骨修復指標，有待完善觀察指標，為臨床推廣使用提供更有力的循征醫學證據。
