一、术前设计

术前设计主要包括对患者一般情况的充分评估、对人工关节当前状态的评价、对翻修病因的分析以及手术方案的设计。其中手术方案的设计包括下肢力线的恢复、骨缺损的重建及软组织的平衡等方面。

(一)患者一般情况评估

TKA翻修手术时间长、创伤大、骨缺损及软组织平衡难度高,患者的基础身体状况是决定能否耐受翻修手术的重要因素,术前应当充分评估其呼吸及循环功能,排除手术禁忌证,并请专科会诊评估控制伴发基础疾病。此外,需要重点评估感染的危险因素,若患者有营养不良或伴有相关基础疾病,都可能增加术后感染发生的风险。此外,长期使用激素史、AIDS、器官移植病史及肿瘤转移等也是感染发生的危险因素。既往感染性关节炎病史以及邻近部位的骨髓炎病史均是感染的原发性关节因素。而患者的体重、手术技术、初次TKA的假体设计及材料等方面都可能与术后非感染性翻修存在相关性。总体而言,患者基础身体情况及既往史中包含着许多影响翻修TKA预后情况的因素,如既往有类风湿关节炎、过度肥胖、糖尿病病史、糖皮质激素使用史、吸烟史、大剂量非甾体抗炎药使用史、初次手术的切口位置和血供等,均是引起切口愈合不良的危险因素。

(二)关节功能评估

患者膝关节的术前评估主要包括:下肢活动度、下肢力线、关节线、双下肢绝对长度及相对长度、髌骨轨迹等方面。一方面可通过评估以了解目前人工膝关节的功能状态,另一方面可为术前设计提供良好的基础资料。而膝关节不稳的程度、畸形、膝关节的活动度和肌力等,都影响着TKA术后翻修策略。翻修术前充分评估下肢的力学情况,不仅是充分评估了解患者病情的需要,也是恢复膝关节力线和功能的重要前提。在翻修术前充分评估患者的一般情况、既往手术史及膝关节功能,据此做好危险因素的控制及手术策略的拟定,对于翻修手术的成功具有重要意义。

(三)术前影像学评估

通过膝关节X线片,可以评估关节力线、骨缺损的程度、假体周围骨折、关节稳定性及髌骨轨迹(图2-0-1),以及是否存在骨溶解、假体松动等情况。对比初次TKA术后随访的X线片与翻修TKA术前的X线片,有助于分析手术失败的原因。此外,负重位及应力位X线片可以帮助判断是否出现聚乙烯磨损、韧带松弛或假体松动。在X线片上可能观察到以下表现:在骨水泥与骨交界面出现宽度大于2mm的异常透亮区域、假体部件位置变化、骨水泥断裂、骨膜反应,或应力位X线片上有假体部件移动。X线检查显示骨水泥与骨接触面进行性增宽的透亮线可作为假体松动的诊断依据,若假体下沉≥2mm;或连续的假体周围透亮带>1mm;或生物型假体涂层逐渐脱落,可认为假体松动明确。

图2-0-1 TKA置换术后髌骨脱位

除此之外,如有条件可行CT扫描三维重建,相比X线片,CT扫描在判断骨溶解的程度、骨缺损大小和形状及假体位置不良等情况更具优势。通过CT扫描获得资料进行关节的3D建模技术在翻修TKA中的应用优势明显,不仅可以准确测量解剖结构,有助于了解个体的解剖特点,还能够作为分析工具以设计个性化的假体植入物。Lucian和Solomon等在6例解剖大体上分别进行X线片、CT扫描及MRI扫描,比较三种检查手段在评估TKA术后关节骨缺损的敏感程度,发现CT扫描以及MRI扫描在敏感性及特异性方面均明显优于X线片,而CT扫描与MRI扫描在评估骨缺损体积的测量方面则没有明显差异。早期的CT扫描由于金属移植物引起成像伪影而使用受限,MRI只能当移植物在MRI扫描安全时才能使用该检查,比如移植物由钛或钽构成。随着去伪影技术的普及,CT扫描在翻修TKA的影像学评估中占有重要地位,尤其在骨缺损方面。

(四)病因分析

TKA术后翻修的病因可分为感染性和非感染性因素,其中非感染性因素包括假体无菌性松动、关节不稳、假体周围骨折、髌骨轨迹不良等。根据随访时间的不同,导致翻修的主要原因有所差异。Sharkey等对从1997~2000年间所实施的212例膝关节翻修术分析后发现,初次置换术后2年内失败主要是因为感染(25.4%)、关节不稳(21.2%)及假体松动(16.9%)等,术后2年以后失败主要是因为磨损(44.4%)、假体松动(34.4%)等。10年后再次随访781例膝关节翻修病例,导致翻修的前三位病因分别为:假体松动(39.9%),感染(27.4%)以及关节不稳(7.5%)。虽然不同的文献报道导致初次TKA术后翻修的各病因所占比例存在差异,但最主要两个病因分别为感染和假体无菌性松动。

(五)感染性因素

在翻修手术前需结合患者的病史、查体及辅助检查,明确诊断导致翻修手术的原因。感染是TKA术后最严重的并发症之一,大部分出现感染的膝关节都需要进行翻修手术治疗,这也是术后感染的最佳治疗方案。相关报道显示初次TKA术后的感染发生率约在0.5%~2.0%之间,而初次TKA术后2~5年内翻修的病例中,感染占比可达37.6%~38.0%。TKA术后深部感染的诊断主要以临床表现为基础,综合运用实验室检查、X线、关节腔穿刺细菌培养加药物敏感试验、骨扫描以及组织活检进行。

1.感染临床表现

感染根据临床症状出现的时间,可分为早发感染(术后3个月内)、迟发感染(术后3~12个月)、晚发感染(术后12个月后),各个阶段的临床表现及致病菌的种类存在各自的特点。

(1)早发感染(术后3个月内):

常在假体植入期间获得,多由毒力较强的病原体引起,比如金黄色葡萄球菌、革兰阴性杆菌、厌氧菌或多种微生物感染。大多数早发感染会出现以下1个或多个症状急性发作:伤口渗出、关节周围皮肤红疹、硬化或水肿、关节疼痛、关节积液或发热。

(2)迟发感染(术后3~12个月):

也常在假体植入期间获得,多为毒力较低的病原体引起,比如丙酸杆菌种、凝固酶阴性的葡萄球菌或肠球菌。大多数迟发感染呈长期慢性病程,其特征主要为持续的关节疼痛,伴或不伴有早期植入物松动。在延误诊断时或在未治疗的患者中可能出现间歇排液的窦道。

(3)晚发感染(术后12个月后):

常为另一部位存在感染(比如血管导管、泌尿道或软组织感染)的情况下,由于致病菌血行播散而发生。大多数血源性感染由金黄色葡萄球菌、乙型溶血性链球菌或者革兰阴性杆菌所致。

持续性关节疼痛是感染的重要表现,而机械性松动常在关节活动和负重时引起疼痛。在怀疑感染而尚未获得致病菌培养结果时,可根据感染症状出现的时间进行经验性抗感染治疗。

2.感染的辅助检查

感染的相关实验室检查主要包括白细胞计数、血沉及C反应蛋白,其中血沉和C反应蛋白是常用的诊断指标,而C反应蛋白的敏感程度要更高。对于大多数患者而言,正常的血沉值或血清C反应蛋白值预示着术后感染的可能性降低。C反应蛋白通常在术后2~3天达高峰,3周左右降至正常。而血沉在术后1周达高峰,约3个月降至正常。如果术后C反应蛋白持续在高水平或者下降后再次升高,应当仔细排除感染可能性。实验室检查对于术后感染的判断可能有价值,但通常不具诊断性。

随着感染的进展,X线检查可见假体松动、骨吸收破坏(图2-0-2)表现,骨吸收破坏可表现为假体周围骨质边缘不规则。感染的人工膝关节在X线片上可能表现出:在骨与骨水泥交界面出现宽度>2mm的异常透亮区域、假体位置变化、骨水泥断裂、骨膜反应或应力位片上有假体部件移动。这些表现与感染持续时间有关,可能需要经历3~6个月时间才出现。此外,以上影像学改变并不是感染的特异性改变,如假体位置改变也经常出现在假体无菌性松动过程中。感染与非感染性松动的影像学鉴别有较大难度,但双侧假体完全松动往往提示感染的存在。

图2-0-2 假体周围骨质溶解表现

骨核素扫描可作为诊断感染的重要辅助检查,其中99Tc-羟基磷酸盐骨扫描和111In标记的白细胞扫描均有助于发现TKA术后感染。Rand等在38例膝关节中进行111In标记的白细胞扫描检查,发现该检查在感染诊断的准确率可达84%,敏感度及特异度分别为83%和85%。但也有研究认为即使依次进行99Tc-羟基磷酸盐骨扫描和111In标记的白细胞扫描,仍不推荐两者作为分辨感染与机械性失败的检查手段。

细菌培养及药敏试验有利于选择敏感抗生素进行治疗。常见的感染细菌为金黄色葡萄球菌,而耐甲氧西林金黄色葡萄球菌是最棘手的感染菌株,混合性的菌株感染也可出现。细菌培养阴性并不能排除感染的存在,这在使用了抗菌药物的病例中更常见。而人为污染等原因可能造成培养的假阳性结果,培养阴性并不能绝对除外感染存在。为了更好地保证细菌培养的准确性,AAOS建议在进行关节液培养前2周停用抗生素。

此外,在关节镜检查或翻修术中取关节内组织活检也是TKA术后深部感染的准确诊断方法。假体周围组织术中冷冻切片的组织病理学检查对于预测关节感染的诊断具有重要意义。组织病理学检查通常可见多形核细胞浸润,这提示急性炎症反应,但细胞数量在不同研究中的界定值不同。对于人工关节感染时,每高倍视野多形核白细胞数量的最佳诊断阈值尚未统一确定,但每高倍视野5~10个多形核白细胞的阈值已被使用。

近年来,有学者应用超声振荡液、16S RNA扩增序列、α防卫素、BD血培养瓶等手段以辅助关节感染的诊断,并且取得一定的效果。微生物常黏附在假体表面形成生物膜,相比于组织培养,移植假体的声波处理可以提高微生物诊断的检出率,特别是在围术期抗生素治疗的情形下。一项前瞻性试验比较了移植髋关节和膝关节假体声波处理后获取标本培养和传统假体周围组织培养对假体周围感染的微生物学的诊断情况。结果显示声波处理后的关节液培养诊断假体周围感染的敏感性显著高于假体周围组织培养(79% vs. 61%)。在术前2周内接受过抗生素治疗的患者中,声波处理后的关节液诊断敏感性也显著升高(75% vs. 45%)。尽管声波处理在许多微生物实验室中不是常规方法,但该技术相对简单,随着进一步研究可能会有更广泛的应用。

3.感染的治疗策略
(1)抗生素治疗:

人工关节假体周围感染的明确诊断对于手术设计的主要影响是决定治疗的方案,主要包括抗感染治疗和手术治疗。抗感染治疗主要为应用敏感抗生素控制感染。抗生素的选择应根据细菌培养的药敏结果进行选择,并至少持续使用4~6周。由于感染的人工关节作为异物,随着细菌的生长与繁殖可在假体表面形成生物膜。因此,单纯抗生素治疗通常无效,除非采用外科手段破坏或清除生物膜。

(2)清创与保留假体:

在假体固定良好、无窦道形成的急性人工关节感染(如假体植入约30日内或症状发作<3周)的情况下,进行清创、聚乙烯衬垫置换和保留假体可能是合适的策略。有研究显示早期(<90天)的外科清创后保留假体,并进行平均1.5年的抗生素治疗,82%的病例3年内未再发感染。由于高风险而不能接受翻修手术的患者,也可考虑对其进行清创和保留假体策略,在这种情况下,其感染复发的风险高于进行关节翻修术的患者。

(3)一期翻修手术:

人工关节感染的外科治疗主要分为一期翻修手术和二期翻修手术。一期翻修手术(也称直接置换)在同一次手术中进行假体移除、骨和软组织清创,以及新假体再植入。这种手术主要适用于软组织状态良好、微生物感染易于治疗、初次TKA术后3周以内的关节置换术后急性感染的患者,且术后推荐口服3个月的特异性抗生素联合利福平。一期翻修的手术操作与非感染性翻修类似,不同的是要求手术清创更彻底。骨水泥、感染的组织或移植的骨组织均需要彻底清除。若使用带延长杆的假体,推荐在杆上粘足抗生素骨水泥,以防髓腔中残留无效腔。

(4)二期翻修:

一期翻修主要适用于抗生素治疗敏感的急性菌株感染,但是治疗的有效率不及二期翻修,TKA的二期翻修成功率高达87%~90%。二期翻修手术的成功率高,并且在美国是首选手术方式,是TKA术后翻修的标准手术方式。二期翻修手术的第一阶段主要包括假体切除、对骨和软组织清创,以及置入关节间隔器。运用含抗生素的关节间隔器进行抗生素局部给药治疗人工关节感染是二期手术的标准操作,保留时间通常在6~8周。间隔器分为关节型和静态型(非关节型),使用关节型占位器可以让患者较早活动,而使用静态型占位器会限制关节活动度并导致肌肉萎缩和关节纤维化。在抗生素治疗4~6周后就可重新植入新的假体。

二期翻修的第二阶段手术前需要严格评估感染是否残留,同时满足无发热症状、切口愈合良好、切口周围无皮温升高或发红、C反应蛋白水平降至正常时即可考虑进行假体再植。术中取不同部位关节组织送冰冻病理,若高倍镜下平均每个视野所见多形核白细胞数目超过5个,提示可能存在感染残留,此时可谨慎选择再次清创或行关节融合术。是否延长两期手术的间隔时间,应当在确定无感染复发与可能发生关节纤维化和功能减退风险之间充分权衡。若植入间隔器后持续抗感染治疗超过10周的时间仍未达到第二期手术标准,纤维组织增生及异物反应将增加手术的难度,此时可谨慎考虑再次清创或进行关节融合术。

(5)关节融合术:

适用于伸膝装置功能丧失、不能耐受多次手术操作、翻修术后再次感染、皮肤或软组织存在感染风险、合并严重内外科疾病、不能接受长期抗生素治疗等情况。通过外固定、内固定或髓内钉的方式都能实现关节融合,其中髓内钉是常用的方法(图2-0-3)。严重的骨缺损、持续的感染或固定不充分等因素都可能引起融合失败。在关节融合后,也应进行4~6周针对病原体的静脉抗生素治疗或口服生物利用度高的药物。

图2-0-3 适用髓内钉进行关节融合,复查X线示两断端骨连结良好
(6)截肢手术:

在广泛骨髓炎、全耐药菌株感染、严重的感染威胁生命安全、多次手术治疗失败、严重骨缺损无法使用同种异体骨移植或肿瘤假体等情况下,可考虑进行截肢术。

(六)非感染性因素

排除感染因素后,引起TKA术后非感染性翻修的因素可包括:假体松动;关节不稳;假体周围骨折;关节僵直;膝前疼痛;髌骨半脱位或脱位;垫片脱位等。其中松动是最常见的非感染性翻修原因,若假体选择不当或轨迹异常,易于发生髌骨部件的松动。

1.假体无菌性松动

假体无菌性松动(图2-0-4)是TKA术后非感染性翻修的主要原因。松动的机制可能为聚乙烯磨损诱发的骨质溶解而导致假体松动。导致假体松动的原因包括患者肥胖、骨质疏松、关节过度使用、下肢力线异常,也可能是因为假体所受应力过大、假体固定不牢、假体设计缺陷及使用限制型假体等其他原因引起。X线检查显示骨水泥与骨接触面进行性增宽的透亮线可作为诊断依据,若假体下沉≥2mm;或连续的假体周围透亮带>1mm;或生物型假体涂层逐渐脱落,可认为假体松动明确。明确假体松动后应首先排除感染,可通过关节液抽吸行细胞计数、革兰染色和培养来排除。血沉和C反应蛋白的升高也应注意排除感染存在。排除感染后,对于仅影像学检查提示假体松动,但无症状和持续骨丢失的患者,可选择密切随访观察。而有疼痛、关节不稳等症状的无菌性假体松动患者可选择行全膝关节翻修成形术。术前应当充分分析导致松动的原因,如力线不良、骨质疏松等,以做好应对翻修术中间隙不平衡或骨缺损的准备。

图2-0-4 初次TKA术后股骨端假体松动
2.关节不稳

关节不稳可在膝关节屈曲或伸直时发生。基于不稳的方向,可分为三个基本类型:冠状面不稳(侧副韧带不稳,伸直间隙不稳);矢状面不稳(前后向不稳,屈曲间隙不稳);整体不稳。导致关节不稳的原因包括:初次手术时软组织平衡失败、截骨不精确导致关节间隙失衡;创伤引起急性韧带撕裂;假体的类型、尺寸或旋转也可影响韧带的稳定性。在评价关节不稳时,应仔细检查伸膝装置功能,因伸膝装置功能减退可在韧带支持良好的情况下引起关节不稳表现。

冠状面不稳可根据步态、内/外翻应力试验以及负重位X线检查来诊断。单纯的冠状面内/外翻不稳,可通过软组织修复或重建、垫块更换甚至TKA翻修来处理,严重时可能需选用限制型翻修假体。处理侧副韧带失衡时,主要为恢复关节机械轴力线,避免支持韧带的异常应力,并在限制性最小的情况下重建关节稳定性。Naudie等推荐外侧支持韧带功能正常的前提下,在内侧副韧带完整时使用限制型垫片或者PS垫片;在内侧副韧带可重建时使用内/外翻限制型垫片;在内侧副韧带不可重建或者缺失时使用铰链型假体。

屈曲不稳是屈曲间隙大于伸直间隙的结果,这可能由股骨后髁截骨量过大、胫骨平台截骨后倾角度过大或TKA术中保留的后交叉韧带损伤导致。严重的屈曲不稳可能表现为关节前脱位。手术治疗的方法主要有:更换更匹配的垫片、后稳定型假体翻修或限制型假体翻修。垫片更换只适用于明确的因垫片较小而引起的屈曲不稳。对于保留后交叉韧带的TKA术后后交叉韧带损伤引起的屈曲不稳,适用后稳定型假体进行翻修。仅在屈曲间隙过大以致不适用后稳定型假体进行翻修时,才考虑选择限制型假体。

3.假体周围骨折

假体周围骨折(图2-0-5)可发生于股骨假体周围、胫骨假体周围或者髌骨假体周围。骨质疏松症是发生假体周围骨折的重要危险因素,可能发生于长期糖皮质激素使用或类风湿关节炎的患者,术中暴力操作也可能引起不易察觉的微骨折,并在术后出现明显的骨折。若X线检查怀疑假体骨折,可进一步行CT扫描检查以明确诊断。

图2-0-5 股骨侧假体周围骨折行切开复位内固定术
A、B.术前膝关节X线;C、D.内固定术后膝关节X线
(1)股骨假体周围骨折:

发生部位有股骨内侧髁、股骨外侧髁、股骨髁上以及股骨内(外)上髁,其中股骨髁上骨折是常见的膝关节假体周围骨折类型,期发生率可达0.3%~2.5%,这可能与手术中股骨前部开槽有关。轻度移位、对位对线良好且假体固定牢靠的骨折可使用石膏或支具固定、制动、延迟负重时间等非手术方法治疗。移位性骨折需复位,并用接骨板和螺钉或者用髓内针固定。伴有假体松动时需要再次翻修。

(2)胫骨假体周围骨折:

相对少见,其治疗与股骨侧假体周围骨折类似,根据骨折移位程度、对位对线情况和假体稳定情况来决定。

(3)髌骨假体周围骨折:

发生可能与假体的设计和位置、髌骨轨迹不良、髌骨缺血性坏死、膝关节过度屈曲或创伤有关。治疗取决于骨折的严重程度、髌骨假体的状态以及伸膝装置的状态,假体固定良好、骨折移位极小、伸膝装置完整时可选择非手术治疗,否则可行切开复位内固定,联合或不联合髌骨假体翻修手术。

4.关节僵直

关节僵直是指TKA术后关节活动范围受限,其可能导致关节功能受损。虽然目前没有公认的诊断标准,但研究发现膝关节屈曲度需要达到一定的标准才能完成不同的活动:以67°完成步态的摆动期、以83°上楼梯、以100°下楼梯、以93°从一个标准的椅子上起身,以及最多105°从一个较低的椅子上起身。患者术后康复锻炼的依从性差、关节感染、异位骨化、疼痛、肌肉损伤等均可能是术后关节僵直的原因。其治疗主要包括麻醉下手法松解、关节镜下粘连松解及膝关节翻修术。若在术后3个月内实施,可以尝试麻醉下手法功能锻炼结合后续的积极功能锻炼。

5.不明原因疼痛

不明原因持续性疼痛也是TKA术后非感染性翻修的重要病因,具体的发病原因及机制仍有待研究明确,可能与患者对手术效果期望过高、疼痛应对能力较差有关。对于主诉疼痛就诊的患者,应当充分评估,排除感染、假体松动、髌股关节异常、假体周围骨折等常见的引起术后疼痛的原因。针对TKA术后不明原因的疼痛,因再次手术效果较差而不被推荐。Mont报道了因无法解释的疼痛而行膝关节探查手术的患者中,59%的效果一般或者较差。

6.髌股关节相关的并发症

髌股关节相关的并发症是导致全膝关节置换术后再次手术的常见原因。主要并发症包括髌股关节不稳定、髌骨假体松动、髌骨假体失效、髌骨骨折、髌骨弹响综合征和伸膝装置断裂。髌股关节不稳定表现为髌骨半脱位或脱位,标准的膝关节X线片结合髌骨轴位片可做诊断;治疗方法包括侧面紧缩软组织的松解术、髌股关节重建术或异位假体翻修术。

伸膝装置断裂(图2-0-6)主要表现是不能主动伸膝,是膝关节置换的一种罕见并发症。该病首选外科治疗,可选择使用自体、同种异体或人工肌腱移植行外科手术修复。推荐在等待再次手术期间进行物理治疗,以维持膝关节的伸展能力,从而最大限度降低膝关节发生不可逆性屈曲挛缩的风险。

图2-0-6 TKA术后髌骨骨折
7.聚乙烯磨损

聚乙烯磨损(图2-0-7)可在股骨假体与聚乙烯垫片之间,或股骨假体与髌骨假体的聚乙烯之间摩擦产生,属于正常现象。但是,过度肥胖、激烈运动、力线不良以及低交联聚乙烯材料等因素均可能加速磨损。磨损早期可无症状表现,晚期可能引起膝关节疼痛、肿胀、假体松动以及关节畸形加重。负重位X线片检查可发现关节间隙变窄。治疗可选择持续观察、更换聚乙烯衬垫,或在有假体松动时行全膝关节翻修成形术。

图2-0-7 翻修术中取出磨损的聚乙烯垫片
A.聚乙烯垫片严重磨损;B.聚乙烯垫片轻度磨损
8.骨溶解

骨溶解(图2-0-8)被认为是由假体磨损产生的颗粒引起机体一系列炎症反应导致的,主要表现为假体周围的骨量丢失。磨损颗粒的来源可包括:聚乙烯垫片、胫骨假体后方、聚乙烯髌骨假体以及松动产生的骨水泥颗粒。力线不良、假体旋转不良等手术因素,超重或者运动程度过大等患者因素均可增加假体的磨损,从而促进骨溶解的发生。骨溶解的主要影像学检查手段为X线检查,且在X线片上有特定的好发部位:固定良好的股骨假体周围骨溶解常发生于后髁,或在侧副韧带止点的下方,可分别从侧位与正位X线片发现;胫骨侧的骨溶解常发生于假体周围或沿着延长杆周围;髌骨骨溶解则主要发生在假体边缘的骨与骨水泥或骨与假体界面上。骨溶解并不是翻修TKA的绝对指征,可在出现大范围的或者渐进性骨量丢失、假体出现明显松动时考虑行翻修手术。

图2-0-8 假体周围骨质溶解表现
术后膝关节正位(A)、侧片(B)在假体远端箭头所指部位均可见骨溶解表现
(七)手术设计

对各种原因导致的膝关节置换术后翻修,术前设计需考虑到以下几方面:最佳手术入路选择、假体移除方式、骨缺损程度及重建方案、软组织平衡、假体类型选择、假体固定方式等。

1.手术入路选择

TKA翻修手术设计的首要步骤就是选择入路。若术前评估存在皮肤缺损、大片皮肤坏死、软组织覆盖差等问题,应提前请整形科会诊协助指导处理,必要时可行关节周围皮下组织球囊扩张以减小皮肤切口张力,或术中行皮瓣移植以修补严重的软组织缺损(图2-0-9)。切口的选择应根据前次手术采用的入路、软组织覆盖情况、膝关节畸形和活动度来决定,但通常推荐使用与前次TKA手术相同的切口,并清理残留的缝合材料。若膝关节前方存在多处手术瘢痕,一般推荐采用最外侧的手术瘢痕入路,避免因前次手术切口破坏血运而影响切口愈合。若考虑沿着既往瘢痕的切开可能影响手术显露,应选择在原切口外侧切开,并距离原切口至少7cm或计划切口长度的一半。术后切缘的坏死和伸膝装置的缺陷是翻修TKA的严重并发症,因而手术入路在追求充分显露的同时,应当尽可能地保护血供及伸膝装置。

图2-0-9 TKA术后严重感染引起软组织缺损

伸膝装置的保护在翻修TKA术中重要且具有难度,手术的显露、髌骨轨迹、假体的移除、骨折及软组织损伤等问题,都将影响手术的最终效果。关节囊的切开对于手术显露至关重要,且影响着伸膝装置的功能,而良好的伸膝装置功能是翻修TKA手术成功的重要影响因素。关节囊的充分切开至少需要延长至髌骨近端4~5cm。翻修术前膝关节活动度较好时,常规的切开显露步骤即可使髌骨外翻而充分显露膝关节。但当术前膝关节活动度明显受限时,由于膝关节周围形成大量挛缩的瘢痕组织,则需进行广泛的软组织松解。如内侧韧带组织挛缩明显,术中可能需要整体松解内侧副韧带、鹅足及半膜肌腱。如果入路选择不合适,且髌骨侧方的牵拉或外翻未得到及时矫正,翻修TKA术后则很可能出现髌骨轨迹不良,引起翻修失败。若上述软组织松解方法不能满足显露的要求,可采用其他如股直肌斜切术、股四头肌V-Y成形术(V-Y quadricepsplasty)、股四头肌翻转切开术、胫骨结节截骨术等方法来充分显露。

股直肌斜切术(quadriceps snip)(图2-0-10)是TKA翻修手术中最常用于松解关节囊并保护伸膝装置的切开方法,其特点是在股直肌的肌腱与肌肉交界区向外上方斜型切断肌腱。股直肌腱近端锐性切断可以避免过度破坏髌骨的血供。股四头肌V-Y成形术(图2-0-11)则是由Sott和Siliski改良的切开术式,特点是股直肌腱上的斜型切口向着外下方。他们认为此举有助于保护膝外上动脉的血供,同时可通过切口长度调整切缘与外侧支持韧带的距离,并在必要时转换成股四头肌翻转术以充分显露关节囊。

图2-0-10 股直肌斜切术示意图
如图中虚线所示,在股直肌的肌腱与肌肉交界区向外上方斜型切断肌腱
图2-0-11 股四头肌V-Y成形术示意图
A.传统四头肌V-Y成形术;B.由Sott和Siliski改良的切开术式

股四头肌翻转切开术(quadriceps turndown)(图2-0-12)的使用需要严格把握指征,建议仅在最严重的僵直膝关节翻修中进行。在股直肌斜切术后,即使充分松解了外侧支持带仍不能显露满意或获得满意的膝关节屈曲度时,可进行股四头肌翻转切开术或行胫骨结节截骨术。若关节的屈曲受限主要由于外侧支持带的广泛挛缩,可选择股直肌翻转切开术;若关节的屈曲受限主要由于髌骨韧带的近端或者远端挛缩,则选择胫骨结节截骨术。股四头肌翻转切开术后要求必须缝合股直肌腱最高点,并沿着内侧切口关闭关节囊。术后患者常需要伸直位制动至少2周,且术后6周内屈曲不超过60°,因而患者术后6个月内易出现伸直迟滞表现。

图2-0-12 股四头肌翻转切开术示意图
如图中虚线所示,在股直肌斜切术后,进一步延长股直肌外上方切口可进行股四头肌翻转切开术

胫骨结节截骨术(tibial tubercle osteotomy)(图2-0-13)指沿着胫骨结节内侧骨皮质做一长条形截骨,通过把胫骨结节、髌韧带及髌骨外移达到充分显露的目标。为了早期重建膝关节的功能,可综合使用钢丝捆扎、螺钉固定等方法加强骨折固定。相比股直肌斜切手术,胫骨结节截骨的显露条件更好,且对伸直肌的损伤较小,更利于术后伸膝装置的功能的恢复。该手术操作的缺点主要包括:增加了骨创面渗血;由于胫骨结节前方缺乏皮下组织,常常仅由皮肤覆盖,在该区放置引流可能引起术后窦道形成,甚至引发感染;围术期存在胫骨结节固定失败和撕脱骨折的风险。

图2-0-13 胫骨结节截骨术示意图
A.沿着胫骨结节内侧骨皮质做一长条形截骨,把胫骨结节、髌韧带及髌骨外移;B、C.胫骨结节截骨术后使用钢丝捆扎方式加强截骨块固定
2.假体移除方式

保留假体不仅可以减轻翻修手术的难度,且能有效地避免骨量丢失,因而翻修术前应尽可能地评估保留假体的可能性,并严格把握指征。非感染性翻修是保留假体的前提条件,此外,假体固定牢靠、表面无严重磨损、不影响关节力线纠正及关节稳定性是保留假体的重要评估要点。在感染性翻修、假体松动、假体周围骨折、髌骨轨迹不良、股骨假体明显内旋等情况下,往往需要行假体的更换。

膝关节假体的移除是为了提供良好的翻修假体固定条件,其主要风险是导致骨折或骨缺损,进而增加翻修手术的难度。在取出假体的过程中,需要注意尽可能地保留骨量。通常首先取出垫片,再依次取出股骨侧、胫骨侧以及髌骨侧的假体。髌骨侧假体最后移除,是为了避免接下来操作中发生髌骨骨折。取出垫片前,需要评估垫片是否有固定装置并予以去除。对于固定牢靠的假体,应综合借助线锯和微锯等工具松解骨水泥,然后使用拔出器来取出假体。而对于带柄的假体,为了避免暴力导致的假体周围骨折,充分清除骨水泥、滑膜组织,可以通过股骨前皮质的开窗或胫骨结节的截骨,以取出假体。

在假体取出之后,应当充分清理骨面残余的骨水泥,尤其是在感染性翻修中。值得注意的是,在非感染性翻修TKA中允许骨水泥残留,以避免彻底清理骨水泥而导致大量的骨量丢失。去除髓腔内的骨水泥后,还需刮除骨和髓腔内面的纤维膜,充分暴露正常的骨组织,以增加假体的固定的可靠性。

若初次TKA术中行了髌骨表面置换,感染性翻修术中必须移除髌骨假体,但在非感染性翻修中仍有争议。若翻修术中的髌骨假体与翻修的股骨假体滑车相匹配,且表面无明显磨损改变,可选择保留髌骨假体。若翻修术中髌骨假体出现松动或严重磨损,应当移除假体,但移除方法不当时,容易造成髌骨的骨质丢失甚至骨折发生。

3.骨缺损评估与分型

翻修术前通过影像学检查可以评估膝关节有无骨缺损的情况,拟定修复策略,并提前准备骨缺损的修复材料。虽然术前可通过X线检查做出骨缺损的分型,但术中操作可能引起骨缺损分型的改变。此外,需要注意的是X线片为二维图像,检查时的投射方向和骨缺损的部位均可能导致术者对缺损程度的误判。相比X线片,CT扫描在判断骨缺损大小、形状及解剖位置不良等情况上更具优势。Lucian和Solomon等在6例解剖大体上比较X线片与CT扫描在评估TKA术后关节骨缺损的敏感程度,发现CT扫描在敏感性及特异性方面均明显优于X线片。随着CT去伪影技术与三维重建技术的普及,骨缺损的精确评估与测量得到进一步的保证。

骨缺损的分类方法有很多,但翻修术中骨缺损的形态与初次关节置换不同,目前还没有针对翻修术中骨缺损特有的分型系统。目前常用的骨缺损分型是美国Anderson骨科研究所的AORI分型(图2-0-14),该分型包括Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ型,累及股骨侧的骨缺损可分为FⅠ、FⅡ和FⅢ,累及胫骨侧的骨缺损可分为TⅠ、TⅡ和TⅢ型。Ⅰ型指虽然存在骨缺损,但骨皮质完好,不影响假体固定的稳定性;Ⅱ型指干骺端存在骨皮质及骨松质的骨缺损,其中单纯累及股骨侧或者胫骨侧为ⅡA型,累及双侧为ⅡB型;Ⅲ型指骨缺损导致干骺端缺失,可能引起侧副韧带或髌韧带的附着点骨不连,或韧带因骨缺损而受损。根据这一分型系统,对Ⅰ型骨缺损采用骨水泥填充或髁粒骨加压植骨进行重建;对Ⅱ型骨缺损采用组配式金属垫块、加压植骨或结构植骨进行重建;对Ⅲ型骨缺损常采用异体骨-假体组合、限制型假体或定制假体进行重建。

图2-0-14 AORI骨缺损分型
4.骨缺损的处理

为了恢复关节的稳定和平衡,必须要重建骨缺损。单纯骨缺损的常用修复材料主要包括以下几类:①自体或异体骨移植技术;②骨水泥填充技术;③金属垫块、cones、sleeves等。在胫骨平台骨缺损的重建中,小的骨缺损优先选择自体骨植骨,或采用螺钉结合骨水泥修补缺损(图2-0-15),当自体骨骨量不足时,可采用同种异体骨或金属垫块填充,必要时联合髓腔延长柄技术以分散局部的应力,加强假体固定。处理好胫骨平台骨缺损之后再进行股骨侧骨缺损的处理,此时需要同时处理伸直和屈曲间隙的缺损。若缺损较大,应当首先填充干骺端骨松质缺损,此时可选用同种异体骨、cones或者sleeves重建骨松质床,然后根据需要使用金属垫块来重建干骺端的骨皮质缺损,最后安装股骨假体。

图2-0-15 骨水泥联合螺钉修补骨缺损
A.评估骨缺损范围和程度;B.螺钉支撑骨缺损处胫骨假体;C.骨水泥填充局部骨缺损
(1)骨移植:

在翻修TKA中,由于假体移除或假体周围骨折等原因,更容易造成影响假体固定的骨缺损。面对影响假体固定的骨缺损,植骨的优点体现在可以重建骨量、根据骨缺损设计移植骨的形状、远期骨融合后更好的力传导作用,但术中进行骨塑形将延长手术时间,而同种异体骨移植存在排异反应、移植骨吸收、感染等风险,同时骨皮质的缺失将增加骨松质承受的压力,后期容易出现塌陷、假体松动等并发症。结构性植骨主要适用于AORI分型Ⅰ型的骨缺损重建,Ⅱ型骨缺损可选择大块植骨以修复较大的骨缺损问题,而干骺端的植骨重建(图2-0-16)虽然可用于重建Ⅲ型的骨缺损,但移植骨的来源大大限制了该手术技术的临床应用。

图2-0-16 异体骨移植修复骨缺损
胫骨侧巨大骨缺损,使用同种异体股骨修复骨缺损
A.异体股骨逆向放置于移植区;B.去除股骨髁,异体股骨远端作为“胫骨平台”,股骨干与自体胫骨相固定;C.安装膝关节假体;D.术后X线显示异体移植骨、内固定物和假体位置良好
(2)组配式垫块:

相比采用骨移植修复骨缺损,组配式垫块的采用能够提供即时的假体支撑和稳定性,且没有传播疾病或移植骨吸收风险。组配式垫块能够有效解决翻修TKA术中骨缺损的问题,主要包括各种与股骨或胫骨假体匹配的金属垫块(图2-0-17)。其主要适用于AORI分型中的Ⅱ型骨缺损,也可选择与限制型假体组合进行Ⅲ型骨缺损的重建。术者可以选择恰当的组配式垫块与模块化假体进行组合,根据患者的个体情况修复骨缺损、重建关节线及调整软组织平衡。

图2-0-17 各种类型的组配式金属垫块

组配式垫块在修复骨缺损的同时,还能改善假体安装的精准程度,以获得良好的关节稳定性。如翻修TKA中常由于股骨侧的骨缺损而影响假体安装时的外旋,而垫块的使用,尤其是后髁垫块能够有效地解决这一难题,从而获得良好的股骨假体外旋角度。虽然面对胫骨侧骨缺损,可通过加深截骨面到达骨缺损深度并选用小一号的胫骨假体来解决,但这将影响到关节线、垫片厚度以及股骨假体的选择。当胫骨平台缺失厚度达5~20mm,特别是缺损面积超过了平台面积的1/4时,应当考虑选择垫块进行加强固定。组配式垫块可以使用于股骨的远端、股骨前髁或后髁截骨面,也可应用于胫骨平台,以修复骨缺损,并调整出适宜的伸屈间隙平衡和关节线。通过组配式垫块的使用,能够增加关节活动度、传递负重到假体-骨接触面、帮助患者早期负重,并获得长期的假体稳定性。

(3)cones与sleeves:

cones(图2-0-18)和sleeves(图2-0-19)可应用于填充股骨或胫骨中心型骨缺损。AORI分型中的Ⅱ型或者Ⅲ型均可使用适当型号的cones或sleeves进行骨缺损的重建。支持者认为这些组配材料不仅重建了干骺端骨质缺损,且能够增强干骺端假体稳定性,增加负荷能力。cones作为一种多孔钽金属,是有效地处理胫骨大块结构性骨缺损的选择。钽金属是一种生物相容性非常高的材料,具备了对宿主极低的免疫反应,同时拥有良好的抗腐蚀性能,其多孔结构能够为骨长入提供条件,达到稳定的生物固定。但是,有时候往往需要清除更多的宿主骨以植入cones,从而增加了骨量丢失。

图2-0-18 cones应用示意图
图2-0-19 sleeve结合延长杆修复胫骨非包容性骨缺损示意图

sleeves是另一种处理干骺端骨缺损的有效手段,其主要材料为钛金属或钛合金金属,同样具有非常好的生物相容性和生物固定的多孔结构(图2-0-19)。除了在胫骨近端,sleeves也可以为股骨远端骨缺损提供一个稳定的生物固定界面。有研究显示,股骨端及胫骨端sleeves的5年生存率可分别达96.0%和99.5%,且该研究结果提示sleeves的固定方式在可靠性方面并无差异。

骨缺损的处理涉及膝关节的内外翻畸形、软组织张力失衡及膝关节力线等诸多问题,是翻修TKA中不可忽视的环节。如果单纯骨缺损而没有软组织失平衡,则只需进行骨缺损重建。若骨缺损伴随软组织失平衡,应首先判断软组织失衡是否可通过软组织平衡技术来纠正,如果可以纠正,则可按照单纯骨缺损技术处理;如果无法纠正,则应选择半限制型假体或固定铰链型假体进行翻修(详见假体选择)。

5.软组织平衡计划

在膝关节感染性翻修的过程中,需要评估软组织情况并尽可能地彻底清除滑膜组织以较少术后感染的风险。在非感染性翻修中,关节周围的滑膜和软组织可因金属磨损产生的碎屑而染色,这些组织往往很难完全清除,此时的清理应当以避免损伤关节周围的重要韧带、血管为前提,不追求完全清除染色的组织。

与初次TKA类似,翻修TKA的软组织平衡主要通过对股骨假体和股骨远端的处理,以及对关节内外侧软组织的松解、紧缩或者重建来达到关节间隙的平衡。翻修TKA的软组织平衡计划应首先明确是否存在关节不稳及其原因(参考非感染性因素中的关节不稳)。对于关节周围支持韧带功能良好的翻修TKA,如果伸直间隙大于屈曲间隙,我们可以通过在股骨远端使用金属垫块以增加远端股骨的厚度来调整,也可以使用一个更小的股骨假体进行间隙平衡。如果屈曲间隙大于伸直间隙,可以通过增加股骨远端的截骨量来增加伸直间隙,或者使用一个型号更大的假体,同时用金属填充块弥补股骨后方的空隙以减小屈曲间隙。关节内外侧间隙的平衡处理在关节屈伸时各有差异。

6.髌骨轨迹

在翻修TKA手术,髌骨轨迹不良的发生主要与关节线上移、股骨假体位置不良有关。髌骨轨迹不良在冠状面上主要表现为半脱位或脱位,其影响因素主要包括患者因素(股骨髁发育不良、高位髌骨)、假体设计(股骨滑车过浅)、手术技术(假体过度外旋、髌骨截骨厚薄不均匀)等。如选用股骨假体型号过大(图2-0-20),可引起髌骨外侧支持带而引发髌骨轨迹异常。髌骨半脱位或脱位主要可通过对紧张侧支持带的恰当松解来改善。矢状位上的髌骨轨迹不良主要表现为髌骨撞击。翻修术中股骨远端骨丢失过多时,若使用加厚垫片可导致关节线的上移,从而引起髌骨撞击,此时可选择股骨远端假体垫块,以更好地维持关节线,避免髌骨撞击。在膝关节部分屈曲约90°使伸膝装置紧张时,测量髌骨假体到胫骨平台聚乙烯平面的高度(图2-0-21),若此高度在10~30mm之间,可有效避免髌骨撞击。此外,通过胫骨结节截骨可以重建髌股轨迹,但由于截骨后的血供支配及疼痛等问题,临床应尽量避免行截骨操作。如果上述过程都无法很好地处理髌骨,可以考虑髌骨切除术。

图2-0-20 股骨假体型号过大引起髌骨外侧支持带张力升高
图2-0-21 髌骨假体距胫骨平台聚乙烯平面的高度测量
P:膝关节屈曲约90°时,髌骨假体到胫骨平台聚乙烯平面的距离;JL:膝关节屈曲约90°时,胫骨平台聚乙烯平面到胫骨结节的距离