人工膝关节置换术后晚期并发症的防治

人工膝关节置换术后晚期可出现多种并发症，常见的有骨溶解、假体无菌性松动、假体磨损断裂、关节不稳、假体周围骨折和深部感染，其中关节不稳、假体周围骨折和深部感染在前两节已有论述。

一、骨溶解

人工膝关节置换术后骨溶解与假体无菌性松动常常难以鉴别，但骨溶解并不等同于假体无菌性松动，存在骨溶解不一定就存在假体松动，骨溶解也不是假体无菌性松动的唯一因素。

人工膝关节置换术后骨溶解自1992年首次文献报告以来，各型假体置换均有骨溶解的报告。有文献指出术后2年内一般没有骨溶解发生，2～5年骨溶解发生率在15%左右，5年以上可高达39%。大部分发生骨溶解的患者没有症状，少数患者临床表现同滑膜炎反应，活动时可出现轻度或中度膝关节弥漫性疼痛，假体松动时症状可加重。

骨溶解临床表现没有特异性，X线检查发现假体周围或骨水泥周围透光区为其主要诊断依据，放射性核素扫描有很高的阳性率，但仅凭此二项检查难以与假体周围感染相鉴别，关节穿刺抽取关节液作生化和细胞学检查，以及细菌培养是主要的鉴别诊断依据。

有学者取骨溶解区界膜进行研究及动物实验证明了聚乙烯磨屑是导致假体周围骨溶解的主要因素。研究发现直径在50μm以下的聚乙烯磨屑可被巨噬细胞吞噬，诱导分泌多种活性因子，如IL－1、IL－6、TNF、前列腺素E2、蛋白酶等，可通过多种途径刺激破骨细胞增殖，导致骨吸收溶解。而直径较大的颗粒及金属、骨水泥颗粒较少引起细胞吞噬反应，而是引起异物巨细胞、纤维细胞等包绕组成界膜。

有趣的是，人工膝关节置换术后，聚乙烯的磨损较人工髋关节置换术后的磨损更严重，但骨溶解出现率反而较低。有学者推断与以下四个因素有关：①磨屑大小不同，较大的磨屑不易诱发生物学效应；②膝关节是人体最大的滑液关节，对碎屑的吞噬消化能力较强；③骨水泥－骨界面相对较密闭；④承受的剪应力、张应力较小。

骨溶解多见于胫骨平台假体周围，尤其多见于辅助螺钉固定的胫骨平台假体周围。主要因素可能为：①重力作用使磨屑多聚集在平台假体周围；②螺钉造成的胫骨孔道成为碎屑进入胫骨干骺端的主要通道；③胫骨侧骨溶解容易被X线检查所发现，股骨侧骨溶解时常被假体本身遮挡而漏诊。最近Huang等报道采用模拟半月板功能的各型膝假体者较聚乙烯垫固定者骨溶解率明显升高，并且普通X线检查难以发现的股骨后髁部骨溶解发生率最高。

提高骨溶解的诊断准确性需提高X线照片的质量，并作定期复查对比。另外，关节造影、放射性核素扫描、骨密度测定在诊断骨溶解中也有重要意义。

预防骨溶解应从多方面着手：第一、减少磨屑的产生，如研究开发新一代生物陶瓷膝假体。第二、缩小界面孔隙，如采用低粘度骨水泥、避免采用螺钉固定等。第三、改进手术技术，避免力线异常、应力集中而导致的聚乙烯过度磨损及假体移位，碎屑进入界面。

骨溶解的治疗存在广泛的争议。对出现局部骨溶解但假体稳定且无症状者，一般主张采取非手术治疗，如防治骨质疏松、减少负重、定期复查；对患膝出现疼痛、肿胀，局部骨溶解而假体无明显松动者，仍有学者主张采取对症治疗，但多数学者主张手术治疗刮除纤维界膜组织和充填植骨、更换聚乙烯组件，必要时进行假体再置换；对假体周围普遍骨溶解假体已松动者通常按术后假体无菌性松动治疗原则进行人工膝关节翻修手术。

二、假体无菌性松动

假体无菌性松动是人工膝关节置换术后晚期主要并发症之一，是术后晚期关节翻修术的最常见原因。20世纪90年代以后，随着各方面技术的改进，术后出现假体无菌性松动的比例已大大减少，文献报告在3%以下，但由于接受手术的人数增加，出现假体无菌性松动的患者也越来越多。因为诊断假体无菌性松动没有共同的标准，尤其是难以划分骨溶解与假体松动的界线，所以各家医院统计假体无菌性松动的发生率有所不同，甚至相差甚远。文献表明假体无菌性松动主要发生于胫骨平台假体，其次为髌骨假体，股骨假体较为少见。

假体无菌性松动主要与以下因素有关：

1、假体设计缺陷：限制型假体及早期设计的非限制型假体如多心型膝假体、几何型膝假体、早期Freeman-Swanson膝假体均有较高的发生率，长期随访结果在10%以上。假体设计缺陷的后果是应力遮挡骨质吸收、应力过度集中聚乙烯磨损加速、假体移位、界面增宽、界面接触强度削弱等。

2、假体位置与轴线不良：绝大部分出现假体无菌性松动的患者均表现为膝内翻、内侧胫骨平台塌陷、骨质缺损，但值得说明的是绝大部分术后膝关节内翻的患者并没有出现假体无菌性松动。Hsu和Walker认为假体位置和轴线不良是术后假体机械性松动的主要原因，但没有提供有说服力的依据，随后有学者进行临床统计并得出人工膝关节置换术后轻度膝内翻与假体无菌性松动没有相关性的结论。有学者通过CT扫描发现人工膝关节置换术后胫骨平台假体在第一年内出现1㎜～2.6㎜的内移，假体位置与轴线不良者移位稍大，但随后有研究表明，内移的假体可以达到新的平衡，长期随访功能良好。我们认为因为无论是否存在假体位置和轴线不良，假体无菌性松动的发生率均很低，即使暂时没有获得有统计意义上差别的结果，仍不能忽略其作为假体无菌性松动的原因之一，尤其是使用非骨水泥固定型假体时，因为假体位置、轴线不良，可导致假体移位、界面结合强度削弱，界面增宽、磨屑容易进入界面内，同时运动轨迹紊乱、应力分布不均、又可导致磨损加速。

3、生物学因素：主要表现为聚乙烯磨屑引发的一系列生物学效应，导致骨溶解，最终出现假体无菌性松动。

4、骨床的强度：骨床的强度与患者的年龄、原发病变、骨质疏松程度等因素有关，还与术中截骨的量有关，例如胫骨平台金属托的应用减少了胫骨髁截骨量，使保留的骨组织强度明显增加，松动发生率则明显减少。

5、界面结合强度与作用于界面的应力：Miller提出人工膝关节置换术后的假体微动，可导致假体的机械性松动，并提议采用低粘度骨水泥或多孔表面生物力学固定型膝假体，使骨水泥或植入的假体与骨床形成内锁，增强界面结合力。界面结合强度与术中骨床的准备、假体的选择、固定方法的运用等多种因素有关。作用于界面的应力与患者的年龄、体重、活动量大小等因素有关，应力过大，出现松动的机会明显加大。

以上因素并非独立起作用，而往往是相互关联、共同作用的。

人工膝关节置换术后假体无菌性松动临床表现为负重时膝关节疼痛，在起步行走时最为明显。X线检查可发现假体周围出现宽度大于2㎜的X线透亮带，假体移位。放射性核素扫描见假体周围有核素浓聚。关节造影可发现骨-骨水泥界面或骨-假体界面出现造影剂。但假体无菌性松动还需与假体周围感染相鉴别，关节穿刺抽取关节液作细菌培养是主要的鉴别诊断依据。

预防假体无菌性松动，首先要求熟悉各种假体的适用范围，尽可能选用限制性低、低磨损型的膝假体，截骨时应尽可能保留坚硬的软骨下骨质，术中正确处理骨床，正确安放假体，掌握和应用现代骨水泥技术，其次正确指导患者术后康复和关节使用，避免术后过度负重。

治疗假体无菌性松动均需采取人工膝关节翻修术，术中通常需植骨、部分患者需采用长柄的翻修型膝假体。对于合并其它疾病有手术禁忌者，可应用支具、服用非甾体类抗炎药物缓解症状。

三、假体磨损、断裂

人工膝关节置换术后假体磨损主要表现为胫骨聚乙烯垫出现划痕、凹陷、变薄，甚至严重扭曲、变形或碎裂。金属和骨水泥的磨损较轻，一般不直接导致假体失败，但磨屑进入关节，构成“三体磨损”，可加速聚乙烯失败。

假体磨损临床上可以没有症状，或表现为膝关节内翻，关节不稳，轻到中度膝关节滑膜炎关节疼痛、肿胀，关节绞锁。

假体磨损程度与假体类型、聚乙烯厚薄、膝关节轴线、患者年龄、体重、活动量及假体植入年限等因素有关。研究表明关节滑动导致的磨损远大于滚动，所以相对平坦和薄的聚乙烯垫较容易被磨损毁坏。应用早期多孔表面解剖型膝假体、多心型膝假体的患者均已有聚乙烯垫穿透性磨损的报告，而模拟半月板功能的膝假体，如旋转滑动型膝假体（RTK），低接触应力膝假体（LCS）磨损较轻，应用这类假体的患者尚没有因磨损导致聚乙烯垫完全毁坏的报告。膝关节轴线不良可导致偏侧聚乙烯垫过度磨损和髌骨聚乙烯表面磨损。通过各种膝关节翻修术时观察发现，进行膝关节置换时的年龄愈小、体重愈重、以及术后的时间愈长，假体磨损的程度就愈严重。

假体断裂主要发生于金属部件，与材料质量、假体的类型、膝关节轴线，和患者年龄、体重及活动情况有关。但金属发生疲劳性断裂，不一定需要尽早的翻修手术，部分患者因功能良好、无或仅出现轻度膝关节疼痛者，不需特别治疗，不影响日常生活。只有出现较明显的症状时，或出现明显的关节不稳和畸形时才需尽早进行膝关节翻修手术。

随着高强度合金的使用，假体设计水平和制作工艺的提高，以及手术技术的改进，由假体磨损、断裂导致手术失败的病例逐渐减少。

华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科 杨述华