膝关节骨性关节炎外科治疗现状

黄 臻，展文震，王璟赫，丁堃，杨成林 

     (哈尔滨医科大学附属第一医院骨科，哈尔滨150001)

摘要

摘 要: 膝关节骨性关节炎(KOA)是老年人最常见的关节疾病，其发病率随年龄的增长而增加。这不仅给医疗行业带来巨大压力，也增加了经济和社会负担。有效的治疗能使KOA症状得到极大缓解。但目前该病的发病机制尚不明确。因此，对KOA的治疗基于症状而非病因，包括无创保守治疗与有创外科治疗。然而，每一种外科治疗方法均有其适应证及局限性。近年来，随着医学技术的进步，有创外科技术治疗KOA得到快速发展。其中，人工智能和再生医学在外科技术方面取得巨大突破，未来其有望逆转膝关节软骨退变，治愈KOA。

关键词: 膝关节骨性关节炎; 关节镜; 膝关节周围截骨术; 膝关节置换术

膝关节骨性关节炎

膝关节骨性关节炎(knee osteoarthritis，KOA)是一种以关节软骨软化剥脱，软骨下骨密度增加及关节间隙变窄为特征的慢性退行性疾病。目前，KOA缺乏明确的病因，可能与年龄、肥胖、机械损伤等因素相关。KOA的主要症状包括膝关节疼痛、僵硬、肿胀和关节无力。有学者认为，KOA的病理与软骨退行性病变有关，其继发于炎症相关的增生和软骨细胞的凋亡，且女性的患病率明显高于男性。随着年龄的增长，软骨下血管的数量减少导致软骨相关的生理生化异常。此外，软骨细胞不能合成透明质酸，导致关节软骨局部软化，失去弹性，最终加速膝关节软骨磨损及结构损伤。这种病理过程进一步发展会引起继发性关节纤维化，致使关节僵硬。所以，KOA治疗的目的是减少或消除疼痛，矫正畸形，改善或恢复关节功能。KOA的治疗方案有很多种。按照K-L(Kellgren-Lawrence)分级，结合患者临床症状其具体治疗方案选择如下:K-L2级以下多采用无创保守治疗，K-L2级(包括2级)以上多采用有创外科治疗。现就KOA临床常用的有创外科治疗方式予以综述。

                                                  

膝关节腔内穿刺注射

膝关节腔内穿刺注射是一种有创外科治疗KOA的方法。常用的穿刺注射药物有糖皮质激素、臭氧、透明质酸、富血小板血浆。

1.1 糖皮质激素 糖皮质激素具有抑制炎症的作用，其能延缓骨性关节炎的进展和改善膝关节疼痛症状。因此，糖皮质激素被广泛应用于KOA的临床治疗。但有临床试验表明，糖皮质激素的镇痛作用会在2～4周内下降。因此，如何延长糖皮质激素的作用时效成为临床面临的一项重大挑战。而聚乳酸-乙醇酸微球的制备为解决这个难题提供了一个新方法。FX006是曲安奈德在聚乳酸-乙醇酸微球中的缓释制剂，其旨在保持这种合成的糖皮质激素用于单次膝关节腔内给药几个月后仍维持疗效。研究显示，与安慰剂相比，FX006减轻膝关节疼痛的周数增加至13周。最近，FX006被美国食品药品管理局批准用于KOA的治疗。然而Mc Alindon等认为，长时间关节腔内注射糖皮质激素与KOA临床治疗出现的一系列不良结果密切相关。目前，已知糖皮质激素对健康软骨有抗合成代谢作用。此外，Taliaferro等在对接受曲安奈德膝关节腔内注射患者的随访中发现，受访者眼压升高，这可能造成患者视神经及视野的损害。

1.2 臭氧 研究表明，KOA中许多促炎介质水平升高，可导致膝关节结构丧失和渐进性软骨损伤。而因组织的自愈能力有限和生物干预不成功，临床治疗受损膝关节软骨十分困难。因此，研发治愈受损膝关节软骨的治疗策略显得尤为重要。目前，臭氧疗法在治疗KOA方面已显示出积极效果。有证据表明，当按照指定的方法使用时，臭氧可以有效治疗退行性疾病。有研究使用臭氧治疗KOA发现，臭氧能迅速缓解疼痛、减轻膝关节水肿充血、增强关节功能。但臭氧治疗KOA的作用机制尚不完全清楚，可能与其能抑制炎症环境损伤软骨基质及软骨细胞凋亡有关。此外，臭氧治疗KOA的体积和浓度在注射时存在较大的变异性，故需要更多试验来确定臭氧的最佳剂量。

1.3 透明质酸 膝关节腔内注射外源性透明质酸对已退化的软骨具有改善和修复作用。美国矫形外科医师协会指南极力推荐这种治疗方法。Ｒivera等对KOA患者采用关节腔内注射透明质酸进行治疗，并从疼痛程度、膝关节功能等方面进行评估。结果发现，6个月后透明质酸仍有满意疗效，但随着时间的推移，其疗效逐渐减退。目前，与糖皮质激素关节腔内注射治疗KOA一样，透明质酸也面临延长治疗时效的问题。Dallari等将100例KOA患者随机分为透明质酸组和透明质酸联合多核苷酸组，结果发现，与透明质酸组相比，透明质酸联合多核苷酸(一种具有天然来源和营养活性的DNA衍生大分子)组的疗效持续时间更长，且能有效改善膝关节功能和疼痛。这为探索延长透明质酸的作用时效提供了一种新途径。但其具体作用时效还有待于进一步验证。目前，临床常用的透明质酸产品种类很多。Nicholls等对不同透明质酸产品的流变学特征进行测试发现，不同产品的流变学特征不同，且个体膝关节内在环境也存在差异，故导致临床效果存在差异。今后在研究透明质酸治疗KOA的疗效时应综合考虑这些因素，以取得最佳治疗效果。

1.4  富血小板血浆(platelet-richplasma，PRP)  近年来，再生医学提供了新的骨性关节炎治疗方法，并逐渐延伸到KOA治疗领域，其中很多治疗策略均是基于复杂的基础科学研究和临床试验。这些研究试图修复关节软骨，从而提供一种修复关节结构和恢复关节功能的新途径。   PRP作为再生医学领域里最具代表性的治疗方案之一，其已广泛应用于轻中度KOA的治疗。自20世纪90年代末以来，有关PRP的制备方法和应用研究呈指数级增长。当前大多数随机临床试验更倾向于使用PRP注射治疗轻中度KOA，其能显著改善患者的预后，且具有较长的治疗时效。研究显示，PRP治疗KOA的起效时间一般从注射后2个月开始，并在注射后12个月仍能维持较好的疗效。此外，PRP治疗不同程度软骨退变KOA的随机对照试验表明，PRP在软骨退化程度较低或骨性关节炎分级较低的患者中更为有效。因此，应鼓励对所有临床KOA患者的治疗进行仔细分级，因为它可能有助于促进临床疗效。同时，还应探索同种异体PRP的使用，以为尽可能多的KOA患者提供PRP。

膝关节镜手术

2.1 膝关节清理术 关节镜下清理术是指在关节镜下咬除磨损、撕裂的半月板，磨除妨碍关节活动的骨刺，以及取出关节游离体。在KOA病变早中期阶段，关节间隙无明显狭窄、无明显功能下降的前提下，行关节镜清理术能取得较好疗效。Yoon等对关节镜下有限清理术及广泛清理术治疗KOA的疗效进行了对比，结果显示两者的近期及远期疗效无明显差异，50%～80%的患者经关节清理术后病情缓解。但Spahn等选取了30篇有关膝关节清理术的文献进行荟萃分析发现，KOA患者在关节镜下行清理术后3年，仍有22%的患者需行膝关节置换。这几乎接近KOA自然进展过程中的置换率，表明关节镜下清理术对KOA的治疗效果并不明显。因此，需要更多的调查来确定最有效和最具成本效益的方法。

2.2  微骨折术(microfracture，MFx)  MFx是指通过关节镜穿透骨髓诱导足够数量的潜在修复细胞迁移至软骨缺损部位，在局部微环境的作用下诱导其增殖分化为含有纤维软骨和Ⅱ型胶原蛋白的软骨混合物，修复退变、缺损的膝关节软骨，从而达到治疗KOA的目的。考虑到手术的简便性、低成本及良好的短期效果，MFx成为治疗KOA软骨缺损的首选方案。Oussedik等对MFx与自体软骨细胞移植术(autologous chondrocyte implantation，ACI)的临床疗效进行比较认为，MFx对表面积较小(＜2cm²)的膝关节软骨损伤有效。而对于表面积较大的软骨缺损，其远期愈合率较低，最终导致治疗失败。但也有证据表明，KOA可能会在膝关节MFx治疗5年后复发，甚至出现更严重的膝关节软骨损伤。因此，目前越来越多的学者主张采用ACI代替MFx治疗KOA软骨缺损。

2.3  ACI  Brittberg等于1994年首次提出使用关节镜下ACI治疗KOA软骨缺损。随着技术的发展，ACI已发展到第二代(骨膜改用胶原蛋白膜)、第三代(软骨细胞被固定在了胶原蛋白制成的支架上，更有利于附着和增殖)。ACI和MFx两种治疗方式均是为了创造一个可再生、可修复，能彻底代替原有机械功能的新鲜组织，从而减轻膝关节疼痛、预防早期关节功能下降。有学者对40例KOA软骨缺损患者进行长达15年的随访发现，ACI治疗膝关节软骨缺损有很好的临床效果，尤其是对有较大(2～5cm²)缺损的软骨。但也有研究显示，ACI失败的病例比例为1.5～7.5%，这可能与膝关节内无菌性炎症环境有关。目前研究已证实，肿瘤坏死因子-α在膝关节炎症环境中起重要作用。Ossendorff等在体外模拟环境下，采用ACI治疗KOA软骨缺损发现，肿瘤坏死因子-α对ACI治疗膝关节软骨缺损有负面影响。这也进一步说明，ACI的失败与关节内炎症环境有关。而动态负荷(诱导软骨形成反应)和阿达木单抗(肿瘤坏死因子-α拮抗剂)均有改善膝关节内炎症环境的功能。因此，随着研究的进一步深入，ACI治疗KOA软骨缺损失败的比例有望得到很好的控制。

膝关节周围截骨术

3.1 胫骨高位截骨术 胫骨高位截骨术对伴有膝内翻畸形骨关节炎的治疗效果得到广大学者的一致认可，常用于代替全膝关节置换。其理想患者是对膝关节功能要求高、年轻(40～60岁)、有孤立的内侧胫股关节症状压痛。Van Outeren等报道，采用胫骨高位截骨术治疗KOA 1年后，在减轻膝关节疼痛和改善功能方面，其较常规非手术保守治疗及支具治疗更有效。且胫骨高位截骨术5年内的生存率至少达90.9%，10年生存率能达70%～73%。但目前胫骨高位截骨时负重线的最佳矫正尚未确定。Bujnowski等通过有限元模型模拟了正常步态下增加楔形开口对膝关节应力和压力分布的影响，结果显示，在胫骨中外侧宽度比例为50%～65%的情况下，承重线接近正常下肢负重力线位置。此外，全面的了解病史和体格检查，详细的术前计划，以及使用适当的固定技术和康复方案可以帮助实现良好的长期结果。

3.2 腓骨近端截骨术 腓骨近端截骨术治疗年轻的膝关节内侧胫股关节炎患者已被证实非常有效。Qin等指出，膝关节的后外侧结构在关节周围软组织平衡中起重要作用。大多数韧带涉及腓骨头，这些结构有助于传递侧向拉力，因此影响了胫腓骨近端的活动。患者在接受腓骨近端截骨术后，剩下的腓骨近端没有受到来自腓骨远端和胫腓联合韧带的限制，故增加了相对活动度。这为下肢负重力线向外侧滑移提供条件，从而降低内侧间室压力、缓解疼痛。生物力学试验证实，腓骨近端截骨后内侧间室压力最多降低21.57%，外侧间室压力最多升高12.92%。腓骨近端截骨术是一种简单、有效、易于操作的治疗方案，适合在基层医院开展。但目前仍缺乏长时间的随访来评价腓骨近端截骨术的持久有效性。

3.3 股骨远端截骨术 膝外翻畸形骨关节炎的治疗是骨科医师面临的一项重大挑战。而股骨远端截骨术成为治疗该疾病的重要选择，其旨在减轻疼痛，减缓KOA的发展速度、纠正畸形以及尽可能促进膝关节功能恢复。股骨远端截骨术主要包括开放式楔形股骨远端内翻截骨术和闭合楔形股骨远端内翻截骨术两种。其中，开放式楔形股骨远端内翻截骨术特别适用于中重度外翻畸形，具有操作简单、精确度高等优点。但股骨楔形的开放间隙需要植骨，这可能导致截骨部位塌陷，合并骨折的风险较大。闭合楔形股骨远端内翻截骨术后截骨部位愈合速度快，恢复时间更短，且相对铰链骨折的风险更低，但技术难度却很高。Sherman等回顾性研究了股骨远端截骨术适应证、手术技术以及手术并发症等认为，精确术前计划以及严格把握手术适应证可以明显减少这些并发症的发生。

膝关节置换术

4.1单髁置换术(unicompartment knee arthroplasty，UKA)  自20世纪50年代早期，McKeever使用一种扁平的金属固定物作为假体完成了世界上第1例膝关节单髁置换术，到1974年Oxford假体设计成功，并从Ⅰ代发展到Ⅲ代。UKA已成为治疗终末期单间室KOA的重要选择之一。Goodfellow等报道，OxfordⅠ型假体的10年生存率达98%。Pandit等对1000例使用牛津单髁假体的患者进行长达15年的随访发现，假体使用10年后仍具有良好的功能。这表明，单髁置换术治疗终末期单间室KOA的疗效与人工全膝关节置换术(totalkneearthroplasty，TKA)相似。但与TKA相比，UKA有明显较高的修翻率。Kim等对既往牛津三代假体的文献报道进行分析发现，其翻修率约为4.5%。但近年手术技术的改良以及假体设计的进一步改进，使得UKA的翻修率明显下降。Lombardi等对184例UKA患者进行平均6年的随访发现，UKA的翻修率(4.1%)与初次TKA的翻修率(3.2%)相当。因此，UKA成为一种治疗终末期单间室KOA持久有效的方法。

4.2  人工TKA  人工TKA自20世纪七八十年代开始广泛应用，现已被认为是治疗终末期KOA的有效手段，甚至是金标准，且人工TKA的手术量也在逐年增加。有研究表明，对于晚期KOA的治疗，人工TKA不论是近期优良率还是远期优良率均在90%以上。虽然人工TKA取得了较好的疗效，但传统人工手术在植入物定位精度及软组织保护方面存在缺陷，这也跟人工TKA术后恢复时间长、创伤大(正常关节间室也会造成破坏)，且易出现关节不稳、假体松动等并发症密切相关。近年来，机器人辅助人工TKA得到快速发展。研究表明，与传统手工方法相比，机器人辅助人工TKA具有精确的机械对准功能，能够选择合适的假体尺寸，还能减少软组织破坏等优势。可见，随着人工智能的发展，人工TKA将成为治疗终末期KOA的主流外科方式之一。

结论

5  小 结

KOA病变是一种慢性退变、进展的过程，现在还没有一种有效的治疗方法能够阻止或逆转膝关节软骨退变，主要原因为这种疾病的发病机制尚不完全清楚。目前认为，KOA的发病原因可能与遗传、性别、年龄、肥胖等有关。近年来，我国老龄和肥胖人口不断增加，KOA患者也相应增加。而随着经济、社会的发展，患者对生活质量的要求也越来越高，故精准化医疗显得尤为重要，这也将促进人工智能在外科领域快速发展。未来，相信随着越来越多新理念和新技术的运用，KOA将取得更好的治疗效果。

参考文献：略