全膝關節置換術后股骨假體周圍骨折的研究進展

李二亮 王文己 韓興文 趙桐 李曉林

全膝關節置換術（total knee arthroplasty,TKA）后股骨遠端骨折的報道最早出現在20世紀80年代初的文獻中［1］。隨著經濟的發展，各種醫療保險的完善，人們對生活質量要求的進一步提升以及TKA技術的日益完善成熟，TKA手術量呈明顯的上升趨勢［2］。隨著人口老齡化，預期壽命的延長以及TKA手術量的增加，這些損傷在發達國家成為“流行病”［3-5］。全球范圍內，最常見的TKA術后并發癥主要有無菌性松動（38%）、技術誤差（15%）、疼痛（12%）、感染性松動（9.8%）、假體周圍骨折（0.2%～2.5%）［6，7］。

TKA術后假體周圍骨折是TKA術后并發癥的一種，死亡率為11%［8］。1982～1994年，文獻所報道的這類骨折的發生率為0.6%～1.0%［9-11］，2014報道的發生率為0.3%～2.5%，呈現明顯的上升趨勢［12］。TKA術后股骨假體周圍骨折通常為膝關節低能量創傷所致，較小的比例是由高能量創傷（如機動車事故）引起的。而假體周圍骨折包括股骨、脛骨及髕骨骨折，其中最常見、最具有挑戰性的是股骨骨折，一般定義為股骨髁上假體周圍骨折，是在關節線15 cm范圍內或者距離假體近端5 cm范圍內的骨折［2，5］。

本研究旨在逐項分析TKA術后假體周圍股骨遠端/髁上骨折的危險因素、分型，試圖更好地理解當前的治療方法。在過去發表的相關研究中，分別使用“risk factors”、“periprosthetic distal femur fracture”、“total knee arthroplasty”、“classificial”、“treatment”、“危險因素”、“股骨遠端假體周圍骨折”、“全膝關節置換術”、“分型”等關鍵詞，在PubMed、Springer、Medline、中國知網、萬方、維普數據庫等平臺檢索關鍵詞，并通過文題、摘要和納入排除標準對文獻進行篩選。本研究共檢索得到516篇文獻或專著，根據納入及排除標準最終納入69篇符合研究目的的文獻。文獻納入標準：①有關TKA術后股骨假體周圍骨折的分型、危險因素及治療方面的文獻或著作；②同類型研究中證據等級較高的文獻；③中文及英文語言類文獻。排除標準：①中文及英文外的語言的文獻（如法語、德語、日語等）；②重復研究的文獻（包括同一內容、不同語言載體的文獻或著作）；③質量較低、證據等級不高的文獻；④無法獲得全文的文獻。

一、TKA術后股骨假體周圍骨折的危險因素

TKA術后股骨假體周圍骨折的危險因素包含不可變因素和可變因素。

（一）不可變因素

據報道，性別（女性＞男性）、年齡（年齡與TKA術后股骨假體周圍骨折之間存在“U”型關系）、肥胖、合并其他基礎疾病（消化性潰瘍、慢性阻塞性肺疾病、糖尿病、心血管疾病）是TKA術后股骨假體周圍骨折的不可變危險因素［13-15］。

Singh等［13］通過一項包括17 633例TKA術后病人（平均隨訪6.3年）的回顧性研究發現，術前病人的基礎疾病（消化性潰瘍和慢性阻塞性肺疾病）是TKA術后假體周圍骨折的危險因素，對術后骨折的風險分別增加了87%和62%［14，15］。

（二）可變因素

TKA術后股骨假體周圍骨折的可變危險因素包括手術時間、手術類型、立線不對齊［7］、是否伴有髖關節置換假體［16］、假體類型（有涂層的Proxilock炳骨折發病率上升）、翻修次數、骨水泥狀態、手術方式選擇［17］、無菌性松動、技術誤差［18，19］、應力上升、過度骨切除、骨皮質穿孔［5］。股骨內髓金屬柄的應力上升效應取決于股骨的皮質密度而不是間隙距離［20］。在尸體模型上，對TKA術后股骨前皮質缺損的相關生物力學研究中，發現股骨缺口削弱了骨皮質，這可能導致其術后易發生骨折［21-23］。

二、骨折分型

現在已有7種分類系統被用于描述股骨髁上假體周圍骨折（表1）。

Neer分型［24］是最早被應用的分型，其創建基于有假體的膝關節，基于骨折的移位和穩定，但沒能解釋骨折與假體之間的關系，沒能包含所有的骨折類型，并未將骨折類型與治療方式相聯系。

DiGioia等［1］將Neer分型進行了模式化，再次對骨折的位移進行了分析，但也沒有解釋骨折與假體的關系，并未將骨折類型與治療方式相聯系。

表1 假體周圍骨折的分類分型研究其優缺點

Chen等［11］將Neer分型簡化為非分離和置換兩種類型，但沒有進一步進行改良。

以往最常用的分類是由Rorabeck和Taylor提出的。Rorabeck等［17］在其分類中加入了假體與骨折的關系，并強調需要考慮將翻修關節成形術作為一個可能的治療過程。

盡管上述這些分類系統描述了哪些骨折適合于非手術治療，但它們并沒有被廣泛使用，因為它們未對可用的手術干預模式進行選擇［2，5，11，13，14，17，24］。

Su等［2］將手術方案納入新的分型中，其中遠端碎片的骨量在評價骨折線位置和走向時更具指示性，而在Rorabeck等［17］的分類方法中，雖然骨折線移位和假體的穩定性被考慮在內，但仍然沒有克服分型不全面等缺點［27］。在該分類中，Ⅰ型骨折均為股骨假體近端骨折，通常可采用順行或逆行髓內釘進行治療（如果股骨骨折處有1個開口可以方便置釘），但有時可能需要固定角度的器械；Ⅱ型骨折起源于假體的近端，并向近端發展延伸，可能需要使用固定角度裝置或逆行髁上釘進行治療（只有當股骨盒打開時）；在Ⅲ型骨折中，骨折線均處于組件前凸緣上緣的遠端，可以用固定角度的裝置來處理（如果剩余的部分骨可以容納固定），也可以用帶柄股骨組件的翻修關節成形術，與股骨遠端同種異體骨移植結合使用。如果股骨假體松動，則無論骨折位置如何，都可能需要使用帶柄假體的翻修關節成形術。

通用分型系統（Unified Classification System,UCS）［25］結合并簡化了現有的分類系統，并且可以應用于在操作期間或之后發生的任何部分或全部關節置換周圍的任何骨折，納入了先前未納入分類的裂縫，即D、E和F型，并按分型提出了治療原則。A型骨折可以采取支具固定，非手術治療，但如果發生移位則需要固定。B1型骨折為最少見的骨折類型，治療原則應依據假體情況決定，如股骨柄涂層假體周圍骨折應行微創經皮鋼板固定技術（minimally invasive percutaneous plate osteosynthesis,MIPPO）。對于B2型骨折，假體周圍骨質情況良好，行加長柄假體翻修。對于B3型骨折術前應有良好的骨質重建規劃。C型骨折可按常規骨干骨折處理，但假體周圍骨質內固定需特別注意，采用鋼板或單皮質螺釘固定。D型骨折的治療原則應根據具體情況術前良好設計切口，切口可累及一側、雙側或不累及原假體置換切口，如上述同側TKA術后股骨骨折，可選擇MIPPO技術，在不影響假體的基礎上固定股骨干骨折。E型骨折應分別考慮兩側骨折對假體的影響以制定合理的治療方案，分別予以復位固定。F型骨折的治療原則：骨折移位不明顯時采用保守治療，保護負重，如后期存在疼痛癥狀，二期行關節置換；骨折移位明顯者，建議行早期手術干預，除非病人存在癡呆或其他原因不能配合，或全身情況很差［25，28］。

Rhee等［26］為了反映手術治療的最新進展開發了一種新的分類：Ⅰ型骨折有足夠和穩定的遠端骨量，逆行交鎖髓內釘（RIMN）和單側鎖定加壓鋼板（LCP）均可用；Ⅱ型骨折不適合RIMN，可以在相對預先使用內側柱支撐的基礎上用單側LCP治療；Ⅲ型骨折適合雙皮質雙鋼板附加內側板使用；Ⅳ型骨折可使用帶有可變角度鎖定螺釘的關節周圍多軸鋼板；對于V型骨折股骨，遠端人工關節置換術、腫瘤假體或同種異體-假體復合移植物的翻修關節成形術是及時手術治療的可能選擇。

三、TKA術后股骨假體周圍骨折的治療

（一）治療的目標

無論手術還是非手術治療，都是以骨折愈合為前提，恢復和維持膝關節活動，達到一個膝關節穩定無痛且對長度和對齊干擾最小的結果［29］。通常一個好的結果是膝關節活動度＞90°，骨折縮短≤2 cm。對于多數股骨髁上假體周圍骨折的病人而言，手術治療是首選，除非病人基礎條件較差，不能耐受手術［2，24］。

（二）非手術治療方案

移位小、骨量好、固定良好且對位良好的穩定型原發性骨折可考慮非手術治療，如采用骨牽引、石膏固定及長期支具治療等［30，31］。其優點在于可以消除諸如出血、感染、內固定物相關并發癥、麻醉并發癥在內的手術風險；其缺點在于存在長期臥床的重大風險，如褥瘡、肺不張、肺炎、肺栓塞、深靜脈血栓形成和彌漫性肌肉萎縮，尤其不適用于老年人［2］。

（三）手術治療

由于存在關節進行性移位、骨不連和錯位的高患病率，不穩定和（或）有移位但有足夠遠端骨量的股骨髁上骨折幾乎都需要手術干預。此外，對于非手術治療很可能會失敗的病例，無論骨折類型如何，也應考慮手術干預，早期手術干預能有效恢復肢體長度，達到相對的解剖復位以及允許膝關節早期活動［32-34］。

1.外固定架方案

Beris等［35］通過對3例TKA術后假體周圍骨折病人進行了外固定架治療并隨訪3年，發現外固定架是一種適當且有效的治療選擇，提供了穩定的固定。雖然該研究的病例數較少，但提供了一種治療思路，當出現開放性骨折伴感染時，外固定架可能成為最好的選擇。

2.鋼板及螺釘方案

采用內固定治療股骨遠端假體周圍髁上骨折是一種有效的治療方法［36，37］，能夠從多方向上向遠側放置多根螺釘，并能很好地觀察骨折以獲得解剖復位及更大的旋轉剛性固定。Chen等［38］分別對逆行髓內釘、鎖定鋼板、鎖定鋼板伴同種異體骨移植聯合的手術方式進行了2種骨折角度（橫向和斜向）、2種載荷條件（壓縮和旋轉）和4種骨性條件（正常和3種不同程度的骨質疏松）共16種變化的相關生物力學研究，發現鎖定鋼板伴同種異體骨移植聯合治療的結構相對最為穩定，并且推薦該方法為股骨遠端假體周圍骨折的固定方式。帶鎖定關節周圍鋼板的切開復位內固定已成為一種常用的治療選擇［39］。Ristevski等［40］通過系統回顧相關文獻共719例骨折，發現鎖定鋼板手術治療有明顯的優勢，與逆行髓內釘相比，表現出明顯更低的畸形愈合率。支撐移植物（如腓骨取骨）和鋼板的聯合使用近年來也被用于治療假體周圍骨折，在去血管化自體腓骨移植治療膝關節周圍骨折后大段骨缺損的相關研究中發現：使用游離的去血管化自體小骨支撐骨作為橋接主要骨缺損的一種選擇，效果明顯，簡單易行［41］。Leino等［42］將Rorabeck分型用于68例病人的治療，所有Ⅰ型骨折均采用鋼板治療，而所有Ⅲ型骨折均采用關節翻修術，3年隨訪時發現鋼板固定和關節翻修術的生存率均為75%，但有支撐移植物的鋼板固定骨折的生存率為80%，而無支撐移植物的生存率為51%。長柄TKA術后股骨遠端骨折的治療具有挑戰性，常因為骨量不足、血供減少、多次膝關節手術史和缺乏標準治療而失敗。Ebraheim等［43］回顧性分析了7例行鎖定鋼板治療的病人，認為鎖定鋼板可以有效治療與長柄TKA相關的股骨遠端骨折，采用鎖定鋼板接骨術治療TKA術后股骨遠端假體周圍骨折可獲得滿意的愈合率［44，45］。單側鋼板雖然可以起到一定的固定效果且軟組織損傷程度較小，但不能提供足夠的穩定性，為了克服這些問題，Kim等［46］使用雙鋼板技術，在盡可能減少軟組織暴露的同時提供足夠的穩定性，這一方法特別適用于骨量差、粉碎性骨折和假體周圍骨折線偏遠端的TKA術后假體周圍骨折病人［46，47］。Park等［48］對20例采用逆行釘、21例采用微創鋼板治療股骨髁上骨折的病人進行了比較，結果發現采用逆行釘組的畸形愈合率稍高于微創鋼板組。Kim等［46］采用單鋼板或雙鋼板微創鋼板接骨術治療股骨遠端假體周圍骨折32例（2例男性和30例女性），骨性愈合率達到93.2%，即使對于極遠端延伸的骨折（SuⅢ型），只要沒有組件松動和有限的骨溶解，都可以通過內固定治療成功愈合。在行鋼板治療的時候，如果在沒有局部骨量減少并且存在＞8 cm的假體間骨折的情況下，可不進行橋接固定。如果可能，強烈建議在考慮到應變減小和強度增加等因素時，將植入物行重疊放置［49］。

3.髓內釘方案

髓內釘被認為是治療股骨遠端假體周圍骨折的一種重要方法，有更少的軟組織損傷、相對的穩定性，但與鋼板內固定相比具有復位困難等弊端［50］。Tonogai等［51］以圖表的形式總結歸納了假體周圍髁上骨折的治療方案。在遠端鎖定困難時，建議在行遠端鎖釘安裝時，第1個鉆孔結束后可用鉆頭占位，然后換鉆頭開第二個孔，從而增加置釘的準確性。Hanks等［52］報道早期使用Brooker-Wills遠端鎖定髓內釘治療TKA術后髁上骨折時，發現骨折在關節線上方8 cm以遠，說明髓內釘可用于遠端骨折碎片足夠大（以允許插入鎖定螺釘的骨折）。對于逆行性髓內釘，必須注意最佳進入點，對于帶有髓內引導的假體，逆行髓內釘不適用。采用逆行性髓內釘治療骨質疏松性股骨髁上骨折不愈合，其優勢在于創傷相對較小，對骨折區周圍骨膜損傷較小且穩定，劣勢為難以對位，難以達到解剖復位，在需要關節切開時，有可能發生關節膿毒癥，而且只能在遠端碎塊較大的情況下進行［53］。Bong等［54］通過對保留假體的髁上骨折使用逆行髓內釘等治療方法進行生物機械穩定性分析，發現髓內釘可提供更大的穩定性。M?kinen等［55］對非鎖定鋼板、髓內釘等4種固定方式進行了一項生物力學研究，在抗軸向負荷實驗中，髓內釘達到最高的軸向剛度，而非鎖定鋼板顯示為最低；在抗扭轉負荷實驗中，逆行髓內釘的剛度最小。Meneghini等［56］回顧性分析了91例（95處連續性骨折）采用現代髓內釘、鎖定遠端螺釘與關節周圍鎖定鋼板治療TKA股骨髁上骨折病人的臨床資料，發現盡管遠端碎塊螺釘數量較多，但鎖定鋼板的失敗率是髓內釘固定的2倍。對于TKA與固定良好的全髖關節置換術（THA）之間的髁上骨折的治療，髓內釘是一種有效的治療方案。Pelfort等［57］基于6年隨訪的研究結果顯示：假體周圍骨折置入髓內釘后，TKA股骨假體的單獨過度伸展似乎并沒有受到顯著影響。Newman等［58］通過報道1例類風濕性關節炎、干骺端骨缺損和復發性骨折病人的THA與TKA股骨假體之間的髁上骨折，并設計了一種長髓內釘，將固定良好的現有THA柄與股骨遠端組件連接起來，固定穩定，治療效果相對成功。同樣有研究顯示了長逆行髓內釘內固定治療股骨髁上骨折的良好療效［59］。近期，Udagawa等［60］對1例病人行關節鏡輔助髓內釘治療并取得明顯的治療效果，發現由于關節鏡可以在不切開關節的情況下直接觀察進點和脛骨柱，從而提供了一種有用的技術選擇，但其是否可以應用到TKA術后股骨假體周圍骨折的相關治療中，有待進一步研究探討。

4.關節翻修術

假體周圍骨折的股骨假體翻修一般需要金屬增強，這是由于假體取出后不可避免的骨損傷，如果由于嚴重粉碎而無法用常規方法進行內固定，翻修術是一個不錯的選擇，減輕疼痛和恢復功能的能力佳［61-63］。Rahman等［64］觀察了17例初次TKA術后假體周圍股骨遠端骨折的病人，平均年齡為76歲，平均隨訪時間為33.9個月，發現股骨遠端人工關節置換術是治療骨量不足、粉碎和（或）伴有韌帶缺損的股骨遠端髁上假體周圍骨折的高度可行的選擇，在縮短住院時間的同時，最大限度地減少了與長期臥床相關的并發癥，尤其適用于高齡和骨質較差、需要早期活動的病人［65］。Jassim等［29］采用股骨遠端置換治療了11例非腫瘤TKA術后股骨假體周圍骨折病人，發現植入物能夠補償骨質流失，緩解膝關節疼痛并為病人提供穩定性，對于伴有假體松動、股骨遠端骨量不足、功能結果評分相對較差的病人，翻修術的短期結果令人滿意。在翻修術的功能結果研究中，Lizaur-Utrilla等［66］進行了一項前瞻性匹配隊列研究，對TKA術后假體周圍骨折后行關節翻修手術與初次TKA術后未發生骨折的兩組病人進行了比較，發現TKA術后假體周圍股骨遠端骨折在中期會惡化，并與膝關節功能和生活質量受損緊密相關，但兩組的并發癥和生存率相似。

5.骨移植

Healy等［67］通過研究發現自體骨移植病人的愈合速度比同種異體骨移植病人快。去血管化自體腓骨移植治療膝關節周圍骨折后大段骨缺損，效果較好，手術簡單易行［39］。若取自體骨不可行，小梁金屬錐體可以作為替代材料。Derome等［68］前瞻性分析了29例使用高度多孔小梁金屬錐體植入物進行股骨和脛骨主要骨缺損重建的早期結果，發現小梁金屬錐體是處理顯著骨缺損的有效選擇，可在翻修術中獲得穩定的生物固定。

初次行TKA手術建議在股骨遠端保留盡可能多的骨量，以減少術后假體周圍骨折的發生率［69］。當骨折線距離假體較近、假體無松動、不能維持滿意的對位和足夠的骨量、固定時需要更多的旋轉剛性支撐時，應進行切開復位和內外側支撐鋼板內固定。當骨折線距離關節較遠（＞8 cm）且需要更多的軸向剛性支撐時，應進行髓內釘固定。髓內釘的成功率是鎖定鋼板的2倍，但有更高的畸形愈合率。如果植入物在骨折時松動且沒有足夠的骨量，則需用定制假體和股骨遠端同種異體移植物進行翻修關節成形術，以盡量減少術后臥床時間。自體骨移植可提高病人骨愈合速度，必要時可用小梁金屬錐體行替代治療。

我們系統地分類、歸納、評估了每項骨折分類方法的優缺點，有助于臨床選擇TKA術后股骨假體周圍骨折的手術治療方案；歸納了目前各種手術治療方案的優缺點及相關替代方案，為臨床醫生在手術方案的選擇上提供理論依據。我們建議將手術治療作為TKA術后股骨假體周圍骨折的首要治療方式，隨著微創手術的發展，關節鏡輔助髓內釘治療技術被應用于臨床，其療效有待進一步研究。