膝關節骨性關節炎外科治療現狀

黃 臻，展文震，王璟赫，丁 堃，楊成林

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院骨科，哈爾濱 150001)

膝關節骨性關節炎(knee osteoarthritis，KOA)是一種以關節軟骨軟化剝脫，軟骨下骨密度增加及關節間隙變窄為特征的慢性退行性疾病。目前，KOA缺乏明確的病因，可能與年齡、肥胖、機械損傷等因素相關[1]。KOA的主要癥狀包括膝關節疼痛、僵硬、腫脹和關節無力。有學者認為，KOA的病理與軟骨退行性病變有關，其繼發于炎癥相關的增生和軟骨細胞的凋亡，且女性的患病率明顯高于男性[2]。隨著年齡的增長，軟骨下血管的數量減少導致軟骨相關的生理生化異常。此外，軟骨細胞不能合成透明質酸，導致關節軟骨局部軟化，失去彈性，最終加速膝關節軟骨磨損及結構損傷。這種病理過程進一步發展會引起繼發性關節纖維化，致使關節僵硬[3]。所以，KOA治療的目的是減少或消除疼痛，矯正畸形，改善或恢復關節功能。KOA的治療方案有很多種。按照K-L(Kellgren-Lawrence)分級，結合患者臨床癥狀其具體治療方案選擇如下：K-L2級以下多采用無創保守治療，K-L2級(包括2級)以上多采用有創外科治療。現就KOA臨床常用的有創外科治療方式予以綜述。

1 膝關節腔內穿刺注射

膝關節腔內穿刺注射是一種有創外科治療KOA的方法。常用的穿刺注射藥物有糖皮質激素、臭氧、透明質酸、富血小板血漿。

1.1糖皮質激素 糖皮質激素具有抑制炎癥的作用，其能延緩骨性關節炎的進展和改善膝關節疼痛癥狀。因此，糖皮質激素被廣泛應用于KOA的臨床治療。但有臨床試驗表明，糖皮質激素的鎮痛作用會在2～4周內下降[4]。因此，如何延長糖皮質激素的作用時效成為臨床面臨的一項重大挑戰。而聚乳酸-乙醇酸微球的制備為解決這個難題提供了一個新方法。FX006是曲安奈德在聚乳酸-乙醇酸微球中的緩釋制劑，其旨在保持這種合成的糖皮質激素用于單次膝關節腔內給藥幾個月后仍維持療效。研究顯示，與安慰劑相比，FX006減輕膝關節疼痛的周數增加至13周[5]。最近，FX006被美國食品藥品管理局批準用于KOA的治療。然而McAlindon等[6]認為，長時間關節腔內注射糖皮質激素與KOA臨床治療出現的一系列不良結果密切相關。目前，已知糖皮質激素對健康軟骨有抗合成代謝作用。此外，Taliaferro等[7]在對接受曲安奈德膝關節腔內注射患者的隨訪中發現，受訪者眼壓升高，這可能造成患者視神經及視野的損害。

1.2臭氧 研究表明，KOA中許多促炎介質水平升高，可導致膝關節結構喪失和漸進性軟骨損傷[8]。而因組織的自愈能力有限和生物干預不成功，臨床治療受損膝關節軟骨十分困難。因此，研發治愈受損膝關節軟骨的治療策略顯得尤為重要。目前，臭氧療法在治療KOA方面已顯示出積極效果。有證據表明，當按照指定的方法使用時，臭氧可以有效治療退行性疾病[9]。有研究使用臭氧治療KOA發現，臭氧能迅速緩解疼痛、減輕膝關節水腫充血、增強關節功能[10]。但臭氧治療KOA的作用機制尚不完全清楚，可能與其能抑制炎癥環境損傷軟骨基質及軟骨細胞凋亡有關。此外，臭氧治療KOA的體積和濃度在注射時存在較大的變異性，故需要更多試驗來確定臭氧的最佳劑量。

1.3透明質酸 膝關節腔內注射外源性透明質酸對已退化的軟骨具有改善和修復作用。美國矯形外科醫師協會指南極力推薦這種治療方法。Rivera等[11]對KOA患者采用關節腔內注射透明質酸進行治療，并從疼痛程度、膝關節功能等方面進行評估。結果發現，6個月后透明質酸仍有滿意療效，但隨著時間的推移，其療效逐漸減退。目前，與糖皮質激素關節腔內注射治療KOA一樣，透明質酸也面臨延長治療時效的問題。Dallari等[12]將100例KOA患者隨機分為透明質酸組和透明質酸聯合多核苷酸組，結果發現，與透明質酸組相比，透明質酸聯合多核苷酸(一種具有天然來源和營養活性的DNA衍生大分子)組的療效持續時間更長，且能有效改善膝關節功能和疼痛。這為探索延長透明質酸的作用時效提供了一種新途徑。但其具體作用時效還有待于進一步驗證。目前，臨床常用的透明質酸產品種類很多。Nicholls等[13]對不同透明質酸產品的流變學特征進行測試發現，不同產品的流變學特征不同，且個體膝關節內在環境也存在差異，故導致臨床效果存在差異。今后在研究透明質酸治療KOA的療效時應綜合考慮這些因素，以取得最佳治療效果。

1.4富血小板血漿(platelet-rich plasma，PRP) 近年來，再生醫學提供了新的骨性關節炎治療方法，并逐漸延伸到KOA治療領域，其中很多治療策略均是基于復雜的基礎科學研究和臨床試驗。這些研究試圖修復關節軟骨，從而提供一種修復關節結構和恢復關節功能的新途徑。PRP作為再生醫學領域里最具代表性的治療方案之一[14]，其已廣泛應用于輕中度KOA的治療。自20世紀90年代末以來，有關PRP的制備方法和應用研究呈指數級增長[15]。當前大多數隨機臨床試驗更傾向于使用PRP注射治療輕中度KOA，其能顯著改善患者的預后，且具有較長的治療時效。研究顯示，PRP治療KOA的起效時間一般從注射后2個月開始，并在注射后12個月仍能維持較好的療效[16]。此外，PRP治療不同程度軟骨退變KOA的隨機對照試驗表明，PRP在軟骨退化程度較低或骨性關節炎分級較低的患者中更為有效[17-18]。因此，應鼓勵對所有臨床KOA患者的治療進行仔細分級，因為它可能有助于促進臨床療效。同時，還應探索同種異體PRP的使用，以為盡可能多的KOA患者提供PRP。

2 膝關節鏡手術

2.1膝關節清理術 關節鏡下清理術是指在關節鏡下咬除磨損、撕裂的半月板，磨除妨礙關節活動的骨刺，以及取出關節游離體。在KOA病變早中期階段，關節間隙無明顯狹窄、無明顯功能下降的前提下，行關節鏡清理術能取得較好療效。Yoon等[19]對關節鏡下有限清理術及廣泛清理術治療KOA的療效進行了對比，結果顯示兩者的近期及遠期療效無明顯差異，50%～80%的患者經關節清理術后病情緩解。但Spahn等[20]選取了30篇有關膝關節清理術的文獻進行薈萃分析發現，KOA患者在關節鏡下行清理術后3年，仍有22%的患者需行膝關節置換。這幾乎接近KOA自然進展過程中的置換率，表明關節鏡下清理術對KOA的治療效果并不明顯。因此，需要更多的調查來確定最有效和最具成本效益的方法。

2.2微骨折術(microfracture，MFx) MFx是指通過關節鏡穿透骨髓誘導足夠數量的潛在修復細胞遷移至軟骨缺損部位，在局部微環境的作用下誘導其增殖分化為含有纖維軟骨和Ⅱ型膠原蛋白的軟骨混合物，修復退變、缺損的膝關節軟骨，從而達到治療KOA的目的。考慮到手術的簡便性、低成本及良好的短期效果，MFx成為治療KOA軟骨缺損的首選方案[21]。Oussedik等[22]對MFx與自體軟骨細胞移植術(autologous chondrocyte implantation，ACI)的臨床療效進行比較認為，MFx對表面積較小(<2 cm2)的膝關節軟骨損傷有效。而對于表面積較大的軟骨缺損，其遠期愈合率較低，最終導致治療失敗。但也有證據表明，KOA可能會在膝關節MFx治療5年后復發，甚至出現更嚴重的膝關節軟骨損傷[23-24]。因此，目前越來越多的學者主張采用ACI代替MFx治療KOA軟骨缺損。

2.3ACI Brittberg等[25]于1994年首次提出使用關節鏡下ACI治療KOA軟骨缺損。隨著技術的發展，ACI已發展到第二代(骨膜改用膠原蛋白膜)、第三代(軟骨細胞被固定在了膠原蛋白制成的支架上，更有利于附著和增殖)。ACI和MFx兩種治療方式均是為了創造一個可再生、可修復，能徹底代替原有機械功能的新鮮組織，從而減輕膝關節疼痛、預防早期關節功能下降。有學者對40例KOA軟骨缺損患者進行長達15年的隨訪發現，ACI治療膝關節軟骨缺損有很好的臨床效果，尤其是對有較大(2～5 cm2)缺損的軟骨[26]。但也有研究顯示，ACI失敗的病例比例為1.5～7.5%，這可能與膝關節內無菌性炎癥環境有關[27]。目前研究已證實，腫瘤壞死因子-α在膝關節炎癥環境中起重要作用[28]。Ossendorff等[29]在體外模擬環境下，采用ACI治療KOA軟骨缺損發現，腫瘤壞死因子-α對ACI治療膝關節軟骨缺損有負面影響。這也進一步說明，ACI的失敗與關節內炎癥環境有關。而動態負荷(誘導軟骨形成反應)和阿達木單抗(腫瘤壞死因子-α拮抗劑)均有改善膝關節內炎癥環境的功能。因此，隨著研究的進一步深入，ACI治療KOA軟骨缺損失敗的比例有望得到很好的控制。

3 膝關節周圍截骨術

3.1脛骨高位截骨術 脛骨高位截骨術對伴有膝內翻畸形骨關節炎的治療效果得到廣大學者的一致認可，常用于代替全膝關節置換。其理想患者是對膝關節功能要求高、年輕(40～60歲)、有孤立的內側脛股關節壓痛癥狀。van Outeren等[30]報道，采用脛骨高位截骨術治療KOA 1年后，在減輕膝關節疼痛和改善功能方面，其較常規非手術保守治療及支具治療更有效。且脛骨高位截骨術5年內的生存率至少達90.9%，10年生存率能達70%～73%[30]。但目前脛骨高位截骨時負重線的最佳矯正尚未確定。Bujnowski等[31]通過有限元模型模擬了正常步態下增加楔形開口對膝關節應力和壓力分布的影響，結果顯示，在脛骨中外側寬度比例為50%～65%的情況下，承重線接近正常下肢負重力線位置。此外，全面的了解病史和體格檢查，詳細的術前計劃，以及使用適當的固定技術和康復方案可以幫助實現良好的長期結果。

3.2腓骨近端截骨術 腓骨近端截骨術治療年輕的膝關節內側脛股關節炎患者已被證實非常有效。Qin等[32]指出，膝關節的后外側結構在關節周圍軟組織平衡中起重要作用。大多數韌帶涉及腓骨頭，這些結構有助于傳遞側向拉力，因此影響了脛腓骨近端的活動。患者在接受腓骨近端截骨術后，剩下的腓骨近端沒有受到來自腓骨遠端和脛腓聯合韌帶的限制，故增加了相對活動度。這為下肢負重力線向外側滑移提供條件，從而降低內側間室壓力、緩解疼痛。生物力學試驗證實，腓骨近端截骨后內側間室壓力最多降低21.57%，外側間室壓力最多升高12.92%[33]。腓骨近端截骨術是一種簡單、有效、易于操作的治療方案，適合在基層醫院開展。但目前仍缺乏長時間的隨訪來評價腓骨近端截骨術的持久有效性。

3.3股骨遠端截骨術 膝外翻畸形骨關節炎的治療是骨科醫師面臨的一項重大挑戰。而股骨遠端截骨術成為治療該疾病的重要選擇，其旨在減輕疼痛，減緩KOA的發展速度、糾正畸形以及盡可能促進膝關節功能恢復。股骨遠端截骨術主要包括開放式楔形股骨遠端內翻截骨術和閉合楔形股骨遠端內翻截骨術兩種[34]。其中，開放式楔形股骨遠端內翻截骨術特別適用于中重度外翻畸形，具有操作簡單、精確度高等優點。但股骨楔形的開放間隙需要植骨，這可能導致截骨部位塌陷，合并骨折的風險較大。閉合楔形股骨遠端內翻截骨術后截骨部位愈合速度快，恢復時間更短，且相對鉸鏈骨折的風險更低，但技術難度卻很高。Sherman等[35]回顧性研究了股骨遠端截骨術適應證、手術技術以及手術并發癥等認為，精確術前計劃以及嚴格把握手術適應證可以明顯減少這些并發癥的發生。

4 膝關節置換術

4.1單髁置換術(unicompartment knee arthroplasty,UKA) 自20世紀50年代早期，McKeever[36]使用一種扁平的金屬固定物作為假體完成了世界上第1例膝關節單髁置換術，到1974年Oxford假體設計成功，并從Ⅰ代發展到Ⅲ代。UKA已成為治療終末期單間室KOA的重要選擇之一。Goodfellow等[37]報道，Oxford Ⅰ型假體的10年生存率達98%。Pandit等[38]對1 000例使用牛津單髁假體的患者進行長達15年的隨訪發現，假體使用10年后仍具有良好的功能。這表明，單髁置換術治療終末期單間室KOA的療效與人工全膝關節置換術(total knee arthroplasty,TKA)相似。但與TKA相比，UKA有明顯較高的修翻率[39]。Kim等[40]對既往牛津三代假體的文獻報道進行分析發現，其翻修率約為4.5%。但近年手術技術的改良以及假體設計的進一步改進，使得UKA的翻修率明顯下降。Lombardi等[41]對184例UKA患者進行平均6年的隨訪發現，UKA的翻修率(4.1%)與初次TKA的翻修率(3.2%)相當。因此，UKA成為一種治療終末期單間室KOA持久有效的方法。

4.2人工TKA 人工TKA自20世紀七八十年代開始廣泛應用，現已被認為是治療終末期KOA的有效手段，甚至是金標準，且人工TKA的手術量也在逐年增加。有研究表明[42]，對于晚期KOA的治療，人工TKA不論是近期優良率還是遠期優良率均在90%以上。雖然人工TKA取得了較好的療效，但傳統人工手術在植入物定位精度及軟組織保護方面存在缺陷，這也跟人工TKA術后恢復時間長、創傷大(正常關節間室也會造成破壞)，且易出現關節不穩、假體松動等并發癥密切相關。近年來，機器人輔助人工TKA得到快速發展。研究表明，與傳統手工方法相比，機器人輔助人工TKA具有精確的機械對準功能，能夠選擇合適的假體尺寸，還能減少軟組織破壞等優勢[43-44]。可見，隨著人工智能的發展，人工TKA將成為治療終末期KOA的主流外科方式之一。

5 小 結

KOA病變是一種慢性退變、進展的過程，現在還沒有一種有效的治療方法能夠阻止或逆轉膝關節軟骨退變，主要原因為這種疾病的發病機制尚不完全清楚。目前認為，KOA的發病原因可能與遺傳、性別、年齡、肥胖等有關[1]。近年來，我國老齡和肥胖人口不斷增加，KOA患者也相應增加。而隨著經濟、社會的發展，患者對生活質量的要求也越來越高，故精準化醫療顯得尤為重要，這也將促進人工智能在外科領域快速發展。未來，相信隨著越來越多新理念和新技術的運用，KOA將取得更好的治療效果。