全膝關節置換術后主要失敗原因分析

王博,楊琳,李亦丞,郭曉斌,霍首杰,陳權

(新疆醫科大學第一附屬醫院關節外科,新疆 烏魯木齊 830000)

全膝關節置換術(total knee arthroplasty,TKA)是治療晚期膝關節骨關節病最有效的手段之一。隨著人口老齡化、肥胖人群占比增高等原因,膝關節骨關節病的發病率也隨之增加[1]。同時膝關節假體的生產成本降低、假體設計的改變讓先前的缺陷得以改善,加上手術精度的提高,如計算機導航等輔助技術,使TAK成為更加成熟的手術[2],所以越來越多的人選擇膝關節置換術來減少疼痛,改善功能以提高生活質量[3]。然而隨著人們對膝關節置換術需求量的提升,并發癥也隨之增多[4-5]。

目前研究顯示,膝關節置換術后假體松動是膝關節翻修的主要原因[6]。在過去十年,由于高分子聚乙烯墊片的材料更新,膝關節假體的設計理念不斷創新,翻修的原因占比發生了較大變化[7],感染成為了膝關節置換術后最主要的并發癥。然而,國內報道大多為單中心研究,數據量較少,新疆醫科大學第一附屬醫院是一家擁有完整三級護理的三甲醫院,盡管TKA在當地大多數醫院都已經普及,但絕大多數膝關節翻修手術都是在本院骨科中心進行,擁有較多數據量,且能夠代表一定的地區特異性。

因此,本研究的目的是對TKA的翻修原因進行回顧性分析,并對這些原因與先前進行的分析進行比較,通過改良診斷標準、手術治療、抗生素使用標準或術后康復方案幫助降低膝關節置換術后并發癥的發生率,以提高膝關節翻修手術成功率[8],現報告如下。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標準 納入標準:新疆醫科大第一附屬醫院骨科中心接受膝關節翻修手術病例。排除標準:(1)接受鉸鏈型假體作為主要置入物的患者;(2)因腫瘤行TKA的患者。

1.2 一般資料 依據納入與排除標準,選擇2012年1月至2021年12月新疆醫科大第一附屬醫院骨科中心接受膝關節翻修手術病例280例298側,其中早期翻修144側,晚期翻修154側;多次翻修29側。男76例,女204例;年齡26～87歲,平均(67.5±9.4)歲。根據翻修原因分類:感染171側,無菌性松動75側,假體周圍骨折13側,膝關節不穩定15側,聚乙烯墊片磨損4側,關節僵硬4側,假體脫位12側,髕股關節問題4側。

1.3 分類標準 根據以往的研究,筆者將膝關節翻修手術定義為至少更換一種部件(股骨、脛骨、髕骨、半月板墊片)。對膝關節翻修原因具體可以細分為:感染、無菌性松動、假體周圍骨折、假體斷裂、聚乙烯墊片磨損、膝關節僵硬、假體不穩定、假體脫位、髕股關節問題等,如果有1個以上的翻修原因,則統計主要原因[9]。

假體周圍感染(prosthetic joint infection,PJI)的診斷是基于2013肌肉骨骼感染協會(muscularskeletal infection society,MSIS)標準,符合以下標準,假體周圍關節感染明確存在。(1)存在與假體相通的竇道;(2)受累人工關節的2處假體周圍組織或關節液標本中分離出同一病原體;(3)滿足以下6條中4條:①紅細胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate,ESR)或C反應蛋白(C-reactionprotein,CRP)水平升高;②滑膜白細胞計數升高;③滑膜中性粒細胞(polymorphonuclear neutrophil,PMN)百分比升高;④受累關節出現化膿表現;⑤假體周圍組織或關節液標本中1次培養分離出微生物;⑥400倍放大率下,假體周圍組織的病理學分析在5個高倍鏡視野下發現>5個中心粒細胞。若滿足標準(3)中少于4條,假體周圍關節感染可能存在。

膝關節僵硬定義為15 °的屈曲攣縮和/或小于75 °的屈曲活動度,當所有其他機制排除時,膝關節僵硬被認為是TKA術后失敗的主要原因[10]。無菌性松動定義為有記錄的>2 mm的膝關節假體組件移位,進行性放射透光線>2 mm,或術中發現假體部件松動。如果存在膝關節組件松動,無菌性松動被記錄為翻修的主要原因。如果進行二期翻修,臨時放置含有抗生素的骨間隔墊[11],即考慮作為1次手術。對假體周圍骨折、膝關節脫位和無菌性松動用放射學進行評估,必要時采用CT評估[12]。

翻修分為兩組:初次翻修組,即初次TKA后的第1次翻修;多次翻修組,即已經進行翻修手術>1次。記錄從初次TKA到第1次翻修手術的時間間隔,并將患者分為早期和晚期翻修組。初次TKA和翻修之間的間隔為2年認為是早期和晚期之間的分界點,<2年為早期翻修,≥2年為晚期翻修[13]。

記錄患者的人口統計學特征、年齡、性別以及身體質量指數(body mass index,BMI)、年齡校正Charlson合并癥指數(age-adjusted Charlson comorbidity index,aCCI)和美國麻醉師協會(American society of aneshesiologists,ASA)評分。

2 結 果

280例膝關節翻修手術,筆者僅對81例(28.9%)行膝關節翻修術的患者進行了初次TKA調查,199例(71.1%)患者由外院轉至本院骨科中心進行翻修。

患者年齡26～87歲,平均年齡(67.5±9.4)歲。大多數(76.2%)有較為嚴重的系統性疾病(ASA Ⅱ級),平均BMI為(26.3±4.2) kg/m2,達到超重標準。204例(72.1%)女性患者,是男性患者近3倍(見表1)。

表1 TKA術后翻修患者一般情況

280例298側TKA翻修患者,18例患者在調查期間進行了雙側膝關節翻修(36側翻修手術)。298側手術中翻修占比最高是假體周圍感染(總體57.4%,早期翻修76.4%,晚期翻修39.6%;多次翻修72.4%),其次是無菌性松動(總體25.2%,早期翻修8.3%,晚期翻修40.9%;多次翻修20.7%),假體周圍骨折4.4%、不穩定(5.0%)及膝關節假體脫位(4.0%)相對較少(見表2)。

表2 TKA術后失敗機制統計結果

在初次翻修組病例中,早期翻修中因感染翻修占比76.4%。晚期翻修中因感染翻修占比39.6%,因無菌性松動占比40.9%二者差距不大,但無菌性松動絕大部分(84.0%)為晚期翻修(見圖1)。

圖1 10年內各失敗原因總計 圖2 10年內各失敗原因趨勢圖

205側膝關節翻修術(68.8%)只有1個失敗原因,93側膝關節翻修術(31.2%)超過1個失敗原因。29例患者之前已經接受過1～6次的膝關節翻修手術,在這些患者中,從初次TKA到最后1次翻修的時間為0～3.2年,平均時間為(2.4±3.2)年。多次翻修的病例中感染仍為最主要翻修原因,占72.4%。10年內失敗原因趨勢見圖2。

3 討 論

長期以來,初次TKA后的翻修手術一直被作為TKA的主要終點,由于整體TKA數量的增加,患者向年輕化轉變和技術發展,膝關節翻修手術數量正在逐年上升[14]。本中心10年內膝關節置換術后翻修率3.1%,相較于澳大利亞、英國及瑞典等關節置換注冊中心10年內翻修率平均5%明顯更低,且因感染翻修率不到1%[15]。然而本研究中的大部分翻修(72.8%)是在地區、州醫院進行初次TKA后出現并發癥轉到本中心的,由于復雜手術的集中與特殊地理與人文環境,本中心的數據樣本更多、更具有代表性且進行翻修的原因可能不同于其他中心。

在本研究中,10年內膝關節翻修中PJI的占比達到了57.4%,占翻修總數量的一半以上,且10年內因感染行膝關節翻修病例也呈上升趨勢。膝關節假體周圍感染已成為最主要的翻修原因,占早期翻修76.4%,從初次TKA至翻修平均時間(2.0±2.7)年。2018年,Postler等[16]的研究中表明PJI發生率最高36.3%,本研究與Postler的研究相較從初次TKA至初次翻修平均時間更早,且早期翻修病例占比更多。有關的因素可能是術前宣教、術中無菌操作、術后康復、特殊地理環境、各地州醫療水平不同及民族特征的差異。大量文獻一致表明,假體周圍關節感染難以治療[17],PJI作為TKA術后最難治療和最昂貴的并發癥,風險更高、住院時間更長、再入院次數更多、死亡率更高,且因PJI行膝關節翻修手術需要更多的資源。這些數據提醒應當更加重視初次TKA術后早期的隨訪觀察,以及時發現并降低翻修率。

2002年,Sharkey等[9]發現聚乙烯磨損(25.0%)是TKA翻修最普遍的機制,2014年無菌性松動(39.9%)是最常見的失敗機制。Thiele等[10]發現無菌性松動(21.8%)、不穩定(21.8%)和惡性病變(20.7%)是翻修最常見的適應證。本研究中,因無菌性松動行膝關節翻修手術為僅次于PJI的第二大原因,占翻修總側數25.2%,從初次TKA至翻修平均時間為(6.0±3.6)年,晚期翻修占比40.9%,在無菌性松動病例中晚期翻修占絕大多數(84.0%),10年內病例數量呈緩慢上升趨勢,但因無菌性松動及半月板墊片磨損翻修的占比在10年內在逐漸降低,減少的原因是改進了無菌器械包的包裝方法,增加使用高交聯聚乙烯墊片,股骨組件設計改變膝關節運動學,或降低脛骨基板粗糙度和改進聚乙烯鎖定機制。無菌性松動仍然是導致TKA術后失敗的一個重要原因,特別是在較年輕的患者中,這些患者翻修可能需要延長到15年甚至更長的時間。假體早期松動可能與TKA假體固定方法有關,包括骨水泥技術。松動的原因隨著時間的變化而變化,這說明早期的松動很可能與假體固定不良有關。晚期松動往往是由于繼發性骨吸收導致的不穩定。

在Koh等[18]的研究中,髕股關節病繼發性髕骨表面置換是翻修的第三大常見原因,占所有翻修的14.0%,15年發生率為0.7%。而本中心髕骨問題較國外占比很低,僅占所有原因的1.3%。膝關節僵硬和假體斷裂的翻修很少發生。骨折作為翻修的原因略有增加,這可能與全球老齡化和骨質疏松性膝關節置換術人群有關。

Sharkey等[7]報告的212例翻修手術中后期翻修(時間超過2年)的平均失敗時間為7年(2.2～28.0年)。Thiele等[10]報道,在總共358例患者中,初次手術后至少3年進行翻修的患者的平均失敗時間為7.9年。本研究晚期翻修組從初次TKA手術至翻修的平均時間為(6.8±2.8)年,這與先前的研究一致[19]。

本研究患者平均年齡大,年齡為(67.5±9.4)歲,大多數患者(76.2%)有較為嚴重的系統性疾病(ASA Ⅱ級)、Charlson合并癥指數平均(3.3±1.5)分,平均BMI為(26.3±4.2) kg/m2,達到超重標準。204例(72.1%)女性患者,比男性患者多近2倍?？梢姳狙芯坎±挲g普遍較大,大多都合并有較多并發癥,平均BMI也高于正常值,由于機體免疫力的自然降低,這些因素都是TKA術后出現并發癥的危險因素[20]。

與國內其他研究不同的是,本研究不僅收集了初次翻修,還加入了多次膝關節翻修病例。他們占10年內膝關節翻修手術病例的9.7%。多次翻修的患者感染占比72.4%,可見感染仍然是導致多次翻修的最主要原因。這些假體周圍關節感染只有32.0%之前沒有感染史,58.0%已經因感染而進行了翻修。本研究患者中,81.6%因PJI而重新翻修的患者之前已經因PJI而進行過翻修。這充分說明了PJI治療的困難,多次翻修的病例并發癥風險更高,原因是多次手術后風險增加、手術時間更長、既往瘢痕、置入物更大、共病和血管化不良的組織導致住院時間也更長,再入院次數更高。這些多次翻修的患者通常有循環受限,軟組織受損更為嚴重,傷口攣縮以及關節內瘢痕,所以往往需要更大型的假體,導致手術難度的升級和術后并發癥的上升[21]。

本研究局限性是移居其他城市或在外部中心接受過翻修手術的患者,任何在海外接受翻修手術的患者將無法被納入。此外,翻修手術是一個相當粗糙的終點,任何拒絕進行翻修手術或因醫療原因無法接受手術的患者的數據也會缺失,所以本研究中的各種原因可能有所低估。其次患者在分析中只能取一個主要原因進行翻修,而在某些情況下報告了多種原因。第三,筆者無法準確的知曉初次TKA術后出現并發癥至來本院就診之間的時長,但是有翻修指征的患者通常被有效地轉到本院骨科中心,確認出現并發癥至行翻修手術之間的時間一般少于3個月,這可能使翻修分期產生誤差。