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- 全膝关节置换术的风险评估和防治对策
- 作者:杨玉生|发布时间:2011-07-25|浏览量:1127次
[摘要] 膝关节骨性关节炎是引起膝关节痛的主要原因之一, 对病人年龄在50岁以上,经其它治疗无效或复发而病人要求手术者,可考虑全膝置换术(Total Knee Replacement,简称TKR)。但该类病人大多年龄较大,术中能否耐受麻醉以及围手术期中1000~1500ml失血量?能否防止术中、术后危及生命或肢体的潜在合并症的发生?系统的风险评估有着特殊的参考意义。本文结合相关文献,对TKR术前系统情况、术后感染的术前风险、双侧症状性骨关节炎同期行TKR和分期行TKR的风险、TKR翻修的安全性及相关的防治对策进行综述,为手术的术式选择、术中意外的应对、手术安全性的提高等提供参考。无锡市第二人民医院骨科杨玉生
[关键词] 全膝关节置换术 评估 感染 翻修术
The risk assessment and prevention counterplans of total knee replacement
[ Abstract] The knee joint bone arthritis is one of the main reasons that causes the knee joint pain. It can be considered to perform total knee replacement( named TKR) to the patients whose age are above 50 years old,and they can’t be cured by other methods or symptoms relapse and they requests the surgical operation.But these patients are mostly the older aged, whether can they bear the anaesthesia and the 1000~1500ml blood lost during the TKR ? whether can it be prevented the endanger to the life and the latent syndromes to the limbs perioperation period ? The risk of systemic assessment has the special reference meanings . Combining to the related references , This text summarizes assessments in the system of the ex-operation ,the risk of ex-operation to the infection of post-TKR ,the risk of simultaneous bilateral TKR and the risk of staged TKR to bilateral symptomatic knee joint bone arthritis ,the safety and related prevention counterplans to TKR reconstruction .To provide the reference for operating methods ,meeting the emergencies during the operation and improving the safety etc .
[Keywords] Total knee replacement; Assessment; Infection; Reconstruction.
膝关节骨性关节炎是引起膝关节痛的主要原因之一,其治疗方法包括:保守治疗、关节清理术、截骨术、膝关节融合术、人工膝关节置换术等。对病人年龄在50岁以上,经其它治疗无效或复发而病人要求手术者,可考虑全膝置换术(Total Knee Replacement,简称TKR)。但该类病人大多年龄较大,术中能否耐受麻醉以及围手术期中1000~1500ml失血量?能否防止术中、术后危及生命或肢体的潜在合并症的发生?术前全面的病史回顾及细细致的体格检查显得格外重要,系统的风险评估有着特殊参考意义。
一.术前风险评估:TKR是较大的关节重建手术,最主要的内容是确定患者是否有TKR的明确适应证及潜在的危险因素。术前除常规进行患者心理、手术耐受力评定外,手术难度的评估是必不可少的一个重要环节。评估主要包括下列几个方面:
⑴手术顺序选择:手术前必须对双下肢其他关节是否有畸形、力线是否正确等作出评估,膝关节本身是否有严重屈曲挛缩、半脱位、高度骨质疏松、骨质缺损、关节强直和肌肉萎缩等,这些均给手术带来很大的困难。对那些严重下肢力线不正常,而又不能在膝关节置换同时矫正的畸形部位,应先行手术矫正。
⑵膝关节活动范围:无论是屈曲受限,还是屈膝挛缩,都会不同程度妨碍手术操作。那些长期不能行走,须卧床或依靠轮椅者,其固定性膝关节屈曲挛缩在90°以上,多同时伴膝内、外翻或旋转畸形,或因前后交叉韧带的破坏而导致的胫骨平台向后移位或半脱垃。由于受到侧副韧带、交叉韧带起止点及不同胫骨平台切割面松质骨强度改变的限制,单纯采取多切除胫骨、股骨骨质,不能完全解决屈膝挛缩畸形,而更主要依靠后关节囊松解手术,甚至腓肠肌、?绳肌、?窝筋膜的彻底松解,手术难度明显增加。另外,术后发生神经、血管牵拉伤、屈膝挛缩复发等也是值得术前注意并预防的一些问题。
⑶假体选择:对下肢力线不正常、同时伴有关节不稳,TKR旨在恢复下肢力线,平衡周围软组织、重建关节稳定性。绞链式膝假体构造本身具有良好的关节对线和内在稳定性,手术技术比较容易,理论上是治疗严重内外翻畸形的一种合理选择。但鉴于假体松动、后期感染发生率很高,对于这类病人应尽可能采用半限制甚至非限制型人工膝假体。手术难度也随之加大,主要技术关键在于调整内、外侧副韧带的张力,使之平衡。
⑷骨质缺损:是TKR中经常遇到的棘手问题之一。如膝内外翻、股骨髁破坏缺损、囊性变、单侧髁发育不良、平台塌陷等,严重者引起膝周软组织附着点骨结构强度减弱.支撑假体的骨质减少。如不能很好解决,则术后易出现应力集中,假体松动现象。骨缺损修复可采用骨水泥充填、植骨、组合式假体和定制假体等方法。
⑸骨骼质量:可分为骨质硬化和骨质疏松。骨质硬化妨碍了摆锯对假体植入骨床的顺利切割,影响切割面平整。同时受硬化骨质阻挡,骨水泥不能很好地渗注到松质骨骨小梁间区。正常骨切面处松质骨具有良好的可塑性,骨切面略不平整者,在TKR过程中,通过对覆盖其表面膝假体施加一定的压应力,可实现松质骨与非骨水泥固定型假体表面多孔层的紧密嵌插。骨质疏松者术中力求避免因操作可能出现的骨质缺损、骨折等。
⑹局部软组织及血循环:血管炎引起的皮肤缺血、贫血、低蛋白血症造成局部软组织营养不良,静脉壁脆弱。激素及环磷酰胺、青霉胺等免疫抑制剂的使用,使术后感染率明显升高,术前应有充分的准备。
⑺病人的心理状况;精神心理的改变,可能导致术后不配合,功能训练及手术效果不理想,甚至手术完全失败。
⑻术前X线评估:术者应根据膝关节正侧位X线片,对此进行认真的术前评估。
⑼病人的系统情况:S.R.Mangaleshkar等[1]归纳了如下资料(见附表)有助于全面了解病人的情况。
二.TKR术后感染的术前风险评估:
TKR后感染的发生率一般低于1%。但一旦发生,可导致灾难性的后果,即使经过有效的治疗,往往遗留不同程度的关节活动受限,其疗效总不及初次TKR,病人需经历平均6?18个月的身体和心理上的折磨[2]。Peersman等[3]在对6489例TKR回顾性研究中发现,TKR后感染的风险因素包括以前接受过开放手术、免疫抑制治疗、低钾血症、营养不良、糖尿病、肥胖和吸烟,每种因素均具有统计学意义;任何几种以上因素的结合可使病人处于感染的高危状态;手术时间如超过2.5小时,感染的发生率明显升高。
特殊疾病如血友病,因反复发生的关节腔积血导致血友病性关节病,同时这些病人因经常接受血制品。故又是获得性免疫缺陷综合征(AIDS)的好发人世间群。目前认为TKR是治疗晚期血友病性关节病的有效方法,但TKR后的高感染率和其它非感染性并发症又是行TKR的最大顾虑[4]。Hicks等[5]对73例HIV阳性的血友病病人行一期TKR和二期翻修共102侧,其术后深部感染的发生率分别为18.7%和36.3%,翻修术感染率明显,尤其在CD4白细胞小于200个/mm3的病人中。因此,血友病病人行TKR前应充分评估其风险水平(尤其是病人的免疫状态)、对手术的期望值,应仔细权衡利弊,并进行充分的术前告知。
TKR后感染的预防措施包括术前和术后的常规抗生素应用、术前支持疗法、术中空气清洁、减少术中人员走动及手术者精细的手术操作技巧等。Chiu等[6]报道前瞻性随机研究340例TKR中应用含头孢呋新的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)固定假体(PMMA 40g中加入头孢呋新2g,彻底混匀)并随访2年的结果,加与不加头孢呋新的PMMA两组中深部感染的发生率有明显的差别,加用头孢呋新组(178例)未发生深部感染,不加用头孢呋新组(162例)有5例(3.1%)发生深部感染,同时在随访中未发现任何毒副反应,故认为此法可有效地预防TKR后早、中期感染。
对于二期假体置换中间隔物的应用,目前尚存一定的争议。反对应用间隔物的理由主要是认为含抗生素的PMMA本身是异物,不利于感染的控制[20],而且局部抗生素的释放只能维持数天,在病原菌不明或抗菌谱不合适的情况下应用的疗效不确切。但目前绝大多数学者主张应用含抗生素的PMMA间隔物,其主要目的是维持假体的空间和关节周围软组织的张力,减少软组织挛缩和伸膝结构的瘢痕过度增生,有利于假体的二次植入,同时间隔物中抗生素的局部释放有利于感染的控制。现在应用的间隔物有静态式间隔物(static spacers)和关节式间隔物(articulated spacers),静态式间隔物不是一个负重结构,故关节活动受限,同时间隔物对股骨和胫骨干骺端的挤压可致骨端缺损,即使有此间隔物,术后的瘢痕增生、粘连和股四头肌挛缩仍较严重,给二次手术术中暴露和假体置入仍带来较大困难。基于以上原因,McPherson等[7]于1995年首先使用关节式间隔物,有利于膝关节活动和随后的假体二次置入。目前商用的关节式间隔物有多种,如PROSTALAC(prosthesis of antibiotic loaded acrylic cement)、TAM-MAS(temporay articulated methylmethacrylate antibiotic spacers)。Haddad等[8]将PROSTALAC应用于45例TKR后感染病人,平均随访48个月,41例病人(91%)的感染获得了控制,故认为关节式间隔物能提供较大的关节活动,有利于维持膝关节力线与关节稳定,还有利于维持关节的软组织平面和假体植入。
近期报道显示[9],TKR感染后一期和二期假体置换的成功率分别为58%~74%和88.2%~93.9%。一期置换在北美应用较多,但绝大多数学者认为二期置换是TKR后慢性感染治疗的金标准。应严格控制一期置换的适应证,一期置换仅适用于有假体不稳症状、感染经过长期抗生素治疗能控制而不能耐受分期手术的病人。二期翻修再置换,在美国是治疗TKR后感染的金标准,10年的预计假体存活率可达77.4%[10]。但身体衰弱、局部有广泛破坏的病人不宜作二期翻修,宜作关节切除成形术或关节融合术。
三.双侧症状性骨关节炎同期行TKR和分期行TKR风险评估:
外科治疗双侧症状性骨关节炎是一个有争议的手术。S.R.Mangaleshkar等[1]回顾性分析了455例共543个TKR病人。将其分为三组,组Ⅰ:由同一组医生相同的麻醉下施行的同期双侧TKR 54例。组Ⅱ:分期行双侧TKR共34人,其中28例间隔期6个月以上,2例间隔期3个月,4例间隔期15天。组Ⅲ:行单侧TKR共367 例。455例同期双侧TKR的病人中,4例死于术后围手术期。死亡率为7.4%,而4例死亡病人都发生在75岁以上的同期双侧TKR的病人中,即75岁以上同期双侧TKR的死亡率达17%,而75岁以下的死亡率为0。组Ⅱ、组Ⅲ的死亡率均为0。4例死亡病人止血带应用时间为每膝51(31-75)分钟,在第一膝关闭切口后对另一膝止血带冲气,其中1例病人在释放止血带后关闭切口。手术总时间为每人1小时52分钟。2例病人心搏停止发生于止血带松开后5分钟,另2例发生于术后6-10小时。4例死亡病人中仅1例术前有心脏疾病。死于术后6-10小时的2例病人术后平均失血量为1600ml。另2例的精确失血量不详。
因而认为:手术对生命危险因素评估中年龄是唯一的危险因子。
脂肪栓塞的发生可直接威胁病人生命,其发生与内髓腔内置入植入物有关,止血带松开后,脂滴立即释放进入血循环,双侧同时TKR的脂滴数量显然比单侧TKR要多得多。对于老年病人,呼吸循环系统内包含脂肪栓子将进一步损害正常的调节机制,这可以解释另2例病人为什么死于术后6-10小时。尽管尸检证明这2个病人存在心肌疾病,但术前没有任何症状可提示有心脏病,也没有更易的方法可以判明这些病人是高危患者,老年人心脏储备的降低也增加了手术的风险,对这些病人行同期双侧TKR是不适宜的。尽管缺乏前瞻性随机对照观察提供确切的证据来证实,但认为对于75岁以上老年患者分期行双侧TKR是安全的。
四.TKR翻修的安全性评估
对考虑需要翻修的病例,应分别评价其术前状态和一般功能状况,但医生对膝关节状态的评估不一定与病人自身的评估一致,病人的期望值往往较高。因此,术前与病人进行必要的沟通,使病人了解病情和可能的手术结果,以达到理解和配合。
翻修手术的指征[11]包括:松动、不稳定、旋转位置不良和髌骨不稳定、不明诊断的疼痛、假体破损、感染、伸膝装置破裂、僵硬和骨折。TKR术后疼痛、不稳定、僵硬及功能不良都可认为是失败的。
TKR失败的原因[12]:①TKR术后疼痛可能是假体松动引起的,也可能是感染、神经瘤或神经损伤、肌肉无力造成的。疼痛原因不明,常提示预后不良。②假体设计上的问题也可以导致早期失败,如金属底板的髌骨假体、侧面观呈四方形的股骨假体(易发生髌骨弹响)、平坦的胫骨衬垫(与聚乙烯的早期分层有关),聚乙烯衬垫破损及其与胫骨底板之间界面固定失败可导致不稳定、磨损和滑膜炎等。低位髌骨和术前僵硬的病人,术后的活动功能往往不良。③假体位置不良往往是手术的问题,是早期失败的原因。股骨假体的安放有8个方向上的对线,屈曲位或过伸位置入可影响活动度,产生疼痛;内翻或过度外翻位置入,在胫骨衬垫上出现点状负荷,导致聚乙烯失败;内旋或过度外旋位置入,会引起髌骨轨迹不良甚至髌骨脱位。胫骨侧假体,如果内旋位置入,会影响髌骨的正常轨迹;过度外旋位置入,引起胫股关节的异常旋转和聚乙烯衬垫的后内方磨损;内翻或外翻位置入,产生点状负荷;后倾过大,产生前后向不稳定,尤其是屈曲时不稳定;后倾过小,则屈曲受限。关节线抬高或下降超过8mm,可造成活动度受限。髌骨假体位置不良,造成高位髌骨或低位髌骨,导致活动度受限和膝前痛;过度内置或外置,影响髌骨轨迹或脱位;假体过大,会造成关节填塞(stuff),活动度受限,引起膝前痛。如果只是一个平面上的一个假体组件轻度的位置不良,尚可以忍受,但一个组件在多个平面上或一个平面上的多个组件位置不良,则会导致早期假体失败。④术后康复训练不好,也使膝关节难以达到正常的活动度。前后面上的假体过大,可造成屈曲受限,伸直位上假体太大(相对间隙过小),则可造成伸直受限。保留后交叉韧带的假体如果后交叉韧带太紧,会影响完全屈曲。⑤术中的并发症也是造成失败的原因:股骨髁上骨折在假体周围骨折中最常见,股骨前方切骨时造成皮质缺损、类风关或骨质疏松的病人容易发生骨折。髌骨骨折,与膝外侧动脉损伤和切骨过多(留存少于12mm)有关。无菌性松动是假体位置不良使聚乙烯衬垫上有高接触应力,造成聚乙烯分层、凹痕或麻点,产生大量聚乙烯碎屑,引发骨溶解所致。衬垫厚度小于6mm,会引起早期失败,加速骨溶解。慢性不稳定可促进聚乙烯磨损。⑥术后的感染也是失败的主要因素。
是否感染以下几点有助鉴别:⑴翻修手术前做关节穿刺液检查是诊断感染的常规。感染时穿刺液白细胞大于50000,多形核白细胞(PMN)大于90%。有作者报道[13]总的敏感性为55%,特异性96%,准确率84%。病人若未经抗生素治疗,其敏感性、特异性和准确率均可达到100%。翻修手术中做冰冻切片[14,15],镜下进行多形核白细胞定量测定,有助于感染的诊断。阳性诊断标准:至少在5个不同的高倍视野中每个视野的PMN大于5个。此法的敏感性为43%,特异性为97%。每个高倍视野中PMN少于5个提示没有感染。⑵如果在TKR后2年内X线片上出现松动征象,要怀疑血源性感染。术后1个月内出现的感染,可能是手术时的感染,后期的感染更可能是血源性感染。⑶详细询问病史十分重要,最近的医疗操作(如齿科操作[16])、远处感染等都是引起感染的重要原因。⑷关节液穿刺细胞分类和细菌培养阳性是最可靠的诊断依据。⑸骨扫描和铟标记扫描都有用,但无特异性。⑹糖尿病、类风关、长期使用类固醇激素及以往该膝关节做过手术的病人,TKR后感染的发生率高。⑺常规X线摄片除了负重状态的前后位、侧位和髌股关节轴心位外,还要摄同侧的髋关节。X线透视观察疼痛的膝关节有助于无菌性松动的诊断,可从侧面观察股骨假体的3个主要界面,对评估非骨水泥股骨假体松动特别有用[17]。有些研究者应用99mTc或67Ga闪烁扫描法,可检出无菌性或细菌性松动的膝关节[18]。CT三维成像有助于对股骨和胫骨假体旋转位置的分析。⑻反射性交感神经性萎缩(RSD)主要症状是与体征不成比例的疼痛,局部发热、僵硬、皮肤感觉过敏和皮疹等,骨扫描显示同位素摄人增加。
术前评估要区分3种类型的疼痛:①主诉的疼痛与TKR前一样,应检查病人的脊柱和同侧髋关节的情况。②疼痛自TKR后一直持续,但性质和强度不同于术前。提示感染、关节过紧、非骨水泥假体没有骨长人或有RSD。③疼痛出现于初次TKR后数月至数年。提示感染,但也可能是松动、假体破损或骨折。常规X线摄片除了负重状态的前后位、侧位和髌股关节轴心位外,还要摄同侧的髋关节。
术前评估要充分考虑到:由于有先前的切口、软组织紧张、关节活动受限以及内在的僵硬疤痕,翻修手术的切口暴露比较困难。重要的问题是既要确保切口顺利愈合,又要在手术中能提供合适的暴露进行高难度的翻修操作,还要避免损伤伸膝装置。
骨缺损的评估及对策:骨缺损可简单地分为包容性缺损(contained defect)、非包容性缺损和大块骨缺损三类。Enhg等[19],在393例翻修手术中发现289例(74%)存在不同程度的骨缺损,并由此总结出一套比较详细的骨缺损分类方法(AORI分类)。①1型骨缺损(骨完整):干骺端的骨相对正常,松质骨结构保存良好,关节线在正常水平。F1、T1,分别表示l型股骨髁和胫骨平台的骨缺损。术前X线显示假体的对线正确,没有骨溶解,没有假体移位,关节线水平正常,前后位X线片上干骺端节段完整。侧位片显示股骨的尺寸正常,后髁的骨完整。良好的松质骨可以支持普通或翻修假体。小的骨缺损可以用骨水泥充填或用少量颗粒骨植骨,通常不需用翻修假体。是否用翻修假体取决于膝关节的稳定性,而不是骨的质量。②2型骨缺损(骨受损):部分松质骨结构缺损,如不修补,关节线将改变。如不用带柄的假体,假体的固定不稳定。建议使用组合式带柄的翻修假体。F2A、F2B和T2A、T2B分别表示股骨髁和胫骨平台一侧和两侧缺损。术前X线片上可见假体边缘有透亮区,假体下沉和移位,呈内翻或外翻位。假体边缘可见小的骨溶解区,病损常有贝壳样的硬化骨边缘。成角下沉常导致一侧髁或平台的骨缺损(定义为F2A或T2A),对侧的髁或平台仍存在,关节线水平相对正常。如果髁或平台的两侧都受累,则称为F2B或T2B。组合式的补片常用于2型骨缺损。在某些情况下,用补片来维持关节线水平是不恰当的,当术后有明显的屈曲挛缩而不能通过单纯的后关节囊松解矫正时,有指征抬高关节线,在更近端的水平上切骨,将F2A转化为F2B。偶尔可用螺丝钉加骨水泥填充来修补骨缺损。③3型缺损(骨缺损):松质骨结构缺损,不能为髁型翻修假体提供支持,需用异体骨移植重建或牺牲骨量用旋转铰链型或定制假体做翻修,通过髓内固定提供假体的稳定性。F3、T3,术前X线片上常显示大的骨溶解病损、严重的假体移位、大量的骨缺损。如果假体下沉并且股骨上髁两侧(喇叭口)缺失,分类为F3。T3系胫骨近端的喇叭形扩展部分缺失。在许多病例中,继发于骨溶解严重骨缺损在术前的X线片上并不可见,术中实际所见的骨缺损要大于X线片显示。股骨骨溶解最严重的部分常位于后髁。3型骨缺损的手术重建需用替代缺损的铰链型或定制型假体,或用异体骨植骨修补骨端,再用长柄的假体。
充分细致的评估为手术的术式选择、术中意外的应对、手术安全性的提高无疑有着重要的意义。
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