前十字韧带重建术后骨关节炎的研究进展一

本文原载于《中华骨科杂志》年第13期

前十字韧带(anteriorcruciateligament,ACL)损伤后会引起膝关节松弛、半月板损伤、股四头肌力减弱和膝关节负荷改变,影响膝关节运动功能[1]。目前的共识是,如果ACL损伤后未治疗,则随时间推移膝关节会发生骨关节炎[1,2,3]。临床上,ACL损伤后普遍采用ACL重建术来恢复膝关节的稳定性,改善膝关节的运动功能[4]。因此,有些学者认为通过重建术恢复膝关节稳定性后,发生骨关节炎的风险将减少[5]。长期的临床随访研究表明,重建ACL后尚不能有效预防关节发生退行性改变。在ACL重建术后15年,膝关节置换的累积发生率为1.4%,但是在普通人群中匹配的对照组病例中膝关节置换的累积发生率为0.2%[6]。

近年来,随着双束重建和解剖重建ACL技术不断发展,骨关节炎发生的概率逐步降低。研究表明,双束重建显示出更好的旋转稳定性[7]。但Suomalainen等[7,8]发现解剖单束和解剖双束重建术后5年患者的膝关节稳定性和骨关节炎发生率没有差异。ACL重建术后5年,在双束重建组,20%的患者出现内侧胫股间室骨关节炎改变,10%的患者出现外侧胫股间室骨关节炎改变;在单束重建组,相应的分别为33%和18%,没有统计学差异[8]。因此,双束重建ACL是否比单束重建ACL能更好地保护膝关节并减少骨关节炎的发生,值得进一步探讨。

本文以"anteriorcruciateligamentinjury"、"anteriorcruciateligamentreconstruction"、"singlebundle"、"doublebundle"、"anatomicreconstruction"、"osteoarthritis"、"ACL重建""单束重建"、"双束重建"、"解剖重建"、"骨关节炎"等作为关键词,在PubMed、CochraneLibrary、WebofScience、CNKI、万方等数据库进行检索,重点纳入近5年文献,同类型的研究选择证据等级较高的文献;共查阅文献篇,删除,最终纳入81篇(图1)。本文重点讨论ACL不同治疗方法和手术技术对骨关节炎发生的影响,并分析可能的机制和研究方向,为进一步的临床工作提供依据。

图1文献选择流程图

一、ACL重建后骨关节炎发生的流行病学研究

(一)手术和保守治疗对关节炎发生的影响

在20世纪70年代末期和80年代早期,大量的研究表明ACL损伤后保守治疗会导致骨关节炎发生率明显升高[9,10,11]。这提示ACL重建术可能是防止ACL损伤后发生骨关节炎的方法[10]。但是这个观点在年遇到了挑战,Daniel等[11]研究发现ACL重建术与保守治疗相比,对罹患骨关节炎有更高的风险。Seon等[12]对ACL重建术后平均11.2年的患者进行随访发现,53例患者中43%出现骨关节炎,最常见的部位是内侧间室。vonPorat等[13]研究发现,在例男性足球运动员中,78%(98例)ACL损伤的膝关节X线片表现为骨关节炎,其中41%(50例)为Kellgren-Lawrence2级以上;在非受伤侧的膝关节,Kellgre-Lawrence2级以上为4%。需要指出的是,在手术治疗和保守治疗的患者中,骨关节炎发生率的差异无统计学意义[13]。AitSiSelmi等[14]回顾分析例平均随访17年的ACL重建患者,其中49%的患者X线片出现改变,22.7%的患者出现疑似骨关节炎改变,国际膝关节评分委员会(InternationalKneeDocumentationCommittee,IKDC)评分为C级,4.7%的患者明确患有骨关节炎(IKDC评分为D级)。该研究亦发现,在行内侧半月板切除的患者中,37.2%出现骨关节炎表现;而未行内侧半月板切除的患者中,13.5%出现骨关节炎表现。

Lohmander等[15]对例女性足球运动员进行了12年的随访,发现ACL重建术后发生髌股关节炎很常见,61%的患者出现影像学改变;而非手术治疗患者中,仅28%出现影像学改变。Gillquist和Messner[16]认为,ACL重建术自身就是一种创伤,有再手术的风险,术后患膝活动范围的减少可加速关节退变。另外,移植物固定的张力可以改变膝关节的运动生物力学,引起后期关节病[17]。有学者发现在ACL重建术后会出现髌股关节痛,尤其是在取髌腱作为移植物时[4]。需要说明的是,在比较手术和非手术治疗时,早期主要的移植物是髌腱[4]。

近年来的meta分析表明,内侧半月板切除可明显提高ACL重建患者骨关节炎的发生率,比值比为3.54[18]。Louboutin等[19]认为ACL重建术后发生骨关节炎的危险因素是内侧半月板损伤和软骨损伤;同时他研究发现,因ACL重建术可减少胫骨前移,故术后可减缓损伤患者骨关节炎的发展。Küllmer等[20]认为,恢复关节稳定性可减少关节内的进一步损伤,尤其是半月板,而半月板损伤与骨关节炎的发生密切相关。

Spahn等[3]对文献进行回顾性分析发现,ACL损伤后骨关节炎的发生率,2年后为5.9%,5年后为32.2%,7年后为36.3%,10年后为79.6%;ACL损伤后5年内,患者通常没有明显临床症状,但8年后出现疼痛、肿胀等明显临床症状,且需要治疗。Tsoukas等[21]对32例ACL损伤患者进行了平均10.3年的随访,其中15例采用保守治疗,17例行自体腘绳肌腱重建术,结果显示重建术后患者膝关节有更好的功能和稳定性;但是在影像学骨关节炎评估方面,重建术和保守治疗效果相似。需要说明的是,由于不同研究手术技术和评估骨关节炎方法不同,且ACL重建技术不断变化,可能会对研究结果产生影响,所以很难评估目前已发表相关研究的结论。

(二)骨-髌腱-骨和腘绳肌腱移植物对关节炎发生的影响

骨-髌腱-骨和腘绳肌腱广泛应用于ACL重建,均可取得较好的临床效果[22]。近年来,长期随访研究比较这两种移植物在骨关节炎方面的差异。澳大利亚的研究机构对术后5~7年的两组患者进行比较研究,发现采用骨-髌腱-骨重建的患者早期发生骨关节炎的风险明显增高[22,23]。这两种移植物在应用后2年时,临床效果并无明显差异,但是在5年甚至更长时间的随访中,差异逐渐显现。在骨-髌腱-骨作为移植物的患者中,骨关节炎的发生率从术前1%升高到3年随访时的18%,到术后7年时骨关节炎的发生率为45%;在腘绳肌作为移植物的患者中,术后7年随访骨关节炎的发生率仅为14%[22]。随访15年时研究发现,在骨-髌腱-骨作为移植物的患者中,影像学显示51%的患者有骨关节炎表现[24],而在腘绳肌组仅有7%的患者有骨关节炎表现[25]。Sajovic等[26]开展了一项前瞻随机对照研究,分析这两种移植物重建ACL后发生骨关节炎的概率。随访5年时发现,50%(13/26)的骨-髌腱-骨重建患者X线表现为Ⅱ级(Kellgren-Law-rence),而在腘绳肌腱组为17%(5/28)。Pinczewski等[27]对例患者进行10年的随访,发现与腘绳肌腱组比较,采用骨-髌腱-骨作为移植物的患者发生骨关节炎的概率明显增加。Xie等[28]对12篇随机对照研究和2篇前瞻队列研究进行meta分析显示,使用骨-髌腱-骨重建的患者骨关节炎的发病率增加。

骨-髌腱-骨作为移植物具有较高的骨关节炎发生风险,其原因为在髌腱作为移植物的患者中常有髌股关节痛,长期可能会引发髌股关节病[16]。Roos[29]认为在骨-髌腱-骨作为移植物的患者中,股四头肌肌力减少可能增加髌股关节病的风险因素。但是,有研究表明长期随访时股四头肌肌力减少变得不明显,差异不再有统计学意义[23]。研究发现不同的移植物类型对重建术后膝关节的生物力学影响不同[30]。腘绳肌腱组患者在站立末期伸膝运动中外旋减少,骨-髌腱-骨组患者在站立中期屈膝运动中外旋减少。骨-髌腱-骨组的运动改变与单腿站立时的变化相似,因此推断可能增加骨关节炎的发病风险。Allen等[31]在比较此两种移植物重建后膝关节原位受力的变化得到相似的结论;更重要的是,他们发现这两种移植物均不能恢复正常膝关节的应力,在N胫骨前向负荷的条件下,骨-髌腱-骨移植物的原位张力在60°和90°屈膝时明显小于正常ACL,而腘绳肌腱的原位应力明显大于骨-髌腱-骨移植物。因此,Allen等[31]认为,腘绳肌腱的原位应力更接近正常ACL,优于骨-髌腱-骨移植物。

也有学者认为使用骨-髌腱-骨重建ACL后髌腱短缩,可引起髌骨下移,从而改变膝关节生物力学[32]。另外,髌骨粘连也会引起明显的髌骨下移[32,33]。由于粘连可以导致髌腱后向的应力增加,从而增加髌股关节应力,减少髌骨的活动度,改变伸膝装置的运动学,引起髌股关节病。再有,使用骨-髌腱-骨作为移植物重建ACL后,由于取的是髌腱中1/3,所以取后需缝合髌腱,而这会导致髌腱瘢痕化和短缩,引起伸膝装置功能紊乱[32,33]。

Holm等[34]对72例患者进行随机对照研究,其中35例应用骨-髌腱-骨,37例应用腘绳肌腱作为移植物,平均随访10年,结果显示术侧骨关节炎的发生率高于健侧,但是骨-髌腱-骨组和腘绳肌腱组的骨关节病发生率差异无统计学意义。因此,他们认为这两种移植物对重建术后骨关节炎的发生没有影响。Lidén等[35]一项随访时间平均7年的研究显示在标准的负重位X线片和临床评估中,骨关节炎的发生率这两种移植物相似。Barenius等[36]对例患者进行平均14年的随机对照研究,发现重建侧膝关节骨关节炎的发生率是健侧的3倍,骨-髌腱-骨和腘绳肌腱重建的患者骨关节炎发生率无统计学差异。

(三)单束、双束和解剖重建对关节炎发生的影响

单束重建后膝关节持续存在异常旋转,导致膝关节运动学异常,这可能与骨关节炎发生有关[37]。Andriacchi等[38]在尸体生物力学研究的基础上提出了双束重建,目的是通过重建后外束更好地恢复膝关节的旋转稳定性,期望能减少骨关节炎的发生。

很多研究表明,双束重建显示出更好的旋转稳定性。Seon等[39]使用术中导航系统发现与单束重建相比,双束重建可以明显改善膝关节的旋转稳定性。Kondo等[40]对例患者平均2年随访发现,双束重建患者的轴移试验明显优于单束重建。Suomalainen等[7]对14篇随机对照研究和2篇meta分析研究发现,与单束重建相比,50%(7篇)研究表明双束重建后旋转稳定性增加,43%(6篇)研究表明前后方向稳定性增加,同时36%(5篇)研究表明膝关节评分改善,21%(3篇)研究显示翻修率减少。Kievit等[41]5年随访研究表明,首次行ACL重建的患者中骨关节炎的发生率为23%,翻修重建手术患者骨关节炎的发生率为52%,但这两组患者IKDC评分和KT检查结果相似。

然而,在骨关节炎发生方面,目前尚不能得出双束重建优于单束重建。Ventura等[42]回顾分析了50例患者,其中36例为单束重建,14例为双束重建,平均随访4.4年,结果显示尽管双束重建在临床评估和稳定性检查方面优于单束重建,但是双束重建在骨关节炎发生方面并未显示出优越性。Suomalainen等[8]对90例患者进行了5年的随访,发现双束重建比单束重建有较少的断裂概率,但在影像学骨关节炎评估方面无差异。Song等[43]对例行ACL重建患者进行随机对照研究,最短随访4年,结果发现在预防骨关节炎方面,双束重建较单束重建并无优越性。Gong等[44]通过二次关节镜手术观察自体腘绳肌腱单束和双束重建后2年关节软骨的变化,结果发现术后2年较手术重建时关节软骨均有不同程度损伤,但双束重建组软骨损伤的程度低于单束重建组。Xu等[45]的3年病例随访结果显示,双束重建虽然能取得与单束重建同样的关节稳定性,但其后外侧束状况不佳,髌股关节软骨损伤的比例更高。

Okafor等[46]研究不同股骨骨道位置对ACL重建术后6个月和3年软骨厚度的影响,结果显示解剖重建组软骨厚度变化更接近健侧膝关节软骨,而在非解剖重建组软骨厚度明显降低,主要发生在髁间窝内侧部分。这提示在ACL损伤后恢复正常的膝关节运动有助于减缓骨关节炎的发生。Gerhard等[47]采用自体髌腱解剖单束重建ACL,平均随访16年,应用Kellgren-Lawrence评分评估骨关节炎的发生情况,结果显示术后评分正常者17例(21%),怀疑骨关节炎者3例(5%),轻度5例(8%),中度9例(14%),重度3例(5%)。Wip-fler等[48]将62例患者随机分为2组,每组31例,分别采用骨-髌腱-骨和腘绳肌腱单束解剖重建ACL,平均随访9年,结果显示在保护软骨和内、外侧半月板方面,骨-髌腱-骨和腘绳肌腱重建术后与健侧膝关节比较均无明显差异。年,Rabuck等[49]提出ACL个体化解剖重建的理念,即综合考虑患者的ACL解剖特点、生活方式、活动需求及移植肌腱情况等因素,合理地选择解剖单束或解剖双束重建ACL,以最大程度地恢复患者膝关节运动能力,提高手术效果。值得注意的是,一项ACL个体化解剖重建的临床研究结果表明,解剖双束重建与解剖单束重建的临床结果无明显差异[50]。目前,有关解剖重建后骨关节炎发生的相关研究仍然较少,不能得出解剖重建在预防骨关节炎方面更有优势的结论。

未完待续……









































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