引用本文： 董佩龙, 唐晓波, 王健, 蒋逸秋, 姚旺祥, 桂鉴超. 关节镜下清理术联合 Ilizarov 牵伸术治疗膝关节骨关节炎近期疗效观察. 中国修复重建外科杂志, 2017, 31(7): 794-798. doi: 10.7507/1002-1892.201701099 复制
膝关节骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是临床最常见的膝关节疾病，据统计全世界 60 岁以上人群中，KOA 患者约占 10%[1]，且发病率呈增长趋势，研究表明这与人口老龄化和肥胖密切相关[2-3]。KOA 特征为关节软骨破坏、软骨下骨硬化和继发性滑膜炎症[2, 4]，临床表现为关节疼痛、功能障碍及关节畸形[5]。早期 KOA 治疗目的是减轻关节疼痛和僵硬，维持关节功能，但目前尚无一种治疗方法能明确阻止或逆转 KOA 的退变过程[6]。关节镜技术是治疗 KOA 的一种有效方法，具有微创、恢复快和并发症少等优点[7]。但关节镜清理术仅能暂时缓解疼痛，因关节间隙仍狭窄，治疗后行走时疼痛可能复发。而 Ilizarov 牵伸术用于治疗 KOA 是近年新观点，研究表明在关节牵伸术治疗过程中患者下肢可完全负重，可以促进软骨修复，延缓 KOA 进展[8]。但 Ilizarov 牵伸术无法去除关节内游离体及增生滑膜组织，不能对软骨缺损行微骨折处理。经南通大学附属建湖医院伦理委员会批准，2014 年 1 月—2015 年 1 月，我们采用关节镜下清理术联合 Ilizarov 牵伸术治疗 15 例 KOA 患者，取得良好疗效。报告如下。
1 临床资料
1.1 患者选择标准
纳入标准：① 年龄<65 岁；② 单纯膝内侧疼痛、内侧间隙压痛，疼痛视觉模拟评分（VAS）≥60 分；③ 影像学检查提示单纯单侧膝内侧骨关节炎。排除标准：① 膝外侧骨关节炎；② 髌股关节炎；③ 创伤性关节炎；④ 既往有感染性关节炎病史。2014 年 1 月—2015 年 1 月，共 15 例（15 膝）KOA 患者符合选择标准纳入研究。患者均知情同意。
1.2 一般资料
本组男 7 例，女 8 例；年龄 45～64 岁，平均 55 岁。左膝 6 例，右膝 9 例。病程 2.0～9.5 年，中位病程 6 年。患者均经 6 个月保守治疗，临床症状无明显改善。患者均有不同程度的患膝疼痛、畸形、内侧间隙压痛及活动受限等症状。术前 VAS 评分为（76.2±8.8）分，美国西部 Ontario 与 McMaster 大学骨关节炎指数评分（WOMAC）为（59.3±5.7）分，膝关节损伤和骨关节炎评定量表评分（KOOS）为（44.3±7.2）分，膝关节活动度（range of motion，ROM）为（75±21）°。术前常规行患膝正侧位 X 线片检查，测量关节间隙为（2.5±0.4）mm。根据 Kellgren-Law-rence 分级标准[9]，Ⅲ 级 11 例、Ⅳ 级 4 例。
1.3 手术方法
本组均使用美国施乐辉公司显示器、冷光源、摄像成像系统、刨削系统和手术操作器械，由同一组医师完成手术。于椎管内麻醉下，上气囊止血带后手术。采用高位前外、内侧入路，首先进行彻底膝关节镜检查，异物钳去除关节内游离体，冲洗清除关节腔内悬浮颗粒及软骨碎屑，刨除增生滑膜组织，半月板根据损伤情况，酌情行修整、部分切除术。以刨刀、篮钳等器械处理软骨缺损区软骨下骨表面纤维结缔组织及凹凸不平处，使其平坦、新鲜且粗糙；以微骨折器在软骨缺损区按从外向内顺序打孔，孔间距为 2～3 mm，孔深至见渗血或脂肪滴为宜，一般为 4～5 mm；打孔完毕后逐渐放出灌洗液，见骨髓血自孔中溢出表面即可，否则继续加深孔至 5～7 mm；微骨折处理完毕后反复冲洗关节腔，确保清除残留碎屑，于髌上囊放置负压引流管。
本组均选择 Ilizarov 环式外固定架。于膝关节上、下各 5、10 cm 处分别钻入 4 枚 3 mm 克氏针，1 枚单皮质外固定钢钉固定胫骨，外固定架放至合适位置，以外固定支架活动铰链中心正对膝关节活动中心为准，将所有克氏针固定于 Ilizarov 环上。固定股骨与胫骨的 Ilizarov 环通过延长棒连接，用延长棒调节股骨与胫骨之间的牵引。大力士钳咬除全针两端过长部分，以免刮伤皮肤，折弯器将残针断端折弯，拧紧螺母。明确固定针部位皮肤张力良好，膝关节活动满意，C 臂 X 线机透视下见患肢力线正常。
1.4 围手术期处理
术前 30 min 及术后 48 h 内常规静脉滴注抗生素预防感染。术后 48 h 拔除引流管，按照《预防骨科大手术深静脉血栓形成指南(草案)》[10]进行抗凝治疗。术后第 1 天开始指导患者在床上行股四头肌静力收缩和直腿抬高锻炼；1 周后开始调节外固定支架逐渐牵伸膝关节间隙，每天牵拉 1 mm，分 4 次完成；牵伸 1 周后复查 X 线片，待膝关节间隙达 5～10 mm 时（根据患者实际局部耐受情况而定）停止牵伸，维持牵伸状态，允许患者下地完全负重行走。3 个月后拆除外固定支架[11]。
1.5 疗效评价指标
术后 1、3、6、12 个月以及之后每年随访 1 次。随访时摄膝关节正侧位 X 线片，测量关节间隙宽度，评估软骨修复效果。测量膝关节 ROM，采用 VAS 评分、WOMAC 评分、KOOS 评分评价膝关节功能恢复情况。
1.6 统计学方法
采用 SPSS20.0 统计软件进行分析。数据以均数±标准差表示，手术前后比较采用配对 t 检验；检验水准 α=0.05。
2 结果
术后切口均 Ⅰ 期愈合，外固定支架钉道无感染，无下肢深静脉血栓形成等相关并发症发生。患者均获随访，随访时间 12～18 个月，平均 15.5 个月。术后患者膝关节疼痛症状及关节活动明显改善，术后 12 个月 VAS 评分、WOMAC 评分、KOOS 评分分别为（20.9±7.8）、（38.2±5.5）、（92.1±6.9）分，膝关节 ROM 为（118±14）°，均优于术前，比较差异有统计学意义（t=18.213，P=0.000； t=10.317，P=0.000；t=18.564，P=0.000；t=6.599，P=0.000）。X 线片复查示，膝关节内外侧间隙相等，周围骨赘增生好转；术后 12 个月关节间隙为（3.8±0.3）mm，与术前比较差异有统计学意义（t=10.070，P=0.000）。见图 1。
图1
患者，女，48 岁，右膝 KOA（Kellgren-Lawrence Ⅲ 级）
a、b. 术前正侧位 X 线片示右膝关节周围骨质增生变尖，内侧间隙狭窄；c. 术中装上 Ilizarov 外固定支架；d. 术后 1 周调节 Ilizarov 外固定支架逐渐牵伸膝关节间隙；e、f. 牵伸 1 周后正侧位 X 线片示 Ilizarov 外固定支架位置良好，关节内外侧间隙相等；g、h. 术后 1 年正侧位 X 线片示膝关节内外侧间隙相等，周围骨赘增生好转；i、j. 术后 18 个月膝关节屈伸功能良好
Figure1. A 48-year-old female patient with right KOA (Kellgren-Lawrence grade III)a, b. Anteroposterior and lateral X-ray films before operation, showing osteophytes at the edges of the knee and medial tibiofemoral joint space narrowing; c. Ilizarov external fixation for fixing and drawing during operation; d. Ilizarov external fixation for adjusting and the knee joint gradually stretched at 1 week after operation; e, f. Anteroposterior and lateral X-ray films at 1 week after drawing, showing good position of Ilizarov external fixation and normal joint space; g, h. Anteroposterior and lateral X-ray films at 1 year after operation, showing normal joint space and osteophytes improvement; i, j. Knee function at 18 months after operation, showing good function of flexion and extension
3 讨论
膝关节牵伸术是一种新的刺激关节软骨修复和再生的方法，它通过体外安装带活动铰链的骨外固定关节牵伸器，适当牵开关节间隙，造成一段时间内关节运动时的关节面分离，达到暂时性解除关节面负重，同时改变关节内流体静水压力，进而产生周期性机械应力，促进软骨前体细胞的成软骨分化[12]，最终以利于关节软骨的修复与再生。研究认为周期性机械应力可提高软骨细胞的再生修复能力，其机制可能与 MAPK 通路中的 ERK1/2、JNK、p38 分子活化和 PI3K-Akt 信号通路有关[13-18]。这些通路是干细胞及软骨细胞把应力刺激转化为化学信号的主要作用机制。体外研究表明，间歇性应用静水压力（0～13 kPa）可刺激软骨细胞产生软骨细胞外基质，有利于软骨的修复[19-20]。动物实验发现，关节牵伸能产生并保留新生的蛋白多糖，减少胶原蛋白破坏，而且关节牵伸能诱导参与软骨变性的促炎细胞因子 IL-1、Ⅹ型胶原和基质金属蛋白酶 13 比例下降，提示关节牵伸能减轻继发性炎症、软骨退化和软骨下骨重塑，从而延缓 KOA 的进展[8, 19-21]。关节牵伸术还能通过增加软骨和 MSCs 黏附，从而促进软骨修复[22]。Intema 等[23]及 Wiegant 等[24]采用膝关节牵伸术治疗 KOA 患者，分别经 1、2 年随访，均发现患者 VAS 评分及 WOMAC 疼痛和功能评分较术前明显改善；Khademi-Kalantari 等[25]临床研究发现，膝关节牵伸术治疗严重 KOA 后，在疼痛、行为能力、生活质量及膝关节活动度方面均优于标准物理治疗对照组。Laroche 等[26]采用牵伸旋转膝关节支具治疗内侧间室 KOA 患者，治疗后患者 VAS 评分及 WOMAC 评分均显著改善。一项随机对照研究表明，膝关节牵伸术治疗 KOA 效果显著优于高位胫骨开口楔形截骨术[27]。
而采用关节镜技术可以清理炎性滑膜组织、游离体、骨赘和不稳定软骨，或行微骨折治疗裸露的软骨下骨，亦有利于关节软骨的修复和再生[28]。本研究将关节镜技术及 Ilizarov 牵伸术相结合治疗 KOA 患者，结果显示术后 12 个月患者 VAS 评分、WOMAC 评分、KOOS 评分及 ROM 均显著优于术前，差异有统计学意义，说明关节镜结合 Ilizarov 外固定支架行膝关节牵伸术治疗 KOA 可行，可有效缓解膝关节疼痛，提高膝关节功能及活动度，改善患者生活质量。
但本研究也存在以下局限性：① 观察例数较少，随访时间较短，有待扩大样本量并延长随访时间，观察其中远期疗效；② 缺少 MRI 及二次关节镜观察评估软骨修复指标，有待完善观察指标，为临床推广使用提供更有力的循征医学证据。
膝关节骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是临床最常见的膝关节疾病，据统计全世界 60 岁以上人群中，KOA 患者约占 10%[1]，且发病率呈增长趋势，研究表明这与人口老龄化和肥胖密切相关[2-3]。KOA 特征为关节软骨破坏、软骨下骨硬化和继发性滑膜炎症[2, 4]，临床表现为关节疼痛、功能障碍及关节畸形[5]。早期 KOA 治疗目的是减轻关节疼痛和僵硬，维持关节功能，但目前尚无一种治疗方法能明确阻止或逆转 KOA 的退变过程[6]。关节镜技术是治疗 KOA 的一种有效方法，具有微创、恢复快和并发症少等优点[7]。但关节镜清理术仅能暂时缓解疼痛，因关节间隙仍狭窄，治疗后行走时疼痛可能复发。而 Ilizarov 牵伸术用于治疗 KOA 是近年新观点，研究表明在关节牵伸术治疗过程中患者下肢可完全负重，可以促进软骨修复，延缓 KOA 进展[8]。但 Ilizarov 牵伸术无法去除关节内游离体及增生滑膜组织，不能对软骨缺损行微骨折处理。经南通大学附属建湖医院伦理委员会批准，2014 年 1 月—2015 年 1 月，我们采用关节镜下清理术联合 Ilizarov 牵伸术治疗 15 例 KOA 患者，取得良好疗效。报告如下。
1 临床资料
1.1 患者选择标准
纳入标准：① 年龄<65 岁；② 单纯膝内侧疼痛、内侧间隙压痛，疼痛视觉模拟评分（VAS）≥60 分；③ 影像学检查提示单纯单侧膝内侧骨关节炎。排除标准：① 膝外侧骨关节炎；② 髌股关节炎；③ 创伤性关节炎；④ 既往有感染性关节炎病史。2014 年 1 月—2015 年 1 月，共 15 例（15 膝）KOA 患者符合选择标准纳入研究。患者均知情同意。
1.2 一般资料
本组男 7 例，女 8 例；年龄 45～64 岁，平均 55 岁。左膝 6 例，右膝 9 例。病程 2.0～9.5 年，中位病程 6 年。患者均经 6 个月保守治疗，临床症状无明显改善。患者均有不同程度的患膝疼痛、畸形、内侧间隙压痛及活动受限等症状。术前 VAS 评分为（76.2±8.8）分，美国西部 Ontario 与 McMaster 大学骨关节炎指数评分（WOMAC）为（59.3±5.7）分，膝关节损伤和骨关节炎评定量表评分（KOOS）为（44.3±7.2）分，膝关节活动度（range of motion，ROM）为（75±21）°。术前常规行患膝正侧位 X 线片检查，测量关节间隙为（2.5±0.4）mm。根据 Kellgren-Law-rence 分级标准[9]，Ⅲ 级 11 例、Ⅳ 级 4 例。
1.3 手术方法
本组均使用美国施乐辉公司显示器、冷光源、摄像成像系统、刨削系统和手术操作器械，由同一组医师完成手术。于椎管内麻醉下，上气囊止血带后手术。采用高位前外、内侧入路，首先进行彻底膝关节镜检查，异物钳去除关节内游离体，冲洗清除关节腔内悬浮颗粒及软骨碎屑，刨除增生滑膜组织，半月板根据损伤情况，酌情行修整、部分切除术。以刨刀、篮钳等器械处理软骨缺损区软骨下骨表面纤维结缔组织及凹凸不平处，使其平坦、新鲜且粗糙；以微骨折器在软骨缺损区按从外向内顺序打孔，孔间距为 2～3 mm，孔深至见渗血或脂肪滴为宜，一般为 4～5 mm；打孔完毕后逐渐放出灌洗液，见骨髓血自孔中溢出表面即可，否则继续加深孔至 5～7 mm；微骨折处理完毕后反复冲洗关节腔，确保清除残留碎屑，于髌上囊放置负压引流管。
本组均选择 Ilizarov 环式外固定架。于膝关节上、下各 5、10 cm 处分别钻入 4 枚 3 mm 克氏针，1 枚单皮质外固定钢钉固定胫骨，外固定架放至合适位置，以外固定支架活动铰链中心正对膝关节活动中心为准，将所有克氏针固定于 Ilizarov 环上。固定股骨与胫骨的 Ilizarov 环通过延长棒连接，用延长棒调节股骨与胫骨之间的牵引。大力士钳咬除全针两端过长部分，以免刮伤皮肤，折弯器将残针断端折弯，拧紧螺母。明确固定针部位皮肤张力良好，膝关节活动满意，C 臂 X 线机透视下见患肢力线正常。
1.4 围手术期处理
术前 30 min 及术后 48 h 内常规静脉滴注抗生素预防感染。术后 48 h 拔除引流管，按照《预防骨科大手术深静脉血栓形成指南(草案)》[10]进行抗凝治疗。术后第 1 天开始指导患者在床上行股四头肌静力收缩和直腿抬高锻炼；1 周后开始调节外固定支架逐渐牵伸膝关节间隙，每天牵拉 1 mm，分 4 次完成；牵伸 1 周后复查 X 线片，待膝关节间隙达 5～10 mm 时（根据患者实际局部耐受情况而定）停止牵伸，维持牵伸状态，允许患者下地完全负重行走。3 个月后拆除外固定支架[11]。
1.5 疗效评价指标
术后 1、3、6、12 个月以及之后每年随访 1 次。随访时摄膝关节正侧位 X 线片，测量关节间隙宽度，评估软骨修复效果。测量膝关节 ROM，采用 VAS 评分、WOMAC 评分、KOOS 评分评价膝关节功能恢复情况。
1.6 统计学方法
采用 SPSS20.0 统计软件进行分析。数据以均数±标准差表示，手术前后比较采用配对 t 检验；检验水准 α=0.05。
2 结果
术后切口均 Ⅰ 期愈合，外固定支架钉道无感染，无下肢深静脉血栓形成等相关并发症发生。患者均获随访，随访时间 12～18 个月，平均 15.5 个月。术后患者膝关节疼痛症状及关节活动明显改善，术后 12 个月 VAS 评分、WOMAC 评分、KOOS 评分分别为（20.9±7.8）、（38.2±5.5）、（92.1±6.9）分，膝关节 ROM 为（118±14）°，均优于术前，比较差异有统计学意义（t=18.213，P=0.000； t=10.317，P=0.000；t=18.564，P=0.000；t=6.599，P=0.000）。X 线片复查示，膝关节内外侧间隙相等，周围骨赘增生好转；术后 12 个月关节间隙为（3.8±0.3）mm，与术前比较差异有统计学意义（t=10.070，P=0.000）。见图 1。
图1
患者，女，48 岁，右膝 KOA（Kellgren-Lawrence Ⅲ 级）
a、b. 术前正侧位 X 线片示右膝关节周围骨质增生变尖，内侧间隙狭窄；c. 术中装上 Ilizarov 外固定支架；d. 术后 1 周调节 Ilizarov 外固定支架逐渐牵伸膝关节间隙；e、f. 牵伸 1 周后正侧位 X 线片示 Ilizarov 外固定支架位置良好，关节内外侧间隙相等；g、h. 术后 1 年正侧位 X 线片示膝关节内外侧间隙相等，周围骨赘增生好转；i、j. 术后 18 个月膝关节屈伸功能良好
Figure1. A 48-year-old female patient with right KOA (Kellgren-Lawrence grade III)a, b. Anteroposterior and lateral X-ray films before operation, showing osteophytes at the edges of the knee and medial tibiofemoral joint space narrowing; c. Ilizarov external fixation for fixing and drawing during operation; d. Ilizarov external fixation for adjusting and the knee joint gradually stretched at 1 week after operation; e, f. Anteroposterior and lateral X-ray films at 1 week after drawing, showing good position of Ilizarov external fixation and normal joint space; g, h. Anteroposterior and lateral X-ray films at 1 year after operation, showing normal joint space and osteophytes improvement; i, j. Knee function at 18 months after operation, showing good function of flexion and extension
3 讨论
膝关节牵伸术是一种新的刺激关节软骨修复和再生的方法，它通过体外安装带活动铰链的骨外固定关节牵伸器，适当牵开关节间隙，造成一段时间内关节运动时的关节面分离，达到暂时性解除关节面负重，同时改变关节内流体静水压力，进而产生周期性机械应力，促进软骨前体细胞的成软骨分化[12]，最终以利于关节软骨的修复与再生。研究认为周期性机械应力可提高软骨细胞的再生修复能力，其机制可能与 MAPK 通路中的 ERK1/2、JNK、p38 分子活化和 PI3K-Akt 信号通路有关[13-18]。这些通路是干细胞及软骨细胞把应力刺激转化为化学信号的主要作用机制。体外研究表明，间歇性应用静水压力（0～13 kPa）可刺激软骨细胞产生软骨细胞外基质，有利于软骨的修复[19-20]。动物实验发现，关节牵伸能产生并保留新生的蛋白多糖，减少胶原蛋白破坏，而且关节牵伸能诱导参与软骨变性的促炎细胞因子 IL-1、Ⅹ型胶原和基质金属蛋白酶 13 比例下降，提示关节牵伸能减轻继发性炎症、软骨退化和软骨下骨重塑，从而延缓 KOA 的进展[8, 19-21]。关节牵伸术还能通过增加软骨和 MSCs 黏附，从而促进软骨修复[22]。Intema 等[23]及 Wiegant 等[24]采用膝关节牵伸术治疗 KOA 患者，分别经 1、2 年随访，均发现患者 VAS 评分及 WOMAC 疼痛和功能评分较术前明显改善；Khademi-Kalantari 等[25]临床研究发现，膝关节牵伸术治疗严重 KOA 后，在疼痛、行为能力、生活质量及膝关节活动度方面均优于标准物理治疗对照组。Laroche 等[26]采用牵伸旋转膝关节支具治疗内侧间室 KOA 患者，治疗后患者 VAS 评分及 WOMAC 评分均显著改善。一项随机对照研究表明，膝关节牵伸术治疗 KOA 效果显著优于高位胫骨开口楔形截骨术[27]。
而采用关节镜技术可以清理炎性滑膜组织、游离体、骨赘和不稳定软骨，或行微骨折治疗裸露的软骨下骨，亦有利于关节软骨的修复和再生[28]。本研究将关节镜技术及 Ilizarov 牵伸术相结合治疗 KOA 患者，结果显示术后 12 个月患者 VAS 评分、WOMAC 评分、KOOS 评分及 ROM 均显著优于术前，差异有统计学意义，说明关节镜结合 Ilizarov 外固定支架行膝关节牵伸术治疗 KOA 可行，可有效缓解膝关节疼痛，提高膝关节功能及活动度，改善患者生活质量。
但本研究也存在以下局限性：① 观察例数较少，随访时间较短，有待扩大样本量并延长随访时间，观察其中远期疗效；② 缺少 MRI 及二次关节镜观察评估软骨修复指标，有待完善观察指标，为临床推广使用提供更有力的循征医学证据。
