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Nexgen高屈曲型后稳定固定式人工膝手术

1 拼音

Nexgengāo qū qǔ xíng hòu wěn dìng gù dìng shì rén gōng xī shǒu shù

2 手术名称

Nexgen高屈曲型后稳定固定式人工膝手术

5 ICD编码

81.5401

6 概述

20世纪40年代前,主要是进行间置式膝关节成形术。20世纪50年代Walldius和Shiers进行了同时置换股骨胫骨关节面的铰链式人工膝关节置换术。由于早期第1代的铰链式人工膝关节不能模拟正常膝关节的复杂运动,在膝关节运动过程中产生的旋转力都通过柄传导到了假体与骨界面,同时两个金属假体直接接触磨损,导致松动率与感染率很高,后来研制出旋转轴更靠后的GUEPAR铰链式假体,其松动与感染仍常见。第2代铰链膝关节考虑到了膝关节的运动和力学特性,有了旋转平台的设计,可以将原来传导到柄部的剪力在旋转平台部分进行分散,短期效果满意,但是因为假体大小的选择少,并且没有注意到髌股关节问题,失败率也很高。第3代铰链膝关节不但有旋转平台的设计,改善了髌股关节的设计,而其型号更全,还有了组配式设计,即可以选用不同长短、大小的柄,可以有不同的加强块,中期效果较好,但主要适用于内外韧带同时有问题、严重膝关节畸形的初次置换和有严重骨缺损的翻修病例。另外还有一种介于表面膝关节假体与旋转铰链膝关节之间的假体,这种假体是在后交叉韧带替代型假体的基础上设计出的,其将胫骨衬垫凸起加高,股骨髁间盒子加深,使其不但可以控制后方不稳定,而且可以控制侧方不稳,即髁限制性假体。主要用于单侧侧副韧带功能不全的患者,也可以用于翻修病例,如Depuy公司的TC3假体和Zimmer公司的LCCK假体。

表面膝关节的发展从20世纪70年代开始。1971年,Cunston采纳Charnley低摩擦髋关节假体思路设计出多轴心膝关节假体,模拟复杂的膝关节活动。1973年,Mayo医院的Coventry开展了几何型膝关节假体置换。Freeman与Swanson设计了“槽内滚动”式LCLH假体。双髁假体出现于20世纪70年代中期,为一种解剖型假体,与早期多中心假体相似。70年代早期,开始了单间室假体置换。1973年Insall等设计了全髁假体,该假体设计上更重视机械力学问题,取得了很好的临床效果,以后的表面膝关节假体基本上是在此基础上改进的。各个厂家有基本上趋于采用一套手术器械可以进行各种限制性不同假体的置换,即分级系统的概念。它根据关节病变范围、畸形、韧带松弛及骨缺损的程度不同,在手术室可以采用同一系统的假体而选择不同的配置。

6.1 1.膝关节的生物力学(Biomechanics of Knee)

膝关节运动并不是简单的屈伸运动,在一个步态周期内,同时发生伸屈、旋转、收展等三轴维的系统复杂运动。伸屈轴心并不恒定,瞬间轴心轨迹呈J形,在伸屈同时还有股骨髁与胫骨平台之间的旋转与收展以及滚动。

平地行走时,膝关节的负重约为体重的3倍,上下楼梯时约为体重的4倍。膝关节的负荷主要集中在部分胫骨平台,而非均匀分布,内侧平台负荷大于外侧平台。半月板能增加股骨与胫骨的适合程度,传递负荷压力,将其切除后,关节接触面的压应力将因集中而明显增加。行走时膝关节面除承受压应力外,还承受张应力、剪切力。

正常膝关节中,胫骨关节面相对于力线有3°的内翻,股骨关节面相对于力线有9°的外翻。为了力学上准确重建,操作简单,胫骨假体冠状面上垂直力学轴线放置,矢状轴上根据假体的设计采用一定的后倾角,采用后交叉韧带保留型假体可以适当增加后倾倒7°~9°,而采用后交叉韧带替代型假体可以不需要较大的后倾,否则会导致前后不稳定。股骨假体常采用6°~7°外翻,外旋3°放置,但是如果患者外侧后髁磨损较重,则不能单纯依靠后髁来确定外旋3°,应该参考股骨髁上连线来确定外旋的角度。

髌股关节是膝关节的重要组成部分,正常情况下,膝关节由伸到屈曲90°的过程中,髌股关节接触压逐渐增大,超过90°又逐渐变小。髌股关节接触面积正常随接触压增大而增大,压强变化不明显。

6.2 2.膝关节假体的分类(Classification of Total Knee Implant)

膝关节假体分类方法较多,按置换部位可分为单间室(如单髁置换和髌股关节置换)、双间室及三间室假体置换。按假体的固定方式可分为骨水泥固定假体与非骨水泥固定假体,目前大多数采用骨水泥固定假体。按胫骨衬垫是否活动可分为固定衬垫型假体和活动衬垫型假体,活动衬垫膝关节假体又可分为衬垫前后活动、衬垫旋转活动及既有前后活动又有旋转活动设计的假体。按假体的限制性设计可分为非限制假体(如单髁假体及后交叉韧带保留型假体)、部分限制性假体(如后交叉韧带替代型)、高限制性假体(如髁限制型假体及旋转铰链膝关节假体)、全限制性假体(如纯铰链膝关节假体)。

7 适应

Nexgen高屈曲型后稳定固定式人工膝手术适用于:

7.1 1.三间室膝关节置换

(1)严重关节炎引起的疼痛,经非手术治疗无效,影响工作与生活。当患中等程度关节炎,疼痛不重,但畸形较重,对膝关节置换的效果将产生不利影响时,也是膝关节置换的适应证。

(2)由于髌骨友好型假体的产生为不置换髌骨创造了条件,及对髌股关节认识的提高,现在进行髌骨置换的数量在不断减少,因此双间室置换的比例在不断增加。

7.2 2.单间室膝关节置换

单间室膝关节置换的患者数量有限,只占全膝关节置换的1%~5%。主要适用于以单间室病变为主的两种人群。

(1)中年骨性关节炎患者,尤其是初次行膝关节置换的女性。

(2)80岁以上的骨关节炎患者。

(3)髌股关节置换的适应证尤其要严格掌握,应局限于中年女性,胫股关节确实没有病变的患者。

8 禁忌症

8.1 1.三间室膝关节置换

(1)绝对禁忌证:①膝关节化脓性感染或不久前曾患化脓性感染,身体其他部位有感染病灶;②伸膝装置断裂或严重功能不全;③肌无力引起的膝反屈。

(2)相对禁忌证:①患肢伴有严重的动脉硬化;②术区有牛皮癣皮肤病;③神经性关节病肥胖、慢性尿路感染、膝关节周围化脓性骨髓炎病史等;④不伴疼痛的膝关节功能位融合是相对禁忌证,但是如果患者年轻,生活或工作有屈曲膝关节的强烈要求时可以考虑进行关节置换。

8.2 2.单间室膝关节置换

(1)绝对禁忌证:①三间室膝关节置换的禁忌证;②膝关节有明显的炎性变化,髌股关节出现硬化,对侧间室出现骨质硬化。

(2)相对禁忌证:①前交叉韧带缺如;②较严重的内外翻畸形;③较严重的半脱位,术前运动范围<90°,屈曲挛缩>5°。

9 术前准备

1.全面检查身体一般状况,估计对手术的耐受性

2.术前1d静滴广谱抗生素,手术当天,将抗生素带进手术室,术前半小时使用,若为双侧置换,则在第2侧开始前再使用1次。

3.术前应该常规使用COX2抑制药,预防术后疼痛,效果明显。

4.术前拍摄站立位膝关节正侧位像,仔细查体,根据病变范围及骨缺损与韧带松弛情况选择合适的假体,并对切骨量、假体的大小进行估计。

5.用模板覆盖X线片去探明股骨解剖轴与机械轴线的夹角(图3.16.2.1-1)。手术的关键是要保证股骨远端切骨面与股骨干机械轴垂直,与胫骨切骨面平行。

10 麻醉体位

全麻或硬膜外麻醉。仰卧位,绑气囊止血带。

11 手术步骤

11.1 1.近端胫骨切骨,采用髓外测量

用胫骨拉钩将胫骨拉向前、髌骨拉向外侧以暴露胫骨面,做胫骨切骨。把髓外切骨导引器的对线系统安全固定后,根据需要进行各种厚度的切骨。开始时,把切骨板放于中间位,以便以后可向上向下调节。把髓外胫骨切骨导引器的脚置于胫骨近端,方向对正膝关节中心(图3.16.2.1-2A)。滑动调整导引器脚,以便让导引器的体部平行前方胫骨干(图3.16.2.1-2B),以保证胫骨切骨后有7°后倾。调整切骨板,直至理想的切骨平面出现(图3.16.2.1-2C)。用胫骨切骨厚度测量器来帮助测定切割板的位置(图3.16.2.1-2D)。

导引器2mm标签端放入切割槽,其导引器臂必须触及有缺损侧的最深部位,在这个位置上进行切割,将切取导引器尖端下2mm的骨质。把10mm标签端放入切割槽,其臂部应触及最高的软骨面,它所切除的骨厚度相等于以后要植入的最薄的胫骨假体的厚度,以上两个切骨面常常不是相合的,必须根据病人的年龄、骨的质量,假体预计固定的方法进行选择。在把切骨板钉住胫骨之前,把胫骨切骨量尺通过切骨槽去测定后部胫骨的切骨位置(图3.16.2.1-3A)。

用2根银弹簧钉或2根1/8英寸固定钉,把切骨板钉在胫骨上,使它处于安全正确的位置。可沿导引器的顶部或通过切割槽切割,两者都是后倾7°,只是切割的厚薄有区别。用27mm的摆动锯片去切割胫骨面(图3.16.2.1-3B),切割完成后,去除导引器。如切割过薄,可降低切骨板到需要的水平并固定,其升降部的标记级差为2mm。

11.2 2.股骨部手术技术

采用四合一法。

(1)测量股骨/建立外旋方向:在远端股骨的髌骨沟中心,钻一个孔(图3.16.2.1-4A)。此孔在前后位及侧位方向都平行股骨干。孔约位于后交叉韧带附着点前方1cm处。逐步用摇钻把孔扩大到12mm,以减少在插入髓腔导引器时的髓内压力,再把髓内物吸出。

把髓内导引器按术前X线片测量,调节到应有的外翻角度,并算好左右方向(图3.16.2.1-4B),然后把方位固定。把标准型切割指示块连接到导引器上,拧紧螺丝。把髓内导引器插入股骨。以内外向上髁轴线作导向,旋转导引器柄,使之方向与轴线相符,这个方向使远端切割方位与最后的假体旋转相符。当导引器方位放好后,打紧,核对原设定的外翻方向未变,确定导引器至少和一个远端髁相接触。

(2)切割股骨远端:取远置导向附件与股骨远端切割导引器连接,将联合装置的触脚远离骨面,拧紧附件的螺丝(图3.16.2.1-5A)。此时,把这个联合装置插入髓内导引器的相应沟中,使联合装置的脚触及股骨前方皮质,再拧其上的螺丝,使触脚真正接触前方皮质,但不要拧得太紧(图3.16.2.1-5B)。在远端切割导向器表面上有0到±4mm,差距为2mm的多个孔,如要多切或少切远端骨片,可在需要数字的孔中向骨质打孔,用钉固定(图3.16.2.1-5C)。把远置导向附件上螺丝拧松,用击拍取去器装置去除髓内导引器及远置导向附件(图3.16.2.1-5D),仅留下切割导向器,如需调整,再把导向器表面0处移到所需地方的打孔处,就能切出术者所需厚薄的骨片。在切骨沟中放0.5英寸厚的锯片,切割股骨远端(图3.16.2.1-5E),切割的面必须反复核对是否完全的平坦。

(3)测量股骨及外旋度:把前后径及外旋度测量器放在光滑切割后的股骨远端面上,分清左右方向的器械,并与股骨远端面紧贴,把前方触脚放在股骨前方皮质上,注意不要放在最高点或最低点上,然后把双后方托脚紧托于后髁上。前后径及外旋度测量器有3种外旋度的选择,即3°、5°和7°。对内翻膝,用3°外旋即可(图3.16.2.1-6A)。测量器放好后,在前触脚上读到代表尺寸的符号(图3.16.2.1-6B),它从A到H,如大小指示在二者之间者,应取小一号,以避免选大以后,造成屈曲位时韧带过紧。把2个无帽钉打入在测量器上代表所选的角度的孔中,去除测量器,留下无帽钉,用以确定下一步安放股骨修整器的前后位置及外旋方位。此时可把2根无帽钉从修整板前方内外2个横槽内,这2个钉把修整板维持在最优的外旋位和前后径的位置(图3.16.2.1-6C)。

(4)修整股骨:去除导向器,留下2根无帽钉,取选择好尺寸的股骨修整板,把板上部的内外两个横槽套在钉上,然后把前脚抵住股骨前方皮质,并沿2根钉内外滑动修整板来调节内外侧距离,使此板处于截骨内外侧的中间位。此板内下、外下方的2根蚀刻线的沟度就是将来假体的刻度。

通过中间沟用往复锯切出滑车沟的基底部(图3.16.2.1-7A),切时注意与股骨的对线。在修整板表面内外两个小孔内打入2根短头维持钉,然后在板两个侧孔内打入2根银弹簧钉,此钉在完全打入后,可自动与旋入柄脱落。

用127mm摆锯沿修整板的蚀刻线修整股骨(图3.16.2.1-7B),其次序如下:后髁-后侧斜面-前髁-前侧斜面-滑车沟的基底-钻出短柱孔。在板的前缘用摆锯沿两个蚀刻线切出滑车沟的内外2条边界(图3.16.2.1-7C)。在板前方两个短柱孔中,用钻头钻出孔来(图3.16.2.1-7D)。

全部完成后,可取出银弹簧钉,其方法是把旋头套住钉的头部六角凹陷向下压,用反转方向逐步把钉倒退取出(图3.16.2.1-8A)。用击拍取去除器去除修整板,用往复锯完成滑车沟的切割。再把髁间窝斜面切割导向器紧贴骨截面。把两个前脚挂在股骨远端前方,用钉固定,沿导向器切出窝的两侧,用锯片切去骨块,形成新的髁间窝(图3.16.2.1-8B)。

(5)做好屈曲/伸直间隙:使膝屈曲,用椎板分开器和后髁拉勾做牵引(图3.16.2.1-9A),来增加视野,用3/4英寸弧弯骨刀切去股骨解后方的骨赘(图3.16.2.1-9B)。曲膝90°,插入合适模板进行软组织平衡及紧张度的测试。再在模板下插入导向棒,测试膝关节中心是否与踝关节中心(图3.16.2.1-9C)在一线。再伸直膝关节,同法进行测试,并利用导向棒测试股骨头中心、膝关节中点及踝关节中点是否在一直线(图3.16.2.1-9D)。在测试过程中,如伸直间隙比屈曲间隙紧张,可重切股骨远端来增加伸直间隙宽度,如伸直间隙比屈曲间隙松弛,有两个处理方法:①取小号假体;②增厚股骨远端的骨水泥,但增厚极度为2mm。如要再增厚,则要用金属加厚块。如在伸直/屈曲时都紧,并与10mm模板不配合,可重切远端胫骨。

注意:要做到伸直及屈曲间隙要完全相符和对称后,才可做进一步的股骨后部切骨来装配高屈曲度后稳定型膝。

(6)股骨后髁重切:使用股骨后方拉钩保护膝后方的动脉,参照上一步股骨修正器的尺寸,选出同尺寸的后髁重切导向器。把导向器紧贴在切骨面上(图3.16.2.1-10A),并对准股骨滑车沟,如股骨远端切面已钻好短柱孔,此时可在此孔中钻入重切导向器的组合短柱,来维持稳定。重复检查导向器,将其摆正,不要产生屈曲或斜挂在骨上等现象。用127mm摆锯通过导向器上的切骨槽重切股骨后髁(图3.16.2.1-10B),这样大约再切去2mm后髁,此导向器也可用来再修正股骨上的中间窝和短柱孔。如用A及B号假体,此时必须重钻短柱(图3.16.2.1-10C)。

核实后关节囊是否已足够剥离,它的剥离高度应在导向器后脚上1cm(图3.16.2.1-10D),如肯定关节囊已剥离足够,骨赘已完全切除,高屈曲度型膝的股骨髁修整至此完成。

注意:韧带平衡的目的是创立一个相等和对称的伸直与屈曲关节间隙,对于高屈曲度人工膝,要求在极端屈曲角度时,仍能获得关节稳定。所以韧带的平衡更为重要。

11.3 3.万用锯法置换髌骨

(1)准备髌骨:锐利地切除髌前滑囊组织,暴露髌骨前面,把髌骨前部放在骸骨钳中进行切割。切去髌骨周围滑膜及骨赘,但不可损伤肌腱附着处,用量尺测量髌骨厚度(图3.16.2.1-11),参照假体厚度,计算应切除多少厚度的髌骨。

(2)切割髌骨:用万用髌骨导引器与髌韧带并列,把髌骨放在导引器中,用导引器的领部来定出高低水平,然后拧紧螺丝,在切割额以上切去的骨量,每一个方向都应是一样的。要确认当这个10mm指示切割棒在转动时可触及髌骨前面,如它转动时可触及髌骨前面,则说明留下的骨厚度至少有10mm(图3.16.2.1-12)。最后把髌骨切割面切平整。

(3)髌骨钻孔:把钻孔导引器放在髌骨中央,而其柄则应位于髌骨内侧,并垂直髌韧带,紧握钻头,在3个孔中钻孔(图3.16.2.1-13)。

11.4 4.胫骨修饰及假体安放操作方法

(1)模型胫骨假体复位:选择带小桩或带柄能理想覆盖胫面的胫骨模型假体,它的颜色标记和股骨假体颜色标记必须绝对一致,如不相符,则调整胫骨假体尺寸。然后再放入股骨和髌骨模型假体,双侧模型关节到位后,可做膝伸曲动作,测试关节活动幅度和稳定性,进行软组织平衡手术,使胫骨与股骨最匹配。关系调整好后,用亚甲蓝或电刀作出记号(图3.16.2.1-14A、B),再用分离器去除模型假体。

在模型假体复位前,其安放位置可用解剖学标记来测定。可选择好带小桩或柄的胫骨假体模型测试板中合适的一种类型和其尺寸能完全覆盖胫骨面者(图3.16.2.1-14C),把胫骨板的颜色与选定的股骨假体上的标记相比,至少要有其中一种颜色绝对相同,如颜色不相同,要调整测试板的尺寸。紧压组合柄上的开关,把柄上的鸠尾吻合口与板上吻合口相接,拧紧螺丝,安全固定。

一般讲,柄要与胫骨前面对线,略调整使柄对准胫骨结节或稍内方一点(图3.16.2.1-14D),对线棒可帮助重新测定有否内外翻。然后用2根短的固定钉把测试板固定好。

(2)修整胫骨面:根据早先定出的标记,把带柄型测试板钉好,把合适尺寸的骨水泥型的带柄型胫骨假体钻孔导引器放在测试板上钻孔(图3.16.2.1-15A),一直到钻头上的刻度(图3.16.2.1-15B)与钻头袖的顶部并列。去除导引器及钻头,把合适尺寸的尖锥连结在锥形打击器柄上(图3.16.2.1-15B)。把打击器放在测试板上,打击之,直到杆刻沟与打击柄并列,打击器的尖锥上装有阻止装置,所以不会打过头(图3.16.2.1-15C)。

去除打击器组合的测试板,再插入模型假体测试一下,把打击器和模型假体完全对好,打击带柄型胫骨模型(图3.16.2.1-15D)放好模型垫片,用螺丝拧紧。再一次测试股骨及胫骨模型假体及其匹配程度,每个器械盒都有颜色标记,如三者颜色一致,假体是匹配的。

(3)假体放入:核对模型型号,去除所有模型假体,装入选好的骨水泥型肌骨、胫骨及髌骨假体,安放次序可根据术者的习惯

在安放胫骨塑料衬垫时可使用下列方法之一:①放好关节面,采用关节面安放器用向下向后的力去安放,以帮助关节面顺利放在盘上;②把关节面放在假体盘上,推出安放器杠杆,与鸿尾吻合安好(图3.16.2.1-16A),用示指扳动闭合杠杆,把盘前匹配槽与插入器沟咬住,这样插入器与盘就咬合住了。用手挤压手柄来推放关节面(图3.16.2.1-16B)。完成后,打开杠杆,去除工具。关节面只能安放1次。

缝合关节囊后,可做一个落下悬摆试验,来测试其关节的活动,然后把膝关节全面伸直,缝合各层软组织。

12 术后处理

1.术后继续使用抗生素5~7d。

2.当24h内引流量少于50ml,或术后72h可拔除引流管。当然,也有人主张不放引流管的,但是最好术后常规使用引流管。

3.术前1d晚上开始皮下使用低分子肝素钠低分子肝素钙,预防深静脉血栓的发生,使用10d,年轻者或有出血倾向者可提前停用。现在已经出现口服的抗凝药,安全有效。可以减少患者皮下使用的痛苦。

4.术后使用3~5d预防应激性溃疡药物,预防应激性溃疡的发生,尤其是对一次手术进行双侧膝关节置换的患者。

5.术后继续使用COX2抑制药,可以明显减少强力镇痛药的使用。

6.对老年人,近期活动少,有凝血倾向者,术后可穿抗血栓祙,使用足底静脉泵。

7.术后当天进行有序康复锻炼。

13 并发症

13.1 1.血栓栓塞

深静脉血栓是全膝人工关节置换术后最严重的并发症之一,可导致肺梗死,危及生命。临床诊断可进行静脉造影或多普勒超声检查,静脉造影的准确率更高。深静脉血栓的预防可使用低分子肝素钠等抗凝药,以及使用抗血栓祙和足底静脉泵等机械疗法。

13.2 2.感染

感染是人工关节置换最可怕的并发症之一,也是全膝关节置换术早期失败的最主要原因。引起感染的细菌主要是表皮葡萄球菌、金黄色葡萄球菌链球菌微球菌等。对感染的预防更重要:在手术室备皮、减少术前住院时间、治疗潜在的身体其他部位的感染、预防使用抗生素、使用层流手术室、减少手术室内人员的数量和人员的流动、手术人员戴双层手套、减少手术时间、闭合切口前大量生理盐水冲洗伤口等。当患者对青霉素过敏时,可使用万古霉素

感染的主要症状是疼痛。当术后持续疼痛,或者疼痛缓解后,膝关节运动功能良好,而再次出现疼痛,应怀疑感染。诊断关节置换后感染比较可靠的指标是C反应蛋白,其峰值出现在术后24~48h,以后逐渐下降,3周后恢复正常。X线片上出现骨与骨水泥交界面骨吸收,囊性变。穿刺抽吸涂片、细菌培养有助于诊断,为增加敏感性,可反复多次进行。

一旦确诊,可采取保留假体的关节清创冲洗术,但只适用少数患者:即后4周以内出现的感染,或急性血行播散性感染,同时假体固定牢固,但是在清创时一定要更换塑料衬垫。否则应该进行关节彻底清创冲洗,取出假体,使用抗生素骨水泥占位器置入,最好采用可活动的抗生素骨水泥占位器。感染控制后,二期行翻修手术,取出抗生素骨水泥占位器,彻底清创,然后选择合适的假体进行翻修。两次手术的间隔时间一般应长于6周,停用2周以上抗生素,血沉、C反应蛋白恢复正常,关节穿刺培养阴性时可以考虑再次手术,手术时要取病理确认感染已经控制才可以进行翻修。对于难以控制的感染也可以考虑采用切除性关节成形术或关节融合术。

13.3 3.髌股关节并发症

包括髌股关节不稳、髌骨骨折、髌骨假体断裂或松动、髌骨撞击综合征和伸膝装置断裂等,常与软组织不平衡与假体位置不佳有关。因此,选择正确的假体,掌握正确的手术操作是预防髌股关节并发症最重要的方法。其中伸膝装置断裂是最严重的并发症,重建后的关节功能不会太好。

13.4 4.血管神经并发症

全膝关节置换术后动脉损伤是一种少见而严重的并发症。术前应详细检查患肢循环情况,发现问题请专科会诊。腓总神经损伤较为常见,主要与矫正固定的外翻和屈曲畸形有关。腓总神经损伤症状常出现在术后24h内。一旦发现,立即松解膝部包扎与固定,屈膝15°,以松弛腓总神经。有足下垂时,应使用支具固定。手术探查松解腓总神经效果不肯定。

13.5 5.假体周围骨折

以前倾向于非手术治疗,目前倾向于根据假体的类型、骨折的情况采取不同的手术方法治疗。

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