2023盘点|保膝手术治疗方法的深入探索与进展

膝关节骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）发展到晚期通常需要手术进行干预。经典的KOA手术治疗有两种思路。一种思路是将损毁的膝关节用人工关节置换掉，按照统一的理想中膝关节的标准（力线中立，软组织平衡），对患者的膝关节进行重建，这是全膝置换（total knee arthroplasty，TKA）的思路。另有一种思路是，如果膝关节只有少部分损伤或磨损了，只要可以修整或修补，则尽可能地保留原生关节。比如可以通过关节外截骨矫形，去除膝关节内的局部压力过载，阻止KOA进一步进展；或者通过单髁置换，修补磨损部位。与TKA重建一个统一化的新关节的理念不同，保膝技术的原则是尽量维护原生关节固有特性，包括软组织状态和骨性解剖结构的个体差异性，尽可能做到修旧如旧。所以保膝和换膝在手术原则上有很大的不同。本文就保膝手术治疗方式的目前的现状、新进展及未来趋势的展望做一个总结。

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KOA患者需求与治疗现状之间的差距

随着人口老龄化问题日益严重，骨关节炎患者越来越多^[1]。所以骨关节炎患者的治疗问题，不仅是一个医疗问题，同时还是一个社会问题。现在老年人的生活更丰富，更关注健康，KOA患者的需求发生了很大的变化。患者不希望等到自己的膝关节七八成都损伤时再去换全膝，而是希望腿疼之时，早发现早治疗。如果有必要手术，也希望接受更微创、康复更快、预后更好的手术方式。由于患者治疗理念的改变，患者对保膝治疗的需求日益增长。

调查发现，现在骨科门诊中，每4个严重疼痛的KOA患者，只有1个严重到需要行TKA手术；另外3个都可以做保膝治疗^[2]。然而，在10年前保膝的手术量只约有TKA的1%。也就是说，膝关节的磨损程度无论轻重，范围无论大小，通常都用TKA去解决。所以，所谓的关节外科基本上就是换关节外科。大家都知道膝关节损伤了需要关节置换，但很少有人知道还可以做保留关节的手术。

保膝和换膝的发展为什么会有这么大的差别？原因是保膝技术一直不如TKA技术成熟。任何一个治疗理念必须依赖于技术而存在。当技术不能达到的时候，理论就变成了空谈；而成熟的技术可以成为理论实现最好的载体。相对于保膝，TKA在技术上率先实现了标准化，即采用标准化的工具，安装标准件假体。在手术原则上也尽可能的简化，比如先采用横平竖直的方式进行截骨，再对内外侧软组织进行平衡化（尽管自然的膝关节都不是这样），通过关节内的手术纠正关节外的畸形，从而在术后实现统一的中立位力线^[3]。这样做可以尽可能的避免医生在手术中犯错误，更容易获得一个近似于自然关节的稳定结果。高度成熟和标准化的技术，是产生规范化教育的前提。而规范化教育又是该技术可以大规模推广的保证。医生有大量的书面资料和影像资料，线上和线下课程可以学习TKA技术。

相对而言，保膝手术由于它修旧如旧和因人而异的特性，在很长时间内缺乏高度标准化的技术，基本属于师徒式的传承。虽然保膝一直不乏一些优秀的临床结果，但只限于少数医院可以取得，而大多数医院难以复制这些结果。正是由于没有标准化的技术，也就没有规范化的教育，所以保膝治疗难以推广。在快节奏高度工业化的当今，修不如换的理念是很容易理解的。但每个人的膝关节是独一无二的，不同于标准化的零件。TKA无法满足年轻活跃并对膝关节功能有更高需求的患者^[4]。正是基于这种想法，许多医生仍然一直坚持在保膝的道路上默默耕耘。

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标准化保膝技术的出现和发展

当时间进入到新世纪，随着新技术、新工具和新材料的在骨科手术当中的应用，保膝技术的发展迎来了曙光。在世界最大的骨科教育组织中，一些致力于保膝的专家，首先把锁定钢板技术应用到膝关节周围截骨术中，推出了Tomofix内固定系统辅助开放楔胫骨高位截骨（high tibial osteotomy，HTO）治疗KOA的标准化技术^[5]，在全球多中心研究中取得了优异而持久的临床疗效^[6-7]，并在2004年开设了第一个带假骨实操的膝关节周围截骨的规范化培训班。标准化的技术、优良的临床效果和规范化培训，让HTO治疗KOA的技术和理念得以重新回到关节外科的治疗序列中，并迅速传播。

在另一方面，由于手术技术和人工材料方面的不足，单髁的发展一直处于不温不火、毁誉参半的境地。牛津单髁可以说是仅存的硕果。直到2012年前后牛津Microplasty工具的诞生^[8]，使单髁工具达到了全膝工具的水平，并因其更容易掌握，不易犯错，从而获得了更稳定的手术结果。此外，由于更耐磨的聚乙烯垫片在固定平台单髁中的应用，使固定平台单髁也重新回到了医生的视野，并取得了优异的临床结果^[9]。

随着上述这些保膝技术的改进，保膝手术在理论上的优势也逐渐体现了出来。相对于全膝置换，保膝治疗更加微创、损伤更小、恢复更快，术后膝关节功能更好，而且疗效持久^[10]，并且从长远上看，保膝手术相对于TKA更加节省医保费用和医疗资源^[11]。

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中国的保膝发展和阶梯化治疗的提出

中国开展保膝截骨手术业已有40年的历史。部分医院取得了非常好的临床疗效，而且把保膝作为一个传统保留下来^[12]。2009年，Tomofix内固定系统辅助HTO治疗KOA的标准化技术，被引入中国。而后，牛津单髁置换的Microplasty工具系统也开始应用于中国临床，经过一段时间对标准化技术的应用吸收和临床积累，保膝截骨规范化培训得以开展。此后，全部由中国医生作为讲师的牛津单髁（新工具）规范化培训也顺利开班。同年，全国保膝系列教育活动——“保膝中国行”正式启动，中国保膝事业的发展从此翻开了新篇章。

保膝教育目前有截骨和单髁两套规范化课程。其中截骨课程是以膝关节生物力学作为理论基础，研究如何通过下肢力线的调整，使膝关节内的不均匀受力重新分配，从而达到阻止KOA进一步发展的效果^[13]。因而截骨术理论上是一种KOA的对因治疗，适合于年轻活跃、修复能力强的患者。单髁课程主要是以KOA的病生理学为基础，研究KOA软骨磨损的发生发展方式，并证实KOA在很长的发展阶段内，韧带是完好的，软骨磨损是局限的^[14]，可以通过局部修补进行治疗。因而单髁置换是KOA发展到晚期的一种对果治疗，更适合于老龄化的关节。两类课程内容相辅相成，为保膝的发展提供了坚实的理论基础，同时也是目前系统的讲解膝关节生物力学和KOA病生理学的理论课程，更加完善了中国关节外科的教育体系。

在保膝理论和实践的基础上，中国的保膝工作者总结了KOA在不同阶段的生物力学和病生理学特点，结合中国患者在劳动和生活中的不同需求，实施个性化的对症、对因（截骨）和对果（单髁）治疗，尽量满足患者保留原生膝关节，保留膝关节运动功能的愿望。当KOA确实发展到终末期时再做TKA。因而将这种渐进式的治疗方案，称之为KOA的阶梯化治疗。

保膝治疗改变了大多数关节外科只做TKA的现状，以更精准、更微创的阶梯化治疗方案，替代了以往TKA一刀切的做法。自2022年以后，为了满足广大KOA患者的需求，促进保膝事业的发展，全国很多医院纷纷开设了保膝门诊、保膝病房、保膝专科和保膝中心，专注于保膝技术的临床应用，学术研究和教育推广。保膝作为一个拥有完善的理论体系和独立的临床技术的学科，从此有了更广阔的发展舞台。

在此基础上，国家骨科医学中心保膝联盟也应运而生。全国各地在保膝领域最有影响力的近30家医院组成了保膝联盟的一级联盟医院，在各自地区发挥模范带头作用。联盟医院成为各地的保膝临床示范中心，贯彻KOA的阶梯化治疗方案，共同搭建起多中心研究和数据采集的分享平台，为制定有中国特色的阶梯化治疗的临床指南作出贡献。另外，保膝联盟医院还成为区域的保膝教育基地，实现保膝教育的规范化，常态化和深入化。

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保膝的国际形势和发展方向

欧洲是现代保膝截骨技术和单髁技术的发源地，有悠久的保膝传统，丰富的临床经验和完备的医工结合的工业体系。以德国P. Lobenhoffer教授为首的（association for the study of internal fixation，AO）保膝专家团队，英国D. Murry和C. Dodd为首的牛津团队，为中国保膝标准化技术的推广和规范化教育体系的建立，做出了突出的贡献。

而包括中日韩在内的东亚地区，也是保膝发展的热点地区。日韩与中国同属于东亚文化圈，对保护关节健康有相似的理念。另外与西方人不同的是，东亚患者有民族独特的生活习惯：如中国蹲、日本跪等。通常在TKA术后，大多数患者很难完成这些对膝关节屈曲活动要求比较高的动作。所以，保膝手术相较于TKA在东亚地区更受欢迎。日本是世界上开展保膝截骨最早的国家之一，在世界保膝发展史上涌现了许多做出过突出贡献的保膝大家。而韩国近年来保膝治疗发展迅猛，特别是在推出TKA医保审查制度（即65岁以下患者要做TKA，必须提前申报，审查是否确实符合适应证）后，韩国的保膝手术量迅速上升。随之而来，韩国也成为近年来发表保膝论文数量最多的国家^[15]。

我国近年来保膝手术量也增长迅速，涌现出一批保膝年手术量过千的医院，总量也接近了先进国家的水平。但在平均每万人保膝手术拥有量上以及基础研究和临床技术普及上，与先进国家和地区相比还有不小的差距。

目前中国的保膝科研工作有两个主要的发展方向：分别是数字化骨科技术和再生医学技术在保膝当中的应用。尽管保膝手术技术已经初步实现了标准化，但由于保膝手术因人而异的特点，对于初学者而言依然存在着较长的学习曲线。例如，在保膝截骨术中，将下肢力线调控到目标位置是手术的核心目的，但每个人调整的角度有所不同，如何能够做到力线的精准调控，避免矫正不足或过度矫正，对于初学者仍然是个难题。尽管有术前设计和术中透视等方法作为辅助，但实际准确率并不高^[16]。

在单髁置换术中，术者应当在完全尊重自然软组织张力的前提下，依据患者的骨性解剖结构，个性化的放置假体位置或稍作调整，从而最大程度恢复患者的膝关节运动学，并避免假体边缘负重。但是，即使对于有经验的医生，由于切口小，显露有限，也仅能凭借经验作出判断，有管中窥豹之嫌，所以术后结果与理想结果之间往往存在着一定程度的偏差。

中国的数字化骨科技术正处于一个快速发展期，包括3D打印截骨导板，机器人辅助手术，和人工智能术前设计等，都已经开始应用于临床并逐步获得推广。数字化骨科技术可以通过对三维影像进行分析，让医生在术前更全面地了解患者的整体力线和局部解剖特征，再通过专业软件确定最佳的术前设计方案。在术中通过3D打印导板或机械臂的引导，实现精准操作，提高力线调整或假体放置的准确性，并在术后将手术结果与术前设计进行分析比对，为后续技术的提高积累数据。

事实上，中国幅员辽阔，患者需求巨大，保膝教育很难在短期内实现广泛覆盖。即使对于参加过规范化培训的医生，想通过一两天的课程就掌握一门手术新技术也是不现实的。而骨科数字化技术，可以明确地使保膝手术更精准、更安全，缩短医生的学习曲线，提高手术优良结果的稳定性^[17]。随着中国保膝市场的不断扩大和技术力量的持续投入，相信在不久的将来，数字化骨科技术将在保膝领域扮演至关重要的角色。

保膝科研的另一个发展方向是保膝技术与再生医学技术相结合。与TKA不同，保膝治疗的目标是尽量保留患者的软骨，并且关注磨损软骨的修复与再生。截骨技术可以有效的将关节内的高压力转移，减少关节软骨的磨损，阻止关节软骨的分解代谢，改善膝关节的内环境，为软骨的修复和再生创造条件。

再生医学有三个重点研究方向：干细胞、生物支架和生长因子^[18]。虽然干细胞疗法在KOA动物模型中取得了一些成果，但目前在治疗人类KOA的临床实验中，缺乏高等级的临床证据支持^[19]。同时，干细胞培养的技术瓶颈，高昂的治疗费用以及干细胞应用的长期安全性，都是限制干细胞技术发展的因素。

在生物支架方面，胶原蛋白支架的研究和生产取得了突破。第一款胶原蛋白支架已获得了国内首张再生医学许可证，并已经开始应用于临床。这是再生医学发展的一个重要突破。

在生长因子方面，富血小板血浆（platelet-rich plasma，PRP）关节内注射治疗KOA已经被广泛采用。PRP内的生长因子对于缓解KOA症状，消除炎症反应，推迟TKA的发生有明显的作用^[20]。但由于血小板中生长因子的浓度不稳定，PRP可以促进软骨再生的作用尚未被证实。相较于复杂成分的PRP，单纯的成纤维细胞生长因子17和18，已被动物实验证实有显著的促进软骨再生的效果^[21]，这一成果将在不久后进入临床试验阶段。通过保膝截骨治疗，产生对软骨再生友好的关节内环境，再加之再生医学技术的应用，软骨再生这一理想，将有可能在不久的将来成为现实。

综上所述，保膝是一个主要以膝关节生物力学和KOA病生理学为基础的，通过截骨、单髁、关节镜等多样化的技术，进行对因治疗和对果治疗，并以修复自然膝关节为目的的学科。随着生活水平的提高和治疗理念的改变，相对损伤小、恢复快的保膝治疗，越来越受到KOA患者的欢迎。近年来新技术、新工具和新材料的引入，使保膝技术更加标准化、疗效更加稳定持久，促进了保膝规范化教育和KOA阶梯化治疗方案的诞生。保膝规范化课程是承载着膝关节生物力学和KOA病生理学教育的课程，不仅完善了关节外科的教育体系，并使保膝技术能够得以推广。KOA的阶梯治疗方案，主张根据患者KOA所处的不同阶段，给予患者更加具有针对性的，循序渐进式的治疗。从理论和实践上改变了关节外科只有TKA独大的局面。数字化骨科技术和再生医学技术与保膝治疗的结合，已成为我国保膝科研工作的重点发展方向，并将为未来保膝事业的发展提供强大的助力。

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作者简介

黄野

北京积水潭医院保膝治疗与研究中心主任，主任医师。

倡导膝关节骨关节炎的阶梯化，微创化，精准化外科治疗，致力于截骨矫形和单髁技术在世界范围的推广和普及。

学术任职：AO技术委员会（AOTC） 委员，AO国际保关节专家组（PJPGEC）常委，中国老年保健学会骨关节保护与健康分会会长，北京围手术期医学研究会保膝分会主任委员，中国老年学和老年医学学会老年骨科分会保膝学组组长，中国研究型医院学会关节外科专业委员会膝关节保护与矫形学组组长。同时在其他多个国内外学会任委员，多个杂志社任编辑。

作者：黄野

来源：首都医科大学附属北京积水潭医院矫形骨科