引言
虽然踝关节骨关节炎(Ankle Osteoarthritis,OA)不如膝关节炎和髋关节炎常见,但该疾病对全球OA发病率有重大影响。踝关节OA的患病率约为世界人口的1%,估计发病率为每10万居民30例。一般来说,踝关节OA对功能的影响被认为是最小的,全膝关节置换术的数量大约是踝关节融合术和置换术总和的24倍。随着对踝关节OA各种严重程度治疗需求的增长,骨科医生越来越多地遇到症状从轻度踝关节疼痛和活动范围(ROM)受限到严重疾病,并伴有严重功能受限和冠状面与矢状面畸形的患者。此外,由于第四代全踝关节置换术(TAA)的报告显示出有希望的结果,且与早期设计相比早期失败率较低,因此在终末期踝关节OA的治疗中,倾向于使用TAA的趋势已经出现。本文为JAAOS关于踝关节OA的最新综述。
病理生理
踝关节OA的病理生理发展过程与髋关节和膝关节OA有很大不同。创伤后关节炎是绝大多数踝关节OA病例的致病机制,占所有病例的75%至80%。踝关节骨折占现有踝关节OA的62%,慢性韧带不稳定占16%,最常见于外侧踝关节韧带复合体。踝关节骨折引起的炎症环境被认为会加速整个踝关节的退行性过程。关于慢性韧带不稳定,踝关节软组织结构的松弛被假设会增加关节接触压力并导致退行性改变。由于绝大多数病例与创伤后关节炎(骨折相关或韧带不稳定相关)有关,原发性踝关节OA相对罕见,只有7%至9%的病例为特发性,13%的病例继发于炎症和血管原因,如类风湿性关节炎、血色素沉着症、血友病或骨坏死。
踝关节损伤(包括骨折和韧带扭伤)极为常见,随后可能会迅速发生退行性变化。因此,骨科医生临床上遇到相关踝关节OA的频率低于髋关节和膝关节OA,这可能令人惊讶。踝关节软骨环境中的一些病理生理特性可能有助于解释这一发现。踝关节承受的负荷量远大于髋关节和膝关节。踝关节的力可以达到500N/350mm²,而髋关节或膝关节分别为相同力作用于1100或1120mm²。由于踝关节承受的力比下肢其他关节大得多,踝关节OA比髋关节和膝关节OA少见这一发现可能违反直觉。踝关节软骨的一些固有因素被认为可以解释这一发现。踝关节软骨的独特之处在于,它被认为比下肢其他部位的软骨具有更强的自我再生和修复能力。尽管踝关节软骨比膝关节软骨薄(1 至1.62毫米对1.69至2.55毫米),但由于其含水量和蛋白质糖原含量较高,它更硬且渗透性更低。此外,踝关节软骨的细胞外基质更密集,这被认为可以提高承重能力并降低关节对机械损伤的敏感性。踝关节内的软骨细胞已被证明比膝关节的软骨细胞具有更高的代谢活性。因此,它们对合成代谢因子如骨生成蛋白-1和II型胶原蛋白C-肽表现出更强的反应。这些因素与踝关节软骨细胞增强的代谢活性相结合,被认为可以显著上调软骨合成并修复受损关节面的能力。尽管踝关节关节软骨具有自我再生能力,但它仍然极易受到损伤,导致踝关节承受的应力负荷分布不对称。不对称分布可能导致重复性损伤和软骨细胞内修复机制的异常,最终导致创伤后OA的进展。关节炎踝关节内的滑液显示出显著的生物力学改变。基质金属蛋白酶、聚集蛋白聚糖和骨形态发生蛋白-7等因素都与踝关节OA的进展增加有关,而骨形态发生蛋白-2水平较高则与OA相关的影像学变化缺乏和临床功能改善相关。关节炎踝关节的生物分子环境是持续研究的主题,目标是开发可能减缓疾病进展的靶向疗法。
作为最后的病理生理考虑,距骨骨软骨损伤与踝关节OA进展之间的关联是足踝骨科界当前的一个争议点。一些作者报告称,距骨前外侧、胫骨后内侧和内踝骨软骨损伤比其他部位的损伤更有可能发展为踝关节OA。这些数据表明,骨软骨损伤可能是与踝关节OA后期发展相关的病理生理过程的指标。相比之下,其他作者报告的结果表明,骨软骨损伤在踝关节OA的发展中可能起较小的作用。Weigelt等人证明,接受非手术治疗方案的距骨骨软骨损伤患者长期症状轻微,在14年的随访中没有相关的踝关节OA进展。距骨骨软骨损伤是正在进行的临床前和临床研究的主题,目标是确定这些损伤与踝关节OA之间的相关程度,以及哪些治疗选择(无论是保守还是手术)将为患者提供症状缓解并阻止疾病的进一步进展。
临床评估
患有踝关节OA的患者会抱怨关节僵硬和疼痛,并伴有功能能力的改变。可能有踝关节骨折或多次踝关节扭伤等创伤事件的病史。体格检查可能会发现因先前踝关节损伤手术而留下的疤痕。可能会出现ROM的大量丧失,并且可以注意到腿部肌肉萎缩和步态障碍。可能存在不同程度的关节积液,并且整个足部和肢体机械轴可能存在伴随的畸形。
诊断技术
踝关节OA的影像学检查从标准负重正位和侧位X线片开始,在这些片子上可以观察到关节间隙变窄、骨赘形成和软骨下囊性改变(图1)。标准X线片对早期踝关节OA的诊断敏感性较差,因此三维成像如CT和磁共振成像可用于识别软骨疾病的特定病灶。单光子发射CT可以提供关于病变的特定解剖位置以及软骨下骨结构代谢活性的更多细节。负重CT扫描的出现带来了更多的研究,旨在提高我们对踝关节OA以及足部和踝关节在负重生理位置的任何相关踝上和踝下畸形的理解。
图1;X线片显示右侧踝关节骨关节炎的正位和侧位图像。
分型
为踝关节OA创建一个定义治疗的分型方案已被证明是困难的。虽然最著名的分型系统是Tanaka分型,但Claessen等人的一项研究表明,用于踝关节OA的三种影像学分型方案(Van Dijk、Kellgren-Lawrence和Tanaka)中的任何一种在使用时都缺乏可靠性。到目前为止,还没有创建出能够适当地指导踝关节创伤后OA的决策或预后估计的分型系统。
非手术治疗
在对踝关节OA进行手术干预之前,应尝试一段时间的保守治疗。已经开发并应用了多种非手术治疗方式来治疗踝关节周围的退行性变化(表1)。不幸的是,缺乏高质量、随机对照试验支持的数据来推荐一种治疗方法优于另一种。
表1. 踝关节骨关节炎的非手术治疗方式。
表1. 踝关节骨关节炎的非手术治疗方式。
生活方式改变 | 矫形器 | 药物治疗 | 注射治疗 | 治疗师介导的治疗 |
---|---|---|---|---|
避免运动 | 碳纤维鞋垫 | 对乙酰氨基酚 | 皮质类固醇 | 踝关节周围肌肉强化训练 |
减肥 | 摇椅底鞋 | 非甾体抗炎药 | 透明质酸 | 冷疗 |
使用拐杖或其他助行器 | 踝足矫形器 | 局部用非甾体抗炎药 | 富血小板血浆 | 经皮神经电刺激 |
抗炎饮食(ω - 3 脂肪酸、地中海饮食) | 局部辣椒素、氨基葡萄糖 / 软骨素补充剂 | 干细胞衍生产品 | 按摩疗法 |
诊断为踝关节OA后,可以开始对患者进行关于可能与疾病进展相关的可改变风险因素的教育。避免高冲击运动和使用助行器如拐杖或手杖可能会有所帮助。体重指数升高与OA导致的功能障碍风险增加有关。减肥与膝关节OA患者经历的疼痛减轻有关。虽然肥胖对踝关节OA进展的影响尚不清楚,但鉴于踝关节在生理条件下承受的巨大力量,增加额外的体重可能进一步促进病理过程并加速踝关节的退行性变化。此外,代谢综合征和2型糖尿病与OA有关,应尽一切努力进行饮食和生活方式的改变以减轻这些疾病的负担。虽然不是特定于踝关节,但一些证据表明抗炎饮食可能会改善OA。需要更多的研究来充分量化特定干预措施对OA进展的作用,如增加ω-3脂肪酸、地中海饮食和富含维生素K食物的摄入。
物理治疗和矫形干预也可能有助于缓解踝关节OA的症状。加强踝关节稳定肌肉群和局部应用冷疗已显示出一定的治疗效果。通过使用摇椅底鞋可以在行走时减轻僵硬关节的压力,从而改善步态模式。对于不稳定或对线不良的患者,踝足矫形器可以提供支撑。
在解决了可改变的风险因素和物理干预措施后,可以考虑对踝关节OA进行药物治疗。与膝关节OA相比,踝关节关节炎相对少见,因此在处理踝关节OA时,通常使用膝关节OA的药物治疗指南。近年来,对乙酰氨基酚治疗OA的疗效受到质疑,尽管大多数外科医生仍然推荐用于关节炎病症。口服非甾体抗炎药(NSAIDs)已在OA相关疼痛方面显示出显著的临床改善,但与对乙酰氨基酚相比风险更高,包括长期使用时的胃肠道、肾脏和心血管副作用。在绝大多数踝关节OA病例中,应避免使用阿片类药物,包括曲马多、吗啡、氢可酮和羟考酮。
使用局部NSAIDs如双氯芬酸得到了多项临床试验的支持,并且与口服药物联合使用时可能特别有效。对于对局部NSAIDs无反应的患者,局部辣椒素在治疗膝关节OA方面也有效,因此可以合理地考虑用于踝关节OA。
常用于踝关节OA的关节内注射包括透明质酸、富血小板血浆(PRP)和皮质类固醇。在这三种选择中,透明质酸得到高质量临床数据的支持最少。皮质类固醇可用于提供短期症状缓解,通常持续4至8周。皮质类固醇的使用应限制为每4至5个月一次,以避免软骨损伤。PRP在踝关节OA的治疗中显示出前景。Angthong等人证明,在踝关节OA的PRP注射后平均16个月的随访中疼痛有所改善,但磁共振成像研究未显示软骨修复组织评分有改善。Mei-Dan等人将PRP与透明质酸直接比较,发现PRP组的患者在最终随访时报告功能改善和疼痛减轻。最后,间充质干细胞已应用于踝关节OA。由于采集部位和化学处理的显著异质性,这些产品的具体生物分子和细胞组成差异很大。在这种疗法能够被广泛推荐之前,还需要进行更多的研究,特别是考虑到相当大的成本负担。
手术治疗
手术治疗:保留关节的手术
已经开发了几种保留关节的手术方法用于踝关节OA。这些包括关节镜下关节清创术、关节牵张成形术和踝关节截骨术。关节镜技术已被证明对局限性骨软骨损伤,特别是距骨的损伤非常有用。然而,一旦病情达到中度严重程度,关节镜下关节清创术在踝关节OA的治疗中作用有限。踝关节牵张成形术涉及在胫骨和距骨之间植入固定或铰链式外固定装置,以在踝关节上施加牵张力。该技术可以单独使用,也可以与软骨成形术、微骨折或生物制剂应用(如透明质酸或PRP)等技术结合使用。不幸的是,发现踝关节牵张成形术在提供长期疼痛缓解方面效果不足,并且缺乏证据表明关节牵张技术会导致显著的软骨再生。
与关节镜下关节清创术和踝关节牵张成形术相比,踝关节截骨术可以作为踝关节OA的保留关节手术,特别是在存在踝关节内翻或外翻畸形等对线不良的情况下。截骨术可以减轻疼痛并延迟进行确定性关节牺牲手术(关节融合术或TAA)的时间。截骨术应保留给至少50%健康软骨仍然存在的患者。虽然文献中的具体技术各不相同,但内翻畸形通常通过内侧开放楔形截骨术治疗,而外翻畸形通常通过内侧闭合楔形截骨术结合腓骨截骨术矫正。踝上穹顶截骨术也可以进行以纠正整个肢体的机械轴。穹顶截骨术已显示出在矫正踝关节畸形方面的有效性,同时将同侧髋-膝-踝轴重新调整到中立位。需要进一步的工作来评估这种改善的对线是否会导致踝关节OA进展的减少。
手术治疗:牺牲关节的手术
对于中晚期踝关节OA,保留关节的技术是不够的。因此,在非手术治疗失败后,需要进行切除病变关节面并通过关节内骨融合或用植入装置替换关节面的手术选择。
踝关节融合术
踝关节融合术通常是终末期踝关节OA的首选治疗方法。该手术的目的是实现足部平坦和稳定、无痛的负重表面。即使随着新一代TAA的适应症发生变化,踝关节融合术对于非常年轻的终末期踝关节OA患者或职业对功能要求较高的患者可能仍然是首选。该手术可以通过标准开放技术进行,包括外侧经腓骨入路、保留踝的经典前入路(图2)和其他入路。此外,踝关节融合术可以通过微创技术进行,通过微型开放技术或关节镜清除关节软骨。在接近关节后,用钻头对关节面进行钻孔,并在不使用大切口的情况下实现固定。
图2 临床图像显示踝关节的标准前入路,常用于踝关节融合术和全踝关节置换术。
踝关节融合术是一种广泛使用且成功的技术,有广泛记录的疼痛和功能改善。接受踝关节融合术的患者相对于正常人群表现出步态生物力学的改变,但对该手术仍然非常满意。虽然踝关节融合术对终末期OA是成功的,但它与多种并发症相关。其中最主要的被认为是相邻关节骨关节炎,这被认为是由于足部和踝关节生理生物力学的异常所致。足部周围的关节被认为会补偿踝关节ROM的丧失,因此可能会过度使用并发生退行性变化。距下关节和距舟关节在踝关节融合术后已被证明有更高的症状性OA发生率。距下关节融合术可以与踝关节融合术同时进行,但当两个关节都被牺牲时,足部和踝关节的ROM会受到很大限制(图3)。在一个超过7000例踝关节融合术的大样本中,5.6%的患者随后需要进行相邻关节融合术。踝关节融合术还容易出现不愈合、伤口裂开和有症状的植入物等并发症。一些患者可能特别在意踝关节ROM的丧失,在手术前应适当告知。踝关节融合术微创手术的支持者指出,与开放性踝关节融合术相比,关节镜下踝关节融合术住院时间更短、疼痛评分更低、并发症发生率更低。Woo 等人证明关节镜下踝关节融合术病例的并发症发生率(0%)明显低于开放性踝关节融合术(19.6%)。
图3 X线片显示一个踝关节融合术的负重侧位和正位图像,包括使用基于前方的踝关节融合钢板和穿过距下关节放置的螺钉进行的距下关节融合术。
全踝关节置换术
对于不能接受ROM丧失且功能需求低于标准踝关节融合术患者的患者,TAA在全球范围内越来越受欢迎。在过去十年中,TAA 的适应症已扩大到包括年轻患者和功能需求较高的患者。第四代TAA与早期假体相比,总体结果得到改善,并发症发生率降低(表2)。TAA不仅可以用于严重踝关节OA的患者,也可以用于先前进行过踝关节融合术的患者(切除融合的关节面,并放置假体以恢复ROM)或踝关节相邻关节同时存在关节炎变化的患者(通过同时进行后足小关节融合术)。这些手术虽然理论上有利,但需要高水平的外科医生经验,并且与频繁的并发症相关。一些作者假设,在踝关节因关节炎疾病或融合术导致ROM明显丧失的情况下,TAA可以减轻周围关节的压力并降低相邻关节OA的发生率。同样的逻辑适用于对侧踝关节融合术使所讨论的踝关节承受更多压力的情况。
表2. 全踝关节置换术从第一代到第四代系统设计的演变概述
第一代 | 第二代 | 第三代 | 第四代 |
---|---|---|---|
原始植入物设计 | 多孔金属背衬表面以增强骨整合 | 减少骨切除量 | 卓越的植入器械 |
涉及大量骨切除 | 增加胫距关节、距腓关节和内踝距骨关节面的重新修整 | 考虑解剖平衡 | 出现患者特异性器械 |
可选联合下胫腓联合融合以增强稳定性 | 保留韧带支持结构 | 全踝关节置换术加全距骨置换术 | |
与高伤口并发症发生率、胫骨和距骨骨丢失、骨溶解和植入物松动相关 | 受聚乙烯磨损、下胫腓联合不良 / 不愈合、撞击和植入物移位的限制 | 翻修全踝关节置换术专用系统 |
尽管TAA在手术技术和设计元素方面有了显著改进,但高并发症发生率仍然困扰着该手术,特别是与其他形式的下肢关节置换术相比。文献中描述该手术后并发症发生率的异质性很大,报告的发生率从13.5%到54.5%不等。TAA后一些最常见的并发症包括感染和伤口裂开、无菌性松动、聚乙烯骨折、术后疼痛、主观僵硬和ROM丧失。还可能遇到异位骨化、骨囊性形成、软组织撞击、术中和术后骨折(主要是内踝或外踝)以及深静脉血栓形成。也许最重要的是,TAA的长期耐久性仍然是一个值得关注的问题,中期到长期随访的失败率较高。仔细平衡足部和踝关节的生物力学可以改善结果,即使在踝关节存在严重内翻或外翻畸形的情况下,TAA也可以成功进行。TAA的一些绝对禁忌症包括活动性感染、主要外周动脉疾病、Charcot神经关节病和软组织覆盖不足。骨质疏松症、吸烟、病态肥胖、极高的功能需求和距骨缺血性坏死是相对禁忌症。虽然曾经被认为是TAA的相对禁忌症,但年轻患者的踝关节置换术已成为一个有重大争议的话题,一些TAA已在50岁以下的患者中成功进行。
踝关节融合术与全踝关节置换术的比较
也许,踝关节OA手术治疗中最具争议的领域是终末期踝关节关节炎时踝关节融合术和 TAA之间的选择(表3)。踝关节融合术可成功缓解疼痛,但会导致步态模式异常,这可能导致相邻关节OA并在不平坦表面行走时降低功能能力。TAA保持ROM,但与更高的翻修手术和翻修程序发生率相关,并且在某些情况下,踝关节整个关节会持续疼痛和僵硬。TAA后的感染率在文献中差异很大,但一些系列报告的感染率相对高于其他形式的全关节置换术。一旦发生感染,TAA的感染是一种灾难性的并发症,可能导致膝下截肢。关于患者报告的结果,几项研究直接比较了TAA和踝关节融合术。Saltzman等人比较了465例TAA和47例踝关节融合术,报告TAA组的功能结果评分有所改善。其他作者报告的结果不太乐观,并对TAA持谨慎态度。Daniels等人使用加拿大足踝外科协会数据库描述了TAA的主要并发症发生率(19%)是融合术(7%)的两倍多。这些作者报告两组之间的踝关节OA量表和简式健康调查量表(SF-36)评分没有差异。随着设计的改进和关于TAA与踝关节融合术长期结果的研究发表,骨科医生无疑将对这些手术有更深入的了解,以指导共同的手术决策和患者教育。
表3. 全踝关节置换术与踝关节融合术的比较。
踝关节置换术 | 踝关节融合术 | |
---|---|---|
翻修手术风险较低 | - | × |
维持关节活动度(ROM) | × | - |
更适合高功能需求患者 | - | × |
感染率较低 | - | × |
相邻关节退变风险较低 | × | - |
可用于神经病变患者 | - | × |
对侧踝关节已融合时更合适 | × | - |
对终末期踝关节骨关节炎的有效循证治疗 | × | × |
避免不愈合风险 | × | - |
避免骨溶解 / 松动风险 | - | × |
挽救手术
虽然踝关节融合术和全踝关节置换术是目前治疗终末期踝关节骨关节炎最常用的手术方法,但其他几种手术治疗方案也值得讨论。这些包括胫距跟(TTC)关节融合术和全距骨置换术(TTR)。TTC 关节融合术涉及距下关节和胫距关节的融合,最常使用逆行髓内钉或外侧钢板螺钉结构进行。TTC关节融合术通常被认为是一种挽救手术,用于全踝关节置换术失败或严重距骨或胫骨远端骨缺损的情况。在严重后足不稳定、病态肥胖、晚期进行性塌陷性足畸形以及Charcot神经关节病等周围神经病变的情况下,该手术也被推荐作为踝关节骨关节炎的替代手术选择。TTC髓内钉可以通过微创方式植入,即通过经皮方式进行固定。尽管如此,仍有一些并发症被报道,包括髓内钉周围骨折、不愈合、感染以及无法纠正踝关节或后足对线。TTC关节融合术涉及胫距关节和距下关节的刚性固定,因此极大地限制了足部的正常生物力学。因此,在长期随访中,相邻关节的加速骨关节炎被认为是极有可能的。
作为踝关节骨关节炎在明显距骨体骨缺损(如特发性骨坏死、炎症性疾病或长期使用类固醇导致)情况下的最后一种潜在治疗选择,TTR(有或没有添加全踝关节置换术的胫骨植入物和聚乙烯衬垫)已取得了一些早期成功(图4)。TTR 假体由多种金属合金制成,包括钴铬合金和钛合金。虽然这种治疗选择仍处于起步阶段,但该手术有可能恢复后足高度,同时保持踝关节的活动范围。该手术的批评者对TTR的长期耐久性表示担忧,并在广泛采用该技术之前敦促谨慎。需要进行中期到长期结果的进一步研究,以进一步评估TTR。
图4 X线片显示一个全距骨置换术(TTR)的负重侧位和正位图像,同时增加了全踝关节置换术(TAA)的胫骨植入物和聚乙烯衬垫。在这种情况下,通过TTR的下表面多孔涂层并利用穿过植入物的预钻孔进行了同期距下关节融合术
结论
总之,由于人口老龄化,踝关节骨关节炎越来越受到关注,但比髋关节或膝关节骨关节炎少见。其病因最常见于创伤后。治疗选择包括保守治疗和手术治疗。生活方式改变、物理治疗、矫形支持、药物干预和关节内注射可以尝试,但在终末期疾病情况下往往不成功。如果保守治疗失败,踝关节融合术和全踝关节置换术是中到终末期疾病最常用的治疗方法。踝关节融合术与全踝关节置换术的适应症和结果是积极研究的主题,也许是目前踝关节骨关节炎中最具争议的领域。