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By Dr. Brad L. Penenberg 566
Medial Pivot 概念在這 20 年來不斷演進,Dr. Penenberg作為第一代MP knee的設計團隊一員,參與了整個升級的歷程。在 2015 年正式發表了搭配客製化關節系統的 Medial Congruent 襯墊,他本人在使用 MP 及 MC 同時間也有在使用傳統的 PS,本期有幸邀請到大師來為我們講解整個 MC 的概念,以及手術上的差異,同時也非常慷慨的分享在使用 PS 與 MC 的寶貴經驗 !
 
 
S&H: 過去十年骨科市場有哪些變化?
A: 如今的膝關節置換滿意度已達 70% 以上,我們清楚意識到膝關節置換回復正常功能的重要性大於消除疼痛。因此我們認為下一階段的設計重點仍是將考量如何增進膝關節的術後滿意度,而美國市場主流的 Posterior Stabilized (PS) 膝關節的傑出設計則不是我們的考量。在過去 5 到 7 年中,更符合解剖設計的膝關節置換設計開始抬頭,研究重點轉向至更有意義的因素上。有趣的是,雖然在技術上也一直有改良,但我覺得"植入物設計"的議題非常重要,更加符合天然膝關節排列的生理學和運動學。植入物的重要議題在於通用性和對解剖的適應性,以及更加精準還原的能力。在器械使用方面,從標準力學器械到病患個人化器械,進而發展到使用機器人。

S&H: TKA 目前有哪些限制? 
A: 膝關節置換從前被認為是舒解疼痛的手術,不像髖關節置換的目標是忘記髖關節的存在。膝關節置換的發展遲緩,而事實上有 95 ~ 99% 的手術無法達成目標。這點可以從我多年來回診的病患身上看到,尤其是在韌帶平衡方面。我做的很多膝關節重建手術有中等屈曲不穩定,病患的韌帶平衡不足以達成完整的關節活動度,導致他們的不安全感和跌倒。很多這類病患的程度還不到需要重建手術,但如果韌帶平衡不夠精確,就不算是理想的膝關節置換。還有一半的問題是如何達到理想目標。問題出在哪裡?我覺得問題在於 post and cam 的排列,以及沒有完全瞭解應該如何將正常或天然的運動學應用於 TKR。我們一直在研究一種「以不變應萬變」的手術,特定的角度測量和角度切割,而不顧個別的膝韌帶包覆,以及如何再現天然的韌帶平衡。


S&H: 客製化全人工膝關節如何幫助達到正確的平衡、對運動學的更深瞭解以及更高的滿意度?
A: 一項關鍵特色是尺寸的多樣性,這源自於最初認為專注於性別特異性結果並不如預期。此概念的延伸是客製化全人工膝關節的尺寸差距多樣性大於市面上其他任何膝關節系統。我們不需要顧慮組件的尺寸過大或不足,大部分時間我們可以做到極度精確。看看現在的股骨組件和非對稱性脛骨,實際上已經去除了過度突出和覆蓋不足。此外還有內側包覆的演進,這在未來將持續是我們的重點。所以客製化全人工膝關節的整合像是連續的光譜。如果在準備骨骼後有中等屈曲不穩定,使用客製化全人工膝關節可以輕易解決。它具有尺寸的多樣性,根據運動學的多樣性,同時保留傳統的長期耐用性。 

S&H: 您對客製化全人工膝關節最滿意的是哪一方面?
A: 第一,尺寸的多樣性和無縫整合,消除中等屈曲不穩定的感覺,使用 Medial Congruent (MC) 襯墊病患滿意度問題。在歷史上,只使用 PS type,必須添加 rod 或更深的 box cut,如果需要 varus/valgus 穩定性時這將是其退路。所以我認為是系統襯墊的多樣性,不必擔心尺寸判定錯誤,在有些許股骨 overhang 時可簡單做出調整,或者調整切割而簡單縮減尺寸。客製化全人工膝關節提升了這項特性,這是我認為其他系統沒有的特性。

S&H: 您使用過 11mm 聚乙烯嗎? 
A: 我想大家使用 1 mm 增量已經很久。我是 Medial Pivot (MP) 膝關節的設計者之一,已經有 20年,我總覺得缺少了點什麼,不是太鬆就是太緊。很明顯 1mm 就能有顯著的差異。1 mm 的差距可以讓你微調膝關節,如果太鬆,只需要增量 2 mm 的尺寸,就可以提供 flexion 穩定度同時達到完全伸展,但在中等屈曲鬆弛上能得到滿足,這是一種讓步,很明顯 1mm 增量能帶來顯著的差異。 

S&H: 過往全人工膝關節的理念是於 7 度角切割脛骨,而客製化全人工膝關節是 3 度,是什麼造成兩者不同?
A: 主要差別在襯墊的斜率,但差別最顯著在於 MC 襯墊,所以我不做傳統 PS type 膝關節。對於 MC 來說,我一開始就堅信,不論採用後十字韌帶保留性或犧牲十字韌帶的膝關節,根據我對 MP knee 的 20 年經驗,基於正常的運動學,內側的包覆可以提供 AP 穩定性,不需使用 post and cam。3 度角算是介於 CR 和 PS 之間的妥協,所以 3 度角對於傳統 PS type 可以發揮很好的作用,至於 MC 我建議使用 5-7 度角,總是有提高到 9 度或以上的可能性,這是為了安全起見。現在的 3 度也不會妨礙屈曲。 

S&H: 您會用3或5度角做MC嗎?
A: 我會用 5 度角做 MC,不論有沒有 PCL。這是一個範圍,現在我們使用機器人可以更精確限定在範圍內,和設定排列夾具,容許誤差範圍一般是 1 ~ 3 度角。我想我們處理 Recurvatum 離開 0 度但不以 7度為目標,我們不會見到 9 或 10 度。如果我們以 5度為目標,調整一些後側斜率,做切割夾具的設定,那就可能達成目標而不會超過。我沒有做過逆傾斜。 

S&H: 如果醫師想從 PS 轉換至 MC,而他平常是做 7 度斜率,您認為有需要轉換成 5 度嗎?
A: 轉換成 5 度很合理,這個範圍不會損失什麼,我只是不希望看到 7 度以上,因為如此可能導致屈曲間隙太鬆。我覺得 5 度比較安全,盡量不要 7 度。雖然與 post and cam 沒有太大的差別,但如果以 7 度為目標,結果得到 7 或 8 度,那麼我認為在達到 60 或 70 度屈曲時會導致不穩定。太大斜率會造成內外翻的應力差異,導致病患不滿意較大間隙產生的咔嗒聲。這樣雖然不會造成失能,但病患不會太滿意。

S&H: 關於犧牲或保留 PCL,您如何選擇病患?
A: 根據我對 medial pivot knee 的 20 年經驗,保留PCL 直到做好所有骨骼切割,直到最終假體的測試。在最終屈曲 ROM 測試,如果膝關節 Book opening 開啟,也就是樞軸向後,當 90-100 度屈曲時向前開啟,這表示PCL 太緊,此時只要釋放 PCL。我們使 5 度斜率做為缺口,不論有沒有 PCL,那麼釋放 PCL 不會有問題。

S&H: PS 膝關節和 MC 膝關節的適應症是什麼?在病患滿意度上有所差異嗎?
A: 這是一個新的認識。我不認為是新的理念,比較像是認識到使用 MC 可以達到與 post and cam 相同的AP 穩定性,同時提供高的中段彎曲穩定。使用 MC 可以得到相同於 post and cam 的 11mm 膝蓋伸直時的AP 保護。所以,差別在於 MC 可以保留更多的骨骼。其他重要差異可能是病患滿意度的問題,因為 MC 關節比較無聲,不像PS type可能有咔嗒聲。我們最近瞭解, PS 能提供的所有好處,MC 都能提供。


S&H: 如何使用 Medial congruent 襯墊提升病患滿意度?
A: PS 膝關節設計用來舒解骨關節炎膝痛的歷史有 30 年以上。PS type 是用來代替 PCL 不足的方法,或是沒有 PCL 或不確定要對 PCL 做什麼時,我們將它取出,那麼 PS type 是回復不穩定的最好解決方法。30 年的實際經驗發現它在屈曲時會發出咔嗒聲,功能方面不一定會不穩定,但病患對於膝關節的噪音和不自然的體驗不是很滿意。有試驗比較相同病患的標準 PS 和 MC,病患喜歡較安靜、穩定性較佳的 MC type。標準 CR 是合理的選項,但在我的經驗中,剛好今年 1 月是pivot knee 設計 20 周年紀念,我認為 MC 屬於將 AP 穩定性和內側順形性結合的類別,屬於提供需要多一點穩定性或希望保留 PCL 完整的病患更適合的系統。換句話說,最終你可以留下 PCL,而在當時是有理由取出它,如今可能因為增加1 mm 的襯墊即可達到最佳的穩定性。

S&H: 是什麼激發您對原始 Medial Pivot 的興趣?您參與了設計團隊嗎?
A: 我在 90 年代是設計團隊的成員。那是個有趣的動態 MRI 試驗,目的是確認股骨內髁的正常軌跡與傳統 PS 型膝關節官方軌跡的比較。在觀看內髁運動時的所謂低點時,股骨的移動不超過幾毫米。如果你想要 3 mm 的向後滾動,而實際上天然膝關節的內髁沒有向後滾動。所有 post and cam 膝關節在內髁和外髁都有向後滾動。
我們原始設計的膝關節遵照天然解剖學,有韌帶和順形的結構,其他結構被忽視了,在全膝置換中我們都犧牲了半月軟骨,而它能幫助股骨髁維持天然的軌跡。數十年來保留正常運動學的希望一直是為了舒解疼痛,而異常的運動學是以 post and cam的形式呈現。

根據 20 年的經驗,現在我們有了新的理解,而且我們有信心能展現自然的運動學,且在內側的股骨內髁運動更固定。如果藉由順形性獲得穩定性,而沒有確實能舒解疼痛卻不能真正接近正常運動學的 post and cam 帶來的偏差,我想由於病患的不滿意,導致最近 10-15 年對於內側順形性理念的興趣,想當初此理念提出時,大家只覺得有趣但沒有人認為會成功。MP 襯墊的一項顧慮是它會傳導危險的應力到植入物-水泥介面或水泥-骨骼介面,而因為順形性會有早期鬆脫的疑慮。基於我 20年的經驗,沒有看過 MP 設計有植入物鬆脫或加速聚乙烯磨損。所以原本的設定是基於它更符合解剖的事實,基於多年來看到 PS type 膝關節產生噪音且穩定性較低但確實舒解疼痛。但基於需求已經改變,我們希望能做到膝關節可以如同髖關節一樣,遺忘膝關節置換中的植入物的存在。我相信此問題的解決方法之一是正確放置的 MC type 膝關節。

S&H: 我能如何強調 Medial Pivot 到 Medial Congruent 的改良?
A: 我認為的明顯差異以及不再使用 MP 的理由,是系統微調和多樣性的演進停止。但還是有關於簡單添加 1 增量的演進,我們也將內側的支點向後移動以幫助改善 ROM。
我們開始設計 Medial Pivot 時,股骨植入物與襯墊的 radius 相當接近 1 比 1,比 MC 的順形性更高。但我們無法縮減尺寸,必須配對股骨和脛骨,這使得脛骨的尺寸常常需要選擇的過大,我們無法做到良好的尺寸搭配,使得我們被迫需要選小一號的股骨尺寸,常會需要切除到 12 ~ 13mm 的後內側骨骼,從而達到不會因為屈曲間隙太緊限制運動,所以我們考慮改進方式是將支點更加向後。所以下一代就從原始的 Advance MP knee 來到 Evolution MP knee,我們稍微減低Conformity 以便放大和縮減脛骨的尺寸,開始使骨骼切除和植入物厚度更加相符。在 MC 襯墊上我們又再將支點往後移了一些,提供更好的 ROM 且不會犧牲穩定度。市場上競爭者的球型膝關節系統非常緊,而且它們放大和縮減尺寸的方法是改變脛骨的喇叭口,使得外觀看起來很尷尬,還有尺寸搭配錯誤的問題,為了使半徑接近而採用比股骨小的脛骨,從而造成脛骨聚乙烯的外觀怪異。

S&H: 您是否認為對於 Medial Congruent 設計,內側和外側的平衡比 PS設計更為重要?您希望軟組織更加完美嗎?
A: 是的,我認為正是如此。我覺得大家越來越能接受穩定性,以前的標準是可以接受兩側有一些空隙,認為不需要太緊。所以可以接受2 mm,而且兩側有少許不同。但我認為這並非是永遠不變的鐵律,一如 PS 膝關節發生有噪音及中等屈曲鬆弛。
對於 MC knee 有 1 ~ 2mm 的差異不會有問題,除非你做一個輕微內翻的脛骨切割,這是某些新的運動學排列理念的討論話題。如果在內翻膝關節做一個 90°的脛骨切割,可以用單純的間隙平衡技巧做一些調整,但如果沒有做足夠的內側釋放,外側可能會有一點不平衡。你可以使用標準 PS Knee 的做法達成相同效果,只要置入一個較厚的 insert,如果內側還是很緊,只要再多釋放一點 MCL。所以我認為這和軟組織平衡是相同的途徑,post and cam 可用於 MP 和 MC Knee。我在內側的釋放盡可能少,但如果為了準備 broach 而需要將脛骨半脫臼向前,可能會多釋放一點,所以我們必須小心,在判定間隙平衡和判定植入物厚度時獲得最終的軟組織包覆。使用 PS 膝關節可以獲得完美的平衡,使用 MC 膝關節可以獲得完美平衡而不需去除多餘的骨骼。

S&H: 針對犧牲和保留 PCL,病患滿意度上有無不同?
A: 沒有,我 20 年來這兩種MP & MC 概念都做過,早期設計剛問世時我們有過辯論,結論是我們等到後來再決定,因為 MC 可以在沒有 PCL 的狀況下提供穩定性,脛骨斜率又是另一個要探討的問題,因為如果屈曲時鬆弛,保留 PCL有時候只是因為脛骨的斜率過大。使用機器人可以做出更謹慎的判斷,而且有時我們會在手術中繪圖,裝上脛骨組件僅僅做為測試,目前的數位影像技術使其更加簡單。

S&H: 對於正要開始 Medial Congruent 的醫師有何建議?
A: 我想告訴醫師,你們可以獲得相同的 AP 穩定性,且不用多此一舉取出 box,你們有機會提供病患滿意度較高的膝關節,排除發出噪音的 post and cam 世代,雖然它不那麼明顯,但 20 年來我有病患一邊裝標準 PS,另一邊裝 MP 膝關節,它們有著戲劇性的差異。有一些論文證明 PS 和 MC 之間的差異。關於傳統 PS 相對於MC 膝關節的比較文獻中,病患壓倒性地偏向於較安靜的 MC type。所以我認為這是一種進化,或許可以說是革命,因為骨骼得到保留。但對於 PS type 我們要求什麼?要求的是 AP 穩定性。Post and cam 對於內外翻穩定性沒有貢獻,所以如果能給你等同於高前壁的向後鬆垂的抗性,那又怎麼樣。所以病患感受可以視為終點,手術時這是有趣的,但關於醫師在執行上有何差別,我覺得只要做同樣的切割就行了。大多數人在測量切除下會有相似的間隙平衡。我不認為垂直脛骨切割很重要,但如果和你平時做的一樣你還是可以做。我想歸根究底在於膝關節的平衡,你平衡韌帶包覆,以獲得提供適合該軟組織包覆的滑動形態之膝關節,那麼病患會很滿意。此膝關節將有很好的運動,整個 ROM 都有優異的穩定性。多數時候我們關注的點在於伸展或屈曲時測量的間隙平衡,完全忽略問題所在的中等屈曲。

有公司多年來研究機器人系統和內側樞軸,他們沒有考慮到 PCL 的完整性。我停止這方面的研究是因為手術後的側面 X 光片顯示股骨常會向前半脫臼。他們好像有稱為高壁的構造,但其實比較像斜坡而非牆壁,並不能提供對於股骨向前平移的抗性。現在他們正在趕工試圖提供類似內側一致性的設計。其他公司也正在研究這一方面,我認為這是未來的方向。他們可能不覺得周圍所有人都在做一樣的東西會造成壓力,但我認為一旦開始研究並感受到此類膝關節的穩定性和無聲特性,不用取出多餘的骨骼且可能提供更高的病患滿意度。

S&H: MC 在中等屈曲時比 PS 穩定嗎?
A: 是的,這是重點所在,重點不在於脛骨側的包覆,而是遠端股骨曲度比較順形。所以當你仔細看某些膝關節,如果它有平坦的曲度和 J-curve,但 J-curve 線已經被放棄,因為它在中等屈曲時會使內側的股骨髁變平坦。如果內側有更為順形的曲度,你會更直接的感覺到中段的間隙平衡,因為金屬會達到更遠端從而不會鬆弛。那麼你會有高壁脛骨的順形性,但不僅僅是因為高壁,而是客製化全人工膝關節的優良設計有更恆定的曲度。
許多研究已經注意到曲度的問題,嘗試以各種方式改變內側和外側半徑,這正是另一項重要的特性,它的概念是填補間隙,完全伸展時在內側有相同的開口,因為之後的 30 到 70 度屈曲最為重要。Post and cam 不會提供額外的內外翻穩定性,這是一種常見的錯誤迷思,這個機制不會有額外的穩定度。

S&H: 您認為 TKA 在 5-10 年內會如何演進?
A: 我認為客製化全人工膝關節的能力沒有被完全理解,可以將它視為對於傳統系統的弱點全面提升,MC 選擇多樣性提供了整個 ROM的完美穩定性。關於順形性,理想上是按照股骨和脛骨之間正確的運動學關係來做。所以我認為客製化全人工膝關節系統的潛力不同於其他系統,包括其他機器人系統,整體提升軟組織平衡及更加的滿意度。
如果你追求完美平衡,關於手術後內側和外側的開口,我不確定大多數做 PS 膝關節的醫師目標是什麼。MC 的概念是在內側沒有移動,因為有順形性的表面,所以不需要容許多餘的移動,相反地圓形對平面或平面對平面的運動就需要一些額外的空間,因為有自然的 roll back。藉由股骨和脛骨的包覆面,它只是在包覆上滑動,所以造成它比較緊,只需要徹底找出平衡,而不會有明顯的間隙開口。 

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