TKR 中的传统对位与替代对位

研究问题：

在进行全膝关节置换术 (TKR) 时，与接受相同手术但使用传统技术的一组相比，使用替代对齐方法是否会改善功能？ 主要目的：通过牛津膝关节评分 (OKS) 中至少 5 分的最小临床重要差异 (MCID) 评估，确定使用替代对线方法接受 TKR 的组在 1 年时的功能结果是否有显着改善该小组使用传统的对齐技术。

次要目标：确定在执行 TKR 时是否使用替代对齐方法会导致：

• 缩短住院时间 (LOS)
• 通过肌力计测量的股四头肌峰值或腿筋肌肉扭矩进行评估时，短期功能得到改善
• 由于减少 LOS 或手术时间而降低医院成本
• 短期、中期和长期时间框架内患者结果评分的改善 膝关节骨性关节炎结果评分 (KOOS)、牛津膝关节评分 (OKS)、Euroquol (EQ5D)
• 通过计算机断层扫描 (CT) 扫描旋转轮廓评估评估植入物的增强定位
• 膝关节屈曲范围增加
• 组件定位、肢体对齐或组件磨损方面的任何显着差异
• 与使用传统仪器执行的 TKR 相比，通过埃克塞特功能实验室协议或 Nurture 活动评估工具或 Instride 加速度计测量的功能能力的任何显着变化。

研究团队将实现以下目标：

• 通过在 2 年的时间内将 126 名患者纳入这项研究
• 通过在 8 年的时间里对主题进行前瞻性随机研究
• 通过使用患者生成的问卷和来自埃克塞特功能实验室的数据分析患者术前和术后的功能状态
• 通过分析患者 1 年的 X 光平片放射学结果，以查看肢体排列、部件位置和磨损
• 通过分析 TKR 组件在术前和术后计算机断层扫描 (CT) 扫描中的位置
• 通过收集从患者管理系统获取的住院时间数据
• 将研究中的所有数据整理成电子表格，供专业统计学家分析

科学背景：

尽管是最成功的骨科手术之一，但许多患者在 TKR 手术后仍然不满意。 在一项对 253 名患者进行的研究中，TKR 术后 1 年，Noble 等人报告说 11% 的患者对手术后的满意度持中立态度，而 14% 的患者报告说他们不满意 (3%) 或非常不满意 (11%)。 其原因并不总是很清楚。

多年来，外科技术的各种变化都试图解决这个问题。 其中包括计算机辅助导航和患者特定的膝关节置换部件。 然而，对 Brin 等人来说，这的临床意义仍有待证明。

最近，注意力集中在腿部的对齐上。 TKR 中的经典机械对齐 (MA) 旨在将假肢组件与股骨和胫骨的机械轴共同对齐，并恢复中立的整体肢体对齐。 传统上，外科医生认为，当术后肢体对齐相对于机械轴校正为 0 ± 3 度时，植入物的耐用性会最大化。 在植入 TKR 的胫骨组件时，外科医生会尝试将装置垂直于胫骨机械轴放置。 这样做是为了确保新膝盖上的应力均匀地分布在关节的两侧，以尽量防止假体一侧的不对称或加速磨损。 然而，Bellemans 等人检查了 250 名无症状的志愿者，发现 32% 的男性和 17% 的女性有膝关节内翻畸形。 因此，对于许多人来说，垂直于胫骨机械轴放置胫骨假体可能会导致腿部的排列发生显着变化，对膝盖周围的软组织施加新的压力，并改变相邻脚踝的生物力学和髋关节也有可能在这些区域产生软组织应变。 这种对准变化可能是导致一些 TKR 患者不满意的主要因素。

未能实现 TKR 组件“正确”定位可能会对人工关节的生存产生不利影响的担忧可能没有充分根据。 Bonner 等人报告了 501 个 TKR 在 15 年随访后的存活率。 396 个种植体在机械轴的 3° 范围内，105 个不在。 虽然后一组可能表现较差，但结果显示，当无菌性松动的翻修作为分析的终点时，两组的存活率没有统计学上的显着差异。 同样，Parratte 等人回顾了 398 例 TKR 病例，其中 292 例术后肢体力线在机械轴 0-3° 范围内，106 例在机械轴之外。 作者得出结论，术后机械轴 0° ± 3° 并未提高种植体十五年的存活率。

因此，像 Waterson 等人这样的外科医生现在正在质疑旧的排列哲学。 已经采取行动改变手术实践，并以复制患者自身原始膝关节自然、替代或运动学对齐方式 (KA) 的方式将膝关节置换部件放置到位。 重要的是，几项针对该 KA 的研究并未显示出对膝关节置换术结果的任何满意度下降，并显示出一些迹象表明，在短期内，膝关节的功能可能会因新技术而得到改善。

Waterson 等人报告了 71 名接受 TKR 的患者的 1 年随访数据，随机分配至 KA (n = 36) 或 MA (n = 35)。 他们在术后一年的功能上没有发现显着差异。 作者建议需要进一步研究，看看 KA 的任何理论上的长期功能益处是否已实现，或者是否对种植体存活有任何潜在影响。 有趣的是，在这项工作中，与 MA 组相比，KA 组的平均美国膝关节协会评分 (AKSS) 在 6 周时有更大的改善 (p = 0.05)。 与 MA 组相比，KA 组在六周和三个月时的股四头肌峰值扭矩测量值也明显更好（分别为 p = 0.003 和 p = 0.02）。 虽然这项随机对照试验未能证明 1 年时植入 KA 或 MA 的 TKR 之间存在任何明显差异，但作者建议进行中长期随访以确认模棱两可的功能结果，并且 TKR 的存活不会受到以下因素的影响KA 相对于 MA。 这项新研究进一步采用了这一概念，使用手动仪器来尝试实现 KA。

Mizner 等人报道，与年龄匹配的受试者相比，TKR 后长达一年的患者股四头肌力量不足 30-40%。 他们描述股四头肌性能下降与跌倒风险、步行速度、从坐到站转换的速度和质量，以及 60 岁以上人群爬楼梯时的表现相关。 这种功能缺陷会对生活质量产生重大影响，并且这种功能下降可能是一些患者报告对 TKR 不满意的一个促成因素。 Bade 等人在术后 1 个月和 3 个月发现 TKR 后股四头肌力量有类似的下降，需要 6 个月才能恢复到术前水平。 同样，这可能会对功能恢复和满意度产生影响。 如果 Waterson 对 KA 与 MA 的研究表明早期股四头肌功能有所改善，那么重要的是要了解这是否可以进一步发展并转化为 TKR 后改善的功能和满意度。

Dossett 等人报告了他们的工作结果，并评估了一种替代对齐方法（KA 与患者特定的切割指南）与使用传统仪器的 MA 对齐结果进行比较。 这是一项针对 41 名 KA 和 41 名 MA 患者的随机对照试验。 在这项工作中，作者指出，由于机械对齐的 TKR 努力将肢体对齐校正为一条直线，因此可以改变膝关节的运动学。 他们概述了 KA 背后的原理，即组件的放置，以便描述正常膝关节运动学的 3 个轴的正交 3-D 方向恢复到关节炎前膝关节的方向。 他们的两个次要结果指标显示有利于 KA 膝关节的结果：Oxford 评分（OKS-0 最好，48 最差）在 KA 组中为 8，在 MA 组中为 15，相差 7 分，这是显着的（第 001 页）。 运动学对齐组的膝关节屈曲范围为 120°，而 MA 组为 115°，相差 5°，差异显着 (P = .043)。

同样有趣的是，在 Dossett 论文中，运动对齐组的手术时间比机械对齐组少 21 分钟（P<000）。

至少在短期内，TKR 组件的 KA 似乎有可能改善患者产生的结果、股四头肌扭矩和膝关节的柔韧性，这在理论上可以增加对 TKR 满意的患者数量。 如果不严格追求 MA，对 TKR 长期失败的担忧似乎已经减轻。

需要一项检查 KA 的短期、中期和长期结果的研究，以及现代 TKR 设计，以确定患者扫描的结果是否得到改善。 这项研究有可能对解决这个问题具有重要意义。 肢体对齐的重点是实现臀部、膝盖和脚踝对齐的零度目标的需要。 要实现真正的 3 维 (3D) 更自然对齐，外科医生不得不接受这个目标可能并不正确。 有必要实现关节炎前/病态前的对齐，并评估这是否可以释放改善患者预后的潜力。 具有多种结果测量的前瞻性随机研究可以对该主题的知识库做出重大贡献并影响手术实践，以改善患者的结果和满意度。

方法：

这项研究将在一个中心进行：皇家德文郡和埃克塞特 (RD+E) 医院的埃克塞特膝关节重建科 (EKRU)。 研究的不同部分将在手术室、骨科门诊部和物理治疗部进行。

参与者选择：

研究参与者将在 RD+E 医院的 EKRU 护理下接受 TKR。

患者将通过 2 种方式中的一种被确定为潜在参与者。 首先，当他们被列为 TKR 手术时，由他们的外科医生进行。 外科医生将概述研究，向患者提供研究患者信息传单和研究同意书的副本，并征求患者的同意以允许研究团队中的一个与他们联系。 或者，他们将从当前的手术等候名单中确定为适合纳入。 在后一种情况下，他们的外科医生将写信给患者，请求允许研究团队中的一个人通过电话与他们联系以讨论研究并询问患者是否愿意参加。 这封信将附有一份关于该研究的患者信息手册。

在此电话中，患者将有机会暂时同意或拒绝登记。

将在特定研究伦理委员会批准的同意书上获得参与的书面同意书，并在医院接受术前 CT 扫描。 将收集术前数据，包括：人口统计学和病史、膝关节骨性关节炎结果评分 (KOOS)、牛津膝关节评分 (OKS)、Euroquol 5 维问卷 (EQ5D) 评分、遗忘膝关节评分 (FKS) 和膝关节协会评分 (KSS)、SF36、加州大学洛杉矶分校 (UCLA) 活动评分、休息和活动期间通过视觉模拟量表 (VAS) 进行的疼痛测量以及使用止痛药的详细信息。 研究团队成员将使用 Beighton 量表评估参与者的整体关节灵活性。 将通过医院焦虑和抑郁量表 (HADS) 对术前焦虑和抑郁进行评估。将获得 3 份书面同意书 - 一份原件和 2 份复印件。 原件由研究团队保存在研究主文件中，一份退还给患者，一份放在医疗笔记中。

这些患者在门诊就诊后的常规护理包括受影响膝关节的 X 光检查、全腿对齐 X 光检查以及膝关节主动和被动活动范围的评估。

术前收集的所有信息将用于量化样本人群并比较术后进展。

术前放射学评估：

除了常规护理外，所有研究参与者还将接受 1) 受影响腿部的术前 CT 扫描（通过髋部、膝部和脚踝的螺旋 CT）和 2) 站立在一个腿上的全腿前后位 (AP) X 光片腿（即将进行 TKR 并参与研究的腿）和 3）用于手术的膝关节侧向“脚跟悬挂”X 光片。

术前功能评估：

研究参与者将参加 RD+E 医院物理治疗部门的功能实验室，使用埃克塞特功能实验室协议和 Nurture 和 Instride 设备评估他们的功能能力。

随机化：

这将是一项随机、前瞻性、盲法研究，有 2 组，每组 63 名患者。 第 1 只手臂将接受使用传统/MA 方法植入的铁人三项 TKR，第 2 只手臂将接受使用 KA/替代对准方法植入的铁人三项 TKR。 随机化时间表将使用在线随机分配序列生成器 (www.graphpad.com/quickcalcs/randomize1.cfm) 来确定， 由研究协调员保存和控制。 随机分配将被转录到纸上，并放入密封的不透明信封中。

外科医生对指定治疗组的任何偏离都将被报告为偏离方案，并且该病例将从研究中终止。

样本量：

126 名患者（每组 63 名）。 样本量是使用主要结果测量确定的，OKS 在 12 个月的随访中测量，其最小临床重要差异 (MCID) 为 5 个单位（Clement 等人）。 要检测 5 个单位的组间平均差异，90% 的功效和显着性阈值为 0.05，使用两组的标准偏差 7.6（克莱门特等人），每组需要 50 名参与者。 假设 20% 的流失率，每组需要 63 名参与者。

入院手术和住院：对于在本医院接受 TKR 的所有患者，将以常规方式进行。

所有手术都将使用 MAKO 机械臂系统进行，以确保实现准确的骨切割和植入物植入。

术后跟进：

• 将在术后 6 周、3 个月和 6 个月、1 年、2 年和 5 年对参与者进行检查。 （除了常规护理外还有 3 个月和 6 个月的预约）。
• 除了常规护理之外，还有 6 次用于功能测试的术后访问。
• 该研究将在 5 年后终止，之后患者将返回到术后 10 年进一步审查的常规术后管理计划。

术后放射学评估：

• 参与者将在术后住院期间接受膝关节 X 光检查，然后在 1 年、2 年和 5 年时按照常规护理进行
• 参与者将在手术后大约 6 周对受影响的腿进行一次术后螺旋 CT 扫描检查（通过髋部、膝盖和脚踝进行螺旋 CT），并重复站在一条腿上的整条腿 AP 射线照相（刚刚有腿的腿）术后 1 年获得 TKR 并参与研究）。 这是常规护理的补充。

外科手术：

操作技术将是参与研究的 4 名经验丰富的 TKR 外科医生使用的标准技术，但组件的排列除外，这将在使用传统 MA 或 KA 方法的随机化时间表中决定。

在所有情况下都将使用 MAKO 机械臂系统。 所有组件都将使用带有 X3 聚乙烯嵌件的铁人三项十字韧带固位 (CR) 种植体在原位粘合。

所有的髌骨都将重新浮出水面。 手术后，患者将出院回家，允许在舒适的情况下完全负重，并在需要时使用助行器 6 周。 所有患者在住院期间都将接受锻炼计划的指导，出院后他们将继续进行锻炼，并且将根据需要提供术后门诊物理治疗——治疗类型和频率将由看望每位患者的个体物理治疗师决定反映了对该地区 TKR 患者的护理。

研究盲法：

以下人员将不知道患者被分配到研究的哪个组：

• 患者
• 理疗科功能评估员
• 物理治疗师提供术后物理治疗
• 报告 CT 扫描结果的放射科医生
• 报告 X 光结果的 2 位外科医生——没有外科医生会报告他或她自己的病人

资料整理：

由进行有关特定程序的临床医生进行。 RD+E 医院研发部门的研究协调员或研究护士将收集术前同意书、术前和术后患者记录的结果测量 (PROM)。 数据将由他们输入到研究数据库中，他们会双重检查输入的准确性，即一个人输入数据，另一个人检查其准确性。

RD+E 医院物理治疗师将负责收集功能评估数据。

4 名外科医生将负责临床数据和沟通、手术记录详情、X 光检查结果报告——所有这些都将记录在医院临床文件管理 (CDM) 系统中。

Anaspure 医生将报告 CT 扫描结果。 所有数据都将存储在 RD+E NHSFT 安全计算机上。 数据将被输入到 Excel 电子表格中，以便稍后传输到统计包中，例如社会科学统计包 (SPSS) 版本 24，以进行分析。 所有患者标识符都将被删除。 在研究结束时，当所有数据分析都已完成时，研究数据将按照申办者的归档标准操作程序 (SOP) 进行归档。

统计分析。 研究团队将安排埃克塞特大学临床试验部 (CTU) 的 Fiona Warren 博士对结果进行独立统计分析。

所有结果将按组进行描述性报告，连续结果报告为均值（标准差）或中值（四分位距）。

所有连续结果测量，包括主要结果 (OKS)，将使用线性回归模型进行分析，并调整随机变量（外科医生、基于基线 OKS 的严重程度、年龄（70 岁以下、70 岁及以上）和基线测量。 EQ5D 将使用 Tobit 回归的等效分析进行分析。 将使用置信区间和 p 值报告组间比较。

对于在多个时间点记录的连续测量，将使用层次回归模型来评估干预和时间点之间的相互作用，并将相互作用效应报告为全局 p 值。

所有分析都将使用意向治疗原则进行报告。 主要分析将仅包括完整的病例数据。 将报告所有结果变量的缺失数据量。 如果存在大量缺失数据（超过 5%），将进行二次分析，包括观察数据和使用多个链式方程估算的缺失数据。

时标：

EKRU 每月执行 25 个 TKR 程序。 研究团队了解到，研究平均有 54% 的潜在参与者选择不参与研究，并且认为每月招募 11 个案例是合理的。 但是，如果招募速度比预期慢，将允许达到 126 的样本量。

每位患者将继续参与研究大约 5 年。 研究的总持续时间为 8 年。 （2 年招募参与者，5 年跟进和数据收集，另外一年用于数据整理、清理和评估、统计分析和研究结果的撰写）。

结果传播：

如果参与者愿意，将以书面形式将结果告知参与者。 结果将通知 RD+E 医院的 (R+D) 办公室。

这项研究的结果将在国内和国际膝关节手术会议上发表，并发表在同行评审的期刊上。

研究的影响：

未知。 如果研究发现一个研究组比其他研究组有明显优势，那么该技术很可能会成为 EKRU 中的标准 TKR 程序，目的是为患者提供 TKR 手术后的最佳临床和功能结果。 同样，如果在一个研究组中发现明显差异，人们会希望将结果呈现给其他机构的同事将为他们的患者带来更好的长期结果。

如果没有一种技术被证明优于其他技术，那么这将为外科医生提供保证，无论他们喜欢哪种技术，他们的患者都不会处于不利地位。

如果研究的一个分支在临床和功能结果上优于另一分支，则研究分支之间也可能存在成本差异，这可能会为 NHS 节省成本。

费用：

EKRU 与 Stryker UK 签署了硕士服务协议，以支持其研究项目。 该研究仍将由研究者发起，不受 Stryker 的影响。 因此，研究的所有预期费用都将包括在内。

避免偏见的措施：

• 患者将不知道他们被分配到研究的哪个组。
• 手术外科医生不能对随机化视而不见，因为他将进行手术。
• 解释 CT 扫描结果的工作人员（Anaspure 博士）将不知道患者被分配到哪一组
• 进行功能评估的物理治疗师和进行术后门诊康复的物理治疗师将不会研究手臂分配
• 没有外科医生会报告他/她手术过的病人的 X 光片
• 分析结果的统计学家将被蒙蔽以研究手臂分配

患者参与：

研究团队已就参与研究的可行性与患者进行了磋商，尤其是参加功能评估和 CT 扫描预约的要求。 该研究在 EKRU 患者研究小组中进行了讨论。 （这个小组是一组在本单位接受过膝关节置换手术的患者，因此，他们可以很好地评论参与研究的实用性，以及患者信息传单的适当性和清晰度。） 在所有时间范围内出勤对于完成次要测量功能结果至关重要，患者代表强调，如果患者同意参加，则需要充分告知患者所需的承诺。 同样，建议强调 CT 扫描预约的额外承诺。

患者研究小组每年召开两次会议，如果在开展研究时出现需要患者进一步参与的问题，他们将被带到小组进行咨询。 如果一段时间内没有召开会议，将亲自联系小组成员征求他们的建议。 当研究团队就患者信息手册和同意书的设计和措辞进行咨询时，建议并实施了各种更改。

风险/监测不良事件/停止研究：

不良事件、严重不良事件、不良设备影响和严重不良设备影响的日志将由研究协调员保存。 发生在围手术期和术后事件中的任何此类事件事件应由负责病例的顾问外科医生报告给协调员，协调员将在他们指定的时间范围内联系研究发起人。 类似地，任何此类不良事件都可能在诊所中被识别出来，并且相关的外科医生应该将这些反馈给协调员进行记录，并通知申办者。

可能会发生由急症室 (A+E)、患者的全科医生 (GP) 或其他医院处理的不良事件。 这些对于研究团队来说可能不是很明显。 如果每次就诊时出现任何并发症或不良事件，手术外科医生将特别要求参与者通知研究团队。

研究小组会议将每 3 个月召开一次会议，讨论研究进展、任何具体问题并考虑是否有任何理由停止研究。 由于正在研究的执行 TKR 的两种技术都已投入使用，因此预计不会出现需要提前终止研究的意外并发症。

伦理方面的考虑 本研究的伦理批准将从国家研究伦理服务局和卫生研究局寻求。

研究协调员与 RD+E 医院的放射防护官员讨论了该研究，后者提供了辐射剂量计算如下：

在我们医院接受这些全膝关节置换手术的所有患者都接受了 5 次膝关节的正位和侧位片（术前和术后，1、2 年和 5 年），2 次双腿术前和 1 次正位片年。 这是常规护理。 正如健康保护局辐射、化学品和环境危害中心 (HPA-CRCE) 2010 年第 012 号报告所述，这些检查产生的总剂量为 81 毫西弗 (µSv)。

此外，参加该试验的患者将需要 2 次额外的全腿 AP X 光检查、1 次膝关节侧位 X 光检查和 2 次覆盖髋、膝和踝的 CT 扫描。 参与该试验的患者将接受的总剂量为 1.7mSv，其中 1.6mSv 是标准治疗之外的剂量。

参与者 >/= 60 岁，孕妇被排除在试验之外。

对于 60 岁的患者而言，总辐射剂量导致的终生患癌风险为 21,900 分之一；对于一名 80 岁的患者，这一比例将降至 84,900 分之一。 对于预期人群的年龄，这被认为是一个非常低的风险（HPA-CRCE-028，2011 年和 NRPB，2001 年），相当于英国约 8.5 个月的自然本底辐射。

在该试验中，对于一名 60 岁的患者而言，因剂量过大而导致终生患癌症的风险为 23,000 分之一；对于一名 80 岁的患者，这一比例将降至 93,800 分之一。 对于预期人群的年龄，这被认为是低风险（HPA-CRCE-028，2011 年和 NRPB，2001 年），相当于英国约 8 个月的自然本底辐射。

在参与者同意的情况下，研究团队将向 Stryker UK 发送有关手术期间导航结果的匿名数据，以及手术前后的 CT 和 X 射线结果。 这样做的目的是提供信息，使公司能够改进手术技术以及植入物和器械设计。 将此信息发送到 Stryker UK 时不会使用个人标识符

利益冲突：

Stryker UK 在经济上支持了这项研究。 然而，它在研究设计、结果和研究结果的传播方面仍然完全独立于他们。 4 名手术外科医生均承担 Stryker UK 的咨询工作，并将完成与此相关的必要申请，以用于本研究的伦理申请。

保密 所有研究人员都接受过研究良好临床实践 (GCP) 指南的培训。 所有涉及的国民健康服务 (NHS) 工作人员均受 NHS 患者保密要求的约束。

研究参与者 GP 将被告知他们的患者参与了研究——特别是因为患者可能希望与他们的 GP 讨论他们参与研究的情况。

所有与研究相关的数据都将以电子方式保存在埃克塞特膝关节重建科 (EKRU) 内的计算机硬盘上。 它将存储在加密和密码保护的医院计算机上。 只有研究团队成员和 RD+E 医院的研发 (R+D) 部门才能访问数据，他们需要访问数据以确保遵守协议并确保所有研究监管要求得到满足被遇见。

当数据被发送用于统计分析时，所有个人标识符将被删除，研究编号仅用于识别。

当有关导航结果、CT 扫描和 X 射线结果的信息被发送到 Stryker UK 时，将不会使用个人标识符。 . 按照常规护理，X 光片和扫描将保留在安全的医院系统中。