竇 勇，田 偉，柳 劍，楊德金，尹星華

(北京大學(xué)第四臨床醫(yī)學(xué)院北京積水潭醫(yī)院，北京100035)

膝骨關(guān)節(jié)炎是指由于膝關(guān)節(jié)軟骨變性、磨損，骨質(zhì)增生而引起的一種慢性骨關(guān)節(jié)疾患，又稱為膝退行性關(guān)節(jié)炎。膝骨關(guān)節(jié)炎晚期往往伴隨著膝關(guān)節(jié)的屈曲或內(nèi)外翻畸形，當(dāng)患者有較嚴(yán)重的疼痛及明顯的關(guān)節(jié)活動障礙且保守治療無效時(shí)，往往需要行全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)。膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后股骨假體旋轉(zhuǎn)不良將導(dǎo)致髕骨處于脫位或者半脫位狀態(tài)，髕骨假體磨損加劇，增加髕骨骨折的風(fēng)險(xiǎn);屈伸間隙不平衡或股脛對位不良，是影響臨床療效的重要因素［1～4］。因此，如何在術(shù)中準(zhǔn)確確定股骨旋轉(zhuǎn)力線至關(guān)重要。2011年12月～2012年12月，本研究采用三維CT重建的方法來測量膝骨關(guān)節(jié)炎患者關(guān)節(jié)置換術(shù)前各解剖標(biāo)志，以期指導(dǎo)關(guān)節(jié)置換術(shù)中股骨旋轉(zhuǎn)力線的確定。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇因膝骨關(guān)節(jié)炎而行全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的患者75例(112膝)，排除既往膝關(guān)節(jié)骨折、感染、截骨術(shù)病史者。其中，左側(cè)54膝，右側(cè)58膝?；仡櫺苑治龌颊咝g(shù)前患側(cè)膝關(guān)節(jié)CT掃描資料，根據(jù)股骨與脛骨機(jī)械軸夾角(mFTA)角度分為內(nèi)翻型(mFTA＞2°)92膝(內(nèi)翻組)、外翻型(mFTA＜－2°)20膝(外翻組)。排除既往膝關(guān)節(jié)骨折、感染、截骨術(shù)病史者。其中，內(nèi)翻組男14例、女45例，年齡(67.0±7.1)歲，左側(cè)46 膝、右側(cè)46 膝;外翻組男4例、女12 例，年齡(60.1±8.6)歲，左側(cè)8 膝、右側(cè)12膝。選擇同期Ⅲ期股骨頭壞死的患者34例(68膝)作為正常組，其中男18例、女16例，年齡(49.2±12.0)歲。內(nèi)、外翻組性別、年齡與正常組比較，P 均 ＜0.05。

1.2 方法

1.2.1 膝關(guān)節(jié)掃描方法 采用 Aquilion 64排 CT進(jìn)行膝關(guān)節(jié)掃描，層距2 mm，掃面范圍包括膝關(guān)節(jié)近端20 cm即整個(gè)股骨遠(yuǎn)端，掃描后獲取容積性數(shù)據(jù)。同時(shí)在患者負(fù)重位站立位全長片上測量mFTA(內(nèi)翻為正值，外翻為負(fù)值)、解剖股骨遠(yuǎn)端外翻角(aLDFA)、解剖脛骨近端內(nèi)翻角(aMPTA)。

應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖像處理軟件Mimics10.01進(jìn)行三維重建，測量所采取的解剖標(biāo)志點(diǎn)由三位醫(yī)生共同確定，之后由同一位醫(yī)生進(jìn)行測量，測量3次后取平均值。測量步驟如下:①矯正不良體位后進(jìn)行二次掃描，得到矯正后的掃描數(shù)據(jù)。以股骨內(nèi)外髁連線作為參考標(biāo)志，調(diào)整后使得再次掃描的方向在矢狀面垂直于股骨干前皮質(zhì)，冠狀面及橫斷面平行于股骨內(nèi)外上髁連線。②行三維CT重建，得到聯(lián)動的二維及三維圖像。在二維圖像上選取內(nèi)外側(cè)股骨髁最突出的點(diǎn)、內(nèi)側(cè)中央凹的中點(diǎn)及股骨內(nèi)外后髁最突出的點(diǎn)，并在三維重建圖像上驗(yàn)證解剖標(biāo)志點(diǎn)的準(zhǔn)確性。③去除髕骨及脛骨后，按照步驟①調(diào)整后的方向建立平面，該平面通過股骨滑車的最低點(diǎn)及髁間窩的中點(diǎn)并垂直于臨床髁上軸(CEA)，見插頁Ⅱ圖2。

圖2 三維重建模型上去除髕骨及脛骨后建立的平面

圖3 三維重建后各角度的測量

確定Whiteside線［5］，并經(jīng)過此線構(gòu)建平面投影于二維圖像上。參照Berger等［1］的方法，將股骨后髁連線(PCL)平移，與外科髁上軸(SEA)的夾角為股骨后髁角(PCA)，與臨床上髁軸的夾角為股骨髁扭轉(zhuǎn)角(CTA);測量 Whiteside線與 PCL的夾角(WPCL)、與SEA的夾角(WSEA)及與CEA的夾角(WCEA)，見插頁Ⅱ圖3。

1.2.2 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料以±s表示，組間比較采用ANOVA檢驗(yàn)，PCA、CTA與臨床資料、冠狀面力線角度之間的相關(guān)性采用Pearson相關(guān)分析。P≤0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 各組股骨遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)解剖標(biāo)志比較 見表1。

表1 各組股骨遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)解剖標(biāo)志比較(°，±s)

表1 各組股骨遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)解剖標(biāo)志比較(°，±s)

注:與內(nèi)翻組比較，*P ＜0.05;與外翻組比較，#P ＜0.05

組別 n mFTA aLDFA aMPTA PCA CTA WPCL WSEA WCEA內(nèi)翻組 92 9.7 ±5.9 81.1 ±1.2 83.7 ±3.9 2.5 ±1.7 7.1 ±1.796.4 ±2.9 94.0 ±2.8 89.4 ±2.4外翻組 20 －14.8 ±6.9* 74.9 ±3.8* 93.0 ±1.9* 5.1 ±1.3* 10.7 ±1.5* 96.4 ±2.8 92.2 ±2.7* 88.2 ±2.8*正常組 68 0.7 ±1.0*# 80.8 ±1.2# 87.5 ±1.4*# 4.1 ±1.0*# 8.2 ±1.5*# 94.4 ±2.8*# 90.5 ±1.5*# 86.5 ±1.7*#

2.2 相關(guān)性分析結(jié)果 內(nèi)翻組PCA與mFTA呈負(fù)相關(guān)(r= －0.555)，與 aMPTA 呈正相關(guān)(r=0.450)，P均＜0.05。外翻組PCA與mFTA、aLDFA均呈負(fù)相關(guān)(r= －0.614、－0.719)，P 均 ＜0.05。兩組 PCA、CTA均與性別、年齡無關(guān)，P均＞0.05。

2.3 內(nèi)翻組不同mFTA角度的PCA、CTA比較 隨著mFTA逐漸增大至15°，內(nèi)翻組PCA、CTA逐漸減小，P 均 ＜0.05。見表2。

表2 內(nèi)翻組不同m FTA角度的PCA、CTA比較(°，±s)

表2 內(nèi)翻組不同m FTA角度的PCA、CTA比較(°，±s)

mFTA(°)PCA CTA 2 ～5 3.9 ±1.1 8.4 ±1.3 5 ～10 2.7 ±1.3 7.1 ±1.6 10 ～15 1.4 ±1.8 6.2 ±1.7 15 ～20 1.6 ±1.6 6.2 ±1.1＞20 0.6 ±1.0 6.0 ±1.3

3 討論

股骨假體的旋轉(zhuǎn)力線是影響膝關(guān)節(jié)置換療效的重要因素之一，臨床上多采用PCA、CTA及Whiteside線來輔助確定股骨假體旋轉(zhuǎn)力線。既往國內(nèi)對股骨遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)解剖標(biāo)志的研究方法主要為手工、二維CT或MRI測量，手工測量誤差較大;而行二維CT掃描時(shí)，很難在一張CT掃描層面上同時(shí)顯示內(nèi)外上髁及中央凹。本研究通過三維CT重建膝關(guān)節(jié)，調(diào)整掃描角度后進(jìn)行二次掃描，既可以提高股骨內(nèi)上髁中央凹位置的辨別率，又可以在最大程度上減少誤差，準(zhǔn)確性高。

國外文獻(xiàn)報(bào)道，正常人群 PCA 為 3.1°～3.7°，CTA為4.9°～6.8°，PCA 與 CTA 之間的夾角約為3°［6～8］。其中，Mantas等［7］認(rèn)為左右側(cè) CTA 無差別;Berger等［1］發(fā)現(xiàn)，PCA和CTA在不同性別之間存在差異;Yoshioka等［9］發(fā)現(xiàn)，PCA和CTA在性別之間有著少量差別，男性平均為5°，女性平均為6°;其他文獻(xiàn)均未發(fā)現(xiàn)性別差異。國內(nèi)文獻(xiàn)報(bào)道的正常人群PCA 為3.6°～5.8°，CTA 為 6.3°～7.1°［10～12］。本研究中，正常組 PCA、CTA 分別為 4.1°±1.0°、8.2°±1.5°，與國內(nèi)報(bào)道相符，而稍大于歐美人，提示 PCA、CTA可能存在種族差異;3組的年齡、性別分布有所差異，但相關(guān)性分析并未發(fā)現(xiàn)PCA、CTA與年齡、性別等相關(guān)。Griffin等［13］發(fā)現(xiàn)，膝骨關(guān)節(jié)炎內(nèi)翻患者膝PCA小于外翻膝，但各組標(biāo)準(zhǔn)差均大于2°，因此認(rèn)為PCL并不可靠。Matsuda等［14］發(fā)現(xiàn)，膝骨關(guān)節(jié)炎患者內(nèi)翻膝與正常膝CTA無顯著性差異，而外翻膝CTA則明顯增大;認(rèn)為外翻膝存在后外側(cè)髁的發(fā)育問題，而內(nèi)翻膝不存在。Aglietti等［15］發(fā)現(xiàn)，下肢機(jī)械軸夾角外翻每增加10°，PCA則相應(yīng)增加1°。而本研究中，內(nèi)翻組PCA、CTA均顯著低于正常組，而外翻組PCA、CTA均顯著高于正常組。

本研究結(jié)果顯示，內(nèi)翻組mFTA均高于正常組，aMPTA、PCA、CTA均低于正常組;外翻組 aMPTA、PCA、CTA均高于正常組，mFTA、aLDFA均低于正常組(P均＜0.05)。這表明內(nèi)翻膝的畸形主要來自于脛骨側(cè)，而外翻膝畸形則來自于股骨側(cè)及脛骨側(cè)。相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，內(nèi)翻組PCA與mFTA、aMPTA相關(guān)，而外翻膝PCA與mFTA及aLDFA相關(guān)。對內(nèi)翻組mFTA進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，隨著mFTA逐漸增大至15°，內(nèi)翻組 PCA、CTA 逐漸減小，P 均 ＜0.05;外翻組病例較少，且變異較大，并未進(jìn)行mFTA的亞組分析。以上結(jié)果證實(shí)，內(nèi)翻組PCA、CTA偏小并非是由于股骨發(fā)育不良，而是與磨損程度有關(guān)。這可能與膝關(guān)節(jié)過多從事高屈曲蹲起動作的生活方式相關(guān)，內(nèi)側(cè)髁的后髁磨損較重造成軟骨磨損殆盡，進(jìn)一步磨損軟骨下骨，從而導(dǎo)致PCA及CTA減小。

股骨前后軸雖然易于顯露，但是由于滑車磨損或髁間窩增生，定位誤差較大。對于嚴(yán)重滑車發(fā)育不良的患者，單獨(dú)依靠股骨滑車定位，可能會導(dǎo)致過度外旋。Poilvache等［16］認(rèn)為，可以把Whiteside線作為股骨后髁截骨的參考線，但是也指出Whiteside前后軸不是很穩(wěn)定，不能單獨(dú)作為股骨假體旋轉(zhuǎn)力線定位的參照軸。Amia等［5］認(rèn)為，股骨髁上軸變異范圍較大，并不可靠，而Whiteside線則可作為確定股骨旋轉(zhuǎn)的可靠標(biāo)志。本研究中，內(nèi)、外翻組WPCL、WSEA、WCEA均明顯大于正常組，內(nèi)翻組WSEA、WCEA均明顯大于外翻組。內(nèi)、外翻組均存在Whiteside線外移，膝內(nèi)翻患者可能大多早期即存在髕骨向外側(cè)半脫位使得滑車溝外側(cè)磨損增加，而膝外翻患者可能是由于股骨外髁、滑車發(fā)育不良所致。膝內(nèi)翻患者同時(shí)存在滑車最低點(diǎn)外移及股骨內(nèi)后髁的磨損，因此內(nèi)、外翻組WPCL并無差異。本研究發(fā)現(xiàn)，Whiteside相關(guān)夾角的標(biāo)準(zhǔn)差明顯大于PCA，因此并不能作為判斷股骨旋轉(zhuǎn)的首選標(biāo)志。

綜上所述，膝骨關(guān)節(jié)炎患者均存在Whiteside線外移，內(nèi)翻型患者PCA、CTA均降低，PCA與mFTA和aMPTA相關(guān);外翻型患者PCA、CTA均升高，PCA與mFTA和aLDFA相關(guān)。上述解剖標(biāo)志不能作為惟一確定股骨旋轉(zhuǎn)的參考手段，全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中應(yīng)當(dāng)參考多條軸線來綜合確定股骨旋轉(zhuǎn)力線。同時(shí)本研究存在以下局限性:①病例較少，尤其是外翻組，無法進(jìn)行mFTA亞組比較;②納入病例非隨機(jī)對照研究，性別比例不均衡、年齡跨度較大，正常組年齡偏小;③內(nèi)翻組mFTA亞組的劃分并無明確的理論依據(jù)，只能大致反映內(nèi)翻程度的變化。

［1］Berger RA，Rubash HE，Seel MJ，et al.Determining the rotational alignment of the femoral component in total knee arthroplasty using the epicondylar axis［J］.Clin Orthop Relat Res，1993(286):40-47.

［2］Matsuda S，Miura H，Nagamine R，etal.Effectof femoral and tibial component position on patellar tracking following total knee arthroplasty:10-year follow-up of Miller-Galante Iknees［J］.Am JKnee Surg，2001，14(3):152-156.

［3］Pietsch M，Hofmann S.Early revision for isolated internalmalrotation of the femoral component in total knee arthroplasty［J］.Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc，2012，20(6):1057-1063.

［4］Romero J，Stahelin T，Wyss T，et al.Significance of axial rotation alignment of components of knee prostheses［J］.Orthopade，2003，32(6):461-468.

［5］Arima J，Whiteside LA，McCarthy DS，etal.Femoral rotationalalignment，based on the anteroposterior axis，in total knee arthroplasty in a valgus knee［J］.JBone Joint Surg Am，1995，77(9):1331-1334.

［6］Griffin MF，Insall JN，Scuderi GR.Accuracy of soft tissue balancing in total knee arthroplasty［J］.JArthroplasty，2000，15(8):970-973.

［7］Mantas JP，Bloebaum RD，Skedros JG，et al.Implications of reference axes used for rotational alignment of the femoral component in primary and revision knee arthroplasty［J］.J Arthroplasty，1992，7(4):531-535.

［8］AkagiM，Matsuse Y，Mata T，etal.Effect of rotational alignment on patellar tracking in total knee arthroplasty［J］.Clin Orthop Relat Res，1999(366):155-153.

［9］Yoshioka Y，Siu D，Cooke TD.The anatomy and functional axes of the femur［J］.JBone Joint Surg Am，1987，69(6):873-880.

［10］紀(jì)小盂，劉番，劉雅克，等.基于磁共振對股骨遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)參照軸線的確定及其臨床意義［J］.中華關(guān)節(jié)外科雜志(電子版)，2012，6(3):37-40.

［11］岳德波，李子榮，楊連發(fā)，等.我國北方人群股骨髁旋轉(zhuǎn)角度的測量及對全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)結(jié)果的影響［J］.中國矯形外科，2009，17(7):498-500.

［12］周殿閣，呂厚山，方競，等.膝關(guān)節(jié)側(cè)副韌帶解剖特點(diǎn)與膝關(guān)節(jié)置換股骨假體旋轉(zhuǎn)定位軸線的關(guān)系［J］.中國修復(fù)重建外科雜志，2006，20(6):594-597.

［13］Griffin FM，Insall JN，ScuderiGR.The posterior condylar angle in osteoarthritic knees［J］.JArthroplasty，1998，13(7):812-815.

［14］Matsuda S，Miura H，Nagamine R，et al.Anatomical analysis of the femoral condyle in normal and osteoarthritic knees［J］.JOrthop Res，2004，22(1):104-109.

［15］Aglietti P，Sensi L，Cuomo P，etal.Rotational position of femoral and tibial components in TKA using the femoral transepicondylar axis［J］.Clin Orthop Relat Res，2008，466(11):2751-2755.

［16］Poilvache PL，Insall JN，Scuderi GR，et al.Rotational landmarks and sizing of the distal femur in total knee arthroplasty［J］.Clin Orthop Relat Res，1996(331):35-46.