秦海泉 周玉坤 劉天宇 潘大洋 袁代柱

·綜述·

股骨遠端截骨面解剖參數(shù)測量現(xiàn)狀

秦海泉 周玉坤 劉天宇 潘大洋 袁代柱

隨著社會發(fā)展、人民生活水平提高及醫(yī)學的快速發(fā)展,國人平均壽命延長, 老齡化問題也隨之而來。在骨科領域,老年人中嚴重膝關節(jié)疾病的發(fā)病率明顯增高, 患者的生活質量受到嚴重影響, 全膝關節(jié)置換術(TKA)能很好處理此問題。目前TKA已獲得巨大成功。西方學者報道TKA術后20年的優(yōu)良率在90%左右［1］, 國內文獻報道其10～15年的生存率為85%～90%［2］, 可以肯定的是, 術后優(yōu)良率與國外是有差距的［3］。原因在于我國目前長期使用的膝關節(jié)假體不是按照我國人群的膝關節(jié)解剖參數(shù)設計的, 而是根據(jù)國外人群的解剖參數(shù)設計的。

學界內已達共識：東西方人膝關節(jié)形態(tài)上是存在差異的。適合國人膝關節(jié)解剖形態(tài)的假體被設計出來才能提高我國的TKA優(yōu)良率。TKA手術時股骨假體安裝良好是膝關節(jié)置換后功能滿意的關鍵因素之一［4,5］, 而股骨假體的設計較為復雜, 需要大量國人股骨遠端截骨面的解剖學參數(shù)。但目前在國內, 這方面的數(shù)據(jù)仍不是很多。

1 骨遠端截骨面的解剖參數(shù)

①后髁軸(posterior condylar line, PCL)：股骨內外后髁最突出點的切線。

②外科上髁軸(surgical transepicondylar axis, STEA)：股骨內上髁最低點與外上髁最高點的連線。

③臨床上髁軸(clinical transcpicondylar axis, CTEA)：股骨內上髁最高點與外上髁最高點的連線。

④Whiteside's前后軸(anterior posterior line, APL)：髕骨滑槽最低點和髁間窩最高點的連線。

⑤股骨滑車軸(trochleare line, TL)：股骨內外髁前方最高點的連線。

⑥ 股骨前軸(anterior femoral axis, AFA)：與股骨滑車軟骨毗鄰的近側的股骨前方切線。

⑦股骨后髁角(posterior condylar angle, PCA)：PCL相對于STEA旋轉的角度。

⑧髁轉角(condylar twist angle, CTA)：PCL相對于CTEA旋轉的角度。

⑨APL的垂線與STEA的夾角(angle between the perpendicular of APL and STEA, ATA)。

⑩APL的垂線與CTEA的夾角(angle between the perpendicular of APL and CTEA, ACA)。

2 股骨遠端截骨面解剖參數(shù)的測量方法

股骨遠端截骨參數(shù)的測量方法有數(shù)碼成像、實物標本及術中實體測量、X線、 CT 和 MRI 等測量法。標本法最為準確,但標本不易獲得, 不能獲得大樣本測量數(shù)據(jù)。CT和 MRI測量與標本最為接近, 用CT和MRI［6,7］測量應用較多, 數(shù)據(jù)比較準確。目前臨床上應用CT測量法較多是因為CT出現(xiàn)和使用較早, 技術成熟。MRI圖像具有良好的對比度, 尤其對軟組織結構如軟骨、韌帶、半月板等, 可清晰顯示它們的解剖形態(tài)；其能顯示矢狀面、冠狀面、橫斷面三個方向的切面圖像；MRI不僅能清楚顯示軟組織, 增加骨、軟骨及軟組織的對比度, 而且可以顯示股骨遠端橫斷面, 并能顯示清楚關節(jié)軟骨及骨, 減少了測量誤差, 提高實驗的精確度；MRI無放射污染, 對人體影響非常小, 故而 MRI 測量是一種新的、較好的膝關節(jié)測量方法。另外, 三維重建圖像有很大優(yōu)越性,可以360°觀察圖像, 標記測量點準確, 從而減小測量誤差,三維重建技術亦值得推廣。

3 股骨遠端截骨面的解剖參數(shù)的研究現(xiàn)狀

SQL Server 2008軟件, 能聯(lián)網進行數(shù)據(jù)的錄入及查找,是超大型數(shù)據(jù)庫。為建立大樣本、跨地域及多民族的國人股骨遠端解剖學數(shù)據(jù)庫提供了平臺。目前在骨科, 快速成形(rapid prototyping)技術與3D打印技術聯(lián)合應用已經在逐步推廣使用, 它在沒有模具的前提下, 快速生產出結構復雜的三維實體成為可能［8］, 可直接打印出實體模型或人工假體。

TKA時股骨假體如何定位呢？一般方法包括利用解剖標志定位、用固定的器械定位、術中拍片及計算機導航等。解剖標志定位最基本、準確, 器械定位因角度固定, 容易出現(xiàn)偏差, 而用拍片及計算機導航花費較高。目前臨床常用解剖標志定位, 因股骨假體安裝位置良好才能使術后關節(jié)功能恢復最好, 股骨假體安裝位置若不好, 會導致許多手術并發(fā)癥,如關節(jié)疼痛、假體使用壽命短、髕骨運動軌跡不好造成髕前疼痛等［9-11］, 這樣手術容易不成功。國內到現(xiàn)在為止, 對股骨旋轉力線的研究不少, 包括上髁軸、APL和參照PCL外旋3°。國外學者對這些標志做了大量研究, 而國內研究相對較少。

4 國內外研究結果

在我國, 孫明舉等［12］用CT三維重建、CAD技術對21例正常國人的膝關節(jié)進行各參數(shù)精確測量。王巖等［13］用CT三維重建及計算機輔助技術對120例(240膝)正常國人的膝關節(jié)進行測量, 初步建立國內正常人膝關節(jié)相關指標參考值。張虎等［14］通過CT三維重建數(shù)據(jù), 應用快速成形技術及3D打印技術生產出與人體膝關節(jié)相匹配的人工膝關節(jié)假體。周殿閣等［15］分析正常國人股骨遠端參數(shù), 研究膝關節(jié)運動學與其關系及其指導生產人工膝關假體的意義。吳劍彬等［16-19］用MRI對78側正常膝關節(jié)分析, 結果顯示：①股骨遠端內外上髁的前后徑大小與經股骨上髁軸寬度具有相關性, 國人股骨假體外旋度數(shù)較歐美國家大。②TL、AFA不建議作為膝關節(jié)置換時股骨假體旋轉定位的標志。③股骨遠端上髁的解剖大小, 國人要小于歐美國家人群；內外上髁的前后大小同STEA的寬度有相關性。姜侃等［20］用MRI對80例正常哈薩克族人雙膝關節(jié)進行分析, 結果顯示PCA與CTA男性大于女性, 而ATA則為女性大于男性。覃承訶等［4］通過分析指出華南地區(qū)人與華北地區(qū)人的 PCA 及 CTA都是男性大于女性, 兩地區(qū)人的參數(shù)接近, 并且左右側無明顯差別；而PCA和CTA有相關性。國外學者的研究, 明確指出在形態(tài)學上,男女膝關節(jié)是有很多不同的, 主要表現(xiàn)在：①股骨遠端的橫徑與股骨遠端外側前后徑的比值(亦稱為股骨面率)男性大于女性。②女性股骨遠端前內、外側髁的高度均低于男性；③女性Q角較男性大3°。

5 小結

要有良好的股骨假體旋轉對線和非常適合的膝關節(jié)假體, 才能有良好的TKA的手術效果。我國各大醫(yī)院進行的TKA手術, 使用的假體大部分是進口的, 這些假體和國人膝關節(jié)的匹配不是十分完美, 這就導致手術不能完美完成, 術后效果優(yōu)良率不是很高和假體使用壽命稍短。在膝關節(jié)形態(tài)上, 國人與歐美人是不同的, 國人男女間也是不同的, 這種不同是形狀上的不同。改進假體設計的關鍵是建立國人股骨遠端截面參數(shù)數(shù)據(jù)庫。隨著CT、MRI和圖像處理技術的不斷提高, MRI重建、CT三維重建的成像精度、快速成形技術及3D打印技術的應用, 做出的模具可媲美實體標本, 使測量誤差明顯減小, 并且可以獲取大量標本, 反復獲取, 從根本上解決了尸體標本明顯匱乏的問題。

［1］ Keating EM, Meding JB, Fails PM, et al.Long term follow up of nonmodular total knee replacements.Clin Orthop Relat Res, 2002(404):34-39.

［2］ 呂厚山.膝關節(jié)外科學.北京：人民衛(wèi)生出版社, 2006:1565-1597.

［3］ 袁艾東, 蔡道章, 王昆, 等.影響全膝人工關節(jié)置換術后療效的相關因素分析.中國修復重建外科雜志, 2007, 21(3):235-239.

［4］ 覃承訶, 裴國獻, 羅吉偉, 等.華南地區(qū)成人股骨后髁角及髁扭轉角的MRI測量.南方醫(yī)科大學學報, 2007, 27(5):749-750.

［5］ Amiri S, Wilson DR, Anglin C, et al.Isocentric 3-Dimensional C-A rm Imaging of Component A lignments in Total Knee Arthroplasty With Potential Intraoperative and Postoperative Applications.Arthroplasty, 2013, 28(2):248-254.

［6］ 龍騰河, 呂國順, 崔惠勤.磁共振圖像測量膝關節(jié)置換股骨假體旋轉對線.中國組織工程研究與臨床康復, 2011, 15(52): 9839-9842.

［7］ 紀小孟, 劉璠, 劉雅克, 等.基于磁共振對股骨遠端旋轉參照軸線的確定及其臨床意義.中華關節(jié)外科雜志(電子版), 2012, 6(3):393-398.

［8］ 裴國獻, 張元智.數(shù)字骨科學.北京:人民衛(wèi)生出版社, 2009: 460-465.

［9］ 吳昊.全膝關節(jié)置換過程中的假體旋轉對位.中國組織工程研究, 2012, 16(4):717-722.

［10］ 洪源, 馮建民, 何川.全膝關節(jié)置換術股骨假體旋轉力線研究進展.國際骨科學雜志, 2011, 32(4):219-221.

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

［12］ 孫明舉, 王海林, 張曄.國人正常膝關節(jié)幾何學及其參數(shù)的測量.解放軍醫(yī)學雜志, 2002, 27(12):1050-1052.

［13］ 王巖, 周飛虎, 周勇剛, 等.國人正常膝關節(jié)三維幾何形態(tài)測量及相關研究.中國矯形外科雜志, 2004, 12(8):617-619.

［14］ 張虎, 李滌塵, 孫明林, 等.定制化單側膝關節(jié)假體設計與快速制造方法研究.北京生物醫(yī)學工程, 2003, 22(4):4-7.

［15］ 周殿閣, 呂厚山, 方競, 等.股骨遠端關節(jié)面幾何學特征在人工關節(jié)設計中的意義.中華骨科雜志, 2002, 22(5):288-292.

［16］ 吳劍彬.磁共振上股骨遠端旋轉力線的測量和股骨上髁的解剖研究.溫州醫(yī)學院, 2009.

［17］ 吳劍彬, 潘駿, 周飛亞.股骨滑車軸作為全膝置換股骨假體旋轉對位標志的可靠性研究.中醫(yī)正骨, 2009, 21(3):19-22.

［18］ 吳劍彬, 潘駿, 王逸揚.股骨前軸作為全膝置換股骨假體旋轉對位標志的可靠性研究.溫州醫(yī)學院學報, 2009, 39(6):585-588.

［19］ 吳劍彬, 余洋, 王逸揚.國人經股骨上髁軸的磁共振測量.解剖學報, 2009, 40(6):997-1000.

［20］ 姜侃, 吳巧云, 巨嘯晨.新疆哈薩克族全膝關節(jié)置換術(TKA)中股骨遠端旋轉對線方法的研究.新疆醫(yī)學, 2013, 43(9):20-25.

10.14163/j.cnki.11-5547/r.2015.15.198

2015-02-26］

550004 貴陽醫(yī)學院

周玉坤