殷欽，宋希璽，叢銳軍，李西凡，陶坤

(同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院骨科，上海 200072)

臨床研究

內(nèi)翻畸形膝關(guān)節(jié)股骨遠(yuǎn)端假體旋轉(zhuǎn)對位標(biāo)志的研究

殷欽，宋希璽，叢銳軍，李西凡，陶坤*

(同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院骨科，上海 200072)

目的 通過對不同膝關(guān)節(jié)CT掃描圖像的比較和分析，評估股骨遠(yuǎn)端假體旋轉(zhuǎn)對位標(biāo)志在內(nèi)翻畸形膝關(guān)節(jié)中的可靠性。方法 研究包括108側(cè)膝關(guān)節(jié)，行薄層CT掃描，分為輕度內(nèi)翻組(內(nèi)翻小于等于20°)、重度內(nèi)翻組(內(nèi)翻大于20°)、正常對照組。在CT圖像上定位外髁經(jīng)股骨上髁軸(surgical transepicondylar axis，SEA)、前后軸(anteroposterior axis，AP axis)、后髁軸(posterior condylar line，PCL)和股骨前軸(anterior femoral axis，AFA)。分別測量AP axis、PCL和AFA相對于SEA的角度，并在不同亞組之間比較各個角度的差異。結(jié)果 重度內(nèi)翻組膝關(guān)節(jié)PCA值較正常對照組和輕度內(nèi)翻組差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，輕度內(nèi)翻組和正常對照組之間PCA值差異無統(tǒng)計學(xué)意義。ASA和FSA值在三組之間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)論 AP axis和AFA較PCL受重度內(nèi)翻畸形影響較小。但AP axis變異較大，作為參考標(biāo)志時要謹(jǐn)慎，股骨前軸較穩(wěn)定，膝關(guān)節(jié)伴內(nèi)翻畸形時可以參照此軸放置假體。

全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)；假體旋轉(zhuǎn)對線；膝內(nèi)翻畸形；影像學(xué)研究

人工全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(total knee arthroplasty，TKA)中的股骨假體旋轉(zhuǎn)對線一直是關(guān)節(jié)外科領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。股骨假體旋轉(zhuǎn)對線對髕股運(yùn)動軌跡以及屈曲間隙的平衡有巨大的影響。假體旋轉(zhuǎn)對位不良引起的髕股關(guān)節(jié)并發(fā)癥是造成TKA術(shù)后效果不佳及過早翻修的重要因素。目前臨床上常用的確定股骨假體旋轉(zhuǎn)對線的參考標(biāo)志有經(jīng)股骨上髁軸(transepicondylar axis，TEA)、Whiteside′s前后軸(anteroposterior axis，AP axis)、股骨后髁軸(posterior condylar angle，PCL)等。一般認(rèn)為在內(nèi)、外上髁清晰可見的時候，經(jīng)股骨上髁軸是最可靠的股骨假體旋轉(zhuǎn)對位的參考軸。但是由于術(shù)中精確定位經(jīng)股骨上髁軸較為困難，臨床上應(yīng)用以股骨后髁軸和前后軸多見。然而在內(nèi)翻畸形膝關(guān)節(jié)中，由于后髁平面破壞、滑車磨損和髁間窩骨贅的生成，使得這兩條軸線的可靠性降低。Talbot等[1]首先報道了股骨前軸(anterior femoral axis，AFA)，定義為緊鄰股骨滑車平面近側(cè)的股骨前方平面，并認(rèn)為股骨前軸是決定股骨假體旋轉(zhuǎn)對位的一個有用的骨性標(biāo)志。

當(dāng)前研究目的是通過在內(nèi)翻畸形膝關(guān)節(jié)的CT掃描圖像上，測量并比較股骨后髁軸、Whiteside′s前后軸和股骨前軸相對于外髁經(jīng)股骨上髁軸的角度。評估骨關(guān)節(jié)炎伴內(nèi)翻畸形時，后髁軸、Whiteside′s前后軸和股骨前軸作為股骨假體旋轉(zhuǎn)對位參考標(biāo)志物的可靠性。

1 資料與方法

1.1 研究對象 當(dāng)前研究包括108側(cè)膝關(guān)節(jié)，行薄層CT掃描。排除標(biāo)準(zhǔn)：a)年齡小于18 歲；b)股骨遠(yuǎn)端骨折；c)股骨髁發(fā)育不良；d)CT圖像質(zhì)量較差。納入研究的樣本中，男性23 例，女性49 例；年齡為36～86 歲，平均(66.9±12.6) 歲。分為三組：正常對照組(A組，30 側(cè))、輕度內(nèi)翻組(B組，47 側(cè)，內(nèi)翻小于等于20°)、重度內(nèi)翻組(C組，31 側(cè)，內(nèi)翻大于20°)。

1.2 CT掃描及測量方法 參與者取仰臥位，雙下肢旋轉(zhuǎn)中立位，伸直膝關(guān)節(jié)，在股骨遠(yuǎn)端間隔1 mm連續(xù)行薄層CT掃描，掃描平面與股骨解剖長軸垂直。選擇股骨內(nèi)外側(cè)髁最突出部分顯示清晰的CT掃描圖像用以測量。首先，在不同CT圖像上分別確定內(nèi)上髁中間溝和外上髁最突出的點(diǎn)并標(biāo)志，然后將外上髁標(biāo)志點(diǎn)投影到含有內(nèi)上髁標(biāo)志點(diǎn)的CT圖像上，兩個投影點(diǎn)之間的連線就是外髁經(jīng)股骨上髁軸。通過同樣的方法分別確定后髁軸，Whiteside′s前后軸和股骨前軸。后髁軸定義為通過股骨后髁內(nèi)外側(cè)最突出點(diǎn)的連線，Whiteside′s前后軸是從股骨滑車溝最低點(diǎn)到髁間窩中點(diǎn)的連線，股骨前軸是緊鄰股骨滑車平面近側(cè)的股骨前方平面的切線(見圖1)。最后，將股骨后髁軸、Whiteside′s前后軸和股骨前軸都投影到標(biāo)志了外髁經(jīng)股骨上髁軸的CT圖像上(見圖2)。

圖1 股骨前軸示意

1.3 圖像處理與參數(shù)測量 CT圖像的選擇和參數(shù)的測量由同一研究人員完成，選取最佳的CT圖像，應(yīng)用Photoshop CS5軟件進(jìn)行圖像處理。

測量膝關(guān)節(jié)內(nèi)外翻的角度：攝雙下肢站立位全長正位片。股骨機(jī)械軸(股骨頭中心至膝關(guān)節(jié)中心點(diǎn)連線)及脛骨機(jī)械軸(膝關(guān)節(jié)中心點(diǎn)至踝關(guān)節(jié)中心點(diǎn)連線)之間的夾角定為內(nèi)翻角度α。

測量參數(shù)：a)后髁角：PCL相對于SEA旋轉(zhuǎn)的角度。b)Whiteside′s前后軸相對于SEA旋轉(zhuǎn)的角度(angle between APaxis and SEA，ASA)。c)股骨前軸相對于SEA旋轉(zhuǎn)的角度(angle between AFA and SEA，F(xiàn)SA)。

圖2 外髁經(jīng)股骨上髁軸后髁軸、Whiteside′S前后軸示意

2 結(jié) 果

外髁經(jīng)股骨上髁軸與后髁軸之間的角度(posterior con-dylar angle，PCA)在A組的平均值是(3.9±1.7)°(1.0°～6.6°)，在B組為(3.4±1.8)°(-0.4°～7.1°)，在C組為(2.4±2.0)°(-2.1°～7.6°)。PCA值在A組和B組之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(PA-B=0.228 4)。在C組中PCA值要顯著小于A組(PA-C=0.002 6)和C組(PB-C=0.024 4)。

外髁經(jīng)股骨上髁軸與Whiteside′s前后軸之間的角度(ASA)的均值在A組是(86.8±2.9)°(82.7°～91.4°)，在B組為(87.0±3.3)°(81.0°～94.1°)，在C組為(86.2±4.1)°(79.7°～95.8°)。ASA值在A組與B組，A組與C組，B組與C組之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(PA-B=0.786 7，PA-C=0.513 2，PB-C=0.344 8)。

外髁經(jīng)股骨上髁軸與股骨前軸之間的角度(FSA)的均值在A組為(9.5±2.0)°(4.3°～13.2°)，在B組為(9.4±2.2)°(4.1°～13.6°)，在C組為(9.1±2.5)°(3.5°～13.7°)。FSA值在A組與B組，A組與C組，B組與C組之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(PA-B=0.840 9，PA-C=0.493 8，PB-C=0.578 4)。

3 討 論

TKA術(shù)是治療膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、關(guān)節(jié)畸形等疾病晚期病變的有效方法，能夠緩解患者膝關(guān)節(jié)疼痛、矯正畸形、恢復(fù)關(guān)節(jié)功能。股骨假體旋轉(zhuǎn)對位是影響TKA術(shù)后效果的重要因素，為了減少TKA術(shù)后并發(fā)癥和改善術(shù)后效果，選擇正確的假體旋轉(zhuǎn)對位的參考標(biāo)志非常重要。

確定股骨假體旋轉(zhuǎn)力線的方法有很多，常用的有經(jīng)股骨上髁軸、股骨后髁軸、Whiteside′s前后軸等。Berger等[2]將經(jīng)股骨上髁軸分為臨床經(jīng)股骨上髁軸和外髁經(jīng)股骨上髁軸。解剖學(xué)和生物力學(xué)研究表明，SEA是膝關(guān)節(jié)屈曲的旋轉(zhuǎn)中心軸，是最理想的解剖參考標(biāo)志[3-4]。然而，內(nèi)上髁中間溝和外上髁最突出部分有軟組織覆蓋，術(shù)中暴露困難，無法精確定位，這限制了外髁經(jīng)股骨上髁軸的臨床應(yīng)用[2，5]。股骨后髁軸和Whiteside′s前后軸術(shù)中直視定位較容易，臨床上經(jīng)常參考此二軸確定股骨遠(yuǎn)端假體旋轉(zhuǎn)對位。然而，在膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者中，常伴有嚴(yán)重的內(nèi)翻畸形，后髁平面破壞、滑車磨損和髁間窩骨贅的生成，這些顯著的解剖結(jié)構(gòu)改變會引起股骨后髁軸和Whiteside′s前后軸可靠性的降低。當(dāng)前研究在不同膝關(guān)節(jié)CT圖像上測量了PCA、ASA和FSA，并比較各角度值在輕度內(nèi)翻組、重度內(nèi)翻組和正常對照組之間的差異，評估PCL、Whiteside′s前后軸和股骨前軸在骨關(guān)節(jié)炎伴內(nèi)翻畸形時，作為股骨遠(yuǎn)端假體旋轉(zhuǎn)對位參考標(biāo)志的可靠性。

當(dāng)前很多臨床醫(yī)師參照股骨后髁軸外旋3°～5°來確定股骨假體旋轉(zhuǎn)力線。但在臨床實(shí)踐中，許多學(xué)者發(fā)現(xiàn)骨關(guān)節(jié)炎或其他疾病引起的股骨后髁病損和發(fā)育不良會對手術(shù)中股骨假體的旋轉(zhuǎn)對線產(chǎn)生誤導(dǎo)。當(dāng)前研究中，在正常對照組PCA值為(3.9±1.7)°，輕度內(nèi)翻組為(3.4±1.8)°，均顯著大于重度內(nèi)翻膝組(2.4±2.0)°。在重度內(nèi)翻畸形膝關(guān)節(jié)中，如參照股骨后髁軸外旋3°～5°截骨，會導(dǎo)致股骨假體過度內(nèi)旋，引起屈膝間隙不平衡、膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定等并發(fā)癥。這一結(jié)論與孫鐵錚等[6]先前的研究相一致，他們測量發(fā)現(xiàn)在骨關(guān)節(jié)炎患者中，股骨后髁軸相對于SEA內(nèi)旋角度為2.36°。Fujii等[7]認(rèn)為在內(nèi)翻畸形膝關(guān)節(jié)中，由于內(nèi)外側(cè)不對稱的軟骨磨損和骨贅生成，股骨后髁軸會產(chǎn)生(1.7±1.3)°的偏差，可靠性較差。因此，外科醫(yī)生在利用股骨后髁軸來決定股骨假體旋轉(zhuǎn)對線時，需要術(shù)前常規(guī)行CT掃描評估每個患者的后髁角，在術(shù)中使用可調(diào)整的截骨模塊，以獲得更好的術(shù)后效果。

Insall[8]認(rèn)為Whiteside′s前后軸垂直于股骨上髁軸，且關(guān)系較為恒定。Arima等[5]對尸體進(jìn)行解剖學(xué)和影像學(xué)測量，認(rèn)為在外翻畸形的膝關(guān)節(jié)中，Whiteside′s前后軸是可靠的參考標(biāo)志。但是有的尸體研究發(fā)現(xiàn)，Whiteside′s前后軸相較于經(jīng)股骨上髁軸和股骨后髁軸，個體差異較大[9]。在當(dāng)前研究中，Whiteside′s前后軸與SEA之間的角度，在重度內(nèi)翻膝組、輕度內(nèi)翻膝組和正常對照組之間沒有明顯的差異。然而，在重度內(nèi)翻畸形膝關(guān)節(jié)中，ASA值的標(biāo)準(zhǔn)差為4.1，變化范圍為79.7°～95.8°，表明Whiteside′s前后軸單獨(dú)作為股骨假體旋轉(zhuǎn)力線定位的參考軸的可靠性較差。Whiteside′s前后軸的準(zhǔn)確定位依賴正常的股骨滑車溝和髁間窩的解剖，在一些滑車發(fā)育異常、滑車表面磨損和髁間窩骨贅形成的膝關(guān)節(jié)中，Whiteside′s前后軸定位很困難，嚴(yán)重的滑車發(fā)育不良還會導(dǎo)致股骨假體過度外旋[10]，故具有一定的局限性，不能單獨(dú)作為定位股骨遠(yuǎn)端假體旋轉(zhuǎn)對線的參考標(biāo)志。

Talbot等[1]在193 例全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中，利用計算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)測量了Whiteside′s前后軸、股骨后髁軸和股骨前軸這三標(biāo)志之間的角度，發(fā)現(xiàn)股骨前軸相對于Whiteside′s前后軸的垂線有約2.9°內(nèi)旋。在臨床實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，盡管在骨關(guān)節(jié)炎的膝關(guān)節(jié)中后髁平面和滑車溝磨損很嚴(yán)重，但是大多數(shù)膝關(guān)節(jié)股骨近端的前方平面相對完整，且股骨前軸術(shù)中可以直視，容易定位，是股骨假體遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)對位可靠的參考標(biāo)志。Watanabe等[11]測量了150側(cè)骨關(guān)節(jié)炎膝關(guān)節(jié)的術(shù)前CT圖像，發(fā)現(xiàn)股骨前軸相對于CEA內(nèi)旋(12.2±3.6)°，且不受膝關(guān)節(jié)內(nèi)外翻畸形的影響。他們還設(shè)計了一種術(shù)中測量股骨前軸的工具，術(shù)中測量顯示股骨前軸相對于SEA內(nèi)旋(9.8±3.2)°，術(shù)前影像學(xué)測量值和術(shù)中測量值之間有顯著關(guān)聯(lián)[12]。當(dāng)前研究表明，股骨前軸相對于SEA的位置恒定，且在重度內(nèi)翻組、輕度內(nèi)翻組和正常對照組之間均無明顯統(tǒng)計學(xué)差異，這一結(jié)果與Watanabe等人的研究相一致。因此，在骨關(guān)節(jié)炎伴重度內(nèi)翻畸形時，股骨前軸作為確定股骨假體旋轉(zhuǎn)對線的參考標(biāo)志仍然可靠。然而，我們還不能確定股骨前軸術(shù)中定位股骨假體旋轉(zhuǎn)是否可行，如果可行，術(shù)中測量值與術(shù)前測量值是否一致。另外還需要通過術(shù)后的測量評估，判斷術(shù)中測量值定位股骨假體旋轉(zhuǎn)是否可靠。

綜上所述，在骨關(guān)節(jié)炎伴內(nèi)翻畸形時，應(yīng)常規(guī)行術(shù)前膝關(guān)節(jié)CT掃描，評估每一位的患者的后髁角，減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生；Whiteside′s前后軸的可靠性較差，不能單獨(dú)作為股骨遠(yuǎn)端假體旋轉(zhuǎn)對位的參考標(biāo)志。股骨前軸受膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形影響較小，是股骨假體旋轉(zhuǎn)對位新的參考標(biāo)志，然而，該軸線的術(shù)中測量和術(shù)后效果的評估還需要進(jìn)一步的研究。

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Rotational Alignment of the Femoral Component in the Knees with Varus Deformities：a CT evaluation

Yin Qin，Song Xixi，Cong Ruijun，etal

(Department of Orthopaedics，Tenth Pepole′s Hospital of Tongji University，Shanghai 200072，China)

Objective To analyze the rotational alignment of distal femoral on CT scans of the normal knees and osteoarthritis knees with varus deformities，and to identify whether PCL，AP axis and FAT line are reliable for determining rotational alignment in varus knees.Methods One hundred and eight knees underwent CT were included in this study，and were divided into three groups(Group A，normal knees，n=30；Group B，mild varus，n=47；Group C，severe varus，n=31).SEA，PCL，AP axis and AFA were located respectively in different slices，then PCA，ASA and FSA were measured，and these angles were compared between 3 groups.Results The values of PCA in Group C was significantly less than that in Group A and Group B，but there was no statistical differences between Group A and Group B.There were no significant differences between the three groups in the values of ASA and FSA.Conclusion This study indicates that the PCA is not reliable for femoral rotational alignment in severe varus knees.ASA and FSA are not affected by osteoarthritis，however the variation of values suggests that the AP axis should be used with caution，and the AFA is a stable axis as a rotational assessment guide.

total knee arthroplasty；rational alignment of implant；knee varus deformity；image analyzes

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(91000808)；*本文通訊作者：陶坤

1008-5572(2015)08-0702-04

R687.4+2

A

2014-12-10

殷欽(1989- )，男，醫(yī)師，同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院骨科，200072。