虞丁柱 王翠 張馳 田少奇 任遠(yuǎn)中 孫康

[摘要] 目的 通過CT三維重建從常用股骨髓內(nèi)定位桿進(jìn)針點(diǎn)中尋找操作簡便且精確可靠的髓內(nèi)定位進(jìn)針點(diǎn)。方法 選取60例膝關(guān)節(jié)炎病人（100膝）進(jìn)行CT掃描，利用Mimics Research 21.0軟件三維重建功能獲得股骨髓內(nèi)定位理論進(jìn)針點(diǎn)（點(diǎn)A），測量其與后交叉韌帶（PCL）止點(diǎn)上方1 cm（點(diǎn)B）、髁間凹中點(diǎn)（點(diǎn)C）、通髁線和Whitesides線交點(diǎn)（點(diǎn)D）3個(gè)常用進(jìn)針點(diǎn)之間的距離AB、AC、AD。結(jié)果 股骨髓內(nèi)定位桿進(jìn)針點(diǎn)的位置靠近股骨內(nèi)側(cè)髁，AB、AC、AD分別為（4.06±1.09）、（13.04±1.90）、（18.25±2.47）mm，各距離間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=1 662.38，P<0.01）。男性左右膝AB、AC、AD差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;女性左右膝AB、AD差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），AC左右膝差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=2.64，P<0.05）。男性與女性AB、AC、AD比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=4.87～6.71，P<0.01）。結(jié)論 以滑車點(diǎn)作為PCL止點(diǎn)時(shí)，其上方1 cm處確定的髓內(nèi)進(jìn)針點(diǎn)可以更精確地進(jìn)行股骨遠(yuǎn)端截骨，為術(shù)后獲得良好的股骨假體力線提供保障。

[關(guān)鍵詞] 體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī);成像，三維;定位標(biāo)記;關(guān)節(jié)成形術(shù)，置換，膝

[中圖分類號] R687.42 ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A ?[文章編號] 2096-5532（2020）05-0509-04

doi：10.11712/jms.2096-5532.2020.56.167 [開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）]

[ABSTRACT] Objective To investigate the simple， accurate， and reliable intramedullary positioning entry point among the entry points of femoral intramedullary positioning rod based on CT three-dimensional reconstruction. ?Methods A total of 60 patients （100 knees） with knee arthritis were selected for CT scan. The three-dimensional reconstruction function of Mimics Research 21.0 was used to obtain the theoretical entry point （Point A） of femoral intramedullary positioning and measure the distances between Point A and 1 cm above the femoral endpoint of the posterior cruciate ligament （Point B）， between Point A and the midpoint of the intercondylar notch （Point C）， and between Point A and the point of intersection of the femoral transepicondylar axis and the Whitesides line （Point D）， which were expressed as AB， AC， and AD， respectively. ?Results The theoretical position of the entry point of femoral intramedullary positioning rod was close to the medial femoral condyle， and AB， AC， and AD were （4.06±1.09）， （13.04±1.90）， and （18.25±2.47） mm， respectively， with no significant difference between AB， AC， and AD （F=1 662.38，P<0.01）. In male patients， there were no significant differences in AB， AC， and AD between the left and right knees; in female patients， there were no significant differences in AB and AD between the left and right knees （P>0.05） and there was a significant difference in AC between the left and right knees （t=2.64，P<0.05）. There were significant differences in AB， AC， and AD between the male and female patients （t=4.87-6.71，P<0.01）. ?Conclusion When the trochlear point is used as the femoral endpoint of the posterior cruciate ligament， the intramedullary entry point determined at 1 cm above the femoral endpoint of the posterior cruciate ligament can help to achieve more accurate distal femur osteotomy and provide guarantee for obtaining a good line of force of femoral prosthesis after surgery.

[KEY WORDS] tomography， X-ray computed; imaging， three-dimensional; fiducial markers; arthroplasty， replacement， knee

全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（TKA）是治療膝骨性關(guān)節(jié)炎（KOA）的有效方法[1-2]。TKA取得療效的關(guān)鍵在于恢復(fù)下肢力線[3-4]。術(shù)后下肢力線與假體的生存率相關(guān)[5-6]，異常的下肢力線不僅影響關(guān)節(jié)的功能，還會(huì)產(chǎn)生一些并發(fā)癥[7]。髓內(nèi)定位法的應(yīng)用仍較廣泛，髓內(nèi)進(jìn)針點(diǎn)的位置對股骨遠(yuǎn)端截骨的精確性產(chǎn)生較大影響，是獲得精確下肢力線的關(guān)鍵。不同經(jīng)驗(yàn)、不同區(qū)域的手術(shù)醫(yī)師選擇進(jìn)針點(diǎn)的位置往往不同，常用的進(jìn)針點(diǎn)位置有后交叉韌帶（PCL）止點(diǎn)上方1 cm[8-10]、股骨外上髁最凸點(diǎn)與股骨內(nèi)上髁最凹點(diǎn)連線（通髁線）和髁間最深處至髁間窩中點(diǎn)連線（Whitesides 線）交點(diǎn)[11]、股骨髁間凹中點(diǎn)[9，12]。目前尚無研究比較過上述進(jìn)針點(diǎn)的精確性。本研究應(yīng)用Mimics Research 21.0軟件進(jìn)行三維重建及數(shù)據(jù)測量，旨在獲得精確性最高的進(jìn)針點(diǎn)的位置。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2018 年7月—2019 年8月，選取在我院西海岸院區(qū)關(guān)節(jié)外科行TKA的病人60例100膝（左側(cè)53膝，右側(cè)47膝）作為研究對象，其中男性17例（左側(cè)13膝，右側(cè)13膝），女性43例 （左側(cè)40膝，右側(cè)34膝）;年齡52～84歲，平均（65.20±6.71）歲。均符合KOA的診斷標(biāo)準(zhǔn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①膝外翻及嚴(yán)重骨缺損病人;②膝關(guān)節(jié)周圍既往手術(shù)史及下肢骨性組織存在創(chuàng)傷史、疾病史病人;③嚴(yán)重的膝關(guān)節(jié)及股骨畸形病人;④股骨重度骨質(zhì)增生、大量骨贅形成病人。本研究獲得青島大學(xué)附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有納入研究的病人均知情同意。

1.2 CT圖像的獲取

病人均取仰臥位，盡量伸直膝關(guān)節(jié)行CT平掃檢查。掃描范圍：從髂前上棘水平開始，至膝關(guān)節(jié)線下10 cm處。斷面方向與股骨遠(yuǎn)端的關(guān)節(jié)面平行。掃描層厚0.5 mm，間距0.5 mm。

1.3 觀察指標(biāo)及方法

1.3.1 圖像處理及其重建 將病人CT檢查影像學(xué)資料自DICOM導(dǎo)入到Mimics Research 21.0軟件中，通過軟件的三維重建功能建立股骨遠(yuǎn)端三維立體模型。

1.3.2 理論進(jìn)針點(diǎn)確定 應(yīng)用Mimics軟件中的圓形擬合功能擬合出膝關(guān)節(jié)平面以上10 cm（圖1①）及20 cm（圖1②）處的髓腔圓心，連接兩圓心并延長，連線與股骨遠(yuǎn)端的交點(diǎn)即為理論進(jìn)針點(diǎn)，標(biāo)記為點(diǎn)A（圖1③）。

1.3.3 PCL止點(diǎn)上方1 cm的位置 由于PCL的解剖特點(diǎn)，其附著點(diǎn)是一個(gè)范圍，參考相關(guān)研究將髁間窩頂和內(nèi)側(cè)壁交界處作為PCL止點(diǎn)[13-14]，獲取交界處的X、Y、Z空間數(shù)值，在不改變X數(shù)值的條件下通過改變Y、Z的數(shù)值確定PCL止點(diǎn)上方1 cm處的位置，標(biāo)記為點(diǎn)B（圖1③）;以滑車點(diǎn)作為PCL止點(diǎn)[15-16]，將其上方1 cm處的位置標(biāo)記為點(diǎn)B2。

1.3.4 股骨髁間凹中點(diǎn)（即髁間切跡中點(diǎn)）的位置取股骨遠(yuǎn)端最后出現(xiàn)股骨內(nèi)、外髁皮質(zhì)相連的層面，畫出與前后骨皮質(zhì)均相切的圓，圓與股骨髁后骨皮質(zhì)的切點(diǎn)即為股骨髁間凹中點(diǎn)，通過改變Z的數(shù)值獲得其在股骨遠(yuǎn)端上的位置，標(biāo)記為點(diǎn)C（圖1③）。

1.3.5 通髁線與Whitesides線交點(diǎn)的位置 于股骨遠(yuǎn)端標(biāo)記出股骨外上髁最凸點(diǎn)和股骨內(nèi)上髁最凹點(diǎn)并連接兩點(diǎn)即為通髁線。在股骨遠(yuǎn)端標(biāo)記出滑車最低點(diǎn)，其與髁間窩中點(diǎn)的連線即為Whitesides線。在垂直于股骨機(jī)械軸的連續(xù)橫斷面圖層中，選取圖像最為完整的橫斷面圖層，通過坐標(biāo)值的轉(zhuǎn)換，得到通髁線與Whitesides線在該橫斷面圖層上的投影，將兩線的交點(diǎn)標(biāo)記為點(diǎn)d（圖1④），然后通過改變Z的數(shù)值獲得其在股骨遠(yuǎn)端上的位置，標(biāo)記為點(diǎn)D（圖1③）。

1.3.6 觀察指標(biāo) 選取點(diǎn)d所在的層面，將點(diǎn)A、B、C坐標(biāo)Z的數(shù)值改變，將三維視圖上點(diǎn)A、B、C轉(zhuǎn)換為二維視圖上點(diǎn)a、b、c（圖1④），連接ab、ac、ad并測量ab、ac、ad的長度，以其作為AB、AC、AD間的垂直距離。

選點(diǎn)由同一研究者進(jìn)行2次、另一研究者進(jìn)行1次確定，結(jié)果取其平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料結(jié)果以±s形式表示，兩組數(shù)據(jù)間比較采用t檢驗(yàn);多組數(shù)據(jù)間比較采用方差分析，兩兩比較采用LSD方法。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) ?果

2.1 不同進(jìn)針點(diǎn)之間準(zhǔn)確性的比較

髓內(nèi)進(jìn)針點(diǎn)的位置靠近股骨內(nèi)側(cè)髁，AB、AC、AD分別為（4.06±1.09）、（13.04±1.90）、（18.25±2.47）mm，組間差異有顯著意義（F=1 662.38，P<0.01）。以滑車點(diǎn)（B2）作為PCL的股骨止點(diǎn)，其上1 cm到A點(diǎn)的垂直距離AB2為（3.43±0.83）mm，與AB比較，差異有顯著意義（t=8.41，P<0.01）;AB2、AC、AD比較，差異亦有顯著性（F=1 927.64，P<0.01）。提示以滑車點(diǎn)作為PCL股骨止點(diǎn)時(shí)準(zhǔn)確性更高。

2.2 不同性別各指標(biāo)比較

男性和女性總體AB、AC、AD比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=4.87～6.71，P<0.05）。男性左右側(cè)AB、AC、AD比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。女性左右側(cè)AB、AD比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），左右側(cè)AC比較差異有顯著性（t=2.64，P<0.05）。見表1。

3 討 ?論

TKA中髓內(nèi)定位法因其操作簡潔、易于掌握、耗時(shí)短等優(yōu)點(diǎn)被廣大關(guān)節(jié)醫(yī)生所青睞。髓內(nèi)進(jìn)針點(diǎn)的位置直接影響定位桿插入髓腔的位置，進(jìn)而影響股骨遠(yuǎn)端截骨的準(zhǔn)確性。如何獲得精確的定位點(diǎn)是TKA需要解決的重點(diǎn)問題。既往國內(nèi)外研究多以二維X線片為基礎(chǔ)進(jìn)行觀察和測量，使得數(shù)據(jù)的客觀性、真實(shí)性可能因X線片放大率、股骨前弓、旋轉(zhuǎn)角度等影響出現(xiàn)偏差[17-19]。通過CT三維重建可以在術(shù)前確定髓內(nèi)進(jìn)針點(diǎn)的位置，實(shí)現(xiàn)個(gè)體化截骨，但因經(jīng)濟(jì)及技術(shù)發(fā)展的不平衡，各地區(qū)能夠利用的資源之間有著明顯的差距，在廣大偏遠(yuǎn)及落后地區(qū)三維CT應(yīng)用仍不普遍，且對于這些地區(qū)病人三維CT的費(fèi)用難以承擔(dān)，病人術(shù)后主觀滿意度降低。本研究嘗試在三維立體模型上進(jìn)行測量，以最大限度避免二維攝片時(shí)出現(xiàn)的角度誤差和測量誤差，使結(jié)果更為準(zhǔn)確和精確，以指導(dǎo)臨床截骨。為消除股骨矢狀弓對結(jié)果的影響，本文采用了與Wangroongsub類似方法，即將股骨遠(yuǎn)端解剖軸定義為膝關(guān)節(jié)面上10 cm與20 cm處股骨髓腔中心的連線。本研究測量膝關(guān)節(jié)面上20 cm處股骨髓腔直徑為10.19～15.65 mm，平均（12.60±1.44）mm，而常規(guī)采用的髓內(nèi)定位桿長度為20 cm，直徑為8 mm，術(shù)中髓內(nèi)定位桿能順利插入髓腔。

目前雖然有研究通過CT三維重建對進(jìn)針點(diǎn)解剖位置進(jìn)行了描述，但均存在一些問題。劉珈等[20]研究樣本量偏?。╪=20）且志愿者平均年齡較?。?6.5歲），得出的結(jié)論難以指導(dǎo)臨床。XIAO等[21]研究對象為18～29歲的正常青年人，而行TKA的人群為KOA老年病人，所以其得出的結(jié)論說服力不足。謝孝楓等[9]研究也存在一些問題：①?zèng)]有說明股骨內(nèi)、外髁切跡連線是以股骨髁切跡弧形凹陷的最低點(diǎn)進(jìn)行連線，還是以弧形凹陷的上緣或下緣進(jìn)行連線;②通過臨床觀察，在手術(shù)中由于增生骨贅的影響無法定位切跡的精確位置，即使去除骨贅后切跡的顯露也不清晰;③此研究結(jié)果中給出的數(shù)據(jù)是在三維CT模型中測得的三維空間數(shù)據(jù)，因股骨遠(yuǎn)端不是光滑平整的平面，具有一定的曲度，其測得的數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)間有誤差，而該研究在測量數(shù)據(jù)時(shí)忽視了這一點(diǎn)，導(dǎo)致其所測得數(shù)據(jù)的精確性不足。膝關(guān)節(jié)置換時(shí)幾毫米的誤差就有可能降低手術(shù)的成功率，甚至造成手術(shù)的失敗。因此，謝孝楓等[9]研究結(jié)果是否對臨床具有指導(dǎo)意義還需進(jìn)一步確定。本文中研究對象為KOA老年病人，且測量數(shù)據(jù)是在二維空間中進(jìn)行的，避免了上述研究中的不足。

本研究測量并比較了男女性別、左右膝定位點(diǎn)與實(shí)際進(jìn)針點(diǎn)在冠狀面上的垂直距離，結(jié)果顯示男性與女性AB、AC、AD比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;男性左右膝AB、AC、AD差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;女性左右膝AB、AD差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而AC左右膝差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這是由于男女之間股骨遠(yuǎn)端解剖學(xué)結(jié)構(gòu)存在明顯的形態(tài)學(xué)差異所致[22]。有研究結(jié)果表明，不同個(gè)體之間股骨遠(yuǎn)端形態(tài)學(xué)存在著明顯的差異[16]，且髁間窩的形態(tài)對髁間窩頂和內(nèi)側(cè)壁交界處的位置影響較大。出現(xiàn)這些差異原因也可能與本研究中男女病人的樣本量有關(guān)。

綜上所述，以滑車點(diǎn)作為PCL止點(diǎn)，以其上方1 cm處作為進(jìn)針點(diǎn)分別較股骨髁間凹中點(diǎn)、通髁線與Whitesides 線交點(diǎn)作為進(jìn)針點(diǎn)，能夠更精確地進(jìn)行股骨遠(yuǎn)端截骨，可為術(shù)后獲得良好的股骨假體力線提供保障。當(dāng)然，本研究中也存在一些不足：①本研究為單中心小樣本研究，需要多中心大樣本的相關(guān)研究證實(shí)數(shù)據(jù)的可靠性;②本研究只在冠狀位上對進(jìn)針點(diǎn)進(jìn)行研究，未考慮矢狀位因素;③未考慮身高及體質(zhì)量差異等對進(jìn)針點(diǎn)位置的影響。需要進(jìn)行進(jìn)一步研究。

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（本文編輯 黃建鄉(xiāng)）