人工膝關節置換后股骨和脛骨假體的旋轉對線的c測量

人工膝關節置換術（tka）是治療晚關節疾病的有效手段。無論是體的設計還是手術技術都相對成熟，但tka術后仍有一定比例的并發癥，尤其是股關節炎綜合征，這是重建手術的主要原因。很多研究表明,大多數髕股關節并發癥均與股骨假體或脛骨假體的旋轉對線不良有關。除此以外,假體旋轉對線不良還會引起膝關節屈膝位不穩、聚乙烯襯墊或立柱磨損、關節僵硬或步態異常,嚴重的假體旋轉對線不良還可能導致膝關節旋轉不穩定、髕骨骨折,甚至關節脫位發生。但是這些報道多為定性研究,用哪些特異性骨性標志來定量檢測假體旋轉對線不良尚未獲得共識,還沒有研究充分論證假體旋轉對線不良的程度和髕股關節并發癥或旋轉不穩定類型之間的關系。我們對2004年接受TKA手術的21例患者(35個膝關節)進行術后7年隨訪,應用CT掃描測量股骨假體和脛骨假體相對于不同骨性標志的旋轉角度,確定股骨假體和脛骨假體之間旋轉匹配程度,以便術后定量評估人工膝關節假體旋轉對線情況。1膝關節影像學檢查對2004年9～11月在我院接受人工膝關節置換的21例患者(35膝)作為研究對象,其中男性3例,女性18例。隨訪時平均年齡為73.3歲(范圍:60～81歲),所有的患者確定診斷均為膝關節骨關節炎,合并內翻畸形,屈膝攣縮小于15(。本研究方案得到北京大學人民醫院倫理委員會批準,并獲取患者的知情同意。人工膝關節置換術由同一組手術醫師完成,假體類型分別為StrykerScorpio后穩定型膝關節假體。手術過程中采用股骨后髁軸外旋3(截骨來進行股骨假體旋轉定位方法,而脛骨假體旋轉定位方法是保持脛骨平臺最大覆蓋率同時,垂直于脛骨后髁軸安置。術后7年隨訪中,對所有患者進行詳細的病史詢問,詢問患者有無膝前區的疼痛、關節腫脹、關節不穩,利用膝關節評分系統對患者膝關節進行評估:包括KSS臨床評分、功能評分、WOMAC評分等。對所有患者進行物理檢查,包括膝關節活動度、肌力、關節穩定性、髕骨軌跡,膝關節有無壓痛,同時進行腰椎疾病的排查。影像學檢查包括膝關節負重位正側位片,Merchant位髕骨軸位片(屈膝45°),并行膝關節CT檢查。在接受CT檢查時,所有患者佩戴丁字鞋確保足尖向上使雙下肢處于伸直和旋轉中立位,CT掃描層厚2mm,間隔3mm。采用放射科GEcentricity服務器上DragonRISReporter軟件進行CT掃描圖軸線繪制,進行圖像的標定和計算,測量股骨假體旋轉角度(γ角)(如圖1),脛骨假體相對于脛骨結節內1/3旋轉角度(β角)(圖2)和相對于股骨內外上髁軸(surgicalepicondylaraxis,SEA)旋轉角度(δ角)(圖3),股骨假體與脛骨假體的旋轉不匹配度(φ角:股骨假體后髁軸和脛骨假體后髁軸之間的角度)(圖4)。并根據股骨假體的旋轉角度和脛骨假體的旋轉角度確定二者之間相對于SEA的聯合旋轉角度(ε角)(γ+δ)和相對于脛骨結節1/3的聯合旋轉角度(λ角)(γ+β-12°)。假體聯合旋轉為股骨假體和脛骨假體旋轉角度之和,正值為聯合外旋,負值為聯合內旋。在髕骨軸位片(Merchant位屈膝45°)中測量髕骨傾斜角(θ角)及側移距離(DP)(圖5)。測量過程由課題組3個成員分別獨立完成,取均值。因股骨假體、脛骨假體、聯合假體旋轉角度及假體旋轉不匹配度均為正態分布,故采用SPSS13.0應用采用獨立樣本t檢驗比較分別對股骨假體、脛骨假體、聯合假體旋轉對線角度進行比較分析,P<0.05為有統計學顯著性差異。2股骨和鞋水患者血清旋轉角度在35個膝關節進行術后7年隨訪,均未出現股骨及脛骨假體透亮線、髕骨脫位或半脫位或髕骨骨折、假體松動等。出現輕度膝前痛的患者5例,髕骨摩擦音7例,髕骨彈響4例,KSS臨床評分平均91分(范圍:70～100分),功能評分平均83分(范圍:0～100分),其中功能評分為0分的患者因術后合并帕金森病,喪失正常行走活動能力。(fPCA)與股骨內外上髁外科軸(SEA)的夾角。股骨內外上髁外科軸SEA為股骨外上髁突起和內上髁凹槽的連線,股骨假體后髁軸為連接股骨假體內外后髁表面的連線(fPCA)。當股骨假體相對于SEA內旋時旋轉角度γ為負值,外旋時為正值。(注:SEA:surgicalepicondylaraxis,fPCA:femoralcomponentposteriorcondylaraxis).股骨假體、脛骨假體旋轉角度以及聯合假體旋轉角度均呈現正態分布。股骨假體平均旋轉角度為3.02±3.88°(范圍:-3.5°～+9.6°),其中股骨假體發生外旋28個,50%(17/35)膝關節外旋3°以上,股骨假體內旋7個。脛骨假體相對于脛骨結節內側1/3平均旋轉角度為-17.66±7.16°(范圍:-37°～-2.2°),說明遵照脛骨平臺最大覆蓋面積和脛骨后髁軸確定脛骨假體旋轉定位,脛骨假體相對于脛骨結節內側1/3處于內旋位。脛骨假體相對于SEA平均旋轉角度將近0°(0.04±4.79°),但是跨度達到23°(范圍:-10.2°～12.8°),其中脛骨假體內旋19個(54%),11%(4/35)內旋5°以上,脛骨假體外旋16個(46%),17%(6/35)外旋5°以上。以脛骨結節內側1/3為標志確定脛骨假體旋轉角度和以SEA為標志確定的脛骨假體旋轉角度之間有統計學顯著意義差異(P=0.000)。相對于SEA確定的假體聯合旋轉角度平均為2.99±7.90°(范圍:-11.3°～25.8°);相對于脛骨結節內側1/3確定的假體聯合旋轉角度平均為-2.64±8.39°(范圍:-20.2°～12.1°),根據以上兩個不同的解剖標志確定股骨和脛骨假體聯合旋轉角度之間存在統計學顯著意義差異(P=0.005)。股骨和脛骨假體旋轉不匹配角度平均為-3.09±3.68°(范圍:-10.9°～7.3°),股骨假體和脛骨假體旋轉不匹配角度大于5°以上占40%(14/35)。最大的內旋不匹配和外旋不匹配角度均在10°左右。3鞋輪保鮮的旋轉對線下肢力線的重建是確保TKA手術成功的關鍵。Figgie等人確定了TKA正常軸向對線的標準,但認為假體旋轉對線是髕骨軌跡最為重要的決定因素。Figgie等,Merkow等及Ranawat等人的研究結果證實股骨和脛骨假體旋轉對線不良導致髕骨脫位、半脫位、傾斜或過度磨損,嚴重者甚至導致髕骨骨折。假體過度內旋或過度外旋,均會對關節功能產生影響,過度內旋會引起髕骨的半脫位和髕骨外側過度磨損,而過度外旋也會引起髕骨運動軌跡異常,導致髕股關節并發癥的發生。后續的研究發現股骨及脛骨假體內旋放置還可能導致術后膝前痛及屈曲位不穩。Sharkey等人在212例人工膝關節翻修手術原因分析中發現,假體旋轉不良(11.8%)位于翻修原因的第4位,僅次于感染(25.4%)、松動(16.9%)和關節不穩(21.2%)。盡管以上研究都支持股骨假體和脛骨假體旋轉對線是決定TKA術后效果的重要因素,但是還沒有一個公認的手術技術能達到股骨和脛骨假體精確的旋轉對線。雖然假體的旋轉對線情況可以通過CT掃描來定量確定,但是到目前為止缺少假體旋轉對線的定量研究,因為還沒有一個公認的骨性標記用來定量判定假體旋轉對線程度。因此,為了能準確地定量測量假體旋轉對線角度并判斷其臨床影響,就要選定合適的、可重復性高的解剖標記。人工膝關節置換過程中,股骨假體旋轉對線可以采用四種方法:1.屈膝間隙平衡法(先行脛骨截骨);2.參考股骨后髁軸(外旋3度截骨);3.Whiteside軸線即髁間軸,4.股骨內外上髁軸。具體每種方法都有其優勢或不足,但是多數參考軸線都表現較大的個體差異性。對于脛骨假體的旋轉定位標志目前尚無共識。脛骨本身的解剖標志存在很大的個體差異性,很難從中確定一個最佳脛骨假體旋轉定位點既有利于脛股關節動力學特點,又能維持良好的髕股關節功能。Insall建議脛骨平臺假體的旋轉定位應該選擇脛骨結節安置來維持Q角大小,進而優化髕骨軌跡。Eckhoff等人認為如果以脛骨結節作為脛骨平臺假體旋轉定位標志,脛骨平臺假體相對于股骨假體將發生19°外旋不匹配,使聚乙烯襯墊的磨損增加。Eckhoff和Martin等人建議術中安置假體試模后屈伸關節通過脛骨平臺假體自我形合對線來優化脛股關節動力學。此方法對于減少聚乙烯磨損較為滿意,但也有醫生認為可能會造成髕骨軌跡不良。脛骨結節內1/3并非脛骨假體旋轉定位的可靠標志。我們的前期研究發現,該組患者術前CT掃描顯示,脛骨結節內側1/3位點安置脛骨假體,將導致脛骨假體相對于股骨內外上髁軸外旋12°左右。我們在手術過程中綜合參考脛骨平臺最大覆蓋率及與脛骨后髁線垂直的原則確定脛骨假體旋轉定位,結果顯示,脛骨假體的旋轉角度相對于脛骨結節內1/3平均內旋17°左右。BindleglassDF研究表明,自我形合法安置的脛骨平臺假體較脛骨結節內側1/3法平均內旋5.6±2mm。MorelandJR研究顯示,采用自我形合對線確定脛骨假體旋轉定位,將近5%的病例相對于脛骨結節內側1/3內旋超過10°以上。股骨內外上髁軸(SEA)是膝關節的屈伸軸線,也是膝關節內外側副韌帶的附著點,因此是股骨假體和脛骨假體旋轉的有效參考標志,因此脛骨假體的旋轉對線也應參考SEA這一標志。IncavoSJ研究表明,以SEA作為脛骨假體旋轉對線標志,73%的病例脛骨假體旋轉對線良好。Eckhoff等人研究發現,理想的脛骨平臺旋轉定位是伸膝位時達到與股骨假體旋轉對線良好,因此最佳的旋轉對線應該是股骨和脛骨假體相平行的。比較研究表明,大多數脛骨本身旋轉定位的解剖標志很難達到以股骨內外上髁軸位旋轉中心的旋轉對線,或者過度內旋,或者過度外旋。Ikeuchi等人研究發現,自我形合對線確定脛骨假體的旋轉定位容易導致過度內旋。UeharaK等人發現采用不同的旋轉定位方法,術后CT掃描發現12%的病例相對于股骨內外上髁軸的旋轉不匹配度超過10°以上。在我們的研究中,按照脛骨平臺最大覆蓋率和脛骨后髁軸來綜合參考來確定脛骨假體旋轉定位,脛骨假體相對于SEA的旋轉角度接近0°,但是范圍跨度接近23°。AsanoT利用CT掃描研究發現,股骨假體旋轉角度范圍9°,而脛骨平臺假體旋轉范圍達到25°。因此,對于脛骨假體來說,綜合脛骨平臺最大覆蓋率和脛骨后髁軸可以作為確定脛骨假體旋轉對線的參考軸線之一,但是其缺點與其它旋轉對位標志一樣,表現很大的個體差異性。計算機導航技術的使用可以使人工膝關節假體在冠狀面的對線更為精確,Bernd等研究發現導航技術可以改善股骨假體的旋轉對線,但是并不能比傳統定位技術更能減少脛骨假體旋轉對線的個體差異度。由于人工膝關節置換術中多根據各自的解剖標志確定股骨假體和脛骨假體的旋轉對線,因此往往術后會出現股骨假體和脛骨假體之間的旋轉不匹配。UeharaK研究顯示,109例TKA中,50%脛骨假體旋轉不匹配超過5°以上。目前為止,還不清楚人工膝關節假體保持長期的生存率、維持髕骨關節穩定性以及減少磨損等方面能耐受多大程度的旋轉不匹配。生物力學研究表明,股骨和脛骨假體旋轉不匹配度達到10°后脛骨皮質承受應力顯著增加。我們的研究顯示,股骨假體和脛骨假體的旋轉不匹配角度的絕對值都在10°左右。因此,按照脛骨平臺最大覆蓋率和脛骨后髁軸來綜合參考確定脛骨假體的旋轉對位對于脛股關節動力學特點來說是可靠的。BergerRA對TKA術后股骨假體和脛骨假體聯合旋轉的定量研究顯示,TKA術后功能良好,又沒有髕骨并發癥,股骨和脛骨假體聯合旋轉一般是輕度外旋的;相反,合并髕股關節并發癥的患者,股骨和脛骨假體的聯合旋轉一般是內旋的,且聯合內旋的程度與髕股關節的并發癥直接相關。在本組病例測量中,以脛骨結節內側1/3和以SEA來判斷假體的聯合旋轉角度,結果存在顯著差異:相對于脛骨結節內側1/3來說,股骨和脛骨假體的聯合旋轉處于輕度內旋位,而相對于SEA來說,假體的聯合旋轉表現輕度外旋位。該組病例臨床隨訪7年沒有發