個性化股骨遠端外旋截骨在膝關(guān)節(jié)置換治療骨性關(guān)節(jié)炎中的應(yīng)用

樊宗慶，儲成頂，符東林，潘 檀，馬培旗，郁長修，聶 宇，胡 勇

1 安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 骨科，安徽合肥 230000；2 安徽醫(yī)科大學(xué)附屬阜陽市人民醫(yī)院 骨科，安徽阜陽 236000；3 安徽醫(yī)科大學(xué)第一臨床學(xué)院，安徽合肥 230000

全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(total knee arthroplasty，TKA)中良好的股骨假體旋轉(zhuǎn)是獲得成功的關(guān)鍵，股骨假體旋轉(zhuǎn)不良可能導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)術(shù)后疼痛、僵硬、屈曲不穩(wěn)、髕骨軌跡不良等，影響預(yù)后[1-5]。目前常用的參考軸線有股骨外科上髁軸(surgical transepicondylar axis，sTEA)、股骨后髁連線(posterior condylar line，PCL)等[6]。sTEA是股骨內(nèi)上髁高點凹陷與外上髁高點的連線，因最接近膝關(guān)節(jié)屈曲軸線，被認為是確定股骨假體旋轉(zhuǎn)力線的金標準[7]。但股骨內(nèi)上髁高點凹陷被軟組織覆蓋，術(shù)中很難準確定位，即使術(shù)中解剖軟組織，定位也存在一定誤差。股骨后髁連線，也是最常用的參考標志，因在正常膝關(guān)節(jié)解剖測量中發(fā)現(xiàn)sTEA相對于股骨后髁連線外旋3°左右，所以目前通常采用相對于股骨后髁連線外旋3°截骨來確定股骨假體旋轉(zhuǎn)。骨性關(guān)節(jié)炎患者膝關(guān)節(jié)周圍解剖結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，越來越多的研究者認為不同患者sTEA相對于股骨后髁連線的夾角變異較大，尤其是骨性關(guān)節(jié)炎伴內(nèi)翻畸形的患者。所以部分研究認為，相對于股骨后髁連線外旋3°截骨確定股骨假體外旋，并不可靠[6,8]。本研究的目的是采用尸體解剖實驗驗證CT測量后髁角(posterior condylar angle，PCA)的可靠性以及個性化股骨遠端外旋截骨行KTA的可行性。

資料與方法

1 資料 本實驗采用兩步研究，首先行解剖學(xué)研究。取10具新鮮膝關(guān)節(jié)標本，行膝關(guān)節(jié)三維CT重建，從CT影像上確定股骨外上髁高點a、內(nèi)上髁高點凹陷b、內(nèi)后髁最低點c和外后髁最低點d。四個點投影在一個水平面CT圖像上。測量a和b連線(sTEA)與c和d連線(股骨后髁連線)的夾角為PCA。然后解剖膝關(guān)節(jié)，模擬TKA。術(shù)中肉眼定位確定PCA的四個標記點a’、b’、c’和d’，分別用大頭針圓頭標記。再次行股骨遠端三維CT重建，根據(jù)標記點測量后髁角，定義為PCA’(圖1)。比較PCA與PCA’有無差異。所有角度測量均由兩名骨科副主任醫(yī)師和一名高年資放射科醫(yī)師分別測量，取平均值。

圖1 解剖學(xué)實驗步驟及CT影像Fig.1 Procedures of anatomy experiment and CT images of the knee joint

2 臨床研究對象 選取2019年12月- 2020年8月阜陽市人民醫(yī)院骨科收治的101例膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者。此研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審核批準，并經(jīng)受試者知情同意。納入標準：1)符合美國骨科醫(yī)師協(xié)會《膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎循證醫(yī)學(xué)指南(2016版)》中膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎診斷標準[9]；2)Kellgren-Lawrence骨關(guān)節(jié)炎分級為Ⅲ ～ Ⅳ級。排除標準：1) 既往有膝關(guān)節(jié)感染病史；2) 類風濕關(guān)節(jié)炎、強直性脊柱炎等炎性關(guān)節(jié)炎；3)合并嚴重關(guān)節(jié)外畸形的膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎(關(guān)節(jié)外畸形在冠狀位＞30°，在矢狀位＞20°)。

3 分組 根據(jù)治療方法不同隨機分為觀察組和對照組，觀察組51例，男性8例，女性43例，年齡50～84(66.9±7.1)歲，右膝26例，左膝25例，膝內(nèi)翻角為8.19°±4.5°，參照術(shù)前CT測量PCA采用個性化股骨遠端外旋截骨行TKA；對照組50例，男性8例，女性42例，年齡56～83(67.8±6.4)歲，右膝26例，左膝24例，膝內(nèi)翻角為8.95°±4.32°，采用常規(guī)股骨遠端外旋3°截骨行TKA。兩組患者年齡、性別、側(cè)別、膝內(nèi)翻角、術(shù)前疼痛評分、膝關(guān)節(jié)活動度(range of motion，ROM)、膝關(guān)節(jié)協(xié)會評分(Knee Society Score，KSS)差異無統(tǒng)計學(xué)意義。兩組均采用固定平臺膝關(guān)節(jié)PS假體，由同一組經(jīng)驗豐富的副主任醫(yī)師主刀完成。見表1。

表1 兩組膝關(guān)節(jié)置換患者基線水平比較Tab. 1 Comparison of baseline level of the two groups before operation

4 手術(shù)方法 1)觀察組：依據(jù)術(shù)前CT測量PCA采用股骨遠端個性化外旋截骨行TKA。術(shù)中采用膝前正中切口、髕旁內(nèi)側(cè)入路顯露膝關(guān)節(jié)，常規(guī)去除骨贅。股骨髓內(nèi)定位，根據(jù)術(shù)前測量股骨機械軸和解剖軸夾角外翻5°～ 7°行股骨遠端水平截骨，脛骨髓外定位，垂直脛骨機械軸行脛骨近端水平截骨。試模測試伸直間隙，若不平衡則行軟組織適當松解，達到伸直間隙內(nèi)外側(cè)軟組織平衡。安裝股骨四合一截骨定位器。假體提供0°、3°、5°、7°外旋截骨導(dǎo)向器，若術(shù)前測量PCA夾角＜1.5°選用外旋0°截骨；若PCA≥1.5°且≤4°采用外旋3°截骨；若PCA＞4°且≤6°采用外旋5°截骨；若PCA＞6°采用外旋7°截骨。四合一截骨完成后膝關(guān)節(jié)屈曲90°，試模測試屈曲間隙是否平衡并記錄。若試模測量出現(xiàn)一側(cè)間隙張開需要進行額外軟組織松解則視為初始屈曲間隙不平衡(initial flexion asymmetry，IFA)，進行額外軟組織松解，必要時增大試模厚度，最終達到屈曲位內(nèi)外側(cè)軟組織平衡。安裝髁間窩截骨架，行髁間截骨。脫出脛骨近端，測量脛骨假體大小并開槽定位，其中心位于脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)側(cè)1/3。試模測量膝關(guān)節(jié)屈伸活動良好，內(nèi)外側(cè)軟組織平衡，髕骨軌跡良好。調(diào)和骨水泥，安裝股骨、脛骨假體和聚乙烯墊片，待骨水泥凝固后逐層縫合切口，無菌包扎。2)對照組：均采用股骨遠端外旋3°截骨，其余手術(shù)操作和術(shù)后處理同觀察組。3)術(shù)后處置：術(shù)后多模式鎮(zhèn)痛[10]，常規(guī)放置負壓引流管，術(shù)后48 h拔除；抗生素靜脈應(yīng)用48 h，預(yù)防感染；低分子肝素鈣皮下注射，1次/d，配合踝泵運動，預(yù)防下肢靜脈血栓形成。采用快速康復(fù)技術(shù)盡早行膝關(guān)節(jié)屈伸功能鍛煉[11]。

5 療效評定 術(shù)后2 ～ 5 d或復(fù)查時完善膝關(guān)節(jié)正側(cè)位片、雙下肢全長正位片和膝關(guān)節(jié)CT檢查，測量假體旋轉(zhuǎn)誤差和膝內(nèi)翻角，評價兩組股骨假體旋轉(zhuǎn)和下肢力線。術(shù)后3個月和術(shù)后1年隨訪，比較兩組膝關(guān)節(jié)疼痛評分、ROM和KSS評分。

6 統(tǒng)計學(xué)分析 使用SPSS23.0統(tǒng)計學(xué)軟件進行統(tǒng)計分析。計量數(shù)據(jù)均行正態(tài)性檢驗。正態(tài)資料以±s表示，兩組間的比較為成組t檢驗或校正t檢驗。重復(fù)觀測資料則行重復(fù)測量方差分析(球形檢驗校正為HF法，統(tǒng)計量為F)+兩兩組間比較LSD-t檢驗+兩兩組內(nèi)(時間維度)比較差值t檢驗。重復(fù)測量分析之時間維度的多次比較按Bonferroni校正法調(diào)整檢驗水準。偏態(tài)資料以Md(IQR)表示，組間比較為Wilcoxon秩和檢驗。計數(shù)資料以例數(shù)和率描述，組間比較為χ2檢驗或校正χ2檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1 尸體標本與CT三維重建PCA的差異 解剖學(xué)研究，PCA為4.2°±1.3°，PCA’為4.3°±0.9°，兩組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。

2 患者PCA情況 臨床試驗中，PCA為4.13°±1.19°，大于常規(guī)應(yīng)用的外旋3°(P＜0.05)。

3 兩組圍術(shù)期指標比較 兩組圍術(shù)期出血量、手術(shù)時間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。觀察組有1例采用0°外旋截骨，24例外旋3°截骨，25例外旋5°截骨，1例外旋7°截骨。術(shù)中膝關(guān)節(jié)屈曲90°位軟組織平衡方面，對照組中屈曲間隙初始不平衡需要額外松解的有15例，而觀察組中有6例，兩組差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.028)。術(shù)后CT測量顯示觀察組股骨假體旋轉(zhuǎn)誤差為0(0，3)°，對照組為1(1，4)°，觀察組優(yōu)于對照組(P＜0.001)。兩組膝內(nèi)翻角較術(shù)前明顯改善(P＜0.05)，但組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。見表2。

表2 兩組膝關(guān)節(jié)置換患者手術(shù)指標比較Tab. 2 Comparison of surgical indexes between the two groups

4 兩組膝關(guān)節(jié)疼痛評分、ROM、KSS評分比較 兩組術(shù)后3個月和術(shù)后1年隨訪時膝關(guān)節(jié)疼痛評分、ROM、KSS評分較術(shù)前明顯改善(P＜0.025)，觀察組優(yōu)于對照組(P＜0.05)。見表3。5 典型病例 患者男性，65歲，2020年2月入阜陽市人民醫(yī)院骨科，診斷左膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎，術(shù)前CT測量PCA為4.8°，術(shù)中采用股骨遠端外旋5°截骨完成TKA，術(shù)后測量股骨假體旋轉(zhuǎn)誤差為1.6°(圖2)。末次隨訪時膝關(guān)節(jié)疼痛評分為1分，ROM為110°，KSS膝評分為92分，KSS功能評分為93分。

表3 兩組膝關(guān)節(jié)置換患者疼痛評分、ROM、KSS評分比較Tab. 3 Comparison of VAS, ROM and KSS score between the two groups

圖2 65歲男性膝關(guān)節(jié)置換患者手術(shù)前后相關(guān)圖片F(xiàn)ig.2 Related images of a 65-years male patient before and after surgery

討 論

良好的股骨假體旋轉(zhuǎn)力線對于成功的膝關(guān)節(jié)置換至關(guān)重要[12]，但也有極少部分文獻認為一定限度的股骨假體旋轉(zhuǎn)不良與臨床療效無關(guān)[13-15]。Thielemann等[16]研究發(fā)現(xiàn)股骨假體旋轉(zhuǎn)不良超過3°將會影響術(shù)后臨床療效。術(shù)中如何精準確定股骨假體的旋轉(zhuǎn)目前還沒有定論，常用的確定股骨假體旋轉(zhuǎn)的技術(shù)有測量截骨法和間隙平衡法。測量截骨法主要的解剖標志有股骨后髁連線、股骨上髁軸、AP線等，另外還有股骨遠端水平面后皮質(zhì)連線、滑車前線、鋼琴征、股骨后皮質(zhì)軸等[3,17-18]。有研究發(fā)現(xiàn)同時聯(lián)合幾個參考軸線來確定股骨假體外旋更加精確[6,19]。股骨上髁軸為股骨內(nèi)上髁和外上髁的連線，被認為是股骨假體旋轉(zhuǎn)的可靠參考指標[20]。Berger等[7]進一步定義sTEA為股骨外上髁高點與股骨內(nèi)上髁高點凹陷的連線，被認為是確定股骨假體旋轉(zhuǎn)的金標準，因為生物力學(xué)研究證實其更接近膝關(guān)節(jié)功能性屈伸軸[7,21]。Franceschini等[22]經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)術(shù)中解剖出股骨外上髁高點和內(nèi)上髁高點凹陷來確定sTEA，從而確定股骨假體的旋轉(zhuǎn)相對于股骨后髁連線外旋3°更加精確可靠。但有研究認為股骨內(nèi)上髁高點凹陷和股骨外上髁被軟組織覆蓋不易準確定位，即使術(shù)中解剖出標記點，定位也存在一定的誤差。甚至有研究認為單純依靠術(shù)中定位sTEA來確定股骨假體旋轉(zhuǎn)并不可靠[23]。可能與解剖標記點寬大不易確定和個人主觀差異有關(guān)。本研究觀察組術(shù)前通過CT影像測量股骨后髁連線與sTEA的夾角PCA，依據(jù)該角度采用股骨測量夾確定股骨假體旋轉(zhuǎn)，減少了主觀因素引起的誤差，提高了精準性和可重復(fù)性，是本研究的亮點。

解剖學(xué)研究中，PCA與PCA’無明顯差異，驗證了術(shù)前膝關(guān)節(jié)CT測量PCA的可靠性。Pagnano和Hanssen[24]研究發(fā)現(xiàn)PCA平均為3.98(0，9)°，60膝中有27例PCA≥5°，對于不同患者采用相對于后髁連線外旋3°來確定股骨假體旋轉(zhuǎn)并不可靠。本研究通過術(shù)前CT測量發(fā)現(xiàn)PCA為4.13°±1.19°，與Pagnano和Hanssen測量的PCA不同，可能是因為人種因素不同，也可能由于測量誤差引起，但明顯大于常規(guī)采用的外旋3°。術(shù)后CT測量發(fā)現(xiàn)觀察組股骨假體旋轉(zhuǎn)誤差明顯小于對照組，我們也認為常規(guī)股骨遠端外旋3°截骨并不可靠，個性化股骨遠端外旋截骨更加精確。本研究通過術(shù)前膝關(guān)節(jié)三維CT重建測量出PCA，采用器械確定最佳的股骨遠端外旋截骨角度，減少了主觀因素的影響，較術(shù)中解剖肉眼確定sTEA更加精確，可重復(fù)性更強。Sharma等[8]通過研究得出相似的結(jié)果，但Sharma采用的是一個層面CT平掃影像測量，因確定PCA的4個解剖標記點不一定在同一個水平面上，而在同一個水平面影像上確定股骨假體外旋角度可能存在一定的誤差。本研究在膝關(guān)節(jié)三維CT影像上確定4個解剖標記點，然后投影到同一張水平面影像上再進行測量，提高了測量的精確性。

本研究發(fā)現(xiàn)對照組中有15例在股骨遠端截骨后出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)屈曲90°位初始軟組織不平衡，需要額外的軟組織松解，而觀察組采用個性化股骨遠端外旋截骨，僅有6例需要額外的軟組織松解。說明個性化股骨遠端外旋截骨更有利于達到屈曲間隙軟組織平衡。對照組采用股骨遠端外旋3°截骨，而觀察組有超過一半的患者采用外旋5°或外旋7°截骨。伴有內(nèi)翻畸形的膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎往往出現(xiàn)內(nèi)側(cè)軟組織緊張，常規(guī)外旋3°截骨往往不足，造成股骨內(nèi)側(cè)后髁截骨量相對較少，外側(cè)后髁截骨量相對較多，容易出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)屈曲90°位內(nèi)外側(cè)軟組織不平衡。此時需要對內(nèi)側(cè)軟組織進行松解，對于內(nèi)翻較重的患者內(nèi)側(cè)副韌帶淺層松解有限，可能還需要聯(lián)合其他方法來平衡內(nèi)外側(cè)軟組織[25]，增加創(chuàng)傷。個性化股骨遠端外旋截骨則相反，更容易獲得屈曲間隙軟組織平衡。Olcott和Scott[20]經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，參照股骨上髁軸確定股骨假體旋轉(zhuǎn)較相對于后髁外旋3°更容易獲得一個矩形的屈曲間隙，有利于屈曲間隙軟組織平衡。本研究得出相似的結(jié)果，但本研究并不是依靠術(shù)中解剖確定股骨上髁軸，而是采用CT影像測量來確定，既能減少創(chuàng)傷，又能減少主觀因素的影響，提高了精準性。

綜上所述，根據(jù)膝關(guān)節(jié)三維CT重建影像測量PCA來確定股骨假體旋轉(zhuǎn)方法可靠，個性化股骨遠端外旋截行TKA可以提高股骨假體安裝的精確性，更容易獲得屈曲間隙軟組織平衡，進一步提高臨床療效。但本研究也有一定的局限性：1)在膝關(guān)節(jié)CT影像上確定解剖定位點時可能存在主觀誤差，尤其是確定股骨內(nèi)上髁高點凹陷時，本研究中兩名骨科副主任醫(yī)師和一名高年資放射科醫(yī)師分別測量，取其平均值，以減少主觀誤差；2)軟骨在CT影像上不顯影，術(shù)前測量PCA定位股骨內(nèi)、外后髁最低點時若軟骨厚度不同，測量結(jié)果可能會產(chǎn)生一定的誤差；3)隨訪時間短，長期療效還有待進一步長期隨訪。