TKA術(shù)中參照股骨后髁軸外旋3°放置股骨假體的準確性研究

周 皓，段 傲，劉久翔，劉 鋒

南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院骨科，江蘇 南京 210029

骨關(guān)節(jié)炎是一種常見的關(guān)節(jié)退行性疾病，最常見的發(fā)病部位是膝關(guān)節(jié)［1］。膝骨關(guān)節(jié)炎多見于中老年人，可以引起關(guān)節(jié)疼痛腫脹、活動受限、畸形等問題，嚴重影響患者的生活質(zhì)量，給患者家庭及社會造成嚴重負擔［1-4］。目前臨床上對于膝骨關(guān)節(jié)炎的治療方法包括減少活動、減輕負重、物理治療、藥物治療、手術(shù)治療等［1，5-6］。人工全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（total knee arthroplasty，TKA）是治療中晚期骨關(guān)節(jié)炎的有效方法［7］。而股骨假體正確的旋轉(zhuǎn)力線是TKA 術(shù)后減輕膝關(guān)節(jié)疼痛、功能恢復的重要條件。據(jù)報道，不恰當?shù)墓晒羌袤w旋轉(zhuǎn)會導致TKA術(shù)后膝關(guān)節(jié)屈曲間隙的不平衡、髕股關(guān)節(jié)軌跡異常、膝前疼痛發(fā)生率高、影響假體使用壽命等不良反應［8-10］。目前臨床有多種TKA術(shù)中確定股骨假體旋轉(zhuǎn)力線的方法，諸如參照股骨后髁軸（posterior condylar axis，PCA）、股骨滑車前后軸（anterior?posterior axis，AP axis）、股骨外科通髁軸（surgical transepicondylar axis，sTEA）、間隙平衡及機器人輔助導航技術(shù)等［11-12］，然而以上方法均存在不同的局限性。

sTEA 被公認為確定股骨假體旋轉(zhuǎn)力線的金標準［13-15］，但因內(nèi)外側(cè)髁表面覆蓋軟組織及退變關(guān)節(jié)中骨質(zhì)異常增生導致術(shù)中難以確定sTEA 的確切位置，進而導致不可預估的誤差［11］。在TKA 術(shù)中，一種常用的確定股骨假體旋轉(zhuǎn)力線的方法是參照PCA 外旋3°放置股骨假體［7，16-17］。這種傳統(tǒng)方法在如今TKA 術(shù)中仍是確定股骨假體旋轉(zhuǎn)力線及尺寸的基礎。但因畸形、解剖異常及股骨后髁的磨損狀況各異，按照傳統(tǒng)方法將股骨假體參照PCA外旋3°放置受到質(zhì)疑。

因此，本研究目的在于探究TKA術(shù)中常規(guī)將股骨假體參照PCA 外旋3°放置的準確性并為TKA 術(shù)中股骨假體放置提供參考性意見。具體來說，首先通過患者CT 影像圖像測量股骨髁各解剖軸間旋轉(zhuǎn)夾角，然后計算常規(guī)參照PCA將股骨假體外旋3°放置TKA術(shù)后股骨假體與sTEA之間的旋轉(zhuǎn)夾角。

1 對象和方法

1.1 對象

本研究納入2018 年10 月—2022 年3 月因單純膝骨關(guān)節(jié)炎于南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院骨關(guān)節(jié)外科行TKA 手術(shù)的283 例患者影像學資料，回顧性分析股骨髁各解剖軸間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。納入標準：①具有臨床癥狀的中重度膝骨關(guān)節(jié)炎患者；②術(shù)前術(shù)后膝關(guān)節(jié)正側(cè)位X 線及全下肢CT 掃描影像學資料健全患者。排除標準：①術(shù)前術(shù)后影像學資料不健全患者；②因類風濕性關(guān)節(jié)炎、強直性脊柱炎、創(chuàng)傷性膝骨關(guān)節(jié)炎等非單純性骨關(guān)節(jié)炎行TKA手術(shù)患者；③既往曾有股骨髁骨折或手術(shù)史患者。

本研究納入283 例行TKA 手術(shù)患者，其中男64 例，女219例，平均年齡為（68.48±6.66）歲，平均體重指數(shù)（body mass index，BMI）為（27.19±3.67）kg/m2?；颊叩囊话阗Y料信息及各角度測量結(jié)果詳見表1。

本研究已獲得南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院倫理委員會批準（倫理號：2022?SR?216）。

1.2 方法

1.2.1 通過膝關(guān)節(jié)正側(cè)位X 線及全下肢CT 測量股骨髁各解剖軸的旋轉(zhuǎn)

患者膝關(guān)節(jié)正側(cè)位X 線由荷蘭Philips DR 掃描設備拍攝，全下肢CT由德國Siemens CT掃描設備拍攝。所有X 線及CT 影像數(shù)據(jù)均導入影像歸檔和通信系統(tǒng)（picture achieving and communication system，PACS，上海Carestream Health 公司）進行測量分析。關(guān)節(jié)線交角（joint line convergency angle，JLCA）為股骨髁遠端切線與脛骨平臺切線的交角，正常范圍為0°～2°（圖1A）。本研究納入病例JLCA 平均為（5.49±3.84）°。全下肢CT拍攝時要求患者下肢伸直平行于檢查床，通過CT 圖像及3D 重建后測量下肢冠狀面力線、股骨遠端外側(cè)角（mechanical lateral distal femur angle，mLDFA）及脛骨近端內(nèi)側(cè)角（medial proximal tibia angle，MPTA）排除關(guān)節(jié)外畸形（圖1B、C）。測量結(jié)果顯示，本研究納入病例mLDFA平均為（88.34±1.83）°，MPTA 平均為（86.28±1.56）°（表1）。sTEA 為股骨髁內(nèi)側(cè)溝最深部分至外上髁最突出部分的連線。PCA 為股骨內(nèi)外側(cè)后髁間連線。通過CT軸位測量sTEA與PCA間的夾角（sTEA?PCA角）（圖1D）。

表1 患者一般基本信息及各角度測量結(jié)果Table 1 Basic information of patients and measurement results of angles

1.2.2 TKA術(shù)后股骨假體旋轉(zhuǎn)滿意度

計算參照PCA將股骨假體外旋3°放置，TKA術(shù)后測量股骨假體與sTEA之間的旋轉(zhuǎn)夾角（圖1E、F）。

圖1 膝關(guān)節(jié)各角度測量及常規(guī)TKAFigure 1 Measurement of knee joint angles and conventional TKA

1.3 統(tǒng)計學方法

測量結(jié)果均以均值±標準差（）表示?；枷ス跔蠲媪€中，膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻為正值，外翻為負值。sTEA?PCA角中sTEA相對PCA外旋為正值，sTEA相對PCA 內(nèi)旋為負值。TKA 術(shù)后股骨假體相對sTEA內(nèi)旋為正值，相對sTEA 外旋為負值。所有數(shù)據(jù)采用IBM SPSS 26.0 統(tǒng)計學軟件進行統(tǒng)計分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（intraclass correlation coeffi?cient，ICC）證明觀察者內(nèi)部及觀察者間的一致性，計算ICC 的95%可信區(qū)間（95%CI）。1 名關(guān)節(jié)外科住院醫(yī)師及1 名資深關(guān)節(jié)外科主任醫(yī)師分別測量2 次，檢驗觀察者內(nèi)部及觀察者間一致性。

2 結(jié)果

2.1 股骨髁解剖軸旋轉(zhuǎn)測量結(jié)果

本研究測量結(jié)果顯示sTEA 相對PCA 平均外旋1.63°（內(nèi)旋3.79°至外旋7.87°）（圖2A、B）。其中，男性患者sTEA相對PCA平均外旋1.66°（內(nèi)旋2.52°至外旋5.42°），女性患者sTEA 相對PCA 平均外旋1.63°（內(nèi)旋3.79°至外旋7.87°）（圖2C、D、E）。

相關(guān)性分析顯示，患者冠狀面力線與sTEA?PCA 角無顯著相關(guān)（r=-0.115，P>0.05）（圖2B、E）。男性sTEA?PCA 角（1.66±1.92）°，女性sTEA?PCA 角（1.63±2.14）°，t檢驗結(jié)果顯示性別與sTEA?PCA角無顯著相關(guān)（t=0.105，r=0.916）。

圖2 sTEA?PCA角測量結(jié)果Figure 2 Measurement results of sTEA?PCA angle

2.2 觀察者內(nèi)部可靠性及觀察者間可靠性

sTEA?PCA 角觀察者內(nèi)部ICC 分別為0.88（95%CI：0.86～0.91）及0.87（95%CI：0.85～0.90）。sTEA?PCA角觀察者間ICC為0.87（95%CI：0.84～0.90）。

2.3 常規(guī)外旋3°放置股骨假體TKA 術(shù)后股骨假體旋轉(zhuǎn)滿意度

在常規(guī)參照PCA 外旋3°放置股骨假體的TKA術(shù)后，股骨假體相對sTEA 平均外旋1.37°（內(nèi)旋4.87°至外旋6.79°）（圖3A）。其中只有57.6%的患者術(shù)后股骨假體與sTEA 旋轉(zhuǎn)夾角在±2°以內(nèi)（股骨假體相對sTEA內(nèi)旋4.87°至外旋6.79°），24.0%出現(xiàn)股骨假體相對sTEA內(nèi)旋（圖3B）。

圖3 常規(guī)TKA術(shù)后股骨假體與sTEA旋轉(zhuǎn)的關(guān)系Figure 3 Rotational relationship between femoral component and sTEA after conventional TKA

3 討論

在TKA術(shù)中，參照PCA外旋3°放置股骨假體作為一種傳統(tǒng)的確定股骨假體旋轉(zhuǎn)力線方法在臨床上廣泛應用［16，18］。然而本研究發(fā)現(xiàn)，因單純膝骨關(guān)節(jié)炎而行TKA 手術(shù)患者股骨遠端各解剖軸間存在廣泛的旋轉(zhuǎn)差異性，sTEA 相對于PCA 內(nèi)旋3.79°至外旋7.87°。通過計算常規(guī)將股骨假體參照PCA 外旋3°放置，TKA 術(shù)后的膝關(guān)節(jié)中近43%的病例存在股骨假體與sTEA 顯著的旋轉(zhuǎn)差異，因此，按照傳統(tǒng)方法將股骨假體參照PCA 外旋3°放置遭受挑戰(zhàn)。作為TKA術(shù)后預后良好的關(guān)鍵，正確建立股骨假體旋轉(zhuǎn)力線仍是一項重要工作。因此亟需尋找在TKA術(shù)中更好定位股骨假體旋轉(zhuǎn)力線的方法，包括機器人輔助導航、術(shù)中綜合參考股骨髁多個解剖標志、術(shù)前影像學規(guī)劃截骨等，以達到更好、更準確的股骨假體旋轉(zhuǎn)力線。

本研究發(fā)現(xiàn)sTEA 相對PCA 平均外旋1.63°（內(nèi)旋3.79°至外旋7.87°）。既往文獻報道sTEA 相對PCA 外旋2°～3°，這為現(xiàn)在廣為應用的TKA 術(shù)中股骨假體參照PCA外旋3°放置提供理論基礎［11，16］。本研究發(fā)現(xiàn)一系列股骨髁解剖軸變異，存在sTEA 相對PCA外旋7.87°患者，該患者若常規(guī)將股骨假體外旋3°放置將會導致股骨假體相對sTEA 內(nèi)旋，造成不良預后。本研究結(jié)果顯示患者膝關(guān)節(jié)冠狀面力線及性別與股骨髁解剖軸旋轉(zhuǎn)關(guān)系之間無顯著相關(guān)性。

既往有關(guān)個體解剖差異導致的初次TKA 術(shù)中股骨假體旋轉(zhuǎn)力線異常的報道較少，因此本研究按照常規(guī)確定股骨假體旋轉(zhuǎn)力線的方法，計算參照PCA 將股骨假體外旋3°放置,TKA 術(shù)后測量股骨假體與sTEA之間的旋轉(zhuǎn)夾角，測量結(jié)果顯示約43%的患者股骨假體相對sTEA旋轉(zhuǎn)超過±2°。許多研究表明，股骨假體旋轉(zhuǎn)不良，尤其是內(nèi)旋，會導致TKA術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能恢復差、股四頭肌無力及假體磨損嚴重等不良后果［8-9］。然而，另一些研究也表示股骨假體旋轉(zhuǎn)對于TKA 術(shù)后結(jié)局無顯著差異［19］。盡管將股骨假體放置到正常解剖旋轉(zhuǎn)對線位置的理想TKA手術(shù)較難實現(xiàn)，但外科醫(yī)生應該有一個力求股骨假體與sTEA對齊的目標，并能夠在術(shù)中可靠地實現(xiàn)這一目標。本研究結(jié)果表明，常規(guī)參照PCA將股骨假體外旋3°放置的技術(shù)，即使在沒有任何失誤的情況下完美執(zhí)行，也會在約43%的患者中造成股骨假體的異常旋轉(zhuǎn)對線，并在24%的患者中導致內(nèi)旋。

測量結(jié)果觀察者內(nèi)部及觀察者間ICC的高度一致性說明股骨遠端各解剖軸的變異具有意義，而非測量誤差造成的。此外，這說明可以通過患者術(shù)前影像學資料的測量預知患者股骨遠端各解剖軸間變異情況，結(jié)合術(shù)中情況對股骨假體的旋轉(zhuǎn)力線提供參考性意見。

本研究尚存在一定局限性。首先，僅測量了軸面的sTEA?PCA 夾角，沒有考慮患者術(shù)前患膝屈曲攣縮的可能性。再者，僅計算常規(guī)TKA術(shù)后股骨假體相對sTEA 的旋轉(zhuǎn)夾角，未進行股骨假體旋轉(zhuǎn)與患者術(shù)后功能恢復及預后的分析。此外，本研究中將sTEA 作為股骨假體精準旋轉(zhuǎn)對線的標準，但現(xiàn)在尚無文獻明確表明此法術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能恢復、假體壽命延長。由于本次測量僅納入南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院就診的患者，存在一定的地域局限性，類推到更廣闊區(qū)域時需考慮地域因素對股骨遠端解剖的影響。最后，由于股骨后髁軟骨的磨損情況因人而異，CT 掃描無法顯示股骨后髁上的軟骨，與術(shù)中股骨假體旋轉(zhuǎn)放置存在一定差異性［20］，這可能增加測量的變異性。

總之，因單純膝骨關(guān)節(jié)炎行初次TKA手術(shù)患者股骨遠端各解剖軸間旋轉(zhuǎn)對線具有高度解剖變異性，sTEA相對于PCA平均外旋1.63°，旋轉(zhuǎn)范圍為內(nèi)旋3.79°至外旋7.87°。即使常規(guī)TKA術(shù)中準確參照PCA 外旋3°放置股骨假體，仍有約43%的膝關(guān)節(jié)術(shù)后股骨假體與sTEA旋轉(zhuǎn)存在較大誤差，其中約24%的股骨假體相對sTEA 內(nèi)旋。因此在TKA 術(shù)中，應該尋找其他更加準確放置股骨假體的方法，譬如術(shù)前個性化測量截骨技術(shù)、間隙平衡截骨技術(shù)、計算機或機器人輔助技術(shù)等，使TKA術(shù)后更好地恢復膝關(guān)節(jié)功能，延長假體壽命。