测量股骨髁旋转力线的比较研究

谢诗涓白波尹知训向湘松杨军

基础研究

测量股骨髁旋转力线的比较研究

谢诗涓白波尹知训向湘松杨军

目的探讨测量股骨后髁角（PCA）、髁扭转角（CTA）及前后轴线的垂线与后髁轴线的夹角（PAPA）的可重复性，为人工全膝关节置换术(TKA)股骨髁外旋截骨提供恒定可靠的参考角度。方法选择80例正常成人膝关节的CT资料，由第一、第二观察者分别测量PCA、CTA和PAPA各3次，比较不同观察者测量以上角度均数的差异是否具有统计学意义。结果对不同观察者分别测量所得的PCA均数进行比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；对不同观察者分别测量所得的CTA及PAPA均数进行比较，差异具有统计学差异（P＜0.05）。结论PCA作为TKA股骨髁外旋截骨的参考角度，其测量恒定可靠，可重复性强。

关节成形术，置换，膝；股骨；旋转轴；后髁角

研究表明，全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)的成功与否，与假体设计、力线重建、截骨参数的选择以及软组织平衡等密切相关[1-3]。其中股骨假体旋转对线技术是一项非常重要且容易被忽视的技术环节，人工假体组件和关节面位置的准确定位，对于手术的成败具有重大影响[4]。因此，寻找恒定可靠、变异性小、值得信赖的股骨假体旋转参照轴以确定术中股骨髁的外旋截骨角度，一直是TKA外科手术的热点问题。本实验由不同观察者对正常成人膝关节二维图像中的股骨后髁角(posterior condylar angle,PCA)、髁扭转角(condylar twist angle,CTA)及前后轴线的垂线与后髁轴线的夹角（perpendicular line of anteroposterior axis and posterior axis,PAPA）进行测量，并对其结果进行比较研究，试图为TKA股骨髁旋转截骨提供恒定可靠的参考角度。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选择2007年6月～2008年6月间于广州医学院第一及第二附属医院就诊的80例成年人（17～45岁，平均年龄38.9±3.8岁；男40例，女40例）的正常膝关节，在知情同意的情况下应用螺旋CT对受试膝关节进行扫描(层厚0.5 mm)，依照胫骨解剖轴相垂直的方向获取膝关节横断面的精确图像。

1.2 主要仪器

日本东芝Aquilion 16排螺旋CT；建模软件：Mimics 10.01；测量软件：简体中文版Autocad 2008。

1.3 研究方法

TKA中股骨髁旋转轴的定位参考标志包括：（1）上髁轴线（transepicondylar axis,TEA）：分为外科上髁轴线（surgical transepicondylar axis,STEA）和临床上髁轴线（clinical transepicondylar axis, CTEA），STEA即为股骨内上髁邻近的凹陷与股骨外上髁的连线，CTEA是股骨内侧最突出点与股骨外上髁的连线；（2）前后轴线（anterior posterior line,APL）：即Whiteside’s线，是股骨与水平面平行时股骨滑车前方的最低点与髁间窝最高点的连线。

TKA中股骨髁旋转轴的角度参数包括：（1）后髁角（posterior condylar angle,PCA）：即STEA与后髁轴线的夹角；（2）髁扭转角（CTA）：即CTEA与后髁轴线的夹角；(3)PAPA，即90°减去APL与后髁轴线的交角（anterior posterior angle,APA）所得的角度（90°－APA）。

检查方法：患者仰卧于检查床上，被扫描的下肢用防旋鞋固定，膝关节完全伸直。CT扫描平面与胫骨的解剖轴相垂直。CT图像输入计算机后，选定股骨内、外上髁所在的CT层面，于该CT层面上进行PCA、CTA及PAPA相关角度的测量（图1～3），测量数据精确至0.01°。其中第一观察者测量PCA、CTA及PAPA（90°－APA）各3次，测量间隔时间不少于1个月；第二观察者同法测量PCA、CTA及PAPA各3次。分别计算第一及第二观察者于股骨髁二维图像中测量所得PCA、CTA及PAPA各角度的均数，比较不同观察者之间测量数据的差异是否具有统计学意义。

1.4 统计学处理

所有数据均为计量资料，数据记录为x-±s，采用SPSS 16.0统计软件进行处理，统计分析采用两独立样本的t检验，P＜0.05认为差异具有统计学意义。

2 结果

本组实验通过第一、第二观察者于股骨髁二维图像中分别测量PCA、CTA及PAPA，得出以下结果（表1）。结果显示，二维CT图像中，对不同观察者测量所得的PCA均数进行比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；对不同观察者测量所得的CTA及PAPA均数进行比较，差异具有统计学意义（P＜0.05）。

3 讨论

图1 二维图像中测量PCA

图2 二维图像中测量CTA

图3 二维图像中测量PAPA(90°－APA)

表1 第一、第二观察者于二维图像中测量PCA、CTA及PAPA的结果（±s，n＝80）

表1 第一、第二观察者于二维图像中测量PCA、CTA及PAPA的结果（±s，n＝80）

分组PCA CTA PAPA例数80 80 80第一观察者3.51°±1.18° 5.75°±1.24° 3.70°±1.86°第二观察者3.55°±1.15° 6.03°±2.11° 4.44°±1.12° P值0.751 0.000 0.000总均数3.53°±1.16° 5.90°±1.62° 4.07°±1.31°

作为治疗严重膝关节疼痛、畸形、功能障碍的有效方法，TKA在国内外得到了广泛的开展。在TKA的手术过程中，能否准确地定位假体，重建良好的下肢力线，维持膝关节韧带的平衡，避免髌股关节并发症，是取得无痛、功能良好和持久耐用关节的关键[5]。假体的旋转对线和轴位对线，尤其是旋转对线，对于TKA手术的临床效果起着至关重要的作用。若假体旋转对线不良，则可影响屈膝关节平衡和髌骨运动轨迹，出现胫骨旋转对线不良和屈膝不稳定等问题，引起髌骨脱位、弹响、磨损、髌前疼痛等多种髌股关节并发症。

生物力学研究发现，股骨TEA(包括STEA和CTEA)近似平行于膝关节的旋转轴线；内外上髁作为内外侧副韧带的附着点，理所当然的成为股骨假体旋转对线的参照；而APL的垂线近似平行于TEA，因此，它们都可以作为股骨髁外旋截骨的参照轴线[6]，而临床上具体应该如何选择，目前争议颇多[6-9]。Stiehl等[7]将STEA作为股骨髁外旋截骨的最佳参照轴线，认为其与膝关节的屈伸轴存在恒定关系，且与下肢机械轴垂直，当膝关节屈伸时始终保持这种垂直关系，因此在临床上较易定位。Arima等[6]认为手术过程中APL较TEA更可靠，更容易定位，但由于膝关节翻修时股骨前后髁解剖结构发生变化，此时仅能以TEA作为旋转对线的唯一参考标志。Poilvache等[8]认为内外上髁凸点容易定位，内上髁的凹点术中不易找到，因此他们强调了CTEA的可靠性和重要性。

本试验在二维图像中测量得到的PCA总均数为3.53°±1.16°(1.12°～6.53°)，与Griffin等[10-13]国内外学者的研究结果较为接近。我们对不同观察者测量所得的PCA均数进行比较，差异无统计学意义(P＜0.05)，表明PCA作为TKA股骨髁旋转截骨的参考角度，其测量结果较为恒定可靠，可重复性强，且内上髁的凹陷为内侧副韧带深层附着点，虽然体外不易触及，但是在TKA术中显露清楚，较易定位，同一术者多次定位或不同术者进行同一定位，其偏差极小，因此PCA可用于指导TKA股骨髁旋转截骨。本试验在二维图像中测量得到的CTA总均数为5.90°±1.62°(2.77°～10.24°)，与Berger等[14]试验结果略有偏差。对不同观察者测量所得的CTA均数进行比较，差异具有统计学意义(P＞0.05)，推测其原因可能是由于股骨内上髁最凸点不易清楚定位；部分个体内上髁发育不明显，图像中不易辨认；对于同一个内上髁最凸点，不同的人可以标定出不同的位置，不同的观察者多次测量时数值偏差较大，因此CTA不适合作为股骨髁外旋截骨的参考角度。本试验在二维图像中测量得到的PAPA总均数为4.07°±1.31°（1.03°～6.29°），与Arima等[6]的试验结果较为接近，PAPA于二维图像中不同观察者测量所得均数有差异，且在膝关节翻修时或股骨髁间窝骨赘形成严重的TKA术中较难定位APL，因此PAPA不能作为股骨髁外旋截骨最理想的参考角度。

综上所述，STEA是股骨髁旋转的最佳参照轴，PCA测量准确可信，误差小，测量恒定。我们认为，若想在术中尽可能地正确运用旋转对线技术，首先要对PCA进行测量，将其作为TKA股骨髁旋转截骨的参考角度，为临床指导手术截骨、正确进行旋转对线以及减少术后并发症提供测量依据。

1 Confalonieri N,Manzotti A,Pullen C,et al.Computer-assisted technique versus intramedullary and extramedullary alignment systems in total knee replacement:a radiological comparison [J].Acta Orthop Belg,2005,71(6):703-709.

2 Ensini A,Catani F,Leardini A,et al.Alignments and clinical results in conventional and navigated total knee arthroplasty [J].Clin Orthop Relat Res,2007,457:156-162.

3 Chin PL,Yang KY,Yeo SJ,et al.Randomized control trial comparing radiographic total knee arthroplasty implant placementusing computernavigation versus conventional technique[J].J Arthroplasty,2005,20(5):618-626.

4 Matziolis G,Krocker D,Weiss U,et al.A prospective, randomized study of computer assisted and conventional total knee arthroplasty.Three-dimensional evaluation of implant alignment and rotation[J].J Bone Joint Surg Am,2007,89(2): 236-243.

5 Wu H,Van Driessche S,Goutallier D.Bone morphing for optimization of frontal laxity in total knee anthroplasy[C].In: 6th Annual Meeting of CAOA—International proceedings. Verlag:2006,574-576.

6 Arima J,Whiteside LA,McCarthy DS,et al.Femoral rotational alignment based on the anteroposterior axis,in total knee arthroplasty in a valgus knee.A technical note[J].J Bone Joint Surg Am,1995,77(9):1331-1334.

7 Stiehl JB,Abbott BD.Morphology of the transepicondylar axis and its application in primary and revision totalknee arthroplasty[J].Arthroplasty,1995,10(6):785-789.

8 Poilvache PL,InsallJN,ScuderiGR,etal.Rotational landmarksand sizing ofthe distalfemurin totalknee arthroplasty[J].Clin Orthop Relat Res,1996,331:35-46.

9肖瑜,张福江,于建华.全膝关节置换术中胫骨假体旋转对线技术的研究进展[J].中国修复重建外科杂志,2007,21(6): 648-650.

10 Griffin FM,Insall JN,Scuderi GR,et al.The posterior condylar angle in osteoarthritic knees[J]. J Arthroplasty, 1998,13(7):812-815.

11 Pagnano MW,Hanssen AD.Varus tibial joint line obliquity[J]. Clin Orthop Relat Res,2001,392:68-74.

12黄美贤，罗吉伟，胡罢生，等.三维螺旋CT重建股骨远端旋转力线的测量[J].中国临床解剖学杂志,2008,26(1):62-64.

13 Stiehl JB,Cherveny PM.Femoral rotational alignment using the tibial shaft axis in total knee arthroplasty[J].Clin Orthop Relat Res,1996,331:47-55.

14 Berger RA,Crossett LS,Jacobs JJ,et al.Malrotation causing patellofemoral complications after total knee arthroplasty[J]. Clin Orthop Relat Res,1998,356:144-153.

（本文编辑 白朝晖）

Comparative research on the measurement of rotational alignment of femoral epicondyle

XIE Shi-juan*,BAI Bo,YIN Zhi-xun,XIANG Xiang-song,YANG Jun.*Orthopaedics Department,The First Affiliated Hospital, Guangzhou Medical College,Guangzhou 510120,China

BAI Bo,E-mail:drbobai@yahoo.com

Objective To explore the measurement reliability of posterior condylar angle(PCA),condylar twist angle(CTA)and the angle between perpendicular line of anteroposterior axis and posterior axis(PAPA)for providing constant and reliable reference angles for femoral epicondyle rotational osteotomy in total knee anthroplasty(TKA).Method CT data of 80 normal human knees were chosen,PCA,CTA and PAPA were measured by two observers for three times repeatedly.The average of PCA、CTA and PAPA were compared. Results There was significant difference between different observer's PCA data(P＜0.05),while there was no significant difference between different observer's CTA and PAPA data(P＞0.05).Conclusion As a reference angle for femoral epicondyle rotational osteotomy in total knee anthroplasy,it is considered that the measurement of PCA would be constant,reliable and repeatable.

Arthroplasty,replacement,knee;Femur;Rotational axis;Posterior condylar angle

R687.42，R323.72

A

1674-666X(2009)02-0129-04

10.3969/j.issn.1674-666X.2009.02.013

510120广州，广州医学院第一附属医院骨外科（谢诗涓，白波，尹知训）；418000湖南，湖南省南华大学附属怀化医院骨一科（向湘松，杨军）

白波，E-mail：drbobai@yahoo.com