垫片设计对TKA术后髌骨倾斜和胫骨旋转运动的影响

及松洁，周一新，刘庆华，李玉军，周乙雄，李 为

(北京积水潭医院，北京100035)

全膝关节置换术(TKA)已成为广泛接受并且疗效可靠的外科技术。从20世纪90年代开始，许多人工膝关节假体公司改良了膝关节假体设计，期望能够改善术后膝关节活动度。本研究通过对采用不同垫片的两组病例影像学表现的分析比较，运用循环透视技术对研究对象进行连续性观察，探讨垫片设计因素对膝关节运动的影响。

1 资料与方法

1.1 临床资料 研究2007年7月～2009年6月接受TKA的28例患者，共42膝。所有患者均诊断为膝关节骨关节炎。全部使用Smith-Nephew公司GENESISⅡ型假体进行置换。所有患者由同一位医生完成手术，均采用髌旁内侧入路。术中按随机原则分别安放GENESISⅡ标准垫片或高屈曲垫片，并据此分为A组(标准垫片)和B组(高屈曲垫片)。A组13例(19膝)，男1例、女12例，年龄54～74(64.3±8.2)岁，BMI 23.63～35.75(28.26±3.64)，左膝4例、右膝3例、双膝6例，术前活动度70°～125°(90.0°±15.5°);B 组15 例(23 膝)，男1例、女 14例，年龄 54～74(62.8±6.5)岁，BMI 23.88～29.38(26.27±1.89)，左膝2例、右膝5例、双膝8 例，术前活动度 65°～125°(95.9°±16.0°)。两组临床资料均无统计学差异。

1.2 GENESISⅡ垫片高屈曲改良设计特点 前方凹槽加深，减少高屈曲时髌韧带的张力;中央柱前方斜率的加大，避免在高屈曲时出现髌骨撞击;垫片后方曲率半径的变化在高屈曲时更好的与股骨后髁相匹配。后方平台变薄，更好的引导股骨髁的后滚。

1.3 评估指标 所有病例平均随访27.7(12～38)个月。术前和术后随访时记录膝关节活动度。拍摄标准膝关节正位和侧位X线平片，评估放射学上有无假体松动的表现。固定股骨侧，使患者在侧卧位下被动屈曲膝关节。使用岛津(Sonialvision SafineⅡ)大平板多功能数字化断层/透视系统进行循环透视拍摄膝关节屈伸活动侧位，拍摄速度为7.5 fps。使用Image J 1.38X医学图像分析软件进行数据拟合对循环透视生成的影像进行分析，选取需要的屈曲位置。使用CorelDRAW 14.0作图软件测量膝关节自伸直位至极度屈曲时，髌骨轴线与胫骨轴线的成角即髌骨倾斜角(成角在胫骨前方为正值，后方为负值);依据 Yamamoto 的回归方程［1，2］，可以通过胫骨和腓骨之间相对位置的变化来测算胫骨旋转的角度。每10°进行1次测量，影像学资料分析工作均由同一名医师完成。

1.4 统计学方法 比较两组术后各评估指标的差异性，使用Mann-Whitney U非参数检验进行统计学分析。统计分析均使用PASW Statistics 18.0统计软件完成，以P≤0.05为有统计学差异。

2 结果

2.1 活动度比较 本研究42膝至随访截止时，假体生存率为100%。在膝关节正位及侧位X线片中，没有影像学松动的表现。A组活动度为85°～130°(119.5°±12.2°)，B 组为95°～135°(122.6°±11.5°)，P=0.789。

2.2 髌骨倾斜角比较 不同膝关节屈曲度时两组间髌骨倾斜角比较见表1。膝关节屈曲至130°时，两组有统计学差异(P＜0.05)。

表1 A组和B组髌骨倾斜角比较(±s)

表1 A组和B组髌骨倾斜角比较(±s)

膝关节屈曲度A 组n 髌骨倾斜角(°)B 组n 髌骨倾斜角(°)P值伸直位19 -9.8±2.6 23 -9.9±2.9 0.969屈曲10° 19 -9.2±2.4 23 -9.0±2.9 0.655屈曲20° 19 -7.0±2.5 23 -6.4±2.9 0.222屈曲30° 19 -3.7±3.4 23 -2.8±2.4 0.202屈曲40° 19 -2.2±2.1 23 -1.2±2.7 0.168屈曲50° 19 0.7±2.8 23 2.1±2.9 0.078屈曲60° 19 2.5±2.6 23 4.0±3.1 0.056屈曲70° 19 6.6±3.4 23 7.7±3.1 0.261屈曲80° 19 8.9±3.5 23 10.1±2.6 0.800屈曲90° 18 12.5±2.7 23 13.5±2.4 0.085屈曲100° 18 17.7±1.9 22 17.2±2.7 0.497屈曲110° 15 20.5±3.0 20 19.8±2.9 0.414屈曲120° 12 22.7±2.8 19 23.6±2.2 0.595屈曲130° 6 23.2±3.6 9 26.9±1.4 0.034

2.3 胫骨旋转角度比较 见表2。将伸直位得到的测量结果定义为基线(0°)，膝关节不同屈曲度时胫骨的活动可以通过胫骨的不同旋转角度与基线的比较得到。

表2 A组和B组胫骨旋转角度比较(±s)

表2 A组和B组胫骨旋转角度比较(±s)

膝关节屈曲度A 组n 胫骨内旋(°)B 组n 胫骨内旋(°)P值伸直位 19 0 23 0—屈曲10° 19 1.1±3.4 23 1.3±3.3 0.960屈曲20° 19 0.7±3.5 23 1.2±3.7 0.820屈曲30° 19 0.5±3.1 23 -0.8±3.8 0.142屈曲40° 19 0.6±3.2 23 0.1±3.2 0.551屈曲50° 19 1.2±3.2 23 0.9±3.3 0.742屈曲60° 19 1.8±3.9 23 1.2±4.2 0.266屈曲70° 19 2.2±4.0 23 2.0±4.0 0.919屈曲80° 19 2.6±4.0 23 2.7±3.7 0.658屈曲90° 18 3.5±3.3 23 3.8±3.9 0.627屈曲100° 18 4.9±3.7 22 5.4±3.3 0.683屈曲110° 15 6.7±4.1 20 7.1±3.8 0.537屈曲120° 12 8.1±4.6 19 8.5±4.1 0.745屈曲130° 6 10.1±3.8 9 11.1±4.1 0.516

3 讨论

临床评价方面，Laskin等［3］对100例使用标准垫片的GENESISⅡ假体患者随访了5 a，假体生存率为98%，平均活动度为118°，79%的患者可以完成双腿交替上下楼梯的活动。Bourne等［4］也对100例使用标准垫片GENESISⅡ假体的患者随访10 a，假体生存率为96%，至随访时活动度为100°～117°。McCalden 等［5］将使用 GENESISⅡ标准垫片的50例膝与使用GENESISⅡ高屈曲垫片的50例膝进行比较，随访2.7 a，两组术后活动度无差异。本研究中，随访截止时在膝关节正位及侧位X线片中，没有影像学松动的表现，假体生存率为100%。高屈曲垫片组术后活动度比标准垫片组稍高，但无统计学差异，可见单纯垫片的高屈曲改良设计对术后活动度的影响并不大。

影像学参数的评价方面，正常膝关节屈曲60°时髌骨倾斜角为 5°，屈曲 90°时髌骨倾斜角为9°［6，7］。本研究中，在屈曲度数较低时，TKA 术后髌骨倾斜角接近正常，而随着屈曲度数的增加，髌骨倾斜角开始大于正常膝关节，高屈曲垫片和标准垫片组间无差异，均明显大于正常组。髌骨倾斜角增大，可能是髌骨和股骨的接触位置上移造成的［6］。大部分患者在TKA术后髌股关节的接触位置会上移，这与假体髌股关节的设计有关，可能与TKA术后关节线的抬高也有关。髌股关节接触部位的上移，使髌前张力增大，是膝前痛发生的原因之一。本研究中，两组在膝关节屈曲0°～120°时无差异，一定程度上说明髌骨倾斜角的变化与垫片表面几何形状关系不大。但膝关节屈曲大于120°时，两组开始出现差异，这可能是因为标准垫片在中央柱较粗，高屈曲时其前方可能会影响髌骨的位置。而改良设计的高屈曲垫片，中央柱前方斜率较大，高屈曲时可以很好的避免中央柱对髌骨的影响。

很多研究报道，正常膝关节在极度屈曲时胫骨相对股骨内旋了 14°～19°［8］。TKA 术后胫骨的内旋幅度与假体设计有很大关系［9］。Walker等［10］的研究表明，全髁型膝关节置换术后，胫股关节的轴向旋转运动可达12°。传统铰链型膝关节置换术后发生早期松动或假体间连接部件损坏的原因也正在于膝关节屈伸过程中胫骨旋转而产生的胫股关节间强大的扭矩。对后方稳定型人工膝关节而言，其胫股关节间的旋转限制性主要来源于股胫关节面之间的吻合作用及胫股关节旋转到一定程度时出现的cam-post撞击现象［11］。本研究中，两组胫骨轴向运动在膝关节屈曲0°～30°时都出现了轻度的外旋，与周一新等［12］报道一致，说明在后稳定型假体中胫骨的反常旋转是明显存在的。在屈曲30°以后，胫骨开始内旋，屈曲超过80°后，内旋速度明显增快，膝关节屈曲至最大时胫骨内旋亦内旋到最大幅度。可见膝关节屈曲和胫骨轴向运动是紧密相关的，两组在胫骨旋转的时相和幅度上没有明显差异，这一定程度说明了垫片的改良设计对于股胫关节的轴向运动影响不大。

总之，本研究结果表明，单纯的垫片改良设计对于TKA术后活动度的改善不明显;髌骨的运动轨迹不仅受到股骨假体髁间设计的影响，还受到中央柱设计的影响，中央柱的改良设计可以改善髌骨轨迹;垫片设计对于股胫关节的旋转运动影响不大。

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