全膝关节置换术中股骨旋转对线参照轴的研究进展

严钰皓,唐蕾, 彭笳宸

(1遵义医学院,贵州遵义563000；2成都大学附属医院；3遵义医学院附属医院)



全膝关节置换术中股骨旋转对线参照轴的研究进展

严钰皓1,唐蕾2, 彭笳宸3

(1遵义医学院,贵州遵义563000；2成都大学附属医院；3遵义医学院附属医院)

股骨旋转对线为影响全膝关节置换术后膝关节功能极为重要的因素， 常用的股骨旋转对线参照轴有股骨内外上髁轴、股骨后髁轴、前后轴线、股骨前轴、股骨滑车轴等。积极探讨股骨旋转对线的术中参照轴对有效地降低膝关节并发症的发生有重要意义。

膝关节置换术;股骨旋转对线;参照轴

全膝关节置换术(TKA)作为一项成熟的手术，能够有效缓解晚期膝关节疼痛，恢复膝关节功能、提高患者生活质量。随着手术的常规开展，术后出现并发症等问题引起越来越多的关注。作为全身最大、结构最复杂的关节，术中对于膝关节股骨旋转力线对位的精确性是影响TKA术后膝关节功能极为重要的因素之一。它能够对髌骨运动轨迹和膝关节功能造成一定影响[1]，比如引起髌骨并发症、屈曲间隙不平衡、膝关节假体不稳、聚乙烯衬垫磨损等一系列术后并发症[2]。本文回顾近年国内外相关文献, 对股骨远端旋转力线定位的方法及其各自优势作如下系统概述。

1　股骨远端解剖特点

膝关节解剖结构复杂，包括股骨内外髁、胫骨平台内外侧髁、股骨髁间窝、股骨滑车以及膝关节周围的韧带及肌腱。膝关节的运动不是简单的屈伸活动，而是膝关节本身的形态和周围软组织共同参与下出现的活动。股骨远端分别为股骨内外侧髁，在矢状面上，形成了凹陷性的关节面，与髌骨关节面对合。外侧髁比内侧髁小而宽，且外侧髁的曲率由前向后逐渐增大，而内侧髁在矢状面的前后曲率基本一致。屈曲膝关节过程中，胫骨相对于股骨进行了内旋活动。因此，膝关节活动，不仅沿冠状轴上屈伸，同时还沿垂直轴的旋转和水平面上的滑动[3]。对于正常的膝关节，胫骨外侧的关节面较内侧高，相对于下肢力线而言，胫骨关节面有3°内翻，而股骨内外髁关节面有9°的外翻[4]。在股骨的内外侧髁上方，分别为内上髁与外上髁。内上髁中央凹陷呈浅沟状, 内侧副韧带即起于此沟。

2　旋转对线对膝关节功能的影响

膝关节置换术中的股骨旋转对线主要影响着术中的屈曲间隙和髌骨轨迹。膝关节的正常活动离不开正常的髌骨轨迹，任何影响膝关节Q角的因素，都可以导致其轨迹不良，出现髌股关节不稳、髌骨骨折、髌骨关节不稳等症状。常规情况下需要对胫骨平台进行垂直下肢机械轴的截骨，术中获得矩形的屈曲间隙，且结合胫股关节的解剖学，将股骨侧的截骨线外旋一定角度，这样就可降低或消除Q角增大。由于术中股骨胫骨截骨需要获得屈曲间隙的平衡，旋转对线的不良就会出现内外侧间隙不平衡情况，显著影响膝关节屈曲功能和两侧副韧带的平衡，甚至屈曲位时的稳定性。Laskin等[5]研究中，A组进行股骨后髁等量截骨，造成梯形的屈曲间隙，B组进行股骨外旋3°截骨，形成矩形屈曲间隙；其A组92例术前膝关节屈曲至120°, 术后降低到100° 。B组96例中术前屈曲115° , 术后为112°。

3　股骨旋转对线的参照轴

3.1股骨内外上髁轴(TEA)TEA目前分为外科股骨内外上髁轴(STEA)和临床股骨内外上髁轴(CTEA)。股骨外侧髁突出部位为股骨外上髁，其为外侧副韧带附着区，股骨内侧髁突出处为股骨内上髁，有大收肌止于该处，且该凸起处中央有一凹陷，有内侧副韧带附着。CTEA是内外上髁突起部位之间的连线，STEA是外上髁突起部与内上髁凹陷处的连线。由于TEA主要参照的是明显的骨性标志，且不容易受到影响，可以避免由于骨缺损或者软骨磨损带来的误差，被认为是目前较为稳定的股骨旋转对线方法。Ozcelik等[6]在研究中发现，在各种确定旋转力线的方法中，TEA法产生的术后并发症最少，显示出较大的优势。Akagi等[7]认为，参照TEA进行的膝关节置换术可以改善髌股关节功能。但是针对于STEA和CTEA，哪一参考轴更加可靠，目前暂无定论。Victor等[8]认为，STEA更加近似于膝关节生理性屈伸轴，可以使胫股关节功能尽可能地恢复，减少髌股关节远期并发症。Asano等[9]研究表明，当膝关节从屈曲0°到90°时，膝关节冠状面上的生理性屈伸轴与STEA是相符的，而与CTEA有显著差异。但是由于STEA的中央凹槽不易精确找到，并且有软组织的覆盖和骨性标志的磨损，故STEA轴线的确存在一定的误差。

3.2股骨后髁轴(PCL)PCL是股骨后髁最突出点的切线。1985年由Hungerford提出，其可在直视下定位，且操作性和可重复性较强，由于正常膝关节胫股关节面是3°～5°生理性内翻，当垂直于下肢机械轴进行胫骨平台截骨时，为了获得矩形的屈曲间隙，就需要将沿着PCL外旋3°进行股骨后髁截骨。不仅保持了内外侧屈曲间隙，还改善了髌骨轨迹，减少了髌股关节的并发症。但是，由于股骨后髁的破坏或者过度的磨损甚至退化、膝关节后方软组织挛缩和股骨后髁骨赘的形成，所截骨的旋转角度会出现较大改变。如果股骨外侧髁磨损较重，那么术后出现内旋不足；如果内侧髁磨损较重，出现过度的内旋截骨。因此，不能作为旋转对线定位精确的标志。有文献研究显示，PCL与TEA的关系不稳定，变异性较大，以PCL外旋3°作为股骨假体旋转截骨的标志可靠性差[10]。罗吉伟对我国的75 侧正常成年人股骨进行研究得到，PCL与TEA 之间的夹角有一定的差异性，仅仅通过依靠PCL 进行旋转力线的定位导致截骨不精确。对于外旋3°的认识，国内外也有一定的差异性。我们通常根据西方人的体质研究进行外旋的操作，但是，最近对450个中国膝关节的研究发现，按照西方人3°外旋的方法，我国进行截骨的外旋度数为5.58°，说明中国人股骨髁外旋角度大于西方人[9]。目前多数研究学者认为，由于PCL与股骨髁上轴之间的角度受多方面因素的影响，变异程度大，如后髁骨赘形成或者后髁软骨的磨损，均导致根据PCL进行的后髁截骨不准确，限制了这种方法的使用。

3.3前后轴(AP；Whiteside线)AP是膝关节屈曲90°从股骨滑车沟的最低点到髁间窝中心的连线，术中容易确认，且不易受到股骨后髁磨损或者退化的影响，与股骨髁上连线垂直[11]。但是当股骨髁间出现磨损、滑车发育不良、髌股关节炎时，滑车最低点确定障碍，导致AP轴不能单独成为参考线。Middleton等[12]研究发现大部分膝关节AP轴与TEA 垂直(=91°)，变异度大，一般在80°～102°，印证了其不适合单独确定后髁截骨线。但也有作者认为，根据AP轴进行的截骨，可以改善髌骨轨迹，减少髌股关节面的并发症，其在内外翻膝关节畸形中具有一定的意义[13]。

3.4股骨前轴(AFA)AFA是紧邻股骨滑车软骨面近端的股骨前方平面[14]。 Talbot等[15]发现，AFA相对于Whiteside线的垂线形成3°的内旋角度，认为这也是确定股骨旋转对线的方法之一。根据众多文献[16～24]的查阅，可以初步总结AFA有以下优点：①针对于膝关节关节炎时，其需要寻找的骨性标志较为完整；②术中在直视下可操作处理；③对于膝关节翻修时，AFA是惟一的骨性标志。但是，近期研究表明，在AFA与PCL、AP轴之间，AFA相对于TEA的稳定性差以及相对于TEA的变异性有显著差别。因此，还需要大量的研究数据证实其有效性，尚未在临床推广。

3.5股骨滑车轴(TL)TL是股骨内外髁最突出点的连线[25]。Won等[26]对膝关节的TL进行CT扫描，再把其与STEA对比，发现TL相对于STEA内旋为8.0°±1.76°，与STEA之间的变异性无统计学差异。其优点为术中可以直视, 容易定位;当出现骨性关节炎时, 其骨性标志比较完整。目前对于TL的运用还较少，因此对股骨假体旋转对线的操作可靠性还需进一步研究。

4　展望

目前没有明确报道哪一种方法是确定股骨假体旋转对线最可靠、最有优势的。普遍认为，SEA是重复性高、较为准确的最常用方法，在常规操作中，可采用多种方法结合。传统TKA的股骨旋转对线主要是根据骨性标志、骨质的X线片而决定的，但由于大多数病例出现严重的内外翻畸形或者软骨和骨质磨损，造成的骨性标志不明显或者骨性标志位置异常，从而影响股骨旋转对线的确定。但是利用计算机导航技术也许能解决这一问题。导航技术通过对膝关节中心、髋关节中心、踝关节中心数据的综合分析后，得出精确的解剖空间结构，可以实时观察股骨解剖，调整、预判好假体的安装位置，从而对股骨后髁进行截骨。总之，良好的股骨旋转对线既需恢复髌股关节的功能，还需要获得平衡屈膝间隙，需要的是整合膝关节力学机制、解剖机制和运动学特征。

[1] Dalury DF. Observations of the proximaltibia in total knee arthroplasty[J]. Clin Orthop, 2001(389):150-155.

[2] Thompson JA, Hast MW, Granger JF, et al. Biomechanical effects of total knee arthroplasty component malrotation: a computational simulation[J]. J Orthop Res, 2011,29(7):969-975.

[3] 张建雷.全膝关节置换术股骨远端相关解剖的研究进展[J].中国矫形外科杂志,2013,21(7):680-683.

[4] Calandruccio RA. The history of the Campbell Clinic[J]. Clin Orthop Relat Res, 2000(374):157-170.

[5] Laskin RS. Flexion space configuration in total knee arthroplasty[J] . J Arthroplasty, 1995,5(5):657-660.

[7] Akagi M, Yanmshita E, Nakagawa T, et al. Relationship between frontal knee alignment and reference axes in the distal femur[J]．Clin Orthop Relat Res, 2001(388):147-156.

[8] Victor J, Van Doninck D, Labey L, et al. A common reference frame for describing rotation of the distal femur: a ct-based kinematic study using cadavers[J]. J Bone Joint Surg Br, 2009,91(5):683-690.

[9] Asano T, Akagi M, Nakamura T. The function flexion-extension axis of the knee corresponds to the surgical epieondylar axis： in vivo analysis using a biplanar imagematching technique[J]. J Arthroplasty, 2005,20(8):1060-1067．

[10] Yau WP, Chiu KY, Tang WM. How precise is the determination of rotational alignment of the femoral prosthesis in total knee arthroplasty: an in vivo study[J]. J Arthroplasty, 2007,22(7):1042-1048.

[11] Akagi M, Yamashita E, Nakagawa T, et al. Relationship between frontal knee alignment and reference axes in the distal femur[J]. Clin Orthop, 2001(388):147-156.

[12] Middleton FR, Palmer SH. How accurate is Whiteside′s line as a reference axis in total knee arthroplasty[J]. Knee, 2007,14(3)： 204-207.

[13] Hanada H, Whiteside LA, Steiger J, et al. Bone 1 and marks are more reliable than tensioned gaps in TKA component alignment[J]. Clin Onhop Relat Res, 2007,462：137-142.

[14] 吴剑彬，潘骏，王逸扬.股骨前轴作为全膝置换股骨假体旋转对位标志的可靠性研究[J].温州医学院学报,2009,39(6):585-594.

[15] Talbot S, Bartlett J. The anterior surface of the femur as a new landmark for femoral component rotation in total knee arthroplasty[J]．Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc, 2008,16(3):258-262.

[16] Talbot S, Bartlett J.The anterior surface of the femur as a new landmark for femoral component rotation in total knee arthroplasty [J]．Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc, 2008,16(3):258-262.

[17] Osti M, Krawinkel A, Ostermann M, et al. Femoral and tibial graft tunnel parameters after transtibial, anteromedial portal, and outside-in single-bundle anterior cruciate ligament reconstruction[J].Am J Sports Med, 2015,43(9):2250-2258.

[18] Grip H, Tengman E, Häger CK.Dynamic knee stability estimated by finite helical axis methods during functional performance approximately twenty years after anterior cruciate ligament injury[J]. J Biomech, 2015,48(10):1906-1914.

[19] Mahfouz MR, ElHak Abdel Fatah E, Bowers L, et al. A new method for calculating femoral anterior cortex point location and its effect on component sizing and placement[J].Clin Orthop Relat Res, 2015,473(1):126-132.

[20] Talbot S, Dimitriou P, Radic R, et al. The sulcus line of the trochlear groove is more accurate than Whiteside's Line in determining femoral component rotation[J].Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc, 2015,23(11):3306-3316.

[21] Okazaki K, Matsubara H, Osaki K, et al. Femoral tunnel apertures on the lateral cortex in anterior cruciate ligament reconstruction: an analysis of cortical button fixation[J]. Arthroscopy, 2014,30(7):841-848.

[22] Kobayashi H, Akamatsu Y, Kumagai K, et al.The surgical epicondylar axis is a consistent reference of the distal femur in the coronal and axial planes[J]. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc, 2014,22(12):2947-2953.

[23] Bonny DP, Hull ML, Howell SM.Optimized design of an instrumented spatial linkage that minimizes errors in locating the rotational axes of the tibiofemoral joint: a computational analysis[J]. J Biomech Eng, 2013,135(3):31003.

[24] Robkopf J, Singh PK, Wolf P, et al. Influence of intentional femoral component flexion in navigated TKA on gap balance and sagittal anatomy[J]. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc, 2014,22(3):687-693.

[25] 吴剑彬，潘骏，周飞亚.股骨滑车轴作为全膝置换股骨假体旋转对位标志的可靠性研究[J].温州医学院学报,2009,21(3)：19-22.

[26] Won YY, Cui WQ, Baek MH, et al. An additional reference axis for determining rotational alignment of the femoral component in total knee arthroplasty[J] . J Arthroplasty, 2007,22(7):1049-1053.

彭笳宸(E-mail:zymuorthDep@yahoo.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.29.040

R318.01

A

1002-266X(2016)29-0111-03

2016-09-21)