股骨后髁角作为全膝置换旋转力线标志的可靠性研究

吴剑彬　王逸扬　周飞亚　汤骏　冯永增　潘俊

[摘要] 目的 通过定位和测量膝关节磁共振图像上全膝置换股骨远端旋转对位标志，评价股骨后髁角做为旋转力线标志的可靠性。 方法 对正常膝关节进行磁共振扫描。在横断位图像上测量股骨后髁轴，以及临床经股骨通髁轴、Whiteside's线相对于外科经股骨通髁轴旋转的角度。在冠状面上测量胫骨平台内翻角。 结果 共测量78例正常膝关节。配对t检验提示股骨后髁角和胫骨平台内翻角之间差异无统计学意义（P>0.05），Whiteside's线的垂线相对于外科经股骨通髁轴旋转的角度和胫骨平台内翻角之间差异有统计学意义（P<0.05），临床经股骨通髁轴相对于外科经股骨通髁轴旋转的角度和胫骨平台内翻角之间差异有统计学意义（P<0.05），单样本t检验提示股骨后髁轴外旋3°和胫骨平台内翻角之间差异有统计学意义（P<0.05）。 结论 利用股骨后髁轴作为全膝置换术中旋转力线参考标志，较Whiteside's线和临床经股骨通髁轴更可靠。传统沿股骨后髁轴外旋3°截骨的可靠性差。股骨后髁角的变异范围大，需进行个体化医疗。

[关键词] 全膝关节成形术；全膝置换；股骨；旋转；磁共振成像

[中图分类号] R816.8 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2016）31-0005-04

全膝置换术中股骨假体旋转对线不良常常会导致髌股关节并发症，引起术后疼痛。而且股骨假体旋转对线不良也可能会导致屈膝时胫骨假体应力不平衡，加速胫骨假体磨损和松动。重建股骨假体旋转力线至关重要的因素是股骨远端旋转对线标志的准确测量。国外学者对这些标志做了大量研究，而国内研究较少。在屈膝间隙截骨时，股骨侧最常用的截骨方式是沿股骨后髁轴外旋3°截骨，本研究利用MRI技术对股骨远端旋转对线标志进行定位测量，探讨国人股骨后髁轴（posterior condylar line，PCL）与临床经股骨通髁轴（clinical transepicondylar axis，CTEA）和Whiteside's线（Whiteside's anterior posterior line，APL）相比，作为全膝置换旋转力线标志的可靠性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取在我院行膝关节磁共振扫描的患者。纳入标准：①年龄≥18周岁；②既往没有发生过同侧下肢骨折；③既往没有接受过同侧下肢肌肉骨骼系统矫形手术。排除标准：①年龄<18周岁；②同侧下肢关节有肿瘤、骨性关节炎、类风湿性关节炎等疾病；③同侧下肢接受过骨骼系统矫形手术；④磁共振检查发现有膝关节半月板、内外侧副韧带、前后交叉韧带等损伤。

1.2 方法

本研究使用的磁共振扫描，设备为荷兰飞利浦公司Gyroscan Intera 1.5T。扫描时在踝关节下方放置沙袋，使髋关节和膝关节处于伸直位。使用韩国INFINITT公司的STARPACS医学图像管理系统进行骨性标志定位和角度测量。

在横断面定位的标志包括：①临床经股骨通髁轴（clinical transepicondylar axis，CTEA）：股骨远端上髁内侧最尖端和外侧最尖端的连线。②外科经股骨通髁轴（surgical transepicondylar axis，STEA）：股骨远端上髁内侧凹陷最低点和外侧最尖端的连线。③股骨后髁轴（posterior condylar line，PCL）：股骨远端两侧后髁最突出点的切线。④Whiteside's线（Whiteside's anterior posterior line，APL）：股骨远端上髁部位髁间窝最高点与滑车沟的最低点的连线。利用STARPACS系统将这些标志和轴线投射到同一平面（图1）。在冠状面上定位的标志包括：①胫骨近端解剖轴：选取胫骨干最粗的层面，连接两处骨干中心的轴线。②胫骨平台切线：选取STEA通过的层面，此层面上的胫骨平台切线。利用STARPACS系统将这些标志和轴线投射到同一平面（图2）。

1.3 观察指标

利用STARPACS医学图像管理系统在横断面上测量：①股骨后髁角（posterior condylar angle，PCA）：股骨后髁軸相对于外科经股骨通髁轴旋转的角度。②Whiteside's线的垂线相对于外科经股骨通髁轴旋转的角度（angle between the perpendicular of Whiteside's APL and STEA，ASA）。③临床经股骨通髁轴相对于外科经股骨通髁轴旋转的角度（angle between CTEA and STEA，CSA）。在冠状面上测量胫骨平台内翻角（胫骨平台切线相对于胫骨近端解剖轴的垂线内外翻的角度）（图2）。

1.4 统计学方法

本研究测得的数据均为计量资料，以均数±标准差（x±s）形式表示，采用SPSS 22.0统计学软件进行处理。使用单个样本K-S检验方法检验测得角度数据是否服从正态分布。如果服从正态分布，则在PCA和胫骨平台内翻角、ASA和胫骨平台内翻角以及CSA和胫骨平台内翻角之间行配对t检验，在股骨后髁轴外旋3°和胫骨平台内翻角之间行单样本t检验。如果数据不服从正态分布，则在PCA和胫骨平台内翻角、ASA和胫骨平台内翻角以及CSA和胫骨平台内翻角之间行Wilcoxon检验，在股骨后髁轴外旋3°和胫骨平台内翻角之间行Mann-Whitney检验。α=0.05。

2结果

2008年7～9月，共扫描78侧正常膝关节。其中男35例，女43例，左膝43例，右膝35例，年龄21～55岁。

单个样本K-S检验提示PCA（Z=0.630，P=0.200）、ASA（Z=0.560，P=0.200）和胫骨平台内翻角（Z=0.480，P=0.200）均服从正态分布，而CSA（Z=0.106，P=0.029）不服从正态分布。结果见表1。在横断面上测得PCA为（-4.22±2.07）°（范围从-0.37°～-9.06°），ASA为（3.97±2.19）°（范围从10.63°～-0.68°），CSA为（3.66±0.76）°（范围从6.10°～2.40°）。在冠状面上测得的胫骨平台内翻角为（-4.34±1.62）°（范围从-0.57°～ -8.44°）。配对t检验提示PCA和胫骨平台内翻角之间差异无统计学意义（t=0.385，P=0.702），ASA和胫骨平台内翻角之间差异有统计学意义（t=27.062，P<0.001）。单样本t检验提示股骨后髁轴外旋3°和胫骨平台内翻角之间差异有统计学意义（t=-7.317，P<0.001）。Wilcoxon检验提示CSA和胫骨平台内翻角之间差异有统计学意义（Z=-5.185，P<0.001）。

3 讨论

全膝关节置换是治疗晚期膝关节骨性关节炎的有效方法，手术中股骨远端需进行两个平面的截骨。股骨远端在前后冠状面的截骨将会影响股骨假体的旋转对位。全膝置换术后股骨假体的旋转对线不佳会导致髌股关节力学环境不平衡[1-3]，引起髌股关节并发症，有作者报道这是术后翻修的最常见的原因[4，5]。并且旋转对线不良也会引起全膝置换术后膝关节屈曲时内外侧应力不平衡，加速胫骨假体磨损和松动[6]。术中可以参照数种解剖标志来决定股骨假体的旋转对位[7-14]。国外学者利用很多方法对股骨假体旋转对线标志进行了研究，而国内研究较少。外科经股骨通髁轴被认为是全膝置换股骨假体旋转力线最可靠的标志[7-10，15]，但因为不能直视，术中准确定位非常困难。欧美国家的普遍做法是将股骨假体外旋3°（以PCL作为旋转中立位）。本次研究在国人正常膝关节磁共振图像上对股骨远端旋转对位标志进行了测量，结果提示如果机械的按照股骨后髁轴外旋3°截骨，将不能获得矩形的屈膝间隙。PCA的大小可以提示外旋度数，有数项研究提示中国人的股骨后髁角要大于3°[16-18]。

配对t检验提示PCA和胫骨平台内翻角的均数间没有显著差异，而ASA和胫骨平台内翻角之间以及CSA和胫骨平台内翻角之间存在显著性差异。这表明，相对于Whiteside's前后轴和临床经股骨上髁轴，股骨假体依照PCL外旋4.22°截骨可以获得矩形的屈膝间隙和良好的软组织平衡，且与Whiteside's前后轴和临床经股骨上髁轴相比，在术中更容易定位PCL。但是本文测得PCA的标准差为2.07°，范围从-0.37°～-9.06°，PCL相对于经股骨上髁轴的变异范围达到10°左右，如果完全机械的按照外翻4.22°截骨，在部分患者中会造成不平衡的屈膝间隙。虽然本文尚不清楚过度内旋或外旋多少度是可以接受的，但从理论上讲旋转对线不良造成的应力不平衡最终会导致假体的磨损或松动。有作者建议如果全膝置换术中要使用PCL作为股骨假体旋转对线标志，术前需评估每个患者的PCA[19]，也有作者建议术前行CT扫描决定假体旋转[20]，而且CT检查无法显示关节软骨，势必会造成一定误差。而磁共振可以显示关节软骨，且没有放射性。在个体化治疗中，如果术前可以进行磁共振扫描，评估每位患者的PCA，应该可以减少旋转对线误差。

本研究的不足点包括：①扫描的为正常膝关節磁共振图像，对于需全膝置换的患者，股骨后髁软骨可能会有磨损缺失；②冠状位上扫描的胫骨近端长度较短，对于胫骨平台内翻角的测量可能会造成一定误差；③研究例数较少，不能作为国人普查数据。

综上所述，我们在磁共振扫描图像上测量所得的结果提示：①利用股骨后髁轴作为全膝置换术中旋转力线参考标志，外旋4.22°进行屈膝间隙截骨，比Whiteside's前后轴和临床经股骨上髁轴更可靠，且术中容易定位；②股骨后髁角的变异范围大，术前需行磁共振扫面，进行个体化医疗；③传统的沿股骨后髁轴外旋3°的截骨方式可靠性差。

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（收稿日期：2016-07-24）