下肢力线的相关研究进展

杨梦其 赵洪波

【摘 要】下肢力线是一个静态负重轴，在冠状位下肢全长X线上表现为从股骨头中心至踝关节中心的连线。它的精确测量受多种因素的影响，它与临床关系密切，特别是在人工膝关节置换及截骨矫形术的应用非常重要。本文对此进行综述，为临床提供参考。

【关键词】下肢力线 测量 体位 胫骨高位截骨术 膝关节置换术

Abstract Lower extremity force line is a static load axis， which shows a line from the center of femoral head to the center of ankle joint on coronal lower extremity X-ray. Its accurate measurement is influenced by many factors， and it is closely related to clinical practice， especially in the application of artificial knee replacement and osteotomy and orthopedics. In this paper， we summarize this and provide a reference for clinical practice.

Key words axial alignment of lower limb， measure， position， High tibial osteotomy， Knee arthroplasty

【中图分类号】R684. 3【文献标识码】A【文章编号】1672-3783（2019）06-03--01

随着人类寿命的延长，膝骨关节炎的发病率明显增高。下肢力线与膝骨关节炎疾病的发生、发展、治疗密不可分。下肢力线在临床的重要性被越来越多的学者关注。

1 下肢力线的概念及应用

下肢力线也被叫作下肢机械轴，这个概念是由Pauwels[1]最早提出来的。它是一个静态负重轴，指的是在下肢全长X线上从股骨头中心至踝关节中心的连线。可分解为两部分，一部分是股骨机械轴，另一部分是胫骨机械轴，自股骨头中心连线到膝关节中心是股骨机械轴，自膝关节中心连线到踝关节中心是胫骨机械轴。正常人冠状面的下肢力线一般是经过膝关节的中心或稍偏向内侧，也就是说股骨机械轴与胫骨机械轴夹角（髋-膝-踝角）一般为180°（0°）或稍小于180°（0°），180°（0°）是理想状态的角度。膝内翻畸形是髋-膝-踝角小于180°，而膝外翻畸形是髋-膝-踝角大于180°[2]。建立下肢力线需要确立3个中心点，股骨头是一个近似规则的圆形，可以使用圆规或Mose圈很容易确定，确立膝关节中心有5个方法，包括①胫骨平台上缘的中点②胫骨的髁间棘中点③股骨髁间凹的顶点④股骨髁间窝的中心⑤膝关节间隙平面的软组织中点。以上5个点之间相差一般不超过5mm，多数骨科医师以骨骼解剖在X线上清楚好辨为原则而采用胫骨髁间棘的中点或股骨髁间凹的顶点。踝关节中心的确立主要有①踝关节间隙水平的软组织中点②距骨的中心③踝关节间隙水平的内外踝表面间距的中点。这3个中心的距离一般相距2-3mm。大多选择距骨中心作为踝关节中性点。

下肢力线在人工膝关节置换及截骨术的应用非常重要，甚至直接决定手术的成败。如何准确地重建下肢力线是全膝关节置换术（TKA）成功的关键因素之一，准确重建下肢力线对患者术后缓解关节症状、恢复关节功能和人工关节使用寿命均具有重要意义，全膝关节置换术后良好地使下肢力线恢复能使膝关节的内外压力均匀分布，从而降低人工膝关节松动概率并能够减轻假体的磨损，使假体生存率提高[3]，目前认为TKA术后应该将下肢力线畸形控制在3°以內，一旦内翻或外翻畸形残余角度超过3°，将会使全膝关节置换术后的远期效果受到影响[4]。胫骨高位截骨术（HTO）旨在通过胫骨近端高位截骨来纠正下肢力线，将退变的膝关节内侧间室的载重负荷转移到相对正常的膝关节外侧间室，通过改变膝关节的生物力学环境，延缓关节炎的发展速度，并可能促进膝关节内侧间室的软骨修复，从而达到缓解膝关节疼痛，减轻膝节炎症状，恢复膝关节活动功能并延长关节寿命的目的[5，6]。胫骨高位截骨术治疗膝关节骨关节炎患者时，要想取得良好疗效，术中精确的力线控制至关重要。目前多数专家学者认为HTO纠正下肢力线在膝关节通过Fujisawa点效果较好。但术中仰卧非负重位力线纠正合适了，术后站立负重位后力线还一样吗？会丢失或改变多少？仍需要进一步研究。可见下肢力线临床应用相关研究的重要性。

2 下肢力线精确测量的影响因素

2.1 摄片与测量方法 过去传统获得下肢全长X线片需要以髋关节、膝关节、踝关节分别为中心共拍摄正位X线片3张，然后经过手工拼接而成，通过使用透明的角度尺手工把测量完成。今天随着科技的发展，数码X线摄像出现并逐渐普及，拍摄下肢全长X线片也有了全新的方法，数码X线可利用计算机影像归档和通信系统（ PACS）提高拍摄的清晰度和测量的速度以及精确度。Goker等[7]通过对骨关节炎患者的数码X线片传统手工的测量与计算机系统辅助软件的测量进行对比研究，得出手工测量得出的精确度仅为1.6°，而计算机系统辅助软件测量的精确度达到0.4°，研究还发现手工测量和PACS系统测量之间的差异为（0.57 ±0.40）°，前者的可重复性相对较差，偏差达1.6°，而后者仅为0.4°。另外数码计算机系统可通过移位、放大、改变灰黑度等方式更好地显示图像和辨别解剖标志，测量更精准。

2.2 体位

2.2.1 站立负重位与仰卧非负重位：许刚[8]等通过对56膝关节进行非负重与负重膝内翻角的测量指出，非负重位膝内翻角平均为8.58°，负重位平均13.45°，两者之差平均4.79°，并且这种差别随着患者负重位的膝内翻角的增加而加大。Brouwer等对20例膝内翻患者进行了负重位和非负重位下肢力线的对比研究，发现非负重位膝内翻角比负重位膝内翻角平均减少2°。研究认为软组织的松弛或挛缩和骨结构的改变均会影响膝关节的平衡。例如长时间的膝内翻患者使膝关节内侧副韧带挛缩，膝外侧副韧带松弛，负重位时松弛的膝关节外侧副韧带在身体压力下被拉长，使关节内外力量不平衡，重力作用下胫骨向内侧移位，导致膝内翻加重。

2.2.2 拍摄标准体位：作为临床骨科大夫，应拥有根据手里的X线片鉴别该片拍摄的是不是标准体位的能力，并会识别拍摄时各种错误的摆放体位，标准摆放体位的X线片应有如下特点：股骨髁的轮廓相对称，胫骨嵴的轮廓应该呈笔架样，而胫腓骨近端的部分重叠大概占到腓骨小头的1/3。肢体旋转会引起膝关节中心位置的变化，研究表明，外旋将会导致膝内翻角增大，内旋则导致膝外翻角增大。McCann等研究表明，不同膝内翻患者拍摄下肢全长位片时随着胫骨内旋每增加 10°，内翻角会有 0.84°到 3.08°的改变。可见错误的摆放体位能很大程度上影响下肢全长X线片上下肢力线的测量，所以拍摄下肢全长片时一定要注意摆放标准体位。

3 下肢力线纠正的相关治疗方法

3.1 胫骨高位截骨术（HTO） HTO是膝骨关节炎阶梯治疗“保膝”的方法之一，通过胫骨近端高位截骨来纠正下肢力线，将退变的膝关节内侧间室的载重负荷转移到相对正常的膝关节外侧间室，通过改变膝关节的生物力学环境，延缓关节炎的发展，并可能促进膝关节内侧间室的软骨修复，从而达到缓解膝关节疼痛，减轻膝节炎症状，恢复膝关节活动功能的目的。合适的患者选择是 HTO 成功的关键因素之一，目前认为HTO的适应证为：膝内翻畸形角度大于5°，内翻畸形角度小于20°，胫骨的内翻畸形应大于5°，关节活动度大于90°，屈曲挛缩小于20°，内侧股胫间室骨关节炎，外侧的软骨及外侧半月板的功能均正常。禁忌征为：类风湿性关节炎及感染性关节炎，多间室关节病变，內翻畸形角度>20，关节活动度<90，屈曲挛缩>20，膝关节周围主要韧带的功能不全，下肢所有肌群肌力达不到Ⅴ级。早期认为年龄>65岁及肥胖患者为胫骨高位截骨术（HTO）绝对禁忌征，但现在认为如果患者没有被诊断为严重骨质疏松，且日常生活中的活动量也较大，亦可选择HTO。HTO优点：保留了患者本身的关节，最大程度地保留了关节的本体感觉和运动功能，日后行“膝关节置换术”基本不受影响。缺点：生存率分析各学者发表的结果差异较大，可能与适应症的把握、截骨方法及固定材料的选择有关，多数学者认为“TKA”比“THO”能提高更好的长期生存率。

3.2 全膝关节置换术（TKA） 全膝关节置换术（TKA）是治疗严重膝关节疾病的外科重建手术，通过切除患者已不能自身修复的关节面，用人工关节代替病变的关节，利用机械学原理重建下肢力线，达到解除关节疼痛，维持关节稳定，恢复关节功能的目的。TKA适应症比较宽泛，严重的膝关节病变、畸形、骨破坏、关节不稳定而导致的明显疼痛、关节行走或站立功能障碍的患者，包括原发性骨关节病、创伤性关节炎、类风湿性关节炎及其它的非感染性关节病的晚期。对于胫骨近端或者股骨远端生长的骨肿瘤患者，且有条件保留肢体的，亦可以在做瘤段切除后，用特殊的人工关节假体行人工全膝关节置换术。优点：全膝关节置换术（TKA）是目前临床治疗晚期膝骨关节病最有效、最成功的手术之一，技术成熟，疗效显著，假体生存期长。但缺点也很明显，如对患者损伤大，术后并发症多，比如持续疼痛、感染、假体松动、假体周围骨折、关节不稳、关节僵硬、切开愈合不良、下肢深静脉血栓形成、术后的康复周期长等。

总之，膝关节与下肢力线密不可分，膝关节骨关节炎的发生会引起下肢力线的改变，下肢力线的改变引起膝关节负荷的改变，从而加重膝骨关节炎的进展，膝骨性关节炎发展到一定程度又需要通过纠正下肢力线去治疗。所以下肢力线的相关研究对膝关节疾病的研究至关重要。应充分深刻的认识下肢力线，考虑各种因素的影响，探索出一条获得精准力线的方法，更确切地指导临床。但以上评述的下肢力线仅是冠状位的，未来应着眼于研究立体的、多维的、全方位的下肢力线。

参考文献

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