TKA术前股骨髁精确截骨的影像学分析

周绪光，曲卫东，翟连文，张波

(山东大学第二医院，济南 250033)

全膝关节置换术(TKA)是治疗严重膝骨关节炎的有效手术方法。膝关节解剖结构及运动方式复杂，对假体放置精度要求颇高，其中股骨假体正确的旋转对线是手术长期成功的关键因素之一[1,2]。若股骨假体旋转对线不良将明显增加髌股关节不稳、膝关节屈伸间隙不平衡的发生率，严重时甚至需翻修[2～8],因此术中准确判断股骨假体旋转对线至关重要。传统上采用测量截骨技术，股骨假体应放置平行于外科髁上轴(SEA)、垂直于whiteside′s线、3外旋于后髁线(PCL)，临床研究及生物力学分析均证实外科髁上轴SEA与膝关节旋转轴吻合，是股骨假体旋转对线稳定的重要参考标志[2，9～12]。由于膝关节发育不良及关节磨损，解剖标志往往发生改变，本研究采用影像学方法，评估正常人、不同程度内翻膝骨关节炎及外翻膝骨关节炎患者股骨髁解剖标志的变化，为术中精确的股骨假体安放提供参考。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择因膝关节慢性疼痛而就诊的膝骨关节炎患者73例(84膝)，根据病史、体格检查和实验室检查，排除类风湿关节炎、其他炎性疾病、代谢异常、畸形及膝关节外伤史患者。参考患者膝关节负重位X线片结果，根据膝关节炎畸形类型分为内翻组64膝(病变位于内侧间室)、外翻组20膝(病变位于外侧间室)，根据膝骨关节炎Kellgren&Lawrence的X线分级将内翻组再分为内翻轻度组20膝(内侧间隙可疑狭窄，边缘骨赘形成)、内翻中度组34膝(内侧间隙中度狭窄，边缘明显骨赘)、内翻重度组10膝(内侧间隙消失，软骨下骨硬化)。内翻轻度组男9例、女11例，年龄52～77岁；左侧11例，右侧9例。内翻中度组男10例、女24例，年龄55～76岁；左侧20例，右侧14例。内翻重度组男1例、女9例，年龄56～72岁；左侧5例，右侧5例。外翻组男4例、女16例，年龄52～62岁；左侧8例，右侧12例。选择膝关节软组织损伤及部分健康成人115膝作为正常组，X线片未见骨质异常改变，既往无任何膝关节病史症状。

1.2 MRI分析方法 采用3.0 T磁共振成像系统，所有检查者在扫描过程中被限制活动。扫描轴面在冠状面上垂直于股骨机械轴，矢状面上垂直于股骨长轴。选择通过内外上髁最突出点的图像进行分析。外科髁上轴SEA通过外上髁最突出点和内上髁内侧沟最凹点，后髁线为连接内外后髁最突出点切线[13,14]。whiteside′s线(即AP轴)是连接前方髌骨滑车沟最低点与内外后髁最后端中点的连线[14]。whiteside′s线与外科髁上轴SEA的夹角记为W-S角，后髁线PCL与外科髁上轴SEA的夹角记为后髁角PCA。

1.3 X线分析方法 所有放射学评估采用下肢全长站立位前后位线片进行。拍摄线片检查时，膝关节完全伸直，髌骨及足尖应朝向正前方。测量股骨远端内外侧髁的切线与股骨机械轴(髋关节中心至膝关节中心连线)间的夹角，定义为髋髁角HCA。

2 结果

2.1 正常组内W-S角、后髁角PCA及髋髁角HCA比较 正常组中W-S角、后髁角PCA及髋髁角HCA在不同性别、侧别、年龄分组间差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表1。

表2 正常组W-S角、后髁角PCA及髋髁角HCA比较( )

表2 正常组W-S角、后髁角PCA及髋髁角HCA比较( )

参数nW-S角[中位数(P25,P75)] PPCA( x±s) PHCA( x±s) P 年龄(岁) <507591.14(89.37,91.63) 0.6204.76±1.46 0.67993.45±2.07 0.137 >504090.81(89.52,91.57)4.87±1.2791.86±2.05性别 男6090.95(89.44,91.74) 0.9294.93±1.44 0.28793.50±2.11 0.157 女5591.13(89.35,91.56)4.65±1.3492.00±2.03侧别 左5691.17(89.89,91.91) 0.0724.75±1.44 0.73491.80±2.01 0.166 右5990.64(89.15,91.55)4.84±1.3693.34±2.11

2.2 各组间W-S角、后髁角PCA及髋髁角HCA比较 各组中W-S角均接近直角，上下约有1.5波动范围，内翻重度组W-S角轻度增加，外翻组W-S角轻度减小，但五组间差异无统计学意义；正常组PCA平均为4.80，内翻重度组PCA较其他组明显减小，平均为2.9，差异有统计学意义(P<0.05)，外翻组PCA轻度增加，平均为5.02，但差异无统计意义；内翻中度、重度组及外翻组与正常组髋髁角HCA间差异均有统计学意义(P<0.05)，内翻组HCA与疾病严重程度有关，外翻组HCA明显增大，外翻组中PCA、HCA与疾病严重程度无关，见表2。

表2 各组间W-S角、后髁角PCA及髋髁角HCA比较

注：与内翻重度组比较，*P<0.05。

3 讨论

股骨假体正确的旋转对线是TKA手术长期成功的关键因素之一[1，2，5，6，15,16]。传统手术采用测量截骨技术，股骨假体应放置平行于外科髁上轴(SEA)、垂直于whiteside′s线、3外旋于后髁线(PCL)，术中我们需综合这三个解剖标志来准确判断股骨假体旋转。临床研究及生物力学分析均证实，外科髁上轴SEA与膝关节旋转轴重合，是股骨假体旋转对线的最重要解剖标志[2，9～12，14]。由于内外上髁范围广泛且被软组织掩盖，术中准确判断其位置困难[13]，因此需同时根据whiteside′s线及后髁线来辅助判断以提高精确性，同样whiteside′s线亦会因滑车磨损及髁间窝骨赘出现偏差，后髁的位置虽易识别，但后髁角的个体差异影响其准确性。研究报道，西方人后髁角平均为3.3，男女间差异无统计学意义[14]；本研究将正常人115膝按照年龄、性别、侧别分组，三个参数W-S角、PCA及HCA在各组之间差异均无统计学意义，平均值分别为90.66、4.80、92.79，与既往报道一致，国人后髁角明显大于西方人，存在种族及个体差异[5]；介于骨关节炎对于股骨髁的磨损，上述参数定会产生变化，目前尚无报道对于不同程度膝关节炎进行分组对比，本研究结果显示，中度及轻度内翻膝关节炎PCA角度与正常膝对比并无明显变化，而重度内翻膝关节炎的PCA明显减小，平均为2.9，说明重度内翻骨关节炎磨损不仅存在于内侧远端髁，同样内侧后髁磨损较重[15]，虽然本研究中该组样本较少，但仍有统计学差异，对于术中股骨假体旋转对线有较大指导意义，同样外翻膝组PCA有一定增大，亦考虑为外侧后髁磨损所致，由于外翻膝关节炎患者较罕见[9]，本研究无法按照严重程度将其进一步细化分组。

同时应注意到，虽然重度内翻膝关节炎患者PCA接近3，但上下仍有1左右的波动范围，因此将所有重度内翻患者股骨假体外旋设置为3外旋于后髁线是不严谨的，外科医生应将后髁个体化差异考虑进去，这样术前影像学测量就显得格外重要。由于CT扫描仅能显示骨质边界，而MRI能显示股骨髁包括软骨的关节边界，因此MRI检查更为可靠并有效[9]。

与国外报道一致，本研究结果表明，whiteside′s线近似垂直于外科髁上轴，但在外翻膝中有轻微内旋，内翻重度组轻微外旋[9]，分析为力线改变后髌股关节压力方向改变所致，由于这种改变较小，whiteside′s线依然可作为辅助判断股骨假体旋转的有效解剖标志。

下肢全长站立位X线片分析结果显示，内翻膝的髋髁角随着关节炎严重程度增加逐渐变小，而外翻膝的髋髁角明显增大，差异有统计学意义，表明内翻膝内侧远端髁畸形是由磨损引起，而外翻膝存在外侧髁的发育不良情况，国外报道同样支持这一观点[9]，但本研究无法确定外侧髁畸形是否增加了外翻膝关节炎的发病率。外翻组中后髁角PCA与髋髁角HCA间无相关性，说明外翻膝外侧后髁与外侧远端髁发育不良并无直接关系，而PCA略增大考虑为磨损所致，因此不存在明显后髁发育异常。

本研究有一定局限性。由于外翻膝畸形较罕见，无法再根据病情严重程度进一步细化分组，此外，本研究中所有患者均为中国人，因此，这些发现可能不适用于其他种族。

综上所述，MRI能有效评价股骨髁旋转解剖标志的变化，术前有必要影像学测量个体化差异；W-S角接近于直角，受关节炎磨损影响较小，可作为辅助判断股骨假体旋转的有效解剖标志；正常人PCA角平均4.8，重度内翻膝内侧后髁磨损较重，PCA明显减小；外翻膝存在外侧髁发育不良，而外侧后髁不存在相关发育异常。