全膝关节置换术后胫骨假体旋转角度测量方法的研究进展

丁 川 邓 江

遵义医科大学第三附属医院关节外科，贵州遵义 563000

终末期膝关节骨性关节炎（KOA）是一种退行性关节病，也是导致中老年人下肢残疾的主要原因，但目前尚无有效的方法阻止其发展[1]。全膝关节置换术（TKA）是目前公认的治疗终末期KOA 最快速有效的方法[2]，但仍有多达20%的患者对TKA 的效果不满[3]。而假体的旋转角度已被认为是影响TKA 效果的重要因素[4]。研究显示[5]，胫骨假体旋转异常的程度更严重，发生率更高，目前已被确定为TKA 翻修的主要原因之一。因此，胫骨假体的正确旋转是TKA 成功的关键。但胫骨假体旋转的评估相当复杂，且目前对于胫骨假体的最佳旋转角度及TKA 后胫骨假体旋转角度的最佳测量方法仍没有一致意见[6]。本文基于临床常用影像学技术，就TKA 后胫骨假体旋转角度的测量方法进行综述，旨在为临床医生在选择TKA 后胫骨假体旋转角度的测量方法及进一步研究胫骨假体旋转的最佳角度上提供参考。

1 基于2D-CT 的TKA 后胫骨假体旋转评估

早在1993 年，Berger 等[7]就参考胫骨近端平台的几何中心、胫骨结节、胫骨假体轴等解剖标志，证明了2D-CT 评估胫骨假体旋转角度的可靠性，但他们是在未对准CT 扫描的2D 轴向片上进行的，需要3 个轴向CT 切片的换位，这可能导致测量结果出现误差。Jazrawi 等[8]在中性和5°外旋或内旋时将胫骨假体插入人尸体标本中，并参考胫骨假体的后缘与沿胫骨标本的后髁的关节线下方2 cm 处形成的角度，测得的胫骨假体旋转的均值、内旋、外旋角度分别为0.29°、4.36°和6.24°，再次证实了2D-CT 扫描确定胫骨假体旋转角度的能力，并支持和扩展了Berger 等[7]研究。接着，Bédard 等[9]分析了34 例TKA 翻修前的2D-CT扫描，并参考股骨上髁轴、胫骨结节、胫骨平台顶部和胫骨假体4 个解剖标志测得胫骨假体的平均旋转角度为内旋13.7°。而Saffi 等[10]提出以胫骨盘的前后（AP）轴到胫骨结节尖端的解剖（CTTT）距离来描述胫骨假体的旋转，并在69 次TKA 后的2D-CT 扫描中比较了CTTT 距离、Beger 方案及Mayo 方案，结果发现Mayo方案的群内相关系数（ICC）最高（0.96），Beger 方案和CTTT 距离ICC 均为0.85，且CTTT 距离和Mayo 方案之间有很强的相关性（r=0.73）：在CTTT≤6 mm 时，92%的胫骨组件内旋＜9°，而在CTTT≥10 mm 时，93%胫骨组件内旋≥9°。值得注意的是，CTTT 距离无需专门软件就能快速完成测量，这可能会使它成为临床评估TKA 后胫骨假体旋转的有用工具。最近，Mahmood等[11]提出以胫骨外侧皮质位于胫骨假体下方的平坦区域作为解剖标志来评估TKA 后胫骨假体旋转角度的新方案。他们分析了211 例TKA 后的2D-CT 扫描，发现在所有的扫描中新标志均被识别出来，参考该标志测得的胫骨假体旋转角度中值为（0.0±5.4）°，且该方案的观察者内及观察者间的可靠性极好，ICC 分别为0.899、0.734。但该标志与其他解剖结构之间的关系和用该方案确定的胫骨假体旋转角度与临床疗效之间的关系仍有待进一步研究。

2 基于3D-CT 的TKA 后胫骨假体旋转评估

Mayo 诊所的Roper 等[12]利用3D-CT 扫描重建TKA 后的胫骨近端，通过将胫骨假体覆盖在单一图像上来评估假体相对于胫骨盘中心至胫骨结节内侧和中间1/3 交界处所定义的轴的旋转。该方案降低了与多个CT 切片换位相关的复杂性，但需要专业软件来重建3D 图像，且其准确性依赖于软件识别椭圆形几何中心的能力。而Hirschmann 等[13]报告了在3D-CT扫描中参考后髁轴和胫骨假体的后缘，胫骨假体旋转角度的测量均值为1°（范围0°～4°），这与Roper 等[12]研究结果一致。接着，Rossi 等[14]提出的后外侧角锁定（PLCL）技术描述了在胫骨切割面的后外侧角形成一个大小合适的胫骨试缝，并向外旋转，直到其前内侧边界与前内侧胫骨皮层完全一致。他们用PLCL 和ROM 技术测得胫骨假体的平均旋转角度分别为内旋（0.34±3.00）°和外旋（0.35±4.20）°，两种技术没有显著差异。但PLCL 技术评估的是胫骨假体关节轴和Akagi之间的角度，并非胫骨假体关节轴之间的角度，因此无法评估胫骨假体旋转的实际程度。最近，Fang 等[15]通过招募40 名中国志愿者在计算机断层扫描数据重建的三维模型中，使用模拟标准胫骨截骨术，经皮髁轴（TEA）、Akagi 线和连接胫骨结节内侧1/3（MTTT）和后交叉韧带（PCL）中点的线投射到胫骨横截面并做标记，测得TEA 与Akagi 线之间以及TEA 与MTTT 与PCL 中点之间的夹角分别为（96.90±5.57）°和（107.31±5.95）°；在使用对称和不对称胫骨托检查PLCL技术对不同胫骨假体形状的适用性后，测得它们与关节轴之间的角度分别为（94.01±4.21）°和（96.65±4.70）°。证明了基于3D-CT 扫描计算模拟模型的PLCL 技术可以在TKA 期间在中国人群中获得胫骨盘的有效旋转对准，但仍需要在更多的临床研究中验证这些结果。

3 基于X 线的TKA 后胫骨假体旋转评估

Takai 等[16]对9 例KOA 患者和19 名正常人膝关节后前跪视的X 线研究发现，X 线只能在测量股骨远端的旋转角度时作为CT 的替代物。接着，Kanekasu等[17]对Takai 等[16]所描述方法进行了改进，对32 例TKA 后患者进行90°屈膝的前后轴向X 线摄影，结果显示X 线在TKA 后仍只能评估股骨假体旋转。而Pedraza 等[18]通过对63 例TKA 术后局部负重20 kg 患者进行改良平轴位X 线检查，建立了一种新的可靠的无线电图形技术，能够显示TKA 后最相关的解剖标志和假体轴，可用以评估胫骨假体假体旋转角度，但该研究显示股骨-胫骨的位置关系具有很高的可变性，目前还没有得出有效的解释结论。最近，Hirschmann等[19]通过比较常规X 线扫描、2D-CT 及3D-CT 对TKA 后胫骨假体旋转角度测量的可靠性后发现，X 线扫描用于胫骨假体旋转角度的测量是相当困难的，且测量结果并不可靠，这可能是因为假体的后边缘边界与股骨部件重叠，在X 线上难以识别。

4 基于MRI 的TKA 后胫骨假体旋转评估

Murakami 等[20]回顾了50 例TKA 后疼痛患者的MRI 并将其与16 例无症状患者对照，参考股骨经皮髁轴和胫骨结节测量胫骨假体旋转角度，他们观察到的胫骨假体平均旋转角度为内旋2.5°，而对照组为外旋1.4°，结果显示MRI 用以测量TKA 后胫骨假体的旋转角度是可再现的。而Heyse 等[21]对94 例TKA 患者在应用针对抑制金属磁化率伪影的MRI 方案再次证明了MRI 用于评估胫骨假体旋转的可靠性。接着，Heyse 等[22]参考胫骨后边缘的切线、胫骨上髁轴和胫骨结节，在55 例TKA 后的MRI 中评估胫骨假体的旋转，结果显示MRI 是评估TKA后胫骨假体旋转的有效替代方案，但他们认为参考胫骨结节的评估不太可靠，并建议将上述三个参考标志结合用于评估TKA 后胫骨假体旋转，以便做出明智的决策。此外，Sgroi 等[23]使用Berger 方案对14 例TKA 翻修前的膝关节螺旋CT 和MRI 进行了横向平面内胫骨假体旋转角度的测量，结果显示CT 和MRI 测量之间有很强的相关性，平均差为（0.47±1.30）°。最近，Heyse 等[24]发现MRI可以评估膝关节的各种问题，包括TKA 后的胫骨假体旋转角度的评估，且他们表示参考胫骨后缘和胫骨上髁轴的切线是最可信的。值得注意的是，虽然目前多项研究显示[20-24]，MRI 用以测量TKA 后胫骨假体的旋转角度具有较好可靠性和精确性，但仍没有得到金标准的验证[25]。

5 基于其他影像学技术的TKA 后胫骨假体旋转评估

Rasch 等[26]前瞻性分析了100 例TKA 后的膝关节联合定量三维容积单光子发射计算机断层扫描（SPECT），并对先前验证的定位方案所代表的解剖区域进行三维体积分析，发现结合三维容积标准化方法分析SPECT/CT 示踪剂摄取区域（“热点”）的位置、大小和强度以及确定胫骨假体旋转角度是高度可靠的，并且代表了一种新的生物力学方法[27]。另外，Nardi 等[28]通过使用锥形束断层扫描（CBCT）对20 例TKA 后效果不佳的患者进行检查。测量股骨和胫骨组件相对于股骨凸缘、经皮髁轴和胫骨结节的髌骨倾斜角和旋转对准。从“许多金属伪影”到“没有金属伪影”，四分制被用来判断每个结构，发现CBCT 允许在旋转轴平面上进行简单而精确的测量，且不受金属伪影造成的图像质量损害的影响。

6 小结

由于胫骨盘中心的识别、椭圆形几何中心的真实性及其轴向移动、胫骨结节的解剖可变性等因素加剧了测量胫骨假体旋转角度的困难，目前仍没有一种方法被认为是确定胫骨假体旋转角度的金标准[29]。虽然参考胫骨假体后缘与几何中心和胫骨结节的关系的CT 测量目前被认为是评估TKA 后假体旋转对准的最佳选择[5]，并且有CTTT 距离、Mahmood 方案及PLCL技术等多种测量TKA 后胫骨假体旋转角度的新方法，但仍需进一步的临床研究来明确它们与其他解剖结构和胫骨假体旋转异常症状的关系，以在更多的人群中验证这些结果。值得注意的是，对于TKA 后胫骨假体旋转异常的评估，不管基于何种影像学技术或采取何种解剖标志，通常需要结合临床疗效进行准确评估。