全膝关节置换术胫骨假体旋转定位研究进展△

周 颐，向柄彦

（遵义医科大学第三附属医院关节外科，贵州 遵义 563000）

全膝关节置换术（total knee arthroplasty,TKA）是治疗终末期骨性关节炎最有效措施之一，能有效缓解患者疼痛，恢复下肢力线结构，稳定膝关节，提高患者生活质量。TKA作为一种成功的外科治疗方法，经过几十年的发展有了长足的进步，但是目前对于胫骨假体旋转定位参考轴及胫骨假体精准安放仍存在争议，胫骨假体的旋转对线不良可导致术后膝关节的长期慢性疼痛、胫股关节不稳定、假体无菌性松动、假体过度磨损，甚至关节脱位、垫片脱出等并发症［1］。目前在临床上确定胫骨假体旋转定位的方法主要有髓内定位、髓外解剖标志定位技术、自我形合技术、计算机导航技术、个性化3D打印技术等。本文就TKA胫骨假体旋转定位的方法进行综述，以期为临床医生术中方法的选择和进一步研究提供参考。

1 髓内定位技术

在全膝关节置换术中，股骨侧通常采用髓内定位，且可获得较好效果［2］。但胫骨端是否采用髓内定位常存在争议。Iorio等［3］认为胫骨端采用髓内定位技术相较于髓外定位方法更加精确，且术中操作简便，组件相对简单，不容易受到解剖变异影响。髓内定位的精确性主要依赖于其导向器的选择以及术中胫骨入钉点的准确定位。裴晓东等［4］认为，与传统髓内导向杆入钉点定位比较，结合数字化设计的个体化入钉点髓内定位方法术后下肢力线恢复更精确，但远期疗效有待进一步观察。Kamarianakis等［5］认为髓内定位技术因术中需将髓腔杆尽可能深地插入胫骨髓腔，相较于髓外定位，创伤更大，出血更多，可能出现脂肪栓塞、下肢深静脉血栓等高危并发症。另外，当出现胫骨严重畸形以及胫骨髓腔狭小时，定位准确性会明显降低。目前临床髓内定位技术已经较少使用。

2 髓外解剖标志定位

髓外定位是通过胫骨上特殊的解剖标志来确定旋转参考轴，以此为标准确定胫骨假体旋转角度。以往传统观点认为，胫骨解剖标志容易受到个体解剖变异、关节畸形、以及胫前软组织影响，从而造成定位不准确，但经过国内外众多学者研究与发现，新的解剖标志如Akagi线、胫骨前皮质都具有良好的可应用性。

2.1 Akagi线

当前研究表明，外科股骨上髁轴（surgical tran⁃sepicondylar axis,STEA）是股骨内上髁沟至股骨外侧髁最高点的连线，是股骨屈伸活动的真正旋转轴线，目前公认为股骨假体旋转定位的金标准［6］。胫骨前后轴（tibia anterior and posterior axis,APA）为通过后交叉韧带中点止点，垂直于STEA的轴线，理论上来说，理想的下肢力线结构体系中，胫骨假体旋转轴线应以STEA以及APA为标准，才能实现胫股关节准确旋转对位。Akagi等［7］通过对57例健康受试者的膝关节CT扫描发现，一条连接后交叉韧带中点止点（PCL）与髌腱内侧缘的线与APA在胫骨平台的投影近乎重合，定义为Akagi线或赤木线。并以APA为参考标准，通过比较Akagi线、踝关节经髁轴、足的第二跖骨轴相对于APA的变异性，表明Akagi线与APA轴之间的夹角最小，并指出PCL术中位置相对固定，不易受到解剖变异以及膝关节严重畸形的影响，具有良好的精确性和实用性。Sailhan等［8］也认为Akagi线在评估胫骨旋转定位时是十分可靠的关节外解剖标志。但Sailhan等［9］表明Akagi线更适用于亚洲人群，对于高加索人群或其他群体之间可能存在解剖学上的差异。Kawaguchi［9］提出Akagi线在胫骨截骨面难以复制，并认为如果Akagi线复制到胫骨截骨面，可能造成胫骨组件内旋，特别是在左膝。

2.2 胫骨结节内侧1/3处

Insall［10］首先采用胫骨结节内侧1/3处作为胫骨假体定位位置。但近年来越来越多的相关研究表明，采用胫骨结节内侧1/3来定位胫骨假体并非准确，且在胫骨结节解剖变异和严重膝关节畸形的病例中应用难度大大增加。在Drexler等［11］的研究成果中，认为胫骨结节内侧1/3为重要的解剖学标志，但可能存在旋转不良。Howell等［12］通过对115例膝关节进行扫描，表明由于胫骨结节侧方位置不同，将导致胫骨假体的胫骨前轴线与胫骨结节内侧1/3之间的距离大于或等于2 mm，且将造成5°以上的旋转误差。孙振辉等［13］对61例（67膝）内翻型膝关节骨关节炎患者行TKA术，术中均采用胫骨结节内侧1/3标志定位胫骨假体旋转，其中内旋不良8膝（11.94%），外旋不良6膝（8.96%）。赵旻暐等［14］通过采用胫骨结节内侧1/3作为近端解剖标志，依靠髓外定位系统进行截骨的212例TKA中，191例（90.1%）能取得良好的术后下肢力线恢复，但在术前存在重度内翻畸形的患者，术后下肢力线恢复不良17例（8.7%）。

2.3 第2跖骨解剖线

第2跖骨解剖线也被广泛应用于全膝关节置换术中，大多数器械制造商的使用手册都建议在进行髓外对准检查时，下肢力线杆应对准指向第2跖骨解剖线。但由于第2跖骨解剖线经过踝关节，所以任何旋转足部异常都会影响第2跖骨解剖线作为胫骨切割标志准确性。AKagi等［15］认为胫骨平台前后线与第二跖骨解剖线之间角度范围为内旋21.5°～外旋24.0°。其次，如足部因病理性因素或先天解剖异常，更加影响其准确性。Tsukeoka［16］通过对48个类风湿关节炎的膝盖和45个骨关节炎的膝盖进行计算机模拟研究，测量当导杆指向第2跖骨解剖线的底部或第2跖骨解剖线的远端时，其相对于胫骨的机械轴（MA）的偏差。结果显示：使用第2跖骨解剖线，应将对准点集中于足底部投影点，以减小足背部病变的影响，同时也提出当存在类风湿关节炎等足部病变时，不推荐单独使用第2跖骨解剖线。Bilgen等［17］认为当膝关节严重内翻畸形时，使用第二跖骨线将造成胫骨假体旋转误差。

2.4 胫骨前皮质

胫骨前皮质是全膝关节置换术中的关节内解剖标志，Baldini等［18］提出胫骨前弯曲皮质（ATCC）是一个胫骨旋转对线良好且可靠的界标，并提出以ATCC为界标的方法是切割胫骨近端后，将胫骨试模的前表面与胫骨近端的ATCC相匹配，以此确定胫骨假体旋转。Popescu等［19］认为胫骨前皮质可在术中胫骨截骨后运用，其相对其他关节外解剖标志精确。Kim［20］通过对120例膝关节骨性关节炎（OA）和40例健康患者的膝关节行CT扫描，比较ATCC轴与胫骨前后轴（AP）的夹角。在正常的膝盖中，ATCC轴的角度具有最小的平均值（1.6°±2.8°）和最窄的范围（1.7°～7.7°）。在OA膝盖中，ATCC轴的角度和范围为 0.8 °±2.7°和范围 7.9°～9.2°。他认为无论在正常人膝关节还是骨性关节炎的膝关节中，ATCC是确定TKA中胫骨旋转对准的可靠和实用的解剖学标志。

2.5 其他解剖新标志

Mahmood等［21］发现了一个新的标志：胫骨外侧下方胫骨皮质的平坦区域（位于关节线下方10 mm处）。当骨赘的存在中断该区域时，则取胫骨外侧皮质相对最平坦的区域。该标志易于测量，可于通过薄层CT扫描定位，主要用于术后胫骨假体旋转角度影像学评估，但由于缺乏临床应用，通过其测量最佳角度范围还有进一步探究。Ohmori等［22］提出了另一个新颖的里程碑，ATR线：胫骨平台截骨后，从胫骨结节的最凸出点到穿过胫骨后交叉韧带（PCL）外侧边缘的线，通过对120例全膝关节置换术病例的回顾性研究，测量了Akagi线和ATR线之间的角度（ATR线角度），认为ATR线的参考点是良好的解剖标志，且不受内翻和外翻畸形的影响。此外，ATR线不受胫骨后倾的影响，表明无论后倾如何均可使用。Tiftikci等［23］也提出了一个新的标志：他通过用MRI成像技术对158例踝关节进行研究，确定了跟腱（AT）为足踝部重要标志物，作为距骨中心的机械轴线穿过AT。所以他认为跟腱有助于胫骨假体旋转定位，但缺乏进一步临床应用。

3 自我形合技术（ROM）

自我形合技术是指在股骨端假体精准安放的前提下［24］，进行适度的软组织松解后，放入胫骨假体试模，暂不固定，反复屈伸膝关节，胫骨假体在股骨假体的引导下自我调整，标记胫骨假体运动轨迹及位置，最后固定。此方法符合膝关节胫股关节运动力学，在临床中常结合其他解剖标志协助定位胫骨假体旋转。然而Ikeuchi［25］认为由ROM技术确定的胫骨假体旋转角度存在过度内旋的风险。Grassi等［26］通过外科医师术中被动屈伸膝关节（被动ROMPROM）与病人术后主动活动膝关节（主动活动ROM-AROM）的运动学数据对比，数据提示差异并无统计学意义，认为ROM技术为确定TKA胫骨假体旋转可靠方法，且容易达到膝关节软组织平衡。李叶天等［27］通过对61例全膝关节置换术患者运用ROM技术的研究，发现当髌骨轨迹良好，髌股关节面贴合满意时，运用ROM技术能够较准确地定位胫骨假体的旋转轴线，当髌骨轨迹不良，髌股关节面贴合差的时候，可能造成胫骨假体过度内旋。Ikeuchi等［25］通过将ROM技术与胫骨结节解剖标志定位对比，认为ROM定位的胫骨假体旋转角度存在较大差异性，因此认为ROM技术并不适合单独用于全膝关节置换胫骨侧假体旋转定位。

4 计算机辅助导航技术

计算机辅助导航技术是计算机技术与现代医学影像学技术的结合，术前通过对患者膝关节进行电子计算机扫描，利用专业数字化技术软件，能够准确定位重要的解剖标志，如股骨内外侧髁，股骨中心，胫骨平台中心，胫骨前皮质，从而准确定位下肢机械轴线，指导术中截骨，确定假体精准位置。Tiftikci等［27］认为，计算机辅助导航技术相较传统方法能准确地确定胫骨假体旋转角度，但在膝关节动态过程中能否准确定位，还有待进一步考证。Jung等［28］通过运用具有三维重建和假体覆盖的金属抑制技术的高清晰度CT扫描胫骨近端，表明能够确定TKA中最佳胫骨组件旋转角度。Kuriyama等［29］也认为计算机导航能在冠状面和矢状面上明显提高了胫骨假体旋转对线的准确性。虞宵等［30］通过加入红外线技术，联合计算机导航，运用于全膝关节置换，结果表明红外线计算机导航辅助下TKA安装假体的位置角度更为精准，且术后出血量，关节活动度均优于传统手术组，但手术时间长于传统手术组，增加了感染及血栓的风险。Hernandez［31］认为计算机辅助技术可以在冠状面改善TKA股骨假体旋转定位情况，尤其是在存在术前外翻畸形＞4°的情况下。在股骨组件中，导航最大程度复制了股骨组件的理想3°外旋，但是对胫骨旋转没有明显帮助。因计算机辅助技术成本相对较高，医师学习曲线较长，临床还有待进一步应用研究。

5 3D打印个性化截骨技术

3D打印个性化截骨技术是在计算机导航技术的基础上发展起来的精准化导向截骨技术。术前通过高分辨薄层CT对患者膝关节扫描，根据患者膝关节CT扫描数据进行三维建模，设计术前精准截骨方案，运用数字化3D打印机，制作出个性化截骨导板，用于术中关键定位，精准截骨。刘帅等［32］通过整合应用CAD（计算机辅助技术） 设计与3D打印技术，在术前进行计算机模拟术式设计与假体安装，并制作POIs（个性化截骨导板）应用于32例TKA手术。提出3D打印个性化导板技术可以较好实现TKA手术的术前测量、术式设计与手术导航，可以有效保证TKA手术的高精度实施。Sun等［33］认为个性化截骨导板辅助下的TKA虽然在手术中花费了更多的时间，但它可以帮助髓内引导，使股骨和胫骨旋转更加准确。Zhu等［34］认为加速度3D导航装置完成个性化截骨，能在不增加手术时间的情况下，提高股骨和胫骨假体放置的精准性，减少胫骨假体水平方向旋转偏差。Ogura等［35］认为3D打印个性化截骨联合患者专用假体，胫骨端截骨不需要超过10毫米面的削减，只需要精准切割3毫米，且能明显提高术后功能评分，但是缺乏进一步长期随访研究。Marimuthu等［36］认为3D个性化截骨技术相比传统手术并不能缩短手术时间，且对胫股两侧旋转对线并无明显帮助，其临床应用价值有待进一步研究。

综上，全膝关节置换手术中，胫骨旋转定位方法较多，但到目前为止尚无统一定论。髓内定位技术虽然能提高假体放置准确性，但因需要破坏髓腔，增大了术后出血和深静脉血栓形成可能性。髓外定位主要依赖解剖标志，Akagi线与理论上的胫骨解剖轴APA轴之间的夹角相对于其他解剖标志更小，国内外众多学者认可度相对较高，但Akagi线是否也同样适用于亚洲人以外的人群还有待进一步研究，同时在合并严重内外翻畸形的病例中应用，Akagi线的准确性及精确性还有待检验。其他解剖新标志，如跟腱，ART线，其临床应用还有待进一步研究。另外，解剖标志还可用于术后影像学评估，如胫骨外侧皮质新标志。自我形合技术（ROM）可相对准确地确定胫骨假体运动轨迹及旋转角度，但依赖股骨假体的精准安放和适度的软组织松解，同时在膝关节严重畸形时，运用ROM技术可能失去其准确性。计算机辅助导航技术和3D打印个性化截骨技术是目前较为公认地能使全膝关节置换术精准化的技术，能减少截骨误差，更精准地修正下肢力线，提高术后功能恢复程度。但由于其缺乏长期临床随访，其长期预后效果，以及远期生存率改善情况还有待进一步研究。且相对传统手术，计算机辅助导航技术和3D打印个性化截骨技术医疗成本较高，需增加患者射线辐射损害，目前并未大规模普及。相信经过数字化技术不断革新及3D打印原材料的研发，计算机辅助导航技术和3D打印截骨导板技术的临床应用价值将进一步提高。