人工膝关节置换后股骨和胫骨假体的旋转对线的c测量

人工膝关节置换后股骨和胫骨假体的旋转对线的c测量

人工膝关节置换术（tka）是治疗晚关节疾病的有效手段。无论是体的设计还是手术技术都相对成熟，但tka术后仍有一定比例的并发症，尤其是股关节炎综合征，这是重建手术的主要原因。很多研究表明,大多数髌股关节并发症均与股骨假体或胫骨假体的旋转对线不良有关。除此以外,假体旋转对线不良还会引起膝关节屈膝位不稳、聚乙烯衬垫或立柱磨损、关节僵硬或步态异常,严重的假体旋转对线不良还可能导致膝关节旋转不稳定、髌骨骨折,甚至关节脱位发生。但是这些报道多为定性研究,用哪些特异性骨性标志来定量检测假体旋转对线不良尚未获得共识,还没有研究充分论证假体旋转对线不良的程度和髌股关节并发症或旋转不稳定类型之间的关系。我们对2004年接受TKA手术的21例患者(35个膝关节)进行术后7年随访,应用CT扫描测量股骨假体和胫骨假体相对于不同骨性标志的旋转角度,确定股骨假体和胫骨假体之间旋转匹配程度,以便术后定量评估人工膝关节假体旋转对线情况。1膝关节影像学检查对2004年9～11月在我院接受人工膝关节置换的21例患者(35膝)作为研究对象,其中男性3例,女性18例。随访时平均年龄为73.3岁(范围:60～81岁),所有的患者确定诊断均为膝关节骨关节炎,合并内翻畸形,屈膝挛缩小于15(。本研究方案得到北京大学人民医院伦理委员会批准,并获取患者的知情同意。人工膝关节置换术由同一组手术医师完成,假体类型分别为StrykerScorpio后稳定型膝关节假体。手术过程中采用股骨后髁轴外旋3(截骨来进行股骨假体旋转定位方法,而胫骨假体旋转定位方法是保持胫骨平台最大覆盖率同时,垂直于胫骨后髁轴安置。术后7年随访中,对所有患者进行详细的病史询问,询问患者有无膝前区的疼痛、关节肿胀、关节不稳,利用膝关节评分系统对患者膝关节进行评估:包括KSS临床评分、功能评分、WOMAC评分等。对所有患者进行物理检查,包括膝关节活动度、肌力、关节稳定性、髌骨轨迹,膝关节有无压痛,同时进行腰椎疾病的排查。影像学检查包括膝关节负重位正侧位片,Merchant位髌骨轴位片(屈膝45°),并行膝关节CT检查。在接受CT检查时,所有患者佩戴丁字鞋确保足尖向上使双下肢处于伸直和旋转中立位,CT扫描层厚2mm,间隔3mm。采用放射科GEcentricity服务器上DragonRISReporter软件进行CT扫描图轴线绘制,进行图像的标定和计算,测量股骨假体旋转角度(γ角)(如图1),胫骨假体相对于胫骨结节内1/3旋转角度(β角)(图2)和相对于股骨内外上髁轴(surgicalepicondylaraxis,SEA)旋转角度(δ角)(图3),股骨假体与胫骨假体的旋转不匹配度(φ角:股骨假体后髁轴和胫骨假体后髁轴之间的角度)(图4)。并根据股骨假体的旋转角度和胫骨假体的旋转角度确定二者之间相对于SEA的联合旋转角度(ε角)(γ+δ)和相对于胫骨结节1/3的联合旋转角度(λ角)(γ+β-12°)。假体联合旋转为股骨假体和胫骨假体旋转角度之和,正值为联合外旋,负值为联合内旋。在髌骨轴位片(Merchant位屈膝45°)中测量髌骨倾斜角(θ角)及侧移距离(DP)(图5)。测量过程由课题组3个成员分别独立完成,取均值。因股骨假体、胫骨假体、联合假体旋转角度及假体旋转不匹配度均为正态分布,故采用SPSS13.0应用采用独立样本t检验比较分别对股骨假体、胫骨假体、联合假体旋转对线角度进行比较分析,P<0.05为有统计学显著性差异。2股骨和鞋水患者血清旋转角度在35个膝关节进行术后7年随访,均未出现股骨及胫骨假体透亮线、髌骨脱位或半脱位或髌骨骨折、假体松动等。出现轻度膝前痛的患者5例,髌骨摩擦音7例,髌骨弹响4例,KSS临床评分平均91分(范围:70～100分),功能评分平均83分(范围:0～100分),其中功能评分为0分的患者因术后合并帕金森病,丧失正常行走活动能力。(fPCA)与股骨内外上髁外科轴(SEA)的夹角。股骨内外上髁外科轴SEA为股骨外上髁突起和内上髁凹槽的连线,股骨假体后髁轴为连接股骨假体内外后髁表面的连线(fPCA)。当股骨假体相对于SEA内旋时旋转角度γ为负值,外旋时为正值。(注:SEA:surgicalepicondylaraxis,fPCA:femoralcomponentposteriorcondylaraxis).股骨假体、胫骨假体旋转角度以及联合假体旋转角度均呈现正态分布。股骨假体平均旋转角度为3.02±3.88°(范围:-3.5°～+9.6°),其中股骨假体发生外旋28个,50%(17/35)膝关节外旋3°以上,股骨假体内旋7个。胫骨假体相对于胫骨结节内侧1/3平均旋转角度为-17.66±7.16°(范围:-37°～-2.2°),说明遵照胫骨平台最大覆盖面积和胫骨后髁轴确定胫骨假体旋转定位,胫骨假体相对于胫骨结节内侧1/3处于内旋位。胫骨假体相对于SEA平均旋转角度将近0°(0.04±4.79°),但是跨度达到23°(范围:-10.2°～12.8°),其中胫骨假体内旋19个(54%),11%(4/35)内旋5°以上,胫骨假体外旋16个(46%),17%(6/35)外旋5°以上。以胫骨结节内侧1/3为标志确定胫骨假体旋转角度和以SEA为标志确定的胫骨假体旋转角度之间有统计学显著意义差异(P=0.000)。相对于SEA确定的假体联合旋转角度平均为2.99±7.90°(范围:-11.3°～25.8°);相对于胫骨结节内侧1/3确定的假体联合旋转角度平均为-2.64±8.39°(范围:-20.2°～12.1°),根据以上两个不同的解剖标志确定股骨和胫骨假体联合旋转角度之间存在统计学显著意义差异(P=0.005)。股骨和胫骨假体旋转不匹配角度平均为-3.09±3.68°(范围:-10.9°～7.3°),股骨假体和胫骨假体旋转不匹配角度大于5°以上占40%(14/35)。最大的内旋不匹配和外旋不匹配角度均在10°左右。3鞋轮保鲜的旋转对线下肢力线的重建是确保TKA手术成功的关键。Figgie等人确定了TKA正常轴向对线的标准,但认为假体旋转对线是髌骨轨迹最为重要的决定因素。Figgie等,Merkow等及Ranawat等人的研究结果证实股骨和胫骨假体旋转对线不良导致髌骨脱位、半脱位、倾斜或过度磨损,严重者甚至导致髌骨骨折。假体过度内旋或过度外旋,均会对关节功能产生影响,过度内旋会引起髌骨的半脱位和髌骨外侧过度磨损,而过度外旋也会引起髌骨运动轨迹异常,导致髌股关节并发症的发生。后续的研究发现股骨及胫骨假体内旋放置还可能导致术后膝前痛及屈曲位不稳。Sharkey等人在212例人工膝关节翻修手术原因分析中发现,假体旋转不良(11.8%)位于翻修原因的第4位,仅次于感染(25.4%)、松动(16.9%)和关节不稳(21.2%)。尽管以上研究都支持股骨假体和胫骨假体旋转对线是决定TKA术后效果的重要因素,但是还没有一个公认的手术技术能达到股骨和胫骨假体精确的旋转对线。虽然假体的旋转对线情况可以通过CT扫描来定量确定,但是到目前为止缺少假体旋转对线的定量研究,因为还没有一个公认的骨性标记用来定量判定假体旋转对线程度。因此,为了能准确地定量测量假体旋转对线角度并判断其临床影响,就要选定合适的、可重复性高的解剖标记。人工膝关节置换过程中,股骨假体旋转对线可以采用四种方法:1.屈膝间隙平衡法(先行胫骨截骨);2.参考股骨后髁轴(外旋3度截骨);3.Whiteside轴线即髁间轴,4.股骨内外上髁轴。具体每种方法都有其优势或不足,但是多数参考轴线都表现较大的个体差异性。对于胫骨假体的旋转定位标志目前尚无共识。胫骨本身的解剖标志存在很大的个体差异性,很难从中确定一个最佳胫骨假体旋转定位点既有利于胫股关节动力学特点,又能维持良好的髌股关节功能。Insall建议胫骨平台假体的旋转定位应该选择胫骨结节安置来维持Q角大小,进而优化髌骨轨迹。Eckhoff等人认为如果以胫骨结节作为胫骨平台假体旋转定位标志,胫骨平台假体相对于股骨假体将发生19°外旋不匹配,使聚乙烯衬垫的磨损增加。Eckhoff和Martin等人建议术中安置假体试模后屈伸关节通过胫骨平台假体自我形合对线来优化胫股关节动力学。此方法对于减少聚乙烯磨损较为满意,但也有医生认为可能会造成髌骨轨迹不良。胫骨结节内1/3并非胫骨假体旋转定位的可靠标志。我们的前期研究发现,该组患者术前CT扫描显示,胫骨结节内侧1/3位点安置胫骨假体,将导致胫骨假体相对于股骨内外上髁轴外旋12°左右。我们在手术过程中综合参考胫骨平台最大覆盖率及与胫骨后髁线垂直的原则确定胫骨假体旋转定位,结果显示,胫骨假体的旋转角度相对于胫骨结节内1/3平均内旋17°左右。BindleglassDF研究表明,自我形合法安置的胫骨平台假体较胫骨结节内侧1/3法平均内旋5.6±2mm。MorelandJR研究显示,采用自我形合对线确定胫骨假体旋转定位,将近5%的病例相对于胫骨结节内侧1/3内旋超过10°以上。股骨内外上髁轴(SEA)是膝关节的屈伸轴线,也是膝关节内外侧副韧带的附着点,因此是股骨假体和胫骨假体旋转的有效参考标志,因此胫骨假体的旋转对线也应参考SEA这一标志。IncavoSJ研究表明,以SEA作为胫骨假体旋转对线标志,73%的病例胫骨假体旋转对线良好。Eckhoff等人研究发现,理想的胫骨平台旋转定位是伸膝位时达到与股骨假体旋转对线良好,因此最佳的旋转对线应该是股骨和胫骨假体相平行的。比较研究表明,大多数胫骨本身旋转定位的解剖标志很难达到以股骨内外上髁轴位旋转中心的旋转对线,或者过度内旋,或者过度外旋。Ikeuchi等人研究发现,自我形合对线确定胫骨假体的旋转定位容易导致过度内旋。UeharaK等人发现采用不同的旋转定位方法,术后CT扫描发现12%的病例相对于股骨内外上髁轴的旋转不匹配度超过10°以上。在我们的研究中,按照胫骨平台最大覆盖率和胫骨后髁轴来综合参考来确定胫骨假体旋转定位,胫骨假体相对于SEA的旋转角度接近0°,但是范围跨度接近23°。AsanoT利用CT扫描研究发现,股骨假体旋转角度范围9°,而胫骨平台假体旋转范围达到25°。因此,对于胫骨假体来说,综合胫骨平台最大覆盖率和胫骨后髁轴可以作为确定胫骨假体旋转对线的参考轴线之一,但是其缺点与其它旋转对位标志一样,表现很大的个体差异性。计算机导航技术的使用可以使人工膝关节假体在冠状面的对线更为精确,Bernd等研究发现导航技术可以改善股骨假体的旋转对线,但是并不能比传统定位技术更能减少胫骨假体旋转对线的个体差异度。由于人工膝关节置换术中多根据各自的解剖标志确定股骨假体和胫骨假体的旋转对线,因此往往术后会出现股骨假体和胫骨假体之间的旋转不匹配。UeharaK研究显示,109例TKA中,50%胫骨假体旋转不匹配超过5°以上。目前为止,还不清楚人工膝关节假体保持长期的生存率、维持髌骨关节稳定性以及减少磨损等方面能耐受多大程度的旋转不匹配。生物力学研究表明,股骨和胫骨假体旋转不匹配度达到10°后胫骨皮质承受应力显著增加。我们的研究显示,股骨假体和胫骨假体的旋转不匹配角度的绝对值都在10°左右。因此,按照胫骨平台最大覆盖率和胫骨后髁轴来综合参考确定胫骨假体的旋转对位对于胫股关节动力学特点来说是可靠的。BergerRA对TKA术后股骨假体和胫骨假体联合旋转的定量研究显示,TKA术后功能良好,又没有髌骨并发症,股骨和胫骨假体联合旋转一般是轻度外旋的;相反,合并髌股关节并发症的患者,股骨和胫骨假体的联合旋转一般是内旋的,且联合内旋的程度与髌股关节的并发症直接相关。在本组病例测量中,以胫骨结节内侧1/3和以SEA来判断假体的联合旋转角度,结果存在显著差异:相对于胫骨结节内侧1/3来说,股骨和胫骨假体的联合旋转处于轻度内旋位,而相对于SEA来说,假体的联合旋转表现轻度外旋位。该组病例临床随访7年没有发