下肢力線(xiàn)的相關(guān)研究進(jìn)展

楊夢(mèng)其 趙洪波

【摘 要】下肢力線(xiàn)是一個(gè)靜態(tài)負(fù)重軸，在冠狀位下肢全長(zhǎng)X線(xiàn)上表現(xiàn)為從股骨頭中心至踝關(guān)節(jié)中心的連線(xiàn)。它的精確測(cè)量受多種因素的影響，它與臨床關(guān)系密切，特別是在人工膝關(guān)節(jié)置換及截骨矯形術(shù)的應(yīng)用非常重要。本文對(duì)此進(jìn)行綜述，為臨床提供參考。

【關(guān)鍵詞】下肢力線(xiàn) 測(cè)量 體位 脛骨高位截骨術(shù) 膝關(guān)節(jié)置換術(shù)

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

【中圖分類(lèi)號(hào)】R684. 3【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-3783（2019）06-03--01

隨著人類(lèi)壽命的延長(zhǎng)，膝骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病率明顯增高。下肢力線(xiàn)與膝骨關(guān)節(jié)炎疾病的發(fā)生、發(fā)展、治療密不可分。下肢力線(xiàn)在臨床的重要性被越來(lái)越多的學(xué)者關(guān)注。

1 下肢力線(xiàn)的概念及應(yīng)用

下肢力線(xiàn)也被叫作下肢機(jī)械軸，這個(gè)概念是由Pauwels[1]最早提出來(lái)的。它是一個(gè)靜態(tài)負(fù)重軸，指的是在下肢全長(zhǎng)X線(xiàn)上從股骨頭中心至踝關(guān)節(jié)中心的連線(xiàn)。可分解為兩部分，一部分是股骨機(jī)械軸，另一部分是脛骨機(jī)械軸，自股骨頭中心連線(xiàn)到膝關(guān)節(jié)中心是股骨機(jī)械軸，自膝關(guān)節(jié)中心連線(xiàn)到踝關(guān)節(jié)中心是脛骨機(jī)械軸。正常人冠狀面的下肢力線(xiàn)一般是經(jīng)過(guò)膝關(guān)節(jié)的中心或稍偏向內(nèi)側(cè)，也就是說(shuō)股骨機(jī)械軸與脛骨機(jī)械軸夾角（髖-膝-踝角）一般為180°（0°）或稍小于180°（0°），180°（0°）是理想狀態(tài)的角度。膝內(nèi)翻畸形是髖-膝-踝角小于180°，而膝外翻畸形是髖-膝-踝角大于180°[2]。建立下肢力線(xiàn)需要確立3個(gè)中心點(diǎn)，股骨頭是一個(gè)近似規(guī)則的圓形，可以使用圓規(guī)或Mose圈很容易確定，確立膝關(guān)節(jié)中心有5個(gè)方法，包括①脛骨平臺(tái)上緣的中點(diǎn)②脛骨的髁間棘中點(diǎn)③股骨髁間凹的頂點(diǎn)④股骨髁間窩的中心⑤膝關(guān)節(jié)間隙平面的軟組織中點(diǎn)。以上5個(gè)點(diǎn)之間相差一般不超過(guò)5mm，多數(shù)骨科醫(yī)師以骨骼解剖在X線(xiàn)上清楚好辨為原則而采用脛骨髁間棘的中點(diǎn)或股骨髁間凹的頂點(diǎn)。踝關(guān)節(jié)中心的確立主要有①踝關(guān)節(jié)間隙水平的軟組織中點(diǎn)②距骨的中心③踝關(guān)節(jié)間隙水平的內(nèi)外踝表面間距的中點(diǎn)。這3個(gè)中心的距離一般相距2-3mm。大多選擇距骨中心作為踝關(guān)節(jié)中性點(diǎn)。

下肢力線(xiàn)在人工膝關(guān)節(jié)置換及截骨術(shù)的應(yīng)用非常重要，甚至直接決定手術(shù)的成敗。如何準(zhǔn)確地重建下肢力線(xiàn)是全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（TKA）成功的關(guān)鍵因素之一，準(zhǔn)確重建下肢力線(xiàn)對(duì)患者術(shù)后緩解關(guān)節(jié)癥狀、恢復(fù)關(guān)節(jié)功能和人工關(guān)節(jié)使用壽命均具有重要意義，全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后良好地使下肢力線(xiàn)恢復(fù)能使膝關(guān)節(jié)的內(nèi)外壓力均勻分布，從而降低人工膝關(guān)節(jié)松動(dòng)概率并能夠減輕假體的磨損，使假體生存率提高[3]，目前認(rèn)為T(mén)KA術(shù)后應(yīng)該將下肢力線(xiàn)畸形控制在3°以?xún)?nèi)，一旦內(nèi)翻或外翻畸形殘余角度超過(guò)3°，將會(huì)使全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后的遠(yuǎn)期效果受到影響[4]。脛骨高位截骨術(shù)（HTO）旨在通過(guò)脛骨近端高位截骨來(lái)糾正下肢力線(xiàn)，將退變的膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間室的載重負(fù)荷轉(zhuǎn)移到相對(duì)正常的膝關(guān)節(jié)外側(cè)間室，通過(guò)改變膝關(guān)節(jié)的生物力學(xué)環(huán)境，延緩關(guān)節(jié)炎的發(fā)展速度，并可能促進(jìn)膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間室的軟骨修復(fù)，從而達(dá)到緩解膝關(guān)節(jié)疼痛，減輕膝節(jié)炎癥狀，恢復(fù)膝關(guān)節(jié)活動(dòng)功能并延長(zhǎng)關(guān)節(jié)壽命的目的[5，6]。脛骨高位截骨術(shù)治療膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者時(shí)，要想取得良好療效，術(shù)中精確的力線(xiàn)控制至關(guān)重要。目前多數(shù)專(zhuān)家學(xué)者認(rèn)為HTO糾正下肢力線(xiàn)在膝關(guān)節(jié)通過(guò)Fujisawa點(diǎn)效果較好。但術(shù)中仰臥非負(fù)重位力線(xiàn)糾正合適了，術(shù)后站立負(fù)重位后力線(xiàn)還一樣嗎？會(huì)丟失或改變多少？仍需要進(jìn)一步研究。可見(jiàn)下肢力線(xiàn)臨床應(yīng)用相關(guān)研究的重要性。

2 下肢力線(xiàn)精確測(cè)量的影響因素

2.1 攝片與測(cè)量方法 過(guò)去傳統(tǒng)獲得下肢全長(zhǎng)X線(xiàn)片需要以髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)分別為中心共拍攝正位X線(xiàn)片3張，然后經(jīng)過(guò)手工拼接而成，通過(guò)使用透明的角度尺手工把測(cè)量完成。今天隨著科技的發(fā)展，數(shù)碼X線(xiàn)攝像出現(xiàn)并逐漸普及，拍攝下肢全長(zhǎng)X線(xiàn)片也有了全新的方法，數(shù)碼X線(xiàn)可利用計(jì)算機(jī)影像歸檔和通信系統(tǒng)（ PACS）提高拍攝的清晰度和測(cè)量的速度以及精確度。Goker等[7]通過(guò)對(duì)骨關(guān)節(jié)炎患者的數(shù)碼X線(xiàn)片傳統(tǒng)手工的測(cè)量與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輔助軟件的測(cè)量進(jìn)行對(duì)比研究，得出手工測(cè)量得出的精確度僅為1.6°，而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輔助軟件測(cè)量的精確度達(dá)到0.4°，研究還發(fā)現(xiàn)手工測(cè)量和PACS系統(tǒng)測(cè)量之間的差異為（0.57 ±0.40）°，前者的可重復(fù)性相對(duì)較差，偏差達(dá)1.6°，而后者僅為0.4°。另外數(shù)碼計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可通過(guò)移位、放大、改變灰黑度等方式更好地顯示圖像和辨別解剖標(biāo)志，測(cè)量更精準(zhǔn)。

2.2 體位

2.2.1 站立負(fù)重位與仰臥非負(fù)重位：許剛[8]等通過(guò)對(duì)56膝關(guān)節(jié)進(jìn)行非負(fù)重與負(fù)重膝內(nèi)翻角的測(cè)量指出，非負(fù)重位膝內(nèi)翻角平均為8.58°，負(fù)重位平均13.45°，兩者之差平均4.79°，并且這種差別隨著患者負(fù)重位的膝內(nèi)翻角的增加而加大。Brouwer等對(duì)20例膝內(nèi)翻患者進(jìn)行了負(fù)重位和非負(fù)重位下肢力線(xiàn)的對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)非負(fù)重位膝內(nèi)翻角比負(fù)重位膝內(nèi)翻角平均減少2°。研究認(rèn)為軟組織的松弛或攣縮和骨結(jié)構(gòu)的改變均會(huì)影響膝關(guān)節(jié)的平衡。例如長(zhǎng)時(shí)間的膝內(nèi)翻患者使膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)副韌帶攣縮，膝外側(cè)副韌帶松弛，負(fù)重位時(shí)松弛的膝關(guān)節(jié)外側(cè)副韌帶在身體壓力下被拉長(zhǎng)，使關(guān)節(jié)內(nèi)外力量不平衡，重力作用下脛骨向內(nèi)側(cè)移位，導(dǎo)致膝內(nèi)翻加重。

2.2.2 拍攝標(biāo)準(zhǔn)體位：作為臨床骨科大夫，應(yīng)擁有根據(jù)手里的X線(xiàn)片鑒別該片拍攝的是不是標(biāo)準(zhǔn)體位的能力，并會(huì)識(shí)別拍攝時(shí)各種錯(cuò)誤的擺放體位，標(biāo)準(zhǔn)擺放體位的X線(xiàn)片應(yīng)有如下特點(diǎn)：股骨髁的輪廓相對(duì)稱(chēng)，脛骨嵴的輪廓應(yīng)該呈筆架樣，而脛腓骨近端的部分重疊大概占到腓骨小頭的1/3。肢體旋轉(zhuǎn)會(huì)引起膝關(guān)節(jié)中心位置的變化，研究表明，外旋將會(huì)導(dǎo)致膝內(nèi)翻角增大，內(nèi)旋則導(dǎo)致膝外翻角增大。McCann等研究表明，不同膝內(nèi)翻患者拍攝下肢全長(zhǎng)位片時(shí)隨著脛骨內(nèi)旋每增加 10°，內(nèi)翻角會(huì)有 0.84°到 3.08°的改變。可見(jiàn)錯(cuò)誤的擺放體位能很大程度上影響下肢全長(zhǎng)X線(xiàn)片上下肢力線(xiàn)的測(cè)量，所以拍攝下肢全長(zhǎng)片時(shí)一定要注意擺放標(biāo)準(zhǔn)體位。

3 下肢力線(xiàn)糾正的相關(guān)治療方法

3.1 脛骨高位截骨術(shù)（HTO） HTO是膝骨關(guān)節(jié)炎階梯治療“保膝”的方法之一，通過(guò)脛骨近端高位截骨來(lái)糾正下肢力線(xiàn)，將退變的膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間室的載重負(fù)荷轉(zhuǎn)移到相對(duì)正常的膝關(guān)節(jié)外側(cè)間室，通過(guò)改變膝關(guān)節(jié)的生物力學(xué)環(huán)境，延緩關(guān)節(jié)炎的發(fā)展，并可能促進(jìn)膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間室的軟骨修復(fù)，從而達(dá)到緩解膝關(guān)節(jié)疼痛，減輕膝節(jié)炎癥狀，恢復(fù)膝關(guān)節(jié)活動(dòng)功能的目的。合適的患者選擇是 HTO 成功的關(guān)鍵因素之一，目前認(rèn)為HTO的適應(yīng)證為：膝內(nèi)翻畸形角度大于5°，內(nèi)翻畸形角度小于20°，脛骨的內(nèi)翻畸形應(yīng)大于5°，關(guān)節(jié)活動(dòng)度大于90°，屈曲攣縮小于20°，內(nèi)側(cè)股脛間室骨關(guān)節(jié)炎，外側(cè)的軟骨及外側(cè)半月板的功能均正常。禁忌征為：類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎及感染性關(guān)節(jié)炎，多間室關(guān)節(jié)病變，內(nèi)翻畸形角度>20，關(guān)節(jié)活動(dòng)度<90，屈曲攣縮>20，膝關(guān)節(jié)周?chē)饕g帶的功能不全，下肢所有肌群肌力達(dá)不到Ⅴ級(jí)。早期認(rèn)為年齡>65歲及肥胖患者為脛骨高位截骨術(shù)（HTO）絕對(duì)禁忌征，但現(xiàn)在認(rèn)為如果患者沒(méi)有被診斷為嚴(yán)重骨質(zhì)疏松，且日常生活中的活動(dòng)量也較大，亦可選擇HTO。HTO優(yōu)點(diǎn)：保留了患者本身的關(guān)節(jié)，最大程度地保留了關(guān)節(jié)的本體感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)功能，日后行“膝關(guān)節(jié)置換術(shù)”基本不受影響。缺點(diǎn)：生存率分析各學(xué)者發(fā)表的結(jié)果差異較大，可能與適應(yīng)癥的把握、截骨方法及固定材料的選擇有關(guān)，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為“TKA”比“THO”能提高更好的長(zhǎng)期生存率。

3.2 全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（TKA） 全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（TKA）是治療嚴(yán)重膝關(guān)節(jié)疾病的外科重建手術(shù)，通過(guò)切除患者已不能自身修復(fù)的關(guān)節(jié)面，用人工關(guān)節(jié)代替病變的關(guān)節(jié)，利用機(jī)械學(xué)原理重建下肢力線(xiàn)，達(dá)到解除關(guān)節(jié)疼痛，維持關(guān)節(jié)穩(wěn)定，恢復(fù)關(guān)節(jié)功能的目的。TKA適應(yīng)癥比較寬泛，嚴(yán)重的膝關(guān)節(jié)病變、畸形、骨破壞、關(guān)節(jié)不穩(wěn)定而導(dǎo)致的明顯疼痛、關(guān)節(jié)行走或站立功能障礙的患者，包括原發(fā)性骨關(guān)節(jié)病、創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎及其它的非感染性關(guān)節(jié)病的晚期。對(duì)于脛骨近端或者股骨遠(yuǎn)端生長(zhǎng)的骨腫瘤患者，且有條件保留肢體的，亦可以在做瘤段切除后，用特殊的人工關(guān)節(jié)假體行人工全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（TKA）是目前臨床治療晚期膝骨關(guān)節(jié)病最有效、最成功的手術(shù)之一，技術(shù)成熟，療效顯著，假體生存期長(zhǎng)。但缺點(diǎn)也很明顯，如對(duì)患者損傷大，術(shù)后并發(fā)癥多，比如持續(xù)疼痛、感染、假體松動(dòng)、假體周?chē)钦邸㈥P(guān)節(jié)不穩(wěn)、關(guān)節(jié)僵硬、切開(kāi)愈合不良、下肢深靜脈血栓形成、術(shù)后的康復(fù)周期長(zhǎng)等。

總之，膝關(guān)節(jié)與下肢力線(xiàn)密不可分，膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生會(huì)引起下肢力線(xiàn)的改變，下肢力線(xiàn)的改變引起膝關(guān)節(jié)負(fù)荷的改變，從而加重膝骨關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展，膝骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)展到一定程度又需要通過(guò)糾正下肢力線(xiàn)去治療。所以下肢力線(xiàn)的相關(guān)研究對(duì)膝關(guān)節(jié)疾病的研究至關(guān)重要。應(yīng)充分深刻的認(rèn)識(shí)下肢力線(xiàn)，考慮各種因素的影響，探索出一條獲得精準(zhǔn)力線(xiàn)的方法，更確切地指導(dǎo)臨床。但以上評(píng)述的下肢力線(xiàn)僅是冠狀位的，未來(lái)應(yīng)著眼于研究立體的、多維的、全方位的下肢力線(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

Pauwels F.biomechanics of the loclmotor apparatus[J].NewYork：Spring Verlag，1980，63-77.

Kamath AF， Israelite C， Horneff J，et al. Editorial： What is varus or valgus knee alignment？： a call for a uniform radiographic classification.Clin Orthop Relat Res. 2010，468（6）：1702-1704.

李紅，孫哲，胡志富，等.自制股骨遠(yuǎn)端髓外定位截骨模板在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中的應(yīng)用[J].中華骨科雜志，2017，37（11）：660.

王海虎，王偉力，夏紹祥，等.膝內(nèi)外翻畸形對(duì)全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后下肢力線(xiàn)的影響[J].中國(guó)骨與關(guān)節(jié)損失雜志，2015，30（12）：1254-1258.

黃野.脛骨高位截骨術(shù)治療膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎的現(xiàn)狀[J].中華關(guān)節(jié)外科雜志，2016，10（5）：470-473.

Hantes ME. Satisfactory functional and radiological outcomes can be expected in young patients under 45 years old after open wedge high tibial osteotomy in a long-term follow-up[J]. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc，2017（Suppl）：1-7.

Goker B， Block JA. Improved precision in quantifying knee alignment angle. Clin Orthop Relat Res， 2007， 458： 145-149.

許剛，朱江濤，柴旭峰，等.負(fù)重與非負(fù)重位測(cè)量下肢力線(xiàn)的對(duì)比研究[J].中國(guó)藥物與臨床，2009，9（6）：469-472.