TKA術前股骨髁精確截骨的影像學分析

周緒光，曲衛東，翟連文，張波

(山東大學第二醫院，濟南 250033)

全膝關節置換術(TKA)是治療嚴重膝骨關節炎的有效手術方法。膝關節解剖結構及運動方式復雜，對假體放置精度要求頗高，其中股骨假體正確的旋轉對線是手術長期成功的關鍵因素之一[1,2]。若股骨假體旋轉對線不良將明顯增加髕股關節不穩、膝關節屈伸間隙不平衡的發生率，嚴重時甚至需翻修[2～8],因此術中準確判斷股骨假體旋轉對線至關重要。傳統上采用測量截骨技術，股骨假體應放置平行于外科髁上軸(SEA)、垂直于whiteside′s線、3外旋于后髁線(PCL)，臨床研究及生物力學分析均證實外科髁上軸SEA與膝關節旋轉軸吻合，是股骨假體旋轉對線穩定的重要參考標志[2，9～12]。由于膝關節發育不良及關節磨損，解剖標志往往發生改變，本研究采用影像學方法，評估正常人、不同程度內翻膝骨關節炎及外翻膝骨關節炎患者股骨髁解剖標志的變化，為術中精確的股骨假體安放提供參考。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇因膝關節慢性疼痛而就診的膝骨關節炎患者73例(84膝)，根據病史、體格檢查和實驗室檢查，排除類風濕關節炎、其他炎性疾病、代謝異常、畸形及膝關節外傷史患者。參考患者膝關節負重位X線片結果，根據膝關節炎畸形類型分為內翻組64膝(病變位于內側間室)、外翻組20膝(病變位于外側間室)，根據膝骨關節炎Kellgren&Lawrence的X線分級將內翻組再分為內翻輕度組20膝(內側間隙可疑狹窄，邊緣骨贅形成)、內翻中度組34膝(內側間隙中度狹窄，邊緣明顯骨贅)、內翻重度組10膝(內側間隙消失，軟骨下骨硬化)。內翻輕度組男9例、女11例，年齡52～77歲；左側11例，右側9例。內翻中度組男10例、女24例，年齡55～76歲；左側20例，右側14例。內翻重度組男1例、女9例，年齡56～72歲；左側5例，右側5例。外翻組男4例、女16例，年齡52～62歲；左側8例，右側12例。選擇膝關節軟組織損傷及部分健康成人115膝作為正常組，X線片未見骨質異常改變，既往無任何膝關節病史癥狀。

1.2 MRI分析方法 采用3.0 T磁共振成像系統，所有檢查者在掃描過程中被限制活動。掃描軸面在冠狀面上垂直于股骨機械軸，矢狀面上垂直于股骨長軸。選擇通過內外上髁最突出點的圖像進行分析。外科髁上軸SEA通過外上髁最突出點和內上髁內側溝最凹點，后髁線為連接內外后髁最突出點切線[13,14]。whiteside′s線(即AP軸)是連接前方髕骨滑車溝最低點與內外后髁最后端中點的連線[14]。whiteside′s線與外科髁上軸SEA的夾角記為W-S角，后髁線PCL與外科髁上軸SEA的夾角記為后髁角PCA。

1.3 X線分析方法 所有放射學評估采用下肢全長站立位前后位線片進行。拍攝線片檢查時，膝關節完全伸直，髕骨及足尖應朝向正前方。測量股骨遠端內外側髁的切線與股骨機械軸(髖關節中心至膝關節中心連線)間的夾角，定義為髖髁角HCA。

2 結果

2.1 正常組內W-S角、后髁角PCA及髖髁角HCA比較 正常組中W-S角、后髁角PCA及髖髁角HCA在不同性別、側別、年齡分組間差異均無統計學意義(P均>0.05)，見表1。

表2 正常組W-S角、后髁角PCA及髖髁角HCA比較( )

表2 正常組W-S角、后髁角PCA及髖髁角HCA比較( )

參數nW-S角[中位數(P25,P75)] PPCA( x±s) PHCA( x±s) P 年齡(歲) <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性別 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側別 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 各組間W-S角、后髁角PCA及髖髁角HCA比較 各組中W-S角均接近直角，上下約有1.5波動范圍，內翻重度組W-S角輕度增加，外翻組W-S角輕度減小，但五組間差異無統計學意義；正常組PCA平均為4.80，內翻重度組PCA較其他組明顯減小，平均為2.9，差異有統計學意義(P<0.05)，外翻組PCA輕度增加，平均為5.02，但差異無統計意義；內翻中度、重度組及外翻組與正常組髖髁角HCA間差異均有統計學意義(P<0.05)，內翻組HCA與疾病嚴重程度有關，外翻組HCA明顯增大，外翻組中PCA、HCA與疾病嚴重程度無關，見表2。

表2 各組間W-S角、后髁角PCA及髖髁角HCA比較

注：與內翻重度組比較，*P<0.05。

3 討論

股骨假體正確的旋轉對線是TKA手術長期成功的關鍵因素之一[1，2，5，6，15,16]。傳統手術采用測量截骨技術，股骨假體應放置平行于外科髁上軸(SEA)、垂直于whiteside′s線、3外旋于后髁線(PCL)，術中我們需綜合這三個解剖標志來準確判斷股骨假體旋轉。臨床研究及生物力學分析均證實，外科髁上軸SEA與膝關節旋轉軸重合，是股骨假體旋轉對線的最重要解剖標志[2，9～12，14]。由于內外上髁范圍廣泛且被軟組織掩蓋，術中準確判斷其位置困難[13]，因此需同時根據whiteside′s線及后髁線來輔助判斷以提高精確性，同樣whiteside′s線亦會因滑車磨損及髁間窩骨贅出現偏差，后髁的位置雖易識別，但后髁角的個體差異影響其準確性。研究報道，西方人后髁角平均為3.3，男女間差異無統計學意義[14]；本研究將正常人115膝按照年齡、性別、側別分組，三個參數W-S角、PCA及HCA在各組之間差異均無統計學意義，平均值分別為90.66、4.80、92.79，與既往報道一致，國人后髁角明顯大于西方人，存在種族及個體差異[5]；介于骨關節炎對于股骨髁的磨損，上述參數定會產生變化，目前尚無報道對于不同程度膝關節炎進行分組對比，本研究結果顯示，中度及輕度內翻膝關節炎PCA角度與正常膝對比并無明顯變化，而重度內翻膝關節炎的PCA明顯減小，平均為2.9，說明重度內翻骨關節炎磨損不僅存在于內側遠端髁，同樣內側后髁磨損較重[15]，雖然本研究中該組樣本較少，但仍有統計學差異，對于術中股骨假體旋轉對線有較大指導意義，同樣外翻膝組PCA有一定增大，亦考慮為外側后髁磨損所致，由于外翻膝關節炎患者較罕見[9]，本研究無法按照嚴重程度將其進一步細化分組。

同時應注意到，雖然重度內翻膝關節炎患者PCA接近3，但上下仍有1左右的波動范圍，因此將所有重度內翻患者股骨假體外旋設置為3外旋于后髁線是不嚴謹的，外科醫生應將后髁個體化差異考慮進去，這樣術前影像學測量就顯得格外重要。由于CT掃描僅能顯示骨質邊界，而MRI能顯示股骨髁包括軟骨的關節邊界，因此MRI檢查更為可靠并有效[9]。

與國外報道一致，本研究結果表明，whiteside′s線近似垂直于外科髁上軸，但在外翻膝中有輕微內旋，內翻重度組輕微外旋[9]，分析為力線改變后髕股關節壓力方向改變所致，由于這種改變較小，whiteside′s線依然可作為輔助判斷股骨假體旋轉的有效解剖標志。

下肢全長站立位X線片分析結果顯示，內翻膝的髖髁角隨著關節炎嚴重程度增加逐漸變小，而外翻膝的髖髁角明顯增大，差異有統計學意義，表明內翻膝內側遠端髁畸形是由磨損引起，而外翻膝存在外側髁的發育不良情況，國外報道同樣支持這一觀點[9]，但本研究無法確定外側髁畸形是否增加了外翻膝關節炎的發病率。外翻組中后髁角PCA與髖髁角HCA間無相關性，說明外翻膝外側后髁與外側遠端髁發育不良并無直接關系，而PCA略增大考慮為磨損所致，因此不存在明顯后髁發育異常。

本研究有一定局限性。由于外翻膝畸形較罕見，無法再根據病情嚴重程度進一步細化分組，此外，本研究中所有患者均為中國人，因此，這些發現可能不適用于其他種族。

綜上所述，MRI能有效評價股骨髁旋轉解剖標志的變化，術前有必要影像學測量個體化差異；W-S角接近于直角，受關節炎磨損影響較小，可作為輔助判斷股骨假體旋轉的有效解剖標志；正常人PCA角平均4.8，重度內翻膝內側后髁磨損較重，PCA明顯減??；外翻膝存在外側髁發育不良，而外側后髁不存在相關發育異常。