全膝關節置換術后脛骨假體旋轉角度測量方法的研究進展

丁 川 鄧 江

遵義醫科大學第三附屬醫院關節外科，貴州遵義 563000

終末期膝關節骨性關節炎（KOA）是一種退行性關節病，也是導致中老年人下肢殘疾的主要原因，但目前尚無有效的方法阻止其發展[1]。全膝關節置換術（TKA）是目前公認的治療終末期KOA 最快速有效的方法[2]，但仍有多達20%的患者對TKA 的效果不滿[3]。而假體的旋轉角度已被認為是影響TKA 效果的重要因素[4]。研究顯示[5]，脛骨假體旋轉異常的程度更嚴重，發生率更高，目前已被確定為TKA 翻修的主要原因之一。因此，脛骨假體的正確旋轉是TKA 成功的關鍵。但脛骨假體旋轉的評估相當復雜，且目前對于脛骨假體的最佳旋轉角度及TKA 后脛骨假體旋轉角度的最佳測量方法仍沒有一致意見[6]。本文基于臨床常用影像學技術，就TKA 后脛骨假體旋轉角度的測量方法進行綜述，旨在為臨床醫生在選擇TKA 后脛骨假體旋轉角度的測量方法及進一步研究脛骨假體旋轉的最佳角度上提供參考。

1 基于2D-CT 的TKA 后脛骨假體旋轉評估

早在1993 年，Berger 等[7]就參考脛骨近端平臺的幾何中心、脛骨結節、脛骨假體軸等解剖標志，證明了2D-CT 評估脛骨假體旋轉角度的可靠性，但他們是在未對準CT 掃描的2D 軸向片上進行的，需要3 個軸向CT 切片的換位，這可能導致測量結果出現誤差。Jazrawi 等[8]在中性和5°外旋或內旋時將脛骨假體插入人尸體標本中，并參考脛骨假體的后緣與沿脛骨標本的后髁的關節線下方2 cm 處形成的角度，測得的脛骨假體旋轉的均值、內旋、外旋角度分別為0.29°、4.36°和6.24°，再次證實了2D-CT 掃描確定脛骨假體旋轉角度的能力，并支持和擴展了Berger 等[7]研究。接著，Bédard 等[9]分析了34 例TKA 翻修前的2D-CT掃描，并參考股骨上髁軸、脛骨結節、脛骨平臺頂部和脛骨假體4 個解剖標志測得脛骨假體的平均旋轉角度為內旋13.7°。而Saffi 等[10]提出以脛骨盤的前后（AP）軸到脛骨結節尖端的解剖（CTTT）距離來描述脛骨假體的旋轉，并在69 次TKA 后的2D-CT 掃描中比較了CTTT 距離、Beger 方案及Mayo 方案，結果發現Mayo方案的群內相關系數（ICC）最高（0.96），Beger 方案和CTTT 距離ICC 均為0.85，且CTTT 距離和Mayo 方案之間有很強的相關性（r=0.73）：在CTTT≤6 mm 時，92%的脛骨組件內旋＜9°，而在CTTT≥10 mm 時，93%脛骨組件內旋≥9°。值得注意的是，CTTT 距離無需專門軟件就能快速完成測量，這可能會使它成為臨床評估TKA 后脛骨假體旋轉的有用工具。最近，Mahmood等[11]提出以脛骨外側皮質位于脛骨假體下方的平坦區域作為解剖標志來評估TKA 后脛骨假體旋轉角度的新方案。他們分析了211 例TKA 后的2D-CT 掃描，發現在所有的掃描中新標志均被識別出來，參考該標志測得的脛骨假體旋轉角度中值為（0.0±5.4）°，且該方案的觀察者內及觀察者間的可靠性極好，ICC 分別為0.899、0.734。但該標志與其他解剖結構之間的關系和用該方案確定的脛骨假體旋轉角度與臨床療效之間的關系仍有待進一步研究。

2 基于3D-CT 的TKA 后脛骨假體旋轉評估

Mayo 診所的Roper 等[12]利用3D-CT 掃描重建TKA 后的脛骨近端，通過將脛骨假體覆蓋在單一圖像上來評估假體相對于脛骨盤中心至脛骨結節內側和中間1/3 交界處所定義的軸的旋轉。該方案降低了與多個CT 切片換位相關的復雜性，但需要專業軟件來重建3D 圖像，且其準確性依賴于軟件識別橢圓形幾何中心的能力。而Hirschmann 等[13]報告了在3D-CT掃描中參考后髁軸和脛骨假體的后緣，脛骨假體旋轉角度的測量均值為1°（范圍0°～4°），這與Roper 等[12]研究結果一致。接著，Rossi 等[14]提出的后外側角鎖定（PLCL）技術描述了在脛骨切割面的后外側角形成一個大小合適的脛骨試縫，并向外旋轉，直到其前內側邊界與前內側脛骨皮層完全一致。他們用PLCL 和ROM 技術測得脛骨假體的平均旋轉角度分別為內旋（0.34±3.00）°和外旋（0.35±4.20）°，兩種技術沒有顯著差異。但PLCL 技術評估的是脛骨假體關節軸和Akagi之間的角度，并非脛骨假體關節軸之間的角度，因此無法評估脛骨假體旋轉的實際程度。最近，Fang 等[15]通過招募40 名中國志愿者在計算機斷層掃描數據重建的三維模型中，使用模擬標準脛骨截骨術，經皮髁軸（TEA）、Akagi 線和連接脛骨結節內側1/3（MTTT）和后交叉韌帶（PCL）中點的線投射到脛骨橫截面并做標記，測得TEA 與Akagi 線之間以及TEA 與MTTT 與PCL 中點之間的夾角分別為（96.90±5.57）°和（107.31±5.95）°；在使用對稱和不對稱脛骨托檢查PLCL技術對不同脛骨假體形狀的適用性后，測得它們與關節軸之間的角度分別為（94.01±4.21）°和（96.65±4.70）°。證明了基于3D-CT 掃描計算模擬模型的PLCL 技術可以在TKA 期間在中國人群中獲得脛骨盤的有效旋轉對準，但仍需要在更多的臨床研究中驗證這些結果。

3 基于X 線的TKA 后脛骨假體旋轉評估

Takai 等[16]對9 例KOA 患者和19 名正常人膝關節后前跪視的X 線研究發現，X 線只能在測量股骨遠端的旋轉角度時作為CT 的替代物。接著，Kanekasu等[17]對Takai 等[16]所描述方法進行了改進，對32 例TKA 后患者進行90°屈膝的前后軸向X 線攝影，結果顯示X 線在TKA 后仍只能評估股骨假體旋轉。而Pedraza 等[18]通過對63 例TKA 術后局部負重20 kg 患者進行改良平軸位X 線檢查，建立了一種新的可靠的無線電圖形技術，能夠顯示TKA 后最相關的解剖標志和假體軸，可用以評估脛骨假體假體旋轉角度，但該研究顯示股骨-脛骨的位置關系具有很高的可變性，目前還沒有得出有效的解釋結論。最近，Hirschmann等[19]通過比較常規X 線掃描、2D-CT 及3D-CT 對TKA 后脛骨假體旋轉角度測量的可靠性后發現，X 線掃描用于脛骨假體旋轉角度的測量是相當困難的，且測量結果并不可靠，這可能是因為假體的后邊緣邊界與股骨部件重疊，在X 線上難以識別。

4 基于MRI 的TKA 后脛骨假體旋轉評估

Murakami 等[20]回顧了50 例TKA 后疼痛患者的MRI 并將其與16 例無癥狀患者對照，參考股骨經皮髁軸和脛骨結節測量脛骨假體旋轉角度，他們觀察到的脛骨假體平均旋轉角度為內旋2.5°，而對照組為外旋1.4°，結果顯示MRI 用以測量TKA 后脛骨假體的旋轉角度是可再現的。而Heyse 等[21]對94 例TKA 患者在應用針對抑制金屬磁化率偽影的MRI 方案再次證明了MRI 用于評估脛骨假體旋轉的可靠性。接著，Heyse 等[22]參考脛骨后邊緣的切線、脛骨上髁軸和脛骨結節，在55 例TKA 后的MRI 中評估脛骨假體的旋轉，結果顯示MRI 是評估TKA后脛骨假體旋轉的有效替代方案，但他們認為參考脛骨結節的評估不太可靠，并建議將上述三個參考標志結合用于評估TKA 后脛骨假體旋轉，以便做出明智的決策。此外，Sgroi 等[23]使用Berger 方案對14 例TKA 翻修前的膝關節螺旋CT 和MRI 進行了橫向平面內脛骨假體旋轉角度的測量，結果顯示CT 和MRI 測量之間有很強的相關性，平均差為（0.47±1.30）°。最近，Heyse 等[24]發現MRI可以評估膝關節的各種問題，包括TKA 后的脛骨假體旋轉角度的評估，且他們表示參考脛骨后緣和脛骨上髁軸的切線是最可信的。值得注意的是，雖然目前多項研究顯示[20-24]，MRI 用以測量TKA 后脛骨假體的旋轉角度具有較好可靠性和精確性，但仍沒有得到金標準的驗證[25]。

5 基于其他影像學技術的TKA 后脛骨假體旋轉評估

Rasch 等[26]前瞻性分析了100 例TKA 后的膝關節聯合定量三維容積單光子發射計算機斷層掃描（SPECT），并對先前驗證的定位方案所代表的解剖區域進行三維體積分析，發現結合三維容積標準化方法分析SPECT/CT 示蹤劑攝取區域（“熱點”）的位置、大小和強度以及確定脛骨假體旋轉角度是高度可靠的，并且代表了一種新的生物力學方法[27]。另外，Nardi 等[28]通過使用錐形束斷層掃描（CBCT）對20 例TKA 后效果不佳的患者進行檢查。測量股骨和脛骨組件相對于股骨凸緣、經皮髁軸和脛骨結節的髕骨傾斜角和旋轉對準。從“許多金屬偽影”到“沒有金屬偽影”，四分制被用來判斷每個結構，發現CBCT 允許在旋轉軸平面上進行簡單而精確的測量，且不受金屬偽影造成的圖像質量損害的影響。

6 小結

由于脛骨盤中心的識別、橢圓形幾何中心的真實性及其軸向移動、脛骨結節的解剖可變性等因素加劇了測量脛骨假體旋轉角度的困難，目前仍沒有一種方法被認為是確定脛骨假體旋轉角度的金標準[29]。雖然參考脛骨假體后緣與幾何中心和脛骨結節的關系的CT 測量目前被認為是評估TKA 后假體旋轉對準的最佳選擇[5]，并且有CTTT 距離、Mahmood 方案及PLCL技術等多種測量TKA 后脛骨假體旋轉角度的新方法，但仍需進一步的臨床研究來明確它們與其他解剖結構和脛骨假體旋轉異常癥狀的關系，以在更多的人群中驗證這些結果。值得注意的是，對于TKA 后脛骨假體旋轉異常的評估，不管基于何種影像學技術或采取何種解剖標志，通常需要結合臨床療效進行準確評估。