TKA中假體旋轉對髕骨軌跡影響的研究進展

黃 浩 洪 嵩

遵義醫科大學附屬醫院關節外科，貴州省遵義市 563000

全膝關節置換術(TKA)是最常見的骨科手術之一，術后髕股關節并發癥一直是手術預后不良的重要原因[1-2]。盡管隨著假體設計和手術技術的改進，TKA術后髕股關節并發癥有所減少，但仍可占TKA后并發癥的10%[3]。在過去，髕骨軌跡受多方面因素影響，包括假體的設計和植入以及手術方法等方面的影響，隨著“髕骨友好型”假體設計的出現以及手術技術的不斷改進，目前關于全膝關節置換術后髕骨軌跡異常的影響因素研究，主要涉及股骨假體、脛骨假體的旋轉等[4]。本文聚焦于TKA術后髕骨軌跡不良，綜述了目前全膝關節置換術術后股骨假體及脛骨假體旋轉不良對髕骨軌跡的影響，并據此對如何避免髕骨軌跡異常進行討論，以期待減少TKA術后髕股關節并發癥的發生。

1 股骨假體旋轉

術后髕骨軌跡最重要的影響因素是股骨假體旋轉，關于最佳的股骨假體旋轉已經爭論了多年，目前主要有4種不同的方法來確定股骨假體旋轉：股骨上髁軸(TEA)、Whiteside線、股骨后髁線(PCL)和間隙平衡技術(GB)。其中，股骨上髁軸分又為外科股骨上髁軸(SEA)和臨床股骨上髁軸(CEA)，是確定股骨假體旋轉最常用的參照標志[5]。 Murakami等[6]在研究中通過使用MRI測量TKA患者術后股骨假體旋轉角度發現，相對于無癥狀患者，術后膝關節疼痛患者組的股骨假體出現明顯內旋。Bell等[7]研究了56例TKA術后膝關節疼痛原因不明患者的假體旋轉對線，他們通過CT掃描測量患者脛骨及股骨假體的旋轉，并與56例無癥狀TKA患者組進行對照分析，發現兩組的股骨假體平均旋轉有顯著性差異，疼痛組的股骨假體平均內旋2.3°，而對照組的股骨假體平均外旋3.9°,他們認為股骨假體相對外科股骨上髁軸的內旋失調是TKA后膝關節疼痛的一個重要因素。

Terashima等[8]在一項探討全膝關節置換術后患者體內髕股關節接觸應力與股骨假體對線關系的研究中，通過使用壓力傳感器在術中測量膝關節屈曲過程中髕股關節的接觸應力峰值，并將測量結果與術后股骨假體的對線情況進行比較分析，最終發現髕股關節接觸應力與股骨假體的旋轉有關，當術后股骨假體的旋轉范圍為內旋6°到外旋3°時，隨著股骨外旋程度的增加，髕股關節接觸應力降低。早期的尸體研究[9]表明，當股骨假體參照后髁線處于中立位置或外旋轉時，可以實現最佳的髕骨軌跡。而股骨假體內旋可導致髕骨軌跡不良，引起膝前疼痛綜合征、髕骨半脫位，甚至髕骨脫位等髕股關節并發癥的發生[10]。Akagi等在很早就提出參照股骨后髁線外旋股骨假體3°～5°可以改善髕骨軌跡，減少外側副韌帶松解。Anglin等[11]也在一項尸體研究中也發現，通過股骨假體的外旋可以減小Q角，降低外側副韌帶的張力，從而改善術后髕骨軌跡。

然而，過度向外旋轉股骨假體以糾正髕骨軌跡是不可取的，這很可能導致脛股關節和髕股關節的運動學異常。Kia等[12]開發了一個計算機模型，用于研究股骨假體外旋對膝關節生物力學的影響，他們使用CT掃描3具尸體的膝關節，并將CT圖像導入計算機軟件中，構建膝關節的三維模型，并在實驗中使用PS型假體，通過計算機模擬全膝關節置換術，將股骨假體參照后髁軸從0°外旋～9°外旋安裝，以3°為遞增量，并測量了膝關節在0°～90°屈曲過程中側副韌帶的張力以及脛股關節接觸力變化等，最終發現，隨著股骨假體外旋增加，脛股關節外側間室接觸應力整體增大，當股骨假體外旋9°時最為明顯。Miller等[13]也認為在股骨假體過度外旋的膝關節中，脛股關節的磨損運動增加，髕股關節運動軌跡不良。Ghosh等[14]研究了股骨假體不同程度的旋轉在膝關節屈曲時對側副韌帶的影響。他們在體外對8具尸體標本的右膝行全膝關節置換術，將股骨假體分別于中立位、外旋5°、內旋5°安裝，測量并分析了膝關節在屈伸過程中內外側副韌帶的長度變化，發現通過股骨假體的過度外旋來解決髕骨軌跡問題會使得內側副韌帶松弛，從而導致膝關節不穩定。

2 脛骨假體旋轉

脛骨假體的旋轉對線也很重要，目前的研究主要涉及脛骨假體內旋失調。對于術中脛骨假體旋轉對線的參考標志尚無統一的標準,可能是因為由于缺乏通用的解剖標志，以獲得準確的脛骨假體旋轉位置,目前主要有3種不同的方法在術中確定脛骨成分旋轉：與脛骨結節相關的參考標志、Akagi軸(脛骨截骨平面后交叉韌帶中點和髕腱內側緣的連線)、ROM技術(自我形合技術)。Panni等[15]在一項分析全膝關節置換術(TKA)后脛骨假體旋轉對臨床結果的影響的研究中發現，脛骨假體的過度內旋是TKA術后膝關節疼痛和功能較差的一個重要危險因素(尤其是>10°的脛骨內旋)。脛骨假體的內旋會導致膝關節前疼痛、嚴重的膝關節僵硬、伸膝裝置并發癥以及聚乙烯的過度磨損。Nakamura等[16]在術后對115個TKA膝關節進行軸向CT掃描和軸向X線片檢查，測量TT-TG值以及股骨和脛骨假體旋轉的旋轉角度，并同時測量了髕骨傾斜角度和髕骨位移值。通過對測量數據的統計學分析，他們發現在膝關節屈曲時，TT-TG距離的增加以及脛骨假體內旋可能會導致髕骨傾斜和髕骨移位的增大，引起髕骨運動軌跡不良。

Steinbrück等[17]對8個新鮮冷凍尸體的膝關節進行了TKA，用特殊嵌體將脛骨假體內旋3°、中立位和外旋3°放置，通過外力加載使膝關節從20°～120°屈曲。用壓力感受器(一種壓力敏感的薄膜)測量了髕骨后壓力分布，并用基于超聲波的運動分析系統記錄髕骨和脛股關節的運動學。當脛骨假體從3°內旋轉到中性位置，再到3°外旋時，髕骨后峰值壓力顯著降低[(8.5±2.3)MPa、(8.2±2.4)MPa、(7.8±2.5)MPa],而膝關節的運動學卻無明顯變化。這樣的結果表明，在體外脛骨假體旋轉的變化對髕骨后峰值壓力有很高的影響，通過外旋轉脛骨假體的外旋顯著降低髕骨后壓力，同時提示我們應避免術中脛骨假體的內旋。而Manning等[18]通過尸體模型研究術中脛骨假體最大旋轉對脛股關節負荷的影響，發現相對于中性位置相比，脛骨假體的外旋增加了內側間室負荷。

值得一提的是，術中脛骨假體的旋轉對線比骨覆蓋更重要。在放置脛骨假體時，如果只優先考慮脛骨覆蓋，可能會導致脛骨假體旋轉不良。Martin等[19]對30例脛骨標本進行CT三維重建，他們模擬使用了兩種對稱的脛骨種植體和兩種不同的不對稱脛骨假體，通過使用計算機建模發現，最大限度地覆蓋骨表面，可能會出現脛骨假體旋轉不良的風險，并且與非對稱設計的假體相比，對稱設計的脛骨假體更容易出現旋轉不良。脛骨成分的旋轉不良可導致全膝關節置換術后并發癥的發生。盡管有報道稱相比外旋，脛骨假體內旋與膝關節疼痛或僵硬的關聯更多，但其生物力學原因尚未完全明確。Kuriyam等[20]通過使用計算機構建TKA膝關節的有限元模型，模擬負重膝關節深屈曲過程，測試條件在脛骨假體的15°外旋和15°內旋之間發生變化，測量分析了外側副韌帶和內側副韌帶的張力以及脛股和髕股關節的接觸應力。發現隨著脛骨假體的內部旋轉，內側副韌帶張力逐漸增大，外側副韌帶張力也增加，但只有不到內側副韌帶一半的張力值。同時由于接觸面積減少，脛股和髕股關節的接觸應力增加，最終得出的結論是過度的脛骨假體內旋會增加MCL張力和脛股和髕股關節的接觸應力。

3 結語

綜上，全膝關節置換術中股骨和脛骨假體的正確旋轉是獲得良好髕骨軌跡以及減少術后髕股關節并發癥的關鍵點，而術中旋轉參考軸線的選擇對假體旋轉對線尤為重要。總的來講，股骨假體的內旋可能會引起髕骨軌跡異常以及膝前疼痛，過去的觀點是適當外旋股骨假體有利于改善髕骨軌跡，但目前研究提示過度向外旋轉股骨假體以糾正髕骨軌跡是不可取的，這會引起脛股關節運動學改變以及側副韌帶張力改變，導致膝關節不穩。對于脛骨假體的旋轉對線，更重要的是參照標志的選擇，術中最佳的旋轉參照標志尚未確定，脛骨假體的旋轉不良可能會導致髕骨傾斜、髕骨移位和膝關節疼痛，特別是脛骨假體的過度內旋(>10°)，是術后膝關節疼痛重要危險因素之一。關于髕骨軌跡，過去的管理方法仍然有效，目前的研究主要涉及股骨假體、脛骨假體的旋轉對線以及髕骨方面的因素。對于臨床醫生來講，需要將髕骨軌跡不良和髕股關節接觸力增高與膝前疼痛等髕股關節并發癥聯系起來，明確其生物力學原因，為我們的臨床工作提供參考。