CT測量高原藏族成人股骨后髁角的臨床研究

李嘉，馮品，鄧立慶，田臻，歐陽翔宇，黃奇，高峰

(西藏自治區人民政府駐成都辦事處醫院骨科，四川 成都 610041)

膝關節是人體結構功能最復雜的關節，也是人體重要的負重關節，故膝關節病損常見且處理棘手。在年齡大于60歲的老齡人口中膝關節疾病的患病率高達33%，同時其發病年齡有低齡化的趨勢。晚期膝骨關節炎保守治療通常無效，全膝關節置換術(total knee arthroplasty，TKA)成為最終治療手段[1]。TKA術中，股骨遠端截骨外旋角度的選擇對TKA術后膝關節的恢復具有極為重要的影響。通過適宜角度的股骨端假體外旋，能夠使關節內外側韌帶的緊張度和屈曲-伸直間隙得到滿意的對應關系[2]，最大程度恢復膝關節各關節面的解剖關系。股骨遠端旋轉對線的正確與否，直接關系著患者膝關節功能恢復的好壞。

TKA術中，股骨遠端旋轉對線參照最實用的是股骨后髁角(posterior condylar angle，PCA)。在我國，TKA假體的設計和技術標準長期沿用國外標準，臨床醫師在進行股骨后髁截骨的時候常參照歐美等國家后髁線外旋3°的標準。由于種族背景的不同，其股骨遠端髁的解剖關系常有一定的變異度，單純嵌套國外的指南推薦，可能出現股骨遠端外旋角度不足的情況[3]。同時我國是一個多民族國家，不同民族間也存在一定的解剖變異度[4]。了解高原藏族人群等特殊受術者的股骨外旋角度及其同漢族人群的差異，對術前、術中截骨方案的制定及病患的術后康復具有重大意義。本文測定并比較了高原地區藏族健康成人包括股骨后髁角在內的股骨遠端旋轉角度，初步論證與漢族人群之間的差異，對后續的研究具有臨床意義，現將研究結果報告如下。

1 資料與方法

1.1 納入及排除標準 納入標準：出生并成長于西藏的健康藏族受檢者(往上數三代以內均生長在西藏自治區)，身高150～185 cm，身體質量指數(body mass index，BMI)18.5～23.9 kg/m2。排除標準：妊娠；拍攝部位關節疼痛、畸形，關節活動異常，跛行；風濕熱、脊髓灰質炎、佝僂病、侏儒癥、任何一條腿有其他先天畸形、類風濕性關節炎、既往影像證實任何一側膝關節患有骨關節炎、膝關節外傷導致骨折、膝關節做過關節置換術病史；測量數據要求股骨外上髁的最突點、股骨內上髁的最凹點、股骨內上髁的最突點、股骨內/外后髁后側最低點截面必須在CT中清晰準確，否則放棄樣本[5]。

1.2 一般資料 共招募西藏地區正常成人志愿者60例(120膝)，其中5位志愿者應個人因素放棄受試。共55例(110膝)納入本研究，男30例(60膝)，女25例(50膝)；年齡25～48歲；平均(32.19±11.15)歲；體重48～78 kg，平均(58.4±18.5)kg；身高158～184 cm，平均(169.0±15.5)cm；BMI為18.5～24.6 kg/m2，平均(20.4±0.7)kg/m2。

1.3 掃描方法 掃描條件：使用西門子64排螺旋CT掃描儀，掃描條件為[6]：120 kV，50 mA，250 mAs，窗寬：65 HU，窗位：200 HU，層厚：0.75 mm。掃描體位[7]：受試者仰臥位，肢體完全放平，自然放松，避免強迫性伸展過度，檢查過程中適當固定腿部，透視軸線垂直于股骨干解剖軸，設定范圍為遠端股骨髁至髁上5 cm。

1.4 測量方法 定位標志：(1)股骨外上髁頂點A；(2)股骨內上髁頂點B；(3)股骨內上髁凹點C；(4)股骨內、外后髁后側最低點D、E(見圖1)。角測量：(1)PCA：AC與DE夾角，即外科上髁軸線(surgical transepicondylar axis，STEA)與后髁軸線(posterior condylar line，PCL)的夾角；(2)髁扭轉角(condylar torsion angle，CTA)：AB與DE夾角；(3)臨床上髁軸線與外科上髁軸線夾角(condylar shaft angle，CSA)：AB與AC夾角。取其銳角值，精度取0.01°。影像學結果由2名醫師分別使用AutoCad 2012和Camera Measure 2.1.3.250軟件獨立測量，數據取兩者所測的平均值[8]。CT橫斷面選擇示意圖、股骨遠端各測量角度示意圖見圖2～3。

注：A-股骨外上髁頂點；B-股骨內上髁頂點；C-股骨內上髁凹點；D-股骨內后髁后側最低點；E-股骨外后髁后側最低點

圖3 股骨遠端各測量角度示意圖

2 測量結果

2.1 PCA在性別、側別間的比較 經雙因素析因分析，PCA角在不同性別、側別間比較，差異無統計學意義(P=0.258，P=0.586，見表1)。

表1 不同側別的男性與女性PCA比較

2.2 CTA在性別、側別間的比較 經雙因素析因分析，CTA角在不同性別、側別間比較，差異無統計學意義(P=0.319，P=0.881，見表2)。

表2 不同側別的男性與女性CTA比較

2.3 CSA在性別、側別間的比較 經雙因素析因分析，不同側別CSA角的比較，差異無統計學意義(P=0.957)；不同性別CSA角的比較，差異具有統計學意義，女性大于男性(P=0.017，見表3)。

表3 不同側別的男性與女性CSA比較

2.4 PCA和文獻數據比較 經雙因素析因分析，PCA與漢族人群、歐美人群間比較，差異無統計學意義，具體結果為藏族人群(3.16±0.55)°，漢族人群(3.29±1.24)°[3]，歐美人群(3.00±0.00)°。

2.5 正態性檢驗與統計 (1)測量數據經觀察符合正態分布。(2)高原地區藏族成人股骨后髁角平均(3.16±0.55)°。

3 討 論

3.1 TKA與股骨遠端旋轉對線 以生物材料、生物工程學不斷發展和外科手術技術水平的進步為基礎，同時伴隨著我國人口老齡化進程加速這一客觀條件[10]，人工膝關節置換術開展日益普遍。人工膝關節置換術作為一項經典的關節矯形置換手術，運用生物工程學的原理及方法模擬出人體關節[11]，通過手術置換假體，在治療各種終末期膝關節病損、緩解患者疼痛及恢復患者勞動力方面具有無可替代的作用[12]。但膝關節本就是一個極為復雜的復合關節，兼有重要的負重運動功能，因此膝關節手術對解剖復位的要求及精度都極為苛刻。TKA術中，股骨假體力線關系的正確與否極為重要，因此股骨假體旋轉定位是TKA術的關鍵步驟之一。現已證實，若術中置換的假體旋轉對位不良，尤其是外旋不足會導致膝關節各關節面不正常的對合關系，如髕骨軌跡動度異常、假體磨損加速、內外及交叉韌帶失衡、屈曲間隙不對稱等后果。最終的結果是加速置換關節的退行性病損，縮短人工關節使用預期，甚至過早返修等[13]，這無疑加重了患者的經濟負擔和社會醫療資源浪費。

股骨后髁截骨的外旋參照標準有很多，目前常用的有三種。STEA為股骨外側髁最突點和股骨內側髁最低點間的連線。STEA與膝關節屈曲旋轉的軸心平行[14]，因此可作為良好的參照軸線。但實際上由于股骨內側凹中心有股內側副韌帶的附著，因此TKA術中不可能對此進行完全的解剖及定位。前后軸線術中暴露最為簡便，定位也明確，但臨床工作中發現，對于嚴重膝關節病變的患者，股骨滑車常有嚴重的磨損甚至骨贅形成[15]，因此也不是術中定位參考的最佳選擇。這個時候，PCL成為了較為理想的參考指標。運用空間立體幾何的基本原理，PCL相對于STEA有一定的外旋角(西方標準為3°)，學者Berger將其定義為PCA[16]。目前，國內大多數TKA都提供基于PCL旋轉定位的截骨模塊，臨床指南中也普遍推薦西方標準中相對于PCL外旋3°的標準。

3.2 國內開展股骨后髁角測量的臨床意義 PCL和STEA間的夾角即PCA，由于STEA被認為是最貼近股骨遠端球心的軸線，因此PCA被認為是行髖關節置換中最簡單及有效的參照指標。臨床研究證實，即使對于股骨髁間窩、股骨滑車磨損嚴重甚至置換后返修的患者，PCA仍具有較好的參照作用，或是誤差率較小可重復性高的最優選擇[17]。

PCL外旋3°的標準是否適合國人仍存在著較大的爭議，這有待于臨床大樣本多中心隨機對照試驗的證實[18]。而藏族同胞長期生活在高寒乏氧的高原地區，是否其股骨遠端對線解剖關系會隨著地域環境而發生適應性改變更值得探索。

3.3 數據的結果分析 不同學者測量股骨遠端外旋角度結果不同，除了解剖學變異大的可能性，還與測量的方式、數據的選擇相關[19]。目前尚無統一的標準和方法來測量股骨遠端外旋角度，我們在測量、匯總和分析數據時發現，在垂直于股骨機械軸線的基礎上，結合CT的冠狀位定位像和水平截面像來看，股骨外上髁最突出點與內上髁最突點往往難以被一個圖片所捕捉，在連續的截斷面中追蹤內側最凹陷的趨勢往往初定的外側最突點丟失，同時后髁連線PCL的走行也會發生少量變化。因缺乏統一的標準，截面像的選擇是造成誤差的主要原因。我們探尋的解決辦法是借鑒Chuan-Ming 圖像疊加的思路[20]，以股骨外髁最突點為底圖，選擇RadiAnt DICOM Viewer軟件對DICOM數據源進行20 mm厚度圖像投影，重合于外髁最突點疊加，將定位點投影在一張橫斷面上進行測量。確定測量橫斷面后由2名關節外科醫師通過不同軟件測量，取平均數值進一步分析，在很大程度上減少了測量誤差。

目前全膝關節置換手術中股骨遠端截骨多選擇外旋3°[21]。國內一些文獻報告國人股骨后髁角遠大于3°，也有接近 3°的報告。試驗中對象的選擇均為健康中青年藏族志愿者，測量中借助截面投影的方法最大化減小了誤差[22]，故認為方法正確，結果可靠，具有一定的臨床指導意義。試驗結果與潘江等[23]通過746例樣本量數據測得的漢族股骨旋轉數據相接近，這與我國“漢藏同源”的說法相契合。既往我國的研究均提示，漢族群體中不同性別間PCA差異無統計學意義，但在藏族同胞的調查中卻得出了相違悖的結果，男性平均PCA為(3.32±0.54)°，而女性為(2.97±0.50)°，P<0.05。推測，可能是由于藏族同胞居住環境不同于漢族群體居住的東南沿海，乏氧的環境使得男女性別差異對PCA的影響更為顯著。據此可認為，在給藏族女性行全膝關節置換術前，常規行CT檢查并三維成像，評估股骨遠端外旋3°的標準是否合適，或許能提高女性患者置換手術成功率[24-25]。

綜上所述，PCA是全膝關節置換術中最實用的標準，雖然人種遺傳背景對PCA的影響較大，但對我國漢族和藏族男性同胞而言，股骨后髁截骨外旋3°仍是推薦的標準。藏族女性PCA變異或較大，若術前能先行CT等影像學手段測量股骨遠端對線關系，個體化評估截骨外旋角度，應有助于提高患者膝關節置換的成功率。