引用本文： 余寶禧, 方淑鶯, 傅明, 張志奇, 鄔培慧, 黃志宇, 孫紅. 術前下肢對線畸形對人工膝關節表面置換術中假體位置與術后下肢對線的影響研究. 中國修復重建外科雜志, 2016, 30(3): 368-372. doi: 10.7507/1002-1892.20160072 復制
正常下肢機械軸線是通過膝關節中心或稍偏內側[1]，可以使重力負荷均勻分布在膝關節內側和外側間室關節面上[2]。人工膝關節置換術對恢復下肢對線有嚴格要求[3]，若術后下肢對線不良，可造成假體關節面應力分布異常，進而導致局部假體應力集中而加速磨損，增加假體松動的風險[2]。術中準確定位截骨以及假體安裝是重建理想下肢對線的關鍵。目前有研究表明，患者術前下肢對線嚴重畸形是導致術后下肢對線不良的重要影響因素[4]。本研究通過統計分析人工膝關節表面置換術（total knee arthroplasty，TKA）中股骨假體和脛骨假體安裝角度以及術后下肢對線的優良率，探討術前下肢對線畸形程度對假體安裝角度和術后下肢對線的影響。
1 臨床資料
1.1 一般資料
納入標準：因退行性骨關節炎行初次TKA患者。排除標準：①病例資料不完整、影像學資料不規范者；②伴膝關節化膿性感染者；③術前伴膝關節以外的下肢其他部位畸形者；④患側肢體有骨科手術史者。
2012年1月－2013年12月，198例（245膝）患者符合選擇標準納入研究。其中，男23例，女175例；年齡43～90歲，平均67歲。單膝151例，其中左膝75例、右膝76例；雙膝47例，均同期置換。病程1個月～30年，中位時間8.99年。術前X線片檢查示，內翻畸形202膝，其中≥20°18膝、10～20°94膝、≤10°90膝；外翻畸形43膝，其中< 10°36膝、≥10°7膝。
1.2 手術方法
蛛網膜下腔阻滯麻醉聯合持續硬膜外麻醉下，患者取仰臥位，作前正中入路。采用股骨髓內定位技術，于股骨髁間內側副韌帶止點前方1?cm、外側0.5?cm處鉆入髓內定位桿，套入股骨遠端水平截骨模板，設定外翻角6°，截骨厚度約11 mm。脛骨按髓外定位技術確定垂直力線、后傾3°截骨模板，完成脛骨平臺水平截骨，伸直間隙可插入10?mm厚度的襯墊。檢查關節完全伸直，側方穩定。套入合適假體試模，檢查患膝于屈曲、伸直位均無異常側方運動，活動度良好，機械軸線方向正確，髕骨軌跡良好，取出試模。依次安裝脛骨假體、股骨假體，襯墊試模插入后伸直位壓配至骨水泥干硬，清理多余骨水泥殘塊，插入正式襯墊，完成后穩定型假體安裝，復位關節。放置引流，逐層關閉切口。
1.3 觀測指標
于下肢全長正位X線片上，采用醫學影像信息系統（南京海泰醫療信息系統有限公司）測量相關指標。首先標示測量軸線，根據股骨頭外形輪廓擬合成圓形，將其圓心定為股骨頭旋轉中心；選擇股骨髁間窩區域中心定為髁間窩中點，連接股骨頭旋轉中心與髁間窩中點為股骨機械軸線；連接脛骨平臺中點與踝關節中點為脛骨機械軸線。測量術前及術后1周股骨與脛骨機械軸線夾角（femorotibial angle，FT），分別代表手術前后下肢對線角度；術后1周股骨機械軸線與關節線夾角（mechanical femoral angle，MF）、脛骨機械軸線與關節線夾角（anatomical tibial angle，AT），分別代表股骨、脛骨假體安裝角度。見圖 1。
圖1
X線片測量示意圖∠a：FT∠b：MF∠c：AT
Figure1.
Sketch map of index measurement on X-ray films∠a: FT ∠b: MF∠c: AT
術后下肢對線恢復中立位，即FT為（180±3）°，代表術后下肢對線優良，計算術后下肢對線優良率（下肢對線優良膝數/總膝數×100%）。MF及AT為（90±3）°時，代表假體安裝角度優良，計算假體安裝角度優良率（假體安裝角度優良膝數/總膝數×100%）。
1.4 統計學方法
采用SPSS19.0統計軟件進行分析。根據術前下肢對線畸形程度將患者分為5組：內翻畸形≥20°組（A組）、內翻畸形10～20°（B組）、內翻畸形≤10°（C組）、外翻畸形< 10°（D組）、外翻畸形≥10°（E組）。計量資料以均數±標準差表示；組內手術前后FT比較采用配對t檢驗；組間MF、AT比較采用方差分析，兩兩比較采用LSD檢驗。計數資料以率表示，組間比較采用χ2檢驗。采用Pearson相關分析手術前后FT以及MF、AT間相關性。檢驗水準α=0.05。
2 結果
245膝手術前后FT分別為（171.53±9.12）、（177.38±3.57）°，術后1周MF及AT分別為（89.00±2.68）、（88.62±2.16）°。術前FT與術后FT及MF相關（r=0.375，P=0.000；r=0.386，P=0.000），與AT無相關（r=0.024，P=0.710）。術后FT與MF、AT亦相關（r=0.707，P=0.000；r=0.582，P=0.000）。總體術后下肢對線優良率為70.2%（172/245）。股骨假體安裝角度優良率為69.0%（169/245）；假體內翻放置超過3°（MF < 87°）共59膝（24.1%），外翻放置超過3°（MF > 93°）共17膝（6.9%）。脛骨假體安裝角度優良率為76.3%（187/245）；假體內翻放置超過3°（AT < 87°）共52膝（21.2%）；外翻放置超過3°（AT > 93°)共6膝（2.4%）。
各組組內術后FT與術前比較，差異均有統計學意義（P < 0.05）。各組術前FT比較，差異均有統計學意義（P < 0.05）；術后A組與B、C、D、E組比較，B、C組分別與D、E組比較，差異均有統計學意義（P < 0.05）；B、C組間及D、E組間比較，差異無統計學意義（P > 0.05）。見表 1。A、B、C、D、E組術后下肢對線優良率分別為27.8%（5/18）、66.0%（62/94）、74.4%（67/90）、88.9%（32/36）、85.7%（6/7）。各組間下肢對線優良率比較，差異均有統計學意義（P < 0.05）。
表1
各組X線片測量指標比較（°，各組間AT比較，差異均無統計學意義（P > 0.05）。除D、E組間MF比較差異無統計學意義（P > 0.05）外，其余各組間MF比較差異均有統計學意義（P < 0.05）。見表 1。
3 討論
本研究根據術前下肢對線畸形程度將患者分成5組，各組術后下肢對線均較術前顯著改善。但組間比較，下肢內翻畸形≥20°者（A組）術后下肢對線角度偏差更大，下肢對線優良率僅為27.8%（5/18），顯著低于其他各組。進一步分析術前對線畸形對股骨、脛骨假體安裝角度的影響，結果提示術前下肢對線角度與股骨假體安裝角度相關，而與脛骨假體安裝角度無相關。提示術前下肢內翻畸形≥20°的患者，TKA術后出現下肢對線不良風險較高，且股骨假體安裝角度較脛骨假體更容易出現偏差。本組總體術后下肢對線優良率為70.2%，與文獻報道的基于傳統手術技術的TKA術后下肢對線優良率相近[5]。
術中準確定位截骨以及假體安裝是重建理想下肢對線的關鍵。存在嚴重內、外翻畸形的膝關節可能合并股骨干和脛骨干畸形、大量骨贅增生和骨缺損，會影響術中截骨定位及假體安裝的準確度。目前，TKA術中主要采用股骨髓內定位與脛骨髓外定位技術定位截骨，但均存在截骨角度偏差風險。股骨遠端截骨偏差是導致股骨假體冠狀面對位角度不良的主要原因，對于股骨干側弓嚴重內翻畸形患者若股骨遠端常規選擇5～6°外翻截骨，可能導致股骨假體內翻位放置；而對于股骨干側弓嚴重外翻畸形患者，則會出現股骨假體外翻位放置[6-7]。研究表明，術前基于患者下肢全長X線片測量股骨外翻角，可在一定程度上提高股骨遠端截骨準確度[8]。但需要注意，術前下肢嚴重內、外翻畸形患者，X線片檢查時患肢難以維持標準體位，也會影響股骨外翻角測量結果的準確性[9-10]；其次，由于手術操作技術誤差或患者股骨遠段髓腔過于寬大，存在股骨髓內定位桿插入方向與股骨解剖軸方向不一致，從而產生股骨遠端截骨誤差[11]。本組脛骨假體總體安裝角度優良率高于股骨假體，提示脛骨髓外定位準確度相對高于股骨髓內定位，但仍需注意導致脛骨平臺截骨偏差的潛在風險[12]，由于脛骨扭轉畸形影響了踝關節中點的體表定位，進而會影響脛骨髓外定位的準確性，2010年Bae等[13]研究示術前脛骨內翻畸形> 10°患者術后下肢遺留內翻風險更大。
目前，計算機輔助導航技術已逐漸應用于TKA，以提高截骨準確性，但對于術前下肢對線嚴重畸形患者，仍存在較高截骨偏差。研究發現，術前膝關節內翻畸形> 15°患者，無論使用計算機輔助導航技術還是傳統TKA定位技術，術后下肢對線無明顯差異，不能有效提高術后下肢對線優良率[13-14]。有研究比較了傳統TKA和術前3D打印截骨模板、術中行個性化截骨的TKA術后假體位置，發現個性化截骨TKA比傳統TKA能提高股骨假體及脛骨假體放置的精確度，明顯改善患者下肢對線[15-16]。鑒于此，下肢對線嚴重畸形患者，術前攝下肢全長X線片檢查時需注意體位，必要時可聯合CT檢查，以準確評估股骨及脛骨側畸形程度及特點，并結合多種術中定位技術，提高定位精確度，改善假體安裝角度。
綜上述，本研究結果顯示術前下肢對線畸形越嚴重，TKA術后下肢對線不良風險越大。其中股骨假體安裝角度是影響下肢對線角度的重要因素。因此，對于膝關節畸形嚴重的患者，應該重視個性化術前分析，必要時進行數字化三維測量分析，規范手術操作，提高截骨精度，改善術后下肢對線，為延長假體遠期生存時間奠定堅實基礎。但本研究也存在一定局限性，納入患者的手術由兩組醫師完成，存在因不同術者手術技術差異產生的偏倚，因此研究結論有待擴大樣本量進一步分析明確。
正常下肢機械軸線是通過膝關節中心或稍偏內側[1]，可以使重力負荷均勻分布在膝關節內側和外側間室關節面上[2]。人工膝關節置換術對恢復下肢對線有嚴格要求[3]，若術后下肢對線不良，可造成假體關節面應力分布異常，進而導致局部假體應力集中而加速磨損，增加假體松動的風險[2]。術中準確定位截骨以及假體安裝是重建理想下肢對線的關鍵。目前有研究表明，患者術前下肢對線嚴重畸形是導致術后下肢對線不良的重要影響因素[4]。本研究通過統計分析人工膝關節表面置換術（total knee arthroplasty，TKA）中股骨假體和脛骨假體安裝角度以及術后下肢對線的優良率，探討術前下肢對線畸形程度對假體安裝角度和術后下肢對線的影響。
1 臨床資料
1.1 一般資料
納入標準：因退行性骨關節炎行初次TKA患者。排除標準：①病例資料不完整、影像學資料不規范者；②伴膝關節化膿性感染者；③術前伴膝關節以外的下肢其他部位畸形者；④患側肢體有骨科手術史者。
2012年1月－2013年12月，198例（245膝）患者符合選擇標準納入研究。其中，男23例，女175例；年齡43～90歲，平均67歲。單膝151例，其中左膝75例、右膝76例；雙膝47例，均同期置換。病程1個月～30年，中位時間8.99年。術前X線片檢查示，內翻畸形202膝，其中≥20°18膝、10～20°94膝、≤10°90膝；外翻畸形43膝，其中< 10°36膝、≥10°7膝。
1.2 手術方法
蛛網膜下腔阻滯麻醉聯合持續硬膜外麻醉下，患者取仰臥位，作前正中入路。采用股骨髓內定位技術，于股骨髁間內側副韌帶止點前方1?cm、外側0.5?cm處鉆入髓內定位桿，套入股骨遠端水平截骨模板，設定外翻角6°，截骨厚度約11 mm。脛骨按髓外定位技術確定垂直力線、后傾3°截骨模板，完成脛骨平臺水平截骨，伸直間隙可插入10?mm厚度的襯墊。檢查關節完全伸直，側方穩定。套入合適假體試模，檢查患膝于屈曲、伸直位均無異常側方運動，活動度良好，機械軸線方向正確，髕骨軌跡良好，取出試模。依次安裝脛骨假體、股骨假體，襯墊試模插入后伸直位壓配至骨水泥干硬，清理多余骨水泥殘塊，插入正式襯墊，完成后穩定型假體安裝，復位關節。放置引流，逐層關閉切口。
1.3 觀測指標
于下肢全長正位X線片上，采用醫學影像信息系統（南京海泰醫療信息系統有限公司）測量相關指標。首先標示測量軸線，根據股骨頭外形輪廓擬合成圓形，將其圓心定為股骨頭旋轉中心；選擇股骨髁間窩區域中心定為髁間窩中點，連接股骨頭旋轉中心與髁間窩中點為股骨機械軸線；連接脛骨平臺中點與踝關節中點為脛骨機械軸線。測量術前及術后1周股骨與脛骨機械軸線夾角（femorotibial angle，FT），分別代表手術前后下肢對線角度；術后1周股骨機械軸線與關節線夾角（mechanical femoral angle，MF）、脛骨機械軸線與關節線夾角（anatomical tibial angle，AT），分別代表股骨、脛骨假體安裝角度。見圖 1。
圖1
X線片測量示意圖∠a：FT∠b：MF∠c：AT
Figure1.
Sketch map of index measurement on X-ray films∠a: FT ∠b: MF∠c: AT
術后下肢對線恢復中立位，即FT為（180±3）°，代表術后下肢對線優良，計算術后下肢對線優良率（下肢對線優良膝數/總膝數×100%）。MF及AT為（90±3）°時，代表假體安裝角度優良，計算假體安裝角度優良率（假體安裝角度優良膝數/總膝數×100%）。
1.4 統計學方法
采用SPSS19.0統計軟件進行分析。根據術前下肢對線畸形程度將患者分為5組：內翻畸形≥20°組（A組）、內翻畸形10～20°（B組）、內翻畸形≤10°（C組）、外翻畸形< 10°（D組）、外翻畸形≥10°（E組）。計量資料以均數±標準差表示；組內手術前后FT比較采用配對t檢驗；組間MF、AT比較采用方差分析，兩兩比較采用LSD檢驗。計數資料以率表示，組間比較采用χ2檢驗。采用Pearson相關分析手術前后FT以及MF、AT間相關性。檢驗水準α=0.05。
2 結果
245膝手術前后FT分別為（171.53±9.12）、（177.38±3.57）°，術后1周MF及AT分別為（89.00±2.68）、（88.62±2.16）°。術前FT與術后FT及MF相關（r=0.375，P=0.000；r=0.386，P=0.000），與AT無相關（r=0.024，P=0.710）。術后FT與MF、AT亦相關（r=0.707，P=0.000；r=0.582，P=0.000）。總體術后下肢對線優良率為70.2%（172/245）。股骨假體安裝角度優良率為69.0%（169/245）；假體內翻放置超過3°（MF < 87°）共59膝（24.1%），外翻放置超過3°（MF > 93°）共17膝（6.9%）。脛骨假體安裝角度優良率為76.3%（187/245）；假體內翻放置超過3°（AT < 87°）共52膝（21.2%）；外翻放置超過3°（AT > 93°)共6膝（2.4%）。
各組組內術后FT與術前比較，差異均有統計學意義（P < 0.05）。各組術前FT比較，差異均有統計學意義（P < 0.05）；術后A組與B、C、D、E組比較，B、C組分別與D、E組比較，差異均有統計學意義（P < 0.05）；B、C組間及D、E組間比較，差異無統計學意義（P > 0.05）。見表 1。A、B、C、D、E組術后下肢對線優良率分別為27.8%（5/18）、66.0%（62/94）、74.4%（67/90）、88.9%（32/36）、85.7%（6/7）。各組間下肢對線優良率比較，差異均有統計學意義（P < 0.05）。
表1
各組X線片測量指標比較（°，各組間AT比較，差異均無統計學意義（P > 0.05）。除D、E組間MF比較差異無統計學意義（P > 0.05）外，其余各組間MF比較差異均有統計學意義（P < 0.05）。見表 1。
3 討論
本研究根據術前下肢對線畸形程度將患者分成5組，各組術后下肢對線均較術前顯著改善。但組間比較，下肢內翻畸形≥20°者（A組）術后下肢對線角度偏差更大，下肢對線優良率僅為27.8%（5/18），顯著低于其他各組。進一步分析術前對線畸形對股骨、脛骨假體安裝角度的影響，結果提示術前下肢對線角度與股骨假體安裝角度相關，而與脛骨假體安裝角度無相關。提示術前下肢內翻畸形≥20°的患者，TKA術后出現下肢對線不良風險較高，且股骨假體安裝角度較脛骨假體更容易出現偏差。本組總體術后下肢對線優良率為70.2%，與文獻報道的基于傳統手術技術的TKA術后下肢對線優良率相近[5]。
術中準確定位截骨以及假體安裝是重建理想下肢對線的關鍵。存在嚴重內、外翻畸形的膝關節可能合并股骨干和脛骨干畸形、大量骨贅增生和骨缺損，會影響術中截骨定位及假體安裝的準確度。目前，TKA術中主要采用股骨髓內定位與脛骨髓外定位技術定位截骨，但均存在截骨角度偏差風險。股骨遠端截骨偏差是導致股骨假體冠狀面對位角度不良的主要原因，對于股骨干側弓嚴重內翻畸形患者若股骨遠端常規選擇5～6°外翻截骨，可能導致股骨假體內翻位放置；而對于股骨干側弓嚴重外翻畸形患者，則會出現股骨假體外翻位放置[6-7]。研究表明，術前基于患者下肢全長X線片測量股骨外翻角，可在一定程度上提高股骨遠端截骨準確度[8]。但需要注意，術前下肢嚴重內、外翻畸形患者，X線片檢查時患肢難以維持標準體位，也會影響股骨外翻角測量結果的準確性[9-10]；其次，由于手術操作技術誤差或患者股骨遠段髓腔過于寬大，存在股骨髓內定位桿插入方向與股骨解剖軸方向不一致，從而產生股骨遠端截骨誤差[11]。本組脛骨假體總體安裝角度優良率高于股骨假體，提示脛骨髓外定位準確度相對高于股骨髓內定位，但仍需注意導致脛骨平臺截骨偏差的潛在風險[12]，由于脛骨扭轉畸形影響了踝關節中點的體表定位，進而會影響脛骨髓外定位的準確性，2010年Bae等[13]研究示術前脛骨內翻畸形> 10°患者術后下肢遺留內翻風險更大。
目前，計算機輔助導航技術已逐漸應用于TKA，以提高截骨準確性，但對于術前下肢對線嚴重畸形患者，仍存在較高截骨偏差。研究發現，術前膝關節內翻畸形> 15°患者，無論使用計算機輔助導航技術還是傳統TKA定位技術，術后下肢對線無明顯差異，不能有效提高術后下肢對線優良率[13-14]。有研究比較了傳統TKA和術前3D打印截骨模板、術中行個性化截骨的TKA術后假體位置，發現個性化截骨TKA比傳統TKA能提高股骨假體及脛骨假體放置的精確度，明顯改善患者下肢對線[15-16]。鑒于此，下肢對線嚴重畸形患者，術前攝下肢全長X線片檢查時需注意體位，必要時可聯合CT檢查，以準確評估股骨及脛骨側畸形程度及特點，并結合多種術中定位技術，提高定位精確度，改善假體安裝角度。
綜上述，本研究結果顯示術前下肢對線畸形越嚴重，TKA術后下肢對線不良風險越大。其中股骨假體安裝角度是影響下肢對線角度的重要因素。因此，對于膝關節畸形嚴重的患者，應該重視個性化術前分析，必要時進行數字化三維測量分析，規范手術操作，提高截骨精度，改善術后下肢對線，為延長假體遠期生存時間奠定堅實基礎。但本研究也存在一定局限性，納入患者的手術由兩組醫師完成，存在因不同術者手術技術差異產生的偏倚，因此研究結論有待擴大樣本量進一步分析明確。
