引用本文： 張金成, 馮碩, 張樂曙, 周航, 陳向陽. 人工全膝關節置換術中股骨前皮質切跡的研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2021, 35(11): 1499-1504. doi: 10.7507/1002-1892.202105026 復制
人工全膝關節置換術（total knee arthroplasty，TKA）已成為治療終末期骨關節炎和類風濕性關節炎的有效手術方式，其 10 年以上假體存活率可達 90%[1-4]。股骨前皮質切跡是 TKA 術后常見并發癥之一，同時也是術后股骨髁上骨折的危險因素[5-7]。缺損的股骨前皮質將增加假體周圍應力，增加假體松動和股骨髁上骨折發生率。此外生物力學研究表明[5-6]，股骨前皮質被完全切除時，局部應力顯著增加，股骨彎曲強度和扭轉強度下降，從而減弱了股骨的正常活動能力和扭轉強度。本文就目前關于 TKA 術中股骨前皮質切跡的產生原因及預防方法研究進展綜述如下。
1 股骨前皮質切跡的定義及分級
股骨前皮質切跡是指 TKA 術中前髁截骨不良導致股骨前方皮質骨缺損，股骨前皮質最遠端切線和股骨假體與股骨接觸切線的垂直距離>1 mm[8-10]。股骨前皮質切跡測量方法：① 兩條切線平行時，可采用周建華[11]報道的方法測量，股骨前皮質切線與切跡切線的垂直距離即為切跡深度（H），假體近端點與切跡近端點之間的距離即為切跡長度（L）（圖1a）。② 兩條切線不平行時，則采用 Lee 等[10]的方法測量，股骨假體植入到股骨遠端時，假體相對股骨呈彎曲放置，測量切除表面與股骨假體相鄰的點與前皮質平行延伸線之間的垂直距離，即為切跡深度（H），假體近端點與切跡近端點之間的距離即為切跡長度（L）（圖1b）。
圖1
股骨前皮質切跡測量方法
a. 兩條切線平行時股骨前皮質切跡模型（上）和箭頭處放大示意圖（下）；b. 兩條切線不平行時，黑色實線為股骨前皮質的平行延伸線
Figure1. The measurement method of anterior femoral notchinga. The anterior femoral notching model (top) and the enlarged schematic diagram of the arrow (bottom) when the two tangent lines were parallel; b. When the two tangent lines were not parallel, the black solid line was the parallel extension line of the femoral anterior cortex股骨前皮質切跡分級標準較少，一般以侵犯股骨髓腔深度分級。最常用 Tayside 分級[12-14]：Ⅰ級，侵犯股骨前皮質外表；Ⅱ級，侵犯股骨前皮質外表和內表；Ⅲ級，侵犯多達 25% 髓管深度（從內表到髓管中心）；Ⅳ級，侵犯多達 50% 髓管深度。
2 股骨前皮質切跡發生原因
2.1 后參考技術
行 TKA 時有兩種股骨截骨方式可供選擇，即前參考技術和后參考技術[15]。前參考技術是以股骨前皮質作為參考點，確定前皮質切除骨的厚度，通過調整后髁切除厚度確定股骨尺寸；后參考技術是以后髁作為參考點，確定后髁切除骨的厚度，通過調整前皮質切除厚度確定股骨尺寸。使用后參考技術時可能會出現以下 3 種情況：① 所選的股骨組件是最佳尺寸，可以匹配股骨前后徑以獲得平衡的屈曲間隙[15]；② 股骨組件大于最佳尺寸，會導致髕股關節過度填充，縮小膝關節運動范圍[16]，內外側軟組織刺激嚴重，還會導致髕股關節壓力過大，術后持續膝前痛；③ 股骨組件小于最佳尺寸，則后髁切除厚度不變，股骨前皮質切除厚度增加，股骨前皮質切跡發生率增加，從而增加股骨前皮質周圍應力以及股骨髁上骨折風險[11，15-16]。
因此使用后參考技術進行股骨截骨時，必須嚴格且謹慎切除股骨前皮質，可在安裝四合一截骨模塊后，使用切骨量片查看皮質切除厚度，選擇合適的股骨組件大小，以避免股骨前皮質切跡的發生。
2.2 股骨后髁角（posterior condylar angle，PCA）
TKA 術中通常使用股骨后髁軸（posterior condylar line，PCL）和股骨外科上髁軸（surgical transepicondylar axis，STEA）來確定后髁截骨。STEA 定義為股骨外側髁上突起處（對應外側副韌帶起始處）與股骨內側髁凹槽處（對應內側副韌帶起始處）之間的 1 條線；PCL 為股骨內側后髁與外側后髁最高點的連線；PCA 即為 PCL 與 STEA 夾角。
近年，Kawahara 等[8]的研究表明 PCA 與股骨前皮質切跡長度成正相關，當采用術中對準 STEA 的方法進行股骨旋轉定位時，隨著 PCA 角度增加，即 STEA 相對于 PCL 外旋角度增加，股骨測號器的筆針位置相對于股骨前皮質更偏外側。由于股骨外側前皮質比內側或中央部分更突出，因此較大的 PCA 其股骨前皮質切跡風險更大；且 PCA 角度越大，股骨前皮質切跡長度越長，對于股骨前皮質的損害也就越大。
目前股骨假體旋轉定位主要有 4 種方法：平衡間隙法、參考 PCL 外旋 3° 放置法、垂直于 Whiteside 線放置法以及術中定位 STEA 法。臨床上，股骨旋轉對位常使用 PCL 外旋 3° 截骨或 5° 截骨，也可以使用術中定位 STEA 進行截骨。當外翻膝關節使用 5° 截骨標準時，則有可能發生股骨前皮質切跡，還可能導致髕骨壓力增加，髕骨軌跡不良。考慮到患者個體解剖差異和男女性別中 PCA 的差異[17-18]，通過術前影像學評估 PCA 來調整股骨旋轉對位，不僅能保證股骨假體對位精準，術后膝關節功能恢復更好，還可有效避免股骨前皮質切跡發生[19]。
2.3 變異的解剖位置
成年人股骨前皮質的解剖形態大致相同，即外側較高、內側較低。然而 Page 等[20]使用計算機輔助外科導航系統的光電系統對 50 具尸體股骨前皮質的 27 個剖面進行評價，發現存在 4 個不同剖面（圖2）：第1類，外側皮質最高、內側最低，占 56%；第2類，中心區域處較低、而兩側較高且等高，占 26%；第3類，中央為最高點、兩側最低，占 14%；第4類，內側較高、外側較低，占 4%。
圖2
股骨前皮質解剖形態示意圖
a. 第1類；b. 第2類；c. 第3類；d. 第4類
Figure2. Schematic diagram of the anatomical morphology of the anterior femoral cortexa. The first category; b. The second category; c. The third category; d. The fourth category
對于第1類形態，如果術者選擇將股骨測量導板的筆針與股骨遠端外側最高點對齊，可能導致髕股關節過度填充或增加屈曲間隙；若選擇將筆針對齊股骨遠端內側的最低點，可能導致前皮質切跡或減少屈曲間隙；若術者選擇外旋股骨假體，則前外側皮質也會暴露在切跡中，從而發生切跡。對于第2類形態，股骨前皮質中心區域凹陷，選擇該點作為參考，可能導致股骨內側和外側皮質均出現切跡，如果外旋股骨組件，那么切跡僅出現在股骨外側皮質；這種變異性導致股骨前皮質切跡發生率較高。Middleton 等[21]發現外部旋轉的股骨組件植入可導致更高的股骨前皮質切跡風險。對于第3類形態，股骨前皮質呈凸形，筆針放置于中央將使股骨組件向前和過度填充髕股關節，減少股骨前皮質切跡的發生。對于第4類形態，最高點在內側，最低點在外側，整個股骨遠端呈一個“扭曲”的形狀。如果術者將股骨測量導板的筆針與股骨遠端外側對齊，可能導致股骨前皮質切跡發生，除非股骨組件旋轉對齊股骨前皮質。
在行 TKA 之前使用三維 CT 進行術前規劃，能夠針對不同解剖結構判斷股骨前皮質形態，并在術中進一步確認，有助于在使用股骨測量導板時判斷股骨皮質的最高點，選擇合適假體型號，避免因股骨前皮質解剖變異而導致股骨前皮質切跡。有研究表明，股骨測號器的筆針放置最佳點位于股骨前皮質中央、前髁邊緣往上 2 cm 處，以此選擇假體型號[22]。術中通過判斷股骨前皮質解剖形態來選擇假體型號時，應慎重選擇位置，并采取內外側多重采樣，避免假體選擇不當。
2.4 假體大小的可選擇性
目前股骨假體設計大多以 1～2 mm 為增量，而較早股骨假體增量是 4～6 mm[15]。Shekhar 等[23]在一項對 532 例患者的研究中發現，使用后參考技術，當假體有較多尺寸可供選擇時，可以減少股骨前皮質切跡的發生。當假體有較多尺寸可供選擇時，相鄰尺寸之間的增量較小，能夠減少股骨前皮質切跡的發生。
2.5 進髓點后移
國內 TKA 手術患者年齡常常較大，關節變形嚴重，骨贅增生較重。在髁間窩骨贅增生較重的關節很難判斷進髓點，若進髓點靠后，髓內導向桿就會呈屈曲位進入股骨干，此時易侵犯股骨前方皮質，造成前皮質切跡。孫云波等[12]對 471 例 TKA 患者研究發現，有 8 例（1.7%）膝關節因進髓點靠后而導致股骨前皮質切跡。Wangroongsub 等[24]對 TKA 術中股骨進髓點研究后指出，最佳位置為股骨髁間切跡頂部內側（1.5±2.0）mm，上方（12.0±2.7）mm，由此插入髓內桿至股骨峽部最接近于股骨側位機械軸，可以減少股骨前皮質切跡發生的可能。
2.6 技術的選擇
2.6.1 計算機導航技術
隨著科技發展，計算機導航技術逐漸用于 TKA 。與傳統 TKA 比較，導航技術下 TKA 具有假體對位精準、術后疼痛少、術中出血較少和脂肪栓塞發生率下降等優點[25-30]。
目前的計算機導航技術主要分為兩大類：① 傳統的基于大型控制臺的導航技術，分為有圖像和無圖像導航。有圖像導航采用術前 MRI 和/或 CT 成像來提供關節表面的立體定向配準和整體對準；無圖像導航需要醫師在術中標記髖關節和踝關節中心點、膝關節面及其他標志來創建虛擬坐標，根據對線標準進行股骨和脛骨截骨。② 新式手持式導航技術是一種最新開發的，不需要大型控制臺監視器和計算機的導航技術[31]。目前最常用的是傳統計算機導航技術。
有研究表明，計算機導航技術可能會導致股骨前皮質切跡發生概率增加。如 Lee 等[10]的研究中，常規 TKA 組股骨前皮質切跡發生率為 5.7%，導航 TKA 組為 16.7%（P=0.037）；常規 TKA 組切跡深度為（2.92±1.18）mm（1.8～4.5 mm），導航 TKA 組為（3.32±1.54）mm（1.55～6.93 mm）（P=0.642）；常規 TKA 組和導航 TKA 組分別有 2 例（50%）和 7 例（53.8%）切跡深度>3 mm，可能導致股骨髁上骨折。此外，Minoda 等[32-33]也對此進行了三維模板研究，得出使用計算機導航技術比傳統技術更容易導致股骨前皮質切跡的結論。
計算機導航技術輔助 TKA 中出現股骨前皮質切跡的主要原因，是計劃接受 TKA 治療的老年婦女有更短、更前屈的股骨。理論上，在股骨前弓存在情況下，股骨遠端解剖軸（髓內定位桿的方向）向股骨機械軸前偏移。因此，在常規 TKA 治療時，股骨組件的矢狀位垂直于股骨遠端解剖軸。盡管與整個股骨的機械軸相比，它處于輕微屈曲狀態，然而導航技術中的計算機被編程后顯示股骨遠端切割垂直于機械軸。因此，垂直于機械軸的股骨遠端切口可能導致股骨前皮質切跡。在術前 X 線片上嚴重股骨前弓的情況下，導航技術輔助 TKA 的股骨遠端截骨必須進行調整[34]。
Perlick 等[35]研究得出計算機導航技術輔助 TKA 時，在股骨前皮質輕微屈曲 2° 時插入股骨假體，可以避免股骨前皮質切跡。另外，術前影像學評估必不可少，如發現患者有顯著的股骨前弓，則應在導航技術輔助 TKA 期間調整股骨截骨。
2.6.2 個性化截骨技術（patient-specific instrumentation，PSI）
TKA 術后有超過 20% 的患者對治療結果不滿意[36]。假體錯位常常是手術失敗、患者不滿意的主要原因。Lombardi 等[37]提出 PSI，其目的是提高植入準確性，減少手術時間，提升患者手術滿意度[38]。然而，Ke 等[39]研究表明使用 PSI 的 TKA 也會導致股骨前皮質切跡發生率增加。因此在 TKA 中選擇 PSI 時，術者應意識到與股骨前皮質切跡相關的風險。
與導航技術形成股骨前皮質切跡的原因相似，使用 PSI 形成股骨前皮質切跡主要與股骨前弓有關。在使用 PSI 和導航技術時，股骨遠端是根據股骨機械軸來截骨的，因此在存在股骨前弓的患者中，股骨遠端較為彎曲，矢狀面上股骨遠端解剖軸與股骨機械軸會形成夾角（即股骨遠端矢狀位前傾角），若術者未注意到此變異，則會導致股骨前皮質截骨過多，形成股骨前皮質切跡（圖3）。特別是當股骨遠端矢狀位前傾角≥3° 時，股骨前皮質切跡發生的可能性明顯增加。因此，股骨遠端矢狀位前傾角可作為一個指標，預測股骨前皮質切跡發生可能。有研究表明，中國人股骨遠端 1/3 不僅前后彎曲，而且比中上段彎曲更多，并且股骨越短，其遠端股骨曲率半徑越短，這種解剖結構使得中國人更加容易存在股骨前弓，使用導航技術和 PSI 時更容易形成股骨前皮質切跡[40]。
圖3
股骨前弓截骨示意圖
C 為截骨導板 a. 沿股骨遠端解剖軸（A）截骨時不產生股骨前皮質切跡；b. 使用計算機導航或 PSI 技術沿股骨機械軸（B）截骨（紅線為截骨線），箭頭處易發生股骨前皮質切跡
Figure3. Schematic diagram of anterior femoral arch osteotomyC for the osteotomy guide plate a. Osteotomy along the distal femoral anatomical axis (A) does not produce femoral anterior cortical notch; b. Osteotomy along the femoral mechanical axis (B) using computer navigation or PSI technology (the red line is the osteotomy line), the anterior femoral cortical notch is prone to occur at the arrow3 股骨前皮質切跡的預防
3.1 彎曲股骨假體放置
在 TKA 中選擇股骨假體尺寸時，如果前后徑長度匹配、內外側假體懸掛，則容易導致內外側軟組織局部炎癥刺激，甚至持續術后膝前痛；如果選擇小一號尺寸假體，又容易導致股骨前皮質切跡。此時彎曲股骨假體植入是一個較好選擇[41-43]。盡管既往研究表明，TKA 術中股骨假體應避免放置在一過度屈曲的位置，這樣會限制膝關節伸展活動，或改變其他運動學功能，如改變屈曲間隙結構或髕股關節反作用力以及過度伸展[9，44-45]。但 Tsukeoka 等[46]研究指出，股骨組件的矢狀屈曲每增加 2° 將導致屈曲間隙減少 1 mm，彎曲假體可以作為控制屈曲間隙的方法，使伸直間隙與屈曲間隙平衡。在 TKA 中可以接受 4° 以內矢狀屈曲。Marra 等[43]發現，彎曲后交叉韌帶保留型股骨假體放置，可以降低股骨前皮質切跡和假體懸掛發生風險，并且增加膝關節伸展時的髕腱力矩臂，減少股四頭肌和髕股接觸力。Kang 等[42]的研究也證實，后穩定型股骨假體彎曲增加了后脛股偏移，減少了股四頭肌肌力和髕股關節接觸力，可以選擇中性對齊至輕微股骨假體彎曲對齊，以免股骨前皮質切跡發生。
3.2 機器人輔助技術
近年研究表明[47-49]，機器人輔助下 TKA 時，極大提高了術中截骨及假體放置位置的準確性，恢復下肢力線，延長假體壽命。Mannan 等[47]對機器人輔助技術組和傳統 TKA 組進行了一項 Meta 分析，表明機器人輔助技術組相比傳統 TKA 組力線對齊更精準，術后引流量更少，膝關節評分更好，在冠狀位及矢狀位中截骨更精準，可有效預防股骨前皮質切跡和假體懸出。柴偉等[48]在一項尸體實驗研究中發現，采用國產機器人輔助技術行 TKA 模擬截骨時，能夠按照術前規劃值進行精準截骨，提高假體放置位置和角度的準確性，對 TKA 有著良好的輔助作用。冠狀位及矢狀位的截骨，尤其是矢狀位的截骨，決定著前后髁的截骨量，精準截骨可以有效預防股骨前皮質切跡。
3.3 前后參考技術聯合
使用后參考技術截骨時，后髁截骨厚度為固定值，前髁過度切除會導致股骨前皮質切跡的發生。而采用前參考技術截骨時，前髁截骨較為固定，可避免股骨前皮質切跡產生，而后髁截骨量決定著屈曲間隙大小。使用前后參考技術聯合的方式調節前髁及后髁截骨量，可避免股骨前皮質切跡發生，也能控制屈曲間隙平衡[15]。
4 小結與展望
由于 TKA 的復雜性，在不同手術步驟中都有可能因手術失誤導致股骨前皮質切跡發生。術前需要對股骨前皮質解剖結構和股骨旋轉對位進行規劃，因個體變異，四合一截骨板及其筆針的放置尤為重要，采用術前影像學評估及術中評估相結合的方法進行前皮質截骨，可減少股骨前皮質切跡的發生。TKA 術中，前后參考技術、進髓點、假體尺寸及計算機導航或 PSI 技術的選擇，是決定股骨前皮質切跡發生的因素。選擇后參考技術時，假體尺寸選擇較小會導致股骨前皮質切跡發生；使用計算機導航或 PSI 技術時，雖然假體對位更加精準，出血更少，但是股骨前弓會截去更多前皮質骨，增加股骨前皮質切跡發生率；進髓點的前后移位同樣也影響著前皮質截骨。
術前全面評估患者膝關節解剖形態、力線對位，制定全面的術前計劃，針對不同患者選擇合理的 TKA 手術方案，做到個體精準化，可減少股骨前皮質切跡的發生。而對于手術中已經出現的股骨前皮質切跡，如何避免股骨髁上骨折的發生且盡早進行前皮質切跡修復，是未來的研究方向。
作者貢獻：張金成負責內容構思和設計、觀點形成及撰寫文稿；馮碩負責文章內容修改整理；張樂曙、周航負責文獻檢索、文章校對及提出修改意見；陳向陽負責設計文章整體框架，把握內容準確、科學，修改并審核全文。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。
人工全膝關節置換術（total knee arthroplasty，TKA）已成為治療終末期骨關節炎和類風濕性關節炎的有效手術方式，其 10 年以上假體存活率可達 90%[1-4]。股骨前皮質切跡是 TKA 術后常見并發癥之一，同時也是術后股骨髁上骨折的危險因素[5-7]。缺損的股骨前皮質將增加假體周圍應力，增加假體松動和股骨髁上骨折發生率。此外生物力學研究表明[5-6]，股骨前皮質被完全切除時，局部應力顯著增加，股骨彎曲強度和扭轉強度下降，從而減弱了股骨的正常活動能力和扭轉強度。本文就目前關于 TKA 術中股骨前皮質切跡的產生原因及預防方法研究進展綜述如下。
1 股骨前皮質切跡的定義及分級
股骨前皮質切跡是指 TKA 術中前髁截骨不良導致股骨前方皮質骨缺損，股骨前皮質最遠端切線和股骨假體與股骨接觸切線的垂直距離>1 mm[8-10]。股骨前皮質切跡測量方法：① 兩條切線平行時，可采用周建華[11]報道的方法測量，股骨前皮質切線與切跡切線的垂直距離即為切跡深度（H），假體近端點與切跡近端點之間的距離即為切跡長度（L）（圖1a）。② 兩條切線不平行時，則采用 Lee 等[10]的方法測量，股骨假體植入到股骨遠端時，假體相對股骨呈彎曲放置，測量切除表面與股骨假體相鄰的點與前皮質平行延伸線之間的垂直距離，即為切跡深度（H），假體近端點與切跡近端點之間的距離即為切跡長度（L）（圖1b）。
圖1
股骨前皮質切跡測量方法
a. 兩條切線平行時股骨前皮質切跡模型（上）和箭頭處放大示意圖（下）；b. 兩條切線不平行時，黑色實線為股骨前皮質的平行延伸線
Figure1. The measurement method of anterior femoral notchinga. The anterior femoral notching model (top) and the enlarged schematic diagram of the arrow (bottom) when the two tangent lines were parallel; b. When the two tangent lines were not parallel, the black solid line was the parallel extension line of the femoral anterior cortex股骨前皮質切跡分級標準較少，一般以侵犯股骨髓腔深度分級。最常用 Tayside 分級[12-14]：Ⅰ級，侵犯股骨前皮質外表；Ⅱ級，侵犯股骨前皮質外表和內表；Ⅲ級，侵犯多達 25% 髓管深度（從內表到髓管中心）；Ⅳ級，侵犯多達 50% 髓管深度。
2 股骨前皮質切跡發生原因
2.1 后參考技術
行 TKA 時有兩種股骨截骨方式可供選擇，即前參考技術和后參考技術[15]。前參考技術是以股骨前皮質作為參考點，確定前皮質切除骨的厚度，通過調整后髁切除厚度確定股骨尺寸；后參考技術是以后髁作為參考點，確定后髁切除骨的厚度，通過調整前皮質切除厚度確定股骨尺寸。使用后參考技術時可能會出現以下 3 種情況：① 所選的股骨組件是最佳尺寸，可以匹配股骨前后徑以獲得平衡的屈曲間隙[15]；② 股骨組件大于最佳尺寸，會導致髕股關節過度填充，縮小膝關節運動范圍[16]，內外側軟組織刺激嚴重，還會導致髕股關節壓力過大，術后持續膝前痛；③ 股骨組件小于最佳尺寸，則后髁切除厚度不變，股骨前皮質切除厚度增加，股骨前皮質切跡發生率增加，從而增加股骨前皮質周圍應力以及股骨髁上骨折風險[11，15-16]。
因此使用后參考技術進行股骨截骨時，必須嚴格且謹慎切除股骨前皮質，可在安裝四合一截骨模塊后，使用切骨量片查看皮質切除厚度，選擇合適的股骨組件大小，以避免股骨前皮質切跡的發生。
2.2 股骨后髁角（posterior condylar angle，PCA）
TKA 術中通常使用股骨后髁軸（posterior condylar line，PCL）和股骨外科上髁軸（surgical transepicondylar axis，STEA）來確定后髁截骨。STEA 定義為股骨外側髁上突起處（對應外側副韌帶起始處）與股骨內側髁凹槽處（對應內側副韌帶起始處）之間的 1 條線；PCL 為股骨內側后髁與外側后髁最高點的連線；PCA 即為 PCL 與 STEA 夾角。
近年，Kawahara 等[8]的研究表明 PCA 與股骨前皮質切跡長度成正相關，當采用術中對準 STEA 的方法進行股骨旋轉定位時，隨著 PCA 角度增加，即 STEA 相對于 PCL 外旋角度增加，股骨測號器的筆針位置相對于股骨前皮質更偏外側。由于股骨外側前皮質比內側或中央部分更突出，因此較大的 PCA 其股骨前皮質切跡風險更大；且 PCA 角度越大，股骨前皮質切跡長度越長，對于股骨前皮質的損害也就越大。
目前股骨假體旋轉定位主要有 4 種方法：平衡間隙法、參考 PCL 外旋 3° 放置法、垂直于 Whiteside 線放置法以及術中定位 STEA 法。臨床上，股骨旋轉對位常使用 PCL 外旋 3° 截骨或 5° 截骨，也可以使用術中定位 STEA 進行截骨。當外翻膝關節使用 5° 截骨標準時，則有可能發生股骨前皮質切跡，還可能導致髕骨壓力增加，髕骨軌跡不良。考慮到患者個體解剖差異和男女性別中 PCA 的差異[17-18]，通過術前影像學評估 PCA 來調整股骨旋轉對位，不僅能保證股骨假體對位精準，術后膝關節功能恢復更好，還可有效避免股骨前皮質切跡發生[19]。
2.3 變異的解剖位置
成年人股骨前皮質的解剖形態大致相同，即外側較高、內側較低。然而 Page 等[20]使用計算機輔助外科導航系統的光電系統對 50 具尸體股骨前皮質的 27 個剖面進行評價，發現存在 4 個不同剖面（圖2）：第1類，外側皮質最高、內側最低，占 56%；第2類，中心區域處較低、而兩側較高且等高，占 26%；第3類，中央為最高點、兩側最低，占 14%；第4類，內側較高、外側較低，占 4%。
圖2
股骨前皮質解剖形態示意圖
a. 第1類；b. 第2類；c. 第3類；d. 第4類
Figure2. Schematic diagram of the anatomical morphology of the anterior femoral cortexa. The first category; b. The second category; c. The third category; d. The fourth category
對于第1類形態，如果術者選擇將股骨測量導板的筆針與股骨遠端外側最高點對齊，可能導致髕股關節過度填充或增加屈曲間隙；若選擇將筆針對齊股骨遠端內側的最低點，可能導致前皮質切跡或減少屈曲間隙；若術者選擇外旋股骨假體，則前外側皮質也會暴露在切跡中，從而發生切跡。對于第2類形態，股骨前皮質中心區域凹陷，選擇該點作為參考，可能導致股骨內側和外側皮質均出現切跡，如果外旋股骨組件，那么切跡僅出現在股骨外側皮質；這種變異性導致股骨前皮質切跡發生率較高。Middleton 等[21]發現外部旋轉的股骨組件植入可導致更高的股骨前皮質切跡風險。對于第3類形態，股骨前皮質呈凸形，筆針放置于中央將使股骨組件向前和過度填充髕股關節，減少股骨前皮質切跡的發生。對于第4類形態，最高點在內側，最低點在外側，整個股骨遠端呈一個“扭曲”的形狀。如果術者將股骨測量導板的筆針與股骨遠端外側對齊，可能導致股骨前皮質切跡發生，除非股骨組件旋轉對齊股骨前皮質。
在行 TKA 之前使用三維 CT 進行術前規劃，能夠針對不同解剖結構判斷股骨前皮質形態，并在術中進一步確認，有助于在使用股骨測量導板時判斷股骨皮質的最高點，選擇合適假體型號，避免因股骨前皮質解剖變異而導致股骨前皮質切跡。有研究表明，股骨測號器的筆針放置最佳點位于股骨前皮質中央、前髁邊緣往上 2 cm 處，以此選擇假體型號[22]。術中通過判斷股骨前皮質解剖形態來選擇假體型號時，應慎重選擇位置，并采取內外側多重采樣，避免假體選擇不當。
2.4 假體大小的可選擇性
目前股骨假體設計大多以 1～2 mm 為增量，而較早股骨假體增量是 4～6 mm[15]。Shekhar 等[23]在一項對 532 例患者的研究中發現，使用后參考技術，當假體有較多尺寸可供選擇時，可以減少股骨前皮質切跡的發生。當假體有較多尺寸可供選擇時，相鄰尺寸之間的增量較小，能夠減少股骨前皮質切跡的發生。
2.5 進髓點后移
國內 TKA 手術患者年齡常常較大，關節變形嚴重，骨贅增生較重。在髁間窩骨贅增生較重的關節很難判斷進髓點，若進髓點靠后，髓內導向桿就會呈屈曲位進入股骨干，此時易侵犯股骨前方皮質，造成前皮質切跡。孫云波等[12]對 471 例 TKA 患者研究發現，有 8 例（1.7%）膝關節因進髓點靠后而導致股骨前皮質切跡。Wangroongsub 等[24]對 TKA 術中股骨進髓點研究后指出，最佳位置為股骨髁間切跡頂部內側（1.5±2.0）mm，上方（12.0±2.7）mm，由此插入髓內桿至股骨峽部最接近于股骨側位機械軸，可以減少股骨前皮質切跡發生的可能。
2.6 技術的選擇
2.6.1 計算機導航技術
隨著科技發展，計算機導航技術逐漸用于 TKA 。與傳統 TKA 比較，導航技術下 TKA 具有假體對位精準、術后疼痛少、術中出血較少和脂肪栓塞發生率下降等優點[25-30]。
目前的計算機導航技術主要分為兩大類：① 傳統的基于大型控制臺的導航技術，分為有圖像和無圖像導航。有圖像導航采用術前 MRI 和/或 CT 成像來提供關節表面的立體定向配準和整體對準；無圖像導航需要醫師在術中標記髖關節和踝關節中心點、膝關節面及其他標志來創建虛擬坐標，根據對線標準進行股骨和脛骨截骨。② 新式手持式導航技術是一種最新開發的，不需要大型控制臺監視器和計算機的導航技術[31]。目前最常用的是傳統計算機導航技術。
有研究表明，計算機導航技術可能會導致股骨前皮質切跡發生概率增加。如 Lee 等[10]的研究中，常規 TKA 組股骨前皮質切跡發生率為 5.7%，導航 TKA 組為 16.7%（P=0.037）；常規 TKA 組切跡深度為（2.92±1.18）mm（1.8～4.5 mm），導航 TKA 組為（3.32±1.54）mm（1.55～6.93 mm）（P=0.642）；常規 TKA 組和導航 TKA 組分別有 2 例（50%）和 7 例（53.8%）切跡深度>3 mm，可能導致股骨髁上骨折。此外，Minoda 等[32-33]也對此進行了三維模板研究，得出使用計算機導航技術比傳統技術更容易導致股骨前皮質切跡的結論。
計算機導航技術輔助 TKA 中出現股骨前皮質切跡的主要原因，是計劃接受 TKA 治療的老年婦女有更短、更前屈的股骨。理論上，在股骨前弓存在情況下，股骨遠端解剖軸（髓內定位桿的方向）向股骨機械軸前偏移。因此，在常規 TKA 治療時，股骨組件的矢狀位垂直于股骨遠端解剖軸。盡管與整個股骨的機械軸相比，它處于輕微屈曲狀態，然而導航技術中的計算機被編程后顯示股骨遠端切割垂直于機械軸。因此，垂直于機械軸的股骨遠端切口可能導致股骨前皮質切跡。在術前 X 線片上嚴重股骨前弓的情況下，導航技術輔助 TKA 的股骨遠端截骨必須進行調整[34]。
Perlick 等[35]研究得出計算機導航技術輔助 TKA 時，在股骨前皮質輕微屈曲 2° 時插入股骨假體，可以避免股骨前皮質切跡。另外，術前影像學評估必不可少，如發現患者有顯著的股骨前弓，則應在導航技術輔助 TKA 期間調整股骨截骨。
2.6.2 個性化截骨技術（patient-specific instrumentation，PSI）
TKA 術后有超過 20% 的患者對治療結果不滿意[36]。假體錯位常常是手術失敗、患者不滿意的主要原因。Lombardi 等[37]提出 PSI，其目的是提高植入準確性，減少手術時間，提升患者手術滿意度[38]。然而，Ke 等[39]研究表明使用 PSI 的 TKA 也會導致股骨前皮質切跡發生率增加。因此在 TKA 中選擇 PSI 時，術者應意識到與股骨前皮質切跡相關的風險。
與導航技術形成股骨前皮質切跡的原因相似，使用 PSI 形成股骨前皮質切跡主要與股骨前弓有關。在使用 PSI 和導航技術時，股骨遠端是根據股骨機械軸來截骨的，因此在存在股骨前弓的患者中，股骨遠端較為彎曲，矢狀面上股骨遠端解剖軸與股骨機械軸會形成夾角（即股骨遠端矢狀位前傾角），若術者未注意到此變異，則會導致股骨前皮質截骨過多，形成股骨前皮質切跡（圖3）。特別是當股骨遠端矢狀位前傾角≥3° 時，股骨前皮質切跡發生的可能性明顯增加。因此，股骨遠端矢狀位前傾角可作為一個指標，預測股骨前皮質切跡發生可能。有研究表明，中國人股骨遠端 1/3 不僅前后彎曲，而且比中上段彎曲更多，并且股骨越短，其遠端股骨曲率半徑越短，這種解剖結構使得中國人更加容易存在股骨前弓，使用導航技術和 PSI 時更容易形成股骨前皮質切跡[40]。
圖3
股骨前弓截骨示意圖
C 為截骨導板 a. 沿股骨遠端解剖軸（A）截骨時不產生股骨前皮質切跡；b. 使用計算機導航或 PSI 技術沿股骨機械軸（B）截骨（紅線為截骨線），箭頭處易發生股骨前皮質切跡
Figure3. Schematic diagram of anterior femoral arch osteotomyC for the osteotomy guide plate a. Osteotomy along the distal femoral anatomical axis (A) does not produce femoral anterior cortical notch; b. Osteotomy along the femoral mechanical axis (B) using computer navigation or PSI technology (the red line is the osteotomy line), the anterior femoral cortical notch is prone to occur at the arrow3 股骨前皮質切跡的預防
3.1 彎曲股骨假體放置
在 TKA 中選擇股骨假體尺寸時，如果前后徑長度匹配、內外側假體懸掛，則容易導致內外側軟組織局部炎癥刺激，甚至持續術后膝前痛；如果選擇小一號尺寸假體，又容易導致股骨前皮質切跡。此時彎曲股骨假體植入是一個較好選擇[41-43]。盡管既往研究表明，TKA 術中股骨假體應避免放置在一過度屈曲的位置，這樣會限制膝關節伸展活動，或改變其他運動學功能，如改變屈曲間隙結構或髕股關節反作用力以及過度伸展[9，44-45]。但 Tsukeoka 等[46]研究指出，股骨組件的矢狀屈曲每增加 2° 將導致屈曲間隙減少 1 mm，彎曲假體可以作為控制屈曲間隙的方法，使伸直間隙與屈曲間隙平衡。在 TKA 中可以接受 4° 以內矢狀屈曲。Marra 等[43]發現，彎曲后交叉韌帶保留型股骨假體放置，可以降低股骨前皮質切跡和假體懸掛發生風險，并且增加膝關節伸展時的髕腱力矩臂，減少股四頭肌和髕股接觸力。Kang 等[42]的研究也證實，后穩定型股骨假體彎曲增加了后脛股偏移，減少了股四頭肌肌力和髕股關節接觸力，可以選擇中性對齊至輕微股骨假體彎曲對齊，以免股骨前皮質切跡發生。
3.2 機器人輔助技術
近年研究表明[47-49]，機器人輔助下 TKA 時，極大提高了術中截骨及假體放置位置的準確性，恢復下肢力線，延長假體壽命。Mannan 等[47]對機器人輔助技術組和傳統 TKA 組進行了一項 Meta 分析，表明機器人輔助技術組相比傳統 TKA 組力線對齊更精準，術后引流量更少，膝關節評分更好，在冠狀位及矢狀位中截骨更精準，可有效預防股骨前皮質切跡和假體懸出。柴偉等[48]在一項尸體實驗研究中發現，采用國產機器人輔助技術行 TKA 模擬截骨時，能夠按照術前規劃值進行精準截骨，提高假體放置位置和角度的準確性，對 TKA 有著良好的輔助作用。冠狀位及矢狀位的截骨，尤其是矢狀位的截骨，決定著前后髁的截骨量，精準截骨可以有效預防股骨前皮質切跡。
3.3 前后參考技術聯合
使用后參考技術截骨時，后髁截骨厚度為固定值，前髁過度切除會導致股骨前皮質切跡的發生。而采用前參考技術截骨時，前髁截骨較為固定，可避免股骨前皮質切跡產生，而后髁截骨量決定著屈曲間隙大小。使用前后參考技術聯合的方式調節前髁及后髁截骨量，可避免股骨前皮質切跡發生，也能控制屈曲間隙平衡[15]。
4 小結與展望
由于 TKA 的復雜性，在不同手術步驟中都有可能因手術失誤導致股骨前皮質切跡發生。術前需要對股骨前皮質解剖結構和股骨旋轉對位進行規劃，因個體變異，四合一截骨板及其筆針的放置尤為重要，采用術前影像學評估及術中評估相結合的方法進行前皮質截骨，可減少股骨前皮質切跡的發生。TKA 術中，前后參考技術、進髓點、假體尺寸及計算機導航或 PSI 技術的選擇，是決定股骨前皮質切跡發生的因素。選擇后參考技術時，假體尺寸選擇較小會導致股骨前皮質切跡發生；使用計算機導航或 PSI 技術時，雖然假體對位更加精準，出血更少，但是股骨前弓會截去更多前皮質骨，增加股骨前皮質切跡發生率；進髓點的前后移位同樣也影響著前皮質截骨。
術前全面評估患者膝關節解剖形態、力線對位，制定全面的術前計劃，針對不同患者選擇合理的 TKA 手術方案，做到個體精準化，可減少股骨前皮質切跡的發生。而對于手術中已經出現的股骨前皮質切跡，如何避免股骨髁上骨折的發生且盡早進行前皮質切跡修復，是未來的研究方向。
作者貢獻：張金成負責內容構思和設計、觀點形成及撰寫文稿；馮碩負責文章內容修改整理；張樂曙、周航負責文獻檢索、文章校對及提出修改意見；陳向陽負責設計文章整體框架，把握內容準確、科學，修改并審核全文。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。
