引用本文： 李昌釗, 何沛恒, 劉勇, 徐棟梁. 國人髕骨嵴高點位置與截骨面形態關系的數字化研究. 中國修復重建外科雜志, 2022, 36(7): 853-859. doi: 10.7507/1002-1892.202203030 復制
人工全膝關節置換術（total knee arthroplasty，TKA）中是否施行髕骨置換一直存在爭議。有研究顯示髕骨置換可以提高患者術后滿意度，減少術后翻修率和膝前痛的發生[1-5]。但是，也有研究發現髕骨置換不良往往會伴隨一系列并發癥，如髕骨脫位、髕骨骨折、術后膝前痛、活動受限等[6-10]；而且髕骨假體放置不良還可能導致假體異常磨損，最終引起假體松動[1, 11]。
為了獲得滿意療效，髕骨置換時需要注意使髕骨假體頂點位置盡可能恢復至原髕骨嵴高點位置[12]。因為髕骨嵴高點可以作為髕骨運動過程中的支點，置換后如高點位置變化，勢必改變其原本運動軌跡，從而影響術后髕骨軌跡[13-18]。為使假體準確恢復高點位置，許多術者以髕骨嵴高點或中點投射到髕骨截骨面上的點作為髕骨假體最佳放置點（optimal point for patellar prosthesis positioning，OPPP）[12, 14]。 這種方法能最大程度恢復原髕骨嵴高點，有效減少TKA中需要松解外側支持帶的情況[17]，獲得良好預后[12, 14, 16]。
既往研究表明OPPP主要分布于髕骨截骨面內側[12, 14, 19]，因此置換時術者往往選擇內移假體以恢復髕骨嵴高點[14]。然而，對于一些髕骨內側關節面較小患者，內移假體容易引起假體內側懸掛，這種現象在亞洲患者中尤為明顯[16]。選擇更小的假體雖然可以避免內側懸掛發生，但會導致外側截骨面覆蓋減小而增加髕骨碰撞、骨折等并發癥發生風險[15-16]。因此，髕骨置換術在兼顧恢復原髕骨嵴高點和最大程度覆蓋截骨面方面存在明顯不足。
目前，研究大多單獨分析了髕骨嵴高點位置或截骨面形態[12, 17, 19]，有關兩者關系的研究較少。深入了解兩者關系有助于置換時選擇合適假體類型、尋找假體放置位置以及改善假體設計，從而更好地兼顧兩者以進一步改善預后。為此，本研究通過構建髕骨三維模型和統一規范化坐標系，全面觀測OPPP位置和髕骨截骨面形態情況，深入分析和探討兩者關系及性別間差異，為國人髕骨假體設計及手術選擇提供理論依據。
1 研究對象及方法
1.1 研究對象
選擇2020年9月—2021年9月因外傷需行前交叉韌帶重建或半月板修復患者作為研究對象。納入標準：① 年齡18～50歲；② 無髕骨骨折、嚴重髕股關節炎、髕骨發育不良、髕骨相關手術史、髕骨不穩或脫位。
共127例患者納入研究，其中男71例，女56例；年齡19～43歲，平均30.5歲。身高143～188 cm，平均166.2 cm；體質量37～95 kg，平均67.7 kg。男女患者身高及體質量差異有統計學意義（P<0.05），年齡及身體質量指數差異無統計學意義（P>0.05）。見表1。
表1
男女患者一般資料比較（
）
Table1.
Comparison of general data between male and female patients (
)
1.2 研究方法
1.2.1 髕骨三維模型重建
采用螺旋CT（Siemens公司，德國）對所有患者行膝關節掃描。患者取仰臥位，雙下肢中立位伸直；掃描范圍：脛骨近端1/2至股骨遠端1/2；掃描參數：層厚1 mm，電壓120 kV，矩陣512×512。將掃描獲得的膝關節圖像數據以DICOM格式導入Mimics 19.0軟件（Materialise公司，比利時），根據骨皮質和軟組織之間灰度值差異使用“Bone CT Segment”和“Edit Masks”功能進行圖像分割和修補，重建髕骨三維模型，并以STL格式保存。
1.2.2 髕骨標準坐標系建立
參考文獻 ［20］ 方法建立髕骨標準坐標系。將髕骨三維模型導入Geomagic Studio 2014軟件（Research Triangle Park公司，美國），使用“Lasso Selection Tool”功能選取髕骨前表面后，使用“Plane”里的“Best Fit”功能通過最小二乘法原理擬合一平面，定義該平面為“前皮質面”；選取髕骨嵴距離該平面最遠的一系列點，通過最小二乘法原理擬合1條直線，定義該直線為“髕骨中央嵴”，髕骨中央嵴中點定義為“髕骨中央嵴高點”[12, 19]。轉換坐標系，以前皮質面作為新坐標系的XY平面，其中Y軸與髕骨中央嵴垂直投射至XY平面上的直線平行，從而形成基于前皮質面和髕骨中央嵴特征的髕骨標準坐標系。見圖1。
圖1
髕骨標準坐標系建立示意圖
a. 髕骨三維模型； b. 確定前皮質面和髕骨中央嵴；c. 基于前皮質面和髕骨中央嵴建立髕骨標準坐標系
Figure1. Schematic diagram of establishing the standard coordinate system of the patellaa. Three-dimensional patellar model; b. The anterior surface plane and patellar ridge line were created; c. The standard coordinate system of the patella was created based on the anterior surface plane and patellar ridge line
1.2.3 虛擬截骨手術及截骨面象限確定并測量
參照臨床髕骨外側關節面截骨法進行虛擬截骨[20]。創建一平面平行于前皮質面，移動該平面至髕骨外側關節面最低點后模擬截骨。截骨面水平軸和垂直軸分別代表截骨面的總寬度（W）和總高度（H），兩軸作一“十”字，交點為截骨面中點 [12, 19]，并據此將截骨面劃分為內近、內遠、外近和外遠4個象限，進一步測量內側寬度（W1）、近端高度（H1）、外側寬度（W2）和遠端高度（H2）。見圖2。
圖2
虛擬截骨手術和截骨面象限
a. 建立平行于前皮質面的虛擬截骨面；b. 移動虛擬截骨面至髕骨外側關節面最低點處后對髕骨進行截骨；c. 基于標準坐標系將截骨面分為4個象限，并測量對應寬度和高度
Figure2. Virtual patellar osteotomy and the quadrant of the osteotomy surfacea. The virtual osteotomy plane parallel to the patellar anterior surface plane was created; b. After translating the virtual osteotomy plane to the deepest level of the lateral facet, osteotomy on the patella was perfomed; c. The quadrant of the osteotomy surface was defined based on the patellar coordinate system, and the height and width of the osteotomy plane were measured
1.2.4 OPPP位置觀測
將髕骨中央嵴中點沿標準坐標系Z軸投影到虛擬截骨面上的點定義為OPPP[12, 19]。其中，OPPP相對于截骨面中心在水平軸上的距離定義為內移距離（L1）、在垂直軸上的距離定義為近移距離（L2）。記錄OPPP象限分布情況（圖3），并計算OPPP內移和近移距離分別與截骨面內側寬度和近端高度的比值（L1/W1、L2/H1）。將測量的L1及L2每隔1 mm進行分段，L1/W1及L2/H1每隔1/10進行分段，觀察OPPP位置在截骨面上分布情況。
圖3
OPPP測量示意圖
a. OPPP確定；b. OPPP象限分布；c. OPPP和截骨面中心的相對位置
Figure3. Measurement of the OPPP positiona. Identification of the OPPP; b. The quadrant distribution of the OPPP; c. The position of the OPPP in reference to the center of the osteotomy surface
1.3 統計學方法
采用SPSS25.0統計軟件進行分析。計量資料采用Kolmogorov-Smirnov進行正態性檢驗，均符合正態分布；截骨面形態（W、W1、W2、H、H1、H2）和OPPP位置相關參數（L1、L2、L1/W1、L2/H1）數據以均數±標準差表示，男女患者間比較采用獨立樣本t檢驗；OPPP在截骨面上分布情況以及OPPP象限分布情況以頻數表示，男女患者間比較采用χ2檢驗。檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 OPPP位置和截骨面形態情況
截骨面形態：男性髕骨各截骨面寬度、高度均大于女性，差異有統計學意義（P<0.05）。見表2。
表2
男女患者截骨面形態和OPPP位置參數比較（
）
Table2.
Comparison of the parameters of patellar osteotomy surface and OPPP position between male and female patients (
)
OPPP相對于截骨面中心位置情況：除L2差異有統計學意義（P<0.05）外，L1以及L1/W1、L2/H1比較差異均無統計學意義（P>0.05）。見表2。其中，男女患者L1均在1～7 mm范圍內，兩組分布差異無統計學意義（χ2=8.068，P=0.149）；男女患者L1/W1均主要為1/10～3/10。男性患者L2在0～5 mm范圍內，女性患者在 –1～4 mm范圍內，兩組分布差異有統計學意義（χ2=15.500，P=0.006）；男女患者L2/H1均主要為0～1/5。見圖4。
圖4
不同性別OPPP相對于截骨面中心位置分布圖
a. L1；b. L1/W1；c. L2；d. L2/H1
Figure4. The distribution histogram of the OPPP in reference to the center of the osteotomy surface in male and female patientsa. L1; b. L1/W1; c. L2; d. L2/H1
2.2 OPPP象限分布情況
127例患者OPPP分布于內近象限121例（95.28%），內遠象限4例（3.25%），外近象限2例（1.57%）。其中，男性患者主要分布于內近（70例，98.59%）和外近（1例，1.41%）象限，女性患者分布于內近（51例，91.07%）、內遠（4例，7.14%）和外近（1例，1.79%）象限。男、女患者OPPP象限分布比較，差異有統計學意義（χ2=5.186，P=0.036）。見圖5。
圖5
OPPP象限分布散點圖
紅點代表男性患者，黃點代表女性患者
Figure5. Scatter-plot graph of the OPPPRed points for males, yellow points for females
3 討論
3.1 關于OPPP內外方向位置
TKA術中選擇髕骨置換時，良好髕骨假體位置對于減少膝前痛、髕股軌跡不良等并發癥的發生具有重要意義，目前主流觀點是假體內移放置[1, 7, 11-12, 14, 18]。假體偏內放置后，髕骨會在運動過程中更加外移，這樣會減少膝關節Q角和外側支持帶張力，從而減少TKA中需要松解外側支持帶的情況，避免與此相關的髕骨脫位、缺血壞死或應力性骨折發生[16]。然而，如假體過度偏內又會導致髕骨外傾增加，從而可能引起骨撞擊[16]，因此需要選擇恰當的偏內放置位置。其中，許多術者推崇術中根據OPPP偏內放置假體，以盡可能恢復原髕骨嵴高點[12，14]。Hofmann等[14]的研究結果顯示，按照OPPP個性化偏內放置假體的患者術后膝關節屈曲活動度比中間放置的患者恢復更快，且術中需要松解外側支持帶的患者數量會減少60%以上。Assi等[12]對117例個性化放置假體（放置于OPPP處）患者進行了為期平均4.5年隨訪，隨訪期間所有患者均無膝前痛、髕骨脫位等并發癥以及需要翻修情況發生。本研究直觀展示了OPPP在截骨面上的整體分布情況，結果顯示大部分患者OPPP偏內分布且范圍很廣（?1～7 mm），值得注意的是有1.57%患者髕骨分布于截骨面外側。因此，我們認為按照OPPP放置假體時需考慮到可能存在偏外放置情況。
OPPP內外方向分布廣泛，因此個性化放置假體會比單一或經驗性放置假體能更好地恢復原髕骨嵴高點[12]。然而對于內側關節面小（尤其是亞洲人）的髕骨，個性化偏內放置時為了避免假體內側懸掛需要選擇小一號假體[15]，從而導致截骨面外側覆蓋減少[16]。但假體對截骨面覆蓋減少又會影響髕股關節面的壓力分散情況，可能導致髕骨傾斜、碰撞、骨折、翻修及需要施行外側斜切等情況發生[15-16, 21]。因此，僅僅通過調整假體大小和放置位置并不能很好地兼顧髕骨嵴高點恢復和截骨面的最大覆蓋。目前市面上髕骨假體種類繁多，其中根據高點位置可以分為高點位于中央和高點偏內兩種假體。因此，我們認為針對OPPP接近中間的髕骨宜選擇高點位于中央的假體，OPPP明顯偏內的髕骨則選擇高點偏內的假體，可能可以在恢復原髕骨嵴高點同時進一步增加截骨面覆蓋（圖6）。
圖6
根據患者OPPP位置選用不同類型假體
Figure6.
Different types of patellar prosthesis according to the patient’s OPPP position
3.2 關于OPPP遠近方向位置
在OPPP遠近方向上，本研究結果顯示其主要分布于近端（超過90%），該結果和既往研究相似[12, 19]。雖然有臨床證據支持按照OPPP放置假體會獲得良好預后[12, 14]，但有兩項生物力學研究結果顯示假體遠置可以減少膝關節高屈曲度時髕骨假體所承受的壓力[22-23]。那么針對使用高屈曲度假體或預期TKA術后能實現膝關節高屈曲度的患者，在OPPP位置基礎上適當遠置假體可能可以獲得更好的髕股軌跡。但該結論尚需生物力學和臨床研究進一步證實。此外，本研究進一步對男女患者進行比較，發現OPPP分布于遠端的髕骨均為女性患者，而男性均位于近端。因此，對于女性患者，在個性化放置假體時需考慮到遠端放置情況。
3.3 關于OPPP和截骨面形態關系
髕骨假體設計會影響置換效果，目前市面上的假體種類繁多，尚無一種理想的髕骨假體設計[24]。從最初對稱設計到偏內不對稱設計，從單純穹窿設計、解剖設計再到目前市面上各種混合設計，這種設計上的不斷改進正是源于人們對髕骨形態和功能的了解不斷深入[1]。因此，為了設計出能更好地兼顧截骨面覆蓋和高點恢復的髕骨假體，需要全面且深入了解OPPP位置和截骨面形態的關系。本研究結果顯示經過截骨面大小標準化后，OPPP呈集中分布，表現為超過87%患者分布于截骨面內側約1/5處，超過84%患者分布于近側約1/10處。目前市面上高點偏內的不對稱假體基本是3 mm偏內設計，我們認為按照OPPP集中分布這一特點設計假體，例如以假體大小的1/5偏內設計，可能會比3 mm偏內髕骨假體能更貼合原髕骨嵴高點位置，置換術后可以獲得更好的髕骨軌跡和預后，但該設想有待生物力學和臨床研究證實。見圖7。
圖7
髕骨假體高點設計示意圖
m1：假體半徑
Figure7. Design of the high point for patellar prosthesism1: Prosthesis radius
3.4 研究局限性
首先，由于數據來源的髕骨三維模型均是二維CT圖像轉化而來，在轉化過程中因數據優化存在測量誤差。其次，本次研究對象年齡范圍為18～50歲，而關節置換患者通常超過此年齡段，且髕骨常伴有變性、增生等情況。既往研究顯示髕骨無明顯形變擬行TKA的患者其髕骨嵴高點位置[25]與年輕患者正常髕骨[5, 20, 26]相似。基于此，我們認為本研究結論適用于髕骨無明顯形變的骨關節炎老年患者，但不適用于髕骨明顯形變、增生的患者。此外，本研究對象為國人，存在一定局限性。
綜上述，國人髕骨嵴高點主要分布于截骨面偏內約1/5和偏近約1/10，其中大部分分布于近端，僅小部分女性分布于截骨面遠端，為髕骨假體的選擇、放置位置及設計提供了一定理論依據。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突
倫理聲明 本研究經中山大學附屬第一醫院醫學倫理委員會批準（倫審［2011］57號）；受試者均知情同意并簽署知情同意書
作者貢獻聲明 李昌釗：研究設計及實施、數據收集整理及統計分析、起草文章；何沛恒、劉勇：影像學資料搜集；徐棟梁：研究設計并對文章的知識性內容作批評性審閱
人工全膝關節置換術（total knee arthroplasty，TKA）中是否施行髕骨置換一直存在爭議。有研究顯示髕骨置換可以提高患者術后滿意度，減少術后翻修率和膝前痛的發生[1-5]。但是，也有研究發現髕骨置換不良往往會伴隨一系列并發癥，如髕骨脫位、髕骨骨折、術后膝前痛、活動受限等[6-10]；而且髕骨假體放置不良還可能導致假體異常磨損，最終引起假體松動[1, 11]。
為了獲得滿意療效，髕骨置換時需要注意使髕骨假體頂點位置盡可能恢復至原髕骨嵴高點位置[12]。因為髕骨嵴高點可以作為髕骨運動過程中的支點，置換后如高點位置變化，勢必改變其原本運動軌跡，從而影響術后髕骨軌跡[13-18]。為使假體準確恢復高點位置，許多術者以髕骨嵴高點或中點投射到髕骨截骨面上的點作為髕骨假體最佳放置點（optimal point for patellar prosthesis positioning，OPPP）[12, 14]。 這種方法能最大程度恢復原髕骨嵴高點，有效減少TKA中需要松解外側支持帶的情況[17]，獲得良好預后[12, 14, 16]。
既往研究表明OPPP主要分布于髕骨截骨面內側[12, 14, 19]，因此置換時術者往往選擇內移假體以恢復髕骨嵴高點[14]。然而，對于一些髕骨內側關節面較小患者，內移假體容易引起假體內側懸掛，這種現象在亞洲患者中尤為明顯[16]。選擇更小的假體雖然可以避免內側懸掛發生，但會導致外側截骨面覆蓋減小而增加髕骨碰撞、骨折等并發癥發生風險[15-16]。因此，髕骨置換術在兼顧恢復原髕骨嵴高點和最大程度覆蓋截骨面方面存在明顯不足。
目前，研究大多單獨分析了髕骨嵴高點位置或截骨面形態[12, 17, 19]，有關兩者關系的研究較少。深入了解兩者關系有助于置換時選擇合適假體類型、尋找假體放置位置以及改善假體設計，從而更好地兼顧兩者以進一步改善預后。為此，本研究通過構建髕骨三維模型和統一規范化坐標系，全面觀測OPPP位置和髕骨截骨面形態情況，深入分析和探討兩者關系及性別間差異，為國人髕骨假體設計及手術選擇提供理論依據。
1 研究對象及方法
1.1 研究對象
選擇2020年9月—2021年9月因外傷需行前交叉韌帶重建或半月板修復患者作為研究對象。納入標準：① 年齡18～50歲；② 無髕骨骨折、嚴重髕股關節炎、髕骨發育不良、髕骨相關手術史、髕骨不穩或脫位。
共127例患者納入研究，其中男71例，女56例；年齡19～43歲，平均30.5歲。身高143～188 cm，平均166.2 cm；體質量37～95 kg，平均67.7 kg。男女患者身高及體質量差異有統計學意義（P<0.05），年齡及身體質量指數差異無統計學意義（P>0.05）。見表1。
表1
男女患者一般資料比較（）
Table1.
Comparison of general data between male and female patients ()
1.2 研究方法
1.2.1 髕骨三維模型重建
采用螺旋CT（Siemens公司，德國）對所有患者行膝關節掃描。患者取仰臥位，雙下肢中立位伸直；掃描范圍：脛骨近端1/2至股骨遠端1/2；掃描參數：層厚1 mm，電壓120 kV，矩陣512×512。將掃描獲得的膝關節圖像數據以DICOM格式導入Mimics 19.0軟件（Materialise公司，比利時），根據骨皮質和軟組織之間灰度值差異使用“Bone CT Segment”和“Edit Masks”功能進行圖像分割和修補，重建髕骨三維模型，并以STL格式保存。
1.2.2 髕骨標準坐標系建立
參考文獻 ［20］ 方法建立髕骨標準坐標系。將髕骨三維模型導入Geomagic Studio 2014軟件（Research Triangle Park公司，美國），使用“Lasso Selection Tool”功能選取髕骨前表面后，使用“Plane”里的“Best Fit”功能通過最小二乘法原理擬合一平面，定義該平面為“前皮質面”；選取髕骨嵴距離該平面最遠的一系列點，通過最小二乘法原理擬合1條直線，定義該直線為“髕骨中央嵴”，髕骨中央嵴中點定義為“髕骨中央嵴高點”[12, 19]。轉換坐標系，以前皮質面作為新坐標系的XY平面，其中Y軸與髕骨中央嵴垂直投射至XY平面上的直線平行，從而形成基于前皮質面和髕骨中央嵴特征的髕骨標準坐標系。見圖1。
圖1
髕骨標準坐標系建立示意圖
a. 髕骨三維模型； b. 確定前皮質面和髕骨中央嵴；c. 基于前皮質面和髕骨中央嵴建立髕骨標準坐標系
Figure1. Schematic diagram of establishing the standard coordinate system of the patellaa. Three-dimensional patellar model; b. The anterior surface plane and patellar ridge line were created; c. The standard coordinate system of the patella was created based on the anterior surface plane and patellar ridge line
1.2.3 虛擬截骨手術及截骨面象限確定并測量
參照臨床髕骨外側關節面截骨法進行虛擬截骨[20]。創建一平面平行于前皮質面，移動該平面至髕骨外側關節面最低點后模擬截骨。截骨面水平軸和垂直軸分別代表截骨面的總寬度（W）和總高度（H），兩軸作一“十”字，交點為截骨面中點 [12, 19]，并據此將截骨面劃分為內近、內遠、外近和外遠4個象限，進一步測量內側寬度（W1）、近端高度（H1）、外側寬度（W2）和遠端高度（H2）。見圖2。
圖2
虛擬截骨手術和截骨面象限
a. 建立平行于前皮質面的虛擬截骨面；b. 移動虛擬截骨面至髕骨外側關節面最低點處后對髕骨進行截骨；c. 基于標準坐標系將截骨面分為4個象限，并測量對應寬度和高度
Figure2. Virtual patellar osteotomy and the quadrant of the osteotomy surfacea. The virtual osteotomy plane parallel to the patellar anterior surface plane was created; b. After translating the virtual osteotomy plane to the deepest level of the lateral facet, osteotomy on the patella was perfomed; c. The quadrant of the osteotomy surface was defined based on the patellar coordinate system, and the height and width of the osteotomy plane were measured
1.2.4 OPPP位置觀測
將髕骨中央嵴中點沿標準坐標系Z軸投影到虛擬截骨面上的點定義為OPPP[12, 19]。其中，OPPP相對于截骨面中心在水平軸上的距離定義為內移距離（L1）、在垂直軸上的距離定義為近移距離（L2）。記錄OPPP象限分布情況（圖3），并計算OPPP內移和近移距離分別與截骨面內側寬度和近端高度的比值（L1/W1、L2/H1）。將測量的L1及L2每隔1 mm進行分段，L1/W1及L2/H1每隔1/10進行分段，觀察OPPP位置在截骨面上分布情況。
圖3
OPPP測量示意圖
a. OPPP確定；b. OPPP象限分布；c. OPPP和截骨面中心的相對位置
Figure3. Measurement of the OPPP positiona. Identification of the OPPP; b. The quadrant distribution of the OPPP; c. The position of the OPPP in reference to the center of the osteotomy surface
1.3 統計學方法
采用SPSS25.0統計軟件進行分析。計量資料采用Kolmogorov-Smirnov進行正態性檢驗，均符合正態分布；截骨面形態（W、W1、W2、H、H1、H2）和OPPP位置相關參數（L1、L2、L1/W1、L2/H1）數據以均數±標準差表示，男女患者間比較采用獨立樣本t檢驗；OPPP在截骨面上分布情況以及OPPP象限分布情況以頻數表示，男女患者間比較采用χ2檢驗。檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 OPPP位置和截骨面形態情況
截骨面形態：男性髕骨各截骨面寬度、高度均大于女性，差異有統計學意義（P<0.05）。見表2。
表2
男女患者截骨面形態和OPPP位置參數比較（）
Table2.
Comparison of the parameters of patellar osteotomy surface and OPPP position between male and female patients ()
OPPP相對于截骨面中心位置情況：除L2差異有統計學意義（P<0.05）外，L1以及L1/W1、L2/H1比較差異均無統計學意義（P>0.05）。見表2。其中，男女患者L1均在1～7 mm范圍內，兩組分布差異無統計學意義（χ2=8.068，P=0.149）；男女患者L1/W1均主要為1/10～3/10。男性患者L2在0～5 mm范圍內，女性患者在 –1～4 mm范圍內，兩組分布差異有統計學意義（χ2=15.500，P=0.006）；男女患者L2/H1均主要為0～1/5。見圖4。
圖4
不同性別OPPP相對于截骨面中心位置分布圖
a. L1；b. L1/W1；c. L2；d. L2/H1
Figure4. The distribution histogram of the OPPP in reference to the center of the osteotomy surface in male and female patientsa. L1; b. L1/W1; c. L2; d. L2/H1
2.2 OPPP象限分布情況
127例患者OPPP分布于內近象限121例（95.28%），內遠象限4例（3.25%），外近象限2例（1.57%）。其中，男性患者主要分布于內近（70例，98.59%）和外近（1例，1.41%）象限，女性患者分布于內近（51例，91.07%）、內遠（4例，7.14%）和外近（1例，1.79%）象限。男、女患者OPPP象限分布比較，差異有統計學意義（χ2=5.186，P=0.036）。見圖5。
圖5
OPPP象限分布散點圖
紅點代表男性患者，黃點代表女性患者
Figure5. Scatter-plot graph of the OPPPRed points for males, yellow points for females
3 討論
3.1 關于OPPP內外方向位置
TKA術中選擇髕骨置換時，良好髕骨假體位置對于減少膝前痛、髕股軌跡不良等并發癥的發生具有重要意義，目前主流觀點是假體內移放置[1, 7, 11-12, 14, 18]。假體偏內放置后，髕骨會在運動過程中更加外移，這樣會減少膝關節Q角和外側支持帶張力，從而減少TKA中需要松解外側支持帶的情況，避免與此相關的髕骨脫位、缺血壞死或應力性骨折發生[16]。然而，如假體過度偏內又會導致髕骨外傾增加，從而可能引起骨撞擊[16]，因此需要選擇恰當的偏內放置位置。其中，許多術者推崇術中根據OPPP偏內放置假體，以盡可能恢復原髕骨嵴高點[12，14]。Hofmann等[14]的研究結果顯示，按照OPPP個性化偏內放置假體的患者術后膝關節屈曲活動度比中間放置的患者恢復更快，且術中需要松解外側支持帶的患者數量會減少60%以上。Assi等[12]對117例個性化放置假體（放置于OPPP處）患者進行了為期平均4.5年隨訪，隨訪期間所有患者均無膝前痛、髕骨脫位等并發癥以及需要翻修情況發生。本研究直觀展示了OPPP在截骨面上的整體分布情況，結果顯示大部分患者OPPP偏內分布且范圍很廣（?1～7 mm），值得注意的是有1.57%患者髕骨分布于截骨面外側。因此，我們認為按照OPPP放置假體時需考慮到可能存在偏外放置情況。
OPPP內外方向分布廣泛，因此個性化放置假體會比單一或經驗性放置假體能更好地恢復原髕骨嵴高點[12]。然而對于內側關節面小（尤其是亞洲人）的髕骨，個性化偏內放置時為了避免假體內側懸掛需要選擇小一號假體[15]，從而導致截骨面外側覆蓋減少[16]。但假體對截骨面覆蓋減少又會影響髕股關節面的壓力分散情況，可能導致髕骨傾斜、碰撞、骨折、翻修及需要施行外側斜切等情況發生[15-16, 21]。因此，僅僅通過調整假體大小和放置位置并不能很好地兼顧髕骨嵴高點恢復和截骨面的最大覆蓋。目前市面上髕骨假體種類繁多，其中根據高點位置可以分為高點位于中央和高點偏內兩種假體。因此，我們認為針對OPPP接近中間的髕骨宜選擇高點位于中央的假體，OPPP明顯偏內的髕骨則選擇高點偏內的假體，可能可以在恢復原髕骨嵴高點同時進一步增加截骨面覆蓋（圖6）。
圖6
根據患者OPPP位置選用不同類型假體
Figure6.
Different types of patellar prosthesis according to the patient’s OPPP position
3.2 關于OPPP遠近方向位置
在OPPP遠近方向上，本研究結果顯示其主要分布于近端（超過90%），該結果和既往研究相似[12, 19]。雖然有臨床證據支持按照OPPP放置假體會獲得良好預后[12, 14]，但有兩項生物力學研究結果顯示假體遠置可以減少膝關節高屈曲度時髕骨假體所承受的壓力[22-23]。那么針對使用高屈曲度假體或預期TKA術后能實現膝關節高屈曲度的患者，在OPPP位置基礎上適當遠置假體可能可以獲得更好的髕股軌跡。但該結論尚需生物力學和臨床研究進一步證實。此外，本研究進一步對男女患者進行比較，發現OPPP分布于遠端的髕骨均為女性患者，而男性均位于近端。因此，對于女性患者，在個性化放置假體時需考慮到遠端放置情況。
3.3 關于OPPP和截骨面形態關系
髕骨假體設計會影響置換效果，目前市面上的假體種類繁多，尚無一種理想的髕骨假體設計[24]。從最初對稱設計到偏內不對稱設計，從單純穹窿設計、解剖設計再到目前市面上各種混合設計，這種設計上的不斷改進正是源于人們對髕骨形態和功能的了解不斷深入[1]。因此，為了設計出能更好地兼顧截骨面覆蓋和高點恢復的髕骨假體，需要全面且深入了解OPPP位置和截骨面形態的關系。本研究結果顯示經過截骨面大小標準化后，OPPP呈集中分布，表現為超過87%患者分布于截骨面內側約1/5處，超過84%患者分布于近側約1/10處。目前市面上高點偏內的不對稱假體基本是3 mm偏內設計，我們認為按照OPPP集中分布這一特點設計假體，例如以假體大小的1/5偏內設計，可能會比3 mm偏內髕骨假體能更貼合原髕骨嵴高點位置，置換術后可以獲得更好的髕骨軌跡和預后，但該設想有待生物力學和臨床研究證實。見圖7。
圖7
髕骨假體高點設計示意圖
m1：假體半徑
Figure7. Design of the high point for patellar prosthesism1: Prosthesis radius
3.4 研究局限性
首先，由于數據來源的髕骨三維模型均是二維CT圖像轉化而來，在轉化過程中因數據優化存在測量誤差。其次，本次研究對象年齡范圍為18～50歲，而關節置換患者通常超過此年齡段，且髕骨常伴有變性、增生等情況。既往研究顯示髕骨無明顯形變擬行TKA的患者其髕骨嵴高點位置[25]與年輕患者正常髕骨[5, 20, 26]相似。基于此，我們認為本研究結論適用于髕骨無明顯形變的骨關節炎老年患者，但不適用于髕骨明顯形變、增生的患者。此外，本研究對象為國人，存在一定局限性。
綜上述，國人髕骨嵴高點主要分布于截骨面偏內約1/5和偏近約1/10，其中大部分分布于近端，僅小部分女性分布于截骨面遠端，為髕骨假體的選擇、放置位置及設計提供了一定理論依據。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突
倫理聲明 本研究經中山大學附屬第一醫院醫學倫理委員會批準（倫審［2011］57號）；受試者均知情同意并簽署知情同意書
作者貢獻聲明 李昌釗：研究設計及實施、數據收集整理及統計分析、起草文章；何沛恒、劉勇：影像學資料搜集；徐棟梁：研究設計并對文章的知識性內容作批評性審閱
