人工全膝關節(jié)置換術中內(nèi)外翻畸形的手術選擇

人工全膝關節(jié)置換術中內(nèi)外翻畸形的手術選擇

人工全膝關節(jié)置換術后的膝關節(jié)功能改善包括下肢力線恢復、體對線、關節(jié)線路高度恢復和軟組織平衡。其中,脛骨假體與股骨假體之間旋轉對線是決定人工膝關節(jié)功能的重要因素。如果脛骨假體內(nèi)旋或外旋,將導致聚乙烯襯墊在關節(jié)活動過程中發(fā)生撞擊,產(chǎn)生三體磨損顆粒。股骨假體和脛骨假體的旋轉對線不良還會對髕骨軌跡和膝關節(jié)功能造成影響。人工全膝關節(jié)置換過程中,股骨和脛骨的旋轉對線通常由股骨和脛骨的骨性標志決定。股骨內(nèi)外上髁外科軸是最常用的參考軸,脛骨假體旋轉則主要根據(jù)脛骨結節(jié)內(nèi)1/3來確定。對于后者尚罕見文獻提供相應的理論和實驗依據(jù),只是憑經(jīng)驗確定。因此,按照以上骨性標志進行假體旋轉定位,股骨假體和脛骨假體之間可能存在一定程度的旋轉不匹配。中國人在日常生活中習慣于高屈膝位蹲坐或勞動,膝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者常合并脛骨內(nèi)翻畸形。我國的骨性關節(jié)炎患者主要表現(xiàn)脛骨外向扭轉降低,甚至會出現(xiàn)脛骨內(nèi)向扭轉。骨性關節(jié)炎患者脛骨近端發(fā)生的解剖學改變可能會造成脛骨結節(jié)位置異常,使其不能作為可靠的脛骨假體旋轉定位標志。我們對擬行全膝人工關節(jié)置換、合并內(nèi)、外翻畸形的膝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者,于術前行CT掃描和測量,判斷如果按照常規(guī)骨性標志確定旋轉定位的情況下,股骨與脛骨假體旋轉不良的可能性。1材料和方法1.1病例組和合并內(nèi)翻畸形膝關節(jié)的性別和不能情況數(shù)據(jù)來源于2004年7月～2005年1月于我院行全膝人工關節(jié)置換的32例膝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者,共62個膝關節(jié)(病例組)。其中男2例,女30例。年齡58～80歲,平均68.9歲。合并內(nèi)翻畸形55個膝關節(jié),脛股角平均內(nèi)翻-8.23°;合并外翻畸形7個膝關節(jié),脛股角平均外翻+15.48°。隨機選擇10個正常膝關節(jié)作為對照組,其中男5例,女5例,年齡60～75歲,排除類風濕性關節(jié)炎患者。1.2數(shù)據(jù)分析方法本研究經(jīng)過北京大學人民醫(yī)院臨床倫理委員會批準,所有患者被告知CT掃描存在的潛在危險,并簽署知情同意書。患者在檢查床上處于仰臥位,對雙膝關節(jié)行CT(GE,美國)斷層掃描,從近端40mm掃描至遠端40mm,觀察股骨內(nèi)外上髁軸和脛骨近端截骨平面。掃描過程中,雙膝固定于木制框架內(nèi),膝關節(jié)固定于最大伸直位(0°位),膝關節(jié)與CT檢查床平行,保證無內(nèi)旋或外旋。掃描線圈垂直于股骨和脛骨骨干,層厚2mm,間隔3mm。使用GEcentricity服務器上DragonRISReporter軟件進行CT掃描圖軸線繪制,將一條軸線或者點投射到另外一個層面上,檢測相對寬度,測量兩條軸線之間的角度。選擇股骨內(nèi)外上髁層面,股骨外上髁突起和內(nèi)上髁凹陷處的連線為股骨內(nèi)外上髁外科軸(surgicalepicondylaraxis,SEA),股骨內(nèi)上髁陷凹不易識別時,選擇股骨內(nèi)外上髁最突出點連線,即股骨內(nèi)外上髁臨床軸(clinicalepicondylaraxis,CEA)內(nèi)旋3°作為外科軸。股骨內(nèi)、外后髁最突出點連線為股骨后髁軸,測量股骨后髁角(posteriorcondylarangle,PCA),即SEA與股骨后髁軸夾角(圖1)。在股骨內(nèi)外上髁層面,確定中點C,選擇脛骨近端最佳截骨層面,常為脛骨外側關節(jié)面下6～8mm,將SEA及其中點C投射到該層面。通過中點C作SEA的垂線(AC);連接SEA中點C與髕腱內(nèi)1/3連線為BC(圖2)。理論上,BC線代表脛骨假體根據(jù)脛骨結節(jié)內(nèi)1/3的旋轉定位標志點,AC與BC之間的夾角,即α角代表股骨假體和脛骨假體在伸直位時可能存在的旋轉不匹配。當BC線處于AC線外側時,角度值為正,反之為負。以上所有測量均由3人分別完成,取3個測量值的均值作為每個患者的相應測量結果。1.3兩組患者的隨訪結果比較采用SPSS統(tǒng)計軟件進行分析。數(shù)據(jù)以均數(shù)±標準差表示,組間比較采用t檢驗,P值<0.05為有統(tǒng)計學意義。每個觀察者根據(jù)住院號隨機選擇5例患者重復7次測量,觀察者內(nèi)部最大差異為3.8%,相應最大標準差為1.2%;觀察者之間最大差異為2°。2病例組患者ct圖像表現(xiàn)為所有患者的膝關節(jié)CT掃描圖像均可清楚識別股骨內(nèi)上髁和外上髁;由于股骨內(nèi)上髁凹陷變平或骨贅形成,部分膝關節(jié)不能顯示股骨內(nèi)上髁凹陷。根據(jù)CT圖像上股骨內(nèi)上髁凹陷顯影情況將其分為三種類型(圖3):Ⅰ型為股骨內(nèi)上髁凹陷清晰可見;Ⅱ型為股骨內(nèi)上髁凹陷可以識別,但是不夠清楚;Ⅲ型為不能顯示股骨內(nèi)上髁凹陷。病例組Ⅰ型17膝(28%),Ⅱ型32膝(52%),Ⅲ型13膝(20%),因此80%膝關節(jié)的CT圖像可以清楚定位SEA,其余20%不能正常顯示內(nèi)上髁凹的膝關節(jié),通過連接股骨內(nèi)外上髁最突出點的連線,即CEA內(nèi)旋3°作為外科軸的位置。測量結果表明,病例組PCA為0～+7.5°,中位數(shù)為+2.36°,其中左膝PCA為0～+7.5°,中位數(shù)為+2.59°,右膝PCA為0～+5.8°,中位數(shù)為+2.10°。對照組膝關節(jié)α角為+6.45±3.68°(0～+11.8°);病例組內(nèi)翻畸形的55個膝關節(jié),α角為+10.85±10.47°(0～+28.1°),與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05);病例組外翻畸形的7個膝關節(jié),α角為+11.6±7.3°(-6.5～+26.8°),與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。病例組30個膝關節(jié)(50%)α角>10°,其中8個膝關節(jié)α角(13%)>20°。由此可見,以脛骨結節(jié)內(nèi)1/3作為脛骨假體旋轉參考軸線,脛骨假體相對于股骨假體處于輕度外旋位,在膝關節(jié)合并內(nèi)、外翻畸形情況下,脛骨假體相對于股骨假體外旋角度明顯增大,容易使股骨假體和脛骨假體間出現(xiàn)旋轉對線不良。3確定股骨遠端外旋的旋轉定位在人工全膝關節(jié)置換過程中,股骨假體和脛骨假體的旋轉對線是影響膝關節(jié)功能和假體壽命的重要因素。如果使用軸向旋轉低限制性假體,旋轉對線不良可能導致膝關節(jié)半脫位、聚乙烯襯墊磨損加速和斷裂。如果采用高限制性的假體,旋轉對線不良將導致聚乙烯襯墊和鈷硌鉬合金假體間撞擊,關節(jié)功能受限,膝關節(jié)和踝關節(jié)旋轉力線不良,呈“內(nèi)八字足”或“外八字足”步態(tài)。而且,脛骨和股骨假體之間的旋轉對線影響髕骨穩(wěn)定性和功能。脛骨假體過度內(nèi)旋,將使髕骨半脫位危險增高和髕骨外側過度磨損。相反,過度外旋也會導致髕骨軌跡異常。股骨假體旋轉對線不僅對髕股關節(jié)穩(wěn)定性有一定程度的影響,而且顯著影響膝關節(jié)屈曲位穩(wěn)定性。很多研究試圖尋找具有可重復性和可靠的股骨參考軸線來輔助確定股骨假體對線。臨床上,采用較多的股骨參考軸包括股骨后髁軸、SEA和股骨髁間前后軸(WhitesideAP軸)。其中,SEA不僅是一個解剖參考軸,而且是股骨髁真正的功能屈伸軸。研究表明,股骨假體若平行于SEA安置,可使髕股關節(jié)軌跡達到最佳,并可減少脛股關節(jié)磨損性活動和不穩(wěn)定。因此,SEA目前已經(jīng)成為人工全膝關節(jié)置換手術過程中股骨假體冠狀面的參考軸。但是,在手術過程中,往往很難對SEA進行精確定位。即使在CT掃描圖像,也有約20%的膝關節(jié)無法辯清股骨內(nèi)上髁陷凹的位置。我們的測量結果表明,PCA平均為+2.36°,對于內(nèi)翻畸形的膝關節(jié)患者行人工全膝關節(jié)置換術,SEA在術中不好辨認的情況下,以股骨后髁軸外旋3°確定股骨前端外旋截骨角度具有一定的合理性,這樣基本可以保證股骨假體平行SEA安置。但是,對于外翻畸形,尤其在股骨外側髁后髁發(fā)育較小的情況下,PCA角度較大,參考股骨后髁軸外旋3°進行股骨前端截骨就不夠準確。有文獻報道,對于膝關節(jié)外翻畸形、PCA較大的情況下,可以利用股骨髁間前后軸作為參考,判斷假體的旋轉位置。與股骨假體旋轉定位相比較,對脛骨假體旋轉定位參考軸的確立關注較少。很多臨床醫(yī)生根據(jù)經(jīng)驗和喜好選擇脛骨假體旋轉定位的參考軸,其中包括脛骨結節(jié)、脛骨后髁軸、脛骨橫軸、脛骨棘中間凹軸、踝關節(jié)跗骨中線軸、足長軸(第2跖骨軸)。由于骨贅形成、脛骨關節(jié)面畸形、骨缺損及解剖變異等因素,很難在術中確定脛骨后髁軸、脛骨橫軸和脛骨棘中間軸的位置,因此無法準確確立脛骨關節(jié)表面的旋轉定位。雖然踝關節(jié)跗骨中線軸和足長軸(第2跖骨軸)可以作為踝關節(jié)中立位的參考,但是尸體研究和CT檢測證實,不同個之間變異很大,而且在類風濕性關節(jié)炎或骨性關節(jié)炎累及踝關節(jié)或足部時,這些軸線也會改變。因此,用踝關節(jié)跗骨中線軸和足長軸(第2跖骨軸)很難準確定位脛骨假體的旋轉。臨床手術過程中,最常采用的是將脛骨結節(jié)作為脛骨旋轉定位的骨性標志。Insall認為,脛骨假體應該對準脛骨結節(jié)內(nèi)1/3,處于輕度外旋位,以達到最大功能。目前尚罕見文獻提供相應的理論和實驗依據(jù)。常規(guī)站立位X線檢查,只能判斷人工全膝關節(jié)置換術后假體軸向對線情況(即內(nèi)、外翻對線),很難準確判斷假體旋轉對線。對假體旋轉對線的判斷都是在翻修手術時進行簡單而主觀的評估。唯一的定量研究方法是利用CT掃描進行分析。膝關節(jié)CT掃描圖像上,髕腱清晰可見,所以在脛骨截骨平面選擇髕腱內(nèi)1/3代替脛骨結節(jié)內(nèi)1/3作為脛骨假體旋轉定位點。為了定量評估脛骨結節(jié)的旋轉角度,CT掃描圖像SEA的中點——C點常作為參考點。Uehara等在研究中,將脛骨截骨平面上的投射線與脛骨相交的最長軸中點設立為C點,使得研究結果中出現(xiàn)很多負值(即AC在BC外側),在計算均值時正負值抵消,沒有顯示出脛骨和股骨假體旋轉對線角度之間真正的離散度,也沒有顯示出脛骨與股骨假體旋轉不匹配的真實情況,這也是我們的研究與Uehara等研究結果差異較大的主要原因。但兩項研究均表明,如果以脛骨結節(jié)內(nèi)1/3作為脛骨旋轉定位參考,在膝關節(jié)伸直位,脛骨假體相對于股骨假體有外旋傾向,即伸直位脛骨和股骨假體存在旋轉不匹配。人工膝關節(jié)置換過程中,選擇脛骨結節(jié)內(nèi)1/3作為脛骨假體旋轉定位的標志可能是造成股骨假體和脛骨假體旋轉對線不良的主要原因。脛骨結節(jié)的位置在個體之間存在很大差異,在膝關節(jié)疾病狀態(tài)下,或者脛骨存在解剖改變的情況下,也可能造成脛骨結節(jié)的相對位置異常。因此,該骨性標志并非脛骨假體旋轉對線的可靠參考點。脛骨旋轉角度隨著膝關節(jié)屈曲角度不同而不同,脛骨結節(jié)相對位置也會發(fā)生相應改變。Insall認為,屈膝30～90°,脛骨逐漸內(nèi)旋,完成脛股關節(jié)吻合;而膝關節(jié)從屈膝30°至逐漸伸直,脛骨繞自身縱軸逐漸外旋,膝關節(jié)完全伸直時,膝關節(jié)獲得牢固穩(wěn)定,不再發(fā)生旋轉和側方活動,此即膝關節(jié)“扣鎖機制”。對合并不同程度屈曲攣縮畸形的膝關節(jié),脛骨結節(jié)相對旋轉角度不同。但是,屈膝攣縮<15°,對脛骨旋轉影響不大,因此我們研究中選擇的患者屈膝攣縮畸形均<15°,以減少屈膝攣縮對脛骨結節(jié)相對位置的影響。研究顯示,髕股關節(jié)疾病患者在膝關節(jié)完全伸直位和屈膝30°時,脛骨結節(jié)相對于SEA中點C點的位置異常。當發(fā)生髕股關節(jié)外側關節(jié)炎時,屈膝30°脛骨結節(jié)的位置與正常人相比明顯外旋。我們的另外一項研究顯示,膝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者雙膝X線片近端脛腓關節(jié)常不對稱,脛骨近端處于外旋位,即脛骨外向扭轉降低,甚至發(fā)生內(nèi)向扭轉,這也可能導致脛骨結節(jié)相對位置改變。在臨床上,我們觀察到膝關節(jié)內(nèi)翻畸形的患者常伴一定程度脛骨內(nèi)翻畸形,造成脛骨結節(jié)相對位置改變。這在亞洲人群,尤其日本女性很常見。Koshino報道93%日本原發(fā)性骨性關節(jié)炎患者存在脛骨內(nèi)翻畸形。日本女性膝關節(jié)內(nèi)側間室骨性關節(jié)炎患者,脛骨干長軸與內(nèi)外側脛骨平臺連線外側夾角(脛骨角)為97.2°,而美國和法國人正常膝關節(jié)平均為93°。Tang等報道中國人的脛骨角也大于白種人。亞洲人脛骨近端內(nèi)翻使其更容易發(fā)生膝關節(jié)內(nèi)側間室骨性關節(jié)炎和內(nèi)翻畸形。亞洲人高屈膝位的生活方式和工作習慣可能在兒童時損害了脛骨近端干骺端骨生長。大多數(shù)膝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者合并內(nèi)翻畸形,而外翻畸形比較少見。本研究對外翻畸形的7個膝關節(jié)進行CT掃描,發(fā)現(xiàn)脛骨結節(jié)相對于SEA也存在明顯外旋傾向,可能由以下因素造成:髕骨外側半脫位;膝關節(jié)外側支持結構(髂脛束和股二頭肌)發(fā)生攣縮;膝關節(jié)外翻畸形使得脛骨平臺后外側骨缺損,導致脛骨向后半脫位,以上動力性因素和結構性因素使得在外翻畸形情況下,脛骨出現(xiàn)過度外旋。Akagi等對健康日本人研究發(fā)現(xiàn),脛骨前后軸的解剖標志是后交叉韌帶(posteriorcruciateligament,PCL)在脛