我国北方人群股骨髁旋转角度的测量及对全膝关节置换术结果的影响
作者：岳德波，李子荣，杨连发，王佰亮
【摘要】 [目的]探讨北方地区人群股骨远端外旋角数值及与全膝关节置换术的结果关系。[方法]自1998年4月～2005年4月对84例106膝初次全膝人工关节置换术患者术前行CT检查。男性32例，女性52例。RA：48膝，OA∶67膝,色素沉着性滑膜炎1例。术前行CT检查，检查方法为平卧，下肢中立位，在股骨远端3 mm密扫，并在屏幕上划线，将股骨两后髁连线，股骨内上髁凹与股骨外上髁连线，测量两线的夹角。并在手术中按测量角度进行股骨远段的截骨。术后6个月行检查，并测量关节活动度。与常规行3°截骨之术后关节活动度相比较。手术所用假体均为PFC，术者均为1人。[结果]国人股骨远端外旋角平均大于3°。男性为5.1(SD 1.7)，女性为5.8(SD 1.5)，依据CT测量结果行个性化股骨远端截骨术，效果优于常规3°外旋截骨。[结论]国人股骨远端旋转角度大于3°，手术中依据术前CT测量外旋角进行截骨手术，其术后效果优于常规的3°外旋截骨。
【关键词】 股骨髁; 外旋角; 全膝关节置换
Abstract: [Objective]To investigate the role of CT measurement of distal femur rotational angle in total knee arthroplasty. [Methods]From April 1998 to April 2005，eighty-four patients(106 knees)underwent total knee arthroplasty(TKA), including 48 rheumatoid arthritis(RA)knees, and 67 osteoarthritis(OA) knees and one case of pigmented villonodullar synovitis.All the patients in the study were measured by computed tomographic scanning (CT). The examination was positioned in supination, or neutral position of the lower limbs.The distal femur was micro-scanned by 3 mm width.On the screen one line was made between the two hypocondyles of the femur, and another line was made between the medial epicondyle fossa and the external epicondyl fossa of the femur.The angles of the two lines were measured.The bone resection of femur antero-posterior condyle was performed according to the preoperatively measured angles.Six months after operation, the range-of-motion of knee was examined. A control group(49 knees in 40 patients) to the conventional TKA of the 3 degree external rotation bone resection was comparatively studied. All the operations were made by the same surgeon, and all the prostheseswere the type of PFC ( Press Fit Condyle).[Results]The results indicated that the rotational angles of the distal femur were above 3 degrees in north Chinece population with the male of 5.1 degrees (SD 1.7) and female of 5.8 degrees(SD1.5).[Conclusion]The rotational angler of the distal femur are above 3 degrees in north Chinece population. If the bone resection of femur was performed according to the preoperatively measured angles, the postoperative result is more favourable than the conventional bone resection according to the 3 degree external rotation .
Key words：femural condylar; posterior condyle ankle; total knee arthroplasty
国内外作者有多篇著作[1～3]表明按股骨远端外旋角大小安放人工全膝对置换结果影响很大，股骨远端的旋转角决定髌骨的运动轨迹和膝关节屈曲间隙的稳定性。不良的旋转力线会直接影响全膝关节术后效果，导致术后并发症。国内使用的多为欧美国家按西方人种解剖特点设计的人工膝关节，多为按股骨远端外旋3°进行截骨，其术后效果并不令人满意，本科自2001年起对拟行人工全膝关节置换术的患者进行术前CT检查，并测量股骨外旋角，作为术中股骨外旋截骨的参照，并设对照组比较关节活动度及HHS评分，比较术前术后CT、X线的表现，术前CT及X线测股骨外旋角对股骨后髁截骨的作用，现报道如下。
1 材料及方法
1.1 研究对象
将1998年4月～2005年4月期间初次全膝人工关节置换术患者分为2组，1组为行术前CT检查患者共84例，女性52例，男性32例，共106膝，其中骨性关节炎：57膝，风湿性关节炎48膝，色素沉着性滑膜炎1膝。对照组：未行CT检查手术患者共40例49膝，骨关节炎27膝，风湿性关节炎22膝，所有患者均由1位术者手术，术前放射学检查除CT检查外，两组均统一行全长膝关节正、侧位及髌骨轴位相检查。 术后处理及功能康复无差异，所有患者均使用PFC固定胫骨平台(DePuy，Wasaw，Indiana)假体，所有患者均行髌骨假体置换。术后处理及功能康复无差异。
1.2 研究方法
CT测量方法：CT机为TOSHIBA Aquilion piker-6000。扫描范围股骨髁上3 cm至胫骨结节下2 cm ，层厚3 mm。患者平卧于CT检查台上，双膝关节置中立位，如合并较重膝关节畸形，将两侧踝关节用束缚带固定于中立位。CT扫描自股骨髁关节面起至股骨髁上5 cm处，3 mm层厚间隔扫描。将CT片扫描转移图像至电脑，用ACDSEE图像软件截取骨性标志即股骨外上髁及股骨内上髁较明显层面，放大4倍，测量PCA，即股骨外上髁最凸点与内上髁凹的联线(surgical epicondylar axis,SEA)(图1)与股骨内外后髁联线的夹角。如股骨内上髁凹与外上髁凸不在CT扫描的同一平面，将两层面每一层面以水平坐标轴作为线测量两个层面角度进行相加减获得。该过程由3位骨科医生同时独立完成，取其平均值。
所有假体均为骨水泥固定的固定胫骨平台的PFC后稳定型假体。股骨髓内定位，胫骨为髓外定位。对照组股骨远端采用常规截骨方法即平行后髁截骨并3°外旋，胫骨垂直截骨，研究组参照术前CT测量股骨外旋角(PCA)截骨，胫骨以垂直胫骨机械轴截骨。胫骨假体旋转均参照胫骨结节内侧三分之一为旋转轴线。
术后评价方法，于术后6个月评价，检查方法为电话预约病人前来复查，包括HSS评分，膝关节屈伸活动度，膝前痛改善程度用VAS方法，Q角，影像学检查方法包括正侧位及髌骨30°轴位相。有条件者行术后CT检查。按Merchant方法拍摄髌骨周围像观察髌股关节适合度，应将膝关节屈曲30°投照。记录髌骨位置，并测量髌股指数，及外侧髌骨角，髌骨位置不良包括倾斜及松弛外移。膝关节屈曲90°测量有无内外旋及内外翻可能。术后CT测量方法基本同术前，即将股骨假体内外髁最凸点连线与外上髁凸及内上髁凹间连线的夹角。
1.3 统计学方法
采用SPSS统计软件进行分析。数据以均数±标准差表示，组间比较采用t检验，设定P值<0.05有统计学意义。
2 结果
所有患者均获得术后随访及关节功能评价，其中14例外地患者因故随访时间大于6个月，CT测量结果及随访结果(表1～5)如下表1 术前CT测量PCA结果(°)右侧左侧T值P值男性表2 HSS评分术前术后P值CT组46(24～70)94(85～98)0.01对照组50(30～75)90(80～98)0.01
6个月随访时，两组患者疼痛程度均有明显改善，研究组改善更明确，但无统计学差别。髌前痛在研究组较对照组明显改善，P<0.05,有统计学上差异。X线检查：30°切位相显示研究组髌骨位置优良为90%，对照组85%,有统计学差异。Q角测量未得到明显的结果。原因是部分病人不合作，或骨性标志不易确定。表3 髌骨轴位相的测量结果对照组CT组P值髌骨指数1.5(1.0～1.9)1.3(1.0～1.7)0.04髌骨外侧角(外向)(°)13(26%)16(15%)0.02 表4 关节活动度(屈伸)(°)术前术后P值对照组80(40～110)100(95～120)0.02CT组65(45～105)105(90～125)0.03 术后关节活动度对照组与CT组无明显差异P>0.05表5 膝前痛统计结果(例)对照组CT组P值术前44(89%)89(83%)0.4术后11(22%)11(10%)0.01
3 讨论
股骨髁外旋角度的大小在全膝关节置换术中的应用已得到国内外学者[1～5]的关注。股骨侧假体适度的外旋可使关节的屈曲间隙与伸直间隙得到良好的匹配，减少髌骨运动轨迹不良引起的并发症[4、5]，包括假体松动、髌骨与股骨的撞击、髌骨外移松弛甚至脱位、髌腱断裂。术前对患肢全面检查包括全长站立位片，髌骨轴位相，是保证手术的基本条件，但术前评估股骨远端内外髁旋转角度同等重要。测量股骨远端旋转角的参照线及检查方法有多种，最常用的参照线包括股骨后髁连线(PCL)，上髁连线(SEA)，临床上髁连线(CTEA)，前后轴线(Whiteside线)。其中目前国内外学者认为上髁连线看作为膝关节的旋转轴线，且位置较为恒定，以该线与后髁连线所形成的股骨后髁角(PCA)是测量股骨远端旋转较为准确且手术中容易掌握的参照。
PCA在个体存在相当大的差异：首先有种族差异，香港作者报道南方人的股骨外旋角度明显大于国外数据;男女性别之间也存在差异，本文测量数据表明中国男性的PCA明显小于女性，而PCA平均值大于西方作者的报告。
本文在124例膝关节置换术中以PCA为标准评价股骨外旋，其中CT组首先于术前测量PCA，测量过程发现部分病例后髁增生明显。为纠正偏倚选取与外侧皮质连续的弧线作为后髁表面，34%的CT表现内上髁凹与股骨外上髁凸并不在同一层面，将每一层面水平轴线作为，测量其分别与水平轴夹角，然后将两个角度合并。为克服CT成像片小测量带来的误差，作者将CT图像扫描于电脑上放大4倍测量角度，并由4位医生分别独立测量，将其结果加权取平均值，克服人为的偏倚。测量结果表明PCA的个体差异较大，与国外学者的结果有差异。本文结果表明中国北方人的PCA角度明显大于西方人，结果与Yip[5]等作者报道中国人股骨后髁角数据类似。从另一个侧面反映中国人膝关节的OA发病率高于西方人的可能原因。
术前准确评估膝关节的外旋角度为手术提供理想的截骨方案[7]。在本组未行CT检查的手术患者，术中评估髌骨运动轨迹时参照无拇指原则，如有外侧偏移现象，部分需松解外侧支持带，相应增加术后髌骨坏死可能并增加创伤及出血的可能。Scott[7]报道6例(5%)于术后出现髌骨骨折，6例均于术中进行外侧支持带的松解。Malkani[9]与Windsor[10]也认为广泛的外侧支持带损伤膝外上动脉而增加髌骨骨折的可能。Akagi建议尽量避免外侧支持带的松解，可通过建立合适的外旋角克服髌骨外移及不稳的可能。该作者将股骨假体置于平均4.7°的外旋。本文CT组的术后PCA角度平均为5°。且术中外侧松解比例减小。CT组膝关节前侧疼痛缓解明显优于对照组，但活动度改善无明显差异，Merchant轴位相显示髌骨位置较对照组有明显的改善，原因是股骨假体外旋同时外侧髌股关节间隙增大，使髌股指数减小，髌骨外侧角减小。
PCA角度在临床中个体化应用可提高手术效果减轻髌骨并发症发生机率。假体的适当外旋，较小Q角降低股四头肌的外侧矢量，可获得较优良的髌骨运动轨迹。本文研究组患者膝关节运动轨迹明显犹于对照组，膝前痛症状明显减少。髌骨X线不良发生率为10%，对照组15%。本组病例1例膝外翻患者外翻角度为20°仅通过截骨即矫正外翻畸形，个性化旋转截骨同时可改善外翻畸形。术后CT结果显示对照组角度明显大于研究组。增加外旋同时可减少术中对外侧关节囊松解导致血运损坏导致髌骨缺血坏死的可能。本组并不能达到每个患者都有术后CT或Kneeling view作参照，10例Kneeling view患者X线片显示由于上髁不清，影响手术前后的对照。但是PCA测量的误差会导致外旋加大，增加髌骨不稳及脱位的可能，有可能增加股骨前外侧皮质切骨过多。克服的措施是准确测量，并于术中参考Whiteside线。本文样本量较小，且为回顾性研究，如增加中国北方正常人群的PCA的测量可为手术提供更为准确的数据参考。
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