引用本文： 余宝禧, 方淑莺, 傅明, 张志奇, 邬培慧, 黄志宇, 孙红. 术前下肢对线畸形对人工膝关节表面置换术中假体位置与术后下肢对线的影响研究. 中国修复重建外科杂志, 2016, 30(3): 368-372. doi: 10.7507/1002-1892.20160072 复制
正常下肢机械轴线是通过膝关节中心或稍偏内侧[1]，可以使重力负荷均匀分布在膝关节内侧和外侧间室关节面上[2]。人工膝关节置换术对恢复下肢对线有严格要求[3]，若术后下肢对线不良，可造成假体关节面应力分布异常，进而导致局部假体应力集中而加速磨损，增加假体松动的风险[2]。术中准确定位截骨以及假体安装是重建理想下肢对线的关键。目前有研究表明，患者术前下肢对线严重畸形是导致术后下肢对线不良的重要影响因素[4]。本研究通过统计分析人工膝关节表面置换术（total knee arthroplasty，TKA）中股骨假体和胫骨假体安装角度以及术后下肢对线的优良率，探讨术前下肢对线畸形程度对假体安装角度和术后下肢对线的影响。
1 临床资料
1.1 一般资料
纳入标准：因退行性骨关节炎行初次TKA患者。排除标准：①病例资料不完整、影像学资料不规范者；②伴膝关节化脓性感染者；③术前伴膝关节以外的下肢其他部位畸形者；④患侧肢体有骨科手术史者。
2012年1月－2013年12月，198例（245膝）患者符合选择标准纳入研究。其中，男23例，女175例；年龄43～90岁，平均67岁。单膝151例，其中左膝75例、右膝76例；双膝47例，均同期置换。病程1个月～30年，中位时间8.99年。术前X线片检查示，内翻畸形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 手术方法
蛛网膜下腔阻滞麻醉联合持续硬膜外麻醉下，患者取仰卧位，作前正中入路。采用股骨髓内定位技术，于股骨髁间内侧副韧带止点前方1 cm、外侧0.5 cm处钻入髓内定位杆，套入股骨远端水平截骨模板，设定外翻角6°，截骨厚度约11 mm。胫骨按髓外定位技术确定垂直力线、后倾3°截骨模板，完成胫骨平台水平截骨，伸直间隙可插入10 mm厚度的衬垫。检查关节完全伸直，侧方稳定。套入合适假体试模，检查患膝于屈曲、伸直位均无异常侧方运动，活动度良好，机械轴线方向正确，髌骨轨迹良好，取出试模。依次安装胫骨假体、股骨假体，衬垫试模插入后伸直位压配至骨水泥干硬，清理多余骨水泥残块，插入正式衬垫，完成后稳定型假体安装，复位关节。放置引流，逐层关闭切口。
1.3 观测指标
于下肢全长正位X线片上，采用医学影像信息系统（南京海泰医疗信息系统有限公司）测量相关指标。首先标示测量轴线，根据股骨头外形轮廓拟合成圆形，将其圆心定为股骨头旋转中心；选择股骨髁间窝区域中心定为髁间窝中点，连接股骨头旋转中心与髁间窝中点为股骨机械轴线；连接胫骨平台中点与踝关节中点为胫骨机械轴线。测量术前及术后1周股骨与胫骨机械轴线夹角（femorotibial angle，FT），分别代表手术前后下肢对线角度；术后1周股骨机械轴线与关节线夹角（mechanical femoral angle，MF）、胫骨机械轴线与关节线夹角（anatomical tibial angle，AT），分别代表股骨、胫骨假体安装角度。见图 1。
图1
X线片测量示意图∠a：FT∠b：MF∠c：AT
Figure1.
Sketch map of index measurement on X-ray films∠a: FT ∠b: MF∠c: AT
术后下肢对线恢复中立位，即FT为（180±3）°，代表术后下肢对线优良，计算术后下肢对线优良率（下肢对线优良膝数/总膝数×100%）。MF及AT为（90±3）°时，代表假体安装角度优良，计算假体安装角度优良率（假体安装角度优良膝数/总膝数×100%）。
1.4 统计学方法
采用SPSS19.0统计软件进行分析。根据术前下肢对线畸形程度将患者分为5组：内翻畸形≥20°组（A组）、内翻畸形10～20°（B组）、内翻畸形≤10°（C组）、外翻畸形< 10°（D组）、外翻畸形≥10°（E组）。计量资料以均数±标准差表示；组内手术前后FT比较采用配对t检验；组间MF、AT比较采用方差分析，两两比较采用LSD检验。计数资料以率表示，组间比较采用χ2检验。采用Pearson相关分析手术前后FT以及MF、AT间相关性。检验水准α=0.05。
2 结果
245膝手术前后FT分别为（171.53±9.12）、（177.38±3.57）°，术后1周MF及AT分别为（89.00±2.68）、（88.62±2.16）°。术前FT与术后FT及MF相关（r=0.375，P=0.000；r=0.386，P=0.000），与AT无相关（r=0.024，P=0.710）。术后FT与MF、AT亦相关（r=0.707，P=0.000；r=0.582，P=0.000）。总体术后下肢对线优良率为70.2%（172/245）。股骨假体安装角度优良率为69.0%（169/245）；假体内翻放置超过3°（MF < 87°）共59膝（24.1%），外翻放置超过3°（MF > 93°）共17膝（6.9%）。胫骨假体安装角度优良率为76.3%（187/245）；假体内翻放置超过3°（AT < 87°）共52膝（21.2%）；外翻放置超过3°（AT > 93°)共6膝（2.4%）。
各组组内术后FT与术前比较，差异均有统计学意义（P < 0.05）。各组术前FT比较，差异均有统计学意义（P < 0.05）；术后A组与B、C、D、E组比较，B、C组分别与D、E组比较，差异均有统计学意义（P < 0.05）；B、C组间及D、E组间比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。见表 1。A、B、C、D、E组术后下肢对线优良率分别为27.8%（5/18）、66.0%（62/94）、74.4%（67/90）、88.9%（32/36）、85.7%（6/7）。各组间下肢对线优良率比较，差异均有统计学意义（P < 0.05）。
表1
各组X线片测量指标比较（°，各组间AT比较，差异均无统计学意义（P > 0.05）。除D、E组间MF比较差异无统计学意义（P > 0.05）外，其余各组间MF比较差异均有统计学意义（P < 0.05）。见表 1。
3 讨论
本研究根据术前下肢对线畸形程度将患者分成5组，各组术后下肢对线均较术前显著改善。但组间比较，下肢内翻畸形≥20°者（A组）术后下肢对线角度偏差更大，下肢对线优良率仅为27.8%（5/18），显著低于其他各组。进一步分析术前对线畸形对股骨、胫骨假体安装角度的影响，结果提示术前下肢对线角度与股骨假体安装角度相关，而与胫骨假体安装角度无相关。提示术前下肢内翻畸形≥20°的患者，TKA术后出现下肢对线不良风险较高，且股骨假体安装角度较胫骨假体更容易出现偏差。本组总体术后下肢对线优良率为70.2%，与文献报道的基于传统手术技术的TKA术后下肢对线优良率相近[5]。
术中准确定位截骨以及假体安装是重建理想下肢对线的关键。存在严重内、外翻畸形的膝关节可能合并股骨干和胫骨干畸形、大量骨赘增生和骨缺损，会影响术中截骨定位及假体安装的准确度。目前，TKA术中主要采用股骨髓内定位与胫骨髓外定位技术定位截骨，但均存在截骨角度偏差风险。股骨远端截骨偏差是导致股骨假体冠状面对位角度不良的主要原因，对于股骨干侧弓严重内翻畸形患者若股骨远端常规选择5～6°外翻截骨，可能导致股骨假体内翻位放置；而对于股骨干侧弓严重外翻畸形患者，则会出现股骨假体外翻位放置[6-7]。研究表明，术前基于患者下肢全长X线片测量股骨外翻角，可在一定程度上提高股骨远端截骨准确度[8]。但需要注意，术前下肢严重内、外翻畸形患者，X线片检查时患肢难以维持标准体位，也会影响股骨外翻角测量结果的准确性[9-10]；其次，由于手术操作技术误差或患者股骨远段髓腔过于宽大，存在股骨髓内定位杆插入方向与股骨解剖轴方向不一致，从而产生股骨远端截骨误差[11]。本组胫骨假体总体安装角度优良率高于股骨假体，提示胫骨髓外定位准确度相对高于股骨髓内定位，但仍需注意导致胫骨平台截骨偏差的潜在风险[12]，由于胫骨扭转畸形影响了踝关节中点的体表定位，进而会影响胫骨髓外定位的准确性，2010年Bae等[13]研究示术前胫骨内翻畸形> 10°患者术后下肢遗留内翻风险更大。
目前，计算机辅助导航技术已逐渐应用于TKA，以提高截骨准确性，但对于术前下肢对线严重畸形患者，仍存在较高截骨偏差。研究发现，术前膝关节内翻畸形> 15°患者，无论使用计算机辅助导航技术还是传统TKA定位技术，术后下肢对线无明显差异，不能有效提高术后下肢对线优良率[13-14]。有研究比较了传统TKA和术前3D打印截骨模板、术中行个性化截骨的TKA术后假体位置，发现个性化截骨TKA比传统TKA能提高股骨假体及胫骨假体放置的精确度，明显改善患者下肢对线[15-16]。鉴于此，下肢对线严重畸形患者，术前摄下肢全长X线片检查时需注意体位，必要时可联合CT检查，以准确评估股骨及胫骨侧畸形程度及特点，并结合多种术中定位技术，提高定位精确度，改善假体安装角度。
综上述，本研究结果显示术前下肢对线畸形越严重，TKA术后下肢对线不良风险越大。其中股骨假体安装角度是影响下肢对线角度的重要因素。因此，对于膝关节畸形严重的患者，应该重视个性化术前分析，必要时进行数字化三维测量分析，规范手术操作，提高截骨精度，改善术后下肢对线，为延长假体远期生存时间奠定坚实基础。但本研究也存在一定局限性，纳入患者的手术由两组医师完成，存在因不同术者手术技术差异产生的偏倚，因此研究结论有待扩大样本量进一步分析明确。
正常下肢机械轴线是通过膝关节中心或稍偏内侧[1]，可以使重力负荷均匀分布在膝关节内侧和外侧间室关节面上[2]。人工膝关节置换术对恢复下肢对线有严格要求[3]，若术后下肢对线不良，可造成假体关节面应力分布异常，进而导致局部假体应力集中而加速磨损，增加假体松动的风险[2]。术中准确定位截骨以及假体安装是重建理想下肢对线的关键。目前有研究表明，患者术前下肢对线严重畸形是导致术后下肢对线不良的重要影响因素[4]。本研究通过统计分析人工膝关节表面置换术（total knee arthroplasty，TKA）中股骨假体和胫骨假体安装角度以及术后下肢对线的优良率，探讨术前下肢对线畸形程度对假体安装角度和术后下肢对线的影响。
1 临床资料
1.1 一般资料
纳入标准：因退行性骨关节炎行初次TKA患者。排除标准：①病例资料不完整、影像学资料不规范者；②伴膝关节化脓性感染者；③术前伴膝关节以外的下肢其他部位畸形者；④患侧肢体有骨科手术史者。
2012年1月－2013年12月，198例（245膝）患者符合选择标准纳入研究。其中，男23例，女175例；年龄43～90岁，平均67岁。单膝151例，其中左膝75例、右膝76例；双膝47例，均同期置换。病程1个月～30年，中位时间8.99年。术前X线片检查示，内翻畸形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 手术方法
蛛网膜下腔阻滞麻醉联合持续硬膜外麻醉下，患者取仰卧位，作前正中入路。采用股骨髓内定位技术，于股骨髁间内侧副韧带止点前方1 cm、外侧0.5 cm处钻入髓内定位杆，套入股骨远端水平截骨模板，设定外翻角6°，截骨厚度约11 mm。胫骨按髓外定位技术确定垂直力线、后倾3°截骨模板，完成胫骨平台水平截骨，伸直间隙可插入10 mm厚度的衬垫。检查关节完全伸直，侧方稳定。套入合适假体试模，检查患膝于屈曲、伸直位均无异常侧方运动，活动度良好，机械轴线方向正确，髌骨轨迹良好，取出试模。依次安装胫骨假体、股骨假体，衬垫试模插入后伸直位压配至骨水泥干硬，清理多余骨水泥残块，插入正式衬垫，完成后稳定型假体安装，复位关节。放置引流，逐层关闭切口。
1.3 观测指标
于下肢全长正位X线片上，采用医学影像信息系统（南京海泰医疗信息系统有限公司）测量相关指标。首先标示测量轴线，根据股骨头外形轮廓拟合成圆形，将其圆心定为股骨头旋转中心；选择股骨髁间窝区域中心定为髁间窝中点，连接股骨头旋转中心与髁间窝中点为股骨机械轴线；连接胫骨平台中点与踝关节中点为胫骨机械轴线。测量术前及术后1周股骨与胫骨机械轴线夹角（femorotibial angle，FT），分别代表手术前后下肢对线角度；术后1周股骨机械轴线与关节线夹角（mechanical femoral angle，MF）、胫骨机械轴线与关节线夹角（anatomical tibial angle，AT），分别代表股骨、胫骨假体安装角度。见图 1。
图1
X线片测量示意图∠a：FT∠b：MF∠c：AT
Figure1.
Sketch map of index measurement on X-ray films∠a: FT ∠b: MF∠c: AT
术后下肢对线恢复中立位，即FT为（180±3）°，代表术后下肢对线优良，计算术后下肢对线优良率（下肢对线优良膝数/总膝数×100%）。MF及AT为（90±3）°时，代表假体安装角度优良，计算假体安装角度优良率（假体安装角度优良膝数/总膝数×100%）。
1.4 统计学方法
采用SPSS19.0统计软件进行分析。根据术前下肢对线畸形程度将患者分为5组：内翻畸形≥20°组（A组）、内翻畸形10～20°（B组）、内翻畸形≤10°（C组）、外翻畸形< 10°（D组）、外翻畸形≥10°（E组）。计量资料以均数±标准差表示；组内手术前后FT比较采用配对t检验；组间MF、AT比较采用方差分析，两两比较采用LSD检验。计数资料以率表示，组间比较采用χ2检验。采用Pearson相关分析手术前后FT以及MF、AT间相关性。检验水准α=0.05。
2 结果
245膝手术前后FT分别为（171.53±9.12）、（177.38±3.57）°，术后1周MF及AT分别为（89.00±2.68）、（88.62±2.16）°。术前FT与术后FT及MF相关（r=0.375，P=0.000；r=0.386，P=0.000），与AT无相关（r=0.024，P=0.710）。术后FT与MF、AT亦相关（r=0.707，P=0.000；r=0.582，P=0.000）。总体术后下肢对线优良率为70.2%（172/245）。股骨假体安装角度优良率为69.0%（169/245）；假体内翻放置超过3°（MF < 87°）共59膝（24.1%），外翻放置超过3°（MF > 93°）共17膝（6.9%）。胫骨假体安装角度优良率为76.3%（187/245）；假体内翻放置超过3°（AT < 87°）共52膝（21.2%）；外翻放置超过3°（AT > 93°)共6膝（2.4%）。
各组组内术后FT与术前比较，差异均有统计学意义（P < 0.05）。各组术前FT比较，差异均有统计学意义（P < 0.05）；术后A组与B、C、D、E组比较，B、C组分别与D、E组比较，差异均有统计学意义（P < 0.05）；B、C组间及D、E组间比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。见表 1。A、B、C、D、E组术后下肢对线优良率分别为27.8%（5/18）、66.0%（62/94）、74.4%（67/90）、88.9%（32/36）、85.7%（6/7）。各组间下肢对线优良率比较，差异均有统计学意义（P < 0.05）。
表1
各组X线片测量指标比较（°，各组间AT比较，差异均无统计学意义（P > 0.05）。除D、E组间MF比较差异无统计学意义（P > 0.05）外，其余各组间MF比较差异均有统计学意义（P < 0.05）。见表 1。
3 讨论
本研究根据术前下肢对线畸形程度将患者分成5组，各组术后下肢对线均较术前显著改善。但组间比较，下肢内翻畸形≥20°者（A组）术后下肢对线角度偏差更大，下肢对线优良率仅为27.8%（5/18），显著低于其他各组。进一步分析术前对线畸形对股骨、胫骨假体安装角度的影响，结果提示术前下肢对线角度与股骨假体安装角度相关，而与胫骨假体安装角度无相关。提示术前下肢内翻畸形≥20°的患者，TKA术后出现下肢对线不良风险较高，且股骨假体安装角度较胫骨假体更容易出现偏差。本组总体术后下肢对线优良率为70.2%，与文献报道的基于传统手术技术的TKA术后下肢对线优良率相近[5]。
术中准确定位截骨以及假体安装是重建理想下肢对线的关键。存在严重内、外翻畸形的膝关节可能合并股骨干和胫骨干畸形、大量骨赘增生和骨缺损，会影响术中截骨定位及假体安装的准确度。目前，TKA术中主要采用股骨髓内定位与胫骨髓外定位技术定位截骨，但均存在截骨角度偏差风险。股骨远端截骨偏差是导致股骨假体冠状面对位角度不良的主要原因，对于股骨干侧弓严重内翻畸形患者若股骨远端常规选择5～6°外翻截骨，可能导致股骨假体内翻位放置；而对于股骨干侧弓严重外翻畸形患者，则会出现股骨假体外翻位放置[6-7]。研究表明，术前基于患者下肢全长X线片测量股骨外翻角，可在一定程度上提高股骨远端截骨准确度[8]。但需要注意，术前下肢严重内、外翻畸形患者，X线片检查时患肢难以维持标准体位，也会影响股骨外翻角测量结果的准确性[9-10]；其次，由于手术操作技术误差或患者股骨远段髓腔过于宽大，存在股骨髓内定位杆插入方向与股骨解剖轴方向不一致，从而产生股骨远端截骨误差[11]。本组胫骨假体总体安装角度优良率高于股骨假体，提示胫骨髓外定位准确度相对高于股骨髓内定位，但仍需注意导致胫骨平台截骨偏差的潜在风险[12]，由于胫骨扭转畸形影响了踝关节中点的体表定位，进而会影响胫骨髓外定位的准确性，2010年Bae等[13]研究示术前胫骨内翻畸形> 10°患者术后下肢遗留内翻风险更大。
目前，计算机辅助导航技术已逐渐应用于TKA，以提高截骨准确性，但对于术前下肢对线严重畸形患者，仍存在较高截骨偏差。研究发现，术前膝关节内翻畸形> 15°患者，无论使用计算机辅助导航技术还是传统TKA定位技术，术后下肢对线无明显差异，不能有效提高术后下肢对线优良率[13-14]。有研究比较了传统TKA和术前3D打印截骨模板、术中行个性化截骨的TKA术后假体位置，发现个性化截骨TKA比传统TKA能提高股骨假体及胫骨假体放置的精确度，明显改善患者下肢对线[15-16]。鉴于此，下肢对线严重畸形患者，术前摄下肢全长X线片检查时需注意体位，必要时可联合CT检查，以准确评估股骨及胫骨侧畸形程度及特点，并结合多种术中定位技术，提高定位精确度，改善假体安装角度。
综上述，本研究结果显示术前下肢对线畸形越严重，TKA术后下肢对线不良风险越大。其中股骨假体安装角度是影响下肢对线角度的重要因素。因此，对于膝关节畸形严重的患者，应该重视个性化术前分析，必要时进行数字化三维测量分析，规范手术操作，提高截骨精度，改善术后下肢对线，为延长假体远期生存时间奠定坚实基础。但本研究也存在一定局限性，纳入患者的手术由两组医师完成，存在因不同术者手术技术差异产生的偏倚，因此研究结论有待扩大样本量进一步分析明确。
