股骨远端截骨面解剖参数测量现状

秦海泉 周玉坤 刘天宇 潘大洋 袁代柱

·综述·

股骨远端截骨面解剖参数测量现状

秦海泉 周玉坤 刘天宇 潘大洋 袁代柱

随着社会发展、人民生活水平提高及医学的快速发展,国人平均寿命延长, 老龄化问题也随之而来。在骨科领域,老年人中严重膝关节疾病的发病率明显增高, 患者的生活质量受到严重影响, 全膝关节置换术(TKA)能很好处理此问题。目前TKA已获得巨大成功。西方学者报道TKA术后20年的优良率在90%左右［1］, 国内文献报道其10～15年的生存率为85%～90%［2］, 可以肯定的是, 术后优良率与国外是有差距的［3］。原因在于我国目前长期使用的膝关节假体不是按照我国人群的膝关节解剖参数设计的, 而是根据国外人群的解剖参数设计的。

学界内已达共识：东西方人膝关节形态上是存在差异的。适合国人膝关节解剖形态的假体被设计出来才能提高我国的TKA优良率。TKA手术时股骨假体安装良好是膝关节置换后功能满意的关键因素之一［4,5］, 而股骨假体的设计较为复杂, 需要大量国人股骨远端截骨面的解剖学参数。但目前在国内, 这方面的数据仍不是很多。

1 骨远端截骨面的解剖参数

①后髁轴(posterior condylar line, PCL)：股骨内外后髁最突出点的切线。

②外科上髁轴(surgical transepicondylar axis, STEA)：股骨内上髁最低点与外上髁最高点的连线。

③临床上髁轴(clinical transcpicondylar axis, CTEA)：股骨内上髁最高点与外上髁最高点的连线。

④Whiteside's前后轴(anterior posterior line, APL)：髌骨滑槽最低点和髁间窝最高点的连线。

⑤股骨滑车轴(trochleare line, TL)：股骨内外髁前方最高点的连线。

⑥ 股骨前轴(anterior femoral axis, AFA)：与股骨滑车软骨毗邻的近侧的股骨前方切线。

⑦股骨后髁角(posterior condylar angle, PCA)：PCL相对于STEA旋转的角度。

⑧髁转角(condylar twist angle, CTA)：PCL相对于CTEA旋转的角度。

⑨APL的垂线与STEA的夹角(angle between the perpendicular of APL and STEA, ATA)。

⑩APL的垂线与CTEA的夹角(angle between the perpendicular of APL and CTEA, ACA)。

2 股骨远端截骨面解剖参数的测量方法

股骨远端截骨参数的测量方法有数码成像、实物标本及术中实体测量、X线、 CT 和 MRI 等测量法。标本法最为准确,但标本不易获得, 不能获得大样本测量数据。CT和 MRI测量与标本最为接近, 用CT和MRI［6,7］测量应用较多, 数据比较准确。目前临床上应用CT测量法较多是因为CT出现和使用较早, 技术成熟。MRI图像具有良好的对比度, 尤其对软组织结构如软骨、韧带、半月板等, 可清晰显示它们的解剖形态；其能显示矢状面、冠状面、横断面三个方向的切面图像；MRI不仅能清楚显示软组织, 增加骨、软骨及软组织的对比度, 而且可以显示股骨远端横断面, 并能显示清楚关节软骨及骨, 减少了测量误差, 提高实验的精确度；MRI无放射污染, 对人体影响非常小, 故而 MRI 测量是一种新的、较好的膝关节测量方法。另外, 三维重建图像有很大优越性,可以360°观察图像, 标记测量点准确, 从而减小测量误差,三维重建技术亦值得推广。

3 股骨远端截骨面的解剖参数的研究现状

SQL Server 2008软件, 能联网进行数据的录入及查找,是超大型数据库。为建立大样本、跨地域及多民族的国人股骨远端解剖学数据库提供了平台。目前在骨科, 快速成形(rapid prototyping)技术与3D打印技术联合应用已经在逐步推广使用, 它在没有模具的前提下, 快速生产出结构复杂的三维实体成为可能［8］, 可直接打印出实体模型或人工假体。

TKA时股骨假体如何定位呢？一般方法包括利用解剖标志定位、用固定的器械定位、术中拍片及计算机导航等。解剖标志定位最基本、准确, 器械定位因角度固定, 容易出现偏差, 而用拍片及计算机导航花费较高。目前临床常用解剖标志定位, 因股骨假体安装位置良好才能使术后关节功能恢复最好, 股骨假体安装位置若不好, 会导致许多手术并发症,如关节疼痛、假体使用寿命短、髌骨运动轨迹不好造成髌前疼痛等［9-11］, 这样手术容易不成功。国内到现在为止, 对股骨旋转力线的研究不少, 包括上髁轴、APL和参照PCL外旋3°。国外学者对这些标志做了大量研究, 而国内研究相对较少。

4 国内外研究结果

在我国, 孙明举等［12］用CT三维重建、CAD技术对21例正常国人的膝关节进行各参数精确测量。王岩等［13］用CT三维重建及计算机辅助技术对120例(240膝)正常国人的膝关节进行测量, 初步建立国内正常人膝关节相关指标参考值。张虎等［14］通过CT三维重建数据, 应用快速成形技术及3D打印技术生产出与人体膝关节相匹配的人工膝关节假体。周殿阁等［15］分析正常国人股骨远端参数, 研究膝关节运动学与其关系及其指导生产人工膝关假体的意义。吴剑彬等［16-19］用MRI对78侧正常膝关节分析, 结果显示：①股骨远端内外上髁的前后径大小与经股骨上髁轴宽度具有相关性, 国人股骨假体外旋度数较欧美国家大。②TL、AFA不建议作为膝关节置换时股骨假体旋转定位的标志。③股骨远端上髁的解剖大小, 国人要小于欧美国家人群；内外上髁的前后大小同STEA的宽度有相关性。姜侃等［20］用MRI对80例正常哈萨克族人双膝关节进行分析, 结果显示PCA与CTA男性大于女性, 而ATA则为女性大于男性。覃承诃等［4］通过分析指出华南地区人与华北地区人的 PCA 及 CTA都是男性大于女性, 两地区人的参数接近, 并且左右侧无明显差别；而PCA和CTA有相关性。国外学者的研究, 明确指出在形态学上,男女膝关节是有很多不同的, 主要表现在：①股骨远端的横径与股骨远端外侧前后径的比值(亦称为股骨面率)男性大于女性。②女性股骨远端前内、外侧髁的高度均低于男性；③女性Q角较男性大3°。

5 小结

要有良好的股骨假体旋转对线和非常适合的膝关节假体, 才能有良好的TKA的手术效果。我国各大医院进行的TKA手术, 使用的假体大部分是进口的, 这些假体和国人膝关节的匹配不是十分完美, 这就导致手术不能完美完成, 术后效果优良率不是很高和假体使用寿命稍短。在膝关节形态上, 国人与欧美人是不同的, 国人男女间也是不同的, 这种不同是形状上的不同。改进假体设计的关键是建立国人股骨远端截面参数数据库。随着CT、MRI和图像处理技术的不断提高, MRI重建、CT三维重建的成像精度、快速成形技术及3D打印技术的应用, 做出的模具可媲美实体标本, 使测量误差明显减小, 并且可以获取大量标本, 反复获取, 从根本上解决了尸体标本明显匮乏的问题。

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10.14163/j.cnki.11-5547/r.2015.15.198

2015-02-26］

550004 贵阳医学院

周玉坤