全膝关节置换术不同股骨后髁偏心距对术后膝关节最大屈曲度影响的初步研究

黄　威　孔　荣　李守民　方诗元　禹德万　朱　晨　李乾明　徐　泽　王　磊

全膝关节置换术不同股骨后髁偏心距对术后膝关节最大屈曲度影响的初步研究

黄威孔荣李守民方诗元禹德万朱晨李乾明徐泽王磊

[摘要]目的通过初步基础实验研究，探讨股骨后髁偏心距与膝关节置换术后膝关节最大屈曲度的关系。方法对6具尸体膝关节(6膝)进行全膝关节置换术，应用股骨前参照测量导板系统，保持前髁截骨平面不变，调整导板钻头导向刻度决定股骨后髁截骨平面，依股骨后髁截骨量变化数值再调整胫骨侧截骨平面，保持膝关节屈曲间隙和胫骨平台后倾角恒定，依此安装相应型号股骨侧试模假体，最大屈曲膝关节纯侧位1 ∶1摄X线片，测量并记录股骨后髁偏心距、膝关节最大屈曲角度，进行统计学分析。结果经Pearson相关系数和Spearman相关系数检验，同一标本不同股骨髁偏心距与术后膝关节最大屈曲度并无相关性(P>0.05)。结论全膝关节置换术应用后稳定型假体股骨后髁偏心距大小与术后膝关节最大屈曲度无相关性。

[关键词]全膝关节置换术；股骨后髁偏心距；膝关节屈曲度

作者单位： 230001合肥安徽医科大学附属省立医院骨一科

全膝关节置换术是治疗膝关节炎疼痛和改善关节功能的有效方法，术后获得良好的膝关节屈曲度是手术成功和患者满意的一个重要因素。全膝关节置换术后获得良好的膝关节屈曲度，与患者年龄、性别、体质量指数、术前膝关节屈曲度、假体设计、手术技术、术后康复等因素有关[1,2]。而股骨后髁偏心距(femur posterior condylar offset)参数对于全膝关节置换术后屈曲度的影响具有争议，有些研究认为其与术后屈曲度有关[3-5]，而有些研究认为无关[6-8]。本文通过在6具尸体膝关节(6膝)上应用人工膝关节置换术同时改变不同的股骨后髁偏心距，测量膝关节最大屈曲度，进一步探讨其与术后膝关节最大屈曲度的关系。

1材料与方法

1.1实验标本实验用经福尔马林固定的成年尸体下肢6具(6膝)，长度自髋关节离断至足(包括足)，其中男尸4具(4膝)，女尸2具(2膝)，膝关节均未见明显疤痕及畸形，被动屈伸活动自如，标本均来源于安徽医科大学解剖学教研室。

1.2实验材料实验用假体选用强生DePuy PFC SIGMA后稳定型假体固定平台系统，股骨侧试模选用常用型号2、2.5、3、4，测量a数值(图1)，型号2、2.5、3、4试模，a值分别为49.0、52.0、54.0、57.0 mm；间隙垫片厚度包括1、8、10、12.5、15、17.5 mm；股骨测量导板选择前下型(前参照，图2)；实验用骨水泥选用有机胶泥替代。

a为股骨假体前髁后缘至假体后髁后缘最远端距离

前下型测量导板定位股骨前后髁截骨位置，操作中将导板上方导针置于远端股骨表面(股骨前髁皮质爬坡处)，拧紧导板上方尺寸指示刻度，调整钻头导向刻度来决定后髁截骨位置(截骨量)，即前髁截骨量保持不变，不同型号股骨侧假体，其后髁截骨量大小不同

1.3方法及步骤所有标本均未行髌骨置换。术前6具尸体膝关节均拍摄最大屈曲纯侧位1 ∶1 X线片，测量股骨后髁偏心距及最大膝关节屈曲度(测量方法见图3)。常规行膝关节正中切口，内侧髌旁入路暴露膝关节，6具膝关节均未见明显关节软骨磨损，先行股骨侧截骨：股骨远端等量截骨9 mm，选用前参照系统，将股骨测量导板导针定位于股骨远端外侧皮质齐平，拧紧尺寸指示刻度，移动钻头导向刻度，分别定位于2、2.5、3、4，外旋3°在导板导钉孔依次打入导钉，股骨侧按实际测量大小完成斜面截骨、髁间截骨。胫骨侧专用器械完成平台截骨，平衡伸屈膝间隙，8 mm间隙块测量屈伸间隙相等。安装实际股骨侧及胫骨侧试模假体，选用8 mm半月板，极度屈曲膝关节摄最大屈曲侧位1 ∶1 X线片，划线测量并记录股骨后髁偏心距及最大膝关节屈曲度。再分别由小至大安装其余型号股骨侧截骨板对应之导板钉孔标记，分别完成斜面截骨、髁间截骨，再分别按照不同股骨髁假体测量数据a之间差异，选择相应胫骨侧加截骨数值或选用加厚胫骨平台半月板型号，保证屈曲间隙恒定为8 mm，应用不同型号膝关节股骨侧假体极度屈曲膝关节摄最大屈曲纯侧位1 ∶1 X线片，依次测量股骨后髁偏心距及最大膝关节屈曲度。

b为股骨远端后侧皮质延长线与股骨后髁最远端距离；c为股骨远端前侧皮质延长线与股骨后髁最远端距离；其中b定义为股骨后髁偏心距，b/c定义为股骨后髁偏心距比率

1.4观察指标同一尸体膝关节标本应用不同大小型号股骨侧假体，分别拍摄最大屈曲纯侧位1 ∶1 X线片，依次测量并记录股骨后髁偏心距及最大膝关节屈曲度，共6组数据。(1号标本操作中股骨侧安装不同型号假体摄1 ∶1纯侧位X线片如图4、5、6、7)

图41号标本股骨侧2号假体

图5 1号标本股骨侧2.5号假体

图61号标本股骨侧3号假体

图71号标本股骨侧4号假体

1.5统计学方法应用SPSS 19.0软件进行统计学分析，采用Pearson相关系数和Spearman相关系数检验股骨后髁偏心距变化与膝关节最大屈曲度的相关性，P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1术前与术后标本偏心距6具标本术前与采用不同型号股骨侧假体术后股骨后髁偏心距详见表1。

表1　术前与术后标本股骨后髁偏心距(mm)

2.2术前与术后标本最大屈曲度6具标本术前与采用不同型号股骨侧假体术后膝关节最大屈曲度详见表2。

表2　术前与术后标本最大屈曲度(度)

2.3统计分析经Pearson相关系数和Spearman相关系数检验，同一标本不同股骨髁偏心距与术后膝关节最大屈曲度并无相关性(P>0.05)，详见表3。

表4　Pearson相关系数和Spearman相关系数检验

3讨论

3.1股骨后髁偏心距对膝关节置换术后屈曲度的影响股骨后髁偏心距最早由Bellemans等[3]在2002年提出，其在150例应用后交叉韧带保留型假体的全膝关节置换的研究中首次提出股骨后髁偏心距对膝关节最终屈曲度的影响，认为全膝关节置换术后最大可获得的膝关节屈曲度受限于胫骨平台后缘和股骨后侧皮质的直接撞击，重建膝关节股骨后髁偏心距可以使膝关节屈曲过程中这种直接撞击延迟发生，故而获得更大的膝关节屈曲度。这项研究指出了股骨后髁偏心距和膝关节屈曲度的线性关系(Pearson相关系数r=0.58,P<0.001)，同时指出股骨后髁偏心距每减少1 mm，膝关节屈曲度减少6.1°。但是，在他们的研究中，作者并没有说明潜在的因素对膝关节屈曲度的影响，比如患者自身因素、膝关节假体运动学特点、胫骨平台截骨后倾角。近年来，股骨后髁偏心距对膝关节活动度的影响多有报道。Malviya等[5]在101例膝关节置换12个月随访中发现重建或增加股骨后髁偏心距和最终膝关节最大屈曲度有关，术前应考虑膝关节假体的设计和股骨侧假体的大小；Bauer等[6]在410例膝关节置换中发现，术前平均膝关节屈曲度为112°，术前平均股骨后髁偏心距为28.3 mm，术后平均股骨后髁偏心距为29.4 mm，术后平均膝关节屈曲度为108°，其认为股骨后髁偏心距、胫骨平台后倾角度与术后膝关节屈曲度无关联，最主要的影响因素且呈线性关系的为术前膝关节屈曲度。

3.2本实验结果本实验旨在初步研究股骨后髁偏心距独立参数对术后膝关节屈曲度的影响，通过保持前髁截骨平面不变，应用股骨前参照测量导板系统，保持前髁截骨平面不变，调整导板钻头导向刻度决定股骨后髁截骨平面，依股骨后髁截骨量变化数值再调整胫骨侧截骨平面，保持膝关节屈曲间隙和胫骨平台后倾角恒定，依此安装相应型号股骨侧试模假体，摄最大屈曲膝关节纯侧位1 ∶1 X线片，测量并记录股骨后髁偏心距和膝关节最大屈曲角度，进行统计学分析。本实验过程中：①关节线高度发生变化，变化范围在10 mm以内，Selvarajah等[10]对76例膝关节置换术随访2.5年发现，胫骨关节线平均升高1 mm(范围-11～10 mm)，术后膝关节功能并无差异；②在通过胫骨侧加截骨或改用加厚半月板及加用垫片来改变胫骨截骨平面高度时屈曲间隙会有0.5 mm变化，例如1号标本由3号股骨侧假体改为2号股骨侧假体，股骨后髁加截骨5 mm，胫骨平台需垫高5 mm来保持屈曲间隙恒定，理论上半月板需要改用13 mm厚度，但实验用强生DePuy PFC SIGMA后稳定型假体固定平台系统无此型号半月板，故半月板改用12.5 mm厚度，由于人体韧带在等长状态下有2 mm自我调节度，我们考虑0.5 mm屈曲间隙变化对本实验不会产生本质影响。理论上，股骨后髁偏心距越大，屈曲过程中胫骨平台后缘与股骨后侧骨皮质发生撞击越晚，屈曲角度越大，但6具下肢膝关节实验标本即使应用股骨侧最小2号假体所有最大屈曲侧位摄片均未发现胫骨平台后侧与股骨后侧皮质撞击，本实验数据经Pearson相关系数和Spearman相关系数检验，证实同一标本不同股骨髁偏心距与术后膝关节最大屈曲度并无相关性。分析得此结果原因：①膝关节后方软组织在膝关节获得最大屈曲角度时可能阻挡其进一步屈曲，其阻挡作用发生在胫骨平台后侧与股骨后侧皮质撞击之前。因此肥胖患者，术后膝关节在屈曲过程中，胫骨平台后缘与股骨远端后侧骨皮质未发生撞击之前，大腿及小腿后方软组织即已发生阻挡，很难实现术后膝关节高屈曲度。②膝关节前方伸膝装置长度拉伸有一定限度，其可能在膝关节获得一定屈曲度时伸膝装置拉伸延长至极限，故而膝关节不能进一步屈曲。因此，进行膝关节置换手术，胫骨平台假体的偏后放置，不单因为胫骨后方骨质强度大，后移平台假体类似于获得胫骨结节前移的效果，减轻髌股关节压力，减少髌骨假体磨损[11]，我们还认为有延长伸膝装置的有效工作长度，使膝关节屈曲在过程中可获得更大长度的延伸，同时增加了股四头肌力臂，提高了股四头肌工作效率，对增加膝关节置换术后膝关节屈曲度数起一定作用。依据本实验研究结果，我们认为手术中没有必要刻意使用较股骨侧实际测量假体型号偏大号假体来改变其股骨后髁偏心距以期增加术后膝关节屈曲度；术中使用偏大号假体不仅可能需要进一步松解软组织以达到伸屈膝间隙平衡，而且偏大号假体横径可能会超出股骨远端实际横径，可能在膝关节屈伸活动过程中导致侧副韧带的磨损甚至断裂，引起膝关节不稳。

3.3本实验存在的不足本次实验过程中存在以下不足之处：①实验过程中，膝关节最大屈曲位摄纯侧位X线片过程中，关节囊、髌骨内侧支持带、股四头肌、筋膜、皮肤未进行缝合，未充分考虑到伸膝装置对膝关节屈曲度的影响，这可能是我们实验数据中膝关节最大屈曲度较Malviya等[9]进行101例膝关节置换12个月随访中术后平均膝关节屈曲度为108°为大的主要原因；②样本量过少，可能会出现误差；③实验用标本均为经福尔马林固定的尸体，未充分考虑其关节囊、韧带、肌肉等软组织张力变化与新鲜尸体区别，其张力变化对膝关节屈曲度的影响；④实验用膝关节假体单一，未选用多种品牌假体，可能未将膝关节假体设计考虑其中。此次实验仅为初步基础实验，未来我们会作出进一步改进，继续探讨和研究影响膝关节屈曲度的影响因素。

综上所述，通过本次初步基础临床试验，我们认为全膝关节置换术应用后稳定型假体股骨后髁偏心距大小与术后膝关节最大屈曲度无相关性。影响膝关节置换术后屈曲度的因素是多方面的，可能与患者年龄、性别、体质量指数、术前膝关节的屈曲度、假体设计、手术技术、术后康复等多因素有关。

参考文献

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[10] 吕厚山，林剑浩.现代人工关节外科学[M].北京：人民卫生出版社，2006：283.

(2014-11-23收稿2015-02-18修回)

Different femoral postrior condyle of total knee arthroplasty on the impact of the postoperative maximum flexion degeree

by preliminary basic research

HuangWei，KongRong，LiShoumin，etal

SectionⅠ，DepartmentofOrthopedics，ProvincialHospitalAffiliatedtoAnhuiMedicalUniversity，Hefei230001，China

[Abstract]ObjectiveApplication of preliminary experiment research, this paper discusses the relationship between the femoral postrior condyle and the maximum flexion of the knee after the total knee arthroplasty. MethodsTo take the total knee arthroplasty on the six lower limb corpse knees(six knees), adjusting the drill of the guide to decide posterior condylar osteotomy plane,depanding on the amount of postrior condylar osteotomy change and then adjust the value of the tibial osteotomy plane,keeping the knee flexion gap and posterior tibial slope constantly, then install the appropriate type of the femoral prosthetic tryout in turn,get the Maximum flexion knee pure lateral 1 ∶1 X-ray images, measure and record the value of the femoral condyle and knee maximum flexion degree for statistical analysis. ResultsThe data were assessed by the Pearson and Spearman correlation coefficients,the same sample of different femoral condylar offset and knee maximum flexion degree after total knee arthroplasty has no relevance.(P>0.05,had no significant difference).ConclusionDifferent femur posterior condyle and knee maximum flexion degree has no relevance after total knee arthroplasty by using the posterior stability prothesis.

[Key words]Total knee arthroplasty;Femur posterior condylar offset;Flexion of the knee

通信作者：孔荣，ahkongrong@163.com

doi:10.3969/j.issn.1000-0399.2015.04.002