复发性髌骨脱位高度髌骨轨迹不良的发生率及危险因素分析

2018-12-20张志军张辉宋关阳郑峒冯华

中国运动医学杂志 2018年11期

张志军张辉宋关阳郑峒冯华

北京积水潭医院运动医学科（北京 100035）

复发性髌骨脱位（recurrent patellar dislocation，RPD）是运动医学科常见的膝关节疾病之一，其病因复杂，多数患者都需要进行手术治疗，其目的是恢复髌骨的稳定性，消除髌骨轨迹不良。近期的研究结果显示，高达70%～80%的复发性髌骨脱位患者存在近端髌骨轨迹不良[1-3]，表现为在伸膝终末阶段髌骨出现突然的外侧移位，该现象又称为J形征[4]。

评估髌骨轨迹不良的方法较多，体格检查（J形征）和CT参数测量是最常用的两种方式。J形征能动态反映整个屈伸过程中的髌骨轨迹，且评估方法简单，临床应用较多，但考虑到该评估方法的主观性，其结果的准确性和一致性难以保证[5]。而髌骨平分指数（bisect off⁃set index，BOI）、髌骨外侧位移指数（patellar trochleargroove distance，PTG）等轴位CT参数能够定量测量髌骨的外侧移位及倾斜[2，6]，是一种相对客观的髌骨轨迹评估方式，但是BOI和PTG都属于轴位测量数据，没有考虑到髌骨高度对髌骨轨迹的影响，属于“二维”髌骨轨迹。而膝关节CT三维重建能够直观显示髌股关节的对合关系，可准确识别伸膝位时髌股关节完全脱位的患者，这部分患者可定义为高度髌骨轨迹不良。

刘心等[7]曾研究过复发性髌骨脱位患者出现J形征的危险因素，发现高位髌骨和伸膝位髌骨外偏与J形征存在显著的相关关系，说明了高位髌骨在髌骨轨迹不良中的重要性。然而，目前尚未见研究探讨复发性髌骨脱位患者中出现高度髌骨轨迹不良的危险因素，而这些危险因素的明确对于手术消除高度髌骨轨迹不良至关重要。

本研究根据伸膝位CT中髌股关节的对合关系，提出高度髌骨轨迹不良的概念，探究复发性髌骨脱位患者出现高度髌骨轨迹不良的发生率及其危险因素。

1 对象与方法

1.1 研究对象

本研究对2017年1月至2018年8月入住北京积水潭医院运动医学科行手术治疗的231例复发性髌骨脱位患者进行回顾性研究，所有患者术前均行髋膝踝CT扫描。纳入标准：（1）诊断为复发性髌骨脱位；（2）术前影像学资料完整。排除标准：（1）翻修手术；（2）同侧股骨或胫骨骨折史；（3）膝关节伸直受限。最终入选本研究的患者共117例，依据下述髌骨轨迹测量及分度方法，伴有高度髌骨轨迹不良的患者为病例组（n=25），不伴高度髌骨轨迹不良的患者为对照组（n=92）。

1.2 髌骨轨迹测量

患者取平卧位，膝关节伸直，股四头肌维持收缩状态，行双侧髋关节、膝关节、踝关节CT扫描（Siemens Aktiengesellschaft，Federal Republic of Germany），使用RadiAnt DICOM Viewer（Medixant，Poland）对CT数据进行三维重建，因复发性髌骨脱位的髌骨轨迹不良发生于伸膝终末阶段（即J形征），因此根据膝关节0度时的髌股关节对合关系将髌骨轨迹分为3类：正常或接近正常、低度轨迹不良、高度轨迹不良。影像学特征见表1，三维重建图像如图1所示。

表1 髌骨轨迹分度及影像学特征

图1 髌骨轨迹分度示意图

为计算组内相关系数（intraclass correlation coeffi⁃cients，ICC），从所有117名纳入患者中随机选取40名患者，由2名检查者分别独立鉴别是否为高度髌骨轨迹不良；此外，2名检查者分别于患者入院第1天和第4天对同一患者进行评估。

1.3 影像学参数测量

采用 Mimics Research软件（ Materialise公司，比利时）对CT数据进行三维重建，在重建模型中进行下肢旋转参数的测量：

（1）股骨前倾角（如图2.A）：在三维重建模型中确认股骨头中心点位置及股骨颈中心线，股骨头中心点和股骨颈中心线的连线与股骨内外髁后缘切线的夹角为股骨前倾角。（2）关节扭转角（如图2.B）：胫骨平台后缘切线与股骨内外髁后缘切线的夹角为膝关节扭转角。（3）胫骨外旋角（如图2.C）：胫骨平台后缘的切线与内外踝中点连线的夹角即为胫骨外旋角。

图2 Mimics Research软件测量下肢旋转参数

除上述旋转参数外，以下3个解剖参数也在二维CT或膝关节纯侧位像上进行测量：

（1）髌骨高度：术前在手术室通过C臂获取膝关节纯侧位像，在纯侧位像上使用Caton指数测量髌骨高度，如Caton指数大于1.2，则诊断为高位髌骨。（2）滑车发育不良：同样在膝关节纯侧位像上评估股骨滑车发育程度，将Dejour B、D型诊断为严重滑车发育不良。（3）胫骨结节-股骨滑车距离（tibial tuberosity-trochle⁃ar groove，TT-TG）：将股骨滑车近端层面与胫骨结节近端层面进行叠加，首先标记股骨后髁的连线作为参考线，然后标记股骨滑车最低点和胫骨结节中点，分别投影在参考线上，测量这两条线之间的距离即为TTTG，＞20 mm定义为TT-TG异常增大。

1.4 统计学分析

采用SPSS 21.0统计软件进行数据分析。首先对病例组和对照组的各自变量进行单因素分析，分类变量（性别、高位髌骨、TT-TG增大、严重滑车发育不良）使用χ2检验，连续性变量（股骨前倾角、胫骨外旋角、膝关节扭转角）使用t检验或Mann-Whitney检验（不满足正态性或方差齐性时）。然后对单因素分析中差异有统计学意义（P＜0.05）的变量进行多因素Logistic回归分析，明确其是否为高度髌骨轨迹不良的危险因素，P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

入选本研究的患者共117例，其中伴有高度髌骨轨迹不良的患者共25例，为病例组，髌骨轨迹正常或低度轨迹不良的患者共92例，为对照组，高度髌骨轨迹不良的发生率为21.4%（25/117），两组患者的基本人口学特征如表2所示。

高度髌骨轨迹不良判断的组内一致性和组间一致性分别为：0.74和0.85。

表2 病例组和对照组的基本人口学特征比较

对6个解剖学参数进行单因素分析，病例组股骨前倾角、关节扭转角和高位髌骨比例均大于对照组，其差异具有统计学意义（P＜0.05），而胫骨外旋角、TT-TG增大比例和严重滑车发育不良比例在两组间的差异没有统计学意义（表3）。

表3 病例组和对照组的单因素分析结果

TT-TG增大比例高位髌骨比例严重滑车发育不良比例12/25 20/25 14/25 53/92 36/92 35/92 0.391＜0.001 0.107

将单因素分析显示差异有统计学意义的3个自变量纳入多因素Logistic回归分析，结果显示股骨前倾角增大、关节扭转角增大和高位髌骨与高度髌骨轨迹不良存在相关性，股骨前倾角增大、关节扭转角增大和高位髌骨是复发性髌骨脱位患者出现高度髌骨轨迹不良的危险因素（表4）。

表4 病例组和对照组多因素Logistic回归分析结果

3 讨论

本研究最重要的发现是：1.在入选的117例复发性髌骨脱位患者中，存在高度髌骨轨迹不良的患者有25人，发生率为21.4%。2.病例组和对照组股骨前倾角、关节扭转角和高位髌骨发生率均存在差异，且差异存在统计学意义（P＜0.05）。3.股骨前倾角增大、膝关节扭转角增大以及高位髌骨是复发性髌骨脱位出现高度髌骨轨迹不良的危险因素。

复发性髌骨脱位治疗的目的是在恢复髌骨稳定性的同时纠正髌骨轨迹不良，目前内侧髌股韧带（medial patellofemoral ligament，MPFL）重建是治疗复发性髌骨脱位最常用的手术方式，能够很好地恢复髌骨的稳定性，术后再脱位的风险很低[8]。但多项研究显示，MPFL重建并不能有效纠正髌骨轨迹不良[9，10]，而术后残存髌骨轨迹不良会增加移植物的内在张力，影响膝屈伸活动中移植物的等长性，最终可能会导致手术失败[11]，这一问题对于术前存在高度髌骨轨迹不良的患者尤为重要，如何有效消除高度髌骨轨迹不良可能是手术成功的关键。

高度髌骨轨迹不良的有效消除依赖于危险因素的识别。近年来，股骨前倾角增大在复发性髌骨脱位中的作用逐渐受到重视，股骨旋转截骨治疗复发性髌骨脱位的临床报道效果较好[12-14]，但股骨前倾角增大与髌骨轨迹不良的关系目前并不明确，本研究发现股骨前倾角增大是复发性髌骨脱位高度髌骨轨迹不良的危险因素之一。Nelitz等[15]在股骨旋转截骨对下肢冠状位力线影响的研究中发现，股骨前倾角与髌骨轨迹存在相关性，通过股骨旋转截骨能够有效改善髌骨轨迹不良。在探讨MPFL治疗复发性髌骨脱位失效原因的研究中，多个研究指出过大的股骨前倾角可能是MPFL失效的原因[16，17]。Franciozi等[18]在报道胫骨结节截骨联合MPFL重建治疗复发性髌骨脱位的疗效时，发现股骨前倾角大的患者，其临床结果显著差于股骨前倾角小的患者。上述结果可能的原因为股骨前倾角增大的患者存在高度髌骨轨迹不良，进而影响到MPFL移植物的等长性，最终导致手术疗效差甚至手术失败。

膝关节扭转角增大是一种由软组织异常导致的下肢旋转畸形，表现为胫骨近端相对于股骨远端的过度外旋，目前关于膝关节扭转畸形与复发性髌骨脱位关系的研究少[19]。我们的研究结果显示，膝关节扭转角增大是高度髌骨轨迹不良的危险因素之一，但膝关节扭转角通过何种机制引起高度髌骨轨迹不良目前并无报道，可能是作为下肢旋转畸形整体的一部分发挥作用，需要进一步研究来阐明膝关节扭转角在复发性髌骨脱位高度轨迹不良中的作用。

高位髌骨是复发性髌骨脱位重要的解剖学异常，既往研究显示通过矫正高位髌骨可有效治疗复发性髌骨脱位[20-22]。但高位髌骨与高度髌骨轨迹不良的关系目前并无研究，我们的研究结果显示高位髌骨能够显著增加高度髌骨轨迹不良发生的风险（OR=4.76）。刘心等[7]在复发性髌骨脱位的人群中进行研究，分析J形征出现的危险因素，结果发现高位髌骨与J形征存在显著相关关系，说明高位髌骨在髌骨轨迹不良中的重要性，因为当髌骨高度增加时，在0°伸膝位髌骨会失去滑车的骨性限制，髌骨在股四头肌的收缩作用下会出现明显的外侧移位[23]，进而导致髌骨轨迹不良。

本研究的局限为：1.样本量较少。本研究提出高度髌骨轨迹不良的概念，并在复发性髌骨脱位人群中进行流行病学研究，尚需进一步增加样本量，以便更加准确地了解高度髌骨轨迹不良的发生率。2.通过CT三维重建的方式判断髌骨轨迹不良较为直观，但缺乏客观的数据测量。虽然高度髌骨轨迹不良评估的组间一致性和组内一致性很好，但仍存在一定的主观性。