术前MRI测量对提高全膝关节置换股骨假体外旋角度准确性的意义

2019-11-14王体惠王旭王晓露陈继良吴锦清

骨科临床与研究杂志 2019年6期

王体惠王旭王晓露陈继良吴锦清

人工全膝关节置换术(total knee arthroplasty，TKA)是治疗膝关节骨关节炎、类风湿关节炎、膝关节结核等疾病最有效的手术方式。据报道，约20%的接受TKA的患者术后满意度较差[1-3]。股骨假体旋转角度安放欠佳会影响屈伸间隙平衡及髌股轨迹，引起髌前痛、关节功能受限等并发症，甚至降低假体的生存率[4]。股骨假体内旋与TKA术后髌前疼痛明显相关。临床常用的股骨后髁截骨方法均存在缺陷。间隙平衡法是膝关节PS型假体行股骨后旋截骨的参照方法之一，但其完全依赖胫骨平台截骨的准确性，若胫骨平台截骨稍有失误将导致股骨旋转定位不良。Whiteside线是髌骨滑车沟最低位置与股骨髁中心的连线，是髌骨活动的最佳路线。在初次行TKA时，Whiteside线容易定位，但对于股骨滑车发育不良及伴有严重髌股关节炎的患者，通过Whiteside线定位的精确度则不高。由于外科通髁轴(surgical transepicondyle axis，sTEA)是膝关节屈伸的中心，因此准确定位股骨旋转轴线尤为重要。目前，国内多数文献均参考Whiteside线联合sTEA线确定股骨后髁截骨线，但由于股骨远端形态个体差异大，且存在种族、性别、地域等差别，部分患者仍存在股骨外旋角度欠佳的情况[5]。因此，通过术前MRI测量股骨远端sTEA线与后髁轴线(posterior condylar line，PCL)线的夹角髁扭转角(post condylar angle,PCA)，术中根据该角度行股骨后髁截骨，相比Whiteside线联合sTEA线截骨理论上可提高术后股骨外旋角度安放的准确性。基于此，本研究主要探讨术前MRI测量对提高全膝关节置换股骨假体外旋角度的准确性。

资料与方法

一、资料

回顾分析2018年1—6月福建医科大学附属闽东医院关节外科收治的行TKA的52例膝关节骨关节炎终末期患者的病历资料。其中，男26例(由于福建闽东地区多为丘陵地带，因此男性骨关节发病率较高)，女26例；年龄(62.2±2.8)(53～78)岁。将术前未行膝关节MRI检查的患者设为综合组，将术前行膝关节MRI检查的患者设为MRI测量组，每组26例。综合组：男12例，女14例；年龄(64.5±4.1)岁；BMI(26.8±3.6)kg/m2；内翻24例，外翻2例。MRI测量组：男14例，女12例；年龄(62.3±1.9)岁；BMI(25.0±4.5)kg/m2；内翻23例，外翻3例。两组患者的年龄、性别、BMI等一般资料比较差异均无统计学意义(均P>0.05)，具有可比性。排除在膝关节韧带框架以外的畸形患者，以及手术前后均未行膝关节MRI检查的患者。

二、方法

1.术前MRI测量：MRI扫描设备选择荷兰飞利浦公司的3.0T磁共振。扫描层厚和层距均为2 mm。冠状面和矢状面扫描范围为膝关节线上下各20 cm，横断面扫描范围为股骨远端6 cm。采用STARPACS医学图像管理系统测量。患者取仰卧位，髌骨朝前，双下肢伸直，将沙袋垫于踝关节下方。调整胫骨干轴平行于治疗床水平方向，使胫骨处于中立位，扫描矢状面及冠状面的膝关节。在扫描轴位时应使扫描平面与冠状面上的胫骨近端解剖轴垂直，且与矢状面上的股骨前侧皮质垂直。

2.手术：采用全身麻醉联合股神经阻滞麻醉。于膝前正中稍内侧皮肤做一切口，经髌旁内侧关节囊切开入路显露关节腔，翻或不翻髌骨，暴露胫骨平台，髓外定位平台截骨。充分暴露股骨远端，清理股骨髁周缘骨赘，用髓内定位器辅助股骨远端水平截骨。综合组用电刀标记股骨远端sTEA线及Whiteside线，并根据后髁截骨导板行后髁截骨(图1)。如果术中sTEA线与Whiteside线不一致，或股骨髁存在发育较浅或发育不良时则以sTEA线为准；如果股骨髁发育正常，需再次确认sTEA线，同时根据截骨线及前后髁截骨量综合考量。MRI测量组根据术前MRI测得的股骨外旋角行股骨外旋截骨，术中先按后髁3°外旋画出截骨线(图2)，然后根据测量值减去3°的差值做内外旋画线确定后髁截骨线(图3)。本研究采用的截骨技术以测量截骨为主，结合间隙平衡技术，反复测量，以达到屈伸间隙软组织平衡。两组其余截骨步骤均相同，TKA手术均由同一医师主刀完成，使用北京爱康宜诚医疗器材有限公司生产的A3 PS(后稳定型)膝关节假体。骨与假体界面采用骨水泥固定，行髌骨成形及去神经化处理。术中根据“无拇指”试验测试髌股轨迹，必要时行髌外侧支持带囊外松解、“鸡尾酒”注射镇痛及氨甲环酸局部灌注止血治疗。

3.术后处理：选取PACS系统中术前MRI及术后CT轴位图像上sTEA及PCL轴最明显的图片测量两线交角即PCA，正值代表股骨外旋方向，负值代表股骨内旋方向。术后|PCA角|>2°定义为外旋不良[6]。术后即刻行直腿抬高及踝泵训练。术后24 h拔除引流管及导尿管，复查相关影像学检查。术后7～14 d嘱患者拄拐或辅以助行器行走。嘱患者术后3、12个月于门诊随访，摄膝关节站立位正、侧位X线片及髌骨轴位X线片。采用美国膝关节协会评分(knee society score，KSS)评估膝关节功能，并记录相关并发症情况。

结果

一、手术情况

综合组患者术中行髌骨外侧支持带松解8例，其中外翻膝2例，均行髌外侧支持带松解；MRI测量组术中行髌骨外侧支持带松解4例，其中外翻膝3例，均行髌骨外侧支持带松解。两组患者除外翻膝外，术前髌骨关节无明显外脱位畸形。

二、临床结果

随访期间未见感染、松动等迹象。两组患者手术前后KSS膝评分及功能评分比较差异均有统计学意义(均P<0.05)，且术后1年MRI测量组KSS膝评分及功能评分均高于综合组(均P<0.05)。详见表1。

三、影像学测量结果

综合组术前未测量股骨PCA角，术后为1.8°±2.7°(-3°～6°)；MRI测量组术前股骨CTA角为4.8°±2.1°(2°～8°)，术后为1.1°±0.25°(1°～3°)。两组术后PCA角比较，差异有统计学意义(t=13.6，P<0.01)。综合组股骨假体旋转不良发生率为8.6%，MRI测量组为2.5%，差异有统计学意义(χ2=38.5，P<0.01)。

四、典型病例

典型病例1：患者女，60岁，右膝骨关节炎，行右侧TKA。术前MRI测量sTEA与PCL交角PCA为6.06°，术中以PCL为基线外旋6°行股骨后髁外旋截骨，术后CT测量sTEA与股骨假体后缘连交角PCA为0.43°，说明股骨轨迹良好。见图3。

典型病例2：患者男，67岁，右膝骨关节炎，行右侧TKA。术中根据Whiteside线与sTEA确定股骨后髁截骨线，术后CT测量sTEA与股骨假体后缘连交角PCA为2.20°，说明外旋不良。见图4。

图1用电刀标记股骨远端sTEA线及Whiteside线，根据后髁截骨导板行后髁截骨图2根据术前MRI确定后髁截骨线A术中先按后髁3°外旋画出截骨线B根据测量值减去3°的差值做内外旋画线确定最终后髁截骨线。黑色线条为后髁连线，蓝色线条为参考后髁连线成3°外旋截骨线，黄色线条为最终截骨线平行线

表1 两组手术前后KSS评分比较分)

图3患者女，60岁，右膝骨关节炎，行右侧TKAA术前MRI测得PCA为6.06°B以PCL为基线外旋6°截骨C术后CT测得PCA为0.43°

图4患者男，67岁，右膝骨性关节炎，行右侧TKAA外旋3°截骨B术后CT测得PCA为2.20°

讨论

一、精确截骨在人工TKA中的重要作用

众所周知，TKA是治疗膝关节骨关节炎、类风湿关节炎、膝关节结核等关节疾病晚期最有效的手术方式。但TKA重建并非完全的解剖学重建，而是机械力学的重建，即髋、膝、踝关节中心形成一直线，髋、膝、踝关节线垂直于该机械轴。由于正常人体胫骨平台存在约3° 内倾，股骨远端存在约6°外翻，股骨外髁存在约3°外旋，且不同个体角度均在一定范围波动，因此会影响TKA精确截骨、力线及手术疗效。股骨外旋截骨不足易导致髌股关节外侧关节面压力增高，可引起膝前痛，影响手术疗效及患者满意度，重则导致髌骨轨迹不良、髌脱位、假体松动，最终不得不进行全膝关节翻修术[7-8]。股骨后髁外旋截骨过度可导致屈膝位内侧间隙松驰不稳，而膝前内侧过度填塞可使膝关节屈曲位间隙稳定及髌股关节正常匹配，影响TKA术后功能及患者满意度，甚至假体的使用寿命。

二、股骨远端骨形态个体化差异与统一外旋3°截骨的矛盾

以股骨PCL外旋3°作为股骨假体的旋转对线标志是目前临床最常用的方法，该方法的试验基础来自于北美地区。岳德波等[5]发现，国人股骨远端外旋角平均>3°，男性为5.1°±1.7°，女性为5.8°±1.5°，由此得出了依据CT测量结果行个性化股骨远端截骨术的效果优于常规3°外旋截骨的结论。陈小明等[9]发现，国人股骨远端前髁角、后髁角解剖学参数具有性别差异，因此在TKA术中假体的设计与选择应予以体现，这样可提高假体与膝关节形态的匹配度，获得良好的治疗效果。Yip等[10]发现，我国南方人(广东、海南及港澳地区)的股骨后髁角为5°～6°，而欧美人群为3°～4°。股骨远端骨形态个体化差异较大，与人种、性别及地域等有关，因此股骨PCL统一外旋 3°截骨可能与目前TKA术后髌股关节并发症的发生相关，甚至影响TKA术后患者的满意度。

三、现有的后髁截骨参照方法的缺陷

目前，股骨后髁截骨的参照方法有很多，包括间隙平衡技术、后髁连线外旋3°法、通髁轴、Whiteside线、股骨前皮质及多种方法的综合应用。间隙平衡技术虽可取得较好的临床效果，但该方法过于依赖胫骨平台截骨的准确性，稍有误差将影响股骨假体的旋转力线。后髁连线外旋3°法虽简单易行，但对股骨后髁发育不良或不对称磨损患者统一外旋3°截骨易造成股骨假体旋转不良。

我国关节置换的相关文献报道多采用sTEA线联合Whiteside线定位的方法行股骨后髁截骨定位。储小兵等[11]发现，TKA术中采用通髁轴法确定胫股旋转对线可能是最理想的，但仍有27.5%的偏差，可能产生严重的后果。此外，部分人群的股骨内上髁发育不明显，术中不易辨认，这可能是导致本研究中测得的部分通髁轴与后髁连线夹角过大的原因。胡月正等[12]通过股骨前皮质行前后髁截骨定位，发现股骨前轴较股骨PCL、Whiteside轴受骨关节炎的影响小，因此可以参照此轴放置股骨假体，但对于股骨髁发育不良、增生明显或磨损严重的患者准确性不够。近年来，有学者尝试将数字技术、导航计算机技术等应用于TKA行股骨后髁个性化截骨[13-15]。

四、术前MRI扫描对提高股骨假体安装准确性的优势

术前CT扫描测量股骨外旋角有助于提高TKA术后股骨假体外旋的准确性[16]。但CT平扫无法显示股骨后髁软骨磨损情况，术前计划与术中测量仍存在差异。采用MRI研究股骨远端形态的优点在于MRI T1像可以清晰显示软骨磨损程度。膝关节骨性关节炎的主要病理机制是关节内软骨磨损。TKA是治疗终末期骨关节炎软骨大范围磨损患者的主要方法，因此术前关节内角度的精准测量必须考虑软骨磨损量。本研究中MRI测量组术后股骨外旋不良率明显低于综合组，也有力佐证了MRI测量的优势。本研究术前股骨后髁角高于欧美人平均3°，与Yip等[10]研究结果类似；且女性患者股骨后髁外旋角高于男性，与陈小明等[9]研究结果相近。这也体现个体化测量对提高手术精准化的必要性。