全膝关节置换术中精准确定股骨假体外旋角度对膝骨关节炎疗效的影响

李庄严，殷力，张翼，王海涛，刘金磊，夏培格，乔仁秋

(郑州大学第一附属医院 骨科，河南 郑州 450000)

全膝关节置换术(total knee arthroplasty，TKA)已成为外科治疗晚期膝骨关节炎的有效方法[1]。术后患者的膝关节功能、疼痛情况以及假体实际使用时间与恢复精准的下肢力线及屈伸间隙平衡密切相关。现有报道患者接受TKA术治疗后10 a生存率已经超过90%[2]，但是部分患者对手术效果不满意，其中假体旋转对位不良是TKA术失败的最主要原因。精准的内外侧软组织平衡和准确截骨是TKA手术成功的关键，而不精确的截骨和软组织松解会导致髌股关节不稳、膝前疼痛等并发症[3]。其中，TKA术中股骨假体外旋的准确确定又是精确截骨和软组织平衡的重要前提[4-5]。本研究回顾性分析TKA中精准确定股骨假体外旋角度对膝骨关节炎疗效的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2018年10月至2019年6月郑州大学第一附属医院收治的63例接受TKA治疗的膝骨关节炎患者，包括双膝骨关节炎患者22例，单膝骨关节炎患者41例，共85个膝关节。术前采用64层CT平扫断层扫描患者膝关节横断面。使用影像归档和通信系统(picture archiving and communication systems，PACS)测量患者患肢膝关节CT影像下的股骨外旋角度，标记外科通髁线(surgery transepicondylar axis，sTEA)与后髁线(posterior condyle axis，PCL)，测量sTEA与PCL之间的夹角。为了减少测量误差，取最佳的3个扫描横断层面测量并取其均值，即术前测量的股骨外旋角度，记为PCA。患者均自愿参与本研究并签署知情同意书。本研究经郑州大学第一附属医院科研和临床试验伦理委员会批准。

1.2 选取标准(1)纳入标准：①膝关节内翻畸形且角度≤20°；②体质量指数(body mass index，BMI)为18.5～<40.0 kg·m-2；③年龄为50～80岁；④术前6个月内膝关节无相关有创治疗史，如玻璃酸钠关节腔内注射。(2)排除标准：①因非骨关节炎的其他疾病(如类风湿性关节炎)而施行TKA的患者；②合并其他严重疾病且术后无法进行正常功能锻炼的患者。

1.3 手术方法患者术中使用美国强生Attune膝关节假体，所有手术由同个高年资医生完成。患者应用全身麻醉，取仰卧位，患肢使用电动气压止血带，压强42 kPa。采用膝关节屈膝状态下前正中切口，髌旁内侧入路，切口上起自髌骨上缘5～7 cm，下至胫骨结节内下处，依次切开皮肤、皮下脂肪和筋膜层。沿下肢纵轴切开股四头肌腱，经髌骨内侧和髌韧带内侧缘至髌韧带止点附近，进入关节腔。保留髌下脂肪垫，外翻髌骨，清理并去除残留的半月板、前后交叉韧带、股骨及胫骨平台内侧骨赘。将胫骨前脱位采用髓外定位，定位器远端以胫前肌外缘为基点，近端胫骨平台髁间嵴外缘为定点，确定力线杆与地面垂直，常规行胫骨近端 5°后倾截骨。插入厚度合适的伸直间隙测量器，平衡伸膝时内外侧副韧带张力，保证膝关节能完全伸直，进行股骨远端截骨。使膝关节屈曲90°，参照术前CT测量的PCA与术中股骨远端解剖关系以及膝关节内外侧副韧带的挛缩情况，确定股骨假体外旋角度，通过旋转测量器(术中可测得安装股骨假体外旋度数，包括0°、3°、5°、7°)标记测量股骨假体的外旋角度，记为PCA’，依照器械开孔置入固定钉后放置四合一截骨块，同时确定前后髁截骨量之后完成股骨截骨。安装假体试模，适当松解软组织完成屈伸间隙平衡。之后按手术常规安装金属假体，使用抗生素骨水泥固定，放置聚乙烯内衬，复位关节，测试关节屈伸活动度，之后处理髌骨骨赘使髌骨成型及周围去神经化，测试髌骨轨迹良好，冲洗切口，放置引流管，逐层缝合切口。术后常规使用抗生素预防感染，低分子肝素预防下肢深静脉血栓，多模式联合镇痛。嘱患者术后2 d使用助行器辅助下地行走并进行膝关节屈伸活动锻炼。

1.4 观察指标

1.4.1股骨外旋角度差 术前CT测量PCA与术中标记测量的PCA’，计算其差值的绝对值，记为角度差。

1.4.2疗效 术后对患者随访6个月。采用美国特种外科医院膝关节评分(hospital for special surgery knee score，HSS)、美国西部Ontario和McMaster大学骨关节炎指数评分(the western Ontario and McMaster universities osteoarthritis index，WOMAC)标准评估疗效。HSS评分越高且WOMAC评分越低，代表术后患者功能恢复越好。

2 结果

2.1 一般资料按角度差情况将患者分为A组(角度差≤1°)、B组(角度差为>1°～2°)和C组(角度差>2°)。A组男6例，女26例；B组男3例，女18例；C组男2例，女8例。3组性别比较，差异无统计学意义(χ2=0.229，P=0.892)。3组性别、年龄、BMI、术肢膝内翻角度比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 3组术前一般资料比较

2.2 术后疗效3组HSS评分、WOMAC评分比较，差异有统计学意义(P<0.05)。A组HSS评分、WOMAC评分与B组比较，差异无统计学意义(P>0.05)。C组HSS评分低于A组和B组，C组WOMAC评分高于A组和B组(P<0.05)。见表2。

表2 3组HSS评分和WOMAC评分比较分)

3 讨论

TKA可有效解决晚期骨关节炎导致的关节疼痛，改善下肢力线，恢复关节功能。正常人体膝关节的骨骼构成因满足下肢力线而存在不同角度，如胫骨5°后倾、股骨6°外翻、股骨3°外旋等，但角度会因个体差异在一定范围内波动。TKA术后股骨旋转对位不准可导致髌股和胫股运动学改变，如髌骨轨迹不良、膝前区疼痛、聚乙烯衬垫早期磨损、膝关节不稳定、僵硬，对合并严重并发症的患者可能需要行膝关节翻修予以矫正[6]。股骨过度内旋或过度外旋更会导致股骨组件旋转对齐错位与手术失败[7-8]。术中准确截骨不仅是手术成功的关键步骤，也是影响远期疗效的关键因素，其中股骨外旋的确定是术中准确截骨的重要部分。本研究发现，在TKA术中，不同患者的术前股骨外旋角度与术中股骨假体放置的外旋角度之差，与术后患者的疼痛情况和功能恢复有关。

TKA的成功与否主要取决于下肢的最佳轴向对位与股骨、胫骨假体的旋转对齐。TKA术中股骨假体旋转对位的恢复和其准确度是手术长期成功的重要指标之一。了解股骨远端的几何结构对在TKA术中建立股骨假体正确的旋转角度非常重要，常用的标志物包括通髁线、后髁线、前滑车线和Whiteside’s线[9]。虽然所需轴线的确定是一个持续争论的主题，但目前大家都认识到股骨和胫骨之间存在着密切的联系，其表面标志物与股骨假体位置同样存在密切联系[10]。目前在多数TKA术中设置股骨假体外旋平行于通髁线[11]。通髁线分为外科通髁线(连接股骨外侧髁突和内侧髁沟的连线)与解剖通髁线(连接股骨内外侧髁突的连线)。有研究发现，内上髁最突出的点比内侧沟更容易辨认[12]。Yoshino等[13]通过CT扫描96个膝关节后，只能辨别出33个膝关节的内侧沟，并且发现随着骨关节炎严重程度的增加，对内侧沟的识别变得更加困难。有研究认为，外科通髁线是更合适膝关节外旋功能的轴线，也更符合机械力学的要求[14]。选择解剖通髁线的优势是术中更易辨别，而选择外科通髁线的优势是更符合机械力学原理。本研究术前采用64层CT平扫断层扫描图像上的sTEA与PCL并测得患者股骨外旋角，记为PCA。术中通过触摸并标记外侧髁突及内侧髁沟，确定了术中的sTEA和PCL后通过旋转测量器确定截骨的外旋角度PCA’。

精准的股骨远端旋转对位是减少TKA术后假体植入失败和改善临床结局的重要因素。Nagamine等[15]认为目前多数主张TKA术中PCA以3°外旋为标准。使用参考股骨后髁的传统器械，在没有足够精确校准的情况下，可能会导致部分患者股骨假体旋转不良[16]。使用标准股骨尺寸器和目前的技术可以观察到大量的术后股骨内旋[17]。有研究表明，后髁偏移量仅为2 mm时便会导致膝关节屈曲不稳[18]。Amaranath等[19]认为对股骨假体旋转对位的最适合解剖平面的处理应是个性化的，以满足患者的个体化需求，而使用先进的术前成像可以帮助外科医生识别这种接受TKA治疗患者的股骨解剖的可变性并使假体恢复旋转对位。本研究克服了使用传统股骨外旋的器械进行股骨3°外旋截骨的弊端，进行股骨外旋截骨时旋转测量器上的标尺度数可被参考和记录，与术前CT测量的股骨外旋角度进行比较。在本研究中，C组HSS评分低于A组和B组，C组WOMAC评分高于A组和B组。这表明术前采用CT测量股骨外旋角度与术中股骨假体安装的外旋角度之差，在不大于2°的情况下，患者术后疗效相对较好。本研究证实，使用术前影像学检查(如CT)可能有助于识别不同患者间股骨远端解剖的差异，同时术中准确地旋转对位股骨假体的个性化方法适用于不同患者。这将协助外科医生判断患者的预后。

然而本研究也存在局限性。首先，接受CT检查的膝关节均存在终末期骨关节炎，骨关节炎的改变会导致一定程度的软骨和骨侵蚀，特别是在股骨后髁处，因此CT显示的解剖标志位置会受到一定的影响。术前CT测量结果与术者术中识别这些标志的情况可能会存在误差。其次，由于目前手术器械精度和准确度的限制，研究中提及的股骨旋转测量器仅有标记的不连续整数度数，如0°、3°、5°，无法进一步细化精准确定股骨外旋的允许误差范围。最后，本研究纳入样本较少。但考虑到股骨解剖的可变性和个体差异，本研究对临床医生评估TKA术后预后仍有一定的指导意义。

TKA术前使用CT测量股骨外旋角度与TKA术中精准确定股骨假体外旋角度均为必要的操作，两者的角度差可以协助判断膝骨关节炎患者的预后。若两者角度相差不大于2°，TKA的手术效果可能较好。