胫骨平台后倾角在保膝治疗中的研究进展

芦升升，张润杰，刘泽，张民

(山西医科大学第二医院骨科，山西 太原 030001)

现如今人们的生活水平不断提高，人口老龄化不断加剧，膝关节骨关节炎(knee osteoarthritis，KOA)的发病率越来越高。KOA的阶梯性治疗越来越受到骨科医师的关注，其治疗方法主要为早期的药物治疗及晚期的手术治疗，手术治疗的方式包括关节镜手术、关节软骨修复术、膝关节周围截骨术、关节置换术。根据患者的实际情况，选择最适合患者的治疗方式至关重要，努力做到保膝与换膝并举。在保膝手术治疗中，单髁置换术(unicompartmental knee arthroplasty，UKA)与胫骨高位截骨术(high tibialosteotomy，HTO)是临床上应用最多的手术技术[1]。胫骨平台后倾角的存在可维持膝关节前、后交叉韧带的张力，在膝关节屈伸运动时股骨髁能正常地滑动及滚动，有利于膝关节的屈曲运动。胫骨平台后倾角(posterior tibialslope，PTS)的变化会对膝关节的生物力学产生明显影响，在保膝治疗中起着至关重要的作用。现对PTS在UKA及HTO中的应用做一综述，明确PTS的重要性，更好地指导保膝治疗，为更多的KOA患者带来福音。

1 PTS的意义

胫骨平台在矢状面上的关节面与胫骨的骨干并不是垂直的，而是向后方倾斜的，称之为胫骨平台后倾，新生儿比青年人更加显著[2]。PTS的生物力学意义：维持膝关节前、后交叉韧带的张力，在膝关节屈伸运动时股骨髁能正常地滑动及滚动，有利于膝关节的屈曲运动[3-4]。PTS使胫股关节产生向前的剪切力，由前交叉韧带(anterior cruciate ligament，ACL)所拮抗[5]。Whiteside等[6]指出，PTS的数值大小不等，其原因包括个体的差异、人种的差异、测量的方法及参照的选择问题等。PTS的变化会对膝关节的生物力学产生明显影响，因此，当行UKA或HTO时必须考虑到胫骨平台后倾角的因素。

2 PTS的各种测量方法及数值大小

PTS的数值可以用膝关节的常规X线片、CT、MRI或直接在膝关节上手动测量。虽然膝关节的CT、MRI可以消除旋转带来的误差，精确度较X线片高，但不是保膝手术术前的常规检查，且花费较高。因此，我们更多采用的是膝关节的常规X线片的测量方法，胫骨平台前、后缘只要完整即可测量。应用膝关节X线侧位片的测量方法易操作，但对影像拍摄技术要求较高，若胫骨有旋转会导致数值不精确。Jiang等[7]指出，下肢在中立位并且胫骨内、外旋<15°时，测量PTS不会受到胫骨旋转因素的影响。

PTS的个体差异大，且不同的测量方法和参考轴带来的结果大小不等。目前使用的方法主要有：前皮质切线(anterior tibialcortex，ATC)参照法、后皮质切线(posterior tibialcortex，PTC)参照法、胫骨近端解剖轴(tibial proximal anatomical axis，TPAA)参照法、胫骨中段解剖轴(tibial connecting anatomical axis，TCAA)参照法、胫骨机械轴(mechanical axis，MA)参照法和腓骨解剖轴(fibula shaft axis，FSA)参照法等[8]。ATC参照法：胫骨近端距膝关节5 cm和15 cm处前皮质线上的2个点的连线，做其垂线测量与胫骨平台之间的夹角；PTC参照法：胫骨近端距膝关节5 cm和15 cm处后皮质线上2个点的连线，做其垂线测量与胫骨平台之间的夹角；TPAA参照法：胫骨近端距膝关节5 cm和15 cm处皮质直径中点的连线，做其垂线测量与胫骨平台之间的夹角[9]。ATC参照法比TPAA参照法平均大(2.90±0.55)°[8]。有学者采用MPA法(ATC参照法与PTC参照法的均值)评估PTS值，并证明了与膝关节CT测量具有高的相关性[9]。Brazier等[10]比较了这几种测量方法，指出TPAA参照法与PTC参照法是精确度较高的方法，其PTS数值不受患者的性别、年龄、身高和体重因素的影响。

胫骨平台分为胫骨内侧平台及外侧平台，胫骨平台后倾角亦是如此。在标准的膝关节侧位X线片上，区分胫骨内、外侧平台至关重要，胫骨内侧平台后缘与胫骨后侧的骨皮质成角较锐，而胫骨外侧平台后缘与胫骨后侧的骨皮质成角较钝。胫骨内侧平台是膝关节主要的负重区域，有研究表明胫骨后倾角与胫骨内侧平台后倾角的相关性较紧密，而与胫骨外侧平台后倾角缺乏相关性。

国人的PTS在X线片上测量与尸体上直接手动测量，数值大小差异无统计学意义(P>0.05)[2]。在国人的尸体标本上直接手动测得胫骨内侧平台后倾角为(15.02±4.2)°，胫骨外侧平台后倾角为(11.74±3.8)°[11]。我国华北地区成人的胫骨内侧平台后倾角为(11.30±4.5)°[12]。国内胫骨内、外侧平台后倾角均比欧美国家的大。欧美国家的PTS平均为6.8°[13]。Møller等[14]通过对国外人群尸体直接手动测得胫骨内侧平台后倾角为5°～15°，平均10°；外侧胫骨平台后倾角为4°～15°，平均8°。

3 PTS在UKA与HTO中的应用

许多膝关节骨关节炎患者均伴有膝内翻或膝外翻畸形，关于畸形的部位又分为关节内畸形及关节外畸形。UKA通过植入单髁假体纠正关节内畸形，适用于活动要求较低、活动量较少的老年患者，单髁假体可以补偿关节内的损伤，恢复膝关节正常的运动，且可以阻止内侧单间室骨关节炎的恶性循环；HTO通过截骨纠正关节外畸形及膝关节的异常力线，适用于活动要求较高、活动量较多的年轻患者[15]。

3.1 PTS在UKA中的应用 胫骨内侧平台是膝关节的主要负重区。PTS是UKA中一个重要的参数，膝关节的单髁假体设计及手术操作，PTS都应被加以重视。当进行胫骨截骨时，其胫骨的髓外定位器定位至关重要，正面及侧面均需与胫骨的长轴平行，但UKA是微创切口且胫骨具有生理弯曲，其会导致一定范围的偏差。胫骨假体后倾角目前推荐为7°，但是对最佳的胫骨假体后倾角目前尚存在争议。

马广文等[16]选取了30例行UKA患者，分别行3°后倾截骨及7°后倾截骨，比较了术后的膝关节功能，结果显示UKA行3°后倾截骨比行7°后倾截骨有利于提高术后的膝关节功能。Hernigou等[17]对99例UKA患者进行了平均16年的随访，关于患者术前的前交叉韧带(anterior cruciate ligament，ACL)情况，50例患者ACL正常，31例患者ACL损伤，18例患者ACL缺失。随访结果：77例假体未松动且未翻修；17例假体松动，未松动患者的PTS<松动患者的PTS(P<0.05)；5例ACL断裂患者(术前ACL完整)的PTS≥13°；77例未翻修患者的胫骨向前平移(平均3.7 mm)与PTS(平均4.3°)呈显著的线性关系(P<0.01)；7例术前无ACL的患者进行了翻修，其PTS>8°。结果提示：一个完整的ACL与UKA术后维持膝关节的前后稳定性有关；对于无ACL的患者，其PTS要避免>7°，否则会导致翻修率的增加；过大的PTS可能会增加假体松动率甚至ACL断裂。

Aleto等[18]对32例UKA患者术后翻修的原因进行了研究，其中15例(47%)是由于胫骨内侧塌陷，其与PTS的增加有关。Weber等[19]研究了PTS对假体磨损的影响，在UKA中建议PTS在4°～8°之间，可显著减小假体的磨损。Takayama等[20]对40例行UKA的患者进行了研究，指出应避免增加PTS以确保术后的膝关节完全伸直。Small等[21]对UKA术后胫骨近端应力负荷与PTS的关系进行了研究，提出了PTS<0°或>5°可能导致胫骨近端的局部应力负荷梯度增加，可能与UKA术后的局部疼痛和假体周围骨折有关。Chatellard等[22]对559例UKA患者术后随访(5.17±4.33)年，发现当PTS>5°或PTS在UKA手术前后变化>2°时，可显著缩短UKA假体的存活率，建议UKA术后其PTS<5°或手术前后变化<2°。Sawatari等[23]研究了PTS对UKA的三维有限元分析的影响，发现PTS越大，UKA的胫骨假体与胫骨的松质骨的接触应力越大，建议应避免过度后倾，减少骨应力。马路遥等[13]分析了PTS对UKA术后短期临床结果的影响，对86例UKA进行了术后随访，平均随访时间2年，发现UKA术后的牛津膝关节评分与假体的PTS及手术前后PTS的变化呈负相关，指出UKA术后PTS减小时临床结果更好，应避免术后PTS过大。Clarius等[24]对56例UKA进行了随访，平均随访5年，49例术后PTS在2°～12°内，7例不在2°～12°范围内，它们在短期内采用美国膝关节协会评分(american knee score，AKS)比较差异无统计学意义(P=0.9901)。Zeng等[25]就PTS对ACL损伤的影响进行了meta分析，提出增加的胫骨内侧平台后倾角及胫骨外侧平台后倾角均是ACL损伤的危险因素，过大的PTS会导致胫骨前移、ACL紧张甚至断裂。

3.2 PTS在HTO中的应用 HTO分为内侧开放楔形截骨(open-wedge high tibialosteotomy，OWHTO)及外侧闭合楔形截骨(closed-wedge high tibialosteotomy，CWHTO)。研究表明，PTS的增加会增大胫骨前移及ACL的张力，而减小后交叉韧带(posterior cruciate ligament，PCL)的受力及紧张度，也可改变关节软骨上的应力。此发现有助于不稳定性膝关节及关节软骨缺损的治疗。OWHTO可增加PTS，建议用于PCL或半月板的后外侧角损伤的患者。CWHTO可减少PTS，可用于ACL损伤的患者。PTS是HTO中一个重要的参数，对于HTO的手术操作，PTS应被加以重视。

Lobenhoffer就PTS在HTO中的研究中提到，若截骨时向前打开间隙大于向后打开的间隙，则PTS增加；若截骨时向前打开间隙小于向后打开的间隙，则PTS减小。当PTS增加时，由于股骨内侧髁与抬高的胫骨较早接触，股骨与胫骨的接触区域前移，使得内侧半月板后角及后方软骨相对减压。对于膝关节稳定且活动度正常的患者，在截骨时PTS应保持不变；对于ACL损伤或功能不全的患者，可以减小PTS以减小胫骨的前半脱位；对于PCL损伤或功能不全的患者，可以增大PTS以减小后交叉韧带的应力及紧张度。也就是说，仅纠正膝关节内翻畸形时，不应改变PTS；若膝关节不稳定或活动度欠佳时，可能需要改变PTS，可以通过在截骨的间隙中插入同种异体楔形骨块来改变PTS的大小。内侧开放楔形截骨常意外导致PTS增加，外侧闭合楔形截骨常意外导致PTS减小[26]。Kim等[27]提出，OWHTO术后PTS增加可能导致ACL退行性改变，更大的BMI及PTS是ACL变性的诱因。有研究表明较大的PTS是非接触性ACL损伤的危险因素[28]。也有研究发现，较大的PTS对非接触性ACL损伤在女性患者中较明显[29]。El-Azab等[30]对100例HTO患者(50例OWHTO，50例CWHTO)术后的PTS进行测量，OWHTO的PTS较术前显著增加(2.1±3.6)°(P<0.05)，CWHTO的PTS较术前显著下降(3.1±3.4)°(P<0.05)。Nha等[31]对OWHTO及CWHTO术后PTS的变化进行meta分析，发现PTS在OWHTO后平均增加2.02°(95%CI，P=0.005)，CWHTO后平均下降2.35°(95%CI，P<0.001)。Giffin等[32]发现，对于PCL损伤的患者其胫骨在膝关节屈曲90°时向后移位至(8.4±2.6)mm，HTO术后PTS从(9.2±1.0)°增加到(13.8±0.9)°，使胫骨在膝关节屈曲90°时向前移动到(4.0±2.0)mm，提示PCL损伤的患者可通过增加术后的PTS使胫骨减少向后移位。

Dejour等[33]对ACL损伤患者与ACL正常的对照组在膝关节侧位X线片上进行了比较，发现PTS每增加10°，胫骨前平移(anterior tibial translation，ATT)平均可以增加6 mm。Giffin等[34]将10例尸体用HTO将PTS从8.8°增加到13.2°，发现ATT增加了3.6 mm。

Cullu等[35]对40例内侧KOA行HTO的患者进行了随访，平均随访55个月。利用4种不同的测量方法(ATC参照法、TPAA参照法、PTC参照法、FSA参照法)记录了术前及术后的PTS，术前PTS平均为(11.2°、7.5°、5.6°、8.2°)，术后PTS平均为(7.9°、4.8°、2.2°、3.7°)，发现关节外畸形矫正不足的患者PTS下降的幅度较正常矫正和过度矫正的患者大，术后的机械轴外翻程度越高，PTS越大。

HTO可矫正膝关节冠状面的内翻畸形，OWHTO可无意增加PTS。这是由胫骨近端独特的解剖结构所决定的，截骨时若前后撑开的间隙高度相等时可使得PTS增加。因此，为了维持生理的PTS，建议截骨时前边撑开的间隙应该是后方的1/2到2/3，测量发现PTS术前平均(10.8±2.8)°，术后平均(10.5±3.3)°，PTS是相同的(P=0.556)[36-37]。部分患者做OWHTO时使用自体髂骨植骨使得前边撑开的间隙是后方的1/2到2/3，发现PTS没有显著改变[38]。

PTS对于维持膝关节的稳定性、屈伸活动度等均具有重要影响。大多数KOA患者伴有膝关节屈曲受限，调整PTS可改善膝关节屈曲受限。Dragosloveanu等[39]对47例行OWHTO的患者平均随访2年，发现PTS每增加1°使得膝关节屈曲角度可增加1.45°。

4 总 结

KOA的发病率越来越高，保膝治疗也越来越受到广大骨科医师的关注，PTS是UKA及HTO中的重要参数，其变化会对膝关节的生物力学产生明显的影响。对于UKA，建议术后PTS较小时临床效果更佳；对于HTO，其膝关节稳定的患者，在纠正冠状面畸形的时候尽量不改变术前的PTS。严格把握手术适应证，选择最合适的PTS是我们今后研究的方向。