CT测量高原藏族成人股骨后髁角的临床研究

李嘉，冯品，邓立庆，田臻，欧阳翔宇，黄奇，高峰

(西藏自治区人民政府驻成都办事处医院骨科，四川 成都 610041)

膝关节是人体结构功能最复杂的关节，也是人体重要的负重关节，故膝关节病损常见且处理棘手。在年龄大于60岁的老龄人口中膝关节疾病的患病率高达33%，同时其发病年龄有低龄化的趋势。晚期膝骨关节炎保守治疗通常无效，全膝关节置换术(total knee arthroplasty，TKA)成为最终治疗手段[1]。TKA术中，股骨远端截骨外旋角度的选择对TKA术后膝关节的恢复具有极为重要的影响。通过适宜角度的股骨端假体外旋，能够使关节内外侧韧带的紧张度和屈曲-伸直间隙得到满意的对应关系[2]，最大程度恢复膝关节各关节面的解剖关系。股骨远端旋转对线的正确与否，直接关系着患者膝关节功能恢复的好坏。

TKA术中，股骨远端旋转对线参照最实用的是股骨后髁角(posterior condylar angle，PCA)。在我国，TKA假体的设计和技术标准长期沿用国外标准，临床医师在进行股骨后髁截骨的时候常参照欧美等国家后髁线外旋3°的标准。由于种族背景的不同，其股骨远端髁的解剖关系常有一定的变异度，单纯嵌套国外的指南推荐，可能出现股骨远端外旋角度不足的情况[3]。同时我国是一个多民族国家，不同民族间也存在一定的解剖变异度[4]。了解高原藏族人群等特殊受术者的股骨外旋角度及其同汉族人群的差异，对术前、术中截骨方案的制定及病患的术后康复具有重大意义。本文测定并比较了高原地区藏族健康成人包括股骨后髁角在内的股骨远端旋转角度，初步论证与汉族人群之间的差异，对后续的研究具有临床意义，现将研究结果报告如下。

1 资料与方法

1.1 纳入及排除标准 纳入标准：出生并成长于西藏的健康藏族受检者(往上数三代以内均生长在西藏自治区)，身高150～185 cm，身体质量指数(body mass index，BMI)18.5～23.9 kg/m2。排除标准：妊娠；拍摄部位关节疼痛、畸形，关节活动异常，跛行；风湿热、脊髓灰质炎、佝偻病、侏儒症、任何一条腿有其他先天畸形、类风湿性关节炎、既往影像证实任何一侧膝关节患有骨关节炎、膝关节外伤导致骨折、膝关节做过关节置换术病史；测量数据要求股骨外上髁的最突点、股骨内上髁的最凹点、股骨内上髁的最突点、股骨内/外后髁后侧最低点截面必须在CT中清晰准确，否则放弃样本[5]。

1.2 一般资料 共招募西藏地区正常成人志愿者60例(120膝)，其中5位志愿者应个人因素放弃受试。共55例(110膝)纳入本研究，男30例(60膝)，女25例(50膝)；年龄25～48岁；平均(32.19±11.15)岁；体重48～78 kg，平均(58.4±18.5)kg；身高158～184 cm，平均(169.0±15.5)cm；BMI为18.5～24.6 kg/m2，平均(20.4±0.7)kg/m2。

1.3 扫描方法 扫描条件：使用西门子64排螺旋CT扫描仪，扫描条件为[6]：120 kV，50 mA，250 mAs，窗宽：65 HU，窗位：200 HU，层厚：0.75 mm。扫描体位[7]：受试者仰卧位，肢体完全放平，自然放松，避免强迫性伸展过度，检查过程中适当固定腿部，透视轴线垂直于股骨干解剖轴，设定范围为远端股骨髁至髁上5 cm。

1.4 测量方法 定位标志：(1)股骨外上髁顶点A；(2)股骨内上髁顶点B；(3)股骨内上髁凹点C；(4)股骨内、外后髁后侧最低点D、E(见图1)。角测量：(1)PCA：AC与DE夹角，即外科上髁轴线(surgical transepicondylar axis，STEA)与后髁轴线(posterior condylar line，PCL)的夹角；(2)髁扭转角(condylar torsion angle，CTA)：AB与DE夹角；(3)临床上髁轴线与外科上髁轴线夹角(condylar shaft angle，CSA)：AB与AC夹角。取其锐角值，精度取0.01°。影像学结果由2名医师分别使用AutoCad 2012和Camera Measure 2.1.3.250软件独立测量，数据取两者所测的平均值[8]。CT横断面选择示意图、股骨远端各测量角度示意图见图2～3。

注：A-股骨外上髁顶点；B-股骨内上髁顶点；C-股骨内上髁凹点；D-股骨内后髁后侧最低点；E-股骨外后髁后侧最低点

图3 股骨远端各测量角度示意图

2 测量结果

2.1 PCA在性别、侧别间的比较 经双因素析因分析，PCA角在不同性别、侧别间比较，差异无统计学意义(P=0.258，P=0.586，见表1)。

表1 不同侧别的男性与女性PCA比较

2.2 CTA在性别、侧别间的比较 经双因素析因分析，CTA角在不同性别、侧别间比较，差异无统计学意义(P=0.319，P=0.881，见表2)。

表2 不同侧别的男性与女性CTA比较

2.3 CSA在性别、侧别间的比较 经双因素析因分析，不同侧别CSA角的比较，差异无统计学意义(P=0.957)；不同性别CSA角的比较，差异具有统计学意义，女性大于男性(P=0.017，见表3)。

表3 不同侧别的男性与女性CSA比较

2.4 PCA和文献数据比较 经双因素析因分析，PCA与汉族人群、欧美人群间比较，差异无统计学意义，具体结果为藏族人群(3.16±0.55)°，汉族人群(3.29±1.24)°[3]，欧美人群(3.00±0.00)°。

2.5 正态性检验与统计 (1)测量数据经观察符合正态分布。(2)高原地区藏族成人股骨后髁角平均(3.16±0.55)°。

3 讨 论

3.1 TKA与股骨远端旋转对线 以生物材料、生物工程学不断发展和外科手术技术水平的进步为基础，同时伴随着我国人口老龄化进程加速这一客观条件[10]，人工膝关节置换术开展日益普遍。人工膝关节置换术作为一项经典的关节矫形置换手术，运用生物工程学的原理及方法模拟出人体关节[11]，通过手术置换假体，在治疗各种终末期膝关节病损、缓解患者疼痛及恢复患者劳动力方面具有无可替代的作用[12]。但膝关节本就是一个极为复杂的复合关节，兼有重要的负重运动功能，因此膝关节手术对解剖复位的要求及精度都极为苛刻。TKA术中，股骨假体力线关系的正确与否极为重要，因此股骨假体旋转定位是TKA术的关键步骤之一。现已证实，若术中置换的假体旋转对位不良，尤其是外旋不足会导致膝关节各关节面不正常的对合关系，如髌骨轨迹动度异常、假体磨损加速、内外及交叉韧带失衡、屈曲间隙不对称等后果。最终的结果是加速置换关节的退行性病损，缩短人工关节使用预期，甚至过早返修等[13]，这无疑加重了患者的经济负担和社会医疗资源浪费。

股骨后髁截骨的外旋参照标准有很多，目前常用的有三种。STEA为股骨外侧髁最突点和股骨内侧髁最低点间的连线。STEA与膝关节屈曲旋转的轴心平行[14]，因此可作为良好的参照轴线。但实际上由于股骨内侧凹中心有股内侧副韧带的附着，因此TKA术中不可能对此进行完全的解剖及定位。前后轴线术中暴露最为简便，定位也明确，但临床工作中发现，对于严重膝关节病变的患者，股骨滑车常有严重的磨损甚至骨赘形成[15]，因此也不是术中定位参考的最佳选择。这个时候，PCL成为了较为理想的参考指标。运用空间立体几何的基本原理，PCL相对于STEA有一定的外旋角(西方标准为3°)，学者Berger将其定义为PCA[16]。目前，国内大多数TKA都提供基于PCL旋转定位的截骨模块，临床指南中也普遍推荐西方标准中相对于PCL外旋3°的标准。

3.2 国内开展股骨后髁角测量的临床意义 PCL和STEA间的夹角即PCA，由于STEA被认为是最贴近股骨远端球心的轴线，因此PCA被认为是行髋关节置换中最简单及有效的参照指标。临床研究证实，即使对于股骨髁间窝、股骨滑车磨损严重甚至置换后返修的患者，PCA仍具有较好的参照作用，或是误差率较小可重复性高的最优选择[17]。

PCL外旋3°的标准是否适合国人仍存在着较大的争议，这有待于临床大样本多中心随机对照试验的证实[18]。而藏族同胞长期生活在高寒乏氧的高原地区，是否其股骨远端对线解剖关系会随着地域环境而发生适应性改变更值得探索。

3.3 数据的结果分析 不同学者测量股骨远端外旋角度结果不同，除了解剖学变异大的可能性，还与测量的方式、数据的选择相关[19]。目前尚无统一的标准和方法来测量股骨远端外旋角度，我们在测量、汇总和分析数据时发现，在垂直于股骨机械轴线的基础上，结合CT的冠状位定位像和水平截面像来看，股骨外上髁最突出点与内上髁最突点往往难以被一个图片所捕捉，在连续的截断面中追踪内侧最凹陷的趋势往往初定的外侧最突点丢失，同时后髁连线PCL的走行也会发生少量变化。因缺乏统一的标准，截面像的选择是造成误差的主要原因。我们探寻的解决办法是借鉴Chuan-Ming 图像叠加的思路[20]，以股骨外髁最突点为底图，选择RadiAnt DICOM Viewer软件对DICOM数据源进行20 mm厚度图像投影，重合于外髁最突点叠加，将定位点投影在一张横断面上进行测量。确定测量横断面后由2名关节外科医师通过不同软件测量，取平均数值进一步分析，在很大程度上减少了测量误差。

目前全膝关节置换手术中股骨远端截骨多选择外旋3°[21]。国内一些文献报告国人股骨后髁角远大于3°，也有接近 3°的报告。试验中对象的选择均为健康中青年藏族志愿者，测量中借助截面投影的方法最大化减小了误差[22]，故认为方法正确，结果可靠，具有一定的临床指导意义。试验结果与潘江等[23]通过746例样本量数据测得的汉族股骨旋转数据相接近，这与我国“汉藏同源”的说法相契合。既往我国的研究均提示，汉族群体中不同性别间PCA差异无统计学意义，但在藏族同胞的调查中却得出了相违悖的结果，男性平均PCA为(3.32±0.54)°，而女性为(2.97±0.50)°，P<0.05。推测，可能是由于藏族同胞居住环境不同于汉族群体居住的东南沿海，乏氧的环境使得男女性别差异对PCA的影响更为显著。据此可认为，在给藏族女性行全膝关节置换术前，常规行CT检查并三维成像，评估股骨远端外旋3°的标准是否合适，或许能提高女性患者置换手术成功率[24-25]。

综上所述，PCA是全膝关节置换术中最实用的标准，虽然人种遗传背景对PCA的影响较大，但对我国汉族和藏族男性同胞而言，股骨后髁截骨外旋3°仍是推荐的标准。藏族女性PCA变异或较大，若术前能先行CT等影像学手段测量股骨远端对线关系，个体化评估截骨外旋角度，应有助于提高患者膝关节置换的成功率。