膝内翻畸形对全膝置换术手术前后踝关节的影响研究

吴子光 郑炜宏 何君源 彭键勇 黄治华 唐剑邦

膝关节骨关节炎是高龄人群疼痛、功能障碍甚至残疾的主要来源之一，60 岁以上人群中超过 10%人深受其影响。而其中以膝内翻畸形骨关节炎最为常见，由于膝关节内侧间室过多承受身体的重量压力，加快磨损内侧软骨，反过来加重下肢力线内翻畸形。而下肢力线内翻畸形的发展会影响踝关节力线的排列，加速踝关节退化速度。研究表明，35.2% 的膝关节骨关节炎患者在接受全膝关节置换术 ( total knee arthroplasty，TKA ) 治疗之前，踝关节已出现影像学改变，膝内翻畸形患者往往出现踝关节外翻倾斜的变化。目前极少有研究关注膝关节内翻畸形患者同侧踝关节的倾斜及对位不良等问题，以及评估 TKA 术后踝关节对线、对位的改变。选取 2019 年 6～12 月，确诊并决定于我院骨关节科接受 TKA 治疗的 80 例女性晚期膝关节骨关节炎的膝关节内翻患者，通过术前与术后踝关节力线及角度的变化，研究膝内翻的不良下肢力线对踝关节的影响，并评估 TKA 术后踝关节的变化，探讨膝关节内翻畸形与踝关节退行性病变的关系。

资料与方法

一、纳入标准与排除标准

1. 纳入标准：( 1 ) 符合膝关节内翻性畸形的诊断标准；( 2 ) 术前术后具有标准、清晰的站立位双下肢全长 DR 片；( 3 ) 术前无膝关节屈曲挛缩或屈曲挛缩 ＜ 15°；( 4 ) 初次接受 TKA 术治疗。

2. 排除标准：( 1 ) 缺乏术前或术后站立位双下肢全长 DR 片或 DR 片拍摄不清楚、不标准；( 2 ) 既往膝、踝关节存在骨折韧带损伤史、接受过任何形式的手术治疗史；( 3 ) 股骨或胫骨发育畸形；( 4 ) 依从性差，无法完成随访要求；( 5 ) 术后出现膝关节僵硬、关节感染、骨不愈合、脑梗死等影响下肢康复的严重并发症。

二、一般资料

本组共纳入 80 例 ( 80 个膝关节 )。所有患者皆为初次接受 TKA 治疗，随访时间 7～13 个月，平均随访时间 ( 9.4±2.2 ) 个月，患者年龄 62～86 岁，平均 ( 67.24±8.73 ) 岁；体质量指数 ( body mass index，BMI ) 18.7～35.3，平均 26.21±12.43。其中术前合并同侧踝关节疼痛者 8 例，术前视觉模拟评分 ( visual analogue scale，VAS ) 5.38±1.30。所有患者在 TKA术前与术后 1 周、末次随访于站立位接受了双下肢全长 DR 片检查。

三、测量方法

于术前与术后的站立位双下肢全长 DR 片上测量髋关节 - 膝 - 踝关节角 ( The hip-knee-ankle angle，HKA )、胫距角 ( tibial anterior surface angle，TAS )、胫骨远端外侧角 ( lateral distal tibial angle，LDTA )、距骨倾斜角 ( talar tilt angle，TT )、距骨解剖角 ( anatomical talocrural angle，TC )、胫骨平台与胫骨远端关节面间的角度 ( the tibial plateau and distal tibial plafond angle，PP )、地面与胫骨远端关节面间的角度 ( angles between the ground surface and distal tibial plafond，GP )、地面与上距骨关节面间的角度 ( and angles between the ground surface and upper talus，GT )做研究评估用 ( 图 1 )；具体测量方法如下：股骨头中心用 Mose Circles 法测量界定。膝关节的中点定义为股骨髁间切迹的顶部最高处，踝关节的中心定义为距骨上关节面的中点；机械轴指该骨近端关节和远端关节中心点的连线；股骨机械轴定义为从股骨头中心到膝关节中心的一条直线；胫骨机械轴定义为从胫骨平台中心到踝关节中心的一条直线。下肢正确的力线：髋、膝和踝三个关节的中点皆分布在机械轴连线上。

HKA 为股骨机械轴与胫骨机械轴之间夹角；TAS 为胫骨解剖轴与距骨上关节面最高点水平连线之间夹角；LDTA 为胫骨机械轴与胫骨远端关节面连线之间外上侧夹角；TT 为胫骨远端关节面连线与距骨上关节面连线之间夹角；TC 为胫骨解剖轴与踝关节内外侧踝最低点连线之间夹角；PP 为胫骨平台关节面连线与胫骨远端关节面连线之间夹角；GT 为地面水平线与距骨上关节面连线之间夹角；GP 为地面水平线与胫骨远端关节面连线之间夹角。

膝关节内翻畸形用 HKA 评估，＜ 177° 的 HKA角定义为膝关节内翻畸形。采用 LDTA 评估下肢力线长期畸形状态下胫骨远端所出现的代偿性变化，TAS 评估距骨上关节面的代偿性变化，PP 评价胫骨平台和胫骨远端关节面之间相对的倾斜度程度，TT 评估胫距关节的对位情况，GT 测量距骨相对于地面间的倾斜程度及评估距下关节的对位情况。用 GP 评价胫骨远端关节面相对于地面间的倾斜程度。对于 PP、TT、GT、GP，其角度向外侧开放为一个正值。

四、统计学处理

结 果

术前 HKA 与 GP、GT 之间存在显著相关性 (＜0.05 )，术前 HKA 与术前 GP (= 0.565，= 0.000 )、术前 GT (= 0.508，= 0.000 ) 之间均呈正相关，说明术前 HKA 能显著影响术前 GP、GT ( 表 1 )。

表1 术前 HKA 和踝关节测量角度的相关性 ( n = 80 )Tab.1 Correlation between preoperative HKA and ankle measurement angle ( n = 80 )

术后 HKA 与 GP、GT 之间存在显著相关性 (＜0.05 )，术后 HKA 与末次随访 GP (= 0.305，=0.006 )、GT (= 0.235，= 0.036 ) 之间均呈正相关，术后 HKA 能显著影响术后 GP、GT ( 表 2 )。

表2 末次随访 HKA 和踝关节测量角度的相关性 ( n = 80 )Tab.2 Correlation between HKA and ankle measurement angle at the last follow-up ( n = 80 )

配对检验结果显示，术前与术后及末次随访所测 HKA、PP、GP、GT、TT、TAS 之间，差异有统计学意义 (＜ 0.05 )，各指标分析发现，术前 HKA 为( 168.83±4.46 ) °，术后为 ( 177.53±2.95 ) °；术前 PP为 ( 4.27±4.98 ) °，术后为 ( 0.18±4.17 ) °；术前 TT 为( -0.62±1.91 ) °，术后为 ( 0.46±1.25 ) °；术前 TAS 为( 87.68±2.98 ) °，术后为 ( 88.81±2.92 ) °；术前 GP 为( -6.90±6.15 ) °，术后为 ( 0.51±3.99 ) °；术前 GT 为( -6.56±6.10 ) °，术后为 ( 0.07±4.04 ) ° ( 表 3 )。

表3 术前与末次随访膝、踝关节测量角度对比 ( ±s，n = 80 )Tab.3 Comparison of measurement angles of the knee and ankle before operation and at the last follow-up ( x- ± s, n = 80 )

术前合并踝关节疼痛患者，术前与末次随访踝关节 VAS 评分差异有统计学意义，术后 1 年 VAS 评分由术前 5.38±1.30 降至 2.38±2.32，差异有统计学意义 (＜ 0.05 )，随着下肢力线纠正，术前踝关节疼痛症状得到改善。

讨 论

一、膝内翻畸形对于踝关节力线及关节面对位的影响

研究结果显示，术前 HKA 与 GP、GT 之间存在显著相关性 (＜ 0.05 )，说明随着膝关节内翻畸形的进展，距骨上关节面和胫骨远端向相对地面的倾斜均会增加。虽然膝关节内翻畸形对踝关节退行性改变的影响尚未完全确定，但已证实其与踝关节的排列之间存在关系。有学者证明经 TKA 治疗后踝关节面的对齐有显著改善；Xie 等的研究指出，随着膝关节内翻畸形的增加，胫距关节变得更加外翻，踝关节会出现倾斜的代偿性变化。有研究指出踝关节和距下关节均可产生代偿性变化，以适应膝关节内翻对踝关节力线异常排列的影响。Okamoto等亦指出膝关节内翻患者足踝部出现了代偿变化，但未解释代偿变化发生的部位及发生机制。

下肢力线异常排列造成应力不均衡的作用于踝关节，加快踝关节软骨的磨损速度，最终导致踝关节炎的出现。有学者观察到膝关节炎的程度、踝关节的倾斜和下肢力线对线不良之间有显著的相关性。踝关节退行性变在重度膝关节退行性关节炎或下肢力线对线不良的患者中并不少见。有学者对50 具尸体的同一侧膝、踝关节进行了检查，平均年龄为 76 岁，其中 66% 的膝关节和 18% 的踝关节发现了明显的骨关节炎，且两个关节出现退行性改变概率皆与年龄呈正相关性。踝关节倾斜导致关节对位不良，内侧应力集中，容易引起软骨磨损病变，最终发展成踝关节退行性关节炎。本研究认为膝内翻畸形患者出现踝关节退行性变的主要原因是：下肢力线排列不良导致踝关节胫骨远端关节面和距骨上关节面倾斜角度的增加，为维持膝关节内翻状态下行走与站立所需的冠状面下肢对齐，胫距关节及距下关节对位均随着膝关节内翻的发展而逐渐出现代偿性变化，这种变化导致关节面出现内外侧间室负荷分布不平衡，增加外侧关节面的负荷力量，关节外侧间隙出现狭窄，严重者甚至出现胫骨远端外侧干骺端塌陷。

二、TKA 矫正下肢力线对于改善踝关节生物力学环境的分析

TKA 已经是世界公认的治疗晚期膝关节骨关节炎最具疗效的手术选择；TKA 对下肢力线的重塑不仅影响着术后关节功能及假体存活率，而且不可避免地改变了同侧踝关节的对线、对位情况。本次研究发现，术后 HKA 与 GP、GT 之间存在显著相关性 (＜ 0.05 )，说明随着膝关节内翻畸形矫正，距骨上关节面和胫骨远端关节面的倾斜可以得到纠正。术前与术后 1 年随访所测 HKA、PP、GP、GT、TT、TAS 之间均存在显著差异 (＜ 0.05 )，术后胫骨平台、距骨上关节面和胫骨远端关节面相对地面的倾斜均发生了相应变化，意味着术前胫距关节、距下关节的对位不良可随着下肢力线矫正而得到了改善。而术前术后 LDTA、TC 并无明显变化(＜ 0.05 )，说明随膝关节内翻畸形的发展，胫骨远端关节面产生的代偿性变化术后无法得到改变，其代偿性改变可能是非可逆的。

本研究亦发现，部分术前合并同侧踝关节疼痛患者，术后疼痛可得到缓解。此次纳入的患者术前合并同侧踝关节疼痛患者 8 例，术后 1 年随访6 例疼痛明显减轻，2 例踝关节疼痛无明显改变，随着踝关节异常倾斜及对位不良得到纠正，踝关节负荷分布重新恢复平衡，进而改善生物力学状态而减少踝关节的疼痛不适。已有学者发现，部分存在同侧膝、踝关节骨关节炎的患者通过胫骨高位截骨术矫正下肢力线后，踝关节的疼痛症状亦得到一定程度的缓解。这提示对于合并同侧踝关节疼痛的患者，膝内翻畸形的矫正，如 TKA 和胫骨高位截骨术，可能有助于延缓踝关节退行性变。Norton 等建议，胫骨高位截骨术或 TKA 等膝关节手术应在踝关节手术前进行，这样可以延迟一些患者踝关节炎的发展。

三、重度膝内翻畸形患者 TKA 术后踝关节疼痛的分析

而对于已存在重度膝内翻畸形的患者，亦有研究提出不同的观点：下肢力线完全矫正可能会使同侧踝关节无法适应过度矫正状态，而出现足踝部疼痛等问题。Gursu 团队对 78 例 10° 以上膝关节内翻畸形患者进行 TKA 治疗随访，对患者术前、术后站立和行走状态下的踝关节进行了评估，得出结论：过度追求下肢力线的中立位对线，导致已有明显改变的踝关节不适应术后的矫正状态，亦可能是术后踝关节行走疼痛的主要原因。所以对重度膝关节内翻患者，术前需对同侧踝关节进行评估，考虑保留一定程度的膝关节内翻，避免过度矫正下肢力线，减少术后踝关节的不适应率，可能会得到更好的临床疗效。Rajasekaran 等对 124 例内翻角度超过 15° 的患者进行 TKA 治疗并追踪随访，发现残留内翻 173°～176° 术后可获得更好的康复功能结果。且多项研究已证实中立位对线对假体生存率并无影响，Parratte 等对 280 例 TKA 术后患者进行 15 年随访，发现中立位对线并不能提高术后 15 年的假体生存率，下肢力线在内翻 8° 至外翻 9° 之间的假体生存率并无差异。在保持软组织平衡的情况下，严重膝关节内翻患者可以考虑残留一定的内翻角度，但其保留角度不应 ＞ 6°。目前国内外并没有足够研究对该范围进行界定，对合并有同侧踝关节症状的力线保留范围需进一步研究。此外，术前踝关节严重畸形患者，可以考虑在康复期间通过改变足踝的鞋垫或物理治疗进行干预，以减轻踝部的不适应证状。Braga 等对 19 例踝关节内翻患者进行研究，发现特制楔形鞋垫可改变踝关节运动和力矩模式，改善足踝关节的生物力学环境。这要求医师不仅需把握好下肢力线的重塑、膝关节活动度的恢复及周围软组织的平衡，术后也需对不同患者的膝关节、踝关节制订针对性的康复计划，因此术前对于踝关节的关注尤为重要。

目前研究存在局限性。首先，没有对患者膝关节、踝关节的退行性变程度进行记录，膝关节退行性变程度对踝关节的影响有待进一步研究。其次，未有足够的合并同侧踝关节疼痛观察病例，TKA 对同侧踝关节疼痛症状的影响等有待进一步研究。再者，DR 片中下肢旋转的变异性可能会对膝关节、踝关节的角度测量结果产生影响，使用三维成像研究可以提供更准确的结果，但由于辐射暴露和成像成本增加，实施起来过于困难。还有，本次研究只收录膝内翻畸形女性患者，未对膝外翻畸形患者与男性患者进行检查，因为临床上膝外翻与男性膝骨关节炎相对少见。因此，需要更深层的研究来阐明TKA 术前与术后下肢力线的变化对踝关节对位及踝关节退行性变的影响。

综上所述，本研究表明，踝关节倾斜与其膝内翻畸形的下肢力线排列不良相关联，且随着膝内翻程度增加，其倾斜程度亦会进一步加剧，并代偿性地出现胫距关节、距下关节的对位不良，常规 TKA可以纠正有症状的膝骨关节炎患者的内翻畸形，改善踝关节倾斜及对位不良，延缓踝关节退行性变，减轻踝关节症状。目前大多数关节外科医师在 TKA术前与术后均较少关注踝关节对线及其生物力学的变化，而根据目前的研究结果，建议在 TKA 术前应对同侧踝关节进行仔细的检查，将踝关节因素纳入影响术后疗效的范围，这有利于改善踝关节的对位不良，减少继发性或原发性踝骨关节炎的发生与发展概率，提高 TKA 疗效与患者满意度。