胫骨高位内侧开放截骨术后胫骨平台后倾角变化相关因素的探讨

王志伟 林文韬 严为海 沈金清 吴至锋 何大伟 王武炼

内侧开放胫骨高位截骨术（opening wedge high tibial osteotomy，OWHTO）作为膝关节骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）的常见治疗手段之一。该方法通过将术肢机械轴从膝关节内侧转移至外侧，从而减轻内侧间室负荷，达到减缓膝关节疼痛、延缓内侧间室破坏的目的［1-2］。有研究表明，在力线重新分布后可促进膝关节软骨再生，对于合并胫骨近端内翻畸形的KOA的患者，在接受胫骨高位内侧开放截骨术后可获得较为满意的中长期疗效［3］。然而，OWHTO在矫正下肢冠状面畸形的同时，不可避免地改变了胫骨近端形态，继而可能对矢状面上的胫骨平台后倾角 （posterior tibial slope，PTS）产生影响［3］。PTS是指矢状面上胫骨平台的关节面与胫骨骨干所形成的夹角；其主要作用是维持膝关节前、后交叉韧带的张力，在膝关节屈伸时保持股骨的髁正常滑动［4］。既往研究指出，PTS的增加易导致胫骨前移并且张力增加，同时也会导致关节软骨的应力改变［5］。这一发现有助于不稳定性膝关节及关节软骨缺损患者的治疗；但对于膝关节稳定且活动度尚可的患者，则有增大术后骨关节炎进展及韧带损伤的风险。故而，对于一般膝关节稳定的患者，在OWHTO术中应尽可能保持原有的胫骨平台后倾角［6-7］。基于临床上对OWHTO术后意外PTS改变的关注，本研究的重点在于探究在不刻意改变PTS前提下，比较手术前后PTS是否发生改变，以及探究导致PTS改变的因素。

资料与方法

一、资料

1.纳入及排除标准：（1）纳入标准：①经影像学检查确诊显示内侧关节间室狭窄合并胫骨内翻畸形；②外侧关节间室软骨与髌骨关节基本正常；③膝关节无严重屈曲挛缩畸形，屈曲挛缩小于15°。（2）排除标准：①合并外侧间室、髌骨关节退行性病变；②合并类风湿关节炎；③合并内、外侧副韧带及前后交叉韧带损伤；④既往膝关节手术史、感染史。

2.病例来源：2020年1月至2021年6月在福州市第二医院骨科行OWHTO的57例患者。其中，男29例，女28例；年龄22～74（56.8±10.1）岁；身高1.4～1.8（1.6±0.1）m；体重43～104（68.7±10.8）kg。关节外畸形（胫骨侧）患者42例，占比73.6%；关节内畸形患者15例，占比26.3%；无合并股骨侧畸形患者。所有患者获得12个月以上随访。本研究由福州市第二医院伦理委员会批准，符合伦理标准。

二、方法

1.术前准备：（1）术前完善相关检查：生化及相关临床检查，了解患者肝肾功能、心肺功能、凝血功能及是否合并贫血、下肢深静脉血栓等。（2）摄站立位膝关节正位及下肢全长正位X线片，了解患者下肢力线，判断患者内翻畸形程度，以及外侧间室是否磨损。（3）摄膝关节站立位侧位X线片，了解患者的髌股关节及胫骨平台后倾角。（4）摄髌骨轴位X线片，评估患者髌股关节情况，观察是否有髌骨脱位。（5）行MR检查，判断患者髌股关节及外侧间室软骨情况，以及膝关节内外侧副韧带、前后交叉韧带及外侧半月板是否损伤。（6）明确是否为炎症性关节。

2.术前规划：（1）判断下肢畸形来源。在良好精准的下肢全长片上画出下肢机械轴和力线轴测量股骨远端外侧角及胫肩近端内侧角，判断畸形来自股骨、胫骨还是关节内。股骨远端外侧角（lateral distal femoral angle，LDFA）正常值为85°～90°，超出该范围考虑为股骨畸形。胫骨近端内侧角（medial proximal tibial angle，MPTA）正常值为85°～90°，超出该范围考虑为胫骨畸形。（2）确定目标立线：确定畸形来自于胫骨侧内翻畸形后，本研究中理想立线为连接患侧股骨头中心与Fujisawa点的直线（Fujisawa点是指以膝关节中央髁间嵴位置为0%，胫骨平台内外侧缘为100%，距中央髁间嵴62.5%距离的点）。（3）确定矫正角度：合页位置选择于外侧皮质与胫腓关节上缘交界处，距胫骨关节面大于1.5 cm，同时保留1 cm宽骨质。以合页为旋转中心，以踝关节中心至合页的距离为半径进行旋转，直至与目标力线相交叉，旋转的角度即为需要矫正的角度。（4）通过Miniaci法，依据矫正角度及截骨长度，计算内侧截骨撑开高度［8］。

3.手术方法：患者取平卧体位，采用全身麻醉。麻醉成功后，常规消毒铺巾，驱血后上气压止血带（40～50 kPa）。作胫骨前内侧直切口长约7 cm，逐层切开皮肤、皮下组织，剥离内侧副韧带浅层及鹅足上段。依术前计划行胫骨上段截骨矫形术。于胫骨结节下1.5 cm设计上行截骨线。鹅足上方，关节面下方3.5 cm设计水平截骨线，电刀刻出截骨线。透视下钻入导针，予摆锯沿截骨线截骨。保持胫骨外侧骨皮质完整，依术前规划撑开角度，于截骨处敲入相应厚度骨刀。将胫骨下段外翻，测量下肢力线是否满意，微调撑开距离。取1块接骨板及8枚螺钉牢固固定。C臂机透视见下肢力线良好，矫形断端内固定物在位满意。截骨断端植入同种异体骨。留置潘氏管引流，清点纱布及器械无误后逐层缝合创口。所有手术均由同一名经验丰富的高年资关节外科医生完成。

4.术后治疗及康复：术后给予抗感染、抗凝、消肿镇痛及冰敷，对症支持治疗。手术当天按照个人耐受程度进行适当强度的足趾踝泵运动。术后第1天起要求进行膝关节屈伸（主动和持续被动活动）、股四头肌锻炼。术后第2天鼓励在腋杖或助行器辅助下部分负重下地活动，逐步练习直至恢复正常行走。术后2周拆线，并在出院时再次进行健康宣教。

5.观察指标及疗效评价：（1）基线资料包括性别、年龄、身高、体重等；（2）膝关节功能评价包括疼痛视觉模拟评分（pain visual analogue scale，VAS）、纽约特种外科医院膝关节评分（hospital for special surgery，HSS），对膝关节手术前后疼痛及关节功能状况进行评价；（3）术前规划的矫正角度、术中实际撑开距离；（4）在患者术前、术后的下肢全长位X线片、患肢侧位片上测量手术前后患者的PTS［PTS测量采用胫骨近端解剖轴参照法（tibial proximal axis of the tibia，TPAA），即胫骨近端距膝关节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］］、MPTA、胫股冠状角［胫骨解剖轴与股骨解剖轴之间的夹角；（condylar twist angle，CTA）］。测量由两名非利益相关的影像学技师进行。

6.统计学处理：采用SPSS 23.0软件（SPSS，Chicago，IL，美国）进行统计学分析。符合正态分布的数据采用±s表示。采用多元线性回归判断数据间的相关性，采用独立样本t检验判断不同组间数值是否有差异性。如果数值变量不是正态分布或方差不齐，则使用Wilcoxon秩和检验。P< 0.05为差异有统计学意义。

结果

1.膝关节术后疼痛及功能改善情况：术后第12个月随访时，术肢VAS、HSS评分与术前相比，差异具有统计学意义（P< 0.05）。VAS评分较术前明显降低，关节疼痛症状较术前显著改善。HSS评分较术前提高，提示关节活动功能改善（表1）。

表1 术前及术后VAS、HSS评分比较（±s）

表1 术前及术后VAS、HSS评分比较（±s）

注：VAS为疼痛视觉模拟评分；HSS为纽约特种外科医院膝关节评分

HSS 63.0±6.3 83.9±5.4 18.92< 0.001时间手术前手术后统计值P值例数57 57 VAS 6.7±1.3 1.9±1.1 21.64< 0.001

2.术后MPTA、CTA、PTS的改变情况：术后12个月末次随访时，患者术肢的MPTA、CTA、PTS与术前相比差异有统计学意义（P< 0.05）（表2）。

表2 术前及术后MPTA、CTA、PTS的比较 （°，±s）

表2 术前及术后MPTA、CTA、PTS的比较 （°，±s）

注：MPTA为胫骨近端内侧角；CTA为胫股冠状角；PTS为胫骨平台后倾角

PTS 8.1±4.7 10.7±4.4 3.05 0.003时间手术前手术后统计值P值例数57 57 MPTA 83.2±2.4 91.0±2.1 18.62< 0.001 CTA 4.8±3.0 9.3±6.7 4.59< 0.001

3.各测量参数与PTS变化相关性分析：利用多元线性回归比较患者年龄、身高、体重、术前规划矫正角度、术中实际撑开距离及手术前后MPTA、CTA等参数与PTS变化的相关性，结果显示R2为0.500，即所测量参数对PTS变化影响程度的占比为50%，德宾-沃森检验结果为2.161，考虑各参数间样本独立。术前PTS值与术中撑开距离、术前PTS改变显著相关（P< 0.05）。术中撑开距离越大，则术后PTS发生的改变的可能越大（β=0.492）。术前PTS越大，则术后PTS发生的改变的越小（β=-0.528）。其余测量参数均与术后PTS非显著相关（P>0.05）（表3）。

表3 各测量参数与PTS变化相关性分析（±s）

表3 各测量参数与PTS变化相关性分析（±s）

变量年龄（岁）体重（kg）身高（ m）术前患侧MPTA（°）术后患侧MPTA（°）术前患侧胫骨角（°）术后患侧胫骨角（°）术前患侧胫骨后倾角（°）截骨距离（mm）撑开距离（mm）56.8±10.1 68.7±10.8 1.6±0.1 83.2±2.4 91.0±2.1 4.8±3.0 9.3±6.7 8.1±4.7 59.5±6.5 14.5±3.6 β值-0.107-0.124-0.044 0.061-0.144 0.039 0.059-0.53-0.152 0.378 P值0.393 0.370 0.761 0.618 0.230 0.763 0.609 0.000 0.254 0.006

讨论

人体膝关节是一种内外侧间室应力不均的结构，其内侧间室受力大于外侧［10］。若同时存在胫骨侧内翻畸形，则在膝关节骨关节炎进展过程中，内侧软骨更易磨损变性，伴随胫骨内侧平台软骨下骨塌陷，会进一步加重膝关节内翻畸形［11-12］。本研究中，患者通过OWHTO有效增大了患肢MPTA，将内侧间室的力线转移到外侧间室，从而达到矫正畸形，减轻内侧间室的压力的目的。术后配合合理的康复训练及切口管理，可有效延缓关节功能退变。在本研究中患者术后VAS、HSS评分较术前也明显改善，提示术后患者膝关节疼痛症状明显缓解，关节活动功能提高。既往研究也表明，对于合并胫骨近端骨关节炎的患者，行胫骨高位截骨术可获得的较为满意的短、中期疗效［13］。

PTS作为维持膝关节活动时稳定性的主要组成结构之一，PTS的增加会导致胫骨前移及增大前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）的张力。对于ACL功能不全的患者，PTS增大会加大ACL损伤及胫骨前脱位的风险［6，15］。虽然长期临床随访认为PTS增加与临床症状的改善或恶化没有直接的相关性，但是后倾角的变化将改变内外侧间室的应力中心及运动学结构。因此，在术中需控制后倾角的改变，避免胫骨平台接触应力的改变［16］。在本研究中，即使术中不刻意去改变患者PTS，并在采取多项措施尽可能保持PTS不发生变化（如截骨前侧撑开的高度小于后方撑开的高度；冠状面截骨打开时，前侧截骨面与后侧截骨面保持平行；多次术中透视，观察PTS是否改变等），但术后12个月时复查PTS较术前仍增大，与既往研究中OWHTO易导致PTS增大的研究结果相吻合［17］。故而除了术中操作因素外，是否有其他因素也会导致术后PTS的改变，这值得进一步探究。基于既往研究的基础［4，18］，选取年龄、身高体重、矫正角度、术中撑开距离、术前MPTA、术前PTS等可能影响到预期PTS变化的参数进行测量，并通过多重线性回归评估各参数与PTS变化间的关系。结果显示年龄、身高体重、术前MPTA等参数与PTS的改变无显著相关性；而术中撑开距离、术前PTS大小与则与手术前后PTS改变显著相关。术中撑开距离越大时，术后PTS发生的改变的可能越大。Jacobi等［17］研究中，术后撑开距离是造成PTS改变的重要影响因素，同时对胫骨旋转度也会造成影响。胫骨近端作为一个三角形的解剖结构，在行OWHTO时会不可避免的改变其解剖结构，当PTS发生的改变较小时，这些微小的改变可能没有显著的临床意义，但对于合并ACL功能不全的患者，PTS的增加会胫骨前脱位的风险［19］。因此，如果需要维持胫骨平台的后倾角，截骨前侧撑开的高度需要小于后方撑开的高度，前方间隙的高度约为后方间隙的1/2～2/3［20］。如果截骨的前后方间隙相等，必然导致后倾角的增加。同时，结果显示术前PTS的大小与PTS的变化负性相关；即术前PTS越小，术后PTS发生改变可能愈大。故而，临床医生应重视术前PTS，将其视为可能导致术后PTS变化重要影响因素。

本研究的优势在于通过真实的病例、手术操作及合理的术后康复训练，且所有手术均由同一高年资外科医生操作，使手术操作误差所致PTS改变相对趋于稳定。通过本研究可以发现哪些参数对于术后PTS改变有影响及其对于PTS改变的影响趋势，对临床医生术前规划及术中操作均有指导意义。同时部分阴性结果也具有一定的临床意义；其中比较有启发意义的是术中截骨距离与术后PTS改变的非相关性。这对于体格较大，截骨距离长的患者的术中操作有一定的参考作用。

本研究的的局限在于：（1）观察的病例数少，患者局限于单一医院的某一治疗组，需进一步的扩大样本来验证研究结果的普遍性。（2）摄片的误差可能带来实验数据测量的不准确性。（3）患者术后康复行走时使用的辅助设备为助行器与腋杖两种，不同的辅助设备可能会导致术后PTS的变化。（4）临床随访的时间较短；仅限于术后中短期，应进行长期术后随访。

综上所述，OWHTO手术可有效缓解关节疼痛、纠正膝关节畸形，改善关节功能状况。在非刻意调整PTS的情况下，术中撑开距离、术前PTS的大小与术后PTS变化相关。术中撑开距离越大，术后PTS发生的改变的可能性越大；术前PTS越小，术后PTS发生改变可能性愈大。