柯松 宋鑫 徐源 呂明銳 馬天鷹 冉天飛 王敏

（中國人民解放軍陸軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院骨科，重慶 400037）

股骨切跡是全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中相對少見的并發(fā)癥，常發(fā)生在術(shù)者經(jīng)驗(yàn)相對欠缺階段[1]。Gujarathi等[2]報(bào)道，股骨切跡發(fā)生率為41%，股骨切跡是導(dǎo)致全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體周圍骨折的危險(xiǎn)因素。如何避免發(fā)生股骨切跡目前已經(jīng)有較多的經(jīng)驗(yàn)報(bào)道，包括正確選擇進(jìn)針點(diǎn)、糾正股骨假體旋轉(zhuǎn)不良、選擇正確股骨假體型號[3]以及股骨截骨模塊遷移等，但3D打印截骨模塊輔助全膝置換手術(shù)股骨切跡發(fā)生的情況、原因分析以及解決策略尚未見報(bào)道。本研究擬對我院3D輔助全膝置換技術(shù)中出現(xiàn)的股骨切跡問題進(jìn)行回顧性分析，探討發(fā)生的原因以及解決的策略方法，減少3D輔助全膝置換并發(fā)癥的發(fā)生。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017 年1 月至2018 年1 月在我院診斷為膝骨關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis,KOA），并行全膝關(guān)節(jié)置換患者131 例。其中男25 例，女106 例，年齡49～84歲，平均（66.2±8.0）歲。診斷參照2016 年美國骨科醫(yī)師協(xié)會（American Academy of Orthopaedic Surgeons,AAOS）《膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎循證醫(yī)學(xué)指南》（第2 版）標(biāo)準(zhǔn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①嚴(yán)重膝關(guān)節(jié)內(nèi)外翻畸形（＞15°）患者；②其他明顯關(guān)節(jié)外畸形者；③嚴(yán)重骨缺損者；④骨腫瘤及骨折病史患者；⑤類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎等炎性關(guān)節(jié)疾病患者。

1.2 攝片及測量方法

患者常規(guī)行雙膝站立位X 線片，以排除嚴(yán)重畸形、骨缺損等情況。并行64 排CT 雙下肢薄層平掃，層厚0.625 mm，掃描范圍從骨盆至雙足。體位：雙腿自然并攏中立位，髕骨朝上。將所得雙下肢骨骼CT掃描數(shù)據(jù)以DICOM 3.0 格式導(dǎo)入Mimics 17.0 軟件（Materialise 公司，比利時(shí)），對擬行手術(shù)側(cè)股骨進(jìn)行三維重建，獲得股骨的3D 圖像。在Creo 2.0（PTC 公司，美國）矢狀位圖像中建立圓柱模擬股骨髓內(nèi)導(dǎo)向桿，參照Oswald等[4]方法股骨遠(yuǎn)端解剖軸線（a）確定為股骨遠(yuǎn)端Blumensaat 線前方5 mm 至股骨遠(yuǎn)端20 cm處髓腔中點(diǎn)連線，股骨側(cè)位機(jī)械軸線（b）確定為自股骨頭中點(diǎn)至Blumensaat 線前方5 mm。矢狀位兩條軸線遠(yuǎn)端位點(diǎn)相交于Blumensaat 線前方5 mm（c），見圖1。兩線夾角為股骨遠(yuǎn)端前偏角（distal femoral sagittal anterior angle,DFSAA）由軟件自動測出，并記錄。為保證測量的準(zhǔn)確性，對每個(gè)股骨樣本測量3 次，每次由不同的工程師測量，得到的數(shù)據(jù)取平均值，3 次測量結(jié)果誤差在±0.15°范圍內(nèi)，顯示通過該軟件測量結(jié)果有高度的可靠性。DFSAA＞3°為A 組，DFSAA≤3°為B組。術(shù)后常規(guī)行手術(shù)側(cè)膝關(guān)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)正側(cè)位片，側(cè)位片上股骨遠(yuǎn)端前方皮質(zhì)與假體連續(xù)部出現(xiàn)骨質(zhì)缺損為股骨切跡。登記發(fā)生股骨切跡的例數(shù)，參照Gujarathi等[2]方法對股骨切跡進(jìn)行分型。

圖1 股骨遠(yuǎn)端前偏角示意圖

1.3 臨床功能評價(jià)

1.3.1 3D截骨導(dǎo)板制作方法：使用SIEMENS NX 9.0軟件模擬股骨遠(yuǎn)端上述解剖標(biāo)志點(diǎn)，確定股骨a、b 力線，股骨遠(yuǎn)端截骨面與b線垂直。再通過測量判斷假體匹配型號（Link公司GeminiⅡ假體），見圖2。導(dǎo)板材料選用高溫滅菌、不易變形醫(yī)用尼龍（PA2200）。將截骨導(dǎo)板模型數(shù)據(jù)輸入3D 打印機(jī)（EOS P110）自帶軟件程序中打印成型（圖3箭頭a）。

1.3.2 手術(shù)方法：全身麻醉或硬膜外麻醉，大腿根部應(yīng)用止血帶，常規(guī)膝正中切口，髕旁內(nèi)側(cè)入路，使用德國Link 公司GeminiⅡ膝關(guān)節(jié)假體和強(qiáng)生公司Vangard假體，髕骨均不做置換，由同一位醫(yī)師進(jìn)行手術(shù)，術(shù)中應(yīng)用3D 打印截骨導(dǎo)板做股骨截骨，導(dǎo)板貼放之前刮除軟骨，保證導(dǎo)板完全帖服骨面（圖3）。

1.3.3 圍手術(shù)期處理：術(shù)前30 min 開始預(yù)防應(yīng)用抗生素，假體安放前關(guān)節(jié)內(nèi)應(yīng)用雞尾酒止血止痛；術(shù)后24 h 內(nèi)拔除引流管，常規(guī)抗凝、多模式鎮(zhèn)痛、主動股四頭肌等長收縮訓(xùn)練及踝泵練習(xí)等；術(shù)后第1天開始膝關(guān)節(jié)屈伸鍛煉，根據(jù)情況輔助器械下床訓(xùn)練；并復(fù)查負(fù)重位膝關(guān)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)X線正側(cè)位片，觀察股骨前方切跡發(fā)生情況。

1.3.4 術(shù)后功能評價(jià)：術(shù)后隨訪1年，門診檢查患膝功能情況。采用美國特種外科醫(yī)院膝關(guān)節(jié)評分（hospital for special surgery knee score,HSS 評分）系統(tǒng)進(jìn)行手術(shù)側(cè)膝關(guān)節(jié)功能評價(jià)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行Kolmogorov-Smirnov 檢驗(yàn)評價(jià)是否遵循正態(tài)分布。對正態(tài)分布數(shù)據(jù)采用t檢驗(yàn)。對非正態(tài)分布數(shù)據(jù)采用非參數(shù)秩和檢驗(yàn)。對率的比較采用卡方檢驗(yàn)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 患者DFSAA分布情況

圖2 SIEMENS NX 9.0軟件膝關(guān)節(jié)假體試配

患者DFSAA 0°～5.7°，平均2.51°±1.50°。有50%的患者DFSAA＜2.2°，另外50%患者為2.2°～5.7°（圖4）。男性DFSAA為0.1°～5.6°，平均2.58°±1.59°；女性DFSAA 為0.2°～5.7°，平均2.50°±1.49°；男性和女性比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.389）。

2.2 兩組股骨切跡發(fā)生情況

39 例患者患側(cè)DFSAA＞3°為A 組，92 例患者患側(cè)DFSAA≤3°為B組。A組發(fā)生股骨切跡6例（圖5），發(fā)生率為15.4%；B組患者沒有發(fā)生股骨切跡，兩組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）?？偣晒乔雄E發(fā)生率為4.6%，均為GujarathiⅠ型股骨切跡，皮質(zhì)缺損沒有超過內(nèi)側(cè)骨皮質(zhì)層，沒有Ⅱ～Ⅳ切跡。術(shù)后患膝側(cè)位X 線片提示股骨遠(yuǎn)端解剖軸線和股骨髁機(jī)械軸線不一致，形成交角（圖6）。

圖3 術(shù)中應(yīng)用3D打印截骨導(dǎo)板進(jìn)行截骨

圖4 131例患者股骨遠(yuǎn)端前偏角分布圖

2.3 兩組膝關(guān)節(jié)功能比較

患者1年后全部得到隨訪，無假體松動和感染病例，無假體髁上骨折及其他原因翻修病例，A 組患者HSS 評分為75～92 分，平均（85.7±7.6）分；B 組患者HSS評分為76～93分，平均（83.7±7.4）分，兩組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 討論

圖5 股骨髁前方形成股骨切跡（箭頭所示）

圖6 全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后側(cè)位圖，顯示股骨切跡

假體周圍骨折是全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)并不少見的嚴(yán)重并發(fā)癥，最常見于股骨，且主要是在股骨髁上區(qū)域，文獻(xiàn)[5]報(bào)道其發(fā)生率為0.3%～2.5%。造成術(shù)后股骨遠(yuǎn)端骨折的原因很多，其中重要的一個(gè)因素是股骨前方皮質(zhì)切跡[6]，術(shù)中行股骨前方截骨時(shí)可發(fā)生股骨切跡。許多研究[2,7,8]表明股骨前方切跡與股骨髁上骨折密切相關(guān)，股骨切跡的發(fā)生率為3.5%～41.0%。文獻(xiàn)報(bào)道的差異較大，可能和關(guān)節(jié)外科醫(yī)師經(jīng)驗(yàn)有一定關(guān)系。存在股骨切跡的患者發(fā)生股骨髁上骨折的風(fēng)險(xiǎn)較高，達(dá)0.5%～44.3%[6,9]，原因是股骨切跡降低了其正常的機(jī)械應(yīng)力。Lesh 等[10]通過人體尸體標(biāo)本研究發(fā)現(xiàn)股骨切跡減少了股骨18%的抗彎強(qiáng)度和42%的扭曲力。Shawen 等[11]發(fā)現(xiàn)如果股骨切跡皮質(zhì)缺損超過3 mm，其抗扭曲力基本喪失，極易發(fā)生股骨遠(yuǎn)端骨折。Zalzal 等[12]研究表明股骨前方皮質(zhì)切跡會造成局部應(yīng)力集中，特別是股骨切跡超過3 mm、銳利的股骨切跡以及股骨切跡鄰近假體等情況時(shí)，應(yīng)力集中明顯。所以避免股骨切跡的發(fā)生十分重要。

以往研究分析了股骨切跡發(fā)生的諸多因素：股骨遠(yuǎn)端屈曲；股骨假體過度旋轉(zhuǎn)，前內(nèi)側(cè)股骨切跡（過度內(nèi)旋），前外側(cè)股骨切跡（過度外旋）；股骨截骨采用后參考系統(tǒng)，開髓進(jìn)針點(diǎn)偏后；假體型號選擇偏小。并提出了相應(yīng)的避免措施，如避免假體放置后移、采用髓內(nèi)短桿定位、擺鋸消除超過3 mm的皮質(zhì)坎或股骨假體屈曲3°放置、改用延長桿股骨假體等[13-15]。其中股骨遠(yuǎn)端屈曲程度被認(rèn)為與股骨切跡大小有顯著相關(guān)性。

近年數(shù)字化技術(shù)在全膝關(guān)節(jié)置換中應(yīng)用逐漸增多，其中發(fā)生股骨切跡的病例也有報(bào)道。Yukihide等[16]首次報(bào)道計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)輔助全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)股骨切跡的發(fā)生率為31%～51%（切跡定義為假體和股骨前皮質(zhì)不平行），而傳統(tǒng)方法的發(fā)生率僅為11%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（computer-assisted surgery in total knee arthroplasty,CAS-TKA）中發(fā)生股骨切跡的情況很多。目前普遍認(rèn)為，由于CAS-TKA中，股骨側(cè)假體安放位置參考股骨機(jī)械軸線，股骨遠(yuǎn)端屈曲，這樣會使股骨假體安放在相對過伸位置，使股骨前側(cè)皮質(zhì)產(chǎn)生股骨切跡。股骨遠(yuǎn)端屈曲的程度越大，產(chǎn)生股骨切跡的可能性越大。

數(shù)字化技術(shù)在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中的應(yīng)用不光有CAS-TKA，快速增材制造技術(shù)的迅速發(fā)展為精準(zhǔn)個(gè)體化TKA提供了另一方案，即3D打印個(gè)性化截骨導(dǎo)板輔助TKA（patient-specific instrumentation development in TKA,PSI-TKA）。相對于CAS-TKA、PSITKA 同樣可獲得精確截骨方案，且較前者手術(shù)時(shí)間更少，術(shù)中操作更加便捷。因同樣參考股骨機(jī)械軸線設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板PSI-TKA 也存在因股骨遠(yuǎn)端屈曲而產(chǎn)生股骨切跡的問題。但目前關(guān)于PSI-TKA 中發(fā)生股骨切跡的相關(guān)文獻(xiàn)尚未見報(bào)道，為此我們進(jìn)行了初步的研究。

關(guān)于股骨遠(yuǎn)端屈曲的研究方法有很多。Bao等[17]的研究中，定義股骨矢狀面遠(yuǎn)端解剖軸線（distal anatomical axis,DAA）與矢狀面機(jī)械軸線（sagittal mechanical axis,SMA）的夾角為SMADAA，實(shí)則與本文研究的DFSAA為同一角度。他的研究表明SMADAA與股骨前弓角（sagittal femoral bowing angle,SFBA）具有顯著相關(guān)性，因此本研究中的DFSAA 可以反映股骨遠(yuǎn)端前弓程度，并且與股骨遠(yuǎn)端屈曲角（distal femoral flexion angle,DFFA）[13]，以及曲率、曲率半徑、SFBA等[18-21]參數(shù)相比（這些數(shù)據(jù)較容易受到投射角度的影響），該角能更真實(shí)的反映股骨假體放置的位置。

對發(fā)生股骨切跡的6例患者進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，他們DFSAA 角都超過3°。如果DFSAA 過大，參考股骨遠(yuǎn)端解剖軸線和參考股骨機(jī)械軸線的股骨遠(yuǎn)端截骨平面不一致，貼放3D打印截骨模塊時(shí)，會造成股骨前方切跡（圖7～8）。

圖7 不同參考線股骨遠(yuǎn)端截骨差異圖

當(dāng)DFSAA≥3°時(shí)，股骨切跡的發(fā)生率明顯增高。孫云波等[22]的研究也表明股骨前側(cè)皮質(zhì)股骨切跡的發(fā)生以及切跡深度與股骨遠(yuǎn)端屈曲角度具有相關(guān)性。隨著計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)及3D 打印技術(shù)的快速發(fā)展，CAS 及PSI 越來越多地應(yīng)用在TKA，不管是術(shù)中導(dǎo)航還是術(shù)前3D 設(shè)計(jì)個(gè)體化截骨導(dǎo)板，對于DFSAA≥3°的患者，不建議或慎重參考股骨機(jī)械軸線（圖7 b 線），可以參考股骨遠(yuǎn)端解剖軸線（圖7 a 線），而DFSAA＜3°的患者，建議參考股骨機(jī)械軸線（圖7 b線），既符合生物力學(xué)要求，又不會發(fā)生股骨切跡。

本組病例均使用3D打印截骨導(dǎo)板輔助TKA 術(shù)，股骨切跡的發(fā)生率為4.6%，遠(yuǎn)低于大部分文獻(xiàn)報(bào)道的發(fā)生率，而且切跡都是GujarathiⅠ型，為最輕的類型，和術(shù)后股骨遠(yuǎn)端骨折沒有直接相關(guān)性[2,22,23]。Gujarathi Ⅲ、Ⅳ型切跡[6,22]將顯著增加假體安放后股骨髁上骨折的風(fēng)險(xiǎn)。本組病例切跡發(fā)生數(shù)量少且沒有發(fā)生Ⅱ型以上切跡，和術(shù)者經(jīng)驗(yàn)有關(guān)系：安放截骨導(dǎo)板前慎重探測股骨前方皮質(zhì)，不確定情況下可以擺鋸截部分骨再測試調(diào)整3D 截骨導(dǎo)板；如果術(shù)中評估會出現(xiàn)Gujarathi Ⅲ、Ⅳ型切跡，說明術(shù)前軟件設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題，建議改用傳統(tǒng)股骨髓內(nèi)定位方法，可以采用短髓內(nèi)桿，避免插入超過股骨遠(yuǎn)端1/3，雖然可能會出現(xiàn)術(shù)后假體矢狀面位置屈曲，但屈曲角度介于±10°之間對于功能恢復(fù)無顯著影響[24]。

圖8 股骨髁前方截骨出現(xiàn)股骨切跡（箭頭）示意圖

術(shù)后兩組功能恢復(fù)沒有差異，未見股骨遠(yuǎn)端骨折病例，但還需長時(shí)間隨訪。本組資料顯示男性患者和女性患者的DFSAA沒有顯著性差異。該結(jié)果和預(yù)期不一樣，可能和男性的樣本數(shù)有關(guān)。影響股骨切跡的原因不僅是DFSAA，股骨假體大小、定位器和后髁角大小也和股骨切跡密切相關(guān)[3]，需進(jìn)一步研究分析。

本研究也存在一些局限：①DFSAA 受股骨前傾角、股骨頸長度、股骨長度等因素影響。在3D影像上股骨機(jī)械軸線是從股骨頭中心到股骨髁間窩Blumensaat 的連線，如果患者股骨頸前傾角增大，則DFSAA 會減小。特別是先髖脫位或髖臼發(fā)育不良的患者，股骨頸前傾角和DFSAA關(guān)系密切，相關(guān)性會更明顯。本組沒有包括這類患者，所以DFSAA 和股骨頸前傾角相關(guān)性如何，仍需深入研究。②股骨矢狀面前弓與種族有相關(guān)性[24]，本組研究對象均為中國西南地區(qū)KOA患者。因此本研究結(jié)果不能直接說明在其他地區(qū)或者其他人種中是否會有相似結(jié)論。尚需進(jìn)一步多中心，多樣本的研究。