戴思思，李宗瀚，安帥，王沛則，馮明利

(首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院骨科，北京 100053)

全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(total knee arthroplasty，TKA)是治療退行性骨關(guān)節(jié)炎、緩解膝關(guān)節(jié)疼痛、恢復(fù)膝關(guān)節(jié)功能的有效方法。TKA術(shù)后下肢力線(xiàn)恢復(fù)不良和假體位置不佳是影響假體長(zhǎng)期生存率和患者滿(mǎn)意度的重要因素。經(jīng)典的TKA對(duì)線(xiàn)方法是由Insall等[1]提出的下肢機(jī)械軸對(duì)線(xiàn)法。長(zhǎng)期隨訪(fǎng)發(fā)現(xiàn)，有約20%的TKA患者術(shù)后存在療效不滿(mǎn)意等問(wèn)題[2-4]。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)和機(jī)器人輔助TKA技術(shù)的發(fā)展以及運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線(xiàn)理念的推廣[5-7]，對(duì)TKA術(shù)后假體位置的評(píng)估提出了更高要求。X線(xiàn)作為既往研究中常規(guī)的測(cè)量方法，受限于準(zhǔn)確率低、難以評(píng)估旋轉(zhuǎn)力線(xiàn)等問(wèn)題；二維CT(2-dimension CT，2D-CT)雖可實(shí)現(xiàn)解剖標(biāo)志的精確定位以及假體旋轉(zhuǎn)力線(xiàn)的評(píng)估[8]，但其精確性卻受到掃描角度和層厚等條件的限制[9]。三維CT(3-dimension CT，3D-CT)較2D-CT具有更靈活的空間比較，已成為骨科醫(yī)師日常使用的一種新的測(cè)量方法[10]。但目前關(guān)于CT測(cè)量方法的參數(shù)定義和參考范圍仍存在爭(zhēng)議[11]?，F(xiàn)就TKA術(shù)后下肢力線(xiàn)和假體位置的測(cè)量方法及參考范圍予以綜述。

1 TKA術(shù)后下肢力線(xiàn)和假體位置的冠狀面測(cè)量及參考范圍

1.1TKA術(shù)后下肢力線(xiàn)和假體位置的測(cè)量

1.1.1X線(xiàn) 股骨和脛骨假體的內(nèi)外翻可通過(guò)下肢的解剖軸或機(jī)械軸進(jìn)行測(cè)量評(píng)估[12-13]。如圖1A所示，以解剖軸作為參考，股骨假體力線(xiàn)被定義為股骨假體遠(yuǎn)端切線(xiàn)和股骨解剖軸的內(nèi)側(cè)角；脛骨假體力線(xiàn)被定義為脛骨假體近端切線(xiàn)和脛骨解剖軸的內(nèi)側(cè)角[14]，TKA術(shù)后的脛股角是股骨解剖軸和脛骨解剖軸的夾角。如圖1B所示，以機(jī)械軸作為參考，下肢機(jī)械力線(xiàn)即髖膝踝角，是股骨機(jī)械軸和脛骨機(jī)械軸的夾角；股骨遠(yuǎn)端外側(cè)角是股骨機(jī)械軸和股骨假體切線(xiàn)的外側(cè)角；脛骨近端內(nèi)側(cè)角是脛骨機(jī)械軸和脛骨假體切線(xiàn)的內(nèi)側(cè)角[15]。假體冠狀面的位移可通過(guò)假體突出來(lái)描述，而假體突出被定義為關(guān)節(jié)假體超出股骨遠(yuǎn)端或脛骨平臺(tái)的部分。假體突出可導(dǎo)致軟組織刺激、關(guān)節(jié)間隙過(guò)窄以及活動(dòng)范圍受限等[16]。造成假體突出的原因多與假體內(nèi)外放置位置不佳和尺寸選擇不合適有關(guān)。而一旦出現(xiàn)下肢力線(xiàn)對(duì)線(xiàn)不良和假體突出，往往會(huì)導(dǎo)致TKA術(shù)后疼痛，甚至有可能形成持續(xù)的慢性疼痛[17-18]。X線(xiàn)是臨床術(shù)后測(cè)量和評(píng)估假體內(nèi)、外翻和冠狀面下肢力線(xiàn)的常規(guī)手段。

1.1.2CT 3D-CT利用機(jī)械參考軸測(cè)量時(shí)，髖膝踝角、股骨遠(yuǎn)端外側(cè)角和脛骨近端內(nèi)側(cè)角均可參考X線(xiàn)中測(cè)量力線(xiàn)相關(guān)定義，但其對(duì)解剖標(biāo)志的精準(zhǔn)定位可獲得更準(zhǔn)確的力線(xiàn)分析[19-20]，見(jiàn)圖1C。在位移方面，由于術(shù)中對(duì)假體基于導(dǎo)航和機(jī)器人手術(shù)內(nèi)外側(cè)放置的可信度較高，加之術(shù)后存在偽影，故既往基于CT的研究很少涉及其術(shù)后假體冠狀面位移的測(cè)量。

1.2參考范圍 雖然不同研究使用的參考軸存在差異，但目前冠狀面整體下肢力線(xiàn)恢復(fù)至中立位仍是金標(biāo)準(zhǔn)，即髖膝踝角恢復(fù)至(0±3)°或脛股角外翻 3°～7.5°[15]。還有研究者建議，理想的股骨假體相對(duì)于解剖軸應(yīng)外翻2°～7°，同時(shí)避免突出3 mm[14-15，18]，脛骨力線(xiàn)應(yīng)為90°并盡可能覆蓋脛骨，減少突出[14-15，17]。目前對(duì)于冠狀面整體下肢力線(xiàn)恢復(fù)至中立位這個(gè)觀點(diǎn)仍存在爭(zhēng)議。在歐美約32%的男性患者和

約17%的女性患者存在先天內(nèi)翻畸形，且亞洲人群比例更高，因此部分研究者認(rèn)為對(duì)于術(shù)前存在膝內(nèi)翻的人群可保留適當(dāng)?shù)膬?nèi)翻角度[21]。而Slevin等[20]發(fā)現(xiàn)，雖然中立位力線(xiàn)恢復(fù)只有在術(shù)前非內(nèi)翻

患者中可獲得更好的預(yù)后，但目前固有內(nèi)翻的概念尚未明確，因此不推薦將術(shù)前內(nèi)翻人群以力線(xiàn)內(nèi)翻作為手術(shù)目標(biāo)。對(duì)于假體突出的問(wèn)題，Nielsen等[17]通過(guò)獨(dú)立研究脛骨假體各方向突出發(fā)現(xiàn)，脛骨內(nèi)突與術(shù)后1年膝關(guān)節(jié)疼痛發(fā)生有關(guān)，但其對(duì)術(shù)后的影響可能涉及假體旋轉(zhuǎn)等問(wèn)題，因此仍需結(jié)合CT來(lái)分析。van de Groes等[22]于術(shù)中使用特殊工具測(cè)量得出假體滑車(chē)內(nèi)置≥5 mm患者預(yù)后更好，這可能與TKA滑車(chē)凹槽設(shè)計(jì)是非生理性外置相關(guān)。而Steinbrück等[18]經(jīng)體外研究發(fā)現(xiàn)，股骨假體內(nèi)外置并不會(huì)影響髕骨后壓力進(jìn)而引起前膝疼痛。目前對(duì)于TKA術(shù)后的評(píng)估大多基于機(jī)械軸和解剖軸的測(cè)量，重在恢復(fù)患者術(shù)后髖膝踝角的中立位以及根據(jù)下肢機(jī)械軸或解剖軸特點(diǎn)放置假體。但也有研究認(rèn)為，TKA術(shù)后不論是否恢復(fù)下肢力線(xiàn)中立位3°以?xún)?nèi)，患者臨床預(yù)后的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[23]。在以機(jī)械軸對(duì)線(xiàn)作為T(mén)KA術(shù)中參考標(biāo)準(zhǔn)的全部膝關(guān)節(jié)術(shù)后假體安放位置良好的患者中，仍有部分患者因膝關(guān)節(jié)活動(dòng)受限、疼痛等并發(fā)癥而對(duì)療效不滿(mǎn)意[24]。因此，近年來(lái)運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線(xiàn)TKA的概念被提出，旨在重建決定正常膝關(guān)節(jié)屈曲旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的3個(gè)功能軸，即股骨主橫向軸、脛骨旋轉(zhuǎn)縱軸和髕骨橫向軸[13，25]。Takahashi等[26]提出，與采用機(jī)械軸對(duì)線(xiàn)TKA的患者相比，采用運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線(xiàn)TKA的患者術(shù)后功能評(píng)分更高；雖然采用運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線(xiàn)TKA與機(jī)械軸對(duì)線(xiàn)TKA患者股骨假體和脛骨假體放置的角度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但兩者術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線(xiàn)在其他方面的優(yōu)越性仍有待進(jìn)一步研究探索。

此外，雖然有研究顯示術(shù)后冠狀面對(duì)線(xiàn)不良與翻修率和預(yù)后無(wú)關(guān)聯(lián)[15，27]，但冠狀位對(duì)線(xiàn)不良，尤其是內(nèi)翻，確實(shí)會(huì)提高翻修率。由于術(shù)后下肢力線(xiàn)對(duì)預(yù)后的影響與術(shù)前力線(xiàn)相關(guān)，因此實(shí)施TKA時(shí)將術(shù)前力線(xiàn)納入考慮范圍并根據(jù)膝關(guān)節(jié)形態(tài)進(jìn)行個(gè)體化設(shè)計(jì)，有望提高患者術(shù)后滿(mǎn)意度[28]。

2 TKA術(shù)后下肢力線(xiàn)和假體位置的矢狀面測(cè)量及參考范圍

2.1TKA術(shù)后下肢力線(xiàn)和假體位置的測(cè)量

2.1.1X線(xiàn) 假體在矢狀面的屈伸可根據(jù)相應(yīng)的解剖軸進(jìn)行評(píng)估。股骨假體屈曲角定義為股骨遠(yuǎn)端解剖軸與股骨假體遠(yuǎn)端切線(xiàn)的夾角[29]或股骨前皮質(zhì)切線(xiàn)與通過(guò)內(nèi)髁中心矢狀軸平行線(xiàn)的夾角[14]。脛骨后傾角是脛骨解剖軸與脛骨假體下表面的夾角，見(jiàn)圖2A。假體的位移可通過(guò)股骨后髁偏距(posterior condylar offset，PCO)和脛骨假體前突進(jìn)行評(píng)估。PCO定義為側(cè)位X線(xiàn)中股骨干后皮質(zhì)切線(xiàn)與股骨后髁最凸點(diǎn)的垂直距離，見(jiàn)圖2A。股骨后髁偏距比則定義為PCO與股骨遠(yuǎn)端前后徑的比值，其可減小膝關(guān)節(jié)尺寸的差異，因此較PCO更符合股骨遠(yuǎn)端的形態(tài)[30-31]。在使用X線(xiàn)研究PCO與負(fù)重位屈曲范圍關(guān)系時(shí)，需考慮X線(xiàn)難以定量分析脛股旋轉(zhuǎn)角度和股骨后滾等因素的影響[29]。脛骨前突是指脛骨平臺(tái)超出脛骨的前部，目前尚無(wú)證據(jù)表明其與TKA術(shù)后效果相關(guān)。在X線(xiàn)中，脛骨后突受膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)的影響極大，因此通常不對(duì)其進(jìn)行分析[17]。

2.1.2CT 2D-CT掃描中股骨假體屈曲角和脛骨后傾角的定義可參考X線(xiàn)，但3D-CT重建后的測(cè)量方法略有不同。3D-CT重建后的股骨遠(yuǎn)端解剖軸可以通過(guò)軟件計(jì)算股骨遠(yuǎn)端圓柱體的中心線(xiàn)，股骨假體遠(yuǎn)端可以用橫切面代替切線(xiàn)，這樣股骨假體屈曲角就是股骨遠(yuǎn)端中心線(xiàn)與股骨假體橫切面所成的角。而脛骨假體后傾角是脛骨假體平臺(tái)面與脛骨近端髓腔圓柱體中心線(xiàn)所成的角，見(jiàn)圖2B、圖2C。經(jīng)3D-CT重建，PCO定義同X線(xiàn)，可以旋轉(zhuǎn)假體至內(nèi)外髁重疊，經(jīng)股骨后髁最凸點(diǎn)作股骨干后皮質(zhì)切線(xiàn)的平行線(xiàn)，測(cè)量?jī)蓷l線(xiàn)之間的垂直距離[30]。

注：TKA為全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，PCO為股骨后髁偏距

2.2參考范圍 目前關(guān)于TKA術(shù)后假體矢狀面位置的研究較少。Murphy等[32]發(fā)現(xiàn)，在交叉韌帶保留型TKA中，股骨假體屈曲4°相較中立位更好，但此結(jié)果尚缺乏與預(yù)后和患者滿(mǎn)意度相關(guān)的證據(jù)支持。脛骨后傾角變異會(huì)引起相應(yīng)的屈伸間隙的改變，如脛骨后傾角過(guò)大易造成矢狀面不穩(wěn)定，而前傾角則會(huì)使屈曲間隙緊張和屈曲范圍減小。因此，為了提高生存率和屈曲功能預(yù)后，目前仍推薦在術(shù)中將股骨假體在矢狀面上恢復(fù)至中立位作為目標(biāo)，即理想股骨假體屈曲角為0°～3°，脛骨后傾角為0°～7°[14-15]。在評(píng)估位移時(shí)，PCO與TKA術(shù)后屈曲范圍的關(guān)系仍然存在爭(zhēng)議，其中有學(xué)者認(rèn)為，對(duì)于后交叉韌帶保留型TKA，PCO與TKA術(shù)后屈曲范圍之間無(wú)相關(guān)性，但也有學(xué)者認(rèn)為，重建PCO可獲得更大的術(shù)后負(fù)重位主動(dòng)屈曲范圍[33]。對(duì)于后交叉韌帶犧牲型和后穩(wěn)定型TKA，部分研究發(fā)現(xiàn)，PCO可影響TKA術(shù)后屈曲范圍，亦有研究者認(rèn)為PCO與TKA術(shù)后屈曲范圍之間無(wú)顯著相關(guān)性，原因可能在于：其更符合生理的股骨后滾模式，弱化了后髁厚度對(duì)屈膝的影響[29-30]。還有研究者通過(guò)綜合PCO和脛骨后傾角對(duì)術(shù)后屈曲范圍的聯(lián)合影響，建議重建內(nèi)側(cè)PCO且避免過(guò)度的脛骨后傾角[31，33]。Tsubosaka等[34]則認(rèn)為，增大PCO可減小關(guān)節(jié)過(guò)伸間隙，但對(duì)屈曲間隙的影響尚不確定。此外，與西方人相比，中國(guó)人群PCO明顯較小、股骨后髁偏距比明顯較大，因此，在假體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮PCO的民族差異性[30]。

3 TKA術(shù)后下肢力線(xiàn)和假體位置的軸面測(cè)量及參考范圍

3.1TKA術(shù)后下肢力線(xiàn)和假體位置的測(cè)量

3.1.1X線(xiàn) 股骨假體旋轉(zhuǎn)測(cè)量的經(jīng)典參考軸是外科通髁軸(surgical transepicondylar axis，sTEA)[35]，而脛骨假體旋轉(zhuǎn)測(cè)量則存在多種方法。由于X線(xiàn)存在平片校正、只適用于特定TKA等問(wèn)題，且其受膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)和放大誤差的影響較大，因此通常不用于旋轉(zhuǎn)力線(xiàn)的測(cè)量，此外，其臨床效用性和可重復(fù)性也較差[36]。

3.1.2CT 在評(píng)估股骨假體旋轉(zhuǎn)時(shí)，2D-CT平掃常通過(guò)假體后髁軸或假體內(nèi)釘來(lái)定義，即sTEA(a)與假體后髁軸(b)的夾角或sTEA與假體內(nèi)釘連線(xiàn)(c)的夾角，見(jiàn)圖3A、3B；3D-CT中也可通過(guò)sTEA(a)與假體后髁軸(b)來(lái)測(cè)量，見(jiàn)圖3C[8，37]。在評(píng)估脛骨假體旋轉(zhuǎn)時(shí)，可使用多種方法進(jìn)行測(cè)量。脛骨假體旋轉(zhuǎn)角是2D-CT測(cè)量中最常用的方法，形成該夾角的兩條切線(xiàn)為：假體后切線(xiàn)，即通過(guò)對(duì)稱(chēng)性假體后緣的切線(xiàn)；幾何中心和脛骨結(jié)節(jié)中點(diǎn)的連線(xiàn)，見(jiàn)圖4A、4B。Bédard等[38]將脛骨假體旋轉(zhuǎn)角改進(jìn)后用于評(píng)估不對(duì)稱(chēng)脛骨假體旋轉(zhuǎn)。Jazrawi等[39]使用脛骨假體后切線(xiàn)(a)與脛骨后髁關(guān)節(jié)下2 cm線(xiàn)(b)的夾角定義脛骨旋轉(zhuǎn)，見(jiàn)圖4D。由于假體實(shí)際旋轉(zhuǎn)力線(xiàn)會(huì)受到脛骨負(fù)重運(yùn)動(dòng)時(shí)的影響，因此，Kim等[14]將其定義為脛骨平臺(tái)后切線(xiàn)(a)與脛骨負(fù)重后切線(xiàn)(b)的夾角，見(jiàn)圖4E。這種方法適用于脛骨假體負(fù)重運(yùn)動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)力線(xiàn)的測(cè)量，但由于不涉及解剖學(xué)標(biāo)志而受到局限且不夠精準(zhǔn)。在3D-CT中，脛骨旋轉(zhuǎn)角定義為脛骨假體后切線(xiàn)與脛骨后髁軸的夾角，見(jiàn)圖4C[37]。Roper等[40]則將脛骨旋轉(zhuǎn)定義為脛骨平臺(tái)中心與脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)中1/3處連線(xiàn)(d)與平分脛骨平臺(tái)線(xiàn)(c)之間的夾角，見(jiàn)圖4F。由于2D-CT脛骨測(cè)量方法眾多，因此較難與3D-CT測(cè)量方法進(jìn)行比較。

注：TKA為全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，sTEA為外科通髁軸

2D-CT雖然實(shí)現(xiàn)了TKA假體旋轉(zhuǎn)的測(cè)量，但其精確性會(huì)受掃描角度和層厚等條件的限制，同時(shí)易受體位影響，且掃描范圍只包含股骨遠(yuǎn)端和脛骨近段，因此難以對(duì)膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行完全評(píng)估。3D-CT具有更靈活的空間比較，不僅可根據(jù)患者體位調(diào)整精確定位股骨內(nèi)外上髁等解剖學(xué)標(biāo)志，還可進(jìn)行整體下肢的重建，降低解剖學(xué)變異和股骨脛骨扭轉(zhuǎn)等因素的影響，在測(cè)量假體3D的力線(xiàn)和位置時(shí)，有更高的觀察者內(nèi)信度和觀察者間信度[19]，且3D-CT可更敏感地檢出異常值[41]。因此，在測(cè)量所有力線(xiàn)等參數(shù)時(shí)，尤其是旋轉(zhuǎn)力線(xiàn)，推薦使用3D-CT。

3.2參考范圍 假體旋轉(zhuǎn)力線(xiàn)對(duì)線(xiàn)不齊可導(dǎo)致假體高翻修率[42]，然而由于測(cè)量技術(shù)不準(zhǔn)確以及理想的旋轉(zhuǎn)力線(xiàn)測(cè)量方式尚未明確，旋轉(zhuǎn)力線(xiàn)對(duì)假體生存率的具體影響目前尚不清楚。有研究表明，股骨假體內(nèi)旋或脛骨假體過(guò)度內(nèi)旋均可導(dǎo)致術(shù)后髕骨周?chē)弁碵36]，而過(guò)度外旋也可導(dǎo)致髕骨滑跡不良、活動(dòng)受限和假體磨損等。因此，股骨假體相對(duì)于sTEA應(yīng)外旋2°～5°，且應(yīng)避免內(nèi)旋，脛骨假體亦不可過(guò)度旋轉(zhuǎn)(外旋2°～5°為宜)[14-15]。Bell等[43]研究發(fā)現(xiàn)，股骨假體與脛骨假體聯(lián)合輕度外旋可使術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能達(dá)到最佳狀態(tài)，而股骨假體與脛骨假體聯(lián)合內(nèi)旋則可導(dǎo)致術(shù)后膝關(guān)節(jié)不適等一系列并發(fā)癥。因此，應(yīng)避免脛骨假體與股骨假體聯(lián)合內(nèi)旋，且盡可能達(dá)到聯(lián)合輕度外旋的狀態(tài)。

注：GC為幾何中心；TCA為脛骨假體旋轉(zhuǎn)角

4 小 結(jié)

目前關(guān)于TKA術(shù)后下肢力線(xiàn)和假體位置在冠狀面、矢狀面及軸面上的測(cè)量(尤其是軸面旋轉(zhuǎn)的測(cè)量)仍存在爭(zhēng)議，各參數(shù)尚無(wú)明確的參考范圍。X線(xiàn)因受拍攝角度和空間重疊的影響存在一定局限；2D-CT測(cè)量的準(zhǔn)確性較X線(xiàn)顯著提高，3D-CT對(duì)于軸面旋轉(zhuǎn)的測(cè)量具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但無(wú)論是2D-CT還是3D-CT，雖然在分析假體位置或松動(dòng)、假體周?chē)俏?、骨折、感染等方面的敏感性均較X線(xiàn)高，但卻受限于金屬偽影的干擾且存在增加額外輻射劑量等不足，而雙能量CT等新技術(shù)以及小劑量原則的提出有望彌補(bǔ)CT的不足。相信隨著計(jì)算機(jī)和機(jī)器人輔助技術(shù)的發(fā)展，CT會(huì)逐漸取代X線(xiàn)成為T(mén)KA術(shù)后最常用的測(cè)量方法。