測量股骨髁旋轉力線的比較研究

謝詩涓白波尹知訓向湘松楊軍

基礎研究

測量股骨髁旋轉力線的比較研究

謝詩涓白波尹知訓向湘松楊軍

目的探討測量股骨后髁角（PCA）、髁扭轉角（CTA）及前后軸線的垂線與后髁軸線的夾角（PAPA）的可重復性，為人工全膝關節(jié)置換術(TKA)股骨髁外旋截骨提供恒定可靠的參考角度。方法選擇80例正常成人膝關節(jié)的CT資料，由第一、第二觀察者分別測量PCA、CTA和PAPA各3次，比較不同觀察者測量以上角度均數(shù)的差異是否具有統(tǒng)計學意義。結果對不同觀察者分別測量所得的PCA均數(shù)進行比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；對不同觀察者分別測量所得的CTA及PAPA均數(shù)進行比較，差異具有統(tǒng)計學差異（P＜0.05）。結論PCA作為TKA股骨髁外旋截骨的參考角度，其測量恒定可靠，可重復性強。

關節(jié)成形術，置換，膝；股骨；旋轉軸；后髁角

研究表明，全膝關節(jié)置換術(total knee arthroplasty,TKA)的成功與否，與假體設計、力線重建、截骨參數(shù)的選擇以及軟組織平衡等密切相關[1-3]。其中股骨假體旋轉對線技術是一項非常重要且容易被忽視的技術環(huán)節(jié)，人工假體組件和關節(jié)面位置的準確定位，對于手術的成敗具有重大影響[4]。因此，尋找恒定可靠、變異性小、值得信賴的股骨假體旋轉參照軸以確定術中股骨髁的外旋截骨角度，一直是TKA外科手術的熱點問題。本實驗由不同觀察者對正常成人膝關節(jié)二維圖像中的股骨后髁角(posterior condylar angle,PCA)、髁扭轉角(condylar twist angle,CTA)及前后軸線的垂線與后髁軸線的夾角（perpendicular line of anteroposterior axis and posterior axis,PAPA）進行測量，并對其結果進行比較研究，試圖為TKA股骨髁旋轉截骨提供恒定可靠的參考角度。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選擇2007年6月～2008年6月間于廣州醫(yī)學院第一及第二附屬醫(yī)院就診的80例成年人（17～45歲，平均年齡38.9±3.8歲；男40例，女40例）的正常膝關節(jié)，在知情同意的情況下應用螺旋CT對受試膝關節(jié)進行掃描(層厚0.5 mm)，依照脛骨解剖軸相垂直的方向獲取膝關節(jié)橫斷面的精確圖像。

1.2 主要儀器

日本東芝Aquilion 16排螺旋CT；建模軟件：Mimics 10.01；測量軟件：簡體中文版Autocad 2008。

1.3 研究方法

TKA中股骨髁旋轉軸的定位參考標志包括：（1）上髁軸線（transepicondylar axis,TEA）：分為外科上髁軸線（surgical transepicondylar axis,STEA）和臨床上髁軸線（clinical transepicondylar axis, CTEA），STEA即為股骨內上髁鄰近的凹陷與股骨外上髁的連線，CTEA是股骨內側最突出點與股骨外上髁的連線；（2）前后軸線（anterior posterior line,APL）：即Whiteside’s線，是股骨與水平面平行時股骨滑車前方的最低點與髁間窩最高點的連線。

TKA中股骨髁旋轉軸的角度參數(shù)包括：（1）后髁角（posterior condylar angle,PCA）：即STEA與后髁軸線的夾角；（2）髁扭轉角（CTA）：即CTEA與后髁軸線的夾角；(3)PAPA，即90°減去APL與后髁軸線的交角（anterior posterior angle,APA）所得的角度（90°－APA）。

檢查方法：患者仰臥于檢查床上，被掃描的下肢用防旋鞋固定，膝關節(jié)完全伸直。CT掃描平面與脛骨的解剖軸相垂直。CT圖像輸入計算機后，選定股骨內、外上髁所在的CT層面，于該CT層面上進行PCA、CTA及PAPA相關角度的測量（圖1～3），測量數(shù)據(jù)精確至0.01°。其中第一觀察者測量PCA、CTA及PAPA（90°－APA）各3次，測量間隔時間不少于1個月；第二觀察者同法測量PCA、CTA及PAPA各3次。分別計算第一及第二觀察者于股骨髁二維圖像中測量所得PCA、CTA及PAPA各角度的均數(shù)，比較不同觀察者之間測量數(shù)據(jù)的差異是否具有統(tǒng)計學意義。

1.4 統(tǒng)計學處理

所有數(shù)據(jù)均為計量資料，數(shù)據(jù)記錄為x-±s，采用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件進行處理，統(tǒng)計分析采用兩獨立樣本的t檢驗，P＜0.05認為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

本組實驗通過第一、第二觀察者于股骨髁二維圖像中分別測量PCA、CTA及PAPA，得出以下結果（表1）。結果顯示，二維CT圖像中，對不同觀察者測量所得的PCA均數(shù)進行比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；對不同觀察者測量所得的CTA及PAPA均數(shù)進行比較，差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。

3 討論

圖1 二維圖像中測量PCA

圖2 二維圖像中測量CTA

圖3 二維圖像中測量PAPA(90°－APA)

表1 第一、第二觀察者于二維圖像中測量PCA、CTA及PAPA的結果（±s，n＝80）

表1 第一、第二觀察者于二維圖像中測量PCA、CTA及PAPA的結果（±s，n＝80）

分組PCA CTA PAPA例數(shù)80 80 80第一觀察者3.51°±1.18° 5.75°±1.24° 3.70°±1.86°第二觀察者3.55°±1.15° 6.03°±2.11° 4.44°±1.12° P值0.751 0.000 0.000總均數(shù)3.53°±1.16° 5.90°±1.62° 4.07°±1.31°

作為治療嚴重膝關節(jié)疼痛、畸形、功能障礙的有效方法，TKA在國內外得到了廣泛的開展。在TKA的手術過程中，能否準確地定位假體，重建良好的下肢力線，維持膝關節(jié)韌帶的平衡，避免髕股關節(jié)并發(fā)癥，是取得無痛、功能良好和持久耐用關節(jié)的關鍵[5]。假體的旋轉對線和軸位對線，尤其是旋轉對線，對于TKA手術的臨床效果起著至關重要的作用。若假體旋轉對線不良，則可影響屈膝關節(jié)平衡和髕骨運動軌跡，出現(xiàn)脛骨旋轉對線不良和屈膝不穩(wěn)定等問題，引起髕骨脫位、彈響、磨損、髕前疼痛等多種髕股關節(jié)并發(fā)癥。

生物力學研究發(fā)現(xiàn)，股骨TEA(包括STEA和CTEA)近似平行于膝關節(jié)的旋轉軸線；內外上髁作為內外側副韌帶的附著點，理所當然的成為股骨假體旋轉對線的參照；而APL的垂線近似平行于TEA，因此，它們都可以作為股骨髁外旋截骨的參照軸線[6]，而臨床上具體應該如何選擇，目前爭議頗多[6-9]。Stiehl等[7]將STEA作為股骨髁外旋截骨的最佳參照軸線，認為其與膝關節(jié)的屈伸軸存在恒定關系，且與下肢機械軸垂直，當膝關節(jié)屈伸時始終保持這種垂直關系，因此在臨床上較易定位。Arima等[6]認為手術過程中APL較TEA更可靠，更容易定位，但由于膝關節(jié)翻修時股骨前后髁解剖結構發(fā)生變化，此時僅能以TEA作為旋轉對線的唯一參考標志。Poilvache等[8]認為內外上髁凸點容易定位，內上髁的凹點術中不易找到，因此他們強調了CTEA的可靠性和重要性。

本試驗在二維圖像中測量得到的PCA總均數(shù)為3.53°±1.16°(1.12°～6.53°)，與Griffin等[10-13]國內外學者的研究結果較為接近。我們對不同觀察者測量所得的PCA均數(shù)進行比較，差異無統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，表明PCA作為TKA股骨髁旋轉截骨的參考角度，其測量結果較為恒定可靠，可重復性強，且內上髁的凹陷為內側副韌帶深層附著點，雖然體外不易觸及，但是在TKA術中顯露清楚，較易定位，同一術者多次定位或不同術者進行同一定位，其偏差極小，因此PCA可用于指導TKA股骨髁旋轉截骨。本試驗在二維圖像中測量得到的CTA總均數(shù)為5.90°±1.62°(2.77°～10.24°)，與Berger等[14]試驗結果略有偏差。對不同觀察者測量所得的CTA均數(shù)進行比較，差異具有統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，推測其原因可能是由于股骨內上髁最凸點不易清楚定位；部分個體內上髁發(fā)育不明顯，圖像中不易辨認；對于同一個內上髁最凸點，不同的人可以標定出不同的位置，不同的觀察者多次測量時數(shù)值偏差較大，因此CTA不適合作為股骨髁外旋截骨的參考角度。本試驗在二維圖像中測量得到的PAPA總均數(shù)為4.07°±1.31°（1.03°～6.29°），與Arima等[6]的試驗結果較為接近，PAPA于二維圖像中不同觀察者測量所得均數(shù)有差異，且在膝關節(jié)翻修時或股骨髁間窩骨贅形成嚴重的TKA術中較難定位APL，因此PAPA不能作為股骨髁外旋截骨最理想的參考角度。

綜上所述，STEA是股骨髁旋轉的最佳參照軸，PCA測量準確可信，誤差小，測量恒定。我們認為，若想在術中盡可能地正確運用旋轉對線技術，首先要對PCA進行測量，將其作為TKA股骨髁旋轉截骨的參考角度，為臨床指導手術截骨、正確進行旋轉對線以及減少術后并發(fā)癥提供測量依據(jù)。

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14 Berger RA,Crossett LS,Jacobs JJ,et al.Malrotation causing patellofemoral complications after total knee arthroplasty[J]. Clin Orthop Relat Res,1998,356:144-153.

（本文編輯 白朝暉）

Comparative research on the measurement of rotational alignment of femoral epicondyle

XIE Shi-juan*,BAI Bo,YIN Zhi-xun,XIANG Xiang-song,YANG Jun.*Orthopaedics Department,The First Affiliated Hospital, Guangzhou Medical College,Guangzhou 510120,China

BAI Bo,E-mail:drbobai@yahoo.com

Objective To explore the measurement reliability of posterior condylar angle(PCA),condylar twist angle(CTA)and the angle between perpendicular line of anteroposterior axis and posterior axis(PAPA)for providing constant and reliable reference angles for femoral epicondyle rotational osteotomy in total knee anthroplasty(TKA).Method CT data of 80 normal human knees were chosen,PCA,CTA and PAPA were measured by two observers for three times repeatedly.The average of PCA、CTA and PAPA were compared. Results There was significant difference between different observer's PCA data(P＜0.05),while there was no significant difference between different observer's CTA and PAPA data(P＞0.05).Conclusion As a reference angle for femoral epicondyle rotational osteotomy in total knee anthroplasy,it is considered that the measurement of PCA would be constant,reliable and repeatable.

Arthroplasty,replacement,knee;Femur;Rotational axis;Posterior condylar angle

R687.42，R323.72

A

1674-666X(2009)02-0129-04

10.3969/j.issn.1674-666X.2009.02.013

510120廣州，廣州醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院骨外科（謝詩涓，白波，尹知訓）；418000湖南，湖南省南華大學附屬懷化醫(yī)院骨一科（向湘松，楊軍）

白波，E-mail：drbobai@yahoo.com