脛骨平臺(tái)后傾角在保膝治療中的研究進(jìn)展

蘆升升，張潤(rùn)杰，劉澤，張民

(山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院骨科，山西 太原 030001)

現(xiàn)如今人們的生活水平不斷提高，人口老齡化不斷加劇，膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis，KOA)的發(fā)病率越來(lái)越高。KOA的階梯性治療越來(lái)越受到骨科醫(yī)師的關(guān)注，其治療方法主要為早期的藥物治療及晚期的手術(shù)治療，手術(shù)治療的方式包括關(guān)節(jié)鏡手術(shù)、關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)術(shù)、膝關(guān)節(jié)周?chē)毓切g(shù)、關(guān)節(jié)置換術(shù)。根據(jù)患者的實(shí)際情況，選擇最適合患者的治療方式至關(guān)重要，努力做到保膝與換膝并舉。在保膝手術(shù)治療中，單髁置換術(shù)(unicompartmental knee arthroplasty，UKA)與脛骨高位截骨術(shù)(high tibialosteotomy，HTO)是臨床上應(yīng)用最多的手術(shù)技術(shù)[1]。脛骨平臺(tái)后傾角的存在可維持膝關(guān)節(jié)前、后交叉韌帶的張力，在膝關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)時(shí)股骨髁能正常地滑動(dòng)及滾動(dòng)，有利于膝關(guān)節(jié)的屈曲運(yùn)動(dòng)。脛骨平臺(tái)后傾角(posterior tibialslope，PTS)的變化會(huì)對(duì)膝關(guān)節(jié)的生物力學(xué)產(chǎn)生明顯影響，在保膝治療中起著至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)對(duì)PTS在UKA及HTO中的應(yīng)用做一綜述，明確PTS的重要性，更好地指導(dǎo)保膝治療，為更多的KOA患者帶來(lái)福音。

1 PTS的意義

脛骨平臺(tái)在矢狀面上的關(guān)節(jié)面與脛骨的骨干并不是垂直的，而是向后方傾斜的，稱之為脛骨平臺(tái)后傾，新生兒比青年人更加顯著[2]。PTS的生物力學(xué)意義：維持膝關(guān)節(jié)前、后交叉韌帶的張力，在膝關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)時(shí)股骨髁能正常地滑動(dòng)及滾動(dòng)，有利于膝關(guān)節(jié)的屈曲運(yùn)動(dòng)[3-4]。PTS使脛股關(guān)節(jié)產(chǎn)生向前的剪切力，由前交叉韌帶(anterior cruciate ligament，ACL)所拮抗[5]。Whiteside等[6]指出，PTS的數(shù)值大小不等，其原因包括個(gè)體的差異、人種的差異、測(cè)量的方法及參照的選擇問(wèn)題等。PTS的變化會(huì)對(duì)膝關(guān)節(jié)的生物力學(xué)產(chǎn)生明顯影響，因此，當(dāng)行UKA或HTO時(shí)必須考慮到脛骨平臺(tái)后傾角的因素。

2 PTS的各種測(cè)量方法及數(shù)值大小

PTS的數(shù)值可以用膝關(guān)節(jié)的常規(guī)X線片、CT、MRI或直接在膝關(guān)節(jié)上手動(dòng)測(cè)量。雖然膝關(guān)節(jié)的CT、MRI可以消除旋轉(zhuǎn)帶來(lái)的誤差，精確度較X線片高，但不是保膝手術(shù)術(shù)前的常規(guī)檢查，且花費(fèi)較高。因此，我們更多采用的是膝關(guān)節(jié)的常規(guī)X線片的測(cè)量方法，脛骨平臺(tái)前、后緣只要完整即可測(cè)量。應(yīng)用膝關(guān)節(jié)X線側(cè)位片的測(cè)量方法易操作，但對(duì)影像拍攝技術(shù)要求較高，若脛骨有旋轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致數(shù)值不精確。Jiang等[7]指出，下肢在中立位并且脛骨內(nèi)、外旋<15°時(shí)，測(cè)量PTS不會(huì)受到脛骨旋轉(zhuǎn)因素的影響。

PTS的個(gè)體差異大，且不同的測(cè)量方法和參考軸帶來(lái)的結(jié)果大小不等。目前使用的方法主要有：前皮質(zhì)切線(anterior tibialcortex，ATC)參照法、后皮質(zhì)切線(posterior tibialcortex，PTC)參照法、脛骨近端解剖軸(tibial proximal anatomical axis，TPAA)參照法、脛骨中段解剖軸(tibial connecting anatomical axis，TCAA)參照法、脛骨機(jī)械軸(mechanical axis，MA)參照法和腓骨解剖軸(fibula shaft axis，F(xiàn)SA)參照法等[8]。ATC參照法：脛骨近端距膝關(guān)節(jié)5 cm和15 cm處前皮質(zhì)線上的2個(gè)點(diǎn)的連線，做其垂線測(cè)量與脛骨平臺(tái)之間的夾角；PTC參照法：脛骨近端距膝關(guān)節(jié)5 cm和15 cm處后皮質(zhì)線上2個(gè)點(diǎn)的連線，做其垂線測(cè)量與脛骨平臺(tái)之間的夾角；TPAA參照法：脛骨近端距膝關(guān)節(jié)5 cm和15 cm處皮質(zhì)直徑中點(diǎn)的連線，做其垂線測(cè)量與脛骨平臺(tái)之間的夾角[9]。ATC參照法比TPAA參照法平均大(2.90±0.55)°[8]。有學(xué)者采用MPA法(ATC參照法與PTC參照法的均值)評(píng)估PTS值，并證明了與膝關(guān)節(jié)CT測(cè)量具有高的相關(guān)性[9]。Brazier等[10]比較了這幾種測(cè)量方法，指出TPAA參照法與PTC參照法是精確度較高的方法，其PTS數(shù)值不受患者的性別、年齡、身高和體重因素的影響。

脛骨平臺(tái)分為脛骨內(nèi)側(cè)平臺(tái)及外側(cè)平臺(tái)，脛骨平臺(tái)后傾角亦是如此。在標(biāo)準(zhǔn)的膝關(guān)節(jié)側(cè)位X線片上，區(qū)分脛骨內(nèi)、外側(cè)平臺(tái)至關(guān)重要，脛骨內(nèi)側(cè)平臺(tái)后緣與脛骨后側(cè)的骨皮質(zhì)成角較銳，而脛骨外側(cè)平臺(tái)后緣與脛骨后側(cè)的骨皮質(zhì)成角較鈍。脛骨內(nèi)側(cè)平臺(tái)是膝關(guān)節(jié)主要的負(fù)重區(qū)域，有研究表明脛骨后傾角與脛骨內(nèi)側(cè)平臺(tái)后傾角的相關(guān)性較緊密，而與脛骨外側(cè)平臺(tái)后傾角缺乏相關(guān)性。

國(guó)人的PTS在X線片上測(cè)量與尸體上直接手動(dòng)測(cè)量，數(shù)值大小差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)[2]。在國(guó)人的尸體標(biāo)本上直接手動(dòng)測(cè)得脛骨內(nèi)側(cè)平臺(tái)后傾角為(15.02±4.2)°，脛骨外側(cè)平臺(tái)后傾角為(11.74±3.8)°[11]。我國(guó)華北地區(qū)成人的脛骨內(nèi)側(cè)平臺(tái)后傾角為(11.30±4.5)°[12]。國(guó)內(nèi)脛骨內(nèi)、外側(cè)平臺(tái)后傾角均比歐美國(guó)家的大。歐美國(guó)家的PTS平均為6.8°[13]。M?ller等[14]通過(guò)對(duì)國(guó)外人群尸體直接手動(dòng)測(cè)得脛骨內(nèi)側(cè)平臺(tái)后傾角為5°～15°，平均10°；外側(cè)脛骨平臺(tái)后傾角為4°～15°，平均8°。

3 PTS在UKA與HTO中的應(yīng)用

許多膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者均伴有膝內(nèi)翻或膝外翻畸形，關(guān)于畸形的部位又分為關(guān)節(jié)內(nèi)畸形及關(guān)節(jié)外畸形。UKA通過(guò)植入單髁假體糾正關(guān)節(jié)內(nèi)畸形，適用于活動(dòng)要求較低、活動(dòng)量較少的老年患者，單髁假體可以補(bǔ)償關(guān)節(jié)內(nèi)的損傷，恢復(fù)膝關(guān)節(jié)正常的運(yùn)動(dòng)，且可以阻止內(nèi)側(cè)單間室骨關(guān)節(jié)炎的惡性循環(huán)；HTO通過(guò)截骨糾正關(guān)節(jié)外畸形及膝關(guān)節(jié)的異常力線，適用于活動(dòng)要求較高、活動(dòng)量較多的年輕患者[15]。

3.1 PTS在UKA中的應(yīng)用 脛骨內(nèi)側(cè)平臺(tái)是膝關(guān)節(jié)的主要負(fù)重區(qū)。PTS是UKA中一個(gè)重要的參數(shù)，膝關(guān)節(jié)的單髁假體設(shè)計(jì)及手術(shù)操作，PTS都應(yīng)被加以重視。當(dāng)進(jìn)行脛骨截骨時(shí)，其脛骨的髓外定位器定位至關(guān)重要，正面及側(cè)面均需與脛骨的長(zhǎng)軸平行，但UKA是微創(chuàng)切口且脛骨具有生理彎曲，其會(huì)導(dǎo)致一定范圍的偏差。脛骨假體后傾角目前推薦為7°，但是對(duì)最佳的脛骨假體后傾角目前尚存在爭(zhēng)議。

馬廣文等[16]選取了30例行UKA患者，分別行3°后傾截骨及7°后傾截骨，比較了術(shù)后的膝關(guān)節(jié)功能，結(jié)果顯示UKA行3°后傾截骨比行7°后傾截骨有利于提高術(shù)后的膝關(guān)節(jié)功能。Hernigou等[17]對(duì)99例UKA患者進(jìn)行了平均16年的隨訪，關(guān)于患者術(shù)前的前交叉韌帶(anterior cruciate ligament，ACL)情況，50例患者ACL正常，31例患者ACL損傷，18例患者ACL缺失。隨訪結(jié)果：77例假體未松動(dòng)且未翻修；17例假體松動(dòng)，未松動(dòng)患者的PTS<松動(dòng)患者的PTS(P<0.05)；5例ACL斷裂患者(術(shù)前ACL完整)的PTS≥13°；77例未翻修患者的脛骨向前平移(平均3.7 mm)與PTS(平均4.3°)呈顯著的線性關(guān)系(P<0.01)；7例術(shù)前無(wú)ACL的患者進(jìn)行了翻修，其PTS>8°。結(jié)果提示：一個(gè)完整的ACL與UKA術(shù)后維持膝關(guān)節(jié)的前后穩(wěn)定性有關(guān)；對(duì)于無(wú)ACL的患者，其PTS要避免>7°，否則會(huì)導(dǎo)致翻修率的增加；過(guò)大的PTS可能會(huì)增加假體松動(dòng)率甚至ACL斷裂。

Aleto等[18]對(duì)32例UKA患者術(shù)后翻修的原因進(jìn)行了研究，其中15例(47%)是由于脛骨內(nèi)側(cè)塌陷，其與PTS的增加有關(guān)。Weber等[19]研究了PTS對(duì)假體磨損的影響，在UKA中建議PTS在4°～8°之間，可顯著減小假體的磨損。Takayama等[20]對(duì)40例行UKA的患者進(jìn)行了研究，指出應(yīng)避免增加PTS以確保術(shù)后的膝關(guān)節(jié)完全伸直。Small等[21]對(duì)UKA術(shù)后脛骨近端應(yīng)力負(fù)荷與PTS的關(guān)系進(jìn)行了研究，提出了PTS<0°或>5°可能導(dǎo)致脛骨近端的局部應(yīng)力負(fù)荷梯度增加，可能與UKA術(shù)后的局部疼痛和假體周?chē)钦塾嘘P(guān)。Chatellard等[22]對(duì)559例UKA患者術(shù)后隨訪(5.17±4.33)年，發(fā)現(xiàn)當(dāng)PTS>5°或PTS在UKA手術(shù)前后變化>2°時(shí)，可顯著縮短UKA假體的存活率，建議UKA術(shù)后其PTS<5°或手術(shù)前后變化<2°。Sawatari等[23]研究了PTS對(duì)UKA的三維有限元分析的影響，發(fā)現(xiàn)PTS越大，UKA的脛骨假體與脛骨的松質(zhì)骨的接觸應(yīng)力越大，建議應(yīng)避免過(guò)度后傾，減少骨應(yīng)力。馬路遙等[13]分析了PTS對(duì)UKA術(shù)后短期臨床結(jié)果的影響，對(duì)86例UKA進(jìn)行了術(shù)后隨訪，平均隨訪時(shí)間2年，發(fā)現(xiàn)UKA術(shù)后的牛津膝關(guān)節(jié)評(píng)分與假體的PTS及手術(shù)前后PTS的變化呈負(fù)相關(guān)，指出UKA術(shù)后PTS減小時(shí)臨床結(jié)果更好，應(yīng)避免術(shù)后PTS過(guò)大。Clarius等[24]對(duì)56例UKA進(jìn)行了隨訪，平均隨訪5年，49例術(shù)后PTS在2°～12°內(nèi)，7例不在2°～12°范圍內(nèi)，它們?cè)诙唐趦?nèi)采用美國(guó)膝關(guān)節(jié)協(xié)會(huì)評(píng)分(american knee score，AKS)比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.9901)。Zeng等[25]就PTS對(duì)ACL損傷的影響進(jìn)行了meta分析，提出增加的脛骨內(nèi)側(cè)平臺(tái)后傾角及脛骨外側(cè)平臺(tái)后傾角均是ACL損傷的危險(xiǎn)因素，過(guò)大的PTS會(huì)導(dǎo)致脛骨前移、ACL緊張甚至斷裂。

3.2 PTS在HTO中的應(yīng)用 HTO分為內(nèi)側(cè)開(kāi)放楔形截骨(open-wedge high tibialosteotomy，OWHTO)及外側(cè)閉合楔形截骨(closed-wedge high tibialosteotomy，CWHTO)。研究表明，PTS的增加會(huì)增大脛骨前移及ACL的張力，而減小后交叉韌帶(posterior cruciate ligament，PCL)的受力及緊張度，也可改變關(guān)節(jié)軟骨上的應(yīng)力。此發(fā)現(xiàn)有助于不穩(wěn)定性膝關(guān)節(jié)及關(guān)節(jié)軟骨缺損的治療。OWHTO可增加PTS，建議用于PCL或半月板的后外側(cè)角損傷的患者。CWHTO可減少PTS，可用于ACL損傷的患者。PTS是HTO中一個(gè)重要的參數(shù)，對(duì)于HTO的手術(shù)操作，PTS應(yīng)被加以重視。

Lobenhoffer就PTS在HTO中的研究中提到，若截骨時(shí)向前打開(kāi)間隙大于向后打開(kāi)的間隙，則PTS增加；若截骨時(shí)向前打開(kāi)間隙小于向后打開(kāi)的間隙，則PTS減小。當(dāng)PTS增加時(shí)，由于股骨內(nèi)側(cè)髁與抬高的脛骨較早接觸，股骨與脛骨的接觸區(qū)域前移，使得內(nèi)側(cè)半月板后角及后方軟骨相對(duì)減壓。對(duì)于膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定且活動(dòng)度正常的患者，在截骨時(shí)PTS應(yīng)保持不變；對(duì)于ACL損傷或功能不全的患者，可以減小PTS以減小脛骨的前半脫位；對(duì)于PCL損傷或功能不全的患者，可以增大PTS以減小后交叉韌帶的應(yīng)力及緊張度。也就是說(shuō)，僅糾正膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形時(shí)，不應(yīng)改變PTS；若膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定或活動(dòng)度欠佳時(shí)，可能需要改變PTS，可以通過(guò)在截骨的間隙中插入同種異體楔形骨塊來(lái)改變PTS的大小。內(nèi)側(cè)開(kāi)放楔形截骨常意外導(dǎo)致PTS增加，外側(cè)閉合楔形截骨常意外導(dǎo)致PTS減小[26]。Kim等[27]提出，OWHTO術(shù)后PTS增加可能導(dǎo)致ACL退行性改變，更大的BMI及PTS是ACL變性的誘因。有研究表明較大的PTS是非接觸性ACL損傷的危險(xiǎn)因素[28]。也有研究發(fā)現(xiàn)，較大的PTS對(duì)非接觸性ACL損傷在女性患者中較明顯[29]。El-Azab等[30]對(duì)100例HTO患者(50例OWHTO，50例CWHTO)術(shù)后的PTS進(jìn)行測(cè)量，OWHTO的PTS較術(shù)前顯著增加(2.1±3.6)°(P<0.05)，CWHTO的PTS較術(shù)前顯著下降(3.1±3.4)°(P<0.05)。Nha等[31]對(duì)OWHTO及CWHTO術(shù)后PTS的變化進(jìn)行meta分析，發(fā)現(xiàn)PTS在OWHTO后平均增加2.02°(95%CI，P=0.005)，CWHTO后平均下降2.35°(95%CI，P<0.001)。Giffin等[32]發(fā)現(xiàn)，對(duì)于PCL損傷的患者其脛骨在膝關(guān)節(jié)屈曲90°時(shí)向后移位至(8.4±2.6)mm，HTO術(shù)后PTS從(9.2±1.0)°增加到(13.8±0.9)°，使脛骨在膝關(guān)節(jié)屈曲90°時(shí)向前移動(dòng)到(4.0±2.0)mm，提示PCL損傷的患者可通過(guò)增加術(shù)后的PTS使脛骨減少向后移位。

Dejour等[33]對(duì)ACL損傷患者與ACL正常的對(duì)照組在膝關(guān)節(jié)側(cè)位X線片上進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)PTS每增加10°，脛骨前平移(anterior tibial translation，ATT)平均可以增加6 mm。Giffin等[34]將10例尸體用HTO將PTS從8.8°增加到13.2°，發(fā)現(xiàn)ATT增加了3.6 mm。

Cullu等[35]對(duì)40例內(nèi)側(cè)KOA行HTO的患者進(jìn)行了隨訪，平均隨訪55個(gè)月。利用4種不同的測(cè)量方法(ATC參照法、TPAA參照法、PTC參照法、FSA參照法)記錄了術(shù)前及術(shù)后的PTS，術(shù)前PTS平均為(11.2°、7.5°、5.6°、8.2°)，術(shù)后PTS平均為(7.9°、4.8°、2.2°、3.7°)，發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)外畸形矯正不足的患者PTS下降的幅度較正常矯正和過(guò)度矯正的患者大，術(shù)后的機(jī)械軸外翻程度越高，PTS越大。

HTO可矯正膝關(guān)節(jié)冠狀面的內(nèi)翻畸形，OWHTO可無(wú)意增加PTS。這是由脛骨近端獨(dú)特的解剖結(jié)構(gòu)所決定的，截骨時(shí)若前后撐開(kāi)的間隙高度相等時(shí)可使得PTS增加。因此，為了維持生理的PTS，建議截骨時(shí)前邊撐開(kāi)的間隙應(yīng)該是后方的1/2到2/3，測(cè)量發(fā)現(xiàn)PTS術(shù)前平均(10.8±2.8)°，術(shù)后平均(10.5±3.3)°，PTS是相同的(P=0.556)[36-37]。部分患者做OWHTO時(shí)使用自體髂骨植骨使得前邊撐開(kāi)的間隙是后方的1/2到2/3，發(fā)現(xiàn)PTS沒(méi)有顯著改變[38]。

PTS對(duì)于維持膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性、屈伸活動(dòng)度等均具有重要影響。大多數(shù)KOA患者伴有膝關(guān)節(jié)屈曲受限，調(diào)整PTS可改善膝關(guān)節(jié)屈曲受限。Dragosloveanu等[39]對(duì)47例行OWHTO的患者平均隨訪2年，發(fā)現(xiàn)PTS每增加1°使得膝關(guān)節(jié)屈曲角度可增加1.45°。

4 總 結(jié)

KOA的發(fā)病率越來(lái)越高，保膝治療也越來(lái)越受到廣大骨科醫(yī)師的關(guān)注，PTS是UKA及HTO中的重要參數(shù)，其變化會(huì)對(duì)膝關(guān)節(jié)的生物力學(xué)產(chǎn)生明顯的影響。對(duì)于UKA，建議術(shù)后PTS較小時(shí)臨床效果更佳；對(duì)于HTO，其膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定的患者，在糾正冠狀面畸形的時(shí)候盡量不改變術(shù)前的PTS。嚴(yán)格把握手術(shù)適應(yīng)證，選擇最合適的PTS是我們今后研究的方向。