全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)脛骨假體旋轉(zhuǎn)定位研究進(jìn)展△

周 頤，向柄彥

（遵義醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院關(guān)節(jié)外科，貴州 遵義 563000）

全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（total knee arthroplasty,TKA）是治療終末期骨性關(guān)節(jié)炎最有效措施之一，能有效緩解患者疼痛，恢復(fù)下肢力線結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定膝關(guān)節(jié)，提高患者生活質(zhì)量。TKA作為一種成功的外科治療方法，經(jīng)過幾十年的發(fā)展有了長足的進(jìn)步，但是目前對于脛骨假體旋轉(zhuǎn)定位參考軸及脛骨假體精準(zhǔn)安放仍存在爭議，脛骨假體的旋轉(zhuǎn)對線不良可導(dǎo)致術(shù)后膝關(guān)節(jié)的長期慢性疼痛、脛股關(guān)節(jié)不穩(wěn)定、假體無菌性松動、假體過度磨損，甚至關(guān)節(jié)脫位、墊片脫出等并發(fā)癥［1］。目前在臨床上確定脛骨假體旋轉(zhuǎn)定位的方法主要有髓內(nèi)定位、髓外解剖標(biāo)志定位技術(shù)、自我形合技術(shù)、計算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)、個性化3D打印技術(shù)等。本文就TKA脛骨假體旋轉(zhuǎn)定位的方法進(jìn)行綜述，以期為臨床醫(yī)生術(shù)中方法的選擇和進(jìn)一步研究提供參考。

1 髓內(nèi)定位技術(shù)

在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中，股骨側(cè)通常采用髓內(nèi)定位，且可獲得較好效果［2］。但脛骨端是否采用髓內(nèi)定位常存在爭議。Iorio等［3］認(rèn)為脛骨端采用髓內(nèi)定位技術(shù)相較于髓外定位方法更加精確，且術(shù)中操作簡便，組件相對簡單，不容易受到解剖變異影響。髓內(nèi)定位的精確性主要依賴于其導(dǎo)向器的選擇以及術(shù)中脛骨入釘點的準(zhǔn)確定位。裴曉東等［4］認(rèn)為，與傳統(tǒng)髓內(nèi)導(dǎo)向桿入釘點定位比較，結(jié)合數(shù)字化設(shè)計的個體化入釘點髓內(nèi)定位方法術(shù)后下肢力線恢復(fù)更精確，但遠(yuǎn)期療效有待進(jìn)一步觀察。Kamarianakis等［5］認(rèn)為髓內(nèi)定位技術(shù)因術(shù)中需將髓腔桿盡可能深地插入脛骨髓腔，相較于髓外定位，創(chuàng)傷更大，出血更多，可能出現(xiàn)脂肪栓塞、下肢深靜脈血栓等高危并發(fā)癥。另外，當(dāng)出現(xiàn)脛骨嚴(yán)重畸形以及脛骨髓腔狹小時，定位準(zhǔn)確性會明顯降低。目前臨床髓內(nèi)定位技術(shù)已經(jīng)較少使用。

2 髓外解剖標(biāo)志定位

髓外定位是通過脛骨上特殊的解剖標(biāo)志來確定旋轉(zhuǎn)參考軸，以此為標(biāo)準(zhǔn)確定脛骨假體旋轉(zhuǎn)角度。以往傳統(tǒng)觀點認(rèn)為，脛骨解剖標(biāo)志容易受到個體解剖變異、關(guān)節(jié)畸形、以及脛前軟組織影響，從而造成定位不準(zhǔn)確，但經(jīng)過國內(nèi)外眾多學(xué)者研究與發(fā)現(xiàn)，新的解剖標(biāo)志如Akagi線、脛骨前皮質(zhì)都具有良好的可應(yīng)用性。

2.1 Akagi線

當(dāng)前研究表明，外科股骨上髁軸（surgical tran?sepicondylar axis,STEA）是股骨內(nèi)上髁溝至股骨外側(cè)髁最高點的連線，是股骨屈伸活動的真正旋轉(zhuǎn)軸線，目前公認(rèn)為股骨假體旋轉(zhuǎn)定位的金標(biāo)準(zhǔn)［6］。脛骨前后軸（tibia anterior and posterior axis,APA）為通過后交叉韌帶中點止點，垂直于STEA的軸線，理論上來說，理想的下肢力線結(jié)構(gòu)體系中，脛骨假體旋轉(zhuǎn)軸線應(yīng)以STEA以及APA為標(biāo)準(zhǔn)，才能實現(xiàn)脛股關(guān)節(jié)準(zhǔn)確旋轉(zhuǎn)對位。Akagi等［7］通過對57例健康受試者的膝關(guān)節(jié)CT掃描發(fā)現(xiàn)，一條連接后交叉韌帶中點止點（PCL）與髕腱內(nèi)側(cè)緣的線與APA在脛骨平臺的投影近乎重合，定義為Akagi線或赤木線。并以APA為參考標(biāo)準(zhǔn)，通過比較Akagi線、踝關(guān)節(jié)經(jīng)髁軸、足的第二跖骨軸相對于APA的變異性，表明Akagi線與APA軸之間的夾角最小，并指出PCL術(shù)中位置相對固定，不易受到解剖變異以及膝關(guān)節(jié)嚴(yán)重畸形的影響，具有良好的精確性和實用性。Sailhan等［8］也認(rèn)為Akagi線在評估脛骨旋轉(zhuǎn)定位時是十分可靠的關(guān)節(jié)外解剖標(biāo)志。但Sailhan等［9］表明Akagi線更適用于亞洲人群，對于高加索人群或其他群體之間可能存在解剖學(xué)上的差異。Kawaguchi［9］提出Akagi線在脛骨截骨面難以復(fù)制，并認(rèn)為如果Akagi線復(fù)制到脛骨截骨面，可能造成脛骨組件內(nèi)旋，特別是在左膝。

2.2 脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)側(cè)1/3處

Insall［10］首先采用脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)側(cè)1/3處作為脛骨假體定位位置。但近年來越來越多的相關(guān)研究表明，采用脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)側(cè)1/3來定位脛骨假體并非準(zhǔn)確，且在脛骨結(jié)節(jié)解剖變異和嚴(yán)重膝關(guān)節(jié)畸形的病例中應(yīng)用難度大大增加。在Drexler等［11］的研究成果中，認(rèn)為脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)側(cè)1/3為重要的解剖學(xué)標(biāo)志，但可能存在旋轉(zhuǎn)不良。Howell等［12］通過對115例膝關(guān)節(jié)進(jìn)行掃描，表明由于脛骨結(jié)節(jié)側(cè)方位置不同，將導(dǎo)致脛骨假體的脛骨前軸線與脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)側(cè)1/3之間的距離大于或等于2 mm，且將造成5°以上的旋轉(zhuǎn)誤差。孫振輝等［13］對61例（67膝）內(nèi)翻型膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者行TKA術(shù)，術(shù)中均采用脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)側(cè)1/3標(biāo)志定位脛骨假體旋轉(zhuǎn)，其中內(nèi)旋不良8膝（11.94%），外旋不良6膝（8.96%）。趙旻暐等［14］通過采用脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)側(cè)1/3作為近端解剖標(biāo)志，依靠髓外定位系統(tǒng)進(jìn)行截骨的212例TKA中，191例（90.1%）能取得良好的術(shù)后下肢力線恢復(fù)，但在術(shù)前存在重度內(nèi)翻畸形的患者，術(shù)后下肢力線恢復(fù)不良17例（8.7%）。

2.3 第2跖骨解剖線

第2跖骨解剖線也被廣泛應(yīng)用于全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中，大多數(shù)器械制造商的使用手冊都建議在進(jìn)行髓外對準(zhǔn)檢查時，下肢力線桿應(yīng)對準(zhǔn)指向第2跖骨解剖線。但由于第2跖骨解剖線經(jīng)過踝關(guān)節(jié)，所以任何旋轉(zhuǎn)足部異常都會影響第2跖骨解剖線作為脛骨切割標(biāo)志準(zhǔn)確性。AKagi等［15］認(rèn)為脛骨平臺前后線與第二跖骨解剖線之間角度范圍為內(nèi)旋21.5°～外旋24.0°。其次，如足部因病理性因素或先天解剖異常，更加影響其準(zhǔn)確性。Tsukeoka［16］通過對48個類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的膝蓋和45個骨關(guān)節(jié)炎的膝蓋進(jìn)行計算機(jī)模擬研究，測量當(dāng)導(dǎo)桿指向第2跖骨解剖線的底部或第2跖骨解剖線的遠(yuǎn)端時，其相對于脛骨的機(jī)械軸（MA）的偏差。結(jié)果顯示：使用第2跖骨解剖線，應(yīng)將對準(zhǔn)點集中于足底部投影點，以減小足背部病變的影響，同時也提出當(dāng)存在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等足部病變時，不推薦單獨使用第2跖骨解剖線。Bilgen等［17］認(rèn)為當(dāng)膝關(guān)節(jié)嚴(yán)重內(nèi)翻畸形時，使用第二跖骨線將造成脛骨假體旋轉(zhuǎn)誤差。

2.4 脛骨前皮質(zhì)

脛骨前皮質(zhì)是全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中的關(guān)節(jié)內(nèi)解剖標(biāo)志，Baldini等［18］提出脛骨前彎曲皮質(zhì)（ATCC）是一個脛骨旋轉(zhuǎn)對線良好且可靠的界標(biāo)，并提出以ATCC為界標(biāo)的方法是切割脛骨近端后，將脛骨試模的前表面與脛骨近端的ATCC相匹配，以此確定脛骨假體旋轉(zhuǎn)。Popescu等［19］認(rèn)為脛骨前皮質(zhì)可在術(shù)中脛骨截骨后運用，其相對其他關(guān)節(jié)外解剖標(biāo)志精確。Kim［20］通過對120例膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎（OA）和40例健康患者的膝關(guān)節(jié)行CT掃描，比較ATCC軸與脛骨前后軸（AP）的夾角。在正常的膝蓋中，ATCC軸的角度具有最小的平均值（1.6°±2.8°）和最窄的范圍（1.7°～7.7°）。在OA膝蓋中，ATCC軸的角度和范圍為 0.8 °±2.7°和范圍 7.9°～9.2°。他認(rèn)為無論在正常人膝關(guān)節(jié)還是骨性關(guān)節(jié)炎的膝關(guān)節(jié)中，ATCC是確定TKA中脛骨旋轉(zhuǎn)對準(zhǔn)的可靠和實用的解剖學(xué)標(biāo)志。

2.5 其他解剖新標(biāo)志

Mahmood等［21］發(fā)現(xiàn)了一個新的標(biāo)志：脛骨外側(cè)下方脛骨皮質(zhì)的平坦區(qū)域（位于關(guān)節(jié)線下方10 mm處）。當(dāng)骨贅的存在中斷該區(qū)域時，則取脛骨外側(cè)皮質(zhì)相對最平坦的區(qū)域。該標(biāo)志易于測量，可于通過薄層CT掃描定位，主要用于術(shù)后脛骨假體旋轉(zhuǎn)角度影像學(xué)評估，但由于缺乏臨床應(yīng)用，通過其測量最佳角度范圍還有進(jìn)一步探究。Ohmori等［22］提出了另一個新穎的里程碑，ATR線：脛骨平臺截骨后，從脛骨結(jié)節(jié)的最凸出點到穿過脛骨后交叉韌帶（PCL）外側(cè)邊緣的線，通過對120例全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)病例的回顧性研究，測量了Akagi線和ATR線之間的角度（ATR線角度），認(rèn)為ATR線的參考點是良好的解剖標(biāo)志，且不受內(nèi)翻和外翻畸形的影響。此外，ATR線不受脛骨后傾的影響，表明無論后傾如何均可使用。Tiftikci等［23］也提出了一個新的標(biāo)志：他通過用MRI成像技術(shù)對158例踝關(guān)節(jié)進(jìn)行研究，確定了跟腱（AT）為足踝部重要標(biāo)志物，作為距骨中心的機(jī)械軸線穿過AT。所以他認(rèn)為跟腱有助于脛骨假體旋轉(zhuǎn)定位，但缺乏進(jìn)一步臨床應(yīng)用。

3 自我形合技術(shù)（ROM）

自我形合技術(shù)是指在股骨端假體精準(zhǔn)安放的前提下［24］，進(jìn)行適度的軟組織松解后，放入脛骨假體試模，暫不固定，反復(fù)屈伸膝關(guān)節(jié)，脛骨假體在股骨假體的引導(dǎo)下自我調(diào)整，標(biāo)記脛骨假體運動軌跡及位置，最后固定。此方法符合膝關(guān)節(jié)脛股關(guān)節(jié)運動力學(xué)，在臨床中常結(jié)合其他解剖標(biāo)志協(xié)助定位脛骨假體旋轉(zhuǎn)。然而Ikeuchi［25］認(rèn)為由ROM技術(shù)確定的脛骨假體旋轉(zhuǎn)角度存在過度內(nèi)旋的風(fēng)險。Grassi等［26］通過外科醫(yī)師術(shù)中被動屈伸膝關(guān)節(jié)（被動ROMPROM）與病人術(shù)后主動活動膝關(guān)節(jié)（主動活動ROM-AROM）的運動學(xué)數(shù)據(jù)對比，數(shù)據(jù)提示差異并無統(tǒng)計學(xué)意義，認(rèn)為ROM技術(shù)為確定TKA脛骨假體旋轉(zhuǎn)可靠方法，且容易達(dá)到膝關(guān)節(jié)軟組織平衡。李葉天等［27］通過對61例全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)患者運用ROM技術(shù)的研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)髕骨軌跡良好，髕股關(guān)節(jié)面貼合滿意時，運用ROM技術(shù)能夠較準(zhǔn)確地定位脛骨假體的旋轉(zhuǎn)軸線，當(dāng)髕骨軌跡不良，髕股關(guān)節(jié)面貼合差的時候，可能造成脛骨假體過度內(nèi)旋。Ikeuchi等［25］通過將ROM技術(shù)與脛骨結(jié)節(jié)解剖標(biāo)志定位對比，認(rèn)為ROM定位的脛骨假體旋轉(zhuǎn)角度存在較大差異性，因此認(rèn)為ROM技術(shù)并不適合單獨用于全膝關(guān)節(jié)置換脛骨側(cè)假體旋轉(zhuǎn)定位。

4 計算機(jī)輔助導(dǎo)航技術(shù)

計算機(jī)輔助導(dǎo)航技術(shù)是計算機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)的結(jié)合，術(shù)前通過對患者膝關(guān)節(jié)進(jìn)行電子計算機(jī)掃描，利用專業(yè)數(shù)字化技術(shù)軟件，能夠準(zhǔn)確定位重要的解剖標(biāo)志，如股骨內(nèi)外側(cè)髁，股骨中心，脛骨平臺中心，脛骨前皮質(zhì)，從而準(zhǔn)確定位下肢機(jī)械軸線，指導(dǎo)術(shù)中截骨，確定假體精準(zhǔn)位置。Tiftikci等［27］認(rèn)為，計算機(jī)輔助導(dǎo)航技術(shù)相較傳統(tǒng)方法能準(zhǔn)確地確定脛骨假體旋轉(zhuǎn)角度，但在膝關(guān)節(jié)動態(tài)過程中能否準(zhǔn)確定位，還有待進(jìn)一步考證。Jung等［28］通過運用具有三維重建和假體覆蓋的金屬抑制技術(shù)的高清晰度CT掃描脛骨近端，表明能夠確定TKA中最佳脛骨組件旋轉(zhuǎn)角度。Kuriyama等［29］也認(rèn)為計算機(jī)導(dǎo)航能在冠狀面和矢狀面上明顯提高了脛骨假體旋轉(zhuǎn)對線的準(zhǔn)確性。虞宵等［30］通過加入紅外線技術(shù)，聯(lián)合計算機(jī)導(dǎo)航，運用于全膝關(guān)節(jié)置換，結(jié)果表明紅外線計算機(jī)導(dǎo)航輔助下TKA安裝假體的位置角度更為精準(zhǔn)，且術(shù)后出血量，關(guān)節(jié)活動度均優(yōu)于傳統(tǒng)手術(shù)組，但手術(shù)時間長于傳統(tǒng)手術(shù)組，增加了感染及血栓的風(fēng)險。Hernandez［31］認(rèn)為計算機(jī)輔助技術(shù)可以在冠狀面改善TKA股骨假體旋轉(zhuǎn)定位情況，尤其是在存在術(shù)前外翻畸形＞4°的情況下。在股骨組件中，導(dǎo)航最大程度復(fù)制了股骨組件的理想3°外旋，但是對脛骨旋轉(zhuǎn)沒有明顯幫助。因計算機(jī)輔助技術(shù)成本相對較高，醫(yī)師學(xué)習(xí)曲線較長，臨床還有待進(jìn)一步應(yīng)用研究。

5 3D打印個性化截骨技術(shù)

3D打印個性化截骨技術(shù)是在計算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的精準(zhǔn)化導(dǎo)向截骨技術(shù)。術(shù)前通過高分辨薄層CT對患者膝關(guān)節(jié)掃描，根據(jù)患者膝關(guān)節(jié)CT掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模，設(shè)計術(shù)前精準(zhǔn)截骨方案，運用數(shù)字化3D打印機(jī)，制作出個性化截骨導(dǎo)板，用于術(shù)中關(guān)鍵定位，精準(zhǔn)截骨。劉帥等［32］通過整合應(yīng)用CAD（計算機(jī)輔助技術(shù)） 設(shè)計與3D打印技術(shù)，在術(shù)前進(jìn)行計算機(jī)模擬術(shù)式設(shè)計與假體安裝，并制作POIs（個性化截骨導(dǎo)板）應(yīng)用于32例TKA手術(shù)。提出3D打印個性化導(dǎo)板技術(shù)可以較好實現(xiàn)TKA手術(shù)的術(shù)前測量、術(shù)式設(shè)計與手術(shù)導(dǎo)航，可以有效保證TKA手術(shù)的高精度實施。Sun等［33］認(rèn)為個性化截骨導(dǎo)板輔助下的TKA雖然在手術(shù)中花費了更多的時間，但它可以幫助髓內(nèi)引導(dǎo)，使股骨和脛骨旋轉(zhuǎn)更加準(zhǔn)確。Zhu等［34］認(rèn)為加速度3D導(dǎo)航裝置完成個性化截骨，能在不增加手術(shù)時間的情況下，提高股骨和脛骨假體放置的精準(zhǔn)性，減少脛骨假體水平方向旋轉(zhuǎn)偏差。Ogura等［35］認(rèn)為3D打印個性化截骨聯(lián)合患者專用假體，脛骨端截骨不需要超過10毫米面的削減，只需要精準(zhǔn)切割3毫米，且能明顯提高術(shù)后功能評分，但是缺乏進(jìn)一步長期隨訪研究。Marimuthu等［36］認(rèn)為3D個性化截骨技術(shù)相比傳統(tǒng)手術(shù)并不能縮短手術(shù)時間，且對脛股兩側(cè)旋轉(zhuǎn)對線并無明顯幫助，其臨床應(yīng)用價值有待進(jìn)一步研究。

綜上，全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)中，脛骨旋轉(zhuǎn)定位方法較多，但到目前為止尚無統(tǒng)一定論。髓內(nèi)定位技術(shù)雖然能提高假體放置準(zhǔn)確性，但因需要破壞髓腔，增大了術(shù)后出血和深靜脈血栓形成可能性。髓外定位主要依賴解剖標(biāo)志，Akagi線與理論上的脛骨解剖軸APA軸之間的夾角相對于其他解剖標(biāo)志更小，國內(nèi)外眾多學(xué)者認(rèn)可度相對較高，但Akagi線是否也同樣適用于亞洲人以外的人群還有待進(jìn)一步研究，同時在合并嚴(yán)重內(nèi)外翻畸形的病例中應(yīng)用，Akagi線的準(zhǔn)確性及精確性還有待檢驗。其他解剖新標(biāo)志，如跟腱，ART線，其臨床應(yīng)用還有待進(jìn)一步研究。另外，解剖標(biāo)志還可用于術(shù)后影像學(xué)評估，如脛骨外側(cè)皮質(zhì)新標(biāo)志。自我形合技術(shù)（ROM）可相對準(zhǔn)確地確定脛骨假體運動軌跡及旋轉(zhuǎn)角度，但依賴股骨假體的精準(zhǔn)安放和適度的軟組織松解，同時在膝關(guān)節(jié)嚴(yán)重畸形時，運用ROM技術(shù)可能失去其準(zhǔn)確性。計算機(jī)輔助導(dǎo)航技術(shù)和3D打印個性化截骨技術(shù)是目前較為公認(rèn)地能使全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)精準(zhǔn)化的技術(shù)，能減少截骨誤差，更精準(zhǔn)地修正下肢力線，提高術(shù)后功能恢復(fù)程度。但由于其缺乏長期臨床隨訪，其長期預(yù)后效果，以及遠(yuǎn)期生存率改善情況還有待進(jìn)一步研究。且相對傳統(tǒng)手術(shù)，計算機(jī)輔助導(dǎo)航技術(shù)和3D打印個性化截骨技術(shù)醫(yī)療成本較高，需增加患者射線輻射損害，目前并未大規(guī)模普及。相信經(jīng)過數(shù)字化技術(shù)不斷革新及3D打印原材料的研發(fā)，計算機(jī)輔助導(dǎo)航技術(shù)和3D打印截骨導(dǎo)板技術(shù)的臨床應(yīng)用價值將進(jìn)一步提高。