TKA中假體旋轉(zhuǎn)對(duì)髕骨軌跡影響的研究進(jìn)展

黃 浩 洪 嵩

遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院關(guān)節(jié)外科，貴州省遵義市 563000

全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(TKA)是最常見的骨科手術(shù)之一，術(shù)后髕股關(guān)節(jié)并發(fā)癥一直是手術(shù)預(yù)后不良的重要原因[1-2]。盡管隨著假體設(shè)計(jì)和手術(shù)技術(shù)的改進(jìn)，TKA術(shù)后髕股關(guān)節(jié)并發(fā)癥有所減少，但仍可占TKA后并發(fā)癥的10%[3]。在過去，髕骨軌跡受多方面因素影響，包括假體的設(shè)計(jì)和植入以及手術(shù)方法等方面的影響，隨著“髕骨友好型”假體設(shè)計(jì)的出現(xiàn)以及手術(shù)技術(shù)的不斷改進(jìn)，目前關(guān)于全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后髕骨軌跡異常的影響因素研究，主要涉及股骨假體、脛骨假體的旋轉(zhuǎn)等[4]。本文聚焦于TKA術(shù)后髕骨軌跡不良，綜述了目前全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)術(shù)后股骨假體及脛骨假體旋轉(zhuǎn)不良對(duì)髕骨軌跡的影響，并據(jù)此對(duì)如何避免髕骨軌跡異常進(jìn)行討論，以期待減少TKA術(shù)后髕股關(guān)節(jié)并發(fā)癥的發(fā)生。

1 股骨假體旋轉(zhuǎn)

術(shù)后髕骨軌跡最重要的影響因素是股骨假體旋轉(zhuǎn)，關(guān)于最佳的股骨假體旋轉(zhuǎn)已經(jīng)爭(zhēng)論了多年，目前主要有4種不同的方法來確定股骨假體旋轉(zhuǎn)：股骨上髁軸(TEA)、Whiteside線、股骨后髁線(PCL)和間隙平衡技術(shù)(GB)。其中，股骨上髁軸分又為外科股骨上髁軸(SEA)和臨床股骨上髁軸(CEA)，是確定股骨假體旋轉(zhuǎn)最常用的參照標(biāo)志[5]。 Murakami等[6]在研究中通過使用MRI測(cè)量TKA患者術(shù)后股骨假體旋轉(zhuǎn)角度發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于無癥狀患者，術(shù)后膝關(guān)節(jié)疼痛患者組的股骨假體出現(xiàn)明顯內(nèi)旋。Bell等[7]研究了56例TKA術(shù)后膝關(guān)節(jié)疼痛原因不明患者的假體旋轉(zhuǎn)對(duì)線，他們通過CT掃描測(cè)量患者脛骨及股骨假體的旋轉(zhuǎn)，并與56例無癥狀TKA患者組進(jìn)行對(duì)照分析，發(fā)現(xiàn)兩組的股骨假體平均旋轉(zhuǎn)有顯著性差異，疼痛組的股骨假體平均內(nèi)旋2.3°，而對(duì)照組的股骨假體平均外旋3.9°,他們認(rèn)為股骨假體相對(duì)外科股骨上髁軸的內(nèi)旋失調(diào)是TKA后膝關(guān)節(jié)疼痛的一個(gè)重要因素。

Terashima等[8]在一項(xiàng)探討全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后患者體內(nèi)髕股關(guān)節(jié)接觸應(yīng)力與股骨假體對(duì)線關(guān)系的研究中，通過使用壓力傳感器在術(shù)中測(cè)量膝關(guān)節(jié)屈曲過程中髕股關(guān)節(jié)的接觸應(yīng)力峰值，并將測(cè)量結(jié)果與術(shù)后股骨假體的對(duì)線情況進(jìn)行比較分析，最終發(fā)現(xiàn)髕股關(guān)節(jié)接觸應(yīng)力與股骨假體的旋轉(zhuǎn)有關(guān)，當(dāng)術(shù)后股骨假體的旋轉(zhuǎn)范圍為內(nèi)旋6°到外旋3°時(shí)，隨著股骨外旋程度的增加，髕股關(guān)節(jié)接觸應(yīng)力降低。早期的尸體研究[9]表明，當(dāng)股骨假體參照后髁線處于中立位置或外旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)最佳的髕骨軌跡。而股骨假體內(nèi)旋可導(dǎo)致髕骨軌跡不良，引起膝前疼痛綜合征、髕骨半脫位，甚至髕骨脫位等髕股關(guān)節(jié)并發(fā)癥的發(fā)生[10]。Akagi等在很早就提出參照股骨后髁線外旋股骨假體3°～5°可以改善髕骨軌跡，減少外側(cè)副韌帶松解。Anglin等[11]也在一項(xiàng)尸體研究中也發(fā)現(xiàn)，通過股骨假體的外旋可以減小Q角，降低外側(cè)副韌帶的張力，從而改善術(shù)后髕骨軌跡。

然而，過度向外旋轉(zhuǎn)股骨假體以糾正髕骨軌跡是不可取的，這很可能導(dǎo)致脛股關(guān)節(jié)和髕股關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)異常。Kia等[12]開發(fā)了一個(gè)計(jì)算機(jī)模型，用于研究股骨假體外旋對(duì)膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)的影響，他們使用CT掃描3具尸體的膝關(guān)節(jié)，并將CT圖像導(dǎo)入計(jì)算機(jī)軟件中，構(gòu)建膝關(guān)節(jié)的三維模型，并在實(shí)驗(yàn)中使用PS型假體，通過計(jì)算機(jī)模擬全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，將股骨假體參照后髁軸從0°外旋～9°外旋安裝，以3°為遞增量，并測(cè)量了膝關(guān)節(jié)在0°～90°屈曲過程中側(cè)副韌帶的張力以及脛股關(guān)節(jié)接觸力變化等，最終發(fā)現(xiàn)，隨著股骨假體外旋增加，脛股關(guān)節(jié)外側(cè)間室接觸應(yīng)力整體增大，當(dāng)股骨假體外旋9°時(shí)最為明顯。Miller等[13]也認(rèn)為在股骨假體過度外旋的膝關(guān)節(jié)中，脛股關(guān)節(jié)的磨損運(yùn)動(dòng)增加，髕股關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡不良。Ghosh等[14]研究了股骨假體不同程度的旋轉(zhuǎn)在膝關(guān)節(jié)屈曲時(shí)對(duì)側(cè)副韌帶的影響。他們?cè)隗w外對(duì)8具尸體標(biāo)本的右膝行全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，將股骨假體分別于中立位、外旋5°、內(nèi)旋5°安裝，測(cè)量并分析了膝關(guān)節(jié)在屈伸過程中內(nèi)外側(cè)副韌帶的長(zhǎng)度變化，發(fā)現(xiàn)通過股骨假體的過度外旋來解決髕骨軌跡問題會(huì)使得內(nèi)側(cè)副韌帶松弛，從而導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定。

2 脛骨假體旋轉(zhuǎn)

脛骨假體的旋轉(zhuǎn)對(duì)線也很重要，目前的研究主要涉及脛骨假體內(nèi)旋失調(diào)。對(duì)于術(shù)中脛骨假體旋轉(zhuǎn)對(duì)線的參考標(biāo)志尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),可能是因?yàn)橛捎谌狈νㄓ玫慕馄蕵?biāo)志，以獲得準(zhǔn)確的脛骨假體旋轉(zhuǎn)位置,目前主要有3種不同的方法在術(shù)中確定脛骨成分旋轉(zhuǎn)：與脛骨結(jié)節(jié)相關(guān)的參考標(biāo)志、Akagi軸(脛骨截骨平面后交叉韌帶中點(diǎn)和髕腱內(nèi)側(cè)緣的連線)、ROM技術(shù)(自我形合技術(shù))。Panni等[15]在一項(xiàng)分析全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(TKA)后脛骨假體旋轉(zhuǎn)對(duì)臨床結(jié)果的影響的研究中發(fā)現(xiàn)，脛骨假體的過度內(nèi)旋是TKA術(shù)后膝關(guān)節(jié)疼痛和功能較差的一個(gè)重要危險(xiǎn)因素(尤其是>10°的脛骨內(nèi)旋)。脛骨假體的內(nèi)旋會(huì)導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)前疼痛、嚴(yán)重的膝關(guān)節(jié)僵硬、伸膝裝置并發(fā)癥以及聚乙烯的過度磨損。Nakamura等[16]在術(shù)后對(duì)115個(gè)TKA膝關(guān)節(jié)進(jìn)行軸向CT掃描和軸向X線片檢查，測(cè)量TT-TG值以及股骨和脛骨假體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角度，并同時(shí)測(cè)量了髕骨傾斜角度和髕骨位移值。通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，他們發(fā)現(xiàn)在膝關(guān)節(jié)屈曲時(shí)，TT-TG距離的增加以及脛骨假體內(nèi)旋可能會(huì)導(dǎo)致髕骨傾斜和髕骨移位的增大，引起髕骨運(yùn)動(dòng)軌跡不良。

Steinbrück等[17]對(duì)8個(gè)新鮮冷凍尸體的膝關(guān)節(jié)進(jìn)行了TKA，用特殊嵌體將脛骨假體內(nèi)旋3°、中立位和外旋3°放置，通過外力加載使膝關(guān)節(jié)從20°～120°屈曲。用壓力感受器(一種壓力敏感的薄膜)測(cè)量了髕骨后壓力分布，并用基于超聲波的運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)記錄髕骨和脛股關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)。當(dāng)脛骨假體從3°內(nèi)旋轉(zhuǎn)到中性位置，再到3°外旋時(shí)，髕骨后峰值壓力顯著降低[(8.5±2.3)MPa、(8.2±2.4)MPa、(7.8±2.5)MPa],而膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)卻無明顯變化。這樣的結(jié)果表明，在體外脛骨假體旋轉(zhuǎn)的變化對(duì)髕骨后峰值壓力有很高的影響，通過外旋轉(zhuǎn)脛骨假體的外旋顯著降低髕骨后壓力，同時(shí)提示我們應(yīng)避免術(shù)中脛骨假體的內(nèi)旋。而Manning等[18]通過尸體模型研究術(shù)中脛骨假體最大旋轉(zhuǎn)對(duì)脛股關(guān)節(jié)負(fù)荷的影響，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于中性位置相比，脛骨假體的外旋增加了內(nèi)側(cè)間室負(fù)荷。

值得一提的是，術(shù)中脛骨假體的旋轉(zhuǎn)對(duì)線比骨覆蓋更重要。在放置脛骨假體時(shí)，如果只優(yōu)先考慮脛骨覆蓋，可能會(huì)導(dǎo)致脛骨假體旋轉(zhuǎn)不良。Martin等[19]對(duì)30例脛骨標(biāo)本進(jìn)行CT三維重建，他們模擬使用了兩種對(duì)稱的脛骨種植體和兩種不同的不對(duì)稱脛骨假體，通過使用計(jì)算機(jī)建模發(fā)現(xiàn)，最大限度地覆蓋骨表面，可能會(huì)出現(xiàn)脛骨假體旋轉(zhuǎn)不良的風(fēng)險(xiǎn)，并且與非對(duì)稱設(shè)計(jì)的假體相比，對(duì)稱設(shè)計(jì)的脛骨假體更容易出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不良。脛骨成分的旋轉(zhuǎn)不良可導(dǎo)致全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。盡管有報(bào)道稱相比外旋，脛骨假體內(nèi)旋與膝關(guān)節(jié)疼痛或僵硬的關(guān)聯(lián)更多，但其生物力學(xué)原因尚未完全明確。Kuriyam等[20]通過使用計(jì)算機(jī)構(gòu)建TKA膝關(guān)節(jié)的有限元模型，模擬負(fù)重膝關(guān)節(jié)深屈曲過程，測(cè)試條件在脛骨假體的15°外旋和15°內(nèi)旋之間發(fā)生變化，測(cè)量分析了外側(cè)副韌帶和內(nèi)側(cè)副韌帶的張力以及脛股和髕股關(guān)節(jié)的接觸應(yīng)力。發(fā)現(xiàn)隨著脛骨假體的內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，內(nèi)側(cè)副韌帶張力逐漸增大，外側(cè)副韌帶張力也增加，但只有不到內(nèi)側(cè)副韌帶一半的張力值。同時(shí)由于接觸面積減少，脛股和髕股關(guān)節(jié)的接觸應(yīng)力增加，最終得出的結(jié)論是過度的脛骨假體內(nèi)旋會(huì)增加MCL張力和脛股和髕股關(guān)節(jié)的接觸應(yīng)力。

3 結(jié)語

綜上，全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中股骨和脛骨假體的正確旋轉(zhuǎn)是獲得良好髕骨軌跡以及減少術(shù)后髕股關(guān)節(jié)并發(fā)癥的關(guān)鍵點(diǎn)，而術(shù)中旋轉(zhuǎn)參考軸線的選擇對(duì)假體旋轉(zhuǎn)對(duì)線尤為重要。總的來講，股骨假體的內(nèi)旋可能會(huì)引起髕骨軌跡異常以及膝前疼痛，過去的觀點(diǎn)是適當(dāng)外旋股骨假體有利于改善髕骨軌跡，但目前研究提示過度向外旋轉(zhuǎn)股骨假體以糾正髕骨軌跡是不可取的，這會(huì)引起脛股關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)改變以及側(cè)副韌帶張力改變，導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)。對(duì)于脛骨假體的旋轉(zhuǎn)對(duì)線，更重要的是參照標(biāo)志的選擇，術(shù)中最佳的旋轉(zhuǎn)參照標(biāo)志尚未確定，脛骨假體的旋轉(zhuǎn)不良可能會(huì)導(dǎo)致髕骨傾斜、髕骨移位和膝關(guān)節(jié)疼痛，特別是脛骨假體的過度內(nèi)旋(>10°)，是術(shù)后膝關(guān)節(jié)疼痛重要危險(xiǎn)因素之一。關(guān)于髕骨軌跡，過去的管理方法仍然有效，目前的研究主要涉及股骨假體、脛骨假體的旋轉(zhuǎn)對(duì)線以及髕骨方面的因素。對(duì)于臨床醫(yī)生來講，需要將髕骨軌跡不良和髕股關(guān)節(jié)接觸力增高與膝前疼痛等髕股關(guān)節(jié)并發(fā)癥聯(lián)系起來，明確其生物力學(xué)原因，為我們的臨床工作提供參考。