內(nèi)翻型弓形股骨對膝骨性關(guān)節(jié)炎下肢力線的影響

石磊 王少杰 葉鋒 鐘華 鄭欣鵬 趙洪海 覃基政 夏春

下肢力線糾正是全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（total knee arthroplasty, TKA）治療嚴(yán)重膝骨性關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。研究表明，TKA 術(shù)后下肢機(jī)械軸力線位于中立位±3°范圍內(nèi)，膝關(guān)節(jié)假體長期生存率較高［1?2］。經(jīng)典的TKA 原則要求股骨假體垂直于股骨機(jī)械軸放置，因此術(shù)中股骨遠(yuǎn)端截骨外翻角必需符合股骨下段外翻角，后者為股骨下段解剖軸相對股骨機(jī)械軸的夾角（distal anatomic?mechanic angle，dAMA）。由于dAMA 的個體差異較大，根據(jù)術(shù)前測量采用個體化的截骨外翻角可以提高股骨側(cè)機(jī)械軸糾正的準(zhǔn)確性［3?4］。弓形股骨是常見的股骨形態(tài)學(xué)變異，dAMA 在弓形股骨可由常見的4°～7°顯著增大至9°以上［5］，股骨遠(yuǎn)端截骨外翻角隨之增大，在使用股骨髓內(nèi)定位的情況下TKA力線糾正的誤差將顯著增加［6?8］，同時也不利于內(nèi)翻膝內(nèi)側(cè)軟組織緊張的改善［9］。另一方面，股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線方向在弓形股骨病例可能處于輕度內(nèi)翻位，與常見直股骨病例的中立或外翻位關(guān)節(jié)線不同［10］，對TKA 術(shù)中的軟組織平衡亦可能產(chǎn)生影響。股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線方向與股骨弓形角是否密切相關(guān)，目前未見相關(guān)報道，有待進(jìn)一步觀察。本研究基于較大樣本量的雙下肢全長正位片影像的測量，獲取我國KOA人群TKA術(shù)前下肢力線分布情況，收集相關(guān)影像學(xué)解剖參數(shù)指標(biāo)并分析下肢畸形的來源，嘗試探討股骨弓形形態(tài)與關(guān)節(jié)線方向的相關(guān)性，以期指導(dǎo)TKA手術(shù)治療。

資料與方法

一、納入標(biāo)準(zhǔn)與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：原發(fā)性膝關(guān)節(jié)OA，且擬行初次TKA手術(shù)者，原發(fā)病包括炎性膝關(guān)節(jié)?。ò愶L(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎等）、感染性關(guān)節(jié)炎、創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎（關(guān)節(jié)內(nèi)、關(guān)節(jié)外骨折并畸形愈合、韌帶松弛）。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①繼發(fā)性O(shè)A；②合并膝關(guān)節(jié)各向不穩(wěn)者；③重度膝關(guān)節(jié)畸形，顯著的股骨內(nèi)外髁發(fā)育不良、脛骨平臺骨缺損超過3 cm、關(guān)節(jié)內(nèi)外翻超過30°、屈曲攣縮超過30°、膝關(guān)節(jié)反屈超過10°等；④影像資料不規(guī)范，包括未能完善術(shù)前下肢全長攝片者，以及術(shù)前下肢全長片存在顯著的肢體內(nèi)外旋體位異常者。

二、一般資料

本研究經(jīng)廈門大學(xué)附屬中山醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)（批準(zhǔn)號：ky2017021）。

自2018 年1 月 至2019 年1 月 我 院行初次TKA 273 例，共126 例（187 膝）納入本研究，其中男39 例（47膝），女87例（140膝），年齡為（68.1±3.7）歲（61～79 歲），身體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）為（31.6±3.6）kg/m2（24.3～38.8 kg/m2）。

依據(jù)股骨弓形角（femoral bowing angle，F(xiàn)BA）值所在區(qū)間分為顯著弓形組（FBA＞4°）、輕度弓形組（4°≥FBA＞2°）、非弓形組（2°≥FBA≥0°）。各組間年齡、BMI及性別分布均基本均衡，詳見表1。

表1 弓形股骨分組基本資料比較

三、影像學(xué)圖像采集

病人行術(shù)前立位下肢全長正位片拍攝。體位：病人背靠片夾站立，片盒和X 線發(fā)射頭之間的距離統(tǒng)一為200 cm，雙膝關(guān)節(jié)盡可能伸直以減少殘余屈膝或過伸，雙足使用防旋鞋固定于趾內(nèi)旋15°以減少下肢體位的內(nèi)外旋偏差。拍攝：髖、膝、踝三段順序拍攝成像，拍攝中心位于相應(yīng)水平正中線上。

四、影像學(xué)測量

醫(yī)學(xué)影像存儲與通訊系統(tǒng)收集圖片數(shù)據(jù)并使用專用圖像處理平臺拼接成下肢全長影像，使用關(guān)節(jié)外科專用術(shù)前規(guī)劃軟件Orthoview（Meridian Tech?nique公司，英國）進(jìn)行術(shù)前影像形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)的測量，見圖1。

圖1 FBA 及其他術(shù)前形態(tài)學(xué)參數(shù)的測量 病人擬行左下肢TKA 手術(shù)，分別測量下肢HKA（a）、FBA（b）、dAMA（c）、mLDFA（d）、mMPTA（e）以及JLCA（f）

1. 脛股機(jī)械軸內(nèi)側(cè)角（hip?knee?ankle align?ment，HKA）：H點(diǎn)為股骨頭中心，K點(diǎn)為股骨遠(yuǎn)端內(nèi)外髁最低點(diǎn)連線CC’的中點(diǎn)，A 點(diǎn)為距骨關(guān)節(jié)面的中點(diǎn)。三點(diǎn)相連組成的內(nèi)側(cè)HKA角即為所測值，大于180°提示膝關(guān)節(jié)外翻，小于180°則為內(nèi)翻。

2.dAMA：以上述H、K點(diǎn)連線HK為股骨側(cè)機(jī)械軸，自股骨髁間切跡內(nèi)側(cè)約1 cm處K’骨緣向股骨下段髓腔作直線K’F，使直線距離股骨內(nèi)側(cè)皮質(zhì)內(nèi)緣最小距離達(dá)4 mm。K’F為直徑8 mm的股骨髓內(nèi)定位桿術(shù)中位置并代表股骨下段解剖軸，K’F與HK所形成銳角即為dAMA。髓內(nèi)定位系統(tǒng)下，為使股骨遠(yuǎn)端截骨導(dǎo)板垂直于機(jī)械軸，需設(shè)置外翻角大小等于dAMA角。

3.FBA：股骨自小轉(zhuǎn)子下緣至內(nèi)上髁上緣分為四等分，其中近、遠(yuǎn)側(cè)四分之一髓腔的中軸線（各段髓腔兩端軸心連線）所形成銳角大小為FBA。當(dāng)股骨弓形形態(tài)凸向外側(cè)時增加了下肢整體的內(nèi)翻角度，故稱為內(nèi)翻型弓形股骨；反之凸向內(nèi)側(cè)稱為外翻型。

4. 股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面外側(cè)角（mechanical lateral distal femoral angle，mLDFA）：股骨遠(yuǎn)端內(nèi)外髁最低點(diǎn)連線CC與股骨機(jī)械軸HK之間的外側(cè)夾角，mLD?FA大于90°提示股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線內(nèi)翻，反之小于90°則為關(guān)節(jié)線外翻。

5. 脛骨平臺關(guān)節(jié)面內(nèi)側(cè)角（mechanical medial proximal tibial angle，mMPTA）：脛骨平臺關(guān)節(jié)線（內(nèi)外側(cè)平臺最低點(diǎn)切線）PP’與脛骨機(jī)械軸TA之間的內(nèi)側(cè)夾角，P、P’分別為脛骨平臺關(guān)節(jié)線與脛骨內(nèi)、外側(cè)骨皮質(zhì)交點(diǎn)，T 為PP’的中點(diǎn)，A 為距骨頂?shù)闹悬c(diǎn)。

6. 脛股關(guān)節(jié)面夾角（joint line convergence an?gle，JLCA）：股骨關(guān)節(jié)線CC’與脛骨平臺關(guān)節(jié)線PP’延長線相交并形成的銳角，開口向外時為負(fù)數(shù)，表示關(guān)節(jié)間隙內(nèi)翻，反之開口向內(nèi)時為正值表示關(guān)節(jié)間隙外翻。

五、質(zhì)量控制

由2名中級以上職稱的影像專科醫(yī)師分別對所有影像學(xué)形態(tài)參數(shù)獨(dú)立進(jìn)行測量，影像醫(yī)師對所有病人的基礎(chǔ)資料和病史、癥狀、體征均不知情，每人間隔2 周完成一遍參數(shù)測量，共測量2 遍，得到4 套完整的數(shù)據(jù)資料。再對4 套數(shù)據(jù)資料進(jìn)行觀察者間、觀察者內(nèi)數(shù)據(jù)信度評估，組間相關(guān)系數(shù)（inter?class correlation coefficient，ICC）分析得到上述四項(xiàng)形態(tài)學(xué)參數(shù)的觀察者內(nèi)ICC值在0.86～0.92之間，而觀察者間ICC值在0.78～0.88之間，均提示良好的可重復(fù)性和可靠性。相關(guān)數(shù)據(jù)均取四次測值的均值供下一步統(tǒng)計分析。

六、統(tǒng)計學(xué)分析

數(shù)據(jù)分析使用SPSS 21.0 版（IBM 公司，美國）。連續(xù)計量資料包括年齡、BMI、HKA、FBA、dAMA、mLDFA、mMPTA、JLCA，符合正態(tài)分布的計量資料均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）進(jìn)行表述。組間計量資料比較采用單因素方差分析，女性占比的組間比較采用χ2檢驗(yàn)。各參數(shù)兩兩相關(guān)性分析使用Pearson相關(guān)性分析。各統(tǒng)計分析顯著性水平為P＜0.05。

結(jié) 果

一、FBA的組間比較

顯著弓形組占比最大，為47.6%，所有弓形股骨病例（顯著弓形組+輕度弓形組）合并占比達(dá)77.5%，三組間FBA值比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（F=836.141，P＜0.001），見表2。

二、其他股骨形態(tài)學(xué)參數(shù)的組間比較

HKA 提示，多數(shù)病例的膝關(guān)節(jié)處于內(nèi)翻位（172.8°±4.5°，小于180.0°者占92.5%），顯著弓形組下肢整體內(nèi)翻顯著增加（P＜0.05），而在輕度弓形組與非弓形組之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

mLDFA 可見多數(shù)病例股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線處于內(nèi)翻位（92.5°±2.6°，大于90.0°者占78.1%，大于94.0°者占34.2%），組間兩兩比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P均＜0.05）。mLDFA顯示顯著弓形組和輕度弓形組內(nèi)絕大多數(shù)病例的股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線均處于內(nèi)翻位，其中顯著弓形組為92.5°～96.8°；輕度弓形組為90.0°～94.7°，僅2例（3.6%）處于中立位（90.0°），無關(guān)節(jié)線外翻位病例；而非弓形組內(nèi)絕大多數(shù)mLDFA處于外翻位（85.8°～90.1°），中立位者（mLDFA=90.0°～90.1°）6例（14.3%），無顯著內(nèi)翻位者。

mMPTA 可見多數(shù)病例脛骨近端關(guān)節(jié)線亦處于內(nèi)翻位（87.1°±1.7°，小于90.0°者占94.1%，小于87.0°者占47.1%），輕度弓形組脛骨側(cè)關(guān)節(jié)線內(nèi)翻最少，且只在輕度弓形組與非弓形組間存在微弱差異（P＜0.05）。顯著弓形組與輕度弓形組間dAMA 的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。非弓形組JLCA內(nèi)翻最大，在顯著弓形組、輕度弓形組均較小且差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表2。

表2 FBA與下肢各形態(tài)學(xué)參數(shù)的組間比較

三、相關(guān)性分析

顯著弓形組內(nèi)6個形態(tài)學(xué)參數(shù)的兩兩相關(guān)性分析可見，F(xiàn)BA 與mLDFA（r=0.607，P＜0.01）、dAMA（r=0.570，P＜0.01）都存在較強(qiáng)統(tǒng)計學(xué)相關(guān)性，但與HKA（r=-0.233，P＜0.05）相關(guān)性較弱，與mMPTA（r=-0.102，P＞0.05）相關(guān)性不顯著。而HKA 與mMPTA（r=0.928，P＜0.01）、JLCA（r=0.960，P＜0.01）都存在強(qiáng)相關(guān)性，見表3。

表3 顯著弓形組6個下肢形態(tài)學(xué)參數(shù)的兩兩相關(guān)性分析

討 論

本研究通過對下肢影像形態(tài)參數(shù)的分析，證實(shí)了股骨弓形形態(tài)與股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線的方向密切相關(guān)，弓形角越大則股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線越傾向于內(nèi)翻。

一、弓形股骨與下肢內(nèi)翻關(guān)系密切

弓形股骨在亞洲各國人群中的占比均高于歐美人種［5，10?12］。Lasam 等［10］的研究納入367 例韓國病人，發(fā)現(xiàn)88%的TKA病例存在弓形股骨，44.2%的病例FBA 大于5°?？紤]到FBA 大于4°以上即可對TKA股骨假體角度的精確性產(chǎn)生顯著的影響［7，8，13］，本研究以FBA＞4°為界劃分顯著弓形股骨組，該組在樣本總體的占比為47.6%，而所有弓形股骨病例（FBA＞2°）占比為77.5%，與文獻(xiàn)報道基本一致。組間比較顯示，雖然顯著弓形組下肢力線HKA的內(nèi)翻較其他兩組顯著增加（P＜0.001），但是脛骨側(cè)關(guān)節(jié)線mMPTA 內(nèi)翻并無顯著增加（P均＞0.05），關(guān)節(jié)內(nèi)JLCA 內(nèi)翻小于非弓形組（P＜0.001）?？梢姽晒莻?cè)關(guān)節(jié)線mLDFA 內(nèi)翻的增加才是弓形股骨病例下肢內(nèi)翻增加的主要因素，本研究數(shù)據(jù)也證實(shí)顯著弓形股骨組的mLDFA 內(nèi)翻顯著大于其他兩組（P＜0.001）。

TKA術(shù)前股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線的方向在多數(shù)文獻(xiàn)［14?18］顯示處于輕度外翻位（0.5°～3.0°），但弓形股骨在納入樣本中并不多見，亦未單獨(dú)針對弓形股骨病例分析股骨遠(yuǎn)端情況。Bellemans 等［19］對年輕健康人群的研究也顯示股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線相對于機(jī)械軸輕度外翻（mLDFA=87.9°±0.4°），但納入人群的股骨弓形形態(tài)普遍不明顯（FBA=0.20°±1.77°）。弓形股骨較大的dAMA 使股骨內(nèi)外髁相應(yīng)內(nèi)翻，股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線相對于股骨機(jī)械軸存在內(nèi)翻傾向。Mullaji等［5］曾報道印度TKA 病人相比健康人群存在更大的FBA 和更內(nèi)翻的股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線，股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線在TKA組平均內(nèi)翻2.6°，而在非手術(shù)組平均外翻1.1°。La?sam等［10］報道的韓國病例中，TKA組80.3%的股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線處于內(nèi)翻位，31.3%的關(guān)節(jié)線內(nèi)翻超過3°。本研究顯示92.5%的TKA 病例存在膝內(nèi)翻（HKA＜180°），78.1%的病例存在關(guān)節(jié)線內(nèi)翻（mLD?FA＞90°），而34.2%的關(guān)節(jié)線內(nèi)翻超過4°（mLD?FA＞94°），與文獻(xiàn)結(jié)果相似。同時，股骨側(cè)關(guān)節(jié)線的內(nèi)翻在顯著弓形組顯著大于輕度弓形組（mLD?FA=94.5°±1.0°vs.92.3°±1.1°，P＜0.05），在非弓形組則輕度外翻（mLDFA=88.5°±1.1°），支持弓形股骨是股骨關(guān)節(jié)線內(nèi)翻重要因素的觀點(diǎn)。

二、弓形股骨對TKA發(fā)展與改良的影響

股骨弓形形態(tài)屬于膝關(guān)節(jié)外的內(nèi)翻因素，而傳統(tǒng)TKA嚴(yán)格垂直于機(jī)械軸截骨，試圖通過關(guān)節(jié)內(nèi)截骨來糾正關(guān)節(jié)外的內(nèi)翻不利于關(guān)節(jié)軟組織的平衡［20］。由于弓形股骨下段的外翻角dAMA較直股骨顯著增大［5］，股骨假體垂直于股骨機(jī)械軸放置使遠(yuǎn)端截骨外翻角相應(yīng)增大［5，9］，不僅增加手術(shù)誤差的風(fēng)險［7?8，13］，也不利于緩解偏高的膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)軟組織張力，使軟組織松解的需求增加［12，21］。在弓形股骨病例的TKA改良傾向于輕度內(nèi)翻股骨側(cè)截骨并接受術(shù)后殘留輕度的膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻。Lee等［22］報道了弓形股骨TKA病例在導(dǎo)航下主動選擇股骨假體輕度內(nèi)翻位放置、脛骨假體中立位放置，術(shù)后相對于機(jī)械軸，股骨假體和肢體力線均殘留輕度內(nèi)翻（股骨假體內(nèi)翻2.8°±1.3°，下肢整體內(nèi)翻2.8°±1.5°），而功能評分、病人滿意度以及假體生存率均有良好表現(xiàn)。股骨側(cè)殘留輕度內(nèi)翻對術(shù)后下肢整體力線的影響并不大。

本研究亦存在一定局限性。首先研究對象的選取可能存在偏倚，病人的年齡、性別、種族等特征的偏倚需要更大樣本量和多中心的研究方能進(jìn)一步消除；其次，雖已采取嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化攝片操作，對冠狀面二維影像的研究仍無法完全消除肢體旋轉(zhuǎn)體位的不一致性所帶來的誤差，三維影像分析有助于進(jìn)一步消除系統(tǒng)誤差。再次，股骨髁發(fā)育不良和軟骨下骨塌陷可能一定程度上影響股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線的方向。消除軟骨下骨塌陷所致誤差需使用三維影像分析，估算病變前關(guān)節(jié)面形態(tài)；股骨髁發(fā)育不良多發(fā)生在股骨外髁，一般認(rèn)為同一肢體正常股骨內(nèi)外髁的半徑大致相等，差異不超過0.2 mm［23］，借助三維CT影像參考同側(cè)股骨內(nèi)髁最大徑有助于股骨外髁發(fā)育不良的判定和形態(tài)學(xué)修正［24］。

綜上所述，弓形股骨存在KOA的遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線內(nèi)翻狀態(tài)，冠狀面上FBA與關(guān)節(jié)線內(nèi)翻角存在顯著的相關(guān)性。