CT測(cè)量高原藏族成人股骨后髁角的臨床研究

李嘉，馮品，鄧立慶，田臻，歐陽翔宇，黃奇，高峰

(西藏自治區(qū)人民政府駐成都辦事處醫(yī)院骨科，四川 成都 610041)

膝關(guān)節(jié)是人體結(jié)構(gòu)功能最復(fù)雜的關(guān)節(jié)，也是人體重要的負(fù)重關(guān)節(jié)，故膝關(guān)節(jié)病損常見且處理棘手。在年齡大于60歲的老齡人口中膝關(guān)節(jié)疾病的患病率高達(dá)33%，同時(shí)其發(fā)病年齡有低齡化的趨勢(shì)。晚期膝骨關(guān)節(jié)炎保守治療通常無效，全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(total knee arthroplasty，TKA)成為最終治療手段[1]。TKA術(shù)中，股骨遠(yuǎn)端截骨外旋角度的選擇對(duì)TKA術(shù)后膝關(guān)節(jié)的恢復(fù)具有極為重要的影響。通過適宜角度的股骨端假體外旋，能夠使關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)韌帶的緊張度和屈曲-伸直間隙得到滿意的對(duì)應(yīng)關(guān)系[2]，最大程度恢復(fù)膝關(guān)節(jié)各關(guān)節(jié)面的解剖關(guān)系。股骨遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)對(duì)線的正確與否，直接關(guān)系著患者膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)的好壞。

TKA術(shù)中，股骨遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)對(duì)線參照最實(shí)用的是股骨后髁角(posterior condylar angle，PCA)。在我國，TKA假體的設(shè)計(jì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)期沿用國外標(biāo)準(zhǔn)，臨床醫(yī)師在進(jìn)行股骨后髁截骨的時(shí)候常參照歐美等國家后髁線外旋3°的標(biāo)準(zhǔn)。由于種族背景的不同，其股骨遠(yuǎn)端髁的解剖關(guān)系常有一定的變異度，單純嵌套國外的指南推薦，可能出現(xiàn)股骨遠(yuǎn)端外旋角度不足的情況[3]。同時(shí)我國是一個(gè)多民族國家，不同民族間也存在一定的解剖變異度[4]。了解高原藏族人群等特殊受術(shù)者的股骨外旋角度及其同漢族人群的差異，對(duì)術(shù)前、術(shù)中截骨方案的制定及病患的術(shù)后康復(fù)具有重大意義。本文測(cè)定并比較了高原地區(qū)藏族健康成人包括股骨后髁角在內(nèi)的股骨遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)角度，初步論證與漢族人群之間的差異，對(duì)后續(xù)的研究具有臨床意義，現(xiàn)將研究結(jié)果報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 納入及排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：出生并成長(zhǎng)于西藏的健康藏族受檢者(往上數(shù)三代以內(nèi)均生長(zhǎng)在西藏自治區(qū))，身高150～185 cm，身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)18.5～23.9 kg/m2。排除標(biāo)準(zhǔn)：妊娠；拍攝部位關(guān)節(jié)疼痛、畸形，關(guān)節(jié)活動(dòng)異常，跛行；風(fēng)濕熱、脊髓灰質(zhì)炎、佝僂病、侏儒癥、任何一條腿有其他先天畸形、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、既往影像證實(shí)任何一側(cè)膝關(guān)節(jié)患有骨關(guān)節(jié)炎、膝關(guān)節(jié)外傷導(dǎo)致骨折、膝關(guān)節(jié)做過關(guān)節(jié)置換術(shù)病史；測(cè)量數(shù)據(jù)要求股骨外上髁的最突點(diǎn)、股骨內(nèi)上髁的最凹點(diǎn)、股骨內(nèi)上髁的最突點(diǎn)、股骨內(nèi)/外后髁后側(cè)最低點(diǎn)截面必須在CT中清晰準(zhǔn)確，否則放棄樣本[5]。

1.2 一般資料 共招募西藏地區(qū)正常成人志愿者60例(120膝)，其中5位志愿者應(yīng)個(gè)人因素放棄受試。共55例(110膝)納入本研究，男30例(60膝)，女25例(50膝)；年齡25～48歲；平均(32.19±11.15)歲；體重48～78 kg，平均(58.4±18.5)kg；身高158～184 cm，平均(169.0±15.5)cm；BMI為18.5～24.6 kg/m2，平均(20.4±0.7)kg/m2。

1.3 掃描方法 掃描條件：使用西門子64排螺旋CT掃描儀，掃描條件為[6]：120 kV，50 mA，250 mAs，窗寬：65 HU，窗位：200 HU，層厚：0.75 mm。掃描體位[7]：受試者仰臥位，肢體完全放平，自然放松，避免強(qiáng)迫性伸展過度，檢查過程中適當(dāng)固定腿部，透視軸線垂直于股骨干解剖軸，設(shè)定范圍為遠(yuǎn)端股骨髁至髁上5 cm。

1.4 測(cè)量方法 定位標(biāo)志：(1)股骨外上髁頂點(diǎn)A；(2)股骨內(nèi)上髁頂點(diǎn)B；(3)股骨內(nèi)上髁凹點(diǎn)C；(4)股骨內(nèi)、外后髁后側(cè)最低點(diǎn)D、E(見圖1)。角測(cè)量：(1)PCA：AC與DE夾角，即外科上髁軸線(surgical transepicondylar axis，STEA)與后髁軸線(posterior condylar line，PCL)的夾角；(2)髁扭轉(zhuǎn)角(condylar torsion angle，CTA)：AB與DE夾角；(3)臨床上髁軸線與外科上髁軸線夾角(condylar shaft angle，CSA)：AB與AC夾角。取其銳角值，精度取0.01°。影像學(xué)結(jié)果由2名醫(yī)師分別使用AutoCad 2012和Camera Measure 2.1.3.250軟件獨(dú)立測(cè)量，數(shù)據(jù)取兩者所測(cè)的平均值[8]。CT橫斷面選擇示意圖、股骨遠(yuǎn)端各測(cè)量角度示意圖見圖2～3。

注：A-股骨外上髁頂點(diǎn)；B-股骨內(nèi)上髁頂點(diǎn)；C-股骨內(nèi)上髁凹點(diǎn)；D-股骨內(nèi)后髁后側(cè)最低點(diǎn)；E-股骨外后髁后側(cè)最低點(diǎn)

圖3 股骨遠(yuǎn)端各測(cè)量角度示意圖

2 測(cè)量結(jié)果

2.1 PCA在性別、側(cè)別間的比較 經(jīng)雙因素析因分析，PCA角在不同性別、側(cè)別間比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.258，P=0.586，見表1)。

表1 不同側(cè)別的男性與女性PCA比較

2.2 CTA在性別、側(cè)別間的比較 經(jīng)雙因素析因分析，CTA角在不同性別、側(cè)別間比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.319，P=0.881，見表2)。

表2 不同側(cè)別的男性與女性CTA比較

2.3 CSA在性別、側(cè)別間的比較 經(jīng)雙因素析因分析，不同側(cè)別CSA角的比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.957)；不同性別CSA角的比較，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，女性大于男性(P=0.017，見表3)。

表3 不同側(cè)別的男性與女性CSA比較

2.4 PCA和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)比較 經(jīng)雙因素析因分析，PCA與漢族人群、歐美人群間比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，具體結(jié)果為藏族人群(3.16±0.55)°，漢族人群(3.29±1.24)°[3]，歐美人群(3.00±0.00)°。

2.5 正態(tài)性檢驗(yàn)與統(tǒng)計(jì) (1)測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)觀察符合正態(tài)分布。(2)高原地區(qū)藏族成人股骨后髁角平均(3.16±0.55)°。

3 討 論

3.1 TKA與股骨遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)對(duì)線 以生物材料、生物工程學(xué)不斷發(fā)展和外科手術(shù)技術(shù)水平的進(jìn)步為基礎(chǔ)，同時(shí)伴隨著我國人口老齡化進(jìn)程加速這一客觀條件[10]，人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)開展日益普遍。人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)作為一項(xiàng)經(jīng)典的關(guān)節(jié)矯形置換手術(shù)，運(yùn)用生物工程學(xué)的原理及方法模擬出人體關(guān)節(jié)[11]，通過手術(shù)置換假體，在治療各種終末期膝關(guān)節(jié)病損、緩解患者疼痛及恢復(fù)患者勞動(dòng)力方面具有無可替代的作用[12]。但膝關(guān)節(jié)本就是一個(gè)極為復(fù)雜的復(fù)合關(guān)節(jié)，兼有重要的負(fù)重運(yùn)動(dòng)功能，因此膝關(guān)節(jié)手術(shù)對(duì)解剖復(fù)位的要求及精度都極為苛刻。TKA術(shù)中，股骨假體力線關(guān)系的正確與否極為重要，因此股骨假體旋轉(zhuǎn)定位是TKA術(shù)的關(guān)鍵步驟之一。現(xiàn)已證實(shí)，若術(shù)中置換的假體旋轉(zhuǎn)對(duì)位不良，尤其是外旋不足會(huì)導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)各關(guān)節(jié)面不正常的對(duì)合關(guān)系，如髕骨軌跡動(dòng)度異常、假體磨損加速、內(nèi)外及交叉韌帶失衡、屈曲間隙不對(duì)稱等后果。最終的結(jié)果是加速置換關(guān)節(jié)的退行性病損，縮短人工關(guān)節(jié)使用預(yù)期，甚至過早返修等[13]，這無疑加重了患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和社會(huì)醫(yī)療資源浪費(fèi)。

股骨后髁截骨的外旋參照標(biāo)準(zhǔn)有很多，目前常用的有三種。STEA為股骨外側(cè)髁最突點(diǎn)和股骨內(nèi)側(cè)髁最低點(diǎn)間的連線。STEA與膝關(guān)節(jié)屈曲旋轉(zhuǎn)的軸心平行[14]，因此可作為良好的參照軸線。但實(shí)際上由于股骨內(nèi)側(cè)凹中心有股內(nèi)側(cè)副韌帶的附著，因此TKA術(shù)中不可能對(duì)此進(jìn)行完全的解剖及定位。前后軸線術(shù)中暴露最為簡(jiǎn)便，定位也明確，但臨床工作中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于嚴(yán)重膝關(guān)節(jié)病變的患者，股骨滑車常有嚴(yán)重的磨損甚至骨贅形成[15]，因此也不是術(shù)中定位參考的最佳選擇。這個(gè)時(shí)候，PCL成為了較為理想的參考指標(biāo)。運(yùn)用空間立體幾何的基本原理，PCL相對(duì)于STEA有一定的外旋角(西方標(biāo)準(zhǔn)為3°)，學(xué)者Berger將其定義為PCA[16]。目前，國內(nèi)大多數(shù)TKA都提供基于PCL旋轉(zhuǎn)定位的截骨模塊，臨床指南中也普遍推薦西方標(biāo)準(zhǔn)中相對(duì)于PCL外旋3°的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 國內(nèi)開展股骨后髁角測(cè)量的臨床意義 PCL和STEA間的夾角即PCA，由于STEA被認(rèn)為是最貼近股骨遠(yuǎn)端球心的軸線，因此PCA被認(rèn)為是行髖關(guān)節(jié)置換中最簡(jiǎn)單及有效的參照指標(biāo)。臨床研究證實(shí)，即使對(duì)于股骨髁間窩、股骨滑車磨損嚴(yán)重甚至置換后返修的患者，PCA仍具有較好的參照作用，或是誤差率較小可重復(fù)性高的最優(yōu)選擇[17]。

PCL外旋3°的標(biāo)準(zhǔn)是否適合國人仍存在著較大的爭(zhēng)議，這有待于臨床大樣本多中心隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的證實(shí)[18]。而藏族同胞長(zhǎng)期生活在高寒乏氧的高原地區(qū)，是否其股骨遠(yuǎn)端對(duì)線解剖關(guān)系會(huì)隨著地域環(huán)境而發(fā)生適應(yīng)性改變更值得探索。

3.3 數(shù)據(jù)的結(jié)果分析 不同學(xué)者測(cè)量股骨遠(yuǎn)端外旋角度結(jié)果不同，除了解剖學(xué)變異大的可能性，還與測(cè)量的方式、數(shù)據(jù)的選擇相關(guān)[19]。目前尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和方法來測(cè)量股骨遠(yuǎn)端外旋角度，我們?cè)跍y(cè)量、匯總和分析數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在垂直于股骨機(jī)械軸線的基礎(chǔ)上，結(jié)合CT的冠狀位定位像和水平截面像來看，股骨外上髁最突出點(diǎn)與內(nèi)上髁最突點(diǎn)往往難以被一個(gè)圖片所捕捉，在連續(xù)的截?cái)嗝嬷凶粉檭?nèi)側(cè)最凹陷的趨勢(shì)往往初定的外側(cè)最突點(diǎn)丟失，同時(shí)后髁連線PCL的走行也會(huì)發(fā)生少量變化。因缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，截面像的選擇是造成誤差的主要原因。我們探尋的解決辦法是借鑒Chuan-Ming 圖像疊加的思路[20]，以股骨外髁最突點(diǎn)為底圖，選擇RadiAnt DICOM Viewer軟件對(duì)DICOM數(shù)據(jù)源進(jìn)行20 mm厚度圖像投影，重合于外髁最突點(diǎn)疊加，將定位點(diǎn)投影在一張橫斷面上進(jìn)行測(cè)量。確定測(cè)量橫斷面后由2名關(guān)節(jié)外科醫(yī)師通過不同軟件測(cè)量，取平均數(shù)值進(jìn)一步分析，在很大程度上減少了測(cè)量誤差。

目前全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)中股骨遠(yuǎn)端截骨多選擇外旋3°[21]。國內(nèi)一些文獻(xiàn)報(bào)告國人股骨后髁角遠(yuǎn)大于3°，也有接近 3°的報(bào)告。試驗(yàn)中對(duì)象的選擇均為健康中青年藏族志愿者，測(cè)量中借助截面投影的方法最大化減小了誤差[22]，故認(rèn)為方法正確，結(jié)果可靠，具有一定的臨床指導(dǎo)意義。試驗(yàn)結(jié)果與潘江等[23]通過746例樣本量數(shù)據(jù)測(cè)得的漢族股骨旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)相接近，這與我國“漢藏同源”的說法相契合。既往我國的研究均提示，漢族群體中不同性別間PCA差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但在藏族同胞的調(diào)查中卻得出了相違悖的結(jié)果，男性平均PCA為(3.32±0.54)°，而女性為(2.97±0.50)°，P<0.05。推測(cè)，可能是由于藏族同胞居住環(huán)境不同于漢族群體居住的東南沿海，乏氧的環(huán)境使得男女性別差異對(duì)PCA的影響更為顯著。據(jù)此可認(rèn)為，在給藏族女性行全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)前，常規(guī)行CT檢查并三維成像，評(píng)估股骨遠(yuǎn)端外旋3°的標(biāo)準(zhǔn)是否合適，或許能提高女性患者置換手術(shù)成功率[24-25]。

綜上所述，PCA是全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中最實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)，雖然人種遺傳背景對(duì)PCA的影響較大，但對(duì)我國漢族和藏族男性同胞而言，股骨后髁截骨外旋3°仍是推薦的標(biāo)準(zhǔn)。藏族女性PCA變異或較大，若術(shù)前能先行CT等影像學(xué)手段測(cè)量股骨遠(yuǎn)端對(duì)線關(guān)系，個(gè)體化評(píng)估截骨外旋角度，應(yīng)有助于提高患者膝關(guān)節(jié)置換的成功率。