膝關節(jié)解剖研究在全膝關節(jié)置換術中的應用

張傳燚 林登峰 李曉濤

(佳木斯大學附屬第一醫(yī)院骨外二科，黑龍江 佳木斯 154000)

骨關節(jié)炎最終的結果可導致難以忍受的疼痛和嚴重的殘疾〔1〕。老年人群體是全膝關節(jié)置換術(TKA)的高發(fā)人群，在 20 世紀 70 年代末TKA開始廣泛應用，目前已成為中晚期膝關節(jié)骨性關節(jié)炎治療的有效手段〔2〕。在TKA取得良好的治療效果的同時，其相關并發(fā)癥越來越受到人們重視，在術中發(fā)生的重要神經(jīng)損傷和術后膝關節(jié)的疼痛等仍然是非常棘手的問題，且血管損傷相關并發(fā)癥雖然相對比較少見，但一旦發(fā)生，危險性大，后果極為嚴重，嚴重者致手術失敗可導致截肢，甚至死亡〔2,3〕。本文對膝關節(jié)的解剖結構研究在TKA中的應用進行綜述。

1 膝關節(jié)的解剖結構

1.1骨性結構的相關解剖 膝關節(jié)由股骨遠端、脛骨近端和髕骨構成，是人體最大、最復雜的關節(jié)，也是功能最重要、最容易受到外力損害的關節(jié)之一〔4〕。王國棟等〔5〕對脛骨近端骨性解剖結構進行了測量，通過建立三維數(shù)字化解剖模型的方式進行，分別測量了脛骨平臺的寬度、脛骨平臺前側的寬度、脛骨平臺后側的寬度、脛骨內側前后徑和脛骨外側前后徑，結果男性為(79.66±2.81)mm、(69.18±3.07)mm、(69.70±3.12)mm、(81.73±2.84)mm和(68.79 ± 3.00)mm，女性為(51.02±2.10)mm 、(44.45±2.17)mm、(53.07±2.02)mm、(48.75±2.12)mm和(40.46±2.37)mm。張若茜等〔1〕通過測量教學課后具備完整關節(jié)囊、關節(jié)無明顯異常變化的尸體下肢標本共24具，測得了股骨髁上軸的寬度(19.26±2.86)mm，股骨后髁軸距(47.47±5.63)mm，股骨髁間窩的寬度(14.16±2.82)mm，股骨內側髁前后徑(59.26±5.67)mm，股骨外側髁前后徑(61.07±5.64)mm，股骨內側髁上下徑46.41(40.72，47.51)mm，股骨外側髁上下徑(44.53±4.98)mm，脛骨內側平臺的寬度35.12(34.11，35.81)mm，脛骨外側平臺寬度(35.95±4.63)mm，脛骨內側平臺前后徑(46.38±5.82)mm，脛骨外側平臺前后徑(39.84±5.77)mm，脛骨內側平臺至腓骨頭尖端的高度差(10.77±3.23)mm，髕骨的高度(39.02±4.02)mm，脛骨平臺的寬度(70.64±7.26)mm，髕骨的寬度(40.76±3.52)mm，髕骨的厚度23.60(19.90，24.30)mm，研究發(fā)現(xiàn)股骨髁上軸寬度與脛骨平臺寬度有一定的相關性，脛骨平臺的寬度與髕骨寬度及股骨內外側髁的前后徑正相關。薛瑞琪等〔6〕測量了股骨遠端內側髁高度為(5.72±0.73)cm，外側髁高度為(5.91±0.75)cm，股骨遠端橫徑結果為(7.62±0.61)cm。陳彤等〔7〕測得股骨外上髁的凸點的中心到關節(jié)線的距離為(26.31±2.66)mm，股骨內上髁的凹點中心到關節(jié)線的距離是(25.71±2.51)mm，脛骨結節(jié)最高點至關節(jié)線的距離為(21.50±3.56)mm，股骨內收肌結節(jié)到關節(jié)線的距離為(44.62±4.33)mm，其所得數(shù)據(jù)結果均為男性顯著大于女性(P<0.05)。

1.2膝關節(jié)周圍重要的血管神經(jīng) 膝關節(jié)周圍重要的神經(jīng)血管有腘動脈、腘靜脈、脛神經(jīng)及腓總神經(jīng)。余正紅等〔3〕對成人下肢標本膝關節(jié)神經(jīng)分布進行解剖觀測，認為共有深、淺兩層神經(jīng)共同支配膝關節(jié)。深層可以分為4組，髕上區(qū)組由伸膝肌支膝關節(jié)支組成,腘區(qū)組由腘叢神經(jīng)組成,后外側區(qū)組由腓總神經(jīng)關節(jié)支組成,隱神經(jīng)分支組成內側及髕下區(qū)組；淺層為皮神經(jīng),部分干比較粗大,此處容易形成皮神經(jīng)瘤。雖然4組神經(jīng)在關節(jié)囊外分布特點既有重疊又有交叉,但是區(qū)域相對比較明確。其位于腓總神經(jīng)膝關節(jié)支與深層的隱神經(jīng)膝關節(jié)支等神經(jīng)支直徑約1 mm,位置相對表淺并固定。盧興浩等〔8〕使用經(jīng)甲醛固定后的遺體標本，解剖分離膝關節(jié)的動脈并進行了研究，發(fā)現(xiàn)在通過收肌腱裂孔時股動脈延續(xù)為腘動脈，在腘窩處腘動脈處于最深的位置，在腘窩處主要分為膝上內側動脈、膝上外側動脈、膝下內側動脈和膝下外側動脈來為膝關節(jié)提供血供，參與膝周動脈網(wǎng)的構成。黃鋼勇等〔4〕回顧性分析了1 291例膝關節(jié)磁共振(MR)數(shù)據(jù)，測量膝關節(jié)附近最重要的動脈腘動脈在股骨髁上水平分別和股骨外側后髁、關節(jié)線水平后關節(jié)囊之間的距離、關節(jié)線以下1 cm腘動脈和脛骨后方皮質之間的距離，同時也測量了矢狀面上腘動脈和脛骨后方皮質的最短距離，測得的值分別為(4.89±1.80)mm、(4.05±1.43)mm、(3.61±1.39)mm和(3.58±1.04)mm，發(fā)現(xiàn)了腘窩處血管神經(jīng)束最前方為腘動脈，其次依次為腘靜脈與脛神經(jīng)，腘動脈在通髁線水平位于后髁連線中點的外側，腘動脈在關節(jié)線水平均位于后交叉韌帶內緣的外側。在腘肌腱近緣和膝關節(jié)線之間，腘動脈非常容易被研究人員解剖觀察到，在這個區(qū)域腘動脈前方緊貼關節(jié)囊或者骨膜，缺乏其他軟組織保護。Yang等〔9〕使用50個膝關節(jié)的MR成像數(shù)據(jù)測量了脛骨皮質和神經(jīng)血管結構之間的距離，最靠近脛骨后皮質的神經(jīng)血管結構是腘動脈及其終支，腘動脈在女性膝關節(jié)線以下平均(5.5±0.6)cm處分為主要分支，而男性則為(6.0±0.7)cm處。研究〔9～11〕發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)血管結構位于脛骨后中線的正外側，離脛骨足夠近，值得臨床謹慎，尤其是女性，而脛骨內側半部的后方?jīng)]有主要的神經(jīng)血管結構。雖然脛骨寬度從近端到遠端有所減少，但后內側安全區(qū)寬度的比率保持在大約50%。近端脛骨干骺端的外側部分沒有腘血管或脛神經(jīng)向后通過，但實際上，將手術器械引導至該區(qū)域的安全性受到腓總神經(jīng)的通過以及腘動脈的高度分支的影響。因此，不建議將手術器械指向脛骨近端干骺端的外側。

2 膝關節(jié)解剖在TKA中的應用

2.1減少神經(jīng)血管損傷風險 膝關節(jié)周圍重要的神經(jīng)血管有腘動脈、腘靜脈、脛神經(jīng)及腓總神經(jīng)，其中研究最多的是腘動脈損傷與腓總神經(jīng)損傷〔12〕。隨著TKA相關并發(fā)癥越來越受到人們重視，神經(jīng)血管損傷潛在的風險需引起所有關節(jié)外科醫(yī)生的注意〔2，13〕。因此需要進一步了解重要神經(jīng)血管在膝關節(jié)附近的分布，找尋TKA相關神經(jīng)血管損傷的相對安全區(qū)域和高危區(qū)域，以求減少TKA直接神經(jīng)血管損傷的風險〔4〕。

神經(jīng)血管結構僅在脛骨后中線外側通過，主要分支在關節(jié)線下5.5～6.0 cm處外側通過。在脛骨內側后半部有一個安全區(qū)，可以穿透后皮質。整個脛骨近端神經(jīng)血管結構和脛骨后皮質之間的距離平均為10.0 mm，最小距離位于關節(jié)線處(男性為1.1～9.3 mm，女性為0.7～7.7 mm)，此處僅有的間隔組織是后關節(jié)囊。該距離在脛骨結節(jié)上緣以下2 cm處增加到最大，然后逐漸向遠端變小，脛骨后肌充當脛骨和神經(jīng)血管束之間的間隔組織。在整個脛骨近端，神經(jīng)血管結構正好位于脛骨后皮質中線的外側。后內側安全區(qū)寬度與脛骨寬度的比值約為50%(范圍為48.8%～53.3%)。然而，后外側安全區(qū)僅限于脛骨近端干骺端外側部分后面的三角形區(qū)域，其中腓總神經(jīng)和腘動脈的高分支處于高風險中〔9，11，14〕。總結腘動脈及其分支的分布，發(fā)現(xiàn)可以得到一個近似于三角形的區(qū)域，它是在TKA術中造成直接腘窩血管損傷的高度危險區(qū)域，該區(qū)域中血管分布密集并且血管和膝關節(jié)后方皮質和關節(jié)囊之間距離非常接近，該區(qū)域包括了腘動脈、膝外下動脈、膝正中動脈和幾個無名小動脈，該區(qū)域的后方存在缺乏足夠周圍軟組織保護的重要的血管〔4〕。

Yoo等〔15〕通過MR成像測量伸膝和90°屈膝時腘動脈的位置，在3個水平的軸位圖像和1個矢狀位圖像上測量從膝關節(jié)后側到腘動脈(PA)的距離。在關節(jié)線水平，PA位于后交叉韌帶(PCL)外側，延伸2.4 mm，彎曲3.2 mm，從后囊延伸3.9 mm，彎曲7.6 mm。在距關節(jié)線1 cm處，其延伸長度為2.7 mm，彎曲長度為7.2 mm，在距關節(jié)線2 cm處，其延伸長度為4.9 mm，彎曲長度為9.7 mm。在矢狀面上，PA與脛骨后皮質的最近距離為1.8 mm，6.2 mm。PA位于PCL外側約3 mm處，在膝關節(jié)后膝關節(jié)伸展5 mm和90°彎曲10 mm范圍內。它在90度屈曲時比伸膝時向后移動得更遠。

2.2對假體選擇的應用 隨著TKA在臨床上廣泛應用，影響TKA效果的因素引起了眾多外科醫(yī)生的探討，TKA的遠期療效及手術并發(fā)癥與假體設計、假體植入手術水平等密切相關〔16〕。而不同地區(qū)、民族人群中膝關節(jié)的解剖形態(tài)存在一定的差異，在關節(jié)置換過程中需要個體化處理〔6,17〕。數(shù)字化三維重建技術可以對脛骨近端及股骨遠端進行非常精確的模擬截骨和形態(tài)學測量，能夠為 TKA 及假體設計提供數(shù)據(jù)參考〔5〕?，F(xiàn)在3D打印技術已經(jīng)較為成熟的應用于骨科相關領域，醫(yī)生可以在計算機的輔助下將X線、CT、MR成像等影像學資料轉化為三維模型，再應用3D打印技術打印出針對每個不同個體的骨骼模型，并制造出相應的假體，從而保障了假體放置的精確程度，力求達到更加完美〔18〕。

有研究指出，充分認識髕股關節(jié)與膝前痛的關系，并以此指導手術及個性化假體設計，是減少TKA術后膝前痛的關鍵〔19〕。 然而目前關于TKA及術后康復的研究頗多，但對于膝關節(jié)本身的解剖研究尚存在不足與缺陷，且已有的研究多集中于對膝關節(jié)解剖參數(shù)的測量，對于這些結構之間的相關性研究尚少〔20〕。部分研究表明，股骨外側髁前后徑/股骨髁橫徑的比值與髕骨高度呈正相關，TKA術中可通過調整這一比值，保留股骨后髁的骨量及維持髕骨位置。股骨髁上軸寬度對脛骨平臺寬度有影響，股骨內側髁前后徑、股骨外側髁前后徑、脛骨內側平臺寬度、脛骨外側平臺寬度、脛骨內側平臺前后徑、脛骨外側平臺前后徑、髕骨寬度 7 個指標與脛骨平臺寬度具有相關性。利用這些數(shù)據(jù)之間的相關性，有助于在結合我國人膝關節(jié)解剖學特點的基礎上對手術的制定做出指導，制造出更適合中國人群膝關節(jié)解剖學特點的假體，為中國人群膝關節(jié)假體的研究和膝關節(jié)手術等方面提供更為有益的參考〔1〕。

綜上，通過解剖學研究不僅可以了解膝關節(jié)周圍相關重要血管神經(jīng)的空間位置及走行，描繪出手術的安全區(qū)域及危險區(qū)域，在TKA中最大程度避免膝關節(jié)周圍重要神經(jīng)血管的損傷，又可通過對膝關節(jié)的相關解剖結構的測量為假體的選擇提供一定的理論數(shù)據(jù)支持。術者須充分掌握膝關節(jié)的解剖結構特征，每次手術前都應進行詳細的查體，仔細進行分析影像學資料，術中準確了解各個解剖結構大概位置，結合患者具體情況選擇適宜的假體，最大限度減少嚴重的并發(fā)癥并延長假體的使用壽命。