新疆多民族膝骨關(guān)節(jié)炎病人股骨后髁角的測(cè)量及其臨床意義

徐福穩(wěn) 曹力 阿斯哈爾江·買買提依明 陳熙堯 王博 田居杰 郭曉斌 張曉崗

全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（total knee arthroplasty，TKA）是目前治療膝關(guān)節(jié)終末期骨關(guān)節(jié)炎最成功的手術(shù)方式之一［1］。在TKA 術(shù)中，股骨旋轉(zhuǎn)對(duì)線不良導(dǎo)致髕骨軌跡不良、膝前痛、屈曲不穩(wěn)等并發(fā)癥是TKA術(shù)后療效不佳和膝關(guān)節(jié)活動(dòng)受限的主要原因之一［2-3］。既往研究表明，避免上述并發(fā)癥的關(guān)鍵因素在于準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)股骨旋轉(zhuǎn)對(duì)線，這在一定程度上可以降低關(guān)節(jié)翻修的風(fēng)險(xiǎn)［4-5］。

20世紀(jì)末，Berger等［6］最早提出外科經(jīng)股骨上髁軸（surgical transepicondylar axis，STEA）和股骨后髁線（posterior condylar line，PCL）的概念，此后近30年，大量國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)股骨遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)對(duì)線方面的研究從未間斷。國(guó)外研究者通過CT 及MRI 測(cè)量分析大樣本量的膝骨關(guān)節(jié)炎病人和不同種族正常人群的股骨后髁角（posterior condylar angle，PCA）數(shù)據(jù)［7-10］；我國(guó)也有華北、南方、個(gè)別少數(shù)民族地區(qū)等多個(gè)地區(qū)PCA測(cè)量的相關(guān)研究［4，11-13］。正常脛骨平臺(tái)存在3°內(nèi)傾，TKA 術(shù)中把脛骨平臺(tái)切成90°之后，股骨后髁相應(yīng)地需要3°外旋來實(shí)現(xiàn)屈曲間隙的平衡，另外歐美人群的PCA 值為3°～4°，因此臨床上多采用外旋3°進(jìn)行股骨遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)截骨。國(guó)內(nèi)外的研究顯示國(guó)人與高加索人的股骨遠(yuǎn)端有差異，人們逐漸認(rèn)識(shí)到，不同種族之間的膝關(guān)節(jié)解剖形態(tài)存在差異［14］，我國(guó)不同地區(qū)人群的PCA也各有不同，但對(duì)于新疆地區(qū)不同民族的PCA卻沒有數(shù)據(jù)可供參考。

本研究選擇因膝骨關(guān)節(jié)炎于我院行TKA 的新疆地區(qū)漢族、維吾爾族、哈薩克族人群，應(yīng)用CT 及MRI 分別對(duì)病人PCA 進(jìn)行測(cè)量及研究。研究目的：①分析新疆地區(qū)多個(gè)民族人群膝骨關(guān)節(jié)炎病人的PCA數(shù)據(jù)；②比較基于CT和MRI測(cè)量PCA是否存在差異；③比較不同民族人群之間PCA是否存在差異。

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)：①因膝骨關(guān)節(jié)炎于我院行TKA的漢族、維吾爾族和哈薩克族病人；②符合美國(guó)風(fēng)濕病協(xié)會(huì)的膝骨關(guān)節(jié)炎診斷標(biāo)準(zhǔn)；③MRI 圖像上股骨后髁軟骨能清晰顯示者；④對(duì)治療及手術(shù)方案知情同意者。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①股骨遠(yuǎn)端發(fā)育異常或關(guān)節(jié)外畸形者；②3個(gè)月內(nèi)膝關(guān)節(jié)感染史者；③膝關(guān)節(jié)外傷手術(shù)史者；④＞15°膝內(nèi)外翻畸形者；⑤CT及MRI圖像股骨內(nèi)上髁凹陷顯示不清晰和MRI 圖像上股骨后髁顯示不佳者。

二、一般資料

根據(jù)納入和排除標(biāo)準(zhǔn)，選取2020年1月至2020年12 月我科收治的膝骨關(guān)節(jié)炎病人381 例，年齡為（68.5±7.3）歲（46～89 歲）。全部完善膝關(guān)節(jié)CT，左膝363個(gè)，右膝366個(gè)；男103例，女278例；漢族223例，維吾爾族108 例，哈薩克族50 例。其中259 例（458 膝）同時(shí)完善膝關(guān)節(jié)MRI 檢查，左膝233 個(gè)，右膝225 個(gè)；男68 例，女191 例；漢族152 例，維吾爾族78例，哈薩克族29例。身體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）為（27.1±4.4）kg/m2（16～46 kg/m2）。

三、主要儀器設(shè)備、測(cè)量方法和分析步驟

（一）CT及MRI掃描

采用Siemens 128 排雙源螺旋CT 及Siemens 3.0T 磁 共 振 儀 分 別 行CT 及MRI 掃 描。CT 掃 描 參數(shù)：管電壓120 kV，管電流100 mA，自脛骨近端5 cm處至股骨遠(yuǎn)端20 cm，層間距和層厚均為0.6 mm，螺距0.5。MRI掃描參數(shù)：重復(fù)時(shí)間3500 ms，回波時(shí)間63 ms；視野180 mm×180 mm；層厚3.5 mm；層間距0.4 mm；激勵(lì)次數(shù)2。

（二）數(shù)據(jù)采集及處理

病人平臥于CT/MRI檢查臺(tái)上，雙下肢處于旋轉(zhuǎn)中立位，膝關(guān)節(jié)完全伸展，使掃描平面與下肢機(jī)械軸線垂直。每例病人的CT/MRI 掃描圖像數(shù)據(jù)以DICOM 格式儲(chǔ)存，將病人的掃描圖像數(shù)據(jù)逐一導(dǎo)入RadiAnt DICOM Viewer 軟件進(jìn)行測(cè)量。在與下肢機(jī)械軸垂直的多個(gè)連續(xù)層面進(jìn)行觀察，找到股骨外上髁最突點(diǎn)和股骨內(nèi)上髁最凹點(diǎn)，兩點(diǎn)的連線即為STEA，股骨后髁最低點(diǎn)的連線即為PCL，STEA 和PCL的夾角即為PCA（圖1）。PCA角度取銳角數(shù)值，精確度取小數(shù)點(diǎn)后兩位。由兩位骨科醫(yī)師分別測(cè)量PCA值，所測(cè)結(jié)果的平均值為最終PCA。

圖1 基于CT測(cè)量PCA示意圖（a）與基于MRI測(cè)量PCA示意圖（b）

（三）分析步驟

①根據(jù)不同的影像學(xué)資料，將基于CT測(cè)量數(shù)據(jù)和基于MRI測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析；②基于CT測(cè)量數(shù)據(jù)，分析不同性別、側(cè)別和民族的PCA；③分別比較各民族膝骨關(guān)節(jié)炎病人中，不同性別、側(cè)別間的PCA。

四、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用IBM SPSS Statistics 25.0（IBM 公司，美國(guó)）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料經(jīng)正態(tài)性檢驗(yàn)且符合正態(tài)分布，以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，數(shù)據(jù)比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α值取雙側(cè)0.05。

結(jié) 果

一、CT與MRI測(cè)量數(shù)據(jù)的比較

根據(jù)CT測(cè)量的PCA為3.01°±1.49°，分布于0.5°～7.7°。基于MRI 測(cè)量的PCA 為2.97°±1.47°，分布于0.5°～6.9°。CT測(cè)量數(shù)據(jù)與MRI測(cè)量數(shù)據(jù)比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.342，P=0.732）。

二、不同性別、側(cè)別、民族的PCA比較

男 性 的PCA 為2.88°±1.54°，女 性 為3.05°±1.47°，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-1.397，P=0.168）；左側(cè)的PCA 為3.16°±1.53°，右側(cè)為2.85°±1.44°，不同側(cè)別比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=2.841，P=0.005）；漢族病人的PCA 為3.13°±1.51°，維吾爾族為2.81°±1.48°，哈薩克族為2.85°±1.39°，漢族和維吾爾族比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=2.535；P=0.011），漢族和哈薩克族及維吾爾族和哈薩克族比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.095、P=0.814）。

三、各民族中不同性別、側(cè)別的PCA比較

維吾爾族男性的PCA 為2.03°±0.90°，女性為3.02°±1.54°，維吾爾族男性的PCA小于女性，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）；漢族和哈薩克族不同性別比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05，表1）。

表1 各民族膝骨關(guān)節(jié)炎病人中男性與女性的PCA值

漢族病人左側(cè)的PCA 為3.34°±1.53°，右側(cè)為2.93°±1.47°，左側(cè)PCA大于右側(cè)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.005），維吾爾族和哈薩克族不同側(cè)別比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05，表2）。

表2 各民族膝骨關(guān)節(jié)炎病人中左側(cè)與右側(cè)的PCA值

討 論

一、PCA的測(cè)量方法

考慮到影像學(xué)掃描時(shí)病人體位變化影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，我們要求完善影像學(xué)檢查時(shí)，病人雙下肢完全伸直、雙腳并攏，與下肢機(jī)械軸垂直進(jìn)行掃描，減少由于體位因素造成的測(cè)量誤差。測(cè)量時(shí)，股骨外上髁最突點(diǎn)、股骨內(nèi)上髁最凹點(diǎn)及股骨內(nèi)、外后髁最突點(diǎn)有的時(shí)候不能全部顯示在同一張橫斷面圖像上，這與潘江等［11］闡述的問題一樣，為了測(cè)量各標(biāo)志點(diǎn)連成的STEA 和PCL 這兩條線在同一平面上的角度，我們也測(cè)量這兩條線與水平線的夾角，兩個(gè)夾角的差值即為PCA，從而減少測(cè)量誤差。同樣，在三維圖像上測(cè)量會(huì)出現(xiàn)各解剖標(biāo)志點(diǎn)不易確定，我們也采取在二維斷層圖像上測(cè)量PCA。

二、CT與MRI對(duì)于測(cè)量PCA的臨床意義

近年來，術(shù)前通過影像學(xué)資料估計(jì)術(shù)中的股骨旋轉(zhuǎn)對(duì)線，髕股并發(fā)癥的發(fā)生率有所降低。國(guó)外多位學(xué)者［15-17］的研究成果認(rèn)為采用CT 和MRI 估計(jì)股骨旋轉(zhuǎn)對(duì)線時(shí)會(huì)得到不一致的PCA，他們認(rèn)為MRI可以清楚地顯示股骨后髁的關(guān)節(jié)軟骨，但CT不能顯示關(guān)節(jié)軟骨，在內(nèi)外側(cè)髁軟骨厚度不同的情況下，確定股骨假體旋轉(zhuǎn)的準(zhǔn)確性可能會(huì)下降，尤其是僅一側(cè)后髁軟骨磨損的膝骨關(guān)節(jié)炎病人。在大多數(shù)膝內(nèi)翻的關(guān)節(jié)炎病人中，后內(nèi)側(cè)髁的關(guān)節(jié)軟骨都會(huì)有不同程度的磨損，而外側(cè)髁的軟骨則完全保存或僅輕微退化。因此在確定合適的旋轉(zhuǎn)對(duì)齊方式時(shí)，使用CT測(cè)量的PCA會(huì)偏大，使得股骨假體過于外旋。但是在本研究中，我們發(fā)現(xiàn)CT 和MRI 測(cè)量PCA 的結(jié)果一致，這與國(guó)外的研究結(jié)果不同。我們分析主要有以下兩點(diǎn)原因：①3D重建模型本身固有的不確定性，可能與真實(shí)的解剖結(jié)構(gòu)不一致；②MRI掃描時(shí)脈沖序列和成像參數(shù)不統(tǒng)一?；诂F(xiàn)有結(jié)論，我們認(rèn)為不論利用CT還是MRI作術(shù)前規(guī)劃，都可以客觀評(píng)估股骨假體的旋轉(zhuǎn)對(duì)線，確定股骨假體旋轉(zhuǎn)對(duì)線時(shí)，根據(jù)臨床情況選擇CT或MRI均可。

三、新疆地區(qū)膝骨關(guān)節(jié)炎病人中不同性別、側(cè)別和民族的PCA值

目前已證實(shí)STEA 是最可靠的股骨旋轉(zhuǎn)定位軸線［18-19］。Meric等［8］測(cè)量13 546例行TKA病人的股骨旋轉(zhuǎn)角為3.3°±1.5°，并認(rèn)為常規(guī)參考PCL 外旋3°截骨可能不會(huì)導(dǎo)致股骨假體旋轉(zhuǎn)不良。Koh等［20］測(cè)量1 522例晚期膝骨關(guān)節(jié)炎病人PCA為2.2°±1.0°，且女性大于男性。在國(guó)內(nèi)的研究中，漢族人群的PCA為3.29°±1.24°，不存在性別及側(cè)別差異［11］；蒙古族人的PCA 為4°，不存在側(cè)別差異［13］；Fan 等［4］測(cè)得我國(guó)東南部人群平均PCA 約為5°，性別之間無差異；我國(guó)南方人群男性PCA 約5°，女性約6°，男女之間有差異［21］。上述研究結(jié)果表明，地區(qū)、種族、民族、性別等都可能影響PCA，甚至可能與研究對(duì)象、樣本數(shù)量及測(cè)量工具等都有關(guān)系。值得一提的是，蒙古族人群的PCA接近于4°，并不適用于常規(guī)參考PCL外旋3°截骨，因?yàn)闀?huì)增加出現(xiàn)股骨假體外旋不足甚至內(nèi)旋的風(fēng)險(xiǎn)；國(guó)內(nèi)針對(duì)漢族人群的PCA 研究最多，而漢族人群PCA 均值跨度較大，甚至南方地區(qū)女性PCA均值達(dá)到6°，如果同樣采用PCL 外旋3°旋轉(zhuǎn)截骨，股骨假體旋轉(zhuǎn)不良率將會(huì)大大增加。同上述提到的蒙古族、漢族人群相比，本研究中漢族、維吾爾族和哈薩克族的PCA均小于上述研究，提示新疆地區(qū)病人行TKA時(shí)，常規(guī)參考PCL外旋3°截骨相比于上述人群更合適。

本地區(qū)病人參考PCL外旋3°截骨相對(duì)合理。如果僅考慮PCA均值，我們的測(cè)量結(jié)果基本與西方人的數(shù)據(jù)一致，似乎提示我們?cè)赥KA術(shù)中可以按照歐美國(guó)家參考的PCL 外旋3°完成股骨旋轉(zhuǎn)截骨。Nedopil等［22］研究認(rèn)為股骨內(nèi)-外旋轉(zhuǎn)不良程度在-3°～2°范圍內(nèi)不影響TKA的效果，此范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)不良仍可以獲得良好的膝關(guān)節(jié)功能。我們計(jì)算數(shù)據(jù)的頻數(shù)分布發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)PCA 值集中在3°左右，按照上述觀點(diǎn)，約90%的膝關(guān)節(jié)（650 個(gè)）能夠達(dá)到比較準(zhǔn)確的股骨旋轉(zhuǎn)截骨，有少部分?jǐn)?shù)據(jù)偏離平均值，這部分約10%的膝關(guān)節(jié)（79 個(gè)）可能不會(huì)獲得良好的膝關(guān)節(jié)功能。目前臨床常用的股骨測(cè)量板大多提供2°的最小可調(diào)節(jié)刻度，近18%的膝關(guān)節(jié)（128個(gè)）出現(xiàn)偏離STEA 超過2°（PCA＜1°，PCA＞5°）的股骨旋轉(zhuǎn)截骨，我們認(rèn)為可能會(huì)出現(xiàn)因屈曲間隙不平衡導(dǎo)致的膝關(guān)節(jié)屈曲位不穩(wěn)定，進(jìn)而出現(xiàn)髕骨軌跡不良。Colwell 等［23］認(rèn)為使用旋轉(zhuǎn)平臺(tái)可能會(huì)減少股骨假體旋轉(zhuǎn)不良帶來的不利影響，但是目前缺乏長(zhǎng)期的隨訪結(jié)果。我們認(rèn)為TKA 的基本原則仍然是將假體放置在準(zhǔn)確的旋轉(zhuǎn)角度，新疆地區(qū)病人行TKA時(shí)按照PCL 外旋3°進(jìn)行股骨旋轉(zhuǎn)截骨的同時(shí)，還可參考STEA 進(jìn)一步校正，尤其是對(duì)于兩側(cè)股骨后髁軟骨不對(duì)稱磨損的病人。

四、各民族膝骨關(guān)節(jié)炎病人中不同性別、側(cè)別的PCA值

新疆作為我國(guó)多民族聚居地之一，本研究測(cè)量數(shù)據(jù)可以幫助新疆地區(qū)行TKA 時(shí)實(shí)現(xiàn)更精確的股骨旋轉(zhuǎn)對(duì)線。不論初次TKA還是膝關(guān)節(jié)翻修手術(shù)，我們始終認(rèn)為STEA 都是可以信賴的股骨旋轉(zhuǎn)軸線，當(dāng)術(shù)中STEA不便顯露或者難以定位時(shí)，亦可以參照PCL 外旋3°進(jìn)行旋轉(zhuǎn)截骨，術(shù)中同樣可以互相參照，這與潘江等［11］的觀點(diǎn)一致。漢族、維吾爾族和哈薩克族的PCA整體趨向于3°，漢族病人PCA均值稍大于3°，維吾爾族和哈薩克族PCA 均值稍小于3°，整體差異不大，小于TKA 常用測(cè)量板的最小可調(diào)節(jié)刻度，其手術(shù)應(yīng)用意義不大。漢族病人左側(cè)PCA整體稍大于右側(cè)，似乎提示我們TKA手術(shù)時(shí)應(yīng)該給予左膝關(guān)節(jié)常規(guī)參考PCL稍＞3°進(jìn)行截骨。維吾爾族男性病人PCA趨于2°，與維吾爾族女性病人相比，小了約1°，這提示我們?cè)趯?duì)維吾爾族男性病人行TKA 手術(shù)時(shí)常規(guī)參考PCL 外旋3°進(jìn)行股骨旋轉(zhuǎn)截骨時(shí)，可能會(huì)發(fā)生股骨假體過于外旋的情況，需要考慮是否有必要參考PCL外旋小于3°進(jìn)行股骨旋轉(zhuǎn)截骨。

研究的局限性：本研究為回顧性單中心研究，不能避免選擇偏移，樣本數(shù)量有限，不同民族的樣本數(shù)量不相近，可能對(duì)研究結(jié)果造成影響；我們對(duì)STEA和PCL 等的定位并非完全準(zhǔn)確可靠，這將可能引起系統(tǒng)誤差。

綜上所述，該研究通過對(duì)新疆人群的股骨遠(yuǎn)端進(jìn)行影像學(xué)測(cè)量，分析多個(gè)民族PCA 數(shù)據(jù)，新疆地區(qū)病人行TKA 時(shí)，術(shù)前采用CT 或MRI 測(cè)量PCA 估計(jì)股骨旋轉(zhuǎn)對(duì)線均可，常規(guī)參考PCL 外旋3°旋轉(zhuǎn)截骨，絕大部分病人能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)匹配的股骨旋轉(zhuǎn)對(duì)線，總體上無需考慮性別因素的差異，但需要考慮側(cè)別、民族因素，其中漢族病人左膝關(guān)節(jié)需常規(guī)參考PCL 外旋稍＞3°截骨，維吾爾族男性病人需參考PCL 外旋＜3°；同時(shí)應(yīng)聯(lián)合多種方法校準(zhǔn)股骨旋轉(zhuǎn)對(duì)線。