全膝關(guān)節(jié)成形術(shù)中股骨外翻截骨角的研究進(jìn)展

胡乃嚴(yán) 尹星華 陳林林

全膝關(guān)節(jié)成形術(shù)(total knee arthroplasty，TKA)是中晚期膝骨關(guān)節(jié)疾病的有效治療方法。多項(xiàng)研究結(jié)果表明，TKA術(shù)后下肢力線對手術(shù)遠(yuǎn)期療效及假體壽命影響較大[1-2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約20%的初次 TKA 術(shù)后患者對臨床療效不是很滿意，常常合并 1 種或多種并發(fā)癥，甚至在術(shù)后短期內(nèi)需行翻修手術(shù)，術(shù)后下肢力線不良是引起TKA翻修的主要原因[3]。TKA術(shù)后恢復(fù)良好的下肢力線是置換后的膝關(guān)節(jié)在長時(shí)間內(nèi)有良好功能且不易失敗的基石。

對于TKA術(shù)后下肢力線而言，冠狀面是最為重要的評估層面?；跈C(jī)械軸對線理念，在冠狀面，良好的TKA術(shù)后力線要求髖、膝和踝3個(gè)關(guān)節(jié)中心點(diǎn)連成一條直線，且膝關(guān)節(jié)線在一定范圍內(nèi)基本垂直于這條線，不可出現(xiàn)明顯內(nèi)傾或外傾。因此，股骨遠(yuǎn)端截骨和脛骨近端截骨應(yīng)盡可能垂直于下肢力線。即使是基于其他對線方式，股骨外翻截骨角(valgus cut angle,VCA)仍是影響TKA術(shù)后下肢冠狀面力線的重要參數(shù)，決定著TKA術(shù)中股骨遠(yuǎn)端截骨方向及股骨假體關(guān)節(jié)面的方向?，F(xiàn)將VCA的國內(nèi)外研究進(jìn)展綜述如下。

一、VCA的意義

基于經(jīng)典機(jī)械對線的理論，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為評估TKA術(shù)后下肢力線的標(biāo)準(zhǔn)是股骨機(jī)械軸與脛骨機(jī)械軸(即髖、膝和踝3個(gè)關(guān)節(jié)中心點(diǎn))在同一條直線上，術(shù)后假體內(nèi)翻角度在± 2°以內(nèi)，下肢冠狀面力線成角在±3°以內(nèi)[4-5]。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，TKA術(shù)后冠狀面中立位對線可直接影響膝關(guān)節(jié)假體松動和襯墊磨損等并發(fā)癥的發(fā)生率[6-7]。VCA被定義為股骨解剖軸與機(jī)械軸的夾角，一般為 5°～7°，對術(shù)后下肢冠狀面力線有重要影響。股骨遠(yuǎn)端截骨每偏離1°，截骨厚度將發(fā)生約1 mm的變化，當(dāng)VCA 產(chǎn)生誤差較大時(shí)，伸直間隙會發(fā)生明顯改變[8]。因此，VCA的準(zhǔn)確性直接影響假體的壽命。

二、VCA的測量

目前下肢全長負(fù)重位X線檢查已普遍應(yīng)用于臨床，它能準(zhǔn)確反映下肢冠狀面骨性異常，是測量下肢力線及評估下肢畸形的精確方法，可為術(shù)后評估假體安放角度提供客觀依據(jù)。攝下肢全長負(fù)重位X線像時(shí)，患者雙足應(yīng)盡可能并攏，使第1跖骨頭內(nèi)側(cè)緊靠足跟，足長軸和平板保持垂直，髕骨朝向正前方，避免下肢外旋，最大程度減少測量誤差。當(dāng)患者存在明顯小腿扭轉(zhuǎn)畸形時(shí)，可進(jìn)行攝片前預(yù)透視，以確認(rèn)髕骨已擺放至股骨內(nèi)外側(cè)髁中心位置。然而，TKA患者膝關(guān)節(jié)常存在疼痛、屈曲攣縮和內(nèi)外翻畸形等癥狀，很難在下肢全長負(fù)重位X線攝片時(shí)取得標(biāo)準(zhǔn)體位。有文獻(xiàn)報(bào)道，在X線攝片過程中，股骨旋轉(zhuǎn)對測量參數(shù)有顯著影響[9]。Maderbacher等[10]通過對100例TKA患者術(shù)前下肢負(fù)重位X線的研究發(fā)現(xiàn)，股骨存在平均8.1°內(nèi)旋，當(dāng)患者膝關(guān)節(jié)同時(shí)受到屈曲和內(nèi)外翻畸形等因素影響時(shí)，股骨旋轉(zhuǎn)可能對測量結(jié)果產(chǎn)生更大影響；若出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)誤差，應(yīng)重復(fù)攝片或進(jìn)行旋轉(zhuǎn)校正。Jamali等[11]通過建立下肢三維模型研究股骨旋轉(zhuǎn)對術(shù)前膝關(guān)節(jié)測量參數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)股骨旋轉(zhuǎn)3°時(shí)VCA測量值發(fā)生顯著變化。下肢全長負(fù)重位X線檢查有其劣勢，它無法判斷股骨的旋轉(zhuǎn)角度，當(dāng)下肢出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)時(shí)VCA測量結(jié)果會存在誤差。如果患者合并有股骨側(cè)弓異常和髕骨半脫位等，精確VCA測量就更為困難。下肢全長非負(fù)重位X線檢查由于患者處于臥位，受膝關(guān)節(jié)疼痛和內(nèi)外翻畸形等因素影響較小，更易于擺放體位，可減少股骨旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的VCA測量結(jié)果誤差，使術(shù)前VCA的測量結(jié)果更為可靠。因此，對因合并疼痛難以配合檢查的患者以及存在股骨側(cè)弓異?；騼?nèi)外翻畸形較重的TKA患者，術(shù)前可考慮通過全長非負(fù)重位X線檢查來進(jìn)行VCA的測量。

正常股骨具有三維空間結(jié)構(gòu)。有學(xué)者建議在TKA術(shù)前與術(shù)后均應(yīng)采用CT三維重建測量患者下肢力線。但是，CT三維檢查會提高患者的就醫(yī)成本和接受射線劑量。關(guān)于是否有必要對所有患者行CT三維重建目前仍存在爭議[12]。Liu等[13]對444例膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者的臨床資料進(jìn)行了回顧性分析，采用三維重建模型驗(yàn)證通過X線像測量VCA的準(zhǔn)確性，發(fā)現(xiàn)通過X線和三維CT在存在中度膝內(nèi)翻(0°～8°)和輕度股骨畸形(股骨彎曲角<5°)的患者中測量的VCA結(jié)果差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，也就是說，對于中度膝內(nèi)翻和輕度股骨畸形的患者，使用X線測量VCA的結(jié)果是準(zhǔn)確的。對于存在嚴(yán)重膝內(nèi)外翻和股骨畸形的TKA患者，術(shù)前的三維CT重建可能對VCA測量更有意義。近年，隨著計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)(computer assisted surgery，CAS)技術(shù)的快速發(fā)展，已有學(xué)者將其應(yīng)用于關(guān)節(jié)外科領(lǐng)域以實(shí)現(xiàn)下肢力線的平衡[14-15]。方法主要是通過術(shù)前影像學(xué)資料建立實(shí)時(shí)患者骨骼模型，術(shù)者可根據(jù)術(shù)前計(jì)劃進(jìn)行TKA截骨操作。但是，CAS技術(shù)不能從根本上解決術(shù)者手控引起的誤差，這一缺陷限制了其臨床應(yīng)用的發(fā)展。機(jī)器人輔助TKA(robot-assisted TKA，RATKA)技術(shù)可以通過機(jī)械臂按照術(shù)前規(guī)劃準(zhǔn)確到達(dá)截骨區(qū)域，精確截骨，很好地解決了術(shù)者手控造成誤差的難題。另外，手術(shù)機(jī)器人在骨骼三維空間下進(jìn)行術(shù)前設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)定的股骨外翻角度，計(jì)算出理想的股骨截骨角度和厚度，為術(shù)中股骨假體的準(zhǔn)確安置奠定了基礎(chǔ)[16]。但目前大多數(shù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)尚不具備手術(shù)機(jī)器人設(shè)備及技術(shù)，RATKA在臨床的廣泛應(yīng)用尚有待時(shí)日?？傊?，TKA患者術(shù)前影像學(xué)參數(shù)的測量對關(guān)節(jié)外科醫(yī)生具有重要的意義。行TKA手術(shù)要盡可能做到個(gè)體化設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制影像學(xué)檢查體位，采用精確的測量方法，這樣才能有效減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，提高臨床療效。

三、VCA在TKA 中的應(yīng)用

股骨遠(yuǎn)端截骨是TKA術(shù)中的關(guān)鍵步驟。多數(shù)關(guān)節(jié)外科醫(yī)生認(rèn)為，對于常規(guī)TKA而言，統(tǒng)一外翻截骨5°～6°是安全的[17-19]。Nunley等[20]對150例TKA患者的臨床資料進(jìn)行了回顧性分析，發(fā)現(xiàn)84%的患者在術(shù)中接受VCA為5°的截骨后，術(shù)后脛股角(mechanical femorotibial angle，MFT)可在0°±3°范圍內(nèi)。但是，更多研究者認(rèn)為VCA范圍廣泛，股骨外翻角存在個(gè)體間差異，術(shù)前應(yīng)對每例患者進(jìn)行VCA測量，以確保術(shù)中精確截骨[21-22]。與西方人相比，在亞洲人中重度骨關(guān)節(jié)炎患者中股骨外弓畸形較為常見，這一畸形對股骨外翻角有顯著影響[23-26]。通過綜合國內(nèi)外臨床報(bào)道可見，大多數(shù)學(xué)者推薦使用個(gè)性化VCA截骨，這不僅可以提高股骨假體位置的準(zhǔn)確性，還可使術(shù)后冠狀面力線得到更好的恢復(fù)。Lampart等[27]認(rèn)為，TKA患者術(shù)前股骨外翻角通常為2.5°～9.0°，采用個(gè)性化股骨外翻截骨可有效恢復(fù)下肢機(jī)械軸冠狀面對線，提高關(guān)節(jié)假體的使用壽命。徐石莊等[28]對139例初次TKA患者進(jìn)行了研究，認(rèn)為以個(gè)性化VCA指導(dǎo)截骨可使股骨假體安置角度更準(zhǔn)確，術(shù)后下肢力線恢復(fù)更好。Elkus等[29]指出，對嚴(yán)重膝外翻患者不建議采用以術(shù)前機(jī)械力軸(mechanical axis，F(xiàn)MA)作為VCA基準(zhǔn)，可適當(dāng)增加VCA角度來避免膝外翻畸形矯正不良。有學(xué)者指出，股骨髓內(nèi)進(jìn)針點(diǎn)的選擇也會對VCA產(chǎn)生影響。當(dāng)患者存在股骨遠(yuǎn)端解剖變異時(shí)，進(jìn)行傳統(tǒng)髓內(nèi)定位法可導(dǎo)致術(shù)后股骨假體位置在冠狀面和矢狀面上的誤差，進(jìn)而最終引起下肢機(jī)械軸線異常[30-31]。既往薈萃分析結(jié)果有力地證實(shí)了這一觀點(diǎn)，采用傳統(tǒng)髓內(nèi)定位法，術(shù)后下肢力線離群值的比例為31.8%，其中股骨和脛骨分別為34.1%和23.3%[32]。Thippanna和Kumar[33]認(rèn)為股骨開髓點(diǎn)位置的選擇對存在股骨外弓畸形的患者至關(guān)重要，外弓角度每增加1°，開髓點(diǎn)應(yīng)外移1.04 mm。此外，股骨截骨導(dǎo)板固定不當(dāng)以及不同的鋸片厚度等也可導(dǎo)致股骨遠(yuǎn)端截骨誤差[34]。因此，股骨髓內(nèi)進(jìn)針點(diǎn)應(yīng)當(dāng)以術(shù)前測量和規(guī)劃為參考，在術(shù)中應(yīng)注意保持股骨截骨導(dǎo)板的正確位置，對存在股骨解剖異常的患者應(yīng)適當(dāng)調(diào)整VCA，同時(shí)調(diào)整開髓點(diǎn)的位置。

隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步，各種新技術(shù)如CAS，個(gè)性化截骨導(dǎo)板(patient specific cutting guides，PSC)，陀螺儀微小導(dǎo)航技術(shù)，手術(shù)機(jī)器人輔助技術(shù)以及術(shù)前三維計(jì)劃結(jié)合傳統(tǒng)工具的技術(shù)等，逐步應(yīng)用于TKA中。其中CAS技術(shù)用于TKA較早。Blakeney等[35]對107例TKA患者進(jìn)行了隨訪，發(fā)現(xiàn)CAS組患者的臨床功能評分明顯優(yōu)于傳統(tǒng)股骨髓內(nèi)定位組患者，且CAS組患者術(shù)后下肢力線恢復(fù)更好。多位學(xué)者也報(bào)道了相似的研究結(jié)果[32,36]。但是，CAS手術(shù)時(shí)間相對長，成本相對較高，大多數(shù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)缺乏相關(guān)設(shè)備或技術(shù)，使其臨床使用受到了限制。PSC技術(shù)是依據(jù)患者術(shù)前CT或MRI得出的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模后打印導(dǎo)板來指導(dǎo)TKA術(shù)中截骨。駱曉飛等[37]對31例合并關(guān)節(jié)外畸形的初次TKA患者進(jìn)行了隨訪，發(fā)現(xiàn)使用PSC可有效治療TKA合并關(guān)節(jié)外畸形的骨關(guān)節(jié)炎患者，使患者下肢機(jī)械軸線得到精確恢復(fù)。Nam等[38]認(rèn)為PSC技術(shù)不僅具備CAS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，還可縮短手術(shù)時(shí)間，尤其適用于術(shù)前股骨畸形較嚴(yán)重的TKA患者。但是PSC也存在較多缺點(diǎn)，如制作費(fèi)用昂貴，容易因CT或MRI數(shù)據(jù)的影響使PSC截骨組件尺寸和位置的設(shè)計(jì)不夠精確，導(dǎo)致截骨導(dǎo)板與骨貼合較差，術(shù)者需調(diào)整截骨位置時(shí)操作比較困難等等。因此，在應(yīng)用PSC時(shí)需仔細(xì)權(quán)衡利弊。2012年陀螺儀微小導(dǎo)航技術(shù)首次被用于TKA 中，通過對電子陀螺儀、加速計(jì)及無線傳輸技術(shù)等進(jìn)行整合來實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，指導(dǎo)TKA術(shù)中截骨。Thiengwittayaporn等[39]對80例TKA患者分別采用陀螺儀微小導(dǎo)航技術(shù)和傳統(tǒng)手術(shù)進(jìn)行治療，經(jīng)比較研究發(fā)現(xiàn)，陀螺儀微小導(dǎo)航組患者術(shù)后下肢力線及假體安置角度均明顯優(yōu)于傳統(tǒng)手術(shù)組患者，且不增加術(shù)中出血量。Niehaus等[40]對71例使用陀螺儀微小導(dǎo)航技術(shù)TKA患者的臨床資料進(jìn)行了回顧性分析，陀螺儀微小導(dǎo)航技術(shù)組患者術(shù)后下肢力線為0.5°±1.8°，股骨假體力線為90.6°±1.6 °，僅3例患者下肢力線欠佳。但是，陀螺儀微小導(dǎo)航技術(shù)存在操作復(fù)雜和費(fèi)用高等缺點(diǎn)，目前仍難以廣泛應(yīng)用于臨床。RATKA技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)導(dǎo)航、可視屏幕和機(jī)械臂等模塊，在手術(shù)過程中進(jìn)行精確計(jì)算，根據(jù)系統(tǒng)顯示的實(shí)時(shí)三維圖像調(diào)整假體對位、對線以及軟組織張力平衡，使手術(shù)操作更加精準(zhǔn)化和微創(chuàng)化。Marchand 等[41]對330例接受初次RATKA患者術(shù)前與術(shù)后冠狀位下肢力線進(jìn)行了比較，術(shù)前64%的患者內(nèi)翻畸形成角>3°，11%的患者外翻畸形成角>3°，而術(shù)后所有患者下肢力線均矯正至中立位置(0°±2°)。Yang 等[42]對71例接受RATKA患者和42例接受常規(guī)TKA患者進(jìn)行了隨訪和比較，RATKA組下肢力線偏離中立位置的患者數(shù)量低于常規(guī)組，股骨和脛骨假體的錯誤率則較常規(guī)組更低(分別為6%和16%)。Smith等[43]進(jìn)行了一項(xiàng)前瞻性對照研究，發(fā)現(xiàn)RATKA組患者術(shù)后1年總體滿意度為94%，顯著高于傳統(tǒng)TKA組(82%)。雖然大多數(shù)研究結(jié)果表明，與傳統(tǒng) TKA 相比，RATKA能夠有效提高截骨準(zhǔn)確度，改善術(shù)后假體位置以及下肢力線和對位，短期療效較好，但其中遠(yuǎn)期臨床療效仍需進(jìn)一步觀察。RATKA也存在著手術(shù)時(shí)間長、潛在并發(fā)癥多和醫(yī)療成本高等劣勢。此外，RATKA術(shù)中有可能因各種原因而改行傳統(tǒng)TKA[44-45]。

術(shù)前三維計(jì)劃結(jié)合傳統(tǒng)工具的技術(shù)是通過患者特異性CT三維術(shù)前設(shè)計(jì)與常規(guī)截骨器械相結(jié)合的方法來提高TKA截骨的準(zhǔn)確度。這一技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是術(shù)中可依據(jù)術(shù)前CT三維個(gè)性化設(shè)計(jì)準(zhǔn)確選擇股骨開髓點(diǎn)、股骨VCA和脛骨髓外定位桿的位置，確保術(shù)中定位精確，無需增添新設(shè)備，減少了手術(shù)時(shí)間，手術(shù)過程與傳統(tǒng)方法相似，臨床應(yīng)用易于開展。Lei等[46]采用1∶1傾向評分匹配法將新技術(shù)組患者與常規(guī)技術(shù)組患者進(jìn)行配對研究，發(fā)現(xiàn)新技術(shù)組患者的髖-膝-踝角異常值百分比低于常規(guī)組，同時(shí)新技術(shù)組手術(shù)時(shí)間、止血帶使用時(shí)間和患者住院時(shí)間均較常規(guī)組縮短，術(shù)后1個(gè)月新技術(shù)組VAS評分有明顯改善。但術(shù)前三維設(shè)計(jì)需將患者CT數(shù)據(jù)(膝關(guān)節(jié)薄掃描1 mm，其余部位厚掃描3 mm)進(jìn)行三維重建模擬研究，需要相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員與外科醫(yī)生共同制定，掌握技術(shù)需要一定時(shí)間及學(xué)習(xí)曲線。

隨著膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病率的逐年增加，TKA術(shù)后患者功能恢復(fù)及滿意度也越來越受到關(guān)節(jié)外科醫(yī)生的關(guān)注。VCA作為下肢冠狀面力線的重要參數(shù)，對膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)功能及假體使用壽命有重大影響。關(guān)節(jié)外科醫(yī)生應(yīng)謹(jǐn)慎對待合并有嚴(yán)重膝關(guān)節(jié)內(nèi)外翻畸形和股骨側(cè)弓異常的患者，綜合選擇多種測量方法進(jìn)行術(shù)前評估，術(shù)中根據(jù)術(shù)前規(guī)劃采用最佳技術(shù)手段進(jìn)行TKA截骨，這是提高手術(shù)成功率的關(guān)鍵。