脛骨高位截骨術后脛骨軸向旋轉(zhuǎn)變化研究進展

薛鵬飛 侯凱 呼嘯 張民

開放楔形脛骨高位截骨術（OWHTO）是一種成熟的手術技術，用于治療伴有內(nèi)翻畸形的膝關節(jié)內(nèi)側(cè)間室骨關節(jié)炎[1-2]，通過正確的患者選擇和精確的手術技術，患者術后可獲得良好的長期結果[3-4]。OWHTO 手術通過糾正冠狀面力線不良達到矯正畸形、緩解疼痛的目的[5]。然而，截骨與撐開會使脛骨近端成為相對不穩(wěn)定的結構[6]，因而在矯正冠狀面力線的同時，可能發(fā)生矢狀面和軸面的變化[7-9]。矢狀面變化表現(xiàn)為脛骨平臺后傾角增加[7]，這已被骨科醫(yī)生所認識，并在術中有意控制脛骨后傾角的變化[10]。盡管研究已發(fā)現(xiàn)脛骨軸向旋轉(zhuǎn)變化對膝關節(jié)的生物力學環(huán)境有很大影響[11-12]，但學者們對OWHTO 術后軸向旋轉(zhuǎn)變化的認知仍十分有限，本文對內(nèi)翻型膝關節(jié)骨關節(jié)炎患者行OWHTO 術后脛骨軸向旋轉(zhuǎn)的變化情況、影響因素及臨床意義進行綜述。

1 OWHTO 術后脛骨軸向旋轉(zhuǎn)變化情況

1965 年，Coventry[13]首次提到截骨術中出現(xiàn)的軸向旋轉(zhuǎn)問題，其描述的手術方式中截骨線不穿透對側(cè)皮質(zhì)，這樣的處理方式可以控制旋轉(zhuǎn)。1999年，Magyar 等[14]在一項比較脛骨軸向旋轉(zhuǎn)的臨床試驗中首次研究了截骨術中的旋轉(zhuǎn)問題，他們認為，開放楔形截骨術較閉合楔形截骨術的脛骨軸向旋轉(zhuǎn)變化更小。然而，當時使用的截骨術與目前普遍使用的雙平面截骨術差距較大，脛骨旋轉(zhuǎn)的測量方法也相對不可靠。隨著雙平面OWHTO 技術的不斷成熟，之后的眾多學者對OWHTO 術后的軸向旋轉(zhuǎn)變化情況進行了研究，但對于旋轉(zhuǎn)的方向與量，卻得出不同的結論。

一些學者進行了尸體研究和臨床研究后認為，脛骨遠端骨塊相對于近端骨塊發(fā)生外旋，外旋平均值為2.6°～2.9°[9,15-17]。另一些學者的研究得出脛骨遠端內(nèi)旋的結論，平均內(nèi)旋角度為1.5°～4.4°[8,18-23]。還有一些學者的研究表明，術后脛骨軸向旋轉(zhuǎn)變化與術前相比無顯著差異[24-25]。

2 OWHTO 術后脛骨軸向旋轉(zhuǎn)的影響因素

從生物力學角度看，截骨和撐開均會使脛骨近端成為不穩(wěn)定的高度受力的結構，截骨處近端與遠端骨塊的軸向相對旋轉(zhuǎn)是截骨與撐開時近端與遠端骨塊的受力在軸向作用的結果，其發(fā)生受脛骨近端三維結構中截骨相關因素和膝關節(jié)周圍軟組織等因素的影響。

2.1 脛骨近端三維結構中的截骨因素

截骨間隙撐開的角度或?qū)挾龋弘S著撐開間隙增加，冠狀面下肢力線的矯正度數(shù)會增加，同時脛骨軸向旋轉(zhuǎn)也可能隨之出現(xiàn)變化。尸體研究、臨床研究以及計算機模擬仿真研究的結果顯示，隨著外翻矯正度數(shù)增加，軸向旋轉(zhuǎn)呈線性增加，矯正量越大，脛骨旋轉(zhuǎn)變化的自由度就越大[8,17-18,23,26-28]。

合頁軸的位置：合頁軸定義為水平截骨部位上、下兩個平面交匯形成的一條線[20]，軸位圖中合頁軸與AP 軸(Akagi's 線)之間的夾角定義為合頁軸角。Lee 等[20]的臨床研究以及張海龍等[28]的計算機模擬研究得出相似結論，即合頁軸角越大，位置越靠后外側(cè)，脛骨遠端內(nèi)旋的增加程度越大。然而，J?rgens 等[29]對13 個人類脛骨數(shù)字模型的研究卻得出不同結論，他們認為合頁軸的位置對脛骨扭轉(zhuǎn)幾乎沒有影響。

截骨平面的高低：Song 等[22]根據(jù)水平截骨的末端（即合頁點）與腓骨頭的位置關系將研究對象分為高平面組（水平截骨末端位于腓骨頭尖端上方）和低平面組（水平截骨末端位于腓骨頭尖端下方）。他們發(fā)現(xiàn)，高平面組脛骨扭轉(zhuǎn)角由術前的29.6°減小為術后的27.4°，而低平面組則由術前的29.3°減小為術后的25.7°，低平面組脛骨扭轉(zhuǎn)角減小程度更大。他們認為，截骨平面末端高于腓骨頭尖端會顯著降低脛骨遠端的內(nèi)旋。

間隙比：間隙比定義為側(cè)位的前后間隙距離比[20]。Jacobi 等[8]對11具尸體行OWHTO 手術，他們將撐開器分別置于截骨間隙的前方和后方，測量軸向旋轉(zhuǎn)的變化，結果顯示，將撐開器置于后方時脛骨遠端內(nèi)旋更明顯。Lee 等[20]對21 例（23膝）接受導航OWHTO 手術的患者進行研究，得出相似結論，即間隙比與脛骨遠端內(nèi)旋的增加呈負相關。

垂直截骨方向角：垂直截骨方向角定義為軸位上垂直截骨線與脛骨平臺后緣之間的夾角[27]。Kim 等[27]對行OWHTO 的患者（42 膝）進行回顧性研究，依據(jù)術后脛骨遠端外旋程度將患者分為外旋≤3°組和外旋＞3°組。他們發(fā)現(xiàn)，脛骨遠端外旋＞3°的患者有更大的垂直截骨方向角，表明垂直截骨方向由前內(nèi)向后外可能是導致脛骨外旋的原因。

雙平面截骨角：雙平面截骨角定義為矢狀面上垂直截骨線與水平截骨線之間的夾角[17]。Sasaki等[17]的研究顯示，雙平面截骨角與脛骨遠端旋轉(zhuǎn)顯著相關。隨著雙平面截骨角減小，脛骨遠端內(nèi)旋的角度也會變小，當雙平面截骨角為90°時不會發(fā)生旋轉(zhuǎn)。他們認為，通過調(diào)整雙平面截骨角可對脛骨遠端的內(nèi)旋程度進行調(diào)整，最佳雙平面截骨角應維持在100°～110°。

水平截骨面傾斜度：Chang 等[30]使用計算機模擬的脛骨平臺三維模型比較水平截骨不同傾斜度對脛骨旋轉(zhuǎn)的影響，他們認為，楔形截骨傾斜是影響水平旋轉(zhuǎn)的因素之一，應適當減小傾斜度，以降低合頁斷裂的風險。J?rgens 等[29]使用13 個人類脛骨數(shù)字模型模擬不同截骨面傾斜方向?qū)γ劰切D(zhuǎn)的影響。他們發(fā)現(xiàn)，傾斜度每增加5°脛骨旋轉(zhuǎn)增加1°。

2.2 膝關節(jié)周圍的軟組織因素

完整脛腓骨結構的張力：Baumgarten 等[31]使用8 例具有完整脛腓骨結構的尸體進行研究，比較截斷腓骨的冠狀面脛骨截骨術與保留腓骨的單平面脛骨高位截骨術對脛骨旋轉(zhuǎn)的影響。他們發(fā)現(xiàn)，冠狀面脛骨截骨術引起的脛骨軸向旋轉(zhuǎn)變化較小，其可能的原因為，完整腓骨作為支撐物能抵抗撐開角度的改變，因而在撐開過程中，脛腓骨結構中的張力增加，脛骨圍繞完整腓骨旋轉(zhuǎn)來釋放張力。

內(nèi)側(cè)副韌帶：Kendoff等[16]對8 具尸體的13例下肢標本行導航下OWHTO 手術，并評估下肢旋轉(zhuǎn)情況。他們發(fā)現(xiàn)，10 例標本出現(xiàn)脛骨遠端相對于近端的外旋，3 例出現(xiàn)脛骨遠端相對于近端的內(nèi)旋。他們認為，脛骨遠端出現(xiàn)內(nèi)旋的原因可能為軟組織（尤其是內(nèi)側(cè)副韌帶）攣縮造成。

腘繩肌腱：Hinterwimmer 等[19]的研究顯示，術后軸向旋轉(zhuǎn)變化與腘繩肌是否存在有關。他們發(fā)現(xiàn)，半腱肌和股薄肌肌腱缺失的患者術后脛骨遠端內(nèi)旋較小。他們認為，腘繩肌腱對遠端骨塊的牽拉是造成脛骨遠端骨塊內(nèi)旋的一個因素。

后關節(jié)囊情況：Jacobi 等[8]的尸體研究發(fā)現(xiàn)，晚期關節(jié)炎標本的脛骨扭轉(zhuǎn)變化較小，標本中伴有平均5°的屈曲攣縮。他們認為，與早期關節(jié)炎相比，晚期關節(jié)炎患者的后關節(jié)囊更硬，這增加了膝關節(jié)后內(nèi)側(cè)關節(jié)囊松解不足的風險，而后方軟組織攣縮可能是導致脛骨旋轉(zhuǎn)減少的原因。

2.3 其他因素

合頁完整性：Jacobi 等[8]進行尸體研究，他們首先使用外固定器將合頁保護起來，行雙平面截骨后進行測量，隨后去除外固定器，破壞合頁后再次進行測量。他們發(fā)現(xiàn)，脛骨遠端旋轉(zhuǎn)變化與合頁是否骨折無關。然而，Kawai 等[21]的研究結果與此不同。他們對15 個膝關節(jié)實施OWHTO，在1 例出現(xiàn)合頁骨折的患者中發(fā)現(xiàn)明顯的脛骨外旋，他們認為，不規(guī)則旋轉(zhuǎn)可能由外側(cè)合頁骨折引起。

鋼板及螺釘固定：Sasaki 等[17]的研究認為，行OWHTO 手術時，在鋼板固定以及置入螺釘?shù)倪^程中，橫向與上行截骨間隙會張開，從而導致脛骨軸向旋轉(zhuǎn)的變化。

3 OWHTO 術后脛骨軸向旋轉(zhuǎn)變化的臨床意義

3.1 與膝前痛的關系

Kim 等[9]對外側(cè)閉合楔形脛骨高位截骨術（CWHTO）與內(nèi)側(cè)OWHTO 手術進行比較研究，其中28 例患者行CWHTO，25 例患者行OWHTO，測量其手術后的脛骨軸向旋轉(zhuǎn)變化。他們發(fā)現(xiàn)，行OWHTO 的患者出現(xiàn)術后脛骨近端骨塊外旋，脛骨結節(jié)-滑車間溝距離增加。在術后平均隨訪62.2 個月時發(fā)現(xiàn)，行OWHTO 的患者爬樓梯時VAS 評分高于行CWHTO 的患者。他們認為，軸向的旋轉(zhuǎn)變化可使脛骨結節(jié)發(fā)生側(cè)移，這是造成患者術后膝前痛的重要原因之一。

3.2 對脛股關節(jié)及踝關節(jié)接觸應力的影響

Yazdi 等[32]評估了OWHTO 手術后脛骨軸向旋轉(zhuǎn)對膝關節(jié)接觸壓力的影響，結果顯示，脛骨遠端外旋15°會降低膝關節(jié)內(nèi)側(cè)間室的接觸壓力。而另一項研究結果與此不同。Suero 等[33]評估OWHTO 術后軸向旋轉(zhuǎn)對膝關節(jié)及踝關節(jié)的接觸壓力影響，他們對7 具尸體標本進行雙平面OWHTO，結果顯示，脛骨遠端外旋15°會抵消脛骨高位截骨術對內(nèi)側(cè)間室的卸載負荷作用，同時會使踝關節(jié)的接觸壓力及脛距關節(jié)的接觸面積均顯著減少。

3.3 對截骨間隙愈合的影響

Kawai 等[21]的對行OWHTO 手術的患者（15 膝）進行研究，他們發(fā)現(xiàn)，在1 例合頁骨折患者中出現(xiàn)上行截骨間隙延遲填充的現(xiàn)象，他們認為，脛骨遠端骨塊外旋造成了上行截骨間隙的增寬，從而導致截骨間隙延遲愈合。

4 小結

實施OWHTO 手術時，在矯正冠狀面的同時，軸面也可能發(fā)生旋轉(zhuǎn)變化，其變化的大小與方向受脛骨近端三維結構中截骨因素、膝關節(jié)周圍軟組織因素等影響，這種軸向旋轉(zhuǎn)變化可改變髕股關節(jié)、脛股關節(jié)以及踝關節(jié)的接觸應力，同時也可能產(chǎn)生截骨間隙延遲愈合等問題。OWHTO 術后發(fā)生脛骨扭轉(zhuǎn)的影響因素眾多，且部分因素尚存爭議，因此有必要開展進一步研究。臨床實踐中，醫(yī)生應該注意到OWHTO 手術中軸向發(fā)生的旋轉(zhuǎn)變化，掌握影響旋轉(zhuǎn)變化的各種因素，同時可以利用手術導向器與計算機輔助導航行個性化截骨，減少相關的旋轉(zhuǎn)不良發(fā)生。