前交叉韌帶損傷患者脛骨平臺后傾角不同測量方法比較

徐備,田陽婧

(1.中南大學湘雅醫(yī)院骨科,湖南 長沙 410005;2.中南大學湘雅醫(yī)院精準分子醫(yī)學湖南省重點實驗室,湖南 長沙 410005)

前交叉韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)是維持膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)之一,其主要作用是可以對抗脛骨前移和旋轉(zhuǎn)載荷。ACL提供大約85%的前平移總約束力,它還可以防止過度的脛骨內(nèi)側(cè)和外側(cè)旋轉(zhuǎn),以及內(nèi)翻和外翻應力[1-2]。ACL損傷最常見于涉及突然停止或改變方向、跳躍和著陸的運動,如足球、籃球、足球和下坡滑雪,多見于年輕和活躍的個體,并可能對身體和心理產(chǎn)生長期負面影響[3]。ACL損傷時按狀態(tài)可以分為接觸性損傷和非接觸性損傷。研究顯示,非接觸性損傷占ACL損傷的70%以上[4]。

既往大量的研究表明,非接觸性ACL損傷的一個重要解剖性危險因素為增大的脛骨平臺后傾角(posterior tibial slope,PTS)[5-7]。同時,臨床和生物力學研究顯示,增加PTS會顯著增加天然和重建的ACL的張力,由此導致的ACL損傷及ACL重建后失效的風險也逐漸增加[8]。因此,PTS的測量對于評價ACL的損傷及重建后失效的風險有重要意義。膝關(guān)節(jié)X線檢查具有方便、易得、成本低的特點,使得基于膝關(guān)節(jié)X線片進行PTS的測量成為一種值得推廣的方法。PTS一般被定義為脛骨解剖軸線(tibial anatomic axis,TAA)的垂線與脛骨平臺前后向切線之間的夾角。在膝關(guān)節(jié)標準側(cè)位X線片上,PTS常用的測量方法有三種(解剖軸法、后皮質(zhì)軸法和前皮質(zhì)軸法),但在人工測量過程中會產(chǎn)生測量誤差,不同方法測量過程的差異會影響測量的穩(wěn)定性,比較PTS的這三種常用測量方法的穩(wěn)定性,探討其中最穩(wěn)定可靠的測量方法非常有必要。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標準 納入標準:完全的、單一的、非接觸ACL損傷。排除標準:(1)合并膝關(guān)節(jié)其他韌帶損傷;(2)伴有膝關(guān)節(jié)內(nèi)骨折;(3)同時患有膝骨關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎;(4)既往有膝關(guān)節(jié)韌帶損傷史、膝關(guān)節(jié)手術(shù)史或異常的關(guān)節(jié)檢查結(jié)果(符合韌帶的不穩(wěn)定);(5)無膝關(guān)節(jié)側(cè)位X線片或攝片質(zhì)量太低無法進行測量;(6)不能明確受傷機制;(7)不能明確受傷時的基本信息(如:身高、體重等);(8)年齡不足18周歲。

1.2 一般資料 通過電子病歷系統(tǒng),檢索了2019年1月至2020年12月在中南大學湘雅醫(yī)院骨科接受ACL重建手術(shù)的91例患者。通過病歷記錄和手術(shù)記錄來收集患者年齡、性別、身高、體重、手術(shù)方式、ACL的受傷機制、是否完全斷裂、是否合并其他韌帶損傷。受傷機制若不能確定為非接觸性,則通過電話詢問。非接觸性損傷定義為ACL損傷時膝關(guān)節(jié)沒有與人或其他物體發(fā)生接觸。病歷資料的獲取完全遵守了中南大學湘雅醫(yī)院倫理委員會相關(guān)規(guī)定。

共納入91例研究對象,其中男72例,女19例;平均年齡(29.23±7.36)歲。所有病例均經(jīng)過關(guān)節(jié)鏡手術(shù)確診,一般資料比較見表1。

表1 一般資料比較

1.3 測量方法 所有患者均完成患側(cè)標準膝關(guān)節(jié)側(cè)位X線片。兩名研究者分別采用解剖軸法、后皮質(zhì)軸法和前皮質(zhì)軸法獨立測量PTS,所有測量使用本院Pacs系統(tǒng)完成。

解剖軸法:膝關(guān)節(jié)側(cè)位X線片上,在脛骨近端(避開脛骨結(jié)節(jié))和脛骨遠端以脛骨前后緣為起止點做兩條線段且垂直于脛骨后皮質(zhì)緣,兩線段的中點的連線即為解剖軸,解剖軸垂線與經(jīng)過脛骨關(guān)節(jié)面切線的夾角即為解剖軸PTS(見圖1)。

圖1 解剖軸法測量示意圖 圖2 后皮質(zhì)軸法測量示意圖 圖3 前皮質(zhì)軸法測量示意圖

后皮質(zhì)軸法:膝關(guān)節(jié)側(cè)位X線片上,首先做一條脛骨皮質(zhì)后緣的切線,然后畫出其垂線,最后畫一條直線相切于脛骨關(guān)節(jié)面,所得夾角即為后皮質(zhì)軸PTS(見圖2)。

前皮質(zhì)軸法:膝關(guān)節(jié)側(cè)位X線片上,脛骨皮質(zhì)前緣切線(避開脛骨結(jié)節(jié))的垂線與經(jīng)過脛骨關(guān)節(jié)面切線的夾角即為前皮質(zhì)軸PTS(見圖3)。

2 結(jié) 果

2.1 PTS三種測量結(jié)果 不同方法測量的PTS結(jié)果見表2。采用解剖軸法測得總體研究對象中PTS均值為(10.63±3.60) °,后皮質(zhì)軸法測得PTS均值為(9.05±3.74) °,前皮質(zhì)軸法測得PTS均值為(13.28±3.57) °。使用配對樣本t檢驗比較三種測量方法結(jié)果之間的差異,結(jié)果顯示三種測量方式之間的結(jié)果差異有統(tǒng)計學意義。使用獨立樣本t檢驗比較男女性之間的PTS差異,結(jié)果顯示解剖軸法和前皮質(zhì)軸法測量的PTS男女之間差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),后皮質(zhì)軸法測量的PTS男女之間差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

表2 采用不同方法測量的PTS結(jié)果

2.2 PTS三種不同測量方法穩(wěn)定性評價 三種不同測量方法的穩(wěn)定性評價見表3。后皮質(zhì)軸測量PTS方法組內(nèi)一致性(ICC=0.953)和組間一致性(ICC=0.882)在三種不同測量方法中最高。

表3 PTS三種不同測量方法穩(wěn)定性評價

3 討 論

ACL損傷相關(guān)的危險因素可大致分為外在危險因素和內(nèi)在危險因素。內(nèi)在危險因素,如解剖結(jié)構(gòu)、骨骼形態(tài)和一般韌帶松弛是由遺傳決定的,很難改變[9]。近年來,前交叉韌帶重建(anterior cruciate ligament reconstruction,ACLR)術(shù)前規(guī)劃中患者特異性骨形態(tài)的研究日益引起人們的興趣。因此,解剖學上可變的測量被認為是ACL損傷和ACLR失效的危險因素,包括髁間切跡狹窄、股骨外側(cè)切跡深、PTS增大和內(nèi)翻對齊不良。在這些解剖學方面的考慮中,較大的PTS由于在負重活動中傾向于引起脛骨前平移,對ACL施加更大的壓力而受到特別關(guān)注[10]。一項尸體研究評估了不同PTS對ACL完好膝關(guān)節(jié)的影響,發(fā)現(xiàn)PTS增大時外力引起的脛骨前側(cè)平移也增大,表明了在施加軸向力、前向力和外翻力時,較大的PTS是脛骨前移位增加的危險因素[11]。此外,PTS的增加已顯示出即使在日常生活活動中也會改變正常的膝關(guān)節(jié)運動,這一點在最近的一項計算機建模研究中得到了證明,該研究發(fā)現(xiàn)病理性PTS與脛骨前移位和模擬活動(如行走、蹲下和站立)中ACL力的增加之間存在關(guān)聯(lián)[12]。

然而,關(guān)于PTS在ACL移植失敗中的作用的生物力學和臨床研究仍相對較新,因此,關(guān)于其作為解剖學危險因素的相對重要性仍然備受關(guān)注。PTS已被確定為ACL損傷的一個可能因素。Dejour和Bonnin研究表明[13],在ACL缺損的膝關(guān)節(jié)中,PTS每增加1 °,脛骨前平移就會增加6 mm。Giffin等[14]證明,脛骨斜率的增加會導致脛骨靜止位置的前移,從而減少后交叉韌帶缺損膝關(guān)節(jié)的下垂;或者在ACL缺乏的膝關(guān)節(jié)中,PTS減小是保護性的。在負重活動過程中,當關(guān)節(jié)承受較大的壓縮載荷時,前向剪切矢量會向前推動脛骨。PTS越高,該矢量力就越大,如果超過ACL失效的載荷,韌帶就會失效[15]。

最近,一些研究認為,PTS的增加與ACLR后的再損傷有關(guān)。Christensen等[16]將58例移植失敗患者與匹配的對照組進行了比較,發(fā)現(xiàn)LPTS增加與移植失敗風險增加相關(guān)。Webb等[17]研究表明,如果坡度超過12 °,ACLR后移植物破裂的風險增加5倍。既往研究提出[18-19],正常PTS的范圍在7 °～10 °之間,外科醫(yī)生在手術(shù)中應秉承盡可能保持患者原有解剖結(jié)構(gòu)的理念,將其推薦為最有益于保護交叉韌帶的范圍。當然,最合適的PTS角度需要在臨床實踐中根據(jù)韌帶的損傷情況、髕骨的磨損狀況等進行個體化評估,參考推薦范圍決定最佳值。

然而,目前對于PTS的測量尚無統(tǒng)一的方法,也無金標準。精確的和可重復的PTS測量對于臨床決策和截骨手術(shù)的術(shù)前規(guī)劃是必要的。雖然文獻中描述了幾種基于影像學的不同方法,但標準的膝關(guān)節(jié)外側(cè)X線片通常用于術(shù)前規(guī)劃和評估。PTS>12 °被認為是ACLR失效的危險因素[20]。因此,PTS>12 °已成為考慮ACL缺陷膝關(guān)節(jié)增加脛骨坡度矯正效用的指征,特別是在膝關(guān)節(jié)ACLR翻修手術(shù)中。

本研究基于ACL損傷患者測量PTS,使用解剖軸法測得均值為(10.63±3.60) °、前皮質(zhì)軸法測得均值為(13.28±3.57) °,均高于7 °～10 °的正常范圍;采用后皮質(zhì)軸法測得PTS均值為(9.05±3.74) °。同時,使用配對樣本t檢驗比較三種測量方法結(jié)果之間的差異,結(jié)果顯示三種測量方式之間的結(jié)果差異有統(tǒng)計學意義。另外,還使用獨立樣本t檢驗比較男女性之間的PTS差異,結(jié)果顯示解剖軸法和前皮質(zhì)軸法測量的PTS男女之間差異無統(tǒng)計學意義,后皮質(zhì)軸法測量的PTS男女之間差異有統(tǒng)計學意義。如何在臨床實踐中準確把握和測量PTS的角度,仍是值得探究的問題。

通過對比三種方法測量PTS所得的相關(guān)數(shù)據(jù),本研究發(fā)現(xiàn)不同PTS測量方法的結(jié)果數(shù)據(jù)及穩(wěn)定性差異較大。其中后皮質(zhì)軸法測量PTS的組間、組內(nèi)一致性最高。雖然本研究獲得了一些比較有意義、有價值的結(jié)果,但是還存在一些局限性,例如沒有設(shè)置健康對照組,主要原因在于本研究是對接受ACL重建術(shù)的患者進行回顧性分析,沒有招募健康志愿者參與。在后續(xù)進一步的研究中,我們將招募健康志愿者參與我們的研究。

綜上所述,后皮質(zhì)軸法測量PTS的穩(wěn)定性最高,推薦臨床使用。