膝單髁置換術(shù)前MRI測(cè)量在預(yù)測(cè)脛骨假體型號(hào)中的價(jià)值

王棟,黃廣振,張春琪,康可,韓春鳴,黃遂柱*

(1.河南中醫(yī)藥大學(xué),河南 鄭州 450004;2.河南大學(xué)附屬鄭州頤和醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)與關(guān)節(jié)外科,河南 鄭州 450047)

骨關(guān)節(jié)炎是導(dǎo)致中老年人群膝關(guān)節(jié)疼痛及功能障礙的主要原因。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn),骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病率隨年齡增加而增高,女性高于男性[1]。膝單髁置換術(shù)(unicompartmental knee arthroplasty,UKA) 是一種用于治療膝關(guān)節(jié)單間室骨關(guān)節(jié)炎安全且有效的方法[2-3]。UKA憑借其創(chuàng)傷小、出血少、并發(fā)癥少、術(shù)后恢復(fù)快、保留了交叉韌帶和本體感覺(jué)等優(yōu)點(diǎn)獲得了廣大骨科醫(yī)師的認(rèn)可,在國(guó)內(nèi)廣泛地開(kāi)展起來(lái)[4]。影響UKA手術(shù)效果的因素有很多,如患者關(guān)節(jié)退變狀況、手術(shù)醫(yī)生的操作技術(shù)、假體型號(hào)的選擇、術(shù)后適宜的康復(fù)功能鍛煉等。其中,準(zhǔn)確選擇脛骨假體型號(hào)以實(shí)現(xiàn)對(duì)脛骨平臺(tái)的最佳覆蓋和生物力線的精準(zhǔn)重建是手術(shù)成敗的關(guān)鍵[5-7]。本研究總結(jié)中國(guó)人群UKA中脛骨假體型號(hào)的分布情況;運(yùn)用多元logistic回歸分析,明確選擇不同假體型號(hào)的影響因素;提出一種術(shù)前預(yù)估脛骨假體型號(hào)的MRI影像測(cè)量方法,以期為UKA術(shù)前選擇脛骨假體型號(hào)提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入標(biāo)準(zhǔn):(1)膝內(nèi)側(cè)間室骨關(guān)節(jié)炎,內(nèi)側(cè)間室軟骨全層缺損,保守治療效果不佳;(2)膝關(guān)節(jié)屈曲≥90 °;(3)膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻<15 °,且在外力作用下可糾正到中立位、屈曲畸形<15 °;(4)膝關(guān)節(jié)MRI示前、后交叉韌帶或內(nèi)側(cè)副韌帶結(jié)構(gòu)及功能完整。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)膝關(guān)節(jié)急性感染或反復(fù)感染;(2)炎性關(guān)節(jié)病;(3)外側(cè)間室負(fù)重區(qū)全層軟骨缺失;(4)髕股關(guān)節(jié)外側(cè)嚴(yán)重磨損呈溝槽樣改變、半脫位;(5)神經(jīng)肌肉系統(tǒng)病變,股四頭肌肌力障礙等[8-10]。

本研究共納入2018年8月至2022年7月于鄭州頤和醫(yī)院行膝單髁置換術(shù)的102例膝骨關(guān)節(jié)炎患者資料。其中男29例,女73例;年齡54～87 歲,平均(64.91±6.59)歲;體重50～96 kg,平均(70.21±0.11)kg;身高143～182 cm,平均(161.85±7.61) cm;身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)20.0～33.9 kg/m2,平均(26.70±2.86)kg/m2。根據(jù)術(shù)中實(shí)際使用脛骨假體型號(hào)的不同,將患者分為A號(hào)組、B號(hào)組、C號(hào)組、D號(hào)組。

1.2 假體選擇 患者采用Oxford操作指南推薦的方法實(shí)施內(nèi)側(cè)UKA術(shù),選用Oxford 3代UKA假體,其中脛骨假體部件有6種規(guī)格(即AA號(hào),A號(hào),B號(hào),C號(hào),D號(hào),E號(hào))。

1.3 術(shù)前MRI測(cè)量方法 脛骨平臺(tái)內(nèi)外徑是從脛骨平臺(tái)最內(nèi)緣(不包括骨贅)到內(nèi)側(cè)髁間棘外側(cè)斜坡中點(diǎn)的距離。前后徑是在磁共振矢狀位上,后交叉韌帶信號(hào)消失后再往內(nèi)側(cè)掃描的第一層圖像中脛骨平臺(tái)前緣到后緣的距離。兩個(gè)參數(shù)都在關(guān)節(jié)面下方4～6 mm,與關(guān)節(jié)面平行時(shí)進(jìn)行測(cè)量。

1.3.1 3.0TMRI掃描標(biāo)準(zhǔn) 磁共振檢查設(shè)備為GE3.0T磁共振成像系統(tǒng)?；颊呷⊙雠P位,雙膝關(guān)節(jié)伸直。選用硬質(zhì)、相控陣、多通道關(guān)節(jié)專(zhuān)用線圈。磁共振成像方位以矢狀位、冠狀位和橫斷位為主。

1.3.2 測(cè)量軟件 應(yīng)用醫(yī)院影像歸檔和通信系統(tǒng)對(duì)102例患者術(shù)前膝關(guān)節(jié)MRI進(jìn)行閱讀、編輯、測(cè)量和保存。

1.3.3 測(cè)量方法 冠狀位測(cè)量方法:(1)取冠狀位,Cor FSE T1W序列,充分顯露出MRI中膝關(guān)節(jié)脛骨平臺(tái)最寬時(shí)內(nèi)外側(cè)緣和髁間嵴;(2)過(guò)脛骨髁間內(nèi)側(cè)結(jié)節(jié)向脛骨遠(yuǎn)端做垂線,并向內(nèi)側(cè)平移3 mm,記為a線;(3)在髁間嵴內(nèi)側(cè)與上關(guān)節(jié)面(內(nèi)側(cè)面)外側(cè)緣的交點(diǎn)處向下做3 mm長(zhǎng)的直線,直線遠(yuǎn)端終點(diǎn)記為b點(diǎn);(4)劃出脛骨機(jī)械軸,過(guò)b點(diǎn)做與脛骨機(jī)械軸垂直的c線;(5)c線與a線的交點(diǎn)記為d點(diǎn),c線與脛骨平臺(tái)內(nèi)側(cè)邊緣的交點(diǎn)記為e點(diǎn);測(cè)量d～e點(diǎn)之間的距離(mm),即為術(shù)前預(yù)估脛骨假體內(nèi)外徑長(zhǎng)度(見(jiàn)圖1)。矢狀位測(cè)量方法:(1)取矢狀位,T2WI加權(quán)像,充分顯露脛骨平臺(tái),選擇后交叉韌帶消失后下一幀頁(yè)面;(2)自脛骨平臺(tái)軟骨面最低點(diǎn)向下做4 mm垂線,過(guò)直線遠(yuǎn)端終點(diǎn)做與脛骨平臺(tái)水平平行的直線,測(cè)量直線與脛骨前后邊緣之間的距離(mm),即為術(shù)前預(yù)估脛骨假體前后徑長(zhǎng)度(見(jiàn)圖2)。

圖1 冠狀位預(yù)估脛骨假體內(nèi)外徑測(cè)量示意

圖2 矢狀位預(yù)估脛骨假體前后徑測(cè)量示意

1.4 術(shù)前測(cè)量數(shù)值與型號(hào)轉(zhuǎn)換 按照“數(shù)值接近、內(nèi)外徑優(yōu)先”的原則設(shè)定數(shù)值與型號(hào)之間的轉(zhuǎn)換區(qū)間,將術(shù)前測(cè)量的前后徑和內(nèi)外徑數(shù)值代到區(qū)間里,按照符合區(qū)間來(lái)選擇假體型號(hào),具體分類(lèi)情況見(jiàn)表1。

表1 術(shù)前測(cè)量脛骨前后徑、內(nèi)外徑數(shù)值與假體型號(hào)轉(zhuǎn)換表

1.5 術(shù)中UKA假體尺寸基線評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) 所有患者UKA手術(shù)均由同一位高年資的關(guān)節(jié)外科醫(yī)生主刀操作,術(shù)中測(cè)量應(yīng)使用的脛骨假體型號(hào)。UKA脛骨假體大小的判斷標(biāo)準(zhǔn):假體內(nèi)側(cè)與脛骨平臺(tái)內(nèi)緣齊平或者超出<2 mm,外側(cè)緊貼髁間隆突內(nèi)側(cè)骨質(zhì),前方與脛骨平臺(tái)前緣齊平或者縮后<5 mm,后方與脛骨平臺(tái)后緣齊平或者超出<2 mm。按此標(biāo)準(zhǔn),詳細(xì)記錄所有102例患者術(shù)中實(shí)際使用的脛骨假體尺寸。脛骨假體大小基線判斷標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)圖3。

注:a-股骨假體軸線;b-側(cè)方匹配,齊平或無(wú)間隙;c-內(nèi)側(cè)匹配,齊平或<2 mm突出;d-股骨假體后緣懸出值;e-后方匹配,齊平或<2 mm突出;f-前方匹配,齊平或<5 mm突出

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 所有數(shù)據(jù)利用Excel 2016軟件錄入,使用SPSS 23.0軟件對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理,P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。設(shè)置自變量為性別、年齡、左/右側(cè)、體重、身高和體重指數(shù),因變量為脛骨假體型號(hào)類(lèi)型。脛骨假體型號(hào)共分為6種,分別為AA號(hào),A號(hào),B號(hào),C號(hào),D號(hào)和E號(hào),本研究病例中使用假體AA號(hào)和E號(hào)為極端情況,排除統(tǒng)計(jì),故脛骨假體型號(hào)分組為A號(hào)組、B號(hào)組、C號(hào)組、D號(hào)組。計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)。多因素分析采用多元logistic回歸模型進(jìn)行分析,篩選影響脛骨假體大小的獨(dú)立因素。

2 結(jié) 果

2.1 UKA假體型號(hào)分布情況 觀察分析102例UKA脛骨假體型號(hào)大小,其大致分布如下,AA號(hào)3.9%,A號(hào)16.7%,B號(hào)45.1%,C號(hào)19.7%,D號(hào)13.7%,E號(hào)0.9%(見(jiàn)表2)。

表2 脛骨平臺(tái)假體型號(hào)分布情況(例)

2.2 脛骨假體型號(hào)大小的相關(guān)性分析 年齡和手術(shù)部位對(duì)脛骨假體型號(hào)的選擇影響差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05),性別、身高(女性)和BMI的影響差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。在選擇脛骨假體型號(hào)時(shí),其影響因素的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析見(jiàn)表3～4。Logistic多元回歸分析的結(jié)果表明在選擇脛骨假體型號(hào)時(shí),性別、身高和BMI是其中3個(gè)重要的因素。對(duì)于女性患者而言,身高因素與脛骨假體型號(hào)的選擇相關(guān)(P<0.05,見(jiàn)表5～6)。

表3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析因素及其賦值方法

表4 影響UKA脛骨假體大小的單因素分析(例)

表5 Logistic回歸分析參數(shù)估算

2.3 術(shù)前MRI測(cè)量預(yù)估脛骨假體型號(hào)的準(zhǔn)確性 使用χ2檢驗(yàn)分析術(shù)前預(yù)估假體型號(hào)與術(shù)中實(shí)際測(cè)量選擇假體型號(hào)之間是否有差異,結(jié)果顯示兩者差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。按照術(shù)前測(cè)量數(shù)值與型號(hào)轉(zhuǎn)換方法,術(shù)前預(yù)估和術(shù)中實(shí)際使用假體型號(hào)的分布見(jiàn)表7。

表7 UKA術(shù)前預(yù)估和術(shù)中實(shí)際使用假體型號(hào)的分布比較

3 討 論

與全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)相比,單髁置換術(shù)僅針對(duì)病變的單側(cè)間室進(jìn)行修復(fù)重建,創(chuàng)傷小、術(shù)后并發(fā)癥少、康復(fù)時(shí)間縮短,且經(jīng)濟(jì)花費(fèi)更少。除此之外,單髁置換術(shù)保留了膝關(guān)節(jié)更多的軟骨與骨組織,有助于術(shù)后恢復(fù)本體感覺(jué)、自然運(yùn)動(dòng)和穩(wěn)定[12]。同時(shí),隨著假體設(shè)計(jì)理念和材料學(xué)的進(jìn)步,假體使用壽命明顯增加。合適的假體類(lèi)型及型號(hào)、準(zhǔn)確的安放位置、下肢生物力線的重建是手術(shù)成功和療效的關(guān)鍵因素。

盡管Oxford第3代UKA假體具有選擇不同假體型號(hào)的空間,但是依舊缺乏一定的靈活性。由于個(gè)體差異,某些患者可能需要特定的UKA假體,這就要求臨床醫(yī)生及假體設(shè)計(jì)者根據(jù)每個(gè)患者的自身實(shí)際情況,來(lái)定制適合該個(gè)體的假體尺寸。3D打印技術(shù)為UKA假體設(shè)計(jì)及術(shù)前規(guī)劃提供了新的機(jī)遇和選擇。Jones等[13]認(rèn)為3D打印技術(shù)可以為手術(shù)醫(yī)生在UKA術(shù)前規(guī)劃中提供更為精準(zhǔn)的假體型號(hào)。Kang等[14]發(fā)現(xiàn)特制的假體既能為患者提供更接近于本體關(guān)節(jié)的生理功能,又能減輕外側(cè)間室的壓力,從而延緩骨關(guān)節(jié)炎的病程進(jìn)展。

本臨床研究主要側(cè)重于3個(gè)方面:(1)總結(jié)患膝UKA脛骨假體型號(hào)的尺寸分布情況;(2)對(duì)患者流行病學(xué)資料(年齡、性別、左/右側(cè)、身高及BMI)與脛骨假體尺寸的關(guān)系進(jìn)行相關(guān)性分析,明確選擇不同型號(hào)UKA假體的影響因素;(3)檢驗(yàn)術(shù)前預(yù)測(cè)脛骨假體型號(hào)的MRI影像測(cè)量方法的可行性。

本研究結(jié)果顯示,性別、身高(女性)和BMI是影響選擇脛骨假體大小的重要因素。目前,國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)已經(jīng)有關(guān)于單髁置換假體型號(hào)選擇影響因素的分析,但是大多偏向于分析股骨假體型號(hào)的影響因素以及分析股骨和脛骨假體之間的匹配關(guān)系。國(guó)外學(xué)者Fawzy等[15]對(duì)100例患者的臨床資料進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)術(shù)前采用性別結(jié)合身高預(yù)測(cè)股骨假體尺寸的準(zhǔn)確度可達(dá)到75%。同時(shí),與國(guó)內(nèi)其他學(xué)者關(guān)于此研究的結(jié)論也有不同。吳柯柯等[16-17]研究發(fā)現(xiàn)性別及身高(女性)這兩個(gè)因素對(duì)股骨假體型號(hào)的選擇有顯著影響。本研究與此類(lèi)研究仍存在一些差異,究其原因可能有:(1)研究的假體類(lèi)型不同。本研究單一研究了影響脛骨假體型號(hào)的相關(guān)因素,沒(méi)有進(jìn)行股骨側(cè)假體型號(hào)及股骨脛骨假體型號(hào)匹配關(guān)系的研究;(2)選擇研究的人群地域不同。吳柯柯等[16-17]的病例大多來(lái)源于廣東地區(qū),與中原地區(qū)比較,南方女性的身高與北方女性存在一定差異,此外,地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、從事體力活動(dòng)情況及地域氣候等差異極大地影響了身高在相關(guān)性分析中的準(zhǔn)確性;(3)分組方法不同。盡管在相關(guān)性分析時(shí)舍棄了兩組極端數(shù)值,依舊分組較多,各組樣本量之間病例數(shù)分布不均,數(shù)據(jù)分析會(huì)產(chǎn)生一定的偏倚。

本研究所提出的測(cè)量方法在實(shí)際應(yīng)用中可能存在一定誤差,其原因可能有:(1)影像學(xué)測(cè)量預(yù)測(cè)法有一定學(xué)習(xí)曲線:不同醫(yī)師對(duì)測(cè)量方法掌握程度不一,得出的差異較大;(2)膝關(guān)節(jié)退行性病變后,膝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)間隙變窄、骨質(zhì)增生以及關(guān)節(jié)軟骨及韌帶缺損等情況,對(duì)測(cè)量預(yù)估帶來(lái)了干擾;(3)多個(gè)型號(hào)假體導(dǎo)致兩個(gè)相鄰的假體型號(hào)之間差異較小,造成適合病例的重疊,從而導(dǎo)致脛骨假體選擇的準(zhǔn)確度降低。

合適的假體型號(hào)、準(zhǔn)確的放置位置和匹配的襯墊厚度均是影響膝單髁置換術(shù)手術(shù)效果的重要因素。如果假體型號(hào)選擇不準(zhǔn)確,則會(huì)帶來(lái)相應(yīng)的并發(fā)癥。假體型號(hào)過(guò)小,會(huì)造成覆蓋不足,導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)在過(guò)伸過(guò)屈位時(shí)襯墊缺乏脛骨假體支撐;而假體型號(hào)過(guò)大則會(huì)造成懸突而刺激周?chē)浗M織[18]。

綜上所述,本研究顯示性別、身高(女性)和BMI是影響選擇不同型號(hào)脛骨假體的重要因素,術(shù)前MRI測(cè)量是術(shù)中測(cè)量的重要補(bǔ)充和驗(yàn)證手段,能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)估脛骨型號(hào),這可為臨床外科醫(yī)生提供一定的指導(dǎo)。但本研究的病例數(shù)及人群有限,仍需要進(jìn)一步進(jìn)行多中心、大樣本量的臨床研究,以建立更加科學(xué)、準(zhǔn)確的參考標(biāo)準(zhǔn)。