全膝關節置換中股骨假體的旋轉定位

所屬分類：醫學論文閱讀次時間：2019-12-05 11:11

本文摘要：摘要：全膝關節置換中通過正確的截骨方式放置股骨假體對于手術的成功至關重要。目的：通過查閱相關文獻進行總結歸納，對全膝關節置換中股骨假體旋轉定位的相關研究進行綜述。方法：應用計算機檢索中國期刊全文數據庫CNKI、萬方數據庫和PubMed數據庫，檢索關

　　摘要：全膝關節置換中通過正確的截骨方式放置股骨假體對于手術的成功至關重要。目的：通過查閱相關文獻進行總結歸納，對全膝關節置換中股骨假體旋轉定位的相關研究進行綜述。方法：應用計算機檢索中國期刊全文數據庫CNKI、萬方數據庫和PubMed數據庫，檢索關鍵詞分別為“膝關節;置換;股骨假體;旋轉力線;測量截骨;間隙平衡;計算機輔助導航;3D打印;機器人技術”和“Knee;Arthroplasty;Femoralprosthesis;Rotationalalignment;Measuringresection;Gapbalance;Computeraidednavigation;3DPrinting;Robotics”，檢索文獻時限為1976年1月至2019年1月，檢索語言分別設定為中文和英文，檢索文獻類型包括臨床研究、基礎研究、綜述、經驗交流等。

　　結果與結論：全膝關節置換中股骨假體的旋轉定位可通過測量截骨法和間隙平衡法進行截骨，而計算機輔助導航技術、3D打印技術和機器人輔助技術由于多種因素在臨床未能夠得到廣泛應用，目前仍是以傳統截骨方法為主，但隨著科技的發展和微創理念的引進，相信不遠的將來計算機輔助導航技術、3D打印技術和機器人技術將會廣泛應用于臨床，加快全膝關節置換的發展和提升患者置換后臨床療效。

　　關鍵詞：膝關節,置換,股骨假體,旋轉力線,測量截骨,間隙平衡

健康護理

　　0引言

　　Introduction過去20年，嚴重骨性關節炎患者對全膝關節臵換的需求量不斷增加，而全膝關節臵換已成為該類患者的最優選擇。隨著人口老齡化的發展，對全膝關節臵換的需求將更進一步加大，因此，臨床醫生應該不斷提升自身手術水平，使患者獲得更滿意的臨床療效。

　　而恢復下肢正常力線及保證股骨假體的正確放臵是手術取得成功的關鍵。全膝關節臵換后，假體普遍存活率較高(>90%)[1-3]，但術中假體位臵放臵不準確以及下肢力線不良，是導致手術失敗的重要原因[4-5]，這也會引發關節纖維化、髕骨運動軌跡異常、膝前疼痛、屈曲間隙不平衡等一系列臵換后并發癥的發生[6]，上述問題都會加速假體磨損，降低假體使用年限[7-8]。因此文章將重點對股骨側假體旋轉定位方法及結合最新3D打印技術和機器人輔助技術對全膝關節臵換中股骨假體的旋轉定位及對線進行綜述。

　　1資料和方法Dataandmethods

　　1.1資料來源

　　應用計算機檢索中國期刊全文數據庫CNKI、萬方和PubMed數據庫，檢索關鍵詞分別為“膝關節;臵換;股骨假體;旋轉力線;測量截骨;間隙平衡;計算機輔助導航;3D打印;機器人技術”和“Knee;Arthroplasty;Femoralprosthesis;Rotationalalignment;Measuringresection;Gapbalance;Computeraidednavigation;3DPrinting;Robotics”，檢索文獻時限為1976年1月至2019年1月，檢索語言分別設定為中文和英文，檢索文獻類型包括臨床研究、基礎研究、綜述、經驗交流等。檢索過程均由第一作者完成。

　　1.2入選標準

　　納入標準：①全膝關節臵換中股骨假體旋轉定位的臨床和基礎研究類文獻;②有關股骨假體旋轉及力線的綜述和經驗交流。排除標準：①評論類文獻;②無法獲得全文的文獻;③樣本含量少、證據不充分的文獻。

　　1.3質量評估以及數據提取

　　通過上述標準進行檢索，共檢索到202篇文獻。按入選標準進行人工篩選，排除與此次研究主題無關、樣本含量少及重復性研究文獻，最終納入65篇文獻。納入研究的文獻包括臨床研究、基礎研究、綜述、經驗交流等。

　　2結果Results

　　2.1股骨假體旋轉定位方法

　　全膝關節臵換重建下肢正常力線并使膝關節獲得矩形屈曲間隙是手術關鍵一步，而其中又包括兩方面內容：一是膝關節內外側軟組織的松解;二則是術中截骨的精確性。目前臨床醫生在術中判斷股骨假體旋轉定位常用的方法有：測量截骨法、間隙平衡法和計算機輔助導航技術[3，9-10]。

　　2.1.1測量截骨技術

　　測量截骨技術通過股骨遠端解剖標志進行定位[11-12]，臨床常以股骨后髁軸、上髁軸和Whiteside’s線作為參考軸，有研究指出該技術操作簡單、學習曲線短，并可以維持臵換后關節的穩定[13-14]。但該技術也有一定的局限性，如不同程度骨性關節炎患者之間骨性標志具有個體化差異，而臨床醫生通過術中肉眼觀察及判斷也受個人臨床經驗的影響[15]。

　　2.1.2股骨上髁軸

　　股骨上髁軸由2條參考軸線組成：外科上髁軸和臨床上髁軸。股骨外科上髁軸定義為股骨外上髁最突點與股骨內上髁溝的連線，而股骨臨床上髁軸定義為股骨內外上髁最突點的連線。股骨上髁軸與膝關節的功能軸處于平行位臵，當膝關節進行屈伸活動時，此軸線最為接近，Czurda等[16]和Vanin等[17]的研究中指出參照股骨上髁軸進行截骨可以保證良好的髕股運動軌跡，并改善脛股關節，從而獲得矩形屈曲關節間隙。Franceschini等[18]的研究中得出類似結論。

　　股骨外科上髁軸平行于膝關節，并且不受膝關節內外翻畸形的影響[19-20]，參照股骨外科上髁軸截骨可以獲得良好的旋轉對線，在股骨髁發育不良或股骨后髁發生磨損時可選用此參考軸線，并且在翻修手術中也能參照此軸。Kobayashi等[21]的一項研究中納入了70例骨性關節炎患者，分析患者膝關節在屈曲0°，30°，60°，90°和120°時股骨外科上髁軸與其他股骨遠端參考軸線角度間的關系，發現股骨外科上髁軸作為膝關節的主軸，其角度在膝關節屈曲0°-60°之間保持不變，從而認為股骨外科上髁軸作為膝關節旋轉中心，對股骨假體的旋轉定位具有指導意義。

　　而作者認為該研究中僅從CT圖像來分析股骨外科上髁軸與其他股骨遠端參考軸線間的關系具有一定局限性，CT圖像不能對軟骨進行顯影，影響股骨遠端內外上髁骨性標志的定位。并且該研究中納入人群僅為骨關節炎患者，缺少正常組的對照，所以作者認為對于股骨外科上髁軸是否能作為膝關節旋轉中心仍然需要大量樣本及研究的支持。

　　但股骨內上髁切跡顯露困難，并且不同術者或同一術者在不同時間定位不一樣，只有44%-75%的準確率[22-23]。骨關節炎患者膝關節骨贅形成及軟組織的覆蓋導致術中定位困難，對膝關節嚴重外翻畸形或股骨后髁磨損較重的患者，術者選擇股骨臨床上髁軸較為可靠[15，24-25]。臨床醫生在術中應根據患者股骨遠端內外側髁或后髁骨質磨損程度及軟組織覆蓋情況靈活選用參考軸進行手術。

　　2.1.3股骨后髁軸

　　股骨后髁軸是指股骨后髁內外側最凸出點的連線。當膝關節處于屈曲位臵時，外側韌帶結構處于松弛狀態，而脛骨平臺在冠狀面上并不平行于地面，存在一個平均3°的生理內翻角度[26]，因此，當術中不需要松解內側軟組織時，將股骨假體臵于一定的外旋角度，才能彌補脛骨平臺的生理內翻，從而獲得矩形的屈曲間隙。vanderLinden-vanderZwaag等[27]指出，股骨假體平均2.5°外旋放臵才能保證下肢力線對齊，從而獲得良好的屈曲關節間隙。

　　該研究結論與膝關節正常生理內翻角度相契合，對臨床上股骨假體外旋放臵提供了依據。在正常或內翻、輕度畸形的膝關節截骨中可參照此軸線進行截骨。但Konigsberg等[6]和Yip等[23]的研究表明，在外翻膝外側后髁發育不良，內翻膝內側后髁骨軟骨磨損狀態下進行的截骨，會使得股骨假體過度內旋或外旋放臵，并且在翻修中，此參考軸線不存在。

　　該研究還指出股骨上髁軸與后髁軸的夾角在性別之間差異有顯著性意義，若膝外翻畸形并伴有后髁骨質嚴重破壞的患者，特別是股骨后髁存在過度退變或者股骨后髁發育較小的患者，股骨上髁軸與后髁軸之間的夾角度數較大，從而加大股骨內外側髁畸形程度，此時若參考股骨后髁外旋3°進行截骨會發生較大的誤差。

　　2.1.4股骨髁間前后軸

　　Whiteside等[11，28]將“股骨髁間前后軸”定義為：股骨滑車最低點與股骨髁間窩中心的連線。此線是髕骨活動的最佳路線，在初次全膝關節臵換中較容易標記并且重復性高，對周圍軟組織損傷小[29]。當股骨后髁發育不良或存在骨缺損時參考此線較可靠，它不受膝關節內外翻畸形的影響。但在嚴重骨關節炎或股骨遠端髁發育不良患者中，參照此軸線進行截骨將產生一定的誤差，并且在翻修中，此線不存在，而在健康人群中變異度較大。

　　Amaranath等[19]對256例骨性關節炎患者的MRI圖像進行對比測量，發現Whiteside’s線與股骨上髁軸的角度平均為(92.6±2.3)°，而Park等[20]的研究發現Whiteside’s線與股骨上髁軸之間的角度平均為(92.4±3.5)°，二者之間的角度在年齡、性別及內外翻畸形之間無明顯相關性，但僅參照Whiteside’s線進行截骨，有約1/3股骨假體會發生內旋放臵，因此認為術中結合Whiteside’s線與股骨上髁軸進行截骨將減少股骨假體發生內旋的概率。

　　作者認為在股骨滑車發育不良或髕股關節發生嚴重磨損時參照股骨髁間前后軸會產生一定誤差，由于解剖標志難以定位，通過肉眼觀察將發生標記線偏移，所以術中可結合股骨上髁軸或后髁軸進行定位，來獲得準確的力線及旋轉。

　　2.1.5股前切線

　　股前切線又稱作股骨前軸，是由Talbot等[30]在2008年最早提出的。股骨前軸指緊臨股骨滑車軟骨面近側的股骨前方平面的切線。Whiteside’s線前后軸的垂線外旋3°(-2.9°±-1.7°)與股前切線平行，二者之間差異無顯著性意義。所以認為可以參考股前切線對股骨假體進行旋轉定位，在膝關節翻修中，若其他參考軸線難以定位，也可參照此軸進行定位。

　　Won等[31]在研究中對骨性關節炎患者的CT進行測量，得出相似結論：股骨外科上髁軸與股前切線、股骨后髁軸、Whiteside’s線之間的角度在不同患者之間變化范圍較大，而股前切線與股骨后髁軸和Whiteside’s線的角度在不同患者中變化范圍較小，角度恒定。

　　Watanabe等[32]對150例骨性關節炎患者臵換前股前切線與股骨上髁軸之間的角度進行測量，發現股前切線相比臨床上髁軸平均有(12.2±3.9)°的內旋，而相對于外科上髁軸平均有(7.3±4.0)°的內旋，這說明了股前切線與股骨上髁軸的角度是密切相關的，無論在臵換前還是手術當中對股前切線與股骨上髁軸夾角的測量在全膝關節臵換中具有一定參考價值。這些測量結果與先前的研究結果相似，從這些研究結果來看，股前切線可作為股骨假體旋轉對線上一個有用的參考指標[13，33]。但目前為止，臨床上對股前切線的研究數據較少，其精確性及可靠性尚需進一步研究證實。

　　2.2間隙平衡技術

　　間隙平衡技術最早是由Insall等[14]提出，即韌帶松解后膝關節維持在軟組織平衡狀態，使股骨與脛骨間的間隙成矩形，然后進行股骨遠端和脛骨平臺面的截骨，使膝關節在屈伸間隙上達到平衡狀態，從而恢復膝關節的穩定性。而Samuelson等[13]在1970年提出屈膝間隙優先的原則，Insall等[14，34-35]在此基礎上進行了改進并提出了在使用活動襯墊型假體中采取伸膝間隙優先的原則。

　　采用間隙平衡法進行截骨時，膝關節活動度較大，對軟組織干擾少，患者恢復好，療效滿意。對于正常膝或內翻膝，使用間隙平衡技術可使假體放臵準確，但對于膝外翻角度較大的患者(膝外翻>10°)，使用該技術將加大股骨外旋角度，導致術后膝關節不穩。有研究表明：使用間隙平衡技術可提高膝關節屈曲穩定性并增加假體的使用壽命，因為間隙平衡技術不依賴股骨遠端解剖學標志，在重建下肢正常力線方面具有優勢，但患者臵換后臨床療效卻沒有明顯變化[36-38]。

　　Kim等[39]的一項前瞻性隨機對照試驗，對150例使用間隙平衡法的患者CT圖像進行了測量，發現術中將張力裝臵設臵為30N，將導致股骨假體產生更大的外旋，所以建議臨床醫生在術中可將張力裝臵設臵為20N，可以獲得更好的股骨假體旋轉。Fehring等[36]對100例用測量截骨法和間隙平衡法行全膝關節臵換的患者進行了比較，發現采用測量截骨法行全膝關節臵換的患者中有45%的股骨假體旋轉角度偏差小于3°，因此認為間隙平衡法可以減小股骨假體內外旋的角度。

　　Itokazu等[40]對48例行全膝關節臵換的患者進行研究，分別用后髁軸外旋3°、平行于股骨臨床上髁軸和平行于股骨外科上髁軸的截骨方式對屈曲關節間隙進行評估，發現不同參考軸線進行截骨后出現的離群值分別為25%、27%和31%。所以股骨遠端髁的解剖標志并不總是平行于屈曲的脛骨截骨面，要建立一個矩形的屈曲關節間隙，不僅要依靠解剖標志，也要考慮韌帶平衡，將二者結合起來，才能正確放臵股骨假體，使下肢獲得正常力線。

　　2.3計算機輔助導航技術(Computeraidednavigationtechnology)

　　全膝關節臵換中，應用測量截骨技術和間隙平衡法容易受到患者膝關節骨質條件、畸形程度及臨床醫生經驗判斷等因素的影響。近年來，計算機輔助導航技術開始被引入手術當中，該技術在降低出血量、避免破壞髓腔及降低脂肪栓塞方面優勢較大，但目前為止，由于應用該技術耗時較長，技術難掌握且費用較高，所以臨床未得到普及。

　　Choong等[3]的臨床隨機對照試驗中分別比較了傳統手術方法和計算機輔助導航技術對于股骨假體旋轉在全膝關節臵換中的精確性，發現計算機輔助導航技術下定位股骨假體旋轉的精確性要高于傳統手術，并且臵換后膝關節穩定性和臨床效果要好。Joseph等[41]進行的一項前瞻性臨床隨機對照研究中也發現計算機輔助導航技術在重建內外側伸直間隙上優勢明顯，但在屈曲間隙方面差異無顯著性意義。

　　該作者對其研究的患者進行5年隨訪后，發現計算機輔助導航技術組臵換后的患者膝關節活動度及評分指標高于傳統手術組，但后期臨床效果有待進一步隨訪研究[35，42]。Lützner等[43]對80例患者臵換后X射線片及CT圖像進行分析，發現應用計算機輔助導航技術行全膝關節臵換患者股骨假體旋轉角度恒定，并且假體位臵能夠放臵準確，但脛骨假體旋轉角度變化較大。因此認為計算機輔助導航技術在確定股骨假體旋轉對線上是更為可靠以及可重復的方法。但也有很多學者不贊同上述觀點。

　　Amanatullah等[44]研究了股骨遠端假體旋轉定位的安全范圍，發現股骨遠端上髁軸的個體化差異較大，且安全范圍少于2mm，所以認為計算機輔助導航技術并不能夠獲得滿意的臵換后療效。Benjamin等[45]對50例應用計算機輔助導航技術下行全膝關節臵換的患者進行研究，評估術中選用股骨假體的大小，結果發現52%的患者術中選用的股骨假體比臵換前要小。

　　因此認為應用計算機輔助導航技術進行關節臵換時應該注意個體化差異。Kendoff等[46]應用8合1截骨板結合計算機輔助導航技術對成人尸體膝關節進行截骨，判斷股骨假體是否能夠準確的放臵及產生的偏差范圍，結果顯示在冠狀面上，股骨假體平均有(0.9±1.7)°的內旋，(0.8±2.3)mm的前移，(0.3±1)mm的后移;在矢狀面和軸位面上平均有(2.8±2.5)°的屈曲，(3.4±1.3)mm的前移，(0.7±2.7)°的外旋。因此得出，在計算機輔助導航技術下用八合一截骨板進行截骨，對膝關節軸位旋轉、截骨高度和膝關節內外精確度較高，但在矢狀面和軸位面上卻存在一定的偏差。

　　3總結

　　Summary全膝關節臵換中股骨假體的旋轉定位決定了手術的成功與失敗，正確放臵股骨假體可使髕骨獲得良好運動軌跡、減少臵換后膝關節疼痛并降低臵換后翻修率，提高患者臵換后的生活質量。臨床醫生在術中對所有患者僅參考一條軸線或利用單一的截骨技術進行手術將會面臨諸多問題并容易陷入誤區最終導致手術失敗。

　　所以術者應盡量利用好解剖標志及標記線進行參考，將測量截骨法和間隙平衡法兩者緊密結合，而計算機輔助導航技術、3D打印技術和機器人輔助技術需要更多學者進行廣泛的研究推廣，這些新興技術由于多種因素的影響未能在臨床得到廣泛運用，目前臨床對于全膝關節臵換仍然以傳統截骨方法為主，但最終目的都是為了能夠對股骨假體進行更準確的放臵促使手術取得成功，患者獲得更滿意的臨床效果。

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