全膝关节置换中股骨假体的旋转定位

所属分类：医学论文阅读204次时间：2019-12-05 11:11

本文摘要：摘要：全膝关节置换中通过正确的截骨方式放置股骨假体对于手术的成功至关重要。目的：通过查阅相关文献进行总结归纳，对全膝关节置换中股骨假体旋转定位的相关研究进行综述。方法：应用计算机检索中国期刊全文数据库CNKI、万方数据库和PubMed数据库，检索关

　　摘要：全膝关节置换中通过正确的截骨方式放置股骨假体对于手术的成功至关重要。目的：通过查阅相关文献进行总结归纳，对全膝关节置换中股骨假体旋转定位的相关研究进行综述。方法：应用计算机检索中国期刊全文数据库CNKI、万方数据库和PubMed数据库，检索关键词分别为“膝关节;置换;股骨假体;旋转力线;测量截骨;间隙平衡;计算机辅助导航;3D打印;机器人技术”和“Knee;Arthroplasty;Femoralprosthesis;Rotationalalignment;Measuringresection;Gapbalance;Computeraidednavigation;3DPrinting;Robotics”，检索文献时限为1976年1月至2019年1月，检索语言分别设定为中文和英文，检索文献类型包括临床研究、基础研究、综述、经验交流等。

　　结果与结论：全膝关节置换中股骨假体的旋转定位可通过测量截骨法和间隙平衡法进行截骨，而计算机辅助导航技术、3D打印技术和机器人辅助技术由于多种因素在临床未能够得到广泛应用，目前仍是以传统截骨方法为主，但随着科技的发展和微创理念的引进，相信不远的将来计算机辅助导航技术、3D打印技术和机器人技术将会广泛应用于临床，加快全膝关节置换的发展和提升患者置换后临床疗效。

　　关键词：膝关节,置换,股骨假体,旋转力线,测量截骨,间隙平衡

健康护理

　　0引言

　　Introduction过去20年，严重骨性关节炎患者对全膝关节臵换的需求量不断增加，而全膝关节臵换已成为该类患者的最优选择。随着人口老龄化的发展，对全膝关节臵换的需求将更进一步加大，因此，临床医生应该不断提升自身手术水平，使患者获得更满意的临床疗效。

　　而恢复下肢正常力线及保证股骨假体的正确放臵是手术取得成功的关键。全膝关节臵换后，假体普遍存活率较高(>90%)[1-3]，但术中假体位臵放臵不准确以及下肢力线不良，是导致手术失败的重要原因[4-5]，这也会引发关节纤维化、髌骨运动轨迹异常、膝前疼痛、屈曲间隙不平衡等一系列臵换后并发症的发生[6]，上述问题都会加速假体磨损，降低假体使用年限[7-8]。因此文章将重点对股骨侧假体旋转定位方法及结合最新3D打印技术和机器人辅助技术对全膝关节臵换中股骨假体的旋转定位及对线进行综述。

　　1资料和方法Dataandmethods

　　1.1资料来源

　　应用计算机检索中国期刊全文数据库CNKI、万方和PubMed数据库，检索关键词分别为“膝关节;臵换;股骨假体;旋转力线;测量截骨;间隙平衡;计算机辅助导航;3D打印;机器人技术”和“Knee;Arthroplasty;Femoralprosthesis;Rotationalalignment;Measuringresection;Gapbalance;Computeraidednavigation;3DPrinting;Robotics”，检索文献时限为1976年1月至2019年1月，检索语言分别设定为中文和英文，检索文献类型包括临床研究、基础研究、综述、经验交流等。检索过程均由第一作者完成。

　　1.2入选标准

　　纳入标准：①全膝关节臵换中股骨假体旋转定位的临床和基础研究类文献;②有关股骨假体旋转及力线的综述和经验交流。排除标准：①评论类文献;②无法获得全文的文献;③样本含量少、证据不充分的文献。

　　1.3质量评估以及数据提取

　　通过上述标准进行检索，共检索到202篇文献。按入选标准进行人工筛选，排除与此次研究主题无关、样本含量少及重复性研究文献，最终纳入65篇文献。纳入研究的文献包括临床研究、基础研究、综述、经验交流等。

　　2结果Results

　　2.1股骨假体旋转定位方法

　　全膝关节臵换重建下肢正常力线并使膝关节获得矩形屈曲间隙是手术关键一步，而其中又包括两方面内容：一是膝关节内外侧软组织的松解;二则是术中截骨的精确性。目前临床医生在术中判断股骨假体旋转定位常用的方法有：测量截骨法、间隙平衡法和计算机辅助导航技术[3，9-10]。

　　2.1.1测量截骨技术

　　测量截骨技术通过股骨远端解剖标志进行定位[11-12]，临床常以股骨后髁轴、上髁轴和Whiteside’s线作为参考轴，有研究指出该技术操作简单、学习曲线短，并可以维持臵换后关节的稳定[13-14]。但该技术也有一定的局限性，如不同程度骨性关节炎患者之间骨性标志具有个体化差异，而临床医生通过术中肉眼观察及判断也受个人临床经验的影响[15]。

　　2.1.2股骨上髁轴

　　股骨上髁轴由2条参考轴线组成：外科上髁轴和临床上髁轴。股骨外科上髁轴定义为股骨外上髁最突点与股骨内上髁沟的连线，而股骨临床上髁轴定义为股骨内外上髁最突点的连线。股骨上髁轴与膝关节的功能轴处于平行位臵，当膝关节进行屈伸活动时，此轴线最为接近，Czurda等[16]和Vanin等[17]的研究中指出参照股骨上髁轴进行截骨可以保证良好的髌股运动轨迹，并改善胫股关节，从而获得矩形屈曲关节间隙。Franceschini等[18]的研究中得出类似结论。

　　股骨外科上髁轴平行于膝关节，并且不受膝关节内外翻畸形的影响[19-20]，参照股骨外科上髁轴截骨可以获得良好的旋转对线，在股骨髁发育不良或股骨后髁发生磨损时可选用此参考轴线，并且在翻修手术中也能参照此轴。Kobayashi等[21]的一项研究中纳入了70例骨性关节炎患者，分析患者膝关节在屈曲0°，30°，60°，90°和120°时股骨外科上髁轴与其他股骨远端参考轴线角度间的关系，发现股骨外科上髁轴作为膝关节的主轴，其角度在膝关节屈曲0°-60°之间保持不变，从而认为股骨外科上髁轴作为膝关节旋转中心，对股骨假体的旋转定位具有指导意义。

　　而作者认为该研究中仅从CT图像来分析股骨外科上髁轴与其他股骨远端参考轴线间的关系具有一定局限性，CT图像不能对软骨进行显影，影响股骨远端内外上髁骨性标志的定位。并且该研究中纳入人群仅为骨关节炎患者，缺少正常组的对照，所以作者认为对于股骨外科上髁轴是否能作为膝关节旋转中心仍然需要大量样本及研究的支持。

　　但股骨内上髁切迹显露困难，并且不同术者或同一术者在不同时间定位不一样，只有44%-75%的准确率[22-23]。骨关节炎患者膝关节骨赘形成及软组织的覆盖导致术中定位困难，对膝关节严重外翻畸形或股骨后髁磨损较重的患者，术者选择股骨临床上髁轴较为可靠[15，24-25]。临床医生在术中应根据患者股骨远端内外侧髁或后髁骨质磨损程度及软组织覆盖情况灵活选用参考轴进行手术。

　　2.1.3股骨后髁轴

　　股骨后髁轴是指股骨后髁内外侧最凸出点的连线。当膝关节处于屈曲位臵时，外侧韧带结构处于松弛状态，而胫骨平台在冠状面上并不平行于地面，存在一个平均3°的生理内翻角度[26]，因此，当术中不需要松解内侧软组织时，将股骨假体臵于一定的外旋角度，才能弥补胫骨平台的生理内翻，从而获得矩形的屈曲间隙。vanderLinden-vanderZwaag等[27]指出，股骨假体平均2.5°外旋放臵才能保证下肢力线对齐，从而获得良好的屈曲关节间隙。

　　该研究结论与膝关节正常生理内翻角度相契合，对临床上股骨假体外旋放臵提供了依据。在正常或内翻、轻度畸形的膝关节截骨中可参照此轴线进行截骨。但Konigsberg等[6]和Yip等[23]的研究表明，在外翻膝外侧后髁发育不良，内翻膝内侧后髁骨软骨磨损状态下进行的截骨，会使得股骨假体过度内旋或外旋放臵，并且在翻修中，此参考轴线不存在。

　　该研究还指出股骨上髁轴与后髁轴的夹角在性别之间差异有显著性意义，若膝外翻畸形并伴有后髁骨质严重破坏的患者，特别是股骨后髁存在过度退变或者股骨后髁发育较小的患者，股骨上髁轴与后髁轴之间的夹角度数较大，从而加大股骨内外侧髁畸形程度，此时若参考股骨后髁外旋3°进行截骨会发生较大的误差。

　　2.1.4股骨髁间前后轴

　　Whiteside等[11，28]将“股骨髁间前后轴”定义为：股骨滑车最低点与股骨髁间窝中心的连线。此线是髌骨活动的最佳路线，在初次全膝关节臵换中较容易标记并且重复性高，对周围软组织损伤小[29]。当股骨后髁发育不良或存在骨缺损时参考此线较可靠，它不受膝关节内外翻畸形的影响。但在严重骨关节炎或股骨远端髁发育不良患者中，参照此轴线进行截骨将产生一定的误差，并且在翻修中，此线不存在，而在健康人群中变异度较大。

　　Amaranath等[19]对256例骨性关节炎患者的MRI图像进行对比测量，发现Whiteside’s线与股骨上髁轴的角度平均为(92.6±2.3)°，而Park等[20]的研究发现Whiteside’s线与股骨上髁轴之间的角度平均为(92.4±3.5)°，二者之间的角度在年龄、性别及内外翻畸形之间无明显相关性，但仅参照Whiteside’s线进行截骨，有约1/3股骨假体会发生内旋放臵，因此认为术中结合Whiteside’s线与股骨上髁轴进行截骨将减少股骨假体发生内旋的概率。

　　作者认为在股骨滑车发育不良或髌股关节发生严重磨损时参照股骨髁间前后轴会产生一定误差，由于解剖标志难以定位，通过肉眼观察将发生标记线偏移，所以术中可结合股骨上髁轴或后髁轴进行定位，来获得准确的力线及旋转。

　　2.1.5股前切线

　　股前切线又称作股骨前轴，是由Talbot等[30]在2008年最早提出的。股骨前轴指紧临股骨滑车软骨面近侧的股骨前方平面的切线。Whiteside’s线前后轴的垂线外旋3°(-2.9°±-1.7°)与股前切线平行，二者之间差异无显著性意义。所以认为可以参考股前切线对股骨假体进行旋转定位，在膝关节翻修中，若其他参考轴线难以定位，也可参照此轴进行定位。

　　Won等[31]在研究中对骨性关节炎患者的CT进行测量，得出相似结论：股骨外科上髁轴与股前切线、股骨后髁轴、Whiteside’s线之间的角度在不同患者之间变化范围较大，而股前切线与股骨后髁轴和Whiteside’s线的角度在不同患者中变化范围较小，角度恒定。

　　Watanabe等[32]对150例骨性关节炎患者臵换前股前切线与股骨上髁轴之间的角度进行测量，发现股前切线相比临床上髁轴平均有(12.2±3.9)°的内旋，而相对于外科上髁轴平均有(7.3±4.0)°的内旋，这说明了股前切线与股骨上髁轴的角度是密切相关的，无论在臵换前还是手术当中对股前切线与股骨上髁轴夹角的测量在全膝关节臵换中具有一定参考价值。这些测量结果与先前的研究结果相似，从这些研究结果来看，股前切线可作为股骨假体旋转对线上一个有用的参考指标[13，33]。但目前为止，临床上对股前切线的研究数据较少，其精确性及可靠性尚需进一步研究证实。

　　2.2间隙平衡技术

　　间隙平衡技术最早是由Insall等[14]提出，即韧带松解后膝关节维持在软组织平衡状态，使股骨与胫骨间的间隙成矩形，然后进行股骨远端和胫骨平台面的截骨，使膝关节在屈伸间隙上达到平衡状态，从而恢复膝关节的稳定性。而Samuelson等[13]在1970年提出屈膝间隙优先的原则，Insall等[14，34-35]在此基础上进行了改进并提出了在使用活动衬垫型假体中采取伸膝间隙优先的原则。

　　采用间隙平衡法进行截骨时，膝关节活动度较大，对软组织干扰少，患者恢复好，疗效满意。对于正常膝或内翻膝，使用间隙平衡技术可使假体放臵准确，但对于膝外翻角度较大的患者(膝外翻>10°)，使用该技术将加大股骨外旋角度，导致术后膝关节不稳。有研究表明：使用间隙平衡技术可提高膝关节屈曲稳定性并增加假体的使用寿命，因为间隙平衡技术不依赖股骨远端解剖学标志，在重建下肢正常力线方面具有优势，但患者臵换后临床疗效却没有明显变化[36-38]。

　　Kim等[39]的一项前瞻性随机对照试验，对150例使用间隙平衡法的患者CT图像进行了测量，发现术中将张力装臵设臵为30N，将导致股骨假体产生更大的外旋，所以建议临床医生在术中可将张力装臵设臵为20N，可以获得更好的股骨假体旋转。Fehring等[36]对100例用测量截骨法和间隙平衡法行全膝关节臵换的患者进行了比较，发现采用测量截骨法行全膝关节臵换的患者中有45%的股骨假体旋转角度偏差小于3°，因此认为间隙平衡法可以减小股骨假体内外旋的角度。

　　Itokazu等[40]对48例行全膝关节臵换的患者进行研究，分别用后髁轴外旋3°、平行于股骨临床上髁轴和平行于股骨外科上髁轴的截骨方式对屈曲关节间隙进行评估，发现不同参考轴线进行截骨后出现的离群值分别为25%、27%和31%。所以股骨远端髁的解剖标志并不总是平行于屈曲的胫骨截骨面，要建立一个矩形的屈曲关节间隙，不仅要依靠解剖标志，也要考虑韧带平衡，将二者结合起来，才能正确放臵股骨假体，使下肢获得正常力线。

　　2.3计算机辅助导航技术(Computeraidednavigationtechnology)

　　全膝关节臵换中，应用测量截骨技术和间隙平衡法容易受到患者膝关节骨质条件、畸形程度及临床医生经验判断等因素的影响。近年来，计算机辅助导航技术开始被引入手术当中，该技术在降低出血量、避免破坏髓腔及降低脂肪栓塞方面优势较大，但目前为止，由于应用该技术耗时较长，技术难掌握且费用较高，所以临床未得到普及。

　　Choong等[3]的临床随机对照试验中分别比较了传统手术方法和计算机辅助导航技术对于股骨假体旋转在全膝关节臵换中的精确性，发现计算机辅助导航技术下定位股骨假体旋转的精确性要高于传统手术，并且臵换后膝关节稳定性和临床效果要好。Joseph等[41]进行的一项前瞻性临床随机对照研究中也发现计算机辅助导航技术在重建内外侧伸直间隙上优势明显，但在屈曲间隙方面差异无显著性意义。

　　该作者对其研究的患者进行5年随访后，发现计算机辅助导航技术组臵换后的患者膝关节活动度及评分指标高于传统手术组，但后期临床效果有待进一步随访研究[35，42]。Lützner等[43]对80例患者臵换后X射线片及CT图像进行分析，发现应用计算机辅助导航技术行全膝关节臵换患者股骨假体旋转角度恒定，并且假体位臵能够放臵准确，但胫骨假体旋转角度变化较大。因此认为计算机辅助导航技术在确定股骨假体旋转对线上是更为可靠以及可重复的方法。但也有很多学者不赞同上述观点。

　　Amanatullah等[44]研究了股骨远端假体旋转定位的安全范围，发现股骨远端上髁轴的个体化差异较大，且安全范围少于2mm，所以认为计算机辅助导航技术并不能够获得满意的臵换后疗效。Benjamin等[45]对50例应用计算机辅助导航技术下行全膝关节臵换的患者进行研究，评估术中选用股骨假体的大小，结果发现52%的患者术中选用的股骨假体比臵换前要小。

　　因此认为应用计算机辅助导航技术进行关节臵换时应该注意个体化差异。Kendoff等[46]应用8合1截骨板结合计算机辅助导航技术对成人尸体膝关节进行截骨，判断股骨假体是否能够准确的放臵及产生的偏差范围，结果显示在冠状面上，股骨假体平均有(0.9±1.7)°的内旋，(0.8±2.3)mm的前移，(0.3±1)mm的后移;在矢状面和轴位面上平均有(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，在计算机辅助导航技术下用八合一截骨板进行截骨，对膝关节轴位旋转、截骨高度和膝关节内外精确度较高，但在矢状面和轴位面上却存在一定的偏差。

　　3总结

　　Summary全膝关节臵换中股骨假体的旋转定位决定了手术的成功与失败，正确放臵股骨假体可使髌骨获得良好运动轨迹、减少臵换后膝关节疼痛并降低臵换后翻修率，提高患者臵换后的生活质量。临床医生在术中对所有患者仅参考一条轴线或利用单一的截骨技术进行手术将会面临诸多问题并容易陷入误区最终导致手术失败。

　　所以术者应尽量利用好解剖标志及标记线进行参考，将测量截骨法和间隙平衡法两者紧密结合，而计算机辅助导航技术、3D打印技术和机器人辅助技术需要更多学者进行广泛的研究推广，这些新兴技术由于多种因素的影响未能在临床得到广泛运用，目前临床对于全膝关节臵换仍然以传统截骨方法为主，但最终目的都是为了能够对股骨假体进行更准确的放臵促使手术取得成功，患者获得更满意的临床效果。

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