引用本文
刘恒, 李卓扬, 曹永平, 崔云鹏, 吴浩. 胫骨侧徒手截骨的膝关节置换术后力线测量及其影响因素分析. 北京大学学报(医学版), 2018,50(5): 850-854.
LIU Heng, LI Zhuo-yang, CAO Yong-ping, CUI Yun-peng, WU Hao. Measurement of the tibial alignment after total knee replacement without the extramedullary cutting guide. Journal of Peking University(Health Sciences), 2018,50(5): 850-854.  
Doi: 10.19723/j.issn.1671-167X.2018.05.015
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胫骨侧徒手截骨的膝关节置换术后力线测量及其影响因素分析
刘恒*, 李卓扬*, 曹永平△, 崔云鹏, 吴浩
北京大学第一医院骨科, 北京 100034
收稿日期: 2016-11-02
摘要

目的: 分析人工全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)中胫骨侧徒手截骨相较于传统髓外定位架截骨的准确性差异及其影响因素。方法: 回顾性选取2012年2月至2016年4月北京大学第一医院收治的初次TKA患者76例(96膝),其中胫骨侧徒手截骨组40例(54膝)、胫骨侧髓外定位组36例(42膝),手术均由同一组医生完成。手术前后分别拍摄下肢站立位膝关节前后位X线片,对X线片进行术前胫骨角(anatomical tibial angle,AT)、胫骨平台后倾角(posterior plateau slope angle,PSA)及术后冠状位胫骨假体角(tibia component angle,TCA)和PSA的测量,同时记录手术开始时刻、手术时长(min)、为术者当日第几台手术等数据。采用相关性分析、 t检验及卡方检验对结果进行统计学分析。结果: 两组患者间年龄、性别、患侧体重指数(body mass index, BMI)、术前AT、术后TCA、术前PSA、术后PSA差异均无统计学意义( P>0.05)。胫骨侧徒手截骨组和髓外定位组术后|90-TCA|≥3°分别有17膝(31.5%)和13膝(31.0%),差异无统计学意义( P=0.956)。两组患者术后TCA与其年龄、性别、BMI、手术侧别、手术开始时刻、手术时长(min)、手术为术者当日第几台等因素均无相关性( P>0.05)。根据术前|90-TCA|范围分别将两组患者在各自组内进一步分为4个亚组(0°≤|90-AT|<3°、3°≤|90-AT|<5°、5°≤|90-AT|<8°、|90-AT|≥8°),4个亚组术后|90-TCA|在徒手截骨组和髓外定位组间差异均无统计学意义。但数据变化趋势提示,徒手截骨组患者随术前|90-AT|增大,术后|90-TCA|逐渐趋于±3°以内;而髓外定位组患者随术前|90-AT|增大,术后|90-TCA| ≥3°的比率明显升高;当术前|90-AT|≥8°时,徒手截骨组对于下肢力线矫正要优于髓外定位截骨组(|90-TCA|在±3°以内的比率分别为71.4%及42.9%)。结论: TKA时胫骨侧徒手截骨法与传统髓外定位法对冠状位的评估准确性无明显差异,且其与患者性别、年龄、BMI、手术侧别、术者疲劳程度均无相关性。术前已存在严重的膝关节畸形(|90-AT|≥8°)者,徒手截骨对于下肢力线矫正要优于传统的髓外定位架截骨。

关键词: 关节成形术; 置换; 膝; 胫骨; 截骨术
中图分类号:R687.42 文献标志码:A 文章编号:1671-167X(2018)05-0850-05
Measurement of the tibial alignment after total knee replacement without the extramedullary cutting guide
LIU Heng*, LI Zhuo-yang*, CAO Yong-ping△, CUI Yun-peng, WU Hao
Department of Orthopaedics, Peking University First Hospital, Beijing 100034, China
△ Corresponding author’s e-mail, freehorse66@163.com
*These authors contributed equally to this work
Abstract

Objective: To evaluate the accuracy and analysis of the influencing factors of the tibia prosthetic coronal alignment after total knee arthroplasty without tibia extramedullary cutting guide.Methods: In the study, 76 patients (96 knees) who had primary total knee arthroplasty in Peking University First Hospital from February 2012 to April 2016 were selected retrospectively. All of the cases were performed by the same experienced orthopedic surgeon team. The patients were divided into 2 groups randomly: tibia cutting without guide group and tibia cutting with extramedullary guide group. Lower extremity standard anterior and posterior X-ray films of the knees were taken before and after surgery, and the anatomical tibial angle (AT), the posterior slope angle (PSA) before and after surgery, the tibia component angle (TCA) were measured in the X-ray films. We also recorded the beginning and finishing time of the operation, the operation sequence of the day respectively at the same time. The data were analyzed by correlation analysis, t test and chi square test between the two groups.Results: The age, gender, body mass index, AT/PSA before the surgery and TCA/PSA after the surgery of the two groups were no significant differences ( P>0.05). The rate of |90-TCA|≥ 3° was 31.5% (17 knees) and 31% (12 knees) respectively, there were no significant differences ( P=0.956) between the two groups. The postoperative TCA of two groups was not correlated with age, gender, body mass index(BMI), operation side ( P>0.05), there was also no correlation between the postoperative TCA and the start time of the operation, the whole operation time, and the operation sequence of the day ( P>0.05). The two groups were divided into subgroups according to |90-AT| before the operation (0°≤|90-AT|<3°, 3°≤|90-AT|<5°, 5°≤|90-AT|<8°, |90-AT|≥8°), and there was no difference among them. But we found there was a much higher rate of |90-TCA|<3° in the group without cutting guide than the group with extramedullary guide when |90-AT|≥8° before the surgery (the rates were 71.4 % and 42.9%, P<0.05).Conclusion: There is no significant difference of the tibia prosthetic coronal alignment accuracy between the tibia cutting without guide and the traditional extramedullary guided bone cutting by experienced surgeons. Only if when patients already have suffered severe malformation of knee joint (|90-AT|≥8°) before the operation, tibia cutting without cutting guide is more effective to rectify the tibia prosthetic coronal alignment.

Key words: Arthroplasty; replacement; knee; Tibia; Osteotomy

膝关节骨关节病(osteoarthritis, OA)是一种常见的慢性关节退行性疾病[1]。随着社会人口老龄化、肥胖人数增加等致病危险因素的增加, OA发病率呈逐年上升趋势, 有研究表明, 我国40岁以上人群原发性OA发病率为46.3%[2]。目前尚无明确延缓或者逆转OA进展的治疗方法, 对于中晚期重度骨关节病的患者, 人工全膝关节置换术(total knee arthroplasty, TKA)为外科治疗的首选。

TKA对于减轻患者疼痛、改善恢复关节功能、提高生活质量等有着良好的疗效, 但这些在很大程度上依赖于术后良好的下肢力线。有研究报道, 术后假体的不良力线是导致术后患者关节局部疼痛的原因之一[3, 4, 5]。同时, 良好的力线对于膝关节假体的寿命也有着重要的意义[6], 术后下肢力线不良会降低假体的使用寿命[7, 8], 造成假体关节面应力分布异常, 进而导致局部假体应力集中而加速磨损, 增加假体松动的风险[9]。因此, 获得术后良好的下肢力线就显得至关重要。

目前关于股骨侧截骨的研究结果比较一致, 即不伴股骨畸形的患者, 髓内定位是更好的选择[10]。但对于胫骨侧截骨, 目前尚无统一的操作标准, 无论是髓内定位还是髓外定位系统, 都有其不尽如人意的地方。在临床实际操作中, 越来越多的有经验的关节外科医生开始采用“ 半髓外” 定位, 甚至徒手截骨的方法进行胫骨侧截骨。本研究拟对这种采用胫骨侧徒手截骨操作方法的TKA手术进行评估, 通过冠状位的角度测量, 判断该截骨法在TKA中的准确性和相关影响因素。

1 资料与方法
1.1 临床资料

回顾性选取2012年2至10月及2015年7月至2016年4月两个时间段内本院收治的初次TKA患者96膝(共76例患者), 排除术前严重内外翻(> 20° )、非骨关节炎、股骨或胫骨侧明显畸形或严重骨缺损、手术前后影像学资料不全或不合格的患者。患者胫骨侧截骨随机采取髓外定位法及徒手定位法, 按手术方法不同将患者分为胫骨侧徒手截骨组和髓外定位组。记录手术开始时刻(按每2小时一组分为5组:8:00~10:00、10:00~12:00、12:00~14:00、14:00~16:00、16:00以后)、手术时长(min)、该手术为术者该日第几台。

1.2 手术方法

所有患者切皮前常规使用气囊止血带, 压力为300~320 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa), 持续到手术结束。采用膝前正中切口, 髌旁内侧入路切开关节囊。股骨侧采用髓内定位方法截骨, 开髓点选择位于后交叉韧带前约10 mm, 插入髓内定位杆, 连接外翻6° 的远端定位器及截骨器截去股骨远端。胫骨侧两组分别采用不同方法截骨:徒手截骨组采用屈膝位, 下肢置于水平放置的手术床上, 垂直于小腿力线并按术前计划截骨厚度用电刀在胫骨前缘标记出截骨线, 参考胫骨结节内中1/3定位旋转并按计划的后倾角截除胫骨平台; 髓外定位组采用胫骨髓外定位架截除胫骨平台, 参考胫骨结节内中1/3进行旋转定位, 定位杆远端位于第二跖骨(通常为距骨中心、内外踝中点偏内3~5 mm), 保证截骨架在冠状位与矢状位上与胫骨干平行, 并按术前计划调整后倾角和截骨厚度, 采用通髁线确定外旋进行四合一截骨。两组均不进行髌骨置换。所有病例由同一名有经验的关节外科医生完成, 假体采用Depuy公司P.F.C. Sigma RP和P.F.C. Sigma RP-f假体。

1.3 影像学评价

手术前后分别在主管医师指导下摄取患者下肢站立位膝关节标准前后位X线片(保证投照中心在膝关节中央; 胫骨前后缘基本重叠, 胫骨髁间棘位于股骨髁间窝中央; 胫骨近端与腓骨近端稍有重叠; 髌骨位于股骨滑车沟中央或略偏外), 并分别测量术前胫骨角(anatomical tibial angle, AT)、胫骨平台后倾角(posterior plateau slope angle, PSA)、术后冠状位胫骨假体角(the tibia component angle, TCA)及术后PSA。AT和TCA的测量方法:测量胫骨近端关节面切线/胫骨假体平台切线与胫骨机械轴线的夹角; PSA的测量方法:测量胫骨内侧平台连线与胫骨干长轴垂线的夹角(图1)。根据术前 90-AT范围分别将两组患者在组内分为4个亚组:0° ≤ 90-AT< 3° 、3° ≤ 90-AT< 5° 、5° ≤ 90-AT< 8° 、 90-AT≥ 8° , 以进一步分析术前下肢畸形程度对术后下肢力线矫正的影响。所有测量由3位高年资医师独立完成后取平均值。

图1 A, 术前X线片测量示意图; B, 术后X线片TCA角测量示意图Figure 1 A, sketch map of AT/PSA measurement on X-ray films before the operation; B, sketch map of postoperative TCA measurement on X-ray films
AT, anatomical tibial angle; PSA, posterior plateau slope angle; TCA, the tibia component angle.

1.4 数据处理及统计学方法

所有数据均采用SPSS 23.0统计软件进行处理及分析。符合正态分布与方差齐性的两组数据比较采用两独立样本t检验, 不符合正态分布的两组数据比较采用卡方检验。对各参数进行相关性分析, 如双变量均为正态分布, 采用Pearson相关性分析; 如双变量为非正态分布或等级变量, 则采用Spearman相关性分析。P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

胫骨侧徒手截骨组共40例患者(54膝)接受TKA, 包括男6例、女34例, 平均年龄66岁(55~80岁), 平均体重指数(body mass index, BMI)26; 其中22膝为左膝, 32膝为右膝。髓外定位组共36例患者(42膝)接受TKA, 包括男5例、女31例, 平均年龄65岁(31~79岁), 平均BMI为28; 其中18膝为左膝, 24膝为右膝。两组患者性别(P=0.861)、年龄(P=0.240)、手术侧别(P=0.593)和BMI(P=0.862)差异均无统计学意义。

胫骨侧徒手截骨组和髓外定位组术前 90-AT平均值分别为4.89° ± 2.67° 和6.45° ± 3.69° , 差异无统计学意义(P=0.545); 术后 90-AT平均值分别为2.25° ± 2.32° 和2.47° ± 2.15° , 差异亦无统计学意义(P=0.342)。胫骨侧徒手截骨组和髓外定位组术前PSA平均值分别为10.58° ± 3.72° 和 9.81° ± 3.16° , 差异无统计学意义(P=0.267); 术后PSA平均值分别为9.22° ± 3.24° 和10.1° ± 2.38° , 差异亦无统计学意义(P=0.780)。

胫骨侧徒手截骨组(54膝)的术后 90-TCA在± 3° 以内的有37膝(68.5%), ≥ 3° 有17膝(31.5%); 髓外定位组(42膝)的术后 90-TCA在± 3° 以内的有29膝(69.0%), ≥ 3° 有13膝(31.0%), t检验提示两组间术后 90-TCA差异无统计学意义(P=0.956, 图2)。相关性分析表明, 两组患者术后 90-TCA与年龄、性别、BMI、手术侧别、手术开始时刻, 手术时长、手术为术者该日第几台均无相关性(P值分别为0.993, 0.077; 0.18, 0.065; 0.536, 0.695; 0.057, 0.963; 0.817, 0.642; 0.286, 0.1; 0.613, 0.478)。

图2 两组术后|90-TCA|分布Figure 2 Postoperation |90-TCA| of the two groups
A, tibia cutting without guide; B, tibia cutting with extra medullary guide.

根据术前 90-AT范围进行的亚组分析提示, 亚组0° ≤ 90-AT< 3° 、 3° ≤ 90-AT< 5° 、 5° ≤ 90-AT< 8° 、 90-AT≥ 8° 术后 90-AT在徒手截骨组和髓外定位组间差异均无统计学意义(P> 0.05, 表1), 但徒手截骨组患者随着术前 90-AT增大, 术后 90-AT逐渐趋于± 3° 以内, 而髓外定位组患者随着术前 90-AT增大, 术后 90-AT≥ 3° 的比率明显升高, 当术前 90-AT≥ 8° 时, 髓外定位组有高达57.1%的患者 90-AT≥ 3° (8/14)。两组术后 90-AT在± 3° 以内的比率分别为71.4%(5/7)及42.9%(6/14)。

表1 按术前|90-AT|范围分组后的两组术后|90-TCA|比较 Table 1 The comparison of postoperative |90-TCA| divided according to preoperative |90-AT|
3 讨论

准确的截骨是TKA获得良好下肢力线的前提。由于髋关节周围软组织肥厚, 股骨头中心难以确定, 因此, 除非有严重的股骨髓腔闭塞、股骨畸形等问题, 大多采用股骨髓内定位。而对于胫骨截骨, 髓内定位系统和髓外定位系统各有其利弊, 使用上仍有争议。有研究显示, 两种方法均可获得良好的术后假体冠状位力线[11, 12], 但因为髓内定位会导致髓内压力增加, 容易发生脂肪栓塞及胫骨骨折, 因此, 临床上更倾向于采用髓外定位系统进行截骨[13]。

基于对下肢解剖标志准确辨识的髓外定位系统受小腿和踝关节外形变异影响较大, 且中国人与西方人的解剖结构存在差异[14], 传统的按西方人设计的髓外截骨系统是否适合我国患者尚不得而知。传统髓外定位系统中, 胫骨结节是胫骨近端重要的解剖标志, 它的确定既能保证良好的力线, 也能保证良好的假体旋转安放。然而, 实际上术中胫骨结节的内缘并不好确定, 胫骨远端的定位方法更多, 也存在诸多争议。术中将抱踝器中点指针内移5~10 mm进行定位是既往常用的方法[15], 但也有学者认为该法并不准确。Schneider等[16]认为, 踇长伸肌腱内侧缘能够更好地定位踝关节的中心, 应将其作为远端定位标志, 但实际术中抱踝器往往会遮挡踇长伸肌腱。也有部分学者认为可以将胫前肌腱作为解剖参考, 但往往在肥胖患者中难以准确定位该肌腱, 因此, 该方法的可行性也不高。如果遇上胫骨弧形发育、踝关节畸形的患者, 传统髓外定位更加难以准确实施或有较大误差。

由于传统髓外定位系统的误差以及较差的调节性, 部分医生开始尝试胫骨的“ 半徒手” 或“ 徒手” 截骨, 即不使用抱踝截骨架, 单使用截骨导板, 人为调节其内外翻、后倾和截骨深度, 或完全不使用导向工具, 直接采用摆锯控制内外翻、后倾和截骨深度。

本研究将纯徒手截骨与传统髓外定位法截骨进行比较, 评估冠状位力线的结果。髓外定位组术后 90-TCA在± 3° 以内的比率为69%, 徒手截骨组术后 90-TCA在± 3° 以内的比率为68.5%, 与国内外文献报道采用髓外定位架截骨后的结果相近:Chiu等[17]定义力线在90° ± 3° 范围的优良率占 78.7%, Maestro等[18]报告55例髓外定位法截骨患者90° ± 3° 范围的优良率为83.6%, Reed等[19]报道的46例患者术后优良率占65%。因此, 对于有经验的外科医生来说, 采用传统的髓外定位系统和徒手截骨法对胫骨侧截骨, 不会对术后假体的冠状位位置产生明显影响。

尽管髓外定位法在定位后的操作过程中不会产生误差, 但在定位时, 即在确定各解剖标志时会产生误差。因此, 对于有经验的关节外科医生, 如能很好地控制冠状位内外翻、后倾及旋转, 徒手截骨的准确性并不比髓外定位系统更差。此外, 在术前畸形相对严重的患者中, 徒手截骨的准确性甚至要高于髓外定位截骨, 本研究提示, 徒手截骨对术前 90-AT> 8° 的患者下肢力线的矫正要明显优于传统的髓外定位架截骨(术后 90-TCA± 3° 以内的比率分别为71.4%及42.9%), 这是因为严重畸形患者往往合并关节外畸形, 常规解剖标志不易确定, 即使准确地确定了解剖标志, 也会因为各种畸形的影响, 使得基于正常解剖标志制定的截骨架的安放显得并不很准确。徒手定位截骨过程中, 术者直接目测垂直于下肢力线的截骨面, 反而避免了解剖标志带来的干扰, 恰好给了术者根据个体患者畸形适当调整的空间, 从而做到某种程度上的个性化截骨, 提高了胫骨侧截骨的精度。

但徒手截骨也存在着一定的局限性:首先, 其对术者经验要求极高, 风险更大; 其次, 相对于有截骨导向的截骨, 徒手截骨法截出的骨面平整度差, 这种不平整的骨床对术后效果的影响及假体寿命的影响尚不清楚; 再次, 徒手截骨法的截骨厚度依靠目测, 其误差必然大于髓外定位架截骨中采用取深器测量得到的截骨厚度, 而在TKA中, 胫骨截骨厚度直接决定了膝关节的屈伸间隙, 关系到手术的成败。因此, 胫骨侧徒手截骨的选择还应该慎重。

此外, 本文为回顾性研究, 病例数较少, 按畸形程度分层后, 畸形较重患者的数量偏少, 对统计结果会有一定影响, 而且本研究只是测量了患者术后影像学资料中的冠状位力线, 并未统计患者术后功能以及假体生存情况等其他指标, 故尚不能判断冠状位力线的准确性对关节功能的影响。

综上所述, 有经验的关节外科医生在行TKA时, 采用胫骨侧徒手截骨与传统髓外定位法截骨对冠状位评估的准确性是没有明显差异的, 且其与患者性别、年龄、BMI、手术侧别和术者疲劳程度均无相关性。术前已存在严重的膝关节畸形的患者, 徒手截骨对其下肢力线矫正的效果要优于传统髓外定位架。

(本文编辑:赵 波)

The authors have declared that no competing interests exist.

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