胫骨侧个性化髓外定位技术行人工全膝关节置换术后胫骨假体冠状位力线的评价研究

熊昌军1，李朋2，张延超3，杜银桥3，李铁键3，高志森3，周勇刚3

1. 湖北六七二中西医结合骨科医院（湖北中医药大学附属骨伤医院）骨关节科（武汉  430079）

2. 广州中医药大学第三附属医院关节中心（广州  510240）

3. 解放军总医院第四医学中心骨科医学部（北京  100048）

基金项目：国家重点研发计划资助项目（2017YFB1104104）

通信作者：高志森，Email：zhisengao1015@163.com；周勇刚，Email：zhouyg@263.net

关键词：人工全膝关节置换术；个性化髓外定位技术；胫骨假体；冠状位力线

引用本文： 熊昌军, 李朋, 张延超, 等. 胫骨侧个性化髓外定位技术行人工全膝关节置换术后胫骨假体冠状位力线的评价研究. 中国修复重建外科杂志, 2022, 36(2): 177-182. doi: 10.7507/1002-1892.202108105

 摘　要

目的    探讨人工全膝关节置换术（total knee arthroplasty，TKA）中应用胫骨侧个性化髓外定位技术截骨后胫骨假体冠状位力线情况。

方法     回顾分析2020年1月—2021年6月接受初次TKA 且符合选择标准的170例（210膝）患者临床资料。其中，77例（96膝）胫骨侧采用传统髓外定位技术（传统定位组）；93例（114膝）采用个性化髓外定位技术（个性化定位组），即结合胫骨解剖形态特点，在胫骨平台关节面选择个性化定位点作为髓外近端定位点。两组性别、年龄、身体质量指数、侧别、骨关节炎病程及Kellgren-Lawrence分级等一般资料比较，差异均无统计学意义（P>0.05），具有可比性。测量个性化定位组术前胫骨冠状位近、远端解剖轴形成的侧弓角（tibial bowing angle，TBA）并对胫骨轴线分型，分析个性化定位点位置分布规律。比较两组手术前后髋-膝-踝角（hip-knee-ankle angle，HKA）、胫骨远端外侧角（lateral distal tibial angle，LDTA），术后冠状位胫骨假体角（tibia component angle，TCA）及胫骨假体冠状位力线优良率。

结果    个性化定位组胫骨轴线分为直线型58膝（50.88%）、内弓型35膝（30.70%）、外弓型21膝（18.42%）。直线型者胫骨个性化定位点多位于外侧髁间棘高点（62.07%），内弓型者多位于内、外侧髁间棘之间区域（51.43%），外弓型者多位于外侧髁间棘外侧坡（57.14%）。两组组内手术前后HKA比较，差异均有统计学意义（P<0.05）；手术前后LDTA比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。两组间术前LDTA、HKA 及手术前后差值比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；术后TCA 比较，差异有统计学意义（P<0.05）。传统定位组术后胫骨平台假体较个性化定位组更倾向于内翻。术后个性化髓外定位组胫骨假体冠状位力线优良率为96.5%（110/114），传统定位组为87.5%（84/96），差异有统计学意义（χ2=7.652， P=0.006）。

结论     TKA胫骨侧冠状位截骨时采用个性化髓外定位技术可行，与传统髓外定位技术相比胫骨假体冠状位力线优良率更高。

正　文

人工全膝关节置换术（total knee arthroplasty， TKA）后假体存活率与假体和肢体的对线密切相关，正确对线是确保手术成功的关键。TKA术中通常采用机械导向器来定位假体，可分为髓内、外导向系统。研究显示股骨侧髓内、外定位术后股骨侧力线无显著差异[1-2]。胫骨侧髓内、外定位各有特点，前者定位准确性与髓腔形态有关[3]；而后者定位体表参考点较多，软组织标志包括髌韧带内侧1/3[4]、足背动脉[5]、????长伸肌腱[6-7]、胫前肌腱[7-8]，骨性标志包括胫骨结节[7]、胫骨前嵴[7，9-10]、第2跖骨[11]等。体表参考点多说明个体存在差异性，术中通过特定的解剖标志定位不易获得精准力线，如传统髓外定位时选择髁间棘中点定位近端[12]、体表标志参考胫骨结节中内1/3 及胫前肌腱，易产生胫骨平台内翻截骨的问题[13]。同时，当胫骨冠状位存在侧弓畸形时，按照传统髓外定位方法行冠状位截骨会出现力线偏差[14-16]。

为此，我们提出了个性化髓外定位技术，通过患者术前下肢站立位全长正位X线片确立个性化定位点（胫骨平台关节面定位点），即以过踝关节中心点且平行于胫骨远端解剖轴的直线与胫骨平台关节面在冠状位上的交点，以解决由于定位标志个体差异导致的相关问题。现回顾分析2020 年1月—2021年6月，应用胫骨侧个性化髓外定位技术行TKA的患者临床资料，并与同期使用传统髓外定位技术患者进行比较，通过测量手术前后影像学相关指标，评估术后胫骨假体冠状位力线情况。报告如下。

1  临 床 资 料

1.1    患者选择标准

纳入标准：① 原发退行性骨关节病，且骨关节炎采用Kellgren-Lawrence分级标准分级；② 膝内翻畸形且术前髋-膝-踝角（hip-knee-ankle angle， HKA）>150°；③ 初次TKA，采用美国Depuy公司PS150 假体或美国施乐辉公司Legion 假体；④ 有符合要求的术前及术后1周内标准下肢站立位全长正位X线片，具备以下影像学特征[17]：近端胫骨轮廓呈笔架样形态，胫、腓骨近端重叠部分约占腓骨小头1/3。

排除标准：① 术前存在创伤后畸形、代谢性骨病引起的明显关节外畸形或严重骨缺损，包括髋关节、踝关节原发及继发畸形；② 术中因各种原因对胫骨平台行二次徒手截骨。

2020年1 月—2021 年6月，于解放军总医院第一医学中心行TKA的患者中共170例（210 膝）符合选择标准纳入研究。其中，93例（114 膝）采用个性化髓外定位技术（个性化定位组），77 例（96 膝）采用传统髓外定位技术（传统定位组）。

1.2    一般资料

个性化定位组：男14例，女79 例；年龄53～81 岁，平均66.9 岁。身体质量指数（body mass index，BMI）为（27.0±3.4）kg/m2。单膝72例，其中左膝29 例、右膝43例；双膝21 例。骨关节炎病程2～22年，中位时间8年。Kellgren-Lawrence分级：Ⅲ级38 膝，Ⅳ级76膝。

传统定位组：男1 6例，女61 例；年龄52～83 岁，平均66.2 岁。BMI为（26.7±3.5）kg/m2。单膝58 例，其中左膝33例、右膝25例；双膝19 例。骨关节炎病程1～20年，中位时间7年。Kellgren-Lawrence分级：Ⅲ级30膝，Ⅳ级66 膝。

两组患者性别、年龄、BMI、侧别、骨关节炎病程及Kellgren-Lawrence分级等一般资料比较，差异均无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

1.3    胫骨侧个性化髓外定位技术

1.3.1    定位参考标志　基于下肢站立位全长正位X线片确定以下参考标志（图1、2）。

图 1     胫骨侧个性化髓外定位技术参考标志     a. 胫骨轴线直线型；b. 胫骨轴线内弓型；c. 胫骨轴线外弓型；d. 胫骨关节面区域点e定位示意图

图 2     胫骨侧个性化髓外定位技术示意图     a. 胫骨远端解剖轴线平行线与胫骨平台交点定位；b. 胫骨平台截骨后；c. 胫骨髓外定位器远端示意图；d. 胫骨髓外定位器中下段参考标志

点a、b：胫骨远端胫骨横轴中点，分别位于胫骨远端冠状位纵轴全长1/8、1/4处；点c、d：胫骨近端胫骨横轴中点，分别位于胫骨近端冠状位纵轴全长1/4、1/8处；通过上述定点获得2 条轴线：胫骨远端解剖轴线（点a、b连线）、胫骨近端解剖轴线（点c、d连线）。

点o：踝关节中心点；点e（个性化定位点）：过点o且平行于胫骨远端解剖轴的直线与胫骨关节面在冠状位上的交点。通过上述定点获得1条轴线，即远端解剖轴线平行线（点o、e连线）。点e定位于胫骨平台关节面的区域：A区为外侧髁间棘外侧坡，B 区为内、外侧髁间棘之间区域，C区为内侧髁间棘内侧坡；点m为内侧髁间棘高点，点 l为外侧髁间棘高点。

1.3.2    个性化定位冠状位胫骨假体力线方法　将胫骨髓外定位器的平台固定钉置于个性化定位点（点e），同时在冠状位上定位器杆与中下段胫骨前嵴平行[9-10]，定位器杆远端位于抱踝器0点刻度位。见图2。

1.4    手术方法

两组手术均由同一位医师完成。全身麻醉下，患者取仰卧位，作膝前正中切口，髌旁内侧入路。术中常规使用气囊止血带，压力为40～43 kPa，截骨完成安放假体后松止血带。

两组股骨侧均采用髓内定位方法截骨，开髓点取股骨远端解剖轴与髁间窝交点，以髁间窝顶点为距离校准点，股骨侧外翻角取冠状位股骨远端解剖轴与股骨机械轴夹角。胫骨侧截骨：冠状位个性化定位组参照1.3.2步骤，传统定位组将胫骨平台截骨固定装置近端钉放置于髁间棘中点及胫骨结节中内1/3 处的连线，解剖标志分别参考胫骨结节中内1/3、胫前肌腱；矢状位后倾角两组均以中段胫骨前嵴骨皮质作为0° 后倾参考点[18] ，并结合假体类型选用自带相应后倾角度的截骨导板获得。胫骨假体前后轴对线：个性化定位组取胫骨结节中点与后交叉韧带中点，传统定位组取胫骨结节中内1/3 与后交叉韧带中点。结合胫骨假体大小选择性使用内侧平台缩窄技术，个性化定位组85膝、传统定位组68 膝；结合髌骨厚度及骨质选择性置换髌骨，个性化定位组106 膝、传统定位组87 膝。 

1.5    影像学观测指标

基于下肢站立位全长正位X线片测量相关指标。① 胫骨侧弓角（tibial bowing angle，TBA）测量方法及胫骨轴线分型：于个性化定位组术前图片测量TBA，定义为胫骨近、远端解剖轴线延长线夹角，取锐角。其中，延长线位于两解剖轴交点内侧时，胫骨轴线呈内弓，TBA定义为正值；反之，胫骨轴线呈外弓，TBA定义为负值。胫骨轴线根据TBA分型：<–1° 为外弓型，−1°～1° 为直线型，>1°为内弓型（图1）。观察不同类型组胫骨个性化定位点位置分布情况。

② 测量手术前后HKA、胫骨远端外侧角（lateral distal tibial angle，LDTA）；术后冠状位胫骨假体角（tibia component angle，TCA）：胫骨假体平台切线与胫骨机械轴线之间的内侧夹角，其中胫骨机械轴线为胫骨假体平台切线中点与踝关节中点（点o）[14]连线。计算TCA与90° 的差值，当差值>0° 时胫骨假体冠状位存在外翻、<0° 时则为内翻，差值绝对值>3° 时定义为胫骨假体冠状位力线不良[19]，反之为优良。

1.6    统计学方法

采用SPSS19.0 统计软件进行分析。计量资料均符合正态分布，数据以均数±标准差表示，组间比较采用独立样本t检验，组内手术前后比较采用配对t检验；计数资料以率表示，组间比较采用χ2 检验。检验水准取双侧α=0.05。

2  结　果

个性化定位组胫骨轴线为直线型5 8膝（50.88%），内弓型35 膝（30.70%），外弓型21膝（18.42%）。3种类型胫骨个性化定位点（点e）的位置，直线型组多位于点l ，共36 膝（62.07%）；内弓型组多位于B区，共18膝（51.43%）；外弓型组多位于A区，共12 膝（57.14%）。见图3。

图 3     胫骨个性化定位点在胫骨平台关节面上的位置分布图     a. 直线型；b. 内弓型；c. 外弓型

两组组内手术前后HKA比较，差异均有统计学意义（P<0.05）；手术前后LDTA比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。两组间术前LDTA、HKA以及手术前后差值比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；术后TCA比较，差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。

术后TCA散点图示与个性化定位组相比，传统定位组胫骨平台假体易倾向于内翻（图4）。术后个性化定位组胫骨假体冠状位力线优良率为96.5%（110/114），传统定位组为87.5%（84/96），差异有统计学意义（χ2=7.652，P=0.006）。

图 4     两组术后TCA分布图

3  讨　论

胫骨冠状位机械轴为胫骨平台中点到踝穴中点连线，理想状态下胫骨机械轴与解剖轴为平行线[20]。然而胫骨解剖形态存在不同程度弯曲， TKA术中运用传统定位技术截骨后易出现力线偏差及假体位置不良。Yau等[14]对采用传统髓内定位技术行TKA的87 例（93 膝）患者临床资料进行分析，发现12膝截骨平面与理想截骨平面偏差> 2°（内翻或外翻），该偏差的发生与胫骨轴线特点密切相关。Chiu等[15]回顾分析了75例TKA患者临床资料，发现32例胫骨轴线呈外弓型者中26例术后胫骨假体冠状位位置不良，且外弓畸形程度与胫骨假体内翻相关。Saibaba等[16]提出了“干骺端-骨干角（metaphyseo-diaphyseal angle，MDA）”概念，将其定义为胫骨干骺端平行于踝关节线的直线与垂直于骨干中轴线的直线的夹角；通过MDA可以量化胫骨轴线外弓畸形程度，MDA与外弓畸形程度显著相关，当MDA>4° 时胫骨侧采用传统髓外定位技术截骨后，将出现胫骨假体位置不良及下肢整体力线矫正不足。为此，学者们对传统胫骨侧髓外定位方法进行改良。Palanisami等[21]采用远端定位点取踝穴中点，近端定位点为过踝穴中点的胫骨远端髓腔中线在胫骨平台上的交点，可获得较理想的TCA。贺强等[12]建议将内翻膝且胫骨内翻患者的胫骨髓外近端定位点置于髁间棘外侧，但研究未结合内翻程度对定位点进行量化。

基于临床经验我们提出了个性化髓外定位技术，通过术前下肢站立位全长正位X线片确立胫骨平台关节面定位点作为个性化定位点，胫骨髓外定位器的平台固定钉置于该点，同时冠状位定位器杆与中下段胫骨前嵴平行[9-10]，定位器杆远端位于抱踝器0点刻度位，基于此法确立胫骨冠状位力线指导胫骨近端截骨。本研究对应用个性化及传统髓外定位技术的患者手术前后下肢冠状位力线、胫骨平台假体冠状位力线及相关角度进行比较。结果显示两组内手术前后LDTA比较差异无统计学意义，且与Dror[20]定义的LDTA（89±3）° 较为接近，说明TKA对LDTA无明显影响，在踝关节结构正常情况下，胫骨远端解剖轴线对定位胫骨冠状位力线具有指导意义；两组间术前LDTA及HKA差异无统计学意义，说明两组间具有可比性；两组内手术前后HKA差异有统计学意义，说明个性化及传统髓外定位技术均能明显改善下肢冠状位力线；两组间术后TCA及手术前后HKA存在较大差异，且TCA差异有统计学意义，说明胫骨侧采用个性化定位技术截骨准确性和稳定性更高，同时也印证了传统定位技术手术后胫骨假体冠状位力线更易内翻[13]；术后个性化定位组胫骨假体冠状位力线优良率明显高于传统定位组，差异有统计学意义。

本研究中将个性化定位组胫骨冠状位轴线分为直线型、内弓型和外弓型，个性化定位点在直线型组多位于点l，内弓型组多位于B 区，外弓型组多位于A区，提示个性化定位点与胫骨轴线类型及侧弓程度相关，即个性化定位点以点l为基准点受胫骨侧弓方向及角度影响向两侧偏移，内弓型向B区偏移，外弓型向A区偏移。

综上述，与传统髓外定位法相比，采用个性化髓外定位法指导胫骨截骨后胫骨假体冠状位力线优良率更高。但本研究例数相对较少，X线片测量结果受患者体位影响，尽管剔除了术后1周存在伸膝、髋受限患者，但作为回顾性研究，仍无法完全排除对结果的干扰，而且只测量了手术前后冠状位力线相关影像学指标；术后随访时间较短，未统计患者术后功能以及假体生存情况等指标，故尚不能判断对术后关节功能的影响。上述问题均有待进一步研究探讨。

通信作者

周勇刚，中国人民解放军总医院 第四医学中心骨科医学部 主任医师、教授、硕士研究生导师。从事人工关节临床一线工作30余年，人工关节置换数量及手术难度居国内前列。对先天性髋关节脱位、髋膝关节严重畸形、髋膝关节翻修以及关节置换术后感染处理等关节疑难疾病方面有丰富的临床经验和独到的见解。现任中国研究型医院骨科分会DDH学组组长、中华医学会骨科分会关节外科学组委员、中国医师协会骨科分会髋关节外科学组委员。以第一负责人主要承担国家重点研发计划1项（2017-2021）、北京市自然科学基金1项（2015-2017）、总医院新技术新业务课题1项（2021）。获得军队科学进步一等奖1项（2018-02）、中华医学科技奖三等奖1项（2018-06）、解放军总医院医疗成果一等奖1项（2017-04）。培养研究生14名。以第一或通讯作者发表论文40篇；其中SCI论文26篇，累计影响因子65分；主译专著1部，参编专著2部；专利1项。

第一作者

熊昌军，中共党员，医学硕士，湖北六七二中西医结合骨科医院骨关节科主治医师。担任武汉市中西医结合学会骨伤专业委员会委员。主持市级课题1项，参与省级课题2项；在核心期刊发表论文4篇，获国家专利4项。

参考文献：略

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