賀強(qiáng)，卿忠，姚舒馨，趙光輝，孫相祥(西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬紅會(huì)醫(yī)院膝關(guān)節(jié)外科，陜西西安　710054)

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全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后下肢位置變化的影像學(xué)研究

賀強(qiáng)，卿忠，姚舒馨，趙光輝，孫相祥
(西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬紅會(huì)醫(yī)院膝關(guān)節(jié)外科，陜西西安710054)

摘要:目的全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后的影像學(xué)參數(shù)對(duì)手術(shù)技術(shù)的判斷和假體松動(dòng)的早期發(fā)現(xiàn)都是十分重要的，但全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后的影像學(xué)參數(shù)會(huì)受到下肢位置變化的影響，本研究的目的在于探討下肢位置變化與膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后影像學(xué)參數(shù)的關(guān)系。方法對(duì)2014年9月到2015年5月我科收治的行全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的12名患者進(jìn)行測(cè)量分析，從患者脛骨外旋20°到內(nèi)旋25°每?jī)?nèi)旋5°攝一次前后位全長(zhǎng)X線片，測(cè)量X線片中下肢力學(xué)軸線角度、下肢解剖軸線角度和脛骨解剖軸的角度的數(shù)據(jù)，獲得下肢位置變化與膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后影像學(xué)參數(shù)的關(guān)系。結(jié)果在內(nèi)旋下肢的過(guò)程中，下肢力學(xué)軸線角度從脛骨外旋20°的內(nèi)翻3°變成脛骨內(nèi)旋20°的外翻2°，下肢解剖外翻角從脛骨外旋20°的外翻7．57°減小為脛骨內(nèi)旋20°的外翻3．71°，脛骨解剖軸的角度從脛骨外旋20°的內(nèi)翻1．6°減小到脛骨內(nèi)旋20°的外翻1．4°。結(jié)論拍攝前后位X線平片時(shí)應(yīng)該明確下肢的解剖標(biāo)志的旋轉(zhuǎn)位置，以避免下肢旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的測(cè)量誤差。

關(guān)鍵詞:全膝關(guān)節(jié)置換術(shù);下肢力學(xué)軸線;下肢解剖軸線;影像學(xué)參數(shù)

全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體的長(zhǎng)期生存率部分取決于下肢的軸線對(duì)位和假體的安裝角度。全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后X線平片的評(píng)價(jià)對(duì)手術(shù)技術(shù)的判斷、原發(fā)癥狀的病因以及假體松動(dòng)的早期細(xì)微改變的發(fā)現(xiàn)都是十分重要的。盡管假體的安裝位置、假體對(duì)線和韌帶平衡都有一個(gè)可以接受的范圍，但術(shù)后采用X線平片的方法來(lái)評(píng)價(jià)這些重要參數(shù)會(huì)受到膝關(guān)節(jié)的屈曲和下肢旋轉(zhuǎn)的影響。

在髖關(guān)節(jié)手術(shù)后，已經(jīng)明確了髖關(guān)節(jié)假體的股骨假體會(huì)隨著下肢旋轉(zhuǎn)發(fā)生顯著的內(nèi)翻外翻對(duì)線改變［1］。但在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后，膝關(guān)節(jié)的屈曲和下肢的旋轉(zhuǎn)對(duì)膝關(guān)節(jié)假體影像學(xué)參數(shù)的影響還沒(méi)有研究報(bào)道。本文的研究目的為探討下肢旋轉(zhuǎn)對(duì)于全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后下肢力學(xué)軸線角度、下肢解剖軸線角度和脛骨解剖軸角度的影響。

1資料與方法

1．1一般資料研究入選的標(biāo)準(zhǔn)為從2014年9月到2015 年5月我科收治的行全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的12名患者，植入的假體均為Zimmer后穩(wěn)定型人工全膝關(guān)節(jié)。這些患者的假體安裝時(shí)，股骨髓內(nèi)定位的外翻角均為外翻6°，脛骨假體前緣中點(diǎn)正對(duì)脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)1/3處，下肢機(jī)械力線為中立位0°。研究共入選了12名患者，10名女性，2名男性。

1．2測(cè)量方法患者拍前后位全長(zhǎng)平片的中立位的標(biāo)準(zhǔn)為患者雙足內(nèi)側(cè)之間距離為30 cm，雙足平行站立，髕骨正對(duì)前方。拍片過(guò)程中始終保持拍片探頭的位置離膝關(guān)節(jié)保持60 cm的距離，然后從患者脛骨外旋20°到內(nèi)旋20°每?jī)?nèi)旋5°攝一次前后位全長(zhǎng)平片。然后讓患者膝關(guān)節(jié)屈曲10°，從脛骨外旋20°到內(nèi)旋20°每?jī)?nèi)旋5°再拍一次前后位全長(zhǎng)平片。在前后位全長(zhǎng)平片上測(cè)量下肢力學(xué)軸線角度、下肢解剖軸線角度以和脛骨假體對(duì)線角度。下肢力學(xué)軸線角度為髖關(guān)節(jié)中心到膝關(guān)節(jié)中心，再由膝關(guān)節(jié)中心到踝關(guān)節(jié)中心的連線的角度，即髖膝踝角。下肢解剖軸線角度為股骨解剖軸和脛骨解剖軸的角度。脛骨假體對(duì)線角度為脛骨假體基座與脛骨解剖軸垂線的角度。

1．3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法測(cè)量角度的結(jié)果用SPSS 15．1軟件的方差分析來(lái)比較多組數(shù)據(jù)之間的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2結(jié)　　果

2．1下肢的旋轉(zhuǎn)對(duì)下肢力學(xué)軸線角度有顯著的影響在內(nèi)旋下肢的過(guò)程中，下肢力學(xué)軸線角度從脛骨外旋20°的內(nèi)翻3°，變成脛骨內(nèi)旋20°的外翻2°，兩組之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P ＜0．05)(見(jiàn)表1，見(jiàn)圖1)。

2．2下肢的旋轉(zhuǎn)對(duì)下肢解剖軸線角度有顯著影響在內(nèi)旋下肢的過(guò)程中，下肢完全伸直時(shí)下肢解剖外翻角從脛骨外旋20°的外翻7．57°減小為脛骨內(nèi)旋20°的外翻3．71°，兩組之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0．05)(見(jiàn)表1，見(jiàn)圖1)。

2．3脛骨解剖軸角度同樣隨著下肢的旋轉(zhuǎn)明顯發(fā)生變化脛骨解剖軸的角度從脛骨外旋20°的內(nèi)翻1．6°變?yōu)槊劰莾?nèi)旋20°的外翻1．4°，兩組之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0．05)(見(jiàn)表1，見(jiàn)圖1)。

表1　下肢旋轉(zhuǎn)和膝關(guān)節(jié)屈曲10°對(duì)下肢力學(xué)軸線角度、下肢解剖軸線角度和脛骨解剖軸的角度的影響(n=12，±s)

表1　下肢旋轉(zhuǎn)和膝關(guān)節(jié)屈曲10°對(duì)下肢力學(xué)軸線角度、下肢解剖軸線角度和脛骨解剖軸的角度的影響(n=12，±s)

下肢旋轉(zhuǎn)　　下肢力學(xué)軸線角度　　下肢解剖外翻角　　下肢解剖外翻角(膝關(guān)節(jié)屈曲10°)脛骨解剖軸的角度(膝關(guān)節(jié)屈曲10°)外旋20°　　內(nèi)翻(3±0．2)°　　外翻(7．57±0．3)°　　外翻(2．29±0．2)°　　內(nèi)翻(1．6±0．2)°外旋15°　　內(nèi)翻(2．8±0．3)°　　外翻(6．55±0．2)°　　外翻(2．95±0．3)°　　內(nèi)翻(1．4±0．3)°外旋10°　　內(nèi)翻(2±0．1)°　　外翻(5．05±0．1)°　　外翻(3．30±0．2)°　　內(nèi)翻(1．2±0．2)°外旋5°　　內(nèi)翻(1±0．2)°　　外翻(4．95±0．2)°　　外翻(3．45±0．2)°　　內(nèi)翻(1．0±0．1)° 0°　0°　　外翻(4．90±0．1)°　　外翻(3．75±0．3)°　　內(nèi)翻(0．8±0．3)°內(nèi)旋5°　　外翻(0．8±0．1)°　　外翻(4．45±0．3)°　　外翻(3．90±0．3)°　　內(nèi)翻(0．5±0．2)°內(nèi)旋10°　　外翻(1±0．1)°　　外翻(4．6±0．4)°　　外翻(4．5±0．3)°　　外翻(0．4±0．2)°內(nèi)旋15°　　外翻(1．6±0．2)°　　外翻(4．1±0．4)°　　外翻(5．1±0．4)°　　外翻(1．0±0．1)°內(nèi)旋20°　　外翻(2±0．1)°　　外翻(3．71±0．2)°　　外翻(5．73±0．2)°　　外翻(1．4±0．2)°

3討　　論

全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后準(zhǔn)確的下肢力線恢復(fù)和合適的假體對(duì)線對(duì)于降低異常的磨損和假體的長(zhǎng)期生存率是十分重要的［2-3］。但在臨床實(shí)踐中，術(shù)后的下肢全長(zhǎng)片測(cè)量時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到由于患者拍片時(shí)下肢擺放的位置不正確，導(dǎo)致術(shù)者對(duì)手術(shù)結(jié)果的錯(cuò)誤判斷。以往的研究主要關(guān)注術(shù)前X線片的測(cè)量和術(shù)中生理力學(xué)軸線的恢復(fù)的重要性［4-5］，但對(duì)于TKA術(shù)后X線的測(cè)量的研究較少。本研究針對(duì)臨床中遇到的問(wèn)題，對(duì)于下肢的旋轉(zhuǎn)對(duì)于全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后下肢對(duì)線軸和脛骨假體對(duì)線的影響進(jìn)行了詳細(xì)的研究。本研究發(fā)現(xiàn):a)下肢的旋轉(zhuǎn)對(duì)下肢力學(xué)軸線角度有顯著的影響，在下肢內(nèi)旋的過(guò)程中，下肢力學(xué)軸線角度從脛骨外旋20°的內(nèi)翻3°，變成脛骨內(nèi)旋20°的外翻2°;b)下肢的旋轉(zhuǎn)對(duì)下肢解剖軸線角度有顯著影響;c)脛骨解剖軸的角度同樣隨著下肢的旋轉(zhuǎn)明顯減小;d)股骨前弓隨著下肢內(nèi)旋顯著變小。

全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后標(biāo)準(zhǔn)的影像學(xué)資料必須包括三個(gè)軸面的X線片:站立位的前后全長(zhǎng)片、膝關(guān)節(jié)側(cè)位片和髕骨軸位片［6］。術(shù)后的下肢全長(zhǎng)片測(cè)量時(shí)需要有規(guī)范的要求，以保證拍出的X線片能夠準(zhǔn)確地反應(yīng)人工關(guān)節(jié)假體位置信息。標(biāo)準(zhǔn)的下肢全長(zhǎng)片測(cè)量有兩個(gè)基本要求:a)X線的球管需對(duì)準(zhǔn)膝關(guān)節(jié)，與脛骨假體基座的后傾形成合適的角度，這樣才能清楚的顯示脛骨假體固定的界面，反應(yīng)脛骨假體的位置和透亮帶;b)要求髕骨對(duì)準(zhǔn)X線球管，以減少下肢的旋轉(zhuǎn)變化，更準(zhǔn)確的反應(yīng)膝關(guān)節(jié)冠狀面的對(duì)線［6］。

站立位的前后全長(zhǎng)片中，需要注意如下的角度。a)下肢的力學(xué)軸線角，為髖關(guān)節(jié)中心到膝關(guān)節(jié)中心，再由膝關(guān)節(jié)中心到踝關(guān)節(jié)中心的連線，兩個(gè)連線的角度即髖膝踝角［7］。公認(rèn)的TKA術(shù)后要求髖膝踝角為內(nèi)外翻3°。如果髖膝踝角超過(guò)3°，文獻(xiàn)報(bào)道認(rèn)為會(huì)影響假體長(zhǎng)期生存率［8］。b)下肢解剖外翻角即股骨外翻角，由于生理股骨外翻角存在一定的變異，范圍從內(nèi)翻1°至外翻16°不等，平均(5．7±2．3)°。因此，如果使用股骨力線定位裝置時(shí)僅僅取股骨外翻角的平均值，可能相當(dāng)多患者的術(shù)后下肢力線出現(xiàn)較大誤差［9］。c)脛骨解剖軸角度:脛骨解剖軸線的垂直線與脛骨假體基座所形成的角，正常為90°，對(duì)于判斷脛骨假體安裝的內(nèi)外翻角度有指導(dǎo)意義。

圖1　下肢旋轉(zhuǎn)對(duì)下肢力學(xué)軸線角度的影響

在正位X線片中，要注意以下的下肢骨性解剖標(biāo)志，以確定下肢的旋轉(zhuǎn)。a)股骨小轉(zhuǎn)子:是股骨近端重要的解剖標(biāo)志，關(guān)節(jié)置換手術(shù)中對(duì)于判斷股骨旋轉(zhuǎn)方位起到?jīng)Q定性作用。股骨小轉(zhuǎn)子的大小與股骨的旋轉(zhuǎn)有直接關(guān)系，中立位時(shí)，股骨小轉(zhuǎn)子高度占小轉(zhuǎn)子水平股骨橫徑男性左側(cè)占16%左右，右側(cè)占17%，女性左側(cè)占16%，右側(cè)占14%左右，內(nèi)旋以后小轉(zhuǎn)子投影減小，外旋后增大。b)腓骨頭:小頭內(nèi)上面有關(guān)節(jié)面與脛骨上端外面的關(guān)節(jié)面相關(guān)節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)的正位片中腓骨頭與脛骨僅有少量重疊，對(duì)于判斷脛骨旋轉(zhuǎn)方位起到?jīng)Q定性作用［10-11］。

目前對(duì)于評(píng)價(jià)手術(shù)技術(shù)的術(shù)后影像學(xué)參數(shù)還存在一些爭(zhēng)議。在Lotke的一項(xiàng)早期研究強(qiáng)調(diào)下肢解剖軸線恢復(fù)到3°～7°之內(nèi)對(duì)于保證假體的長(zhǎng)期生存是十分重要的［12］。其他一些研究認(rèn)為，下肢解剖對(duì)線為內(nèi)翻和脛骨解剖軸的過(guò)度內(nèi)翻都會(huì)導(dǎo)致假體的早期失敗。對(duì)于脛骨解剖軸的角度還存在爭(zhēng)議。一些學(xué)者認(rèn)為，脛骨假體應(yīng)該安裝到垂直于脛骨長(zhǎng)軸的位置，在行走時(shí)脛骨假體垂直于脛骨長(zhǎng)軸的位置可以減小界面之間的剪切力［13］。但另外一些學(xué)者認(rèn)為，將脛骨假體安裝到垂直于脛骨長(zhǎng)軸內(nèi)翻2°到3°可以在站立時(shí)使關(guān)節(jié)面平行于地面［14］。

總之，為了減小誤差，術(shù)前和術(shù)后的X線片拍片位置應(yīng)該是一致的，同時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):第一，拍攝前后位X線片時(shí)應(yīng)該明確下肢的解剖標(biāo)志的旋轉(zhuǎn)位置，以控制下肢旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的誤差;第二，股骨或脛骨的異常彎曲使得定位下肢解剖軸線困難增加，這種情況下建議在全長(zhǎng)片中測(cè)量下肢解剖軸線角度，而不是在膝關(guān)節(jié)正位片中;第三，如果只用膝關(guān)節(jié)正位片，在所有的病例中下肢解剖軸線測(cè)量的解剖參考點(diǎn)都應(yīng)該一致。

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Radiographic Analysis of the Alignment of Lower Extrem ity after Total Knee Arthroplusty

He qiang，Qing Zhong，Yao Shuxin，et al
(Department of knee surgery，Hong-Hui Hospital，Medical College of Xi'an Jiaotong University，Xi'an 710054，China)

Abstract:Objective The radiologic parameter after total knee replacement is very important to estimate surgical techniques and to find early prosthetic loosening．However，the radiologic parameter will be influenced by lower limb position change．The aim of the study is to investigate the relationship of lower limb position and the radiologic parameter after total knee replacement．Methods There was retrospectively study of twelve patients after total knee replacement in our hospital from September 2014 to May 2015．The full-length radiographswere taken from external rotation 20°to internal rotation 25°．The lower limbmechanical axis angle，lower limb anatomical axis and tibia anatomical axis angle weremeasured to define the relationship of lower limb position and the radiologic parameter after total knee replacement．Resu lts The lower limbmechanical axis angle varied from varus3°to valgus 2°when tibia position changes from external rotation 20°to internal rotation 20°．The lower limb anatomical axis varied from valgus7．57°to valgus3．71°when tibia position changes from external rotation 20° to internal rotation 20°with leg full extended．Tibia anatomical axis angle varied from varus1．6°to valgus1．4°when tibia position changes from external rotation 20°to internal rotation 20°．ConclusionThe rotation of anatomical landmarks on full length film should be carefully evaluated to avoid themistakes caused by rotation of the lower extremities．

Key words:total knee replacement;lower limb mechanical axis;axis of the lower limb anatomy;radiological parameter

作者簡(jiǎn)介:賀強(qiáng)(1983－)，男，主治醫(yī)師，西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬紅會(huì)醫(yī)院膝關(guān)節(jié)外科，710054。

收稿日期:2015-12-21

文章編號(hào):1008－5572(2016)03－0212－04

中圖分類(lèi)號(hào):R687．4+2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B