墊片設計對TKA術后髕骨傾斜和脛骨旋轉運動的影響

及松潔，周一新，劉慶華，李玉軍，周乙雄，李 為

(北京積水潭醫院，北京100035)

全膝關節置換術(TKA)已成為廣泛接受并且療效可靠的外科技術。從20世紀90年代開始，許多人工膝關節假體公司改良了膝關節假體設計，期望能夠改善術后膝關節活動度。本研究通過對采用不同墊片的兩組病例影像學表現的分析比較，運用循環透視技術對研究對象進行連續性觀察，探討墊片設計因素對膝關節運動的影響。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 研究2007年7月～2009年6月接受TKA的28例患者，共42膝。所有患者均診斷為膝關節骨關節炎。全部使用Smith-Nephew公司GENESISⅡ型假體進行置換。所有患者由同一位醫生完成手術，均采用髕旁內側入路。術中按隨機原則分別安放GENESISⅡ標準墊片或高屈曲墊片，并據此分為A組(標準墊片)和B組(高屈曲墊片)。A組13例(19膝)，男1例、女12例，年齡54～74(64.3±8.2)歲，BMI 23.63～35.75(28.26±3.64)，左膝4例、右膝3例、雙膝6例，術前活動度70°～125°(90.0°±15.5°);B 組15 例(23 膝)，男1例、女 14例，年齡 54～74(62.8±6.5)歲，BMI 23.88～29.38(26.27±1.89)，左膝2例、右膝5例、雙膝8 例，術前活動度 65°～125°(95.9°±16.0°)。兩組臨床資料均無統計學差異。

1.2 GENESISⅡ墊片高屈曲改良設計特點 前方凹槽加深，減少高屈曲時髕韌帶的張力;中央柱前方斜率的加大，避免在高屈曲時出現髕骨撞擊;墊片后方曲率半徑的變化在高屈曲時更好的與股骨后髁相匹配。后方平臺變薄，更好的引導股骨髁的后滾。

1.3 評估指標 所有病例平均隨訪27.7(12～38)個月。術前和術后隨訪時記錄膝關節活動度。拍攝標準膝關節正位和側位X線平片，評估放射學上有無假體松動的表現。固定股骨側，使患者在側臥位下被動屈曲膝關節。使用島津(Sonialvision SafineⅡ)大平板多功能數字化斷層/透視系統進行循環透視拍攝膝關節屈伸活動側位，拍攝速度為7.5 fps。使用Image J 1.38X醫學圖像分析軟件進行數據擬合對循環透視生成的影像進行分析，選取需要的屈曲位置。使用CorelDRAW 14.0作圖軟件測量膝關節自伸直位至極度屈曲時，髕骨軸線與脛骨軸線的成角即髕骨傾斜角(成角在脛骨前方為正值，后方為負值);依據 Yamamoto 的回歸方程［1，2］，可以通過脛骨和腓骨之間相對位置的變化來測算脛骨旋轉的角度。每10°進行1次測量，影像學資料分析工作均由同一名醫師完成。

1.4 統計學方法 比較兩組術后各評估指標的差異性，使用Mann-Whitney U非參數檢驗進行統計學分析。統計分析均使用PASW Statistics 18.0統計軟件完成，以P≤0.05為有統計學差異。

2 結果

2.1 活動度比較 本研究42膝至隨訪截止時，假體生存率為100%。在膝關節正位及側位X線片中，沒有影像學松動的表現。A組活動度為85°～130°(119.5°±12.2°)，B 組為95°～135°(122.6°±11.5°)，P=0.789。

2.2 髕骨傾斜角比較 不同膝關節屈曲度時兩組間髕骨傾斜角比較見表1。膝關節屈曲至130°時，兩組有統計學差異(P＜0.05)。

表1 A組和B組髕骨傾斜角比較(±s)

表1 A組和B組髕骨傾斜角比較(±s)

膝關節屈曲度A 組n 髕骨傾斜角(°)B 組n 髕骨傾斜角(°)P值伸直位19 -9.8±2.6 23 -9.9±2.9 0.969屈曲10° 19 -9.2±2.4 23 -9.0±2.9 0.655屈曲20° 19 -7.0±2.5 23 -6.4±2.9 0.222屈曲30° 19 -3.7±3.4 23 -2.8±2.4 0.202屈曲40° 19 -2.2±2.1 23 -1.2±2.7 0.168屈曲50° 19 0.7±2.8 23 2.1±2.9 0.078屈曲60° 19 2.5±2.6 23 4.0±3.1 0.056屈曲70° 19 6.6±3.4 23 7.7±3.1 0.261屈曲80° 19 8.9±3.5 23 10.1±2.6 0.800屈曲90° 18 12.5±2.7 23 13.5±2.4 0.085屈曲100° 18 17.7±1.9 22 17.2±2.7 0.497屈曲110° 15 20.5±3.0 20 19.8±2.9 0.414屈曲120° 12 22.7±2.8 19 23.6±2.2 0.595屈曲130° 6 23.2±3.6 9 26.9±1.4 0.034

2.3 脛骨旋轉角度比較 見表2。將伸直位得到的測量結果定義為基線(0°)，膝關節不同屈曲度時脛骨的活動可以通過脛骨的不同旋轉角度與基線的比較得到。

表2 A組和B組脛骨旋轉角度比較(±s)

表2 A組和B組脛骨旋轉角度比較(±s)

膝關節屈曲度A 組n 脛骨內旋(°)B 組n 脛骨內旋(°)P值伸直位 19 0 23 0—屈曲10° 19 1.1±3.4 23 1.3±3.3 0.960屈曲20° 19 0.7±3.5 23 1.2±3.7 0.820屈曲30° 19 0.5±3.1 23 -0.8±3.8 0.142屈曲40° 19 0.6±3.2 23 0.1±3.2 0.551屈曲50° 19 1.2±3.2 23 0.9±3.3 0.742屈曲60° 19 1.8±3.9 23 1.2±4.2 0.266屈曲70° 19 2.2±4.0 23 2.0±4.0 0.919屈曲80° 19 2.6±4.0 23 2.7±3.7 0.658屈曲90° 18 3.5±3.3 23 3.8±3.9 0.627屈曲100° 18 4.9±3.7 22 5.4±3.3 0.683屈曲110° 15 6.7±4.1 20 7.1±3.8 0.537屈曲120° 12 8.1±4.6 19 8.5±4.1 0.745屈曲130° 6 10.1±3.8 9 11.1±4.1 0.516

3 討論

臨床評價方面，Laskin等［3］對100例使用標準墊片的GENESISⅡ假體患者隨訪了5 a，假體生存率為98%，平均活動度為118°，79%的患者可以完成雙腿交替上下樓梯的活動。Bourne等［4］也對100例使用標準墊片GENESISⅡ假體的患者隨訪10 a，假體生存率為96%，至隨訪時活動度為100°～117°。McCalden 等［5］將使用 GENESISⅡ標準墊片的50例膝與使用GENESISⅡ高屈曲墊片的50例膝進行比較，隨訪2.7 a，兩組術后活動度無差異。本研究中，隨訪截止時在膝關節正位及側位X線片中，沒有影像學松動的表現，假體生存率為100%。高屈曲墊片組術后活動度比標準墊片組稍高，但無統計學差異，可見單純墊片的高屈曲改良設計對術后活動度的影響并不大。

影像學參數的評價方面，正常膝關節屈曲60°時髕骨傾斜角為 5°，屈曲 90°時髕骨傾斜角為9°［6，7］。本研究中，在屈曲度數較低時，TKA 術后髕骨傾斜角接近正常，而隨著屈曲度數的增加，髕骨傾斜角開始大于正常膝關節，高屈曲墊片和標準墊片組間無差異，均明顯大于正常組。髕骨傾斜角增大，可能是髕骨和股骨的接觸位置上移造成的［6］。大部分患者在TKA術后髕股關節的接觸位置會上移，這與假體髕股關節的設計有關，可能與TKA術后關節線的抬高也有關。髕股關節接觸部位的上移，使髕前張力增大，是膝前痛發生的原因之一。本研究中，兩組在膝關節屈曲0°～120°時無差異，一定程度上說明髕骨傾斜角的變化與墊片表面幾何形狀關系不大。但膝關節屈曲大于120°時，兩組開始出現差異，這可能是因為標準墊片在中央柱較粗，高屈曲時其前方可能會影響髕骨的位置。而改良設計的高屈曲墊片，中央柱前方斜率較大，高屈曲時可以很好的避免中央柱對髕骨的影響。

很多研究報道，正常膝關節在極度屈曲時脛骨相對股骨內旋了 14°～19°［8］。TKA 術后脛骨的內旋幅度與假體設計有很大關系［9］。Walker等［10］的研究表明，全髁型膝關節置換術后，脛股關節的軸向旋轉運動可達12°。傳統鉸鏈型膝關節置換術后發生早期松動或假體間連接部件損壞的原因也正在于膝關節屈伸過程中脛骨旋轉而產生的脛股關節間強大的扭矩。對后方穩定型人工膝關節而言，其脛股關節間的旋轉限制性主要來源于股脛關節面之間的吻合作用及脛股關節旋轉到一定程度時出現的cam-post撞擊現象［11］。本研究中，兩組脛骨軸向運動在膝關節屈曲0°～30°時都出現了輕度的外旋，與周一新等［12］報道一致，說明在后穩定型假體中脛骨的反常旋轉是明顯存在的。在屈曲30°以后，脛骨開始內旋，屈曲超過80°后，內旋速度明顯增快，膝關節屈曲至最大時脛骨內旋亦內旋到最大幅度。可見膝關節屈曲和脛骨軸向運動是緊密相關的，兩組在脛骨旋轉的時相和幅度上沒有明顯差異，這一定程度說明了墊片的改良設計對于股脛關節的軸向運動影響不大。

總之，本研究結果表明，單純的墊片改良設計對于TKA術后活動度的改善不明顯;髕骨的運動軌跡不僅受到股骨假體髁間設計的影響，還受到中央柱設計的影響，中央柱的改良設計可以改善髕骨軌跡;墊片設計對于股脛關節的旋轉運動影響不大。

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