全膝關節(jié)置換術不同股骨后髁偏心距對術后膝關節(jié)最大屈曲度影響的初步研究

黃　威　孔　榮　李守民　方詩元　禹德萬　朱　晨　李乾明　徐　澤　王　磊

全膝關節(jié)置換術不同股骨后髁偏心距對術后膝關節(jié)最大屈曲度影響的初步研究

黃威孔榮李守民方詩元禹德萬朱晨李乾明徐澤王磊

[摘要]目的通過初步基礎實驗研究，探討股骨后髁偏心距與膝關節(jié)置換術后膝關節(jié)最大屈曲度的關系。方法對6具尸體膝關節(jié)(6膝)進行全膝關節(jié)置換術，應用股骨前參照測量導板系統(tǒng)，保持前髁截骨平面不變，調整導板鉆頭導向刻度決定股骨后髁截骨平面，依股骨后髁截骨量變化數值再調整脛骨側截骨平面，保持膝關節(jié)屈曲間隙和脛骨平臺后傾角恒定，依此安裝相應型號股骨側試模假體，最大屈曲膝關節(jié)純側位1 ∶1攝X線片，測量并記錄股骨后髁偏心距、膝關節(jié)最大屈曲角度，進行統(tǒng)計學分析。結果經Pearson相關系數和Spearman相關系數檢驗，同一標本不同股骨髁偏心距與術后膝關節(jié)最大屈曲度并無相關性(P>0.05)。結論全膝關節(jié)置換術應用后穩(wěn)定型假體股骨后髁偏心距大小與術后膝關節(jié)最大屈曲度無相關性。

[關鍵詞]全膝關節(jié)置換術；股骨后髁偏心距；膝關節(jié)屈曲度

作者單位： 230001合肥安徽醫(yī)科大學附屬省立醫(yī)院骨一科

全膝關節(jié)置換術是治療膝關節(jié)炎疼痛和改善關節(jié)功能的有效方法，術后獲得良好的膝關節(jié)屈曲度是手術成功和患者滿意的一個重要因素。全膝關節(jié)置換術后獲得良好的膝關節(jié)屈曲度，與患者年齡、性別、體質量指數、術前膝關節(jié)屈曲度、假體設計、手術技術、術后康復等因素有關[1,2]。而股骨后髁偏心距(femur posterior condylar offset)參數對于全膝關節(jié)置換術后屈曲度的影響具有爭議，有些研究認為其與術后屈曲度有關[3-5]，而有些研究認為無關[6-8]。本文通過在6具尸體膝關節(jié)(6膝)上應用人工膝關節(jié)置換術同時改變不同的股骨后髁偏心距，測量膝關節(jié)最大屈曲度，進一步探討其與術后膝關節(jié)最大屈曲度的關系。

1材料與方法

1.1實驗標本實驗用經福爾馬林固定的成年尸體下肢6具(6膝)，長度自髖關節(jié)離斷至足(包括足)，其中男尸4具(4膝)，女尸2具(2膝)，膝關節(jié)均未見明顯疤痕及畸形，被動屈伸活動自如，標本均來源于安徽醫(yī)科大學解剖學教研室。

1.2實驗材料實驗用假體選用強生DePuy PFC SIGMA后穩(wěn)定型假體固定平臺系統(tǒng)，股骨側試模選用常用型號2、2.5、3、4，測量a數值(圖1)，型號2、2.5、3、4試模，a值分別為49.0、52.0、54.0、57.0 mm；間隙墊片厚度包括1、8、10、12.5、15、17.5 mm；股骨測量導板選擇前下型(前參照，圖2)；實驗用骨水泥選用有機膠泥替代。

a為股骨假體前髁后緣至假體后髁后緣最遠端距離

前下型測量導板定位股骨前后髁截骨位置，操作中將導板上方導針置于遠端股骨表面(股骨前髁皮質爬坡處)，擰緊導板上方尺寸指示刻度，調整鉆頭導向刻度來決定后髁截骨位置(截骨量)，即前髁截骨量保持不變，不同型號股骨側假體，其后髁截骨量大小不同

1.3方法及步驟所有標本均未行髕骨置換。術前6具尸體膝關節(jié)均拍攝最大屈曲純側位1 ∶1 X線片，測量股骨后髁偏心距及最大膝關節(jié)屈曲度(測量方法見圖3)。常規(guī)行膝關節(jié)正中切口，內側髕旁入路暴露膝關節(jié)，6具膝關節(jié)均未見明顯關節(jié)軟骨磨損，先行股骨側截骨：股骨遠端等量截骨9 mm，選用前參照系統(tǒng)，將股骨測量導板導針定位于股骨遠端外側皮質齊平，擰緊尺寸指示刻度，移動鉆頭導向刻度，分別定位于2、2.5、3、4，外旋3°在導板導釘孔依次打入導釘，股骨側按實際測量大小完成斜面截骨、髁間截骨。脛骨側專用器械完成平臺截骨，平衡伸屈膝間隙，8 mm間隙塊測量屈伸間隙相等。安裝實際股骨側及脛骨側試模假體，選用8 mm半月板，極度屈曲膝關節(jié)攝最大屈曲側位1 ∶1 X線片，劃線測量并記錄股骨后髁偏心距及最大膝關節(jié)屈曲度。再分別由小至大安裝其余型號股骨側截骨板對應之導板釘孔標記，分別完成斜面截骨、髁間截骨，再分別按照不同股骨髁假體測量數據a之間差異，選擇相應脛骨側加截骨數值或選用加厚脛骨平臺半月板型號，保證屈曲間隙恒定為8 mm，應用不同型號膝關節(jié)股骨側假體極度屈曲膝關節(jié)攝最大屈曲純側位1 ∶1 X線片，依次測量股骨后髁偏心距及最大膝關節(jié)屈曲度。

b為股骨遠端后側皮質延長線與股骨后髁最遠端距離；c為股骨遠端前側皮質延長線與股骨后髁最遠端距離；其中b定義為股骨后髁偏心距，b/c定義為股骨后髁偏心距比率

1.4觀察指標同一尸體膝關節(jié)標本應用不同大小型號股骨側假體，分別拍攝最大屈曲純側位1 ∶1 X線片，依次測量并記錄股骨后髁偏心距及最大膝關節(jié)屈曲度，共6組數據。(1號標本操作中股骨側安裝不同型號假體攝1 ∶1純側位X線片如圖4、5、6、7)

圖41號標本股骨側2號假體

圖5 1號標本股骨側2.5號假體

圖61號標本股骨側3號假體

圖71號標本股骨側4號假體

1.5統(tǒng)計學方法應用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計學分析，采用Pearson相關系數和Spearman相關系數檢驗股骨后髁偏心距變化與膝關節(jié)最大屈曲度的相關性，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2結果

2.1術前與術后標本偏心距6具標本術前與采用不同型號股骨側假體術后股骨后髁偏心距詳見表1。

表1　術前與術后標本股骨后髁偏心距(mm)

2.2術前與術后標本最大屈曲度6具標本術前與采用不同型號股骨側假體術后膝關節(jié)最大屈曲度詳見表2。

表2　術前與術后標本最大屈曲度(度)

2.3統(tǒng)計分析經Pearson相關系數和Spearman相關系數檢驗，同一標本不同股骨髁偏心距與術后膝關節(jié)最大屈曲度并無相關性(P>0.05)，詳見表3。

表4　Pearson相關系數和Spearman相關系數檢驗

3討論

3.1股骨后髁偏心距對膝關節(jié)置換術后屈曲度的影響股骨后髁偏心距最早由Bellemans等[3]在2002年提出，其在150例應用后交叉韌帶保留型假體的全膝關節(jié)置換的研究中首次提出股骨后髁偏心距對膝關節(jié)最終屈曲度的影響，認為全膝關節(jié)置換術后最大可獲得的膝關節(jié)屈曲度受限于脛骨平臺后緣和股骨后側皮質的直接撞擊，重建膝關節(jié)股骨后髁偏心距可以使膝關節(jié)屈曲過程中這種直接撞擊延遲發(fā)生，故而獲得更大的膝關節(jié)屈曲度。這項研究指出了股骨后髁偏心距和膝關節(jié)屈曲度的線性關系(Pearson相關系數r=0.58,P<0.001)，同時指出股骨后髁偏心距每減少1 mm，膝關節(jié)屈曲度減少6.1°。但是，在他們的研究中，作者并沒有說明潛在的因素對膝關節(jié)屈曲度的影響，比如患者自身因素、膝關節(jié)假體運動學特點、脛骨平臺截骨后傾角。近年來，股骨后髁偏心距對膝關節(jié)活動度的影響多有報道。Malviya等[5]在101例膝關節(jié)置換12個月隨訪中發(fā)現重建或增加股骨后髁偏心距和最終膝關節(jié)最大屈曲度有關，術前應考慮膝關節(jié)假體的設計和股骨側假體的大小；Bauer等[6]在410例膝關節(jié)置換中發(fā)現，術前平均膝關節(jié)屈曲度為112°，術前平均股骨后髁偏心距為28.3 mm，術后平均股骨后髁偏心距為29.4 mm，術后平均膝關節(jié)屈曲度為108°，其認為股骨后髁偏心距、脛骨平臺后傾角度與術后膝關節(jié)屈曲度無關聯(lián)，最主要的影響因素且呈線性關系的為術前膝關節(jié)屈曲度。

3.2本實驗結果本實驗旨在初步研究股骨后髁偏心距獨立參數對術后膝關節(jié)屈曲度的影響，通過保持前髁截骨平面不變，應用股骨前參照測量導板系統(tǒng)，保持前髁截骨平面不變，調整導板鉆頭導向刻度決定股骨后髁截骨平面，依股骨后髁截骨量變化數值再調整脛骨側截骨平面，保持膝關節(jié)屈曲間隙和脛骨平臺后傾角恒定，依此安裝相應型號股骨側試模假體，攝最大屈曲膝關節(jié)純側位1 ∶1 X線片，測量并記錄股骨后髁偏心距和膝關節(jié)最大屈曲角度，進行統(tǒng)計學分析。本實驗過程中：①關節(jié)線高度發(fā)生變化，變化范圍在10 mm以內，Selvarajah等[10]對76例膝關節(jié)置換術隨訪2.5年發(fā)現，脛骨關節(jié)線平均升高1 mm(范圍-11～10 mm)，術后膝關節(jié)功能并無差異；②在通過脛骨側加截骨或改用加厚半月板及加用墊片來改變脛骨截骨平面高度時屈曲間隙會有0.5 mm變化，例如1號標本由3號股骨側假體改為2號股骨側假體，股骨后髁加截骨5 mm，脛骨平臺需墊高5 mm來保持屈曲間隙恒定，理論上半月板需要改用13 mm厚度，但實驗用強生DePuy PFC SIGMA后穩(wěn)定型假體固定平臺系統(tǒng)無此型號半月板，故半月板改用12.5 mm厚度，由于人體韌帶在等長狀態(tài)下有2 mm自我調節(jié)度，我們考慮0.5 mm屈曲間隙變化對本實驗不會產生本質影響。理論上，股骨后髁偏心距越大，屈曲過程中脛骨平臺后緣與股骨后側骨皮質發(fā)生撞擊越晚，屈曲角度越大，但6具下肢膝關節(jié)實驗標本即使應用股骨側最小2號假體所有最大屈曲側位攝片均未發(fā)現脛骨平臺后側與股骨后側皮質撞擊，本實驗數據經Pearson相關系數和Spearman相關系數檢驗，證實同一標本不同股骨髁偏心距與術后膝關節(jié)最大屈曲度并無相關性。分析得此結果原因：①膝關節(jié)后方軟組織在膝關節(jié)獲得最大屈曲角度時可能阻擋其進一步屈曲，其阻擋作用發(fā)生在脛骨平臺后側與股骨后側皮質撞擊之前。因此肥胖患者，術后膝關節(jié)在屈曲過程中，脛骨平臺后緣與股骨遠端后側骨皮質未發(fā)生撞擊之前，大腿及小腿后方軟組織即已發(fā)生阻擋，很難實現術后膝關節(jié)高屈曲度。②膝關節(jié)前方伸膝裝置長度拉伸有一定限度，其可能在膝關節(jié)獲得一定屈曲度時伸膝裝置拉伸延長至極限，故而膝關節(jié)不能進一步屈曲。因此，進行膝關節(jié)置換手術，脛骨平臺假體的偏后放置，不單因為脛骨后方骨質強度大，后移平臺假體類似于獲得脛骨結節(jié)前移的效果，減輕髕股關節(jié)壓力，減少髕骨假體磨損[11]，我們還認為有延長伸膝裝置的有效工作長度，使膝關節(jié)屈曲在過程中可獲得更大長度的延伸，同時增加了股四頭肌力臂，提高了股四頭肌工作效率，對增加膝關節(jié)置換術后膝關節(jié)屈曲度數起一定作用。依據本實驗研究結果，我們認為手術中沒有必要刻意使用較股骨側實際測量假體型號偏大號假體來改變其股骨后髁偏心距以期增加術后膝關節(jié)屈曲度；術中使用偏大號假體不僅可能需要進一步松解軟組織以達到伸屈膝間隙平衡，而且偏大號假體橫徑可能會超出股骨遠端實際橫徑，可能在膝關節(jié)屈伸活動過程中導致側副韌帶的磨損甚至斷裂，引起膝關節(jié)不穩(wěn)。

3.3本實驗存在的不足本次實驗過程中存在以下不足之處：①實驗過程中，膝關節(jié)最大屈曲位攝純側位X線片過程中，關節(jié)囊、髕骨內側支持帶、股四頭肌、筋膜、皮膚未進行縫合，未充分考慮到伸膝裝置對膝關節(jié)屈曲度的影響，這可能是我們實驗數據中膝關節(jié)最大屈曲度較Malviya等[9]進行101例膝關節(jié)置換12個月隨訪中術后平均膝關節(jié)屈曲度為108°為大的主要原因；②樣本量過少，可能會出現誤差；③實驗用標本均為經福爾馬林固定的尸體，未充分考慮其關節(jié)囊、韌帶、肌肉等軟組織張力變化與新鮮尸體區(qū)別，其張力變化對膝關節(jié)屈曲度的影響；④實驗用膝關節(jié)假體單一，未選用多種品牌假體，可能未將膝關節(jié)假體設計考慮其中。此次實驗僅為初步基礎實驗，未來我們會作出進一步改進，繼續(xù)探討和研究影響膝關節(jié)屈曲度的影響因素。

綜上所述，通過本次初步基礎臨床試驗，我們認為全膝關節(jié)置換術應用后穩(wěn)定型假體股骨后髁偏心距大小與術后膝關節(jié)最大屈曲度無相關性。影響膝關節(jié)置換術后屈曲度的因素是多方面的，可能與患者年齡、性別、體質量指數、術前膝關節(jié)的屈曲度、假體設計、手術技術、術后康復等多因素有關。

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(2014-11-23收稿2015-02-18修回)

Different femoral postrior condyle of total knee arthroplasty on the impact of the postoperative maximum flexion degeree

by preliminary basic research

HuangWei，KongRong，LiShoumin，etal

SectionⅠ，DepartmentofOrthopedics，ProvincialHospitalAffiliatedtoAnhuiMedicalUniversity，Hefei230001，China

[Abstract]ObjectiveApplication of preliminary experiment research, this paper discusses the relationship between the femoral postrior condyle and the maximum flexion of the knee after the total knee arthroplasty. MethodsTo take the total knee arthroplasty on the six lower limb corpse knees(six knees), adjusting the drill of the guide to decide posterior condylar osteotomy plane,depanding on the amount of postrior condylar osteotomy change and then adjust the value of the tibial osteotomy plane,keeping the knee flexion gap and posterior tibial slope constantly, then install the appropriate type of the femoral prosthetic tryout in turn,get the Maximum flexion knee pure lateral 1 ∶1 X-ray images, measure and record the value of the femoral condyle and knee maximum flexion degree for statistical analysis. ResultsThe data were assessed by the Pearson and Spearman correlation coefficients,the same sample of different femoral condylar offset and knee maximum flexion degree after total knee arthroplasty has no relevance.(P>0.05,had no significant difference).ConclusionDifferent femur posterior condyle and knee maximum flexion degree has no relevance after total knee arthroplasty by using the posterior stability prothesis.

[Key words]Total knee arthroplasty;Femur posterior condylar offset;Flexion of the knee

通信作者：孔榮，ahkongrong@163.com

doi:10.3969/j.issn.1000-0399.2015.04.002