全膝關節置換術后下肢位置變化的影像學研究

賀強，卿忠，姚舒馨，趙光輝，孫相祥(西安交通大學醫學院附屬紅會醫院膝關節外科，陜西西安　710054)

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全膝關節置換術后下肢位置變化的影像學研究

賀強，卿忠，姚舒馨，趙光輝，孫相祥
(西安交通大學醫學院附屬紅會醫院膝關節外科，陜西西安710054)

摘要:目的全膝關節置換術后的影像學參數對手術技術的判斷和假體松動的早期發現都是十分重要的，但全膝關節置換術后的影像學參數會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節置換術后影像學參數的關系。方法對2014年9月到2015年5月我科收治的行全膝關節置換術的12名患者進行測量分析，從患者脛骨外旋20°到內旋25°每內旋5°攝一次前后位全長X線片，測量X線片中下肢力學軸線角度、下肢解剖軸線角度和脛骨解剖軸的角度的數據，獲得下肢位置變化與膝關節置換術后影像學參數的關系。結果在內旋下肢的過程中，下肢力學軸線角度從脛骨外旋20°的內翻3°變成脛骨內旋20°的外翻2°，下肢解剖外翻角從脛骨外旋20°的外翻7．57°減小為脛骨內旋20°的外翻3．71°，脛骨解剖軸的角度從脛骨外旋20°的內翻1．6°減小到脛骨內旋20°的外翻1．4°。結論拍攝前后位X線平片時應該明確下肢的解剖標志的旋轉位置，以避免下肢旋轉而導致的測量誤差。

關鍵詞:全膝關節置換術;下肢力學軸線;下肢解剖軸線;影像學參數

全膝關節置換術后假體的長期生存率部分取決于下肢的軸線對位和假體的安裝角度。全膝關節置換術后X線平片的評價對手術技術的判斷、原發癥狀的病因以及假體松動的早期細微改變的發現都是十分重要的。盡管假體的安裝位置、假體對線和韌帶平衡都有一個可以接受的范圍，但術后采用X線平片的方法來評價這些重要參數會受到膝關節的屈曲和下肢旋轉的影響。

在髖關節手術后，已經明確了髖關節假體的股骨假體會隨著下肢旋轉發生顯著的內翻外翻對線改變［1］。但在全膝關節置換術后，膝關節的屈曲和下肢的旋轉對膝關節假體影像學參數的影響還沒有研究報道。本文的研究目的為探討下肢旋轉對于全膝關節置換術后下肢力學軸線角度、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準為從2014年9月到2015 年5月我科收治的行全膝關節置換術的12名患者，植入的假體均為Zimmer后穩定型人工全膝關節。這些患者的假體安裝時，股骨髓內定位的外翻角均為外翻6°，脛骨假體前緣中點正對脛骨結節內1/3處，下肢機械力線為中立位0°。研究共入選了12名患者，10名女性，2名男性。

1．2測量方法患者拍前后位全長平片的中立位的標準為患者雙足內側之間距離為30 cm，雙足平行站立，髕骨正對前方。拍片過程中始終保持拍片探頭的位置離膝關節保持60 cm的距離，然后從患者脛骨外旋20°到內旋20°每內旋5°攝一次前后位全長平片。然后讓患者膝關節屈曲10°，從脛骨外旋20°到內旋20°每內旋5°再拍一次前后位全長平片。在前后位全長平片上測量下肢力學軸線角度、下肢解剖軸線角度以和脛骨假體對線角度。下肢力學軸線角度為髖關節中心到膝關節中心，再由膝關節中心到踝關節中心的連線的角度，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。脛骨假體對線角度為脛骨假體基座與脛骨解剖軸垂線的角度。

1．3統計學方法測量角度的結果用SPSS 15．1軟件的方差分析來比較多組數據之間的統計學差異。

2結　　果

2．1下肢的旋轉對下肢力學軸線角度有顯著的影響在內旋下肢的過程中，下肢力學軸線角度從脛骨外旋20°的內翻3°，變成脛骨內旋20°的外翻2°，兩組之間有統計學差異(P ＜0．05)(見表1，見圖1)。

2．2下肢的旋轉對下肢解剖軸線角度有顯著影響在內旋下肢的過程中，下肢完全伸直時下肢解剖外翻角從脛骨外旋20°的外翻7．57°減小為脛骨內旋20°的外翻3．71°，兩組之間有統計學差異(P＜0．05)(見表1，見圖1)。

2．3脛骨解剖軸角度同樣隨著下肢的旋轉明顯發生變化脛骨解剖軸的角度從脛骨外旋20°的內翻1．6°變為脛骨內旋20°的外翻1．4°，兩組之間有統計學差異(P＜0．05)(見表1，見圖1)。

表1　下肢旋轉和膝關節屈曲10°對下肢力學軸線角度、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　下肢旋轉和膝關節屈曲10°對下肢力學軸線角度、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　　下肢力學軸線角度　　下肢解剖外翻角　　下肢解剖外翻角(膝關節屈曲10°)脛骨解剖軸的角度(膝關節屈曲10°)外旋20°　　內翻(3±0．2)°　　外翻(7．57±0．3)°　　外翻(2．29±0．2)°　　內翻(1．6±0．2)°外旋15°　　內翻(2．8±0．3)°　　外翻(6．55±0．2)°　　外翻(2．95±0．3)°　　內翻(1．4±0．3)°外旋10°　　內翻(2±0．1)°　　外翻(5．05±0．1)°　　外翻(3．30±0．2)°　　內翻(1．2±0．2)°外旋5°　　內翻(1±0．2)°　　外翻(4．95±0．2)°　　外翻(3．45±0．2)°　　內翻(1．0±0．1)° 0°　0°　　外翻(4．90±0．1)°　　外翻(3．75±0．3)°　　內翻(0．8±0．3)°內旋5°　　外翻(0．8±0．1)°　　外翻(4．45±0．3)°　　外翻(3．90±0．3)°　　內翻(0．5±0．2)°內旋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

全膝關節置換術后準確的下肢力線恢復和合適的假體對線對于降低異常的磨損和假體的長期生存率是十分重要的［2-3］。但在臨床實踐中，術后的下肢全長片測量時經常會遇到由于患者拍片時下肢擺放的位置不正確，導致術者對手術結果的錯誤判斷。以往的研究主要關注術前X線片的測量和術中生理力學軸線的恢復的重要性［4-5］，但對于TKA術后X線的測量的研究較少。本研究針對臨床中遇到的問題，對于下肢的旋轉對于全膝關節置換術后下肢對線軸和脛骨假體對線的影響進行了詳細的研究。本研究發現:a)下肢的旋轉對下肢力學軸線角度有顯著的影響，在下肢內旋的過程中，下肢力學軸線角度從脛骨外旋20°的內翻3°，變成脛骨內旋20°的外翻2°;b)下肢的旋轉對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明顯減小;d)股骨前弓隨著下肢內旋顯著變小。

全膝關節置換術后標準的影像學資料必須包括三個軸面的X線片:站立位的前后全長片、膝關節側位片和髕骨軸位片［6］。術后的下肢全長片測量時需要有規范的要求，以保證拍出的X線片能夠準確地反應人工關節假體位置信息。標準的下肢全長片測量有兩個基本要求:a)X線的球管需對準膝關節，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，反應脛骨假體的位置和透亮帶;b)要求髕骨對準X線球管，以減少下肢的旋轉變化，更準確的反應膝關節冠狀面的對線［6］。

站立位的前后全長片中，需要注意如下的角度。a)下肢的力學軸線角，為髖關節中心到膝關節中心，再由膝關節中心到踝關節中心的連線，兩個連線的角度即髖膝踝角［7］。公認的TKA術后要求髖膝踝角為內外翻3°。如果髖膝踝角超過3°，文獻報道認為會影響假體長期生存率［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僅僅取股骨外翻角的平均值，可能相當多患者的術后下肢力線出現較大誤差［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°，對于判斷脛骨假體安裝的內外翻角度有指導意義。

圖1　下肢旋轉對下肢力學軸線角度的影響

在正位X線片中，要注意以下的下肢骨性解剖標志，以確定下肢的旋轉。a)股骨小轉子:是股骨近端重要的解剖標志，關節置換手術中對于判斷股骨旋轉方位起到決定性作用。股骨小轉子的大小與股骨的旋轉有直接關系，中立位時，股骨小轉子高度占小轉子水平股骨橫徑男性左側占16%左右，右側占17%，女性左側占16%，右側占14%左右，內旋以后小轉子投影減小，外旋后增大。b)腓骨頭:小頭內上面有關節面與脛骨上端外面的關節面相關節，標準的正位片中腓骨頭與脛骨僅有少量重疊，對于判斷脛骨旋轉方位起到決定性作用［10-11］。

目前對于評價手術技術的術后影像學參數還存在一些爭議。在Lotke的一項早期研究強調下肢解剖軸線恢復到3°～7°之內對于保證假體的長期生存是十分重要的［12］。其他一些研究認為，下肢解剖對線為內翻和脛骨解剖軸的過度內翻都會導致假體的早期失敗。對于脛骨解剖軸的角度還存在爭議。一些學者認為，脛骨假體應該安裝到垂直于脛骨長軸的位置，在行走時脛骨假體垂直于脛骨長軸的位置可以減小界面之間的剪切力［13］。但另外一些學者認為，將脛骨假體安裝到垂直于脛骨長軸內翻2°到3°可以在站立時使關節面平行于地面［14］。

總之，為了減小誤差，術前和術后的X線片拍片位置應該是一致的，同時應注意以下幾點:第一，拍攝前后位X線片時應該明確下肢的解剖標志的旋轉位置，以控制下肢旋轉而導致的誤差;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片中測量下肢解剖軸線角度，而不是在膝關節正位片中;第三，如果只用膝關節正位片，在所有的病例中下肢解剖軸線測量的解剖參考點都應該一致。

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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

作者簡介:賀強(1983－)，男，主治醫師，西安交通大學醫學院附屬紅會醫院膝關節外科，710054。

收稿日期:2015-12-21

文章編號:1008－5572(2016)03－0212－04

中圖分類號:R687．4+2

文獻標識碼:B