下肢力線的相關研究進展

楊夢其 趙洪波

【摘 要】下肢力線是一個靜態負重軸，在冠狀位下肢全長X線上表現為從股骨頭中心至踝關節中心的連線。它的精確測量受多種因素的影響，它與臨床關系密切，特別是在人工膝關節置換及截骨矯形術的應用非常重要。本文對此進行綜述，為臨床提供參考。

【關鍵詞】下肢力線 測量 體位 脛骨高位截骨術 膝關節置換術

Abstract Lower extremity force line is a static load axis， which shows a line from the center of femoral head to the center of ankle joint on coronal lower extremity X-ray. Its accurate measurement is influenced by many factors， and it is closely related to clinical practice， especially in the application of artificial knee replacement and osteotomy and orthopedics. In this paper， we summarize this and provide a reference for clinical practice.

Key words axial alignment of lower limb， measure， position， High tibial osteotomy， Knee arthroplasty

【中圖分類號】R684. 3【文獻標識碼】A【文章編號】1672-3783（2019）06-03--01

隨著人類壽命的延長，膝骨關節炎的發病率明顯增高。下肢力線與膝骨關節炎疾病的發生、發展、治療密不可分。下肢力線在臨床的重要性被越來越多的學者關注。

1 下肢力線的概念及應用

下肢力線也被叫作下肢機械軸，這個概念是由Pauwels[1]最早提出來的。它是一個靜態負重軸，指的是在下肢全長X線上從股骨頭中心至踝關節中心的連線。可分解為兩部分，一部分是股骨機械軸，另一部分是脛骨機械軸，自股骨頭中心連線到膝關節中心是股骨機械軸，自膝關節中心連線到踝關節中心是脛骨機械軸。正常人冠狀面的下肢力線一般是經過膝關節的中心或稍偏向內側，也就是說股骨機械軸與脛骨機械軸夾角（髖-膝-踝角）一般為180°（0°）或稍小于180°（0°），180°（0°）是理想狀態的角度。膝內翻畸形是髖-膝-踝角小于180°，而膝外翻畸形是髖-膝-踝角大于180°[2]。建立下肢力線需要確立3個中心點，股骨頭是一個近似規則的圓形，可以使用圓規或Mose圈很容易確定，確立膝關節中心有5個方法，包括①脛骨平臺上緣的中點②脛骨的髁間棘中點③股骨髁間凹的頂點④股骨髁間窩的中心⑤膝關節間隙平面的軟組織中點。以上5個點之間相差一般不超過5mm，多數骨科醫師以骨骼解剖在X線上清楚好辨為原則而采用脛骨髁間棘的中點或股骨髁間凹的頂點。踝關節中心的確立主要有①踝關節間隙水平的軟組織中點②距骨的中心③踝關節間隙水平的內外踝表面間距的中點。這3個中心的距離一般相距2-3mm。大多選擇距骨中心作為踝關節中性點。

下肢力線在人工膝關節置換及截骨術的應用非常重要，甚至直接決定手術的成敗。如何準確地重建下肢力線是全膝關節置換術（TKA）成功的關鍵因素之一，準確重建下肢力線對患者術后緩解關節癥狀、恢復關節功能和人工關節使用壽命均具有重要意義，全膝關節置換術后良好地使下肢力線恢復能使膝關節的內外壓力均勻分布，從而降低人工膝關節松動概率并能夠減輕假體的磨損，使假體生存率提高[3]，目前認為TKA術后應該將下肢力線畸形控制在3°以內，一旦內翻或外翻畸形殘余角度超過3°，將會使全膝關節置換術后的遠期效果受到影響[4]。脛骨高位截骨術（HTO）旨在通過脛骨近端高位截骨來糾正下肢力線，將退變的膝關節內側間室的載重負荷轉移到相對正常的膝關節外側間室，通過改變膝關節的生物力學環境，延緩關節炎的發展速度，并可能促進膝關節內側間室的軟骨修復，從而達到緩解膝關節疼痛，減輕膝節炎癥狀，恢復膝關節活動功能并延長關節壽命的目的[5，6]。脛骨高位截骨術治療膝關節骨關節炎患者時，要想取得良好療效，術中精確的力線控制至關重要。目前多數專家學者認為HTO糾正下肢力線在膝關節通過Fujisawa點效果較好。但術中仰臥非負重位力線糾正合適了，術后站立負重位后力線還一樣嗎？會丟失或改變多少？仍需要進一步研究。可見下肢力線臨床應用相關研究的重要性。

2 下肢力線精確測量的影響因素

2.1 攝片與測量方法 過去傳統獲得下肢全長X線片需要以髖關節、膝關節、踝關節分別為中心共拍攝正位X線片3張，然后經過手工拼接而成，通過使用透明的角度尺手工把測量完成。今天隨著科技的發展，數碼X線攝像出現并逐漸普及，拍攝下肢全長X線片也有了全新的方法，數碼X線可利用計算機影像歸檔和通信系統（ PACS）提高拍攝的清晰度和測量的速度以及精確度。Goker等[7]通過對骨關節炎患者的數碼X線片傳統手工的測量與計算機系統輔助軟件的測量進行對比研究，得出手工測量得出的精確度僅為1.6°，而計算機系統輔助軟件測量的精確度達到0.4°，研究還發現手工測量和PACS系統測量之間的差異為（0.57 ±0.40）°，前者的可重復性相對較差，偏差達1.6°，而后者僅為0.4°。另外數碼計算機系統可通過移位、放大、改變灰黑度等方式更好地顯示圖像和辨別解剖標志，測量更精準。

2.2 體位

2.2.1 站立負重位與仰臥非負重位：許剛[8]等通過對56膝關節進行非負重與負重膝內翻角的測量指出，非負重位膝內翻角平均為8.58°，負重位平均13.45°，兩者之差平均4.79°，并且這種差別隨著患者負重位的膝內翻角的增加而加大。Brouwer等對20例膝內翻患者進行了負重位和非負重位下肢力線的對比研究，發現非負重位膝內翻角比負重位膝內翻角平均減少2°。研究認為軟組織的松弛或攣縮和骨結構的改變均會影響膝關節的平衡。例如長時間的膝內翻患者使膝關節內側副韌帶攣縮，膝外側副韌帶松弛，負重位時松弛的膝關節外側副韌帶在身體壓力下被拉長，使關節內外力量不平衡，重力作用下脛骨向內側移位，導致膝內翻加重。

2.2.2 拍攝標準體位：作為臨床骨科大夫，應擁有根據手里的X線片鑒別該片拍攝的是不是標準體位的能力，并會識別拍攝時各種錯誤的擺放體位，標準擺放體位的X線片應有如下特點：股骨髁的輪廓相對稱，脛骨嵴的輪廓應該呈筆架樣，而脛腓骨近端的部分重疊大概占到腓骨小頭的1/3。肢體旋轉會引起膝關節中心位置的變化，研究表明，外旋將會導致膝內翻角增大，內旋則導致膝外翻角增大。McCann等研究表明，不同膝內翻患者拍攝下肢全長位片時隨著脛骨內旋每增加 10°，內翻角會有 0.84°到 3.08°的改變。可見錯誤的擺放體位能很大程度上影響下肢全長X線片上下肢力線的測量，所以拍攝下肢全長片時一定要注意擺放標準體位。

3 下肢力線糾正的相關治療方法

3.1 脛骨高位截骨術（HTO） HTO是膝骨關節炎階梯治療“保膝”的方法之一，通過脛骨近端高位截骨來糾正下肢力線，將退變的膝關節內側間室的載重負荷轉移到相對正常的膝關節外側間室，通過改變膝關節的生物力學環境，延緩關節炎的發展，并可能促進膝關節內側間室的軟骨修復，從而達到緩解膝關節疼痛，減輕膝節炎癥狀，恢復膝關節活動功能的目的。合適的患者選擇是 HTO 成功的關鍵因素之一，目前認為HTO的適應證為：膝內翻畸形角度大于5°，內翻畸形角度小于20°，脛骨的內翻畸形應大于5°，關節活動度大于90°，屈曲攣縮小于20°，內側股脛間室骨關節炎，外側的軟骨及外側半月板的功能均正常。禁忌征為：類風濕性關節炎及感染性關節炎，多間室關節病變，內翻畸形角度>20，關節活動度<90，屈曲攣縮>20，膝關節周圍主要韌帶的功能不全，下肢所有肌群肌力達不到Ⅴ級。早期認為年齡>65歲及肥胖患者為脛骨高位截骨術（HTO）絕對禁忌征，但現在認為如果患者沒有被診斷為嚴重骨質疏松，且日常生活中的活動量也較大，亦可選擇HTO。HTO優點：保留了患者本身的關節，最大程度地保留了關節的本體感覺和運動功能，日后行“膝關節置換術”基本不受影響。缺點：生存率分析各學者發表的結果差異較大，可能與適應癥的把握、截骨方法及固定材料的選擇有關，多數學者認為“TKA”比“THO”能提高更好的長期生存率。

3.2 全膝關節置換術（TKA） 全膝關節置換術（TKA）是治療嚴重膝關節疾病的外科重建手術，通過切除患者已不能自身修復的關節面，用人工關節代替病變的關節，利用機械學原理重建下肢力線，達到解除關節疼痛，維持關節穩定，恢復關節功能的目的。TKA適應癥比較寬泛，嚴重的膝關節病變、畸形、骨破壞、關節不穩定而導致的明顯疼痛、關節行走或站立功能障礙的患者，包括原發性骨關節病、創傷性關節炎、類風濕性關節炎及其它的非感染性關節病的晚期。對于脛骨近端或者股骨遠端生長的骨腫瘤患者，且有條件保留肢體的，亦可以在做瘤段切除后，用特殊的人工關節假體行人工全膝關節置換術。優點：全膝關節置換術（TKA）是目前臨床治療晚期膝骨關節病最有效、最成功的手術之一，技術成熟，療效顯著，假體生存期長。但缺點也很明顯，如對患者損傷大，術后并發癥多，比如持續疼痛、感染、假體松動、假體周圍骨折、關節不穩、關節僵硬、切開愈合不良、下肢深靜脈血栓形成、術后的康復周期長等。

總之，膝關節與下肢力線密不可分，膝關節骨關節炎的發生會引起下肢力線的改變，下肢力線的改變引起膝關節負荷的改變，從而加重膝骨關節炎的進展，膝骨性關節炎發展到一定程度又需要通過糾正下肢力線去治療。所以下肢力線的相關研究對膝關節疾病的研究至關重要。應充分深刻的認識下肢力線，考慮各種因素的影響，探索出一條獲得精準力線的方法，更確切地指導臨床。但以上評述的下肢力線僅是冠狀位的，未來應著眼于研究立體的、多維的、全方位的下肢力線。

參考文獻

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