前交叉韌帶損傷患者脛骨平臺后傾角不同測量方法比較

徐備,田陽婧

(1.中南大學湘雅醫院骨科,湖南 長沙 410005;2.中南大學湘雅醫院精準分子醫學湖南省重點實驗室,湖南 長沙 410005)

前交叉韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)是維持膝關節穩定的關鍵結構之一,其主要作用是可以對抗脛骨前移和旋轉載荷。ACL提供大約85%的前平移總約束力,它還可以防止過度的脛骨內側和外側旋轉,以及內翻和外翻應力[1-2]。ACL損傷最常見于涉及突然停止或改變方向、跳躍和著陸的運動,如足球、籃球、足球和下坡滑雪,多見于年輕和活躍的個體,并可能對身體和心理產生長期負面影響[3]。ACL損傷時按狀態可以分為接觸性損傷和非接觸性損傷。研究顯示,非接觸性損傷占ACL損傷的70%以上[4]。

既往大量的研究表明,非接觸性ACL損傷的一個重要解剖性危險因素為增大的脛骨平臺后傾角(posterior tibial slope,PTS)[5-7]。同時,臨床和生物力學研究顯示,增加PTS會顯著增加天然和重建的ACL的張力,由此導致的ACL損傷及ACL重建后失效的風險也逐漸增加[8]。因此,PTS的測量對于評價ACL的損傷及重建后失效的風險有重要意義。膝關節X線檢查具有方便、易得、成本低的特點,使得基于膝關節X線片進行PTS的測量成為一種值得推廣的方法。PTS一般被定義為脛骨解剖軸線(tibial anatomic axis,TAA)的垂線與脛骨平臺前后向切線之間的夾角。在膝關節標準側位X線片上,PTS常用的測量方法有三種(解剖軸法、后皮質軸法和前皮質軸法),但在人工測量過程中會產生測量誤差,不同方法測量過程的差異會影響測量的穩定性,比較PTS的這三種常用測量方法的穩定性,探討其中最穩定可靠的測量方法非常有必要。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標準 納入標準:完全的、單一的、非接觸ACL損傷。排除標準:(1)合并膝關節其他韌帶損傷;(2)伴有膝關節內骨折;(3)同時患有膝骨關節骨關節炎;(4)既往有膝關節韌帶損傷史、膝關節手術史或異常的關節檢查結果(符合韌帶的不穩定);(5)無膝關節側位X線片或攝片質量太低無法進行測量;(6)不能明確受傷機制;(7)不能明確受傷時的基本信息(如:身高、體重等);(8)年齡不足18周歲。

1.2 一般資料 通過電子病歷系統,檢索了2019年1月至2020年12月在中南大學湘雅醫院骨科接受ACL重建手術的91例患者。通過病歷記錄和手術記錄來收集患者年齡、性別、身高、體重、手術方式、ACL的受傷機制、是否完全斷裂、是否合并其他韌帶損傷。受傷機制若不能確定為非接觸性,則通過電話詢問。非接觸性損傷定義為ACL損傷時膝關節沒有與人或其他物體發生接觸。病歷資料的獲取完全遵守了中南大學湘雅醫院倫理委員會相關規定。

共納入91例研究對象,其中男72例,女19例;平均年齡(29.23±7.36)歲。所有病例均經過關節鏡手術確診,一般資料比較見表1。

表1 一般資料比較

1.3 測量方法 所有患者均完成患側標準膝關節側位X線片。兩名研究者分別采用解剖軸法、后皮質軸法和前皮質軸法獨立測量PTS,所有測量使用本院Pacs系統完成。

解剖軸法:膝關節側位X線片上,在脛骨近端(避開脛骨結節)和脛骨遠端以脛骨前后緣為起止點做兩條線段且垂直于脛骨后皮質緣,兩線段的中點的連線即為解剖軸,解剖軸垂線與經過脛骨關節面切線的夾角即為解剖軸PTS(見圖1)。

圖1 解剖軸法測量示意圖 圖2 后皮質軸法測量示意圖 圖3 前皮質軸法測量示意圖

后皮質軸法:膝關節側位X線片上,首先做一條脛骨皮質后緣的切線,然后畫出其垂線,最后畫一條直線相切于脛骨關節面,所得夾角即為后皮質軸PTS(見圖2)。

前皮質軸法:膝關節側位X線片上,脛骨皮質前緣切線(避開脛骨結節)的垂線與經過脛骨關節面切線的夾角即為前皮質軸PTS(見圖3)。

2 結 果

2.1 PTS三種測量結果 不同方法測量的PTS結果見表2。采用解剖軸法測得總體研究對象中PTS均值為(10.63±3.60) °,后皮質軸法測得PTS均值為(9.05±3.74) °,前皮質軸法測得PTS均值為(13.28±3.57) °。使用配對樣本t檢驗比較三種測量方法結果之間的差異,結果顯示三種測量方式之間的結果差異有統計學意義。使用獨立樣本t檢驗比較男女性之間的PTS差異,結果顯示解剖軸法和前皮質軸法測量的PTS男女之間差異無統計學意義(P>0.05),后皮質軸法測量的PTS男女之間差異有統計學意義(P<0.05)。

表2 采用不同方法測量的PTS結果

2.2 PTS三種不同測量方法穩定性評價 三種不同測量方法的穩定性評價見表3。后皮質軸測量PTS方法組內一致性(ICC=0.953)和組間一致性(ICC=0.882)在三種不同測量方法中最高。

表3 PTS三種不同測量方法穩定性評價

3 討 論

ACL損傷相關的危險因素可大致分為外在危險因素和內在危險因素。內在危險因素,如解剖結構、骨骼形態和一般韌帶松弛是由遺傳決定的,很難改變[9]。近年來,前交叉韌帶重建(anterior cruciate ligament reconstruction,ACLR)術前規劃中患者特異性骨形態的研究日益引起人們的興趣。因此,解剖學上可變的測量被認為是ACL損傷和ACLR失效的危險因素,包括髁間切跡狹窄、股骨外側切跡深、PTS增大和內翻對齊不良。在這些解剖學方面的考慮中,較大的PTS由于在負重活動中傾向于引起脛骨前平移,對ACL施加更大的壓力而受到特別關注[10]。一項尸體研究評估了不同PTS對ACL完好膝關節的影響,發現PTS增大時外力引起的脛骨前側平移也增大,表明了在施加軸向力、前向力和外翻力時,較大的PTS是脛骨前移位增加的危險因素[11]。此外,PTS的增加已顯示出即使在日常生活活動中也會改變正常的膝關節運動,這一點在最近的一項計算機建模研究中得到了證明,該研究發現病理性PTS與脛骨前移位和模擬活動(如行走、蹲下和站立)中ACL力的增加之間存在關聯[12]。

然而,關于PTS在ACL移植失敗中的作用的生物力學和臨床研究仍相對較新,因此,關于其作為解剖學危險因素的相對重要性仍然備受關注。PTS已被確定為ACL損傷的一個可能因素。Dejour和Bonnin研究表明[13],在ACL缺損的膝關節中,PTS每增加1 °,脛骨前平移就會增加6 mm。Giffin等[14]證明,脛骨斜率的增加會導致脛骨靜止位置的前移,從而減少后交叉韌帶缺損膝關節的下垂;或者在ACL缺乏的膝關節中,PTS減小是保護性的。在負重活動過程中,當關節承受較大的壓縮載荷時,前向剪切矢量會向前推動脛骨。PTS越高,該矢量力就越大,如果超過ACL失效的載荷,韌帶就會失效[15]。

最近,一些研究認為,PTS的增加與ACLR后的再損傷有關。Christensen等[16]將58例移植失敗患者與匹配的對照組進行了比較,發現LPTS增加與移植失敗風險增加相關。Webb等[17]研究表明,如果坡度超過12 °,ACLR后移植物破裂的風險增加5倍。既往研究提出[18-19],正常PTS的范圍在7 °～10 °之間,外科醫生在手術中應秉承盡可能保持患者原有解剖結構的理念,將其推薦為最有益于保護交叉韌帶的范圍。當然,最合適的PTS角度需要在臨床實踐中根據韌帶的損傷情況、髕骨的磨損狀況等進行個體化評估,參考推薦范圍決定最佳值。

然而,目前對于PTS的測量尚無統一的方法,也無金標準。精確的和可重復的PTS測量對于臨床決策和截骨手術的術前規劃是必要的。雖然文獻中描述了幾種基于影像學的不同方法,但標準的膝關節外側X線片通常用于術前規劃和評估。PTS>12 °被認為是ACLR失效的危險因素[20]。因此,PTS>12 °已成為考慮ACL缺陷膝關節增加脛骨坡度矯正效用的指征,特別是在膝關節ACLR翻修手術中。

本研究基于ACL損傷患者測量PTS,使用解剖軸法測得均值為(10.63±3.60) °、前皮質軸法測得均值為(13.28±3.57) °,均高于7 °～10 °的正常范圍;采用后皮質軸法測得PTS均值為(9.05±3.74) °。同時,使用配對樣本t檢驗比較三種測量方法結果之間的差異,結果顯示三種測量方式之間的結果差異有統計學意義。另外,還使用獨立樣本t檢驗比較男女性之間的PTS差異,結果顯示解剖軸法和前皮質軸法測量的PTS男女之間差異無統計學意義,后皮質軸法測量的PTS男女之間差異有統計學意義。如何在臨床實踐中準確把握和測量PTS的角度,仍是值得探究的問題。

通過對比三種方法測量PTS所得的相關數據,本研究發現不同PTS測量方法的結果數據及穩定性差異較大。其中后皮質軸法測量PTS的組間、組內一致性最高。雖然本研究獲得了一些比較有意義、有價值的結果,但是還存在一些局限性,例如沒有設置健康對照組,主要原因在于本研究是對接受ACL重建術的患者進行回顧性分析,沒有招募健康志愿者參與。在后續進一步的研究中,我們將招募健康志愿者參與我們的研究。

綜上所述,后皮質軸法測量PTS的穩定性最高,推薦臨床使用。