成人继发性膝外翻畸形股骨远端的数字化测量与分析

doi:10.12307/2022.170

中国组织工程研究 ›› 2022, Vol. 26 ›› Issue (6): 881-885.doi: 10.12307/2022.170

• 数字化骨科Digital orthopedics • 上一篇下一篇

成人继发性膝外翻畸形股骨远端的数字化测量与分析

袁景1，孙效虎1，陈慧3，乔永杰3，王立新2

1庆阳市人民医院骨二科，甘肃省庆阳市 745000；2新华医院崇明分院骨科，上海市 202150；3中国人民解放军联勤保障部队第九四〇医院全军骨科中心，甘肃省兰州市 730050

收稿日期:2021-04-08 修回日期:2021-04-12 接受日期:2021-05-12 出版日期:2022-02-28 发布日期:2021-12-07
通讯作者: 王立新，主任医师，新华医院崇明分院骨科，上海市 202150
作者简介:袁景，男，1980年生，甘肃省庆阳市人，汉族，硕士，副主任医师，主要从事骨外科研究。

Digital measurement and analysis of the distal femur in adults with secondary knee valgus deformity

Yuan Jing1, Sun Xiaohu1, Chen Hui3, Qiao Yongjie3, Wang Lixin2

1Second Department of Orthopedics, Qingyang People’s Hospital, Qingyang 745000, Gansu Province, China; 2Department of Orthopedics, Chongming Branch of Xinhua Hospital, Shanghai 202150, China; 3Army Orthopedics Center, The 940 Hospital of Joint Service Support Department of the Chinese People’s Liberation Army, Lanzhou 730050, Gansu Province, China

Received:2021-04-08 Revised:2021-04-12 Accepted:2021-05-12 Online:2022-02-28 Published:2021-12-07
Contact: Wang Lixin, Chief physician, Department of Orthopedics, Chongming Branch of Xinhua Hospital, Shanghai 202150, China
About author:Yuan Jing, Master, Associate chief physician, Second Department of Orthopedics, Qingyang People’s Hospital, Qingyang 745000, Gansu Province, China

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
成人膝外翻畸形：年满18周岁，膝关节完全伸直时胫股角大于15°的患者。胫股角即股骨解剖轴线与胫骨解剖轴线在膝关节中心形成向外侧夹角的补角，正常成人此夹角为10°-15°。
膝关节周围数据：一般指膝关节周围的硬组织数据，包括股骨髁和胫骨平台在矢状面和冠状面的角度，通过选取参照物或者参考线，所产生的一系列数据的统称。

背景：膝外翻畸形一般需要膝关节周围截骨或全膝关节置换来矫形。膝关节周围截骨时需要三维立体矫正，人工全膝关节置换选用假体与膝关节相匹配的程度明显影响置换后长期效果，股骨髁截骨矫形需要股骨髁数据支持。目前国内使用率较高的仍然是依据西方人数据设计的假体系统，应用于国人往往达不到最好匹配。
目的：探讨股骨髁解剖形态学异常，为膝外翻畸形的全膝关节置换或截骨术提供解剖学数据。
方法：对41例(53膝)成人膝外翻畸形患者的膝关节进行 CT 扫描，图像导入 Mimics 17.0软件建立数字化三维模型，测量相关解剖学参数，分析其分布规律与相关关系。将膝关节相关参数与单膝畸形患者的健侧正常膝(对照组 29膝)进行比较。
结果与结论：①与对照组比较，外翻组股骨机械轴和通髁轴的夹角无显著变化(P > 0.05)；股骨机械轴和股骨远端关节面的夹角、通髁轴与股骨髁远端关节面切线的夹角、通髁轴与股骨髁后方关节面切线的夹角均显著增加(P < 0.05)。②从股骨髁表面轮廓测量结果可以看出，外翻组股骨外髁数据明显低于对照组(P < 0.05)，两组股骨内髁数据相比差异无显著性意义(P > 0.05)。③外翻组股骨髁后部圆心和股骨髁通髁线距离明显低于对照组(P < 0.05)。④结果表明，成人继发性膝外翻畸形的股骨外髁形态学变化较显著，股骨内髁形态学变化不明显。将股骨髁通髁轴做为成人继发性膝外翻畸形全膝关节置换的参照，获取的数据有助于术中定位，提高治疗效果。

https://orcid.org/0000-0002-1693-9931 (袁景)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 植入物, 数字化骨科, 膝外翻, 全膝关节置换, 三维重建, 解剖变异, 形态学参数

Abstract: BACKGROUND: The surgical method for knee valgus deformity is osteotomy around the knee joint or total knee arthroplasty. Osteotomy around the knee joint needs three-dimensional shaping. The type of artificial total knee arthroplasty prosthesis and the degree of matching with the knee joint affect the long-term effect after arthroplasty. Femoral condyle osteotomy shaping usually requires the support of femoral condyle data. Nowadays, prosthesis systems designed by westerners have a relatively high usage rate in China, but cannot achieve the best results in the Chinese.
OBJECTIVE: To explore the anatomical abnormalities of the femoral condyle, and provide anatomical data for total knee arthroplasty or osteotomy of knee valgus deformity.
METHODS: Totally 41 adult patients (53 knees) with knee valgus deformity were detected with CT scan. The obtained images were imported into Mimics 17.0 software, and digital three-dimensional model was established. The anatomical parameters were measured, and the distribution and correlation were analyzed. The knee joint parameters between knee valgus deformity patients and healthy normal knee in single deformity patients (control group, n=29) were compared.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) Compared with the control group, epicondylar angle was not significantly different in the valgus group (P > 0.05). Medial mechanical femoral angle, distal condylar angle, and poster condylar angle were significantly increased in the valgus group (P < 0.05). (2) Measurement results of the surface profile of the femoral condyle showed that femoral condyle data were significantly lower in the valgus group than that in the control group (P < 0.05). No significant difference in femoral medial condyle data was found between the valgus and control groups (P > 0.05). (3) The distance between the center of the femoral condyle and the condyle line of the femoral condyle was significantly lower in the valgus group than that in the control group (P < 0.05). (4) These findings indicate that the morphological changes of the femoral lateral condyle of adult secondary knee valgus deformity are more significant, but the morphological changes of the femoral medial condyle are not obvious. The femoral condyle axis is used as a reference for adult secondary valgus total knee arthroplasty. The data obtained can help intraoperative positioning and improve the treatment effect.

Key words: implant, digital orthopedics, knee valgus, total knee arthroplasty, three-dimensional reconstruction, anatomical variation, morphological parameters

中图分类号:

袁景, 孙效虎, 陈慧, 乔永杰, 王立新. 成人继发性膝外翻畸形股骨远端的数字化测量与分析[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(6): 881-885.

Yuan Jing, Sun Xiaohu, Chen Hui, Qiao Yongjie, Wang Lixin. Digital measurement and analysis of the distal femur in adults with secondary knee valgus deformity[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2022, 26(6): 881-885.

图/表（结果） 3

参考文献

[1] TIAN F, ZANG XH, SUN YS. Impact of knee varus and valgus deformity on alignment in lower extremities after total knee arthroplasty (TKA). Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2018;22(1 Suppl):83-89.
[2] ZAMPOGNA B, VASTA S, PAPALIA R. Patient Evaluation and Indications for Osteotomy Around the Knee. Clin Sports Med. 2019;38(3):305-315.
[3] SANTOSO MB, WU L. Unicompartmental knee arthroplasty, is it superior to high tibial osteotomy in treating unicompartmental osteoarthritis? A meta-analysis and systemic review. J Orthop Surg Res. 2017;12(1):50-56.
[4] SHEN Z, WANG H, DUAN Y, et al. Application of 3D printed osteotomy guide plate-assisted total knee arthroplasty in treatment of valgus knee deformity. J Orthop Surg Res. 2019;14(1):327-332.
[5] MANCINO F, FALEZ F, MOCINI F, et al. Is varus-valgus constraint a reliable option in complex primary total knee arthroplasty? A systematic review. J Orthop. 2021;24:201-211.
[6] RAUT V, MATAR HE, SINGH A. Satisfactory medium-term outcomes with lateral condylar sliver osteotomy to correct valgus deformity in total knee replacements. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2020;28(5): 1394-1399.
[7] LOBENHOFFER P. The Rationale of Osteotomy around the Knee. J Knee Surg. 2017;30(5):386-392.
[8] STANNARD JT, STANNARD JP. High Tibial Osteotomy following Biologic Replacement of the Knee. J Knee Surg. 2017;30(8):764-768.
[9] MA QL, LIPMAN JD, CHENG CK, et al. A Comparison Between Chinese and Caucasian 3-Dimensional Bony Morphometry in Presimulated and Postsimulated Osteotomy for Total Knee Arthroplasty. J Arthroplasty. 2017;32(9):2878-2886.
[10] KIM TK, PHILLIPS M, BHANDARI M, et al. What Differences in Morphologic Features of the Knee Exist Among Patients of Various Races? A Systematic Review. Clin Orthop Relat Res. 2017;475(1):170-182.
[11] ALESI D, MEENA A, FRATINI S, et al. Total knee arthroplasty in valgus knee deformity: is it still a challenge in 2021? Musculoskelet Surg. 2021 Feb 15. doi: 10.1007/s12306-021-00695-x. Online ahead of print.
[12] 袁景,甄平,宋焱峰,等.膝外翻畸形全膝关节置换的假体匹配:三维模型数字化测量与分析[J].中国组织工程研究,2015,19(17): 2768-2774.
[13] HIRSCHMANN MT, MOSER LB, AMSLER F, et al. Phenotyping the knee in young non-osteoarthritic knees shows a wide distribution of femoral and tibial coronal alignment. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2019;27(5):1385-1393.
[14] BONNIN M. Rotation of components in total knee arthroplasty//BONNIN M, AMENDOLA A, BELLEMANS J, et al. The Knee Joint. Paris: Springer, 2012:797-807.
[15] 高嘉翔,林剑浩,李志昌.股骨后髁偏心距在全膝关节置换术中的意义[J].中华关节外科杂志,2019,13(4):461-465.
[16] LIN YH, CHANG FS, CHEN KH, et al. Mismatch between femur and tibia coronal alignment in the knee joint: classification of five lower limb types according to femoral and tibial mechanical alignment. BMC Musculoskelet Disord. 2018;19(1):411-416.
[17] 陈文昊,周一新,刘文革.外翻膝骨性结构的形态学及分型研究[J].福建医科大学学报,2013,47(1):39-45.
[18] COHEN DA, GURSEL AC, LOW AK. How coronal alignment affects distal femoral anatomy: an MRI-based comparison of varus and valgus knees. J Orthop Surg Res. 2019;14(1):92-96.
[19] 张宝,许建中,李广恒,等.膝关节置换股骨髁前后径与内外径测量的临床意义[J].中华骨与关节外科杂志,2016,9(2):145-148.
[20] KEREMU A, MIJITI N, MIJITI S, et al. Evaluation of the application value of a three-dimensional digital model of the knee in clinical practice. J Int Med Res. 2020;48(5):300060519889742.
[21] CHANG CM, WU WT, LIU KL, et al. An anatomical study of the proximal aspect of the medial femoral condyle to define the proximal-distal condylar length. Ci Ji Yi Xue Za Zhi. 2017;29(2):104-108.
[22] XIE X, ZHAN Y, DONG M, et al. Two and Three-Dimensional CT Mapping of Hoffa Fractures. J Bone Joint Surg Am. 2017;99(21):1866-1874.
[23] CONFALONIERI N, BIAZZO A. Computer-assisted surgery in total knee replacement: advantages, surgical procedure and review of the literature. Acta Biomed. 2019;90(1):16-23.
[24] TWIGGS JG, DICKISON DM, KOLOS EC, et al. Patient Variation Limits Use of Fixed References for Femoral Rotation Component Alignment in Total Knee Arthroplasty. J Arthroplasty. 2018;33(1):67-74.
[25] NG CK, CHEN JY, YEH JZY, et al. Distal Femoral Rotation Correlates With Proximal Tibial Joint Line Obliquity: A Consideration for Kinematic Total Knee Arthroplasty. J Arthroplasty. 2018;33(6):1936-1944.
[26] FRANCESCHINI V, NODZO SR, GONZALEZ DELLA VALLE A. Femoral Component Rotation in Total Knee Arthroplasty: A Comparison Between Transepicondylar Axis and Posterior Condylar Line Referencing. J Arthroplasty. 2016;31(12):2917-2921.
[27] MANNAN A, SMITH TO. Favourable rotational alignment outcomes in PSI knee arthroplasty: A Level 1 systematic review and meta-analysis. Knee. 2016;23(2):186-190.
[28] DU Z, CHEN S, YAN M, et al. Do size, shape, and alignment parameters of the femoral condyle affect the trochlear groove tracking? A morphometric study based on 3D- computed tomography models in Chinese people. BMC Musculoskelet Disord. 2017;18(1):4-10.
[29] FITZ DW, JOHNSON DJ, HARTWELL MJ, et al. Relationship of the Posterior Condylar Line and the Transepicondylar Axis: A CT-Based Evaluation. J Knee Surg. 2020;33(7):673-677.
[30] OLMEDO-GARCIA NI, MARTÍNEZ VERGARA JL, APARICI MIRALLES TL, et al. Assessment of magnification of digital radiographs in total HIP arthroplasty. J Orthop. 2018;15(4):931-934.
[31] ZHANG Z, LIU M, WEN X, et al. The relationship between the posterior tibial slope and the sagittal femoral condylar shape: Two circles and ellipses. Clin Anat. 2020;33(7):1075-1081.
[32] WANG G, LIU M, ZHANG Z, et al. A simplified relationship between the femoral trochlea and the femoral condyle: A sagittal MRI analysis by an ellipse-fitting approach. Clin Anat. 2020;33(4):500-506.
[33] GRAMMENS J, VAN HAVER A, DANCKAERS F, et al. Small medial femoral condyle morphotype is associated with medial compartment degeneration and distinct morphological characteristics: a comparative pilot study. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2021;29(6):1777-1789.
[34] EHMKE T, AGHAZADEH M, BONO OJ, et al. Anthropometric Measures of the Posterior Condyles: Gender Differences and Correlation to Implant Sizing. J Knee Surg. 2019;6(11):23-31.
[35] BONNIN MP, SAFFARINI M, NOVER L, et al. External rotation of the femoral component increases asymmetry of the posterior condyles. Bone Joint J. 2017;99-B(7):894-903.
[36] OU YL, LI PY, XIA H. Optimal Sagittal Insertion Depth and Direction of Femoral Intramedullary Rod in Total Knee Arthroplasty in Chinese Osteoarthritis Patients. Orthop Surg. 2020;12(4):1238-1244.
[37] LANGE J, HAAS SB. Correcting severe valgus deformity: taking out the knock. Bone Joint J. 2017;99-B(1 Supple A):60-64.
[38] GHOSH SK. Cadaveric dissection as an educational tool for anatomical sciences in the 21st century. Anat Sci Educ. 2017;10(3):286-299.
[39] MORO C, ŠTROMBERGA Z, RAIKOS A, et al. The effectiveness of virtual and augmented reality in health sciences and medical anatomy. Anat Sci Educ. 2017;10(6):549-559.

引言

膝骨关节炎等关节病变终末期有严重关节疼痛和功能受限，此类患者其中一部分常继发膝外翻畸形[1]。目前，主要根据关节内软骨及韧带功能的存留程度采用阶梯化治疗，以膝关节周围截骨[2]、单髁置换[3]、膝关节置换为主要治疗方法[4]。在以上3种手术中，术前对膝外翻患者解剖异常的理解与术后临床效果呈直接相关。全膝关节置换是治疗终末期膝外翻的最有效治疗方法，是20世纪骨科发展的重要里程碑[5]。近年来，一些学者应用保膝理念[6]，倡导在交叉韧带及软骨允许情况下，采用膝关节周围截骨和单髁置换手术[7-8]，均取得了良好的疗效。膝关节置换过程中，需要对膝关节解剖数据精准把握，才能使假体与股骨髁、胫骨平台截面之间的匹配更加适合和友好；膝关节周围截骨术中，需要对膝关节解剖数据精准把握，才能区分畸形来源于关节内还是关节外，是区分股骨髁上截骨、还是高位胫骨截骨的参考依据，也是截骨角度和截骨方式的量化值指标。无论进行哪种手术，其最根本是要精确重建下肢力线同时保证膝关节在运动过程中的稳定性。研究显示，膝外翻畸形分为软组织结构异常和骨组织结构异常，尤其骨组织结构的异常，在手术时需要截骨进行矫正，截骨是术后影响疗效的最重要因素之一。目前国内使用率较高的仍然是依据西方人数据设计的假体系统[9]，应用于国人往往达不到最好匹配[10]。在全球，膝关节矫形和关节置换仍然是一个难点[11]。作者通过收集膝骨关节炎等外翻畸形患者的影像学资料，探究膝外翻畸形的股骨远端骨组织情况，测量患者膝外翻畸形CT 扫描数据相关参数，并与健侧正常膝关节进行比较，对其进行数字解剖研究。通过前期试验对膝外翻畸形相关数据进行分析[12]，认为膝外翻畸形股骨端主要影响因素在矢状面和冠状面，胫骨平台主要影响因素在冠状面，股骨远端在矢状面和冠状面均有影响。膝关节置换过程中主要通过外科髁上轴作为参照[13]，其为股骨外上髁顶点与内上髁窝之间的连线，也就是通髁轴(transepicondylar axis，TEA)。在该研究中股骨髁上轴和通髁轴为同一轴线。通过初步研究分析股骨远端的形态学数据，为成人继发性膝外翻全膝关节置换术中确定股骨假体组件定位的轴，分析股骨远端与外科髁上轴的关系。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

材料方法

1.1 设计三维建模，对比观察试验。
1.2 时间及地点 2014年5月至2019年5月在中国人民解放军第九四〇医院骨科中心及庆阳市人民医院骨科完成。
1.3 对象选择2014年5月至2019年5月由于终末期膝关节病变致膝外翻畸形需接受全膝关节置换患者的病历资料。膝外翻畸形患者41例53膝，其中男9例9膝，女32例44膝；年龄58-75岁，平均66.4岁；病程6-45年；骨关节炎31例43膝，类风湿性关节炎9例9膝，Page骨病1例1膝；患肢受累情况：左20膝，右33膝。将单膝畸形患者的健侧正常膝做为对照组(n=29)。
纳入标准：因骨关节炎、类风湿关节炎、代谢性骨病等导致膝外翻的成年患者，患者股胫角(FTA)均≤170°，病例术前CT扫描数据齐全。患者对治疗及试验方案知情同意，且得到医院伦理委员会批准。
排除标准：①创伤性关节炎导致的膝关节畸形；②任何可能对膝外翻解剖结构造成影响的样本，包括累及膝关节的骨折、肿瘤、既往手术史以及扫描范围不够的样本。
1.4 仪器与软件螺旋CT(Aquilion320排640容积螺旋CT机，TOSHIBA，日本Otawara公司)。统计软件：SPSS 24.0软件包。医学图像处理软件：MIMICS 17.0软件，影像归档和通信系统医学图像软件(PACS FUJI Synapse® 日本FUJIFILM公司)。
1.5 方法
1.5.1 膝关节CT扫描患者双下肢固定于中立位，双侧脚尖与检查台保持垂直。采用螺旋CT扫描，扫描范围包括膝关节近端160 mm及远端160 mm，扫描层厚1 mm。膝关节CT平扫后获取膝关节容积性数据，以dicom格式储存。测量数据包括通髁线与股骨髁远端关节面切线的夹角，通髁线与股骨髁后方关节面切线的夹角和胫骨内侧平台后倾角。
1.5.2 股骨髁通髁轴的确定通髁轴见图1A。股骨通髁轴的解剖标志比较清楚，内侧副韧带和外侧副韧带在相应的股骨髁位置为小凹陷和骨性小突起[14]，见图1B和1C。该研究在三维模型中确定通髁轴时，由于内侧副韧带和外侧副韧带在股骨髁所附着的位置面积不大，在股骨外髁取其骨性突起的顶尖部位，在股骨内髁取其凹陷的最低部位。将两者用线连起来，确定通髁轴。

1.5.3 股骨远端相关数据的测量在股骨三维模型上，画3条线，第1条，股骨头旋转中心到股骨髁中点的直线，即股骨机械轴；第2条，股骨内外副韧带附着点的连线，即通髁轴；第3条，股骨远端内髁和外科关节面的连线。画好3条线后，通过MIMICS软件测量股骨机械轴和通髁轴的内侧夹角(epicondylar angle，EA)，股骨机械轴和股骨远端关节面的内侧夹角(medial mechanical femoral angle，MMFA)，见图2。通髁轴与股骨髁远端关节面切线的夹角(distal condylar angle，DCA)，通髁轴与股骨髁后方关节面切线的夹角(poster condylar angle，PCA)在三维模型上测量方法同前期试验[12]。

1.5.4 股骨髁表面轮廓的测量将膝关节的三维模型摆放到标准位置。在股骨髁三维模型上，外科的通髁轴在矢状面看起来为一点，在股骨外髁测量股骨远端髁表面距通髁轴的距离，记为D1；在股骨外髁测量股骨远端后部髁表面距通髁轴的距离，记为D3；D1和D3夹角为90°，在这两个角度中间即45°测量股骨髁表面距通髁轴的距离，记为D2，见图3A。在股骨内髁测量股骨远端髁表面距通髁轴的距离，记为D4；在股骨内髁测量股骨远端后部髁表面距通髁轴的距离，记为D6；D4和D6夹角为90°，在这两个角度中间即45°测量股骨髁表面距通髁轴的距离，记为D5，见图3B。
在股骨髁三维模型上，取标准矢状位，在股骨外髁后部的轮廓上画2条切线，在切线和股骨髁后部轮廓相切处做切线的垂线，2条垂线相交于一点，这点即是股骨髁后部的圆心，记为O1；股骨髁通髁轴在股骨外髁的点，记为O2。O1距O2的距离记为D7，见图3C。

1.6 主要观察指标膝外翻畸形患者膝关节相关参数，包括胫股角、股骨机械轴和通髁轴的夹角、股骨机械轴和股骨远端关节面的夹角、股骨外髁数据D1、D2、D3、股骨内髁数据D4、D5、D6、股骨外髁表面轮廓和通髁轴之间的距离(D7)，将以上数据与正常膝关节相关参数进行比较。
1.7 统计学分析采用SPSS 24.0统计软件包进行分析。计量资料数据以x±s表示，组间比较采用t 检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

正常的全膝关节置换术中后髁被作为股骨假体旋转对线的参照[15-16]。在该试验中，骨性关节炎、风湿和类风湿所继发的膝外翻畸形患者，其股骨外髁和外髁后部不符合正常人的形态，常有不同程度的缺损，无法进行正常的参照。成人继发性膝外翻畸形主要来自股骨髁远端和股骨后髁[17]，在行全膝关节置换时，后髁不能做为参照线，需要参照其他轴线确定后髁轴线的位置，这时需要用通髁轴作为旋转对线的参照[18]，来确定其他的定位参考线。股骨髁上截骨用来纠正来源于关节外畸形时，股骨机械轴和通髁轴的夹角、股骨机械轴和股骨远端关节面的夹角具有非常重要的参考价值，是髁上截骨矫形的重要参考参数[19]。
3.1 关于通髁轴膝关节影像中，外科通髁轴与临床通髁轴在影像图像中并不总是可靠的，和解剖通髁轴有一定误差[20]，但这个误差可以通过提高影像学图像质量，改二维定位为三维定位、标准体位优化等措施弥补[21]。如果是CT扫描时定位的原因或个体的解剖学变异，股骨外髁的骨性小突起和股骨内髁的小凹陷两者在一张CT切面图上可视比较困难，有时会在2张甚至3张图片上各自出现，如果CT扫描没有被正确地定向，使得通髁轴的测量是不可能的；或许更常见的是，股骨内上髁的月牙状凹陷使其在多个CT扫描图片可见，这同样也适用于外侧髁，导致观察者识别的CT扫描切面较多，这种现象明显使髁轴线在CT图像确定较困难。为解决这一难题，在CT扫描时用标准体位扫描，将二维CT图像三维重建，重建后在三维模型上三维建立通髁轴，这种方法最大限度的降低了误差[22]。
通髁轴被认为具有可重复性、可用于任何全膝关节置换术[16]，即使是膝关节的骨形态磨损非常严重的膝关节外翻畸形[23]。近年来，许多学者都对通髁轴作为旋转对线标志的观点表示认同[24-27]。研究显示，不论膝关节处于何体位，通髁轴与胫骨机械轴始终维持垂直的关系，并认为通髁轴是膝关节的主要运动旋转中心，在进行全膝关节置换时，用通髁轴做参照轴，术后膝关节获得良好的对线关系、友好的对合关系、良好的运动学性能。
3.2 关于股骨远端参数与对照组比较，外翻组股骨机械轴和通髁轴的夹角无变化，而股骨机械轴和股骨远端关节面的夹角、通髁轴与股骨髁远端关节面切线的夹角、通髁轴与股骨髁后方关节面切线的夹角均增大(P < 0.05)。从股骨髁表面轮廓的测量结果可以看出，股骨外髁数据D1，D2，D3两组相比有显著差异性(P < 0.05)，股骨内髁数据D4，D5，D6两组相比没有显著差异性(P > 0.05)；说明外翻膝D1，D2，D3数据和正常膝比较有变化和异常，而D4，D5，D6数据和正常膝比较无变化。外翻膝D7数据和正常膝比较减小(P < 0.05)。该研究得出对照组、外翻组股骨机械轴和通髁轴的夹角分别为(90.2±2.0)°，(96.4±5.1)°，在水平面测量对照组、外翻组通髁轴与股骨髁后方关节面切线的夹角分别为(2.5±0.6)°，(5.2±1.2)°，这和以往研究报道的正常股骨机械轴和通髁轴的内侧夹角约为90°吻合[28-29]。虽然通髁轴与股骨髁远端关节面切线的夹角可在X射线片二维图像上可以测得，但该研究选择不使用这种方法，因为有文献报道拍摄时的角度差改变使放射放大率发生改变[30]，而三维测量通髁轴与股骨髁远端关节面切线的夹角、通髁轴与股骨髁后方关节面切线的夹角更精确，并在三维模型上测量股骨机械轴和通髁轴的夹角、股骨机械轴和股骨远端关节面的夹角。
3.3 股骨髁后部表面轮廓股骨髁后部又称股骨后髁，从前期试验结果中得出结论，在成人继发性外翻膝中股骨后髁的变化不容小视，而且影响较大[12]。研究显示，股骨内、外侧后髁表面轮廓在矢状面上是一个圆形，它们的曲率半径是相同的[31-33]。股骨后髁曲率的轴和通髁轴不为同一个轴，它们之间有一定的距离[34-35]。膝关节屈曲时，胫骨平台平面在围绕股骨髁做转动和滑动时，胫骨逐渐向远处移动，在股骨外髁旋转的圆心移动的距离标记为D7，外翻组为(11.4±2.1) mm，对照组为(17.8±1.9) mm，差异有显著性意义。成人继发性外翻膝的主要影响因素在股骨外髁，故该研究对股骨内髁的通髁轴与股骨内髁圆心的距离未进行比较。在成人继发性外翻膝行全膝关节置换时，应将D7的距离调整至正常范围内，才能更好地模拟正常膝关节运动。
3.4 对膝关节手术的临床意义全膝关节置换术中的基本定位线是通髁轴、前后线、通髁轴与股骨髁后方关节面切线的夹角[36]。前后线是股骨的髌骨滑槽最低点与股骨髁间窝最高点之间的连线。但这是在正常情况下，对于成人继发性膝关节外翻畸形，通髁轴和前后线变化不大，股骨后髁由于形态变化明显，在成人继发性膝关节外翻畸形的全膝关节置换术中股骨后髁线不能做为定位线。怎样解决这个困难，也就是股骨髁相关数据对膝关节手术意义：膝外翻治疗前对畸形来源于何处是治疗的关键[37]。如果畸形来源于关节外，分析来源为股骨还是胫骨，并进行相应的截骨治疗；如果来源于关节内，用全膝关节置换，尤其股骨髁部的截骨和假体安装，要保证置换后伸直位和屈曲位畸形都要矫正，股骨髁远端截骨时，临床以解剖轴和通髁线为基准确定股骨前后髁处截骨，通髁线的髁上轴线用于评估和确认股骨远端截骨的方向，但容易忽视股骨髁后部效果，易导致膝关节屈曲位时外翻畸形得不到很好矫正，软组织平衡不能很好建立。所有这些因素与膝关节外翻畸形手术治疗后的效果关系密切。
3.5 三维重建数字化测量优势与不足随着计算机和医学数字影像技术的快速发展[38]，数字解剖和数字骨科从一开始就以其高度的优势影响着医学领域[39]。该研究通过医学影像学数字数据收集、三维建立解剖模型、三维虚拟仿真对膝关节进行了初步研究，这些技术的显著优势为：①三维模型替代解剖标本。解剖研究主要以尸体标本的切、割，测量、观察得到数据，而研究对象为活体人，如果没有数字医学技术支撑，将不能完成试验。②测量方便而准确。在传统解剖标本上进行测量，由于标本为三维实物，在矢状面、冠状面、水平面测量工作不但困难，而且误差较高，有时测量还需要破坏标本才能进行，而数字化测量仿真度高、重复性高、可任意切割，测量瞬间完成。在解剖标本测量过程中，解剖结构前后重叠，不易观察，如果进行通髁轴测量，在钢针穿过股骨髁过程中难免产生较大误差。③数据分析方便。测量得到数据后，只要有合适的分析软件，分析过程对场所、地域要求不高；或在得到人体结构部位的扫描数据后，可以云处理，远程输送到有条件的单位或研究所就能处理。
用数字化技术研究的同时也有不足，三维重建的膝关节数据来源于二维CT图像，经过MIMICS转化为三维图像，在数据优化过程中会有小部分数据遗失、增补，导致测量有少量误差，但这些误差都控制在合理范围内。
综上所述，该研究测量的数据为临床上矫正膝外翻畸形提供了参考，防止内外髁截骨量不同导致的内外侧结构不平衡。膝外翻畸形手术前应尽量掌握解剖形态学变异，避免盲目截骨和软组织重建，通过术前分析和设计，分辨畸形来源，选择手术方式是膝关节周围截骨或者是全膝关节置换。股骨髁上截骨时有利于精确和重建，全膝关节置换术中有利于选择合适或特制的假体。通过恰当的术中截骨和软组织平衡达到减少并发症的目的，使手术过程更加精准。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

成人继发性膝外翻畸形股骨远端的数字化测量与分析

Digital measurement and analysis of the distal femur in adults with secondary knee valgus deformity

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表（结果） 3

参考文献

相关文章 15

引言

材料方法

讨论

文章快阅

延伸阅读

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	马超, 王飞, 刘晓民, 王子昀, 许奎, 杨文东, 冯伟. 应用体表地形图量化腰椎间盘突出症腰型客观化指标：下腰曲线弹性固定转折点的三维成角[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(6): 924-928.
[2]	李键, 鲍正齐, 周平辉, 朱瑞直, 李志想, 王金子. 颈椎后路单开门椎板成形与颈椎体次全切除植骨融合治疗多节段颈椎病对颈椎矢状位平衡参数的影响[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(6): 949-953.
[3]	易新容, 贾富全, 何鑫, 张少杰, 任小燕, 李志军. 基于薄层CT扫描参数建立呼和浩特地区8-16岁男性青少年颈椎骨龄的方程式[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(6): 954-958.
[4]	彭坤. 骨质疏松性骨折治疗效果的改善：研究现状及策略分析[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(6): 980-984.
[5]	黄浩, 洪嵩, 瓦庆德. 全膝关节置换过程中股骨假体旋转对髌股关节接触压影响的有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(6): 848-852.
[6]	周建国, 刘世伟, 袁长红, 毕声荣, 杨国平, 胡伟全, 刘辉, 钱锐. 后交叉韧带保留型假体全膝关节置换治疗膝骨性关节炎合并膝外翻畸形[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(6): 892-897.
[7]	李路, 唐文. 下颈椎后路椎弓根钉置钉：人工智能发展将如何提高治疗效果[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(3): 474-479.
[8]	邓朝阳, 杨朝晖. 胫骨平台骨折线的三维模型分析[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(3): 334-339.
[9]	李凯, 刘振东, 李小磊, 王静成. 后外侧入路全髋关节置换后假体反复性脱位的危险因素[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(3): 354-358.
[10]	潘浩, 赵慧慧, 王江静, 王峰, 王朋, 石秋玲, 郭锦, 李琳, 刘国强. 运动学对线与机械力学对线指导全膝关节置换后步态分析的比较[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(3): 365-370.
[11]	曲鹏飞, 王慧声, 李锡. 初次全膝关节置换失血量与置换后低白蛋白血症、低钙血症的相关性[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(3): 376-382.
[12]	俞阳, 唐六一, 胡豇, 万仑, 张伟, 林书, 王飞. 机器人辅助椎体成形骨水泥注射治疗胸腰椎多椎体病理性骨折[J]. 中国组织工程研究, 2022, 10(16): 2587-2592.
[13]	陈政宇, 童洁, 李学林, 晏怡果. 椎间植入材料在腰椎融合治疗中应用的优势及不足[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(10): 1671-1678.
[14]	王金军, 邓增发, 刘康, 何智勇, 余新平, 梁建基, 李晨, 郭洲洋. 全膝关节置换静脉滴注氨甲环酸联合含氨甲环酸鸡尾酒局部应用的止血效果及安全性[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1356-1361.
[15]	彭智浩, 冯宗权, 邹勇根, 牛国庆, 吴峰. 活动平台单髁置换后下肢力线与外侧间室骨关节炎进展的关系[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1368-1374.