正常中国成年人相当于全膝关节置换胫骨近端截骨部位的形态学测量

doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.39.002

摘要/Abstract

摘要：

背景：在人工全膝关节置换过程中，胫骨近端截骨后常出现胫骨截骨面与进口假体覆盖无法令人满意的结果。除了手术技术外，一个主要的原因是根据西方人群解剖学特征设计的胫骨金属假体与国人胫骨近端截骨面在形态学上存在差异。
目的：对正常中国成年人膝关节胫骨近端截骨面进行形态学测量，分析与人工全膝关节置换相关的截骨面的形态学特征。
方法：选取90例单侧膝关节疾患的正常中国成年人，按身高分为151~160 cm组、161~170 cm组、171~180 cm组，对双膝关节进行CT扫描及三维重建。在CT断层图像上测量健侧胫骨近端截骨面的前后径、左右径、前后径/左右径值，分析各指标之间的相互关系，并比较胫骨近端截骨面前后径/左右径值与常用进口假体金属托数据之间的差异。
结果与结论：随着身高的增加，男女性胫骨近端截骨面的前后径、左右径也相应增加，但其比值相应减小。胫骨近端截骨面前后径与左右径呈直线正相关，前后径/左右径值与左右径呈直线负相关。国人胫骨近端截骨面前后径/左右径值较目前常用进口假体胫骨托前后径/左右径比值大。提示国人胫骨近端截骨面形态上具有其自身特点，设计符合国人解剖特征的胫骨假体时，应适当增大前后径/左右径值。

关键词: 胫骨截骨面, 形态, 计算机断层扫描, 匹配, 人工全膝关节置换

Abstract:

BACKGROUND: The mismatch of resected surface and imported tibial baseplate usually occurs in operation of total knee arthroplasty (TKA). The mainly reason, except surgical technology, is the difference of morphology of resected surface in Chinese population and imported knee prostheses designed according to western population.
OBJECTIVE: To analyze features of resected surface in TKA by anthropometric measurements of proximal tibia on the level of resected surface of Chinese knees.
METHODS: A total of 90 adults who had disorders in monolateral keens were selected and divided into 151-160 cm, 161-170 cm, and 171-180 cm according to different height. The normal knee of each patient was scanned by CT. The three-dimensional solid models of normal knees were reconstructed by standard mode on CT work station. Anthropometric measurements of several parameters (anteroposterior (AP) and mediolateral (ML) dimension of resected surface, AP/ML ratio of resected surface, AP and ML dimension of medial and lateral resected surface) were performed. The correlations of the parameters were analyzed, and the data of tibial resected surface with several commonly imported tibial baseplates of total knee prosthesis were compared.
RESULTS AND CONCLUSION: With increasing height, the AP and ML dimension increased and AP/ML ratio decreased. The AP dimension of resected surface was correlated positively with ML dimension of resected surface, and AP/ML ratio of resected surface showed negative correlation with ML dimension of resected surface. The AP/ML ratio of proximal tibial resected surface of Chinese population was greater than those of several commonly imported tibial baseplates of total knee prosthesis. The morphogy of resected surface of proximal tibia has obvious features. The AP/ML ratio should be appropriately raised while designing the tibial baseplates of total knee prosthesis for Chinese population.

中图分类号:

R318

谢庆云，李晓华，符培亮，吴海山. 正常中国成年人相当于全膝关节置换胫骨近端截骨部位的形态学测量[J]. 中国组织工程研究, 2010, 14(39): 7226-7229.

Xie Qing-yun, Li Xiao-hua, Fu Pei-liang, Wu Hai-shan. Morphological measurement of proximal tibial resected surface in total knee arthroplasty of Chinese adults[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2010, 14(39): 7226-7229.

参考文献

引言

材料方法

讨论

实验发现，身高和性别对胫骨近端截骨面前后径、左右径及其比值均有影响，随着身高的增高，截骨面前后径、左右径也相应增加，但是前后径/左右径比值逐渐减小，不同身高组段之间的前后径、左右径、前后径/左右径值有显著差异(P < 0.05)。孙明举等^[11]利用正常成人膝关节CT三维重建方法测量发现，膝关节线性指标与身高呈线性关系，而角度指标与身高无明显相关性。
对胫骨近端截骨面前后径、左右径及其比值进行进一步分析，发现男、女性前后径与左右径之间呈线性关系(P < 0.05)，即随着左右径的增大，前后径也随之增大。但男女性前后径/左右径的比值与左右径呈负相关(r=-0.607，P < 0.05)，意味着胫骨近端截骨面前后径/左右径的比值并不是固定不变的，随着左右径的增大，前后径与左右径的比值逐渐减小。也就是说身高较小的人其胫骨近端截骨面前后径与左右径的比值，较体型较大的人的比值大，即小的膝关节具有相对较大的前后径。与这个结果相吻合的是，在临床实践中胫骨假体与截骨面不匹配的情况在身高较小的患者中出现的机会要多。台湾郑诚功等[12]研究也有类似的发现，结果显示胫骨近端截骨面前后径与左右径的比值较常用的膝关节假体大。日本学者也有类似的发现^[13] ，并建议重新调整前后径与左右径的比值，将某些小号的胫骨假体的前后径/左右径的比值调整为0.725。
同时作者也对男女性胫骨近端截骨面和常用的人工全膝关节胫骨金属托假体前后径与左右径的比值进行了比较。从AP/ML比值变化规律来看，国人胫骨截骨面AP/ML比值随着ML的增大而逐渐减小，两者呈负相关。假体A和假体D胫骨托假体AP/ML比值几乎不变；假体B胫骨托假体前后径/左右径随着左右径的增大而减小，两者呈负相关；假体C胫骨托假体前后径/左右径比值随着ML的增大而增大，两者之间呈正相关。实验中测得国人胫骨近端截骨面前后径/左右径比值最大为0.724，均比进口假体胫骨托的前后径/左右径的最大比值大，说明这些常用进口假体胫骨托在形态特征上与国人胫骨近端截骨面并不完全符合。
对人工全膝关节置换而言，胫骨侧最重要的参数之一就是胫骨近端截骨面尺寸。调整膝关节胫骨金属托假体的前后径与左右径比值的设计，一个重要目的就是优化胫骨金属托的形态设计，使其与胫骨近端截骨面在形态上更相近，使截骨面获得最大化的假体覆盖。胫骨近端截骨面被假体覆盖的面积比例也对应力在假体－骨界面的传导非常关键^[14] 。国外研究认为只要有85%的胫骨近端截面面积覆盖就足以获得胫骨假体的良好固定^[15-16] 。更大的胫骨近端截面覆盖将对人工全膝关节置换的长期效果非常有利，因为应力向胫骨近端传导以及假体的稳定性都将随着胫骨近端覆盖面积的增大而提高。
胫骨截骨面与假体的匹配性差，意味着有更多的胫骨截骨面没有能得到胫骨假体的覆盖，磨损的聚乙烯颗粒有更多的机会进入胫骨假体与截骨面之间。而聚乙烯颗粒进入截骨面和假体之间，可能会诱导膝关节假体周围的骨溶解，进而导致胫骨假体松动 ^[17-19] 。已有研究提示，如果要使远期的假体下沉和松动减少，应使胫骨假体与胫骨截骨面获得最大的覆盖，使更多的皮质骨得到覆盖，并且在胫骨假体和截骨面松质骨之间使用骨水泥来增加界面之间的接触。
前后径/左右径比值的调整不仅能提供截骨面的良好覆盖，还能为膝关节伸屈提供一个更大的股骨后滚距离^[12] ，同时还可以预防胫骨部件向后侧脱位^[20] 。增大的前后径能提高膝关节假体的稳定性。在人工全膝关节置换中，胫骨假体外悬通常发生在胫骨截骨面后外侧，胫骨假体外悬的问题应该是临床医生需要重视的。置换过程中要尽量减小假体外悬，过多的后外侧假体外悬将会导致膝关节周围一些软组织稳定性的改变以及膝关节活动度的减小^[21]。如果外侧副韧带、腘肌腱在后外侧外悬的胫骨假体上来回摩擦，将会导致膝关节后外侧疼痛、肌腱韧带的断裂等并发症。如果将对称性的胫骨假体过度内旋放置，以减少胫骨假体的后外侧外悬，就会导致髌骨轨迹不良，所以过度内旋放置胫骨假体以减少假体后外侧外悬的做法应该要避免，胫骨假体后外侧外悬的问题的解决方法之一就是胫骨假体的非对称性设计。
台湾郑诚功等^[12]认为，前后径与左右径的比值决定胫骨假体型号的选择。作者认为胫骨假体前后径/左右径比值非常重要，设计符合国人解剖特征的胫骨假体时，应适当增大前后径/左右径比值。只有胫骨假体前后径与左右径的比值符合胫骨近端截骨面解剖特征，以及有合理数量不同型号假体供临床医生选择，才能保证置换过程中胫骨假体与胫骨近端截骨面覆盖最大化，以避免置换过程中出现胫骨假体与截骨面不匹配的情况发生，提高假体对胫骨截骨面的覆盖，减少胫骨假体松动、下沉的发生。实验结果提示，有必要对国人关节截骨面的形态学进行更加广泛和深入的研究，从而为设计出真正适合国人的人工关节提供实验依据。

[1]	刘志超, 张帆, 孙旗, 康晓乐, 袁巧妹, 柳根哲, 陈江. 不同静水压下人椎间盘髓核细胞的形态和活性[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1172-1176.
[2]	管倩, 栾佐, 叶豆, 杨印祥, 汪兆艳, 王倩, 姚瑞芹. 人少突胶质前体细胞传代过程中形态学的变化[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1045-1049.
[3]	邓桢翰, 黄勇, 肖璐璐, 陈昱霖, 朱伟民, 陆伟, 王大平. 骨形态发生蛋白在关节软骨再生过程中的作用与应用[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(5): 798-806.
[4]	谢程欣, 王维, 王成龙, 李清龙, 尹东. 骨形态发生蛋白治疗急性胫骨骨折的系统评价及Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(3): 486-492.
[5]	李圆圆, 鲁颖娟, 叶玉珊, Mustafa M.M Weldali, 常少海. 构建3种不同上颌牙弓形态的有限元模型[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(20): 3125-3129.
[6]	李平, 林煜, 陈翔, 刘振涛, 肖莉莉, 林学义, 华鹏. 二至丸提取物干预去势骨质疏松雌性模型大鼠的骨重建特点[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(2): 191-195.
[7]	汪鎏, 宋东哲, 黄定明. 骨形态发生蛋白9调控干细胞分化与骨再生[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(19): 3064-3070.
[8]	刘治军, 刘少津, 魏合伟, 万雷, 黄宏兴, 乔荣勤. 补肾健脾活血方干预去势大鼠肌肉骨骼转化生长因子β/骨形态发生蛋白2信号通路的变化[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(14): 2219-2223.
[9]	裴天龙, 汪永康, 吴文杰, 赵红, 王龙胜. 血友病关节炎患者三维CT与X射线片中膝关节的解剖形态学特点[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(12): 1886-1890.
[10]	庄传记, 陈文昭, 江新民. 骨形态发生蛋白9复合胶原基骨修复材料体外成骨性能与体内修复骨缺损[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(10): 1489-1494.
[11]	叶豆, 马雪霞, 管倩, 栾佐, 杨印祥, 汪兆艳, 王倩, 何滢, 姚瑞芹. 人少突胶质前体细胞在不同细胞培养器皿中的比例和形态特征 [J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(1): 44-49.
[12]	张文, 雷堃, 高磊, 李宽新. 慢病毒介导骨形态发生蛋白7基因转染诱导大鼠骨髓间充质干细胞向神经元样细胞的分化 [J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(7): 985-990.
[13]	刘路, 王星, 康小燕, 李贵花, 李筱贺, 高尚, 蔡永强, 张少杰, 李志军. 7-12岁儿童颈椎关节突关节的数字化三维形态研究[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(6): 877-881.
[14]	李树源, 周琦石, 李悦, 周宏亮, 杨佳宝, 胡柽. 不同组织部位诱导膜血管化及成骨因子表达的比较[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(5): 667-672.
[15]	曹国龙, 田发明, 刘家寅. 洛伐他汀联合胰岛素干预双侧卵巢切除2型糖尿病SD模型大鼠骨折的愈合[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(5): 673-681.