临床医学论文-华北地区成人正常膝关节内侧半月板后倾角的测量及临床意义

临床医学-华北地区成人正常膝关节内侧半月板后倾角的测量及临床意义 临床医学论文-华北地区成人正常膝关节内侧半月板后倾角 的测量及临床意义 作者:曾纪洲,曲铁兵,于振山,张亚奎,潘江,石逸杰,张雪梅,陈学明,刘亮 【关键词】 关节成型术 摘要:,目的,测量华北地区成人正常膝关节内侧半月板后倾角数据,为改进及适合中国人的膝关节假体和在全膝关节置换术中行合理的胫骨截骨,提供参考数据和理论依据。,方法,62例(115膝,男?女=35?27:,膝关节半月板、胫骨无疾病和畸形的成年华北地区中国人,年龄20,74岁,平均456岁。按不同年龄段分成3组,A组:18,39岁,B组:40~59岁,C组:，60岁。用MR机获得经内侧平台中点的矢状位像,并按照Jenny测量方法在计算机上测量膝关节内侧半月板后倾角。,结果,男63膝,左侧33膝,右侧30膝;膝关节内侧半月板后倾角,左侧:27?18:?,右侧:29?17:?,平均:29?18:?。女52膝,左侧27膝,右侧25膝;膝关节内侧半月板后倾角,左侧:35?17:?,右侧:28?16:?,平均:32?17:?。膝关节内侧半月板后倾角:A组平均:36?16:?,B组平均:27?18:?,C组平均:28?17:?。经统计学证实膝关节内侧半月板后倾角在不同性别、侧别及年龄比较,差异无显著性意义。,结论,华北地区成人正常膝关节内侧半月板后倾角平均:30?17:?,范围是0?,62?,大于西方人。 关键词:半月板;关节成型术;置换;膝;中国 Measurement and clinical significance of posterior slope angle of proximal tibial medial meniscus in normal Chinese? Abstract:,Objective,To measure the posterior sloope angle of proximal tibial medial meniscus(PSAPTMM) in Chinese adult,provide parameters for improving the design of knee prosthesis more suitable for Chinese and for resecting tibial plateau in total knee arthroplasty,Method,Sixtythree male knees and 52 female knees of Chinese,without tibial deformity,genu varum and valgum,abnormal change of articular surface,and tibial trauma,with average age of 456 years(ranged,20~74 years),were divided into 3 groups according to persons age: group A,18~39 years;group B,40~50 years;group C,more than 60 yearsThe sagital tomography of medial meniscus of MRI were taken,stored,and measured using JENNY wayThe data were analyzed statistically,Result,By two factors analysis,the sex and age had no significant influence on PSAPTMM,and the angle was not different between the left and right kneeIn male adult,the average degree of left PSAPTMM was(27?18)?,of the right(29?17)? with an average degree of both sides of(29?18)?In female adult,the average degree of left PSAPTMM was(35?17)?,of the right(28?16)?,with the average degree of both sides(32?17)?The average degree of group A were(36?16)?,group B(27?18)?,group C(28?17)?There showed no significant difference of PSAPTMM between sex,side,and age,Conclusion,The average degree of PSAPTMM in northern Chinese adult is(30?17)?,ranges from(0~62)?,and is larger than that of the westerns Key words:Meniscus;Arthroplasty;Replacement;Knee;Chinese adult 目前,国内使用的人工全膝关节多为进口的国外假体,这些假体一般都按照西方人的身体参数设计;同时在行TKA时,如何准确地进行胫骨平台截骨,如何选择最佳适配度的胫骨平台假体,也都长期借用国外经验做为临床指导。全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA:时重建机械和解剖力线很重要,但国内膝关节半月板后倾角鲜见报道。为此,作者进行了华北地区成人膝关节内侧半月板后倾角度(posterior slope angle,PSA:的测量,为改进及设计适合中国人的膝关节假体和在全膝关节置换术中行合理的胫骨截骨,提供参考数据和理论依据。 1材料与方法 11一般资料 111资料选择 随机选取长期生活在华北地区的成年健康中国人或因下肢软组织创伤而就诊患者共62例(115膝:,男63膝,女52膝;年龄20,74岁,平均456岁。健康受试者的选择条件:胫骨无畸形,没有膝内外翻,没有因各种关节炎或创伤所导致的关节面改变。下肢软组织创伤受试者的选择条件:膝关节正常,且胫骨未受累。 112分组 将所有受试者按不同年龄段分为A、B、C 3组。A组:18~39岁,B组:40,59岁,C组:?60岁。 113尸体标本 3具成年中国人尸体的6条完整下肢(尸体来源于首都医科大学解剖教研室示教标本:,用质量分数10,福尔马林液处理。胫骨无畸形,没有膝内外翻。 12MR图像的获得 121扫描体位 被检查者仰卧于MR床中央,膝关节伸直,双下肢取旋转中立位,踝关节后侧垫沙袋,目测使受试的肢体胫骨干解剖轴(tibial shaft anatomical axis,TSAA:平行水平面,嘱咐被检查者保持受试侧肢体制动。 122扫描条件 质子加权像,自旋回波(spin echo,SE:序列,重复时间(repettion time,TR:为1 650 ms,回波时间(echo time,TE:15 ms,层厚2 mm,层距2 mm,采集图像次数为4次,矩阵大小256×256,视窗直径32 cm,窗宽1 800,窗位900。 123扫描方法 1231定位图像的获得 设定扫描范围是膝关节线上12 cm,膝关节线下20 cm,MR焦距中心对准膝关节线4 cm处。采用二次定位法(矢状位、冠状位::通过胫骨中沟线,1,(the midsulcus line,SL:胫骨结节内侧缘的内侧1 mm处到胫骨棘沟的中点的连线:获得胫骨矢状位定位图像(图1:。经过TSAA,2,(胫骨干相距至少10 cm的2个髓腔中点连线:并垂直于胫骨矢状位定位图像进行扫描,获得胫骨冠状位定位图像(图2:。 1232测量图像的获得 平行于TSAA并垂直于胫骨冠状位定位图像,经过TSAA扫描获得第1张测量图像:图3:;平行于TSAA并垂直于胫骨冠状位定位图像,经过髁间棘中点与内侧平台内侧缘连线的中点扫描,获得第2张测量图像:图4:。 图1胫骨矢状位定位图像:略: 图2胫骨冠状位定位图像:略: 图3矢状位测量图像:略: 图4矢状位测量内侧半月板后倾角图像:略: 13测量方法 如果第1张测量图像中的TSAA不垂直图像底边,则调整至TSAA垂直图像底边,以便简化测量时定位标志的确定(图3:。依据第1张图像调整的角度数而调整第2张测量图像(图4:,采用Jenny方法,3,进行测量(图4:。在侧位像上,连接内侧半月前角的最高点和后角的最高点,得直线a;做胫骨干长轴垂线, 得直线b;在平台处做直线b的垂线,得直线c;测量a、c两直线的锐角(精确度01?:,即膝关节内侧半月板后倾角。尸体标本测量方法同上。 14统计学方法 用统计软件包(SSPS for Windows Release 100:进行双因素析因分析处理,以P，005为差异有显著性意义。 2结果 21性别与侧别比较 经双因素析因分析,膝关节内侧半月板后倾角在性别、侧别间比较差异无显著性意义(P，005,表1:。 22性别与年龄比较 经双因素析因分析,膝关节内侧半月板后倾角在性别、年龄间比较差异无显著性意义(P，005,表2:。 23结果综合统计 使用KolmogorovSmimov适配度检验,双侧检验P,0245,测量数值符合正态分布。华北地区成人正常膝关节内侧半月板后倾角平均为:30?17:?,范围是0?,62?。 24实际测量参数与尸体标本校正 膝关节内侧半月板后倾角在尸体上的测量值较影像测量值偏小,平均误差为 058?(表3:。经过尸体测量校正,证实本组影像学测量结果可靠。 表1不同侧别男性与女性内侧半月板PSA比较:略: Tab1Comparison of posterior slope angle of proximal tibial medial meniscus between the left and right sides 表2不同年龄组男性与女性内侧半月板PSA比较:略: Tab2Comparison of posterior slope angle of proximal tibial medial meniscus in different aging groups 表3膝关节内侧半月板PSA度数在尸体上和MR图像上比较:略: Tab3Comparison of posterior slope angle of proximal tibial medial meniscus between the corpse and MR film 3讨论 31关于膝关节内侧半月板PSA的一些问题 半月板是膝关节的一个不可缺少的组成部分,可以使膝关节的关节面成为最 理想的轻度不吻合关节面,4,,具有传导载荷、协助维持膝关节稳定、增强润 滑、调节关节压等重要功能。因此,当设计膝关节假体和进行TKA时,必须考虑 到半月板的因素。 磁共振成像(MRl:具有良好的软组织分辨能力,能够清晰地显示关节内外的复杂解剖结构,成为无创伤、无疼痛、无放射、准确评估关节病变的重要检查方法。在MRI检查中矢状面成像对半月板的显示最佳,5,。因此,作者通过MRI来研究膝关节内侧半月板PSA。 311测量膝关节内侧半月板PSA的目的 ,。TKA时重建 内侧平台与股骨接触面积较大,是膝关节主要的负重面,6 机械和解剖力线很重要,以往的研究主要集中在冠状面上的力线;近年来,随着研究的深入,认识到在矢状面上对线的重要性,其中胫骨平台PSA对TKA的影响逐渐得到重视。Chiu,7,通过尸体解剖和X线影像学研究认为胫骨内侧平台PSA与胫骨平台PSA之间有紧密相关性,而胫骨外侧平台PSA与胫骨平台PSA之间无相关性;胫骨内侧平台PSA和内侧半月板PSA紧密相关性,胫骨外侧平台后倾角PSA和外侧半月板PSA无相关性。因此,研究胫骨平台PSA时,必须重视内侧半月板PSA的测量。 312膝关节内侧半月板PSA的度数 Jenny,3,报道膝关节内侧半月板PSA为05?,内侧半月板几乎垂直近端胫骨轴。作者经过研究证实,华北地区成人内侧半月板PSA要明显大于国外Jenny,3,报道的数值,为:30?17:?,范围是0,62? 32内侧半月板PSA的临床意义 321胫骨平台骨强度的分布 在人的膝关节中髁的中心区是主要负荷的直接承重部位,胫骨软骨下的骨强度最大,髁的前部骨强度相对较弱,8,。近端胫骨的骨强度在内髁的中央部分最大,外髁和周边的软骨部分骨强度下降,9,。Goldstei,8,研究表明,随着远离关节面,胫骨软骨下骨的强度下降。Johnson,10,描绘出胫骨近端松质骨的压缩骨强度图,发现松质骨强度从胫骨前缘开始,由近向远迅速下降。 322半月板PSA与胫骨平台截骨的关系 少数学者认为半月板的后倾角几乎与胫骨纵轴线垂直。所以,在TKA中,进行胫骨切骨时可水平切骨,而不必过多考虑胫骨的骨性后倾角,11,。多数学者认为胫骨截骨的厚度和定位因素对胫骨假体骨床的质量和强度有重要影响,10,。Hofmann,12,回顾分析33例0?胫骨平台截骨的全膝关节术病例,有10例显示至少2mm的胫骨假体下沉。这些下沉假体中,在手术前后PSATP有:8?2:?差异。其余23例,手术前后PSATP仅有:2?2:?差异,这说明不平行于自然解剖平台做后倾斜截骨,会导致较高的临床胫骨假体下沉率。Chiu,7,指出,退行性膝关节相对于胫骨前皮质的平均后倾是167?,当用髓外定位杆平行于胫骨前皮质来做0?胫骨截骨时,若胫骨平台前后长度是50 mm,则只要在前面切除13 mm高度的骨就能把整个关节面切除,这样将暴露出平台前方强度较弱的骨,容易导致胫骨假体松动。作者认同在TKA中胫骨平台截骨应平行于胫骨平台骨性后倾斜,而不是平行于半月板后倾斜。 323胫骨平台PSA与生物力学的关系 Waker,13,报道:正常胫骨平台有平均5?,8?的后倾,他认为这个倾斜有力学优点,所以胫骨上端截骨应该平行于关节面。平均力矢量接近垂直这个斜面,即对TSAA的倾斜,在理论上减少了对胫骨假体的剪切力,14,。在功能位倾斜产生切变;在屈曲时压缩应力增加,后倾将减少切变应力。Dorr,15,认为即使使用带有后倾的胫骨假体,也应做轻度后倾(2?:的胫骨截骨,这能确保没有前倾的产生;胫骨的前倾引起平台后方高跷,会影响屈曲ROM。当保留PCL的同时又出现平台的前倾,将严重影响膝关节屈曲的范围。胫骨平台后方的骨质较为强硬,能很好地吸收应力负荷。因此Dorr认为只有后倾截骨,才不会对骨水泥-骨界面有害。再者,因为胫骨解剖上存在后倾,所以用带后倾角的截骨(即平行关节面截骨:,能保证后方骨质最少量的切除。这进一步说明在TKA中胫骨平台截骨应平行于胫骨平台骨性后倾斜,而不是平行于半月板后倾斜。 324内侧半月板PSA对膝关节假体设计的意义 胫骨关节面前方软骨的厚度平均为154,253 mm,关节面的后方软骨厚度平均为207,298 mm;半月板后角高度(1015?510:mm明显高于前角(578?278:mm(P，001:,内侧半月板后角宽度约是前角的2倍,16,,因此,膝关节半月板的后倾角与骨性的后倾角是不等同的。膝关节生物力学研究表明半月板也是胫股关节中参与承重的主要结构,膝关节骨性结构的形态学特点决定了胫骨两髁与股骨髁的完全不吻合,这样的不吻合十分不利于载荷的传导。而半月板的存在大大改变了这种状态。半月板不仅直接将大部分的载荷经其本身传递至其下的胫骨面(或反之:,而且大大扩充了股胫关节的接触面,并使原来的完全不吻合曲面变成了对传导载荷最理想的轻度不吻合曲面。由于软骨及半月板均具有“前薄后厚” 的特点,因此,在进行人工关节置换或人工关节设计时应考虑实际膝关节股胫关 节面的最高接触面是半月板与股骨髁的接触。由于半月板相对于胫骨纵轴线存在 后倾角,所以作者建议在TKA中胫骨平台截骨应平行于胫骨平台骨性后倾斜,同 时在设计膝关节假体时胫骨平台假体本身应有后倾角度,理论上讲,胫骨平台假 体PSA=胫骨平台骨性PSA-胫骨平台软骨PSA-半月板PSA。 325TKA重建中内侧半月板PSA的意义 内侧半月板PSA对TKA有影响,胫骨表面的聚乙烯倾斜应该重建自然的关节 的设计,应该产生半月板的倾斜,而不是骨的倾斜,内外侧倾斜应该分别重建,3,。 同时,Moller也认为在TKA中,把带有和原始关节的一样倾斜的假体的置入时, 就获得了一个最佳的中心关节,17,。 参考文献: ,1,David F,Dalury.Observations of the proximal tibia in total knee arthroplasty,J,.Clin Orthop,2001,389:150155. ,2,Brazier J,Migaud H,Gougeon F,et al.Evaluation of methods for radiographic measurement of the tibial slope.A study of 83 healthy knees,J,.Rev Chir Orthop Reparatrice Appar Mot,1996,82:195200. ,3,Jenny JY,Rapp E,Kehr P.La pente meniscale del extremite proximale du tibia:comparaison avec la pente osseuse,J,.Rev Chir Orthop Reparatricce Appar Mot,1997,84:435438. ,4,周强,黄煌渊.膝关节半月板的生物力学作用,J,.国外医学?创伤与 外科基本问题分册,1997,18:218221. ,5,Mackenzie R.Direct anatomicalMRI correlation:the knee,J,.Surg Radio Aanat,1994,16:183192. 6,Kapandji IA.The knee,M,.In Kapandji IA(ed::The Physiology of , the Joints,5 ed,vol 2.Churchill Livingstone,Edinburgh,1987,74. ,7,Chiu KY,Zhang SD,Zhang GH.Posterior slope of tibial plateau in Chinese,J,.J Arthroplasty,2000,15:224227. ,8,Goldstein SA,Wilson DL,Sonstegard DA,et al.The mechanical properties of human tibial trabecular as a function of metaphyseal location,J,.J Biomech,1983,16:965969. ,9,Hivd I,Jensen J.Cancellous bone strength at proximal human tibial,J,.Eng Med,1984,13:2125. ,10,Johnson JA,Krug WH,Nahon D,et al.An evaluation of the load bearing capability of the cancellous proximal tibia with special interest in the design of knee implants,J,.Trans Orthop Res Soc,1983,8:403. ,11,许维亚,吴海山.胫骨后倾角在全膝关节置换中的意义,J,.中华骨 科杂志,2004,19:280282. ,12,Hofmann AA,Bachus KW,Wyatt RWB.Effect of the tibial cut on subsidence following total knee arthroplasty,J,.Clin Orthop,1991,269:6369. ,13,Walker PS,Garg A.Range of motion in total knee arthroplasty.A computer analysis,J,.Clin Orthop,1991,262:227235. ,14,Townley CO.The anatomic total knee:instrumentation and alignmem techique,M,.In:Doff LD,ed.The Knee Papers of the First Scientifitic Meeting of the knee Society.Baltimore:University Park Press,1985,3952. ,15,Dorr LD,Boiardo R.Techical consideration in total knee arthroplasty,J,.Clin Orthop,1986,205:511. ,16,陈树标,涂良携,姜苏明,等.半月板和交叉韧带矢状断层研究,J,. 解剖学研究,2000,22:8891. ,17,Moiler JT,Weeth RE,Keller JO.Unicompartmental arthroplasty of the Knee.Cadaver study of tibial component placement,J,.Acta Orthop Stand,1985,56:115119.