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HTO术前设计与最佳力线转移

 神农诀 2019-05-12

 

在骨性膝关节炎病人的手术治疗方案中,无论是HTO、UKA还是TKA,恢复正常下肢力线都是手术的重要目标,能否把下肢力线纠正到合理状态直接决定了手术的预后。

纠正下肢髋、膝、踝三大关节部位力线异常时应遵循从上到下的原则,即先判断纠正髋部畸形,然后再判断纠正膝部畸形,最后处理踝部。

颈干角:股骨颈的长轴与股骨干的纵轴之间形成的角度称为颈干角,又称内倾角。正常值在110-140度之间,男性平均为132度,女性平均为127度。颈干角小于正常值为髋内翻,髋内翻时股骨颈承受的压缩力减小,抗张力骨小梁增加,抗压力骨小梁减少;反之称为髋外翻,股骨颈出现与髋内翻相反的现象。颈干角的存在可以增加下肢的运动范围,并使躯干的力量传递至较宽的基底部。需注意儿童的颈干角大于成人,平均为151度,颈干角随年龄增大而减小。

正常下肢轴线包括机械轴和解剖轴。冠状面的力线评估在临床工作中最常用、最基础、最重要。

膝内翻:连接髋关节中心与踝关节中心的直线位于膝关节中心内侧称为膝内翻,机械轴距离膝关节中心(MAD)偏内超过15mm为显著内翻。

    膝外翻:连接髋关节中心与踝关节中心的直线位于膝关节中心外侧称为膝外翻,机械轴距离膝关节中心 (MAD) 偏外超过10mm为显著外翻。

机械轴:连接近端和远端关节中心点的直线。

临床根据以下四个机械轴角度正常与否作为是否需要在冠状面上矫正力线的参考,其中股骨远端外侧角和胫骨近端内侧角最常用。

    股骨近端外侧角(LPFA):沿股骨头中心与大粗隆最高点划一直线,连接股骨头中心与膝关节中心划一直线,两者之间的外侧夹角即为LPFA,正常范围85度至95度

    股骨远端外侧角(mLDFA): 沿股骨内外侧髁最低点划一直线,连接股骨头中心与膝关节中心划一直线, 两者之间的外侧夹角即为mLDFA,正常范围85度至90度

     胫骨近端内侧角(MPTA):沿胫骨内外侧平台最低点划一直线,连接股骨头中心与膝关节中心划一直线, 两者之间的内侧夹角即为MPTA,正常范围85度至90度

    胫骨远端外侧角(LDTA):沿胫骨远端软骨下骨划一直线, 连接膝关节中心与踝关节中心划一直线, 两者之间的外侧夹角即为LDTA,正常范围86度至92度

以上角度的测量需要建立在拍摄正确的下肢全长片基础上,正确下肢全长片应具备:

  1. 髌骨朝向正前方,X线表现为髌骨位于股骨内外侧髁之间,双足方向向前即可,不必考虑踝关节方向;

  1. 全长片应包含髋关节中心、膝关节中心和踝关节中心。

髋、膝、踝关节每个关节都有其关节中心点。

髋关节中心点通常选取股骨头的中心;

膝关节中心点通常选取股骨髁间窝的顶点或者胫骨平台的中点;

踝关节中心点通常选取距骨宽度的中点或者胫腓骨下端宽度中点。

    解剖轴:解剖轴是指沿骨干中间走形的线,在平直的骨干中沿着骨干中间直线走行,在带弧度的骨骼中,解剖轴沿着弧形的骨干呈弧形线走行。画出解剖轴可以排除来自骨干部分的成角畸形,对骨干部位的成角畸形矫正处理上与近关节出畸形的共同点为截骨要靠近畸形处。

内外翻畸形除骨性结构畸形引起外还可能由副韧带等软组织松弛或者软骨丢失引起,这需要用关节线夹角正常与否来判断,有时需要辅助以应力影像学检查来判断。

    髋关节线:股骨颈骨干中点与股骨头中心的连线

    股骨远端关节线:股骨内外侧髁最低点之间的连线,侧位为连接股骨髁与干骺端相交两点的连线

    胫骨近端关节线:胫骨内外侧平台最低点之间的连线,侧位为沿胫骨软骨下骨平面的直线,骨性部分通常有10度左右的后倾

踝关节线:胫骨软骨下骨之间的连线

胫骨近端关节线与股骨远端关节线之间的夹角称为胫骨股骨关节线夹角(JLCA),正常生理状态下几乎为0度,当JLCA>2度时提示异常,通常为韧带松弛或者软度磨损丢失所致。

建立在正确拍摄的全长片基础上,术前设计步骤如下:

1.依据颈干角判断髋部是否有畸形

2.依据机械轴距离膝关节中心(MAD)位置距离判断内翻还是外翻

3.依据解剖轴判断是否有骨干部位畸形

4.依据四个机械轴角度判断畸形是来在胫骨还是股骨,确定畸形部位及  位置

5.依据胫骨股骨关节线汇聚关系(JLCA)判断畸形位于关节内还是关节外

6.确定目标力线

7.确定截骨合页与截骨线

8.Miniaci法确定截骨角度(Noyes法简单测量截骨角度 )

手工划线来完成术前设计常常不能满足临床医生的精准需求,强生医疗DePuy Synthes事业部与KTSG小组合作研发出TomoFix术前设计软件,Android系统用户及IOS系统用户均可在应用市场中搜索“截骨大师”下载使用,相比其他术前设计软件,截骨大师有以下特点:

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HTO的最佳力线转移目标应放在什么位置最合适常是困扰到医生的难题,力线如果矫正不足,内侧间室病变将持续进展;力线如果矫枉过正,将大大增加外侧间室的压力,加速外侧间室的退化。

Fujisawa教授为了找出力线调整位置与软骨再生相对应的情况,在120个有效病例中找出54个病例分成4组辅以关节镜观察跟踪病变进展。

     A组病例:力线调整至胫骨平台中点向内侧32%-40%区域,术后3年3个月关节镜发现内侧软骨磨损较术前范围更大,磨损更深。

    B组病例:力线调整至胫骨平台中点向内侧30%区域,术后7个月、1年、3年、5年追踪,早期关节镜见到有软骨生成,但此时的软骨不够坚韧,3年后发现内侧关节炎仍在缓慢进展,内侧间室间隙丢失,病变退化仍在进展中。

    C组病例:力线调整至胫骨平台中点向外侧30%区域,术后2年3个月关节镜发现内侧破损的关节面有薄而坚韧的软骨生成,术后4年8个月随访关节镜下发现股骨端软骨面亦恢复良好。

    D组病例:力线调整至胫骨平台中点向外侧>30%区域,术后2年2个月关节镜发现内侧破损的关节面有坚韧的软骨生成,软骨表面平整光滑。

在四组病例中,关节镜下观察外侧间室(涵盖股骨端、胫骨端、半月板、髌骨),仅在D组髌骨表面观察到明显退化。C、D两组再生的关节软骨显微镜下观察发现大多数病例为透明软骨,部分病例上层为纤维软骨,深层为透明软骨。

Fujisawa于1979年提出当下肢的机械轴线调整到外侧平台30%-40%区域时,可取得最佳效果,此后该区域被广大临床医生视为HTO力线转移的金标准,后被修正成62.5%的Fujisawa点。Fujisawa本人日后提到所选病例术仅为54例,其结果具备一定临床意义却不能代表全部。

The Knee杂志刊登的一篇力线位置与胫骨平台压力变化分布关系结果显示,当力线转移到胫骨平台50%位置时,内侧间室压力几乎减半,此时外侧间室压力仅有微量增加。随着力线的外移,内侧间室压力持续降低的同时带来外侧间室压力的持续升高,当力线转移超过Fujisawa点时,外侧间室压力显著增加,存在外侧间室被破坏的危险。

TomoFix保膝团队认为,力线的矫正除了参考X-ray测量的内翻角度外,还应注意力学轴线通过膝关节的位置及力线调整对膝关节骨性稳定性的影响。

TomoFix保膝团队推荐用跷跷板杠杆模型来设计力线转移的目标位置,首先最佳力线的目标设置应为一个区域,即设立在这个区域的目标力线都是合理的,具体在这个区域的目标力线点的位置是更多偏向内侧间室多点还是偏向外侧间室多点应根据病人的主要诉求,综合考虑病人的软骨破损、年龄、性别、畸形程度、身高体重、运动活跃程度等综合情况来决定。

我们注意到,如果把股骨关节线当作杠杆时,其胫骨髁间隆起与股骨髁间窝的顶点结合部即为杠杆的支点。在跷跷板杠杆模型原理中,只要目标力线向外侧超过胫骨平台50%位置时,均能显著减少内侧间室压力,具有临床意义。

在人体膝关节股骨关节线与胫骨髁间隆起结合处,这个杠杆的支点不是一个点,而是髁间隆起之间的连线。当力线向外超过外侧平台髁间隆起的最高点继续向外下坡处转移时,在骨性力学结构上开始出现跷跷板杠杆模型不稳定的趋势,随然经过人体韧带软组织的牵拉代偿关节不会即刻出现关节不稳现象,却势必会增加韧带等软组织的负担。因此TomoFix保膝团队推荐的力线安全区域点可直接根据临床综合判断在截骨大师的软件上找到相应解剖位置,而不必拘泥于具体角度,设定好力线位置后可反过来验证是否落在安全区域(50%-65%),下图中所示AB之间的区域。Fujisawa点在解剖位置上也是在外侧平台髁间隆起的最高点外侧下坡处。

TomoFix保膝团队不推荐让内侧间室压力过度降低的力线矫枉过正,我们在治疗过程中既要关注解决短期病患的诉求比如疼痛问题,也要考虑长期的手术效果,比如关节软骨再生使其恢复正常的生理功能。关节软骨是一种浓密的胶状物质,大约只有2mm厚度,强壮且有韧性,能够缓冲与吸收震荡,其中80%的成份是水,其他为胶原纤维和蛋白多糖,期间填充着少量软骨细胞。软骨细胞在一定程度上不断合成分泌胶原纤维和蛋白多糖,补充其消耗。关节软骨没有神经支配,也无血管供应营养,其营养成分必须从关节液中获得,其代谢废物也必须排至关节液中,其营养代谢必须通过不断受到挤压才可实现,因此在力线的矫正过程中给予必要适当的压力反而可以促进关节软骨更好的再生。

本文仅代表TomoFix保膝团队观点供您参考。

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