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目前胫骨高位截骨是治疗早中期内侧间室骨关节炎的主要保膝手术之一，通过力线的转移，减少内侧间室的压力和磨损，恢复内侧间室的正常生物力学环境，恢复关节功能。HTO手术成败的关键在于力线转移的精确性，矫正不足，会导致内侧间室骨关节炎进一步恶化，矫正过度会加速外侧间室骨关节炎的退变。目前大多数医生在进行HTO手术，所采用的的力线转移位置为Fujisawa点，但Fujisawa点更适用于外侧闭合楔截骨手术，目前所采用的内侧开放楔截骨与前者的手术方式不同，那么Fujisawa点同样适用于内侧开放楔截骨吗？最近在《The Knee》上发表的一篇文献通过有限元分析的方法，推荐了内侧开放楔截骨力线转移的安全区域位置。以下是这篇文献的具体内容： 摘要 背景：胫骨高位截骨（HTO）转移下肢负重轴。在避免外侧间室过度负重的基础上，通过手术减少了内侧负重（缓解疼痛和减缓软骨损伤的进程），最佳的矫正范围仍然没有确定，本研究分析不同的力线转移对膝关节负重的影响，确定术后力线调整最佳范围。 方法：我们从三个健康测试者中收集动作分析和七个MRI数据，联合这些数据建立特定的有限元模型（全部=45模型）。每一组模型模HTO术后可能的调整力线。我们调整负重轴的力线从40%-80%（胫骨平台内侧到外侧的宽度），对应内翻2.8°-3.1°和外翻8.5°-9.3°，在3个百分比增量。然后我们比较模型中的压力分布情况。 结果：矫正负重轴到胫骨宽度的50%（0°内翻-外翻），内侧间室的压力减半，外侧间室压力变化最小，容易产生矫正不足。矫正负重轴最为常用的胫骨宽度的62.5%-65%（3.4°-4.6°外翻），更多的减少内侧间室压力，但容易产生损伤外侧间室的风险。平衡最佳的力学负重环境和矫正不足的风险，我们建议新的目标力线：负重轴矫正到胫骨宽度的55%（1.7°-1.9°外翻），解剖学标志外侧髁间嵴的尖端。 结论：有限元能够准确的模拟HTO不同力线矫正后的力学改变。负重轴矫正到胫骨宽度的55%（外翻1.7°-1.9°）可以最佳分布内外侧间室压力。 引言 膝骨关节炎（OA）是胫股关节慢性肌肉骨骼疾病，是全世界内导致残疾的疾病之一。有证据证实本疾病和机械性因素相关。举例，膝关节75%的压力负荷通过内侧间室，90%的单间室膝骨关节炎发生在内侧间室。减少内侧间室的压力是主要的治疗手段。 高位胫骨开放楔形截骨对于单一内侧间室膝骨关节炎合并下肢力线不良的患者，是经典有效治疗的治疗手段。HTO特别适应于年轻患者，可以使患者恢复高水平运动，推迟关节置换的时间。HTO改变负重轴从膝关节受累的内侧间室转移到正常的外侧间室（图1）。在生物力学上，向外侧的转移减少了内侧间室的压力。以往的骨科大夫矫正力线到膝关节外翻3°到6°。矫正的力线也可以根据通过胫骨平台的负重轴来确定：平台宽度的百分比，测量从内侧边开始。Fugisawa etal.推荐目标区域在65%-70%，最近界定为62.5%（62%-66%）。 （a）应用钢板固定的开放楔形截骨，截骨通过胫骨，铰链点H。(b, c)WBA变化从“A”到“A1”。 HTO的结果会随着时间的推移而恶化，大约维持7年的有效性。失败的原因尚不明确，认为和不正确的手术计划和手术技术相关。 尽管HTO已经广泛推广，下肢负重轴的最佳力线转移位置依然未知。一项10-13年的随访研究发现93个HTO中68个矫正不足，导致持续内侧间室疼痛，93个HTO中5个过度矫正，导致外侧间室疼痛的开始。由于术前设计畸形矫正不足可导致手术的失败，所以希望产生轻微的过度矫正。最近的报道认为随着器械和导航技术的改进矫正的准确度和生存性明显提升。懂得矫正力线和压力再分布将提升手术技术的进一步发展。我们应用有限元分析矫正的不同负重轴和胫骨平台的压力分布。 材料和方法 伦敦——东南国家研究伦理服务委员会（NRES）进行了运动分析的伦理批准（09/H1102/88）。牛津大学临床试验和研究管理办公室牛津大学临床试验和研究管理办公室根据国际电工委员会和英国卫生保护局指南。批准了协定技术发展协议(MSD/IDREC/2010/P17.2)进行了磁共振成像（MRI）检查。 2.1 人口信息 动态分析和MRI数据从三个健康受试者收集；两名女性，一名男性；年龄：25-32岁；体重指数：20.6-21.9；双侧负重位力线4.3°-6.6°内翻。本研究纳入标准：健康18-35岁成人（排除肌肉骨骼肌肉疾病可能），步态正常，能够签署知情同意书。排除标准：既往存在肌肉骨骼疼痛，既往肌肉骨骼疼痛病史，存在MRI扫描禁忌症（体内金属，幽闭恐怖症），必须借助支具行走，神经肌肉改变行走方式。签署知情同意书，无MRI扫描禁忌症。研究的设计相对小样本，不能代表代表大多数HTO患者，本项研究的目的是确定建模方法研究的可行性，为进一步扩展大量更多的临床队列研究做准备。 2.2 建模技术 为了便于阅读，这里只概述了方法;更详细的方法介绍在附录A。首先收集运动分析数据，采用Helen Hayes 标记装置接受每个受试者的回收信息，7个信息寄存器放置在膝关节周围记录运动分析和MRI数据。然后记录步行周期，记录运动轨迹和地面反作用力。然后记录MRI数据。左膝伸直位非负重高分辨率MRI扫描。MRI扫描记录另外7个数据，每个受试者行走时，联合运动分析和MRI数据产生有限元模型，通过手工分割MRI扫描获得骨和软组织的形状，从文献获得材料特性(Table A.1)。 通过每个行走周期的最大负荷点的运动分析数据和地面反作用力数据计算获得模型的负重和力线模型(Fig. 2)。 Figure2.普通活动平地行走最大负荷，经历地面反作用力二次峰值。在此时间点建立有限元模型。 因为我们假设在行走周期这个点可以导致软骨损伤。产生膝关节本身的有限元模型后，模型改变模仿一系列HTO力线矫正(Fig. A.5)。 FigureA.5. 首先产生左膝本身力线的模型（黑色F负重轴）模拟改变本身的负重轴转移到外侧间室（红色F＇）HTO模型。改变负重轴产生内收-外展力矩。 模拟矫正负重轴力线通过胫骨宽度（内-外侧）40%-80%之间，以3%增量。相对应膝关节力线在内翻2.8°-3.1°和外翻8.5°-9.3°之间。最终，45个模型产生（每个受试者15个有限元模型）。我们选择有限元模型是因为模型是非侵入性HTO术前计划，矫正膝关节不同位置力线后的效果。应用有限元模型确定每个受试者最佳的矫形区域。每个受试者各有不同的最佳矫形区域。 2.3. 测试结果 从每个模型抽取胫骨软骨和胫骨表面的压力及接触压力然后进行比较。（细节在附录B） 2.4 统计学分析 由于低的样本量本（n=3）研究没有统计学分析。代替统计学方法，我们采用内外侧间室的压力决定最佳的矫形区域。 2.5 猪的研究 由于我们实验室限制用人类尸体进行研究，在公布人类尸体的研究结果之前，我们最初应用猪的受试者研究，并发表相关文章。 3.结果 三个受试者本身的力线在最大地面反应力点的负重轴通过胫骨M-L宽度27%，27%，21%，（内翻7.1°，6.5°，8.9°）。不同受试者的力线校正后负重计算：受试者1：756N：30.1NM内翻到13.5NM外翻力矩；受试者2：766.0 N：31.9NM内翻到10.0NM外翻力矩；受试者3：667.8 N：766.0 N：35.1NM内翻到8.2NM外翻力矩； 负重轴转移到外侧高压区域从内侧转移到外侧。单一受试者不同的力线变化表现出不同的压力分布（Figure 3）。 Figure 3. （左）模型模拟WBA逐步改变从内侧间室转移到外侧间室；（右） 胫骨软骨和半月板接触压力的示意，当WBA转移到外侧高压从内侧转移到外侧，（高压红色/灰色）。 在本来的力线高压位于内侧间室，特别是前侧区域和半月板表面。当WBA逐渐转移到外侧，股骨的软骨和内侧胫骨软骨减少了接触压力，外侧半月板接触增加，增加了外侧胫骨软骨接触。在其他的受试者也发现了相似的接触压力的变化。所有受试者相似的趋势汇总(Figure 4)。 Figure4. 软骨和半月板的平均压力与标准差，(蓝)内侧，（红）外侧。灰色为安全区域。 改变WBA至外侧，在软骨和半月板表面减少了内侧间室压力，增加了外侧间室压力。如果仅小量矫正（WBA矫正＜平台宽度50%，存在内翻）内侧间室压力任然存在加大，在中间力线（50%胫骨宽度。0°内外翻），内侧间室压力减少到大约55%，外侧间室压力增加不大。力线矫正到Fujisawa point（62%-65%，M-L平台宽度，3.4-4.6外翻）减少内侧间室压力到40%，明显增加外侧间室压力。减少内侧间室压力，增加外侧间室压力的临界点为矫正后力线60%（2.6°-2.8°外翻）。 讨论 本研究的目的确定HTO力线矫形的安全区域，通过三个受试者比较内外侧间室的压力发现可复制的安全区域：膝关节力线通过胫骨宽度55%（1.7°-1.9°外翻）。膝关节原本的力线，WBA通过内侧间室（胫骨宽度21%-27%，内翻6.5°-8.9°），将导致仅有内侧间室承受压力。我们的研究与之前的研究相同。矫正的WBA通过＜50%M-L平台宽度（0°内翻-外翻）对改变内侧间室的压力没有改善作用。这种力线的改变称为矫正不足。接触压力与HTO术前接触压力相近。因此，WBA矫正＜50%胫骨M-L宽度（存在内翻）对于患者没有改善作用。WBA矫正力线＞65%胫骨宽度（4.3°-4.6°外翻）导致外侧压力增大，这种力线改变称为过度矫正。导致外侧软组织损伤，患者发展为外侧间室疼痛。（文献中描述）。 WBA矫正力线通过胫骨宽度50%-60%（0°内翻-外翻2.6°-2.8°）认为是：“安全区域”。在这个区域内，内侧间室的压力减小，没有增加外侧间室压力。上限是60%，而不是65%，因为手术中可能存在微小的失误。举例，如果矫正力线定位Fugisawa的 62.5%，小的失误可以导致HTO术后矫正力线超过65%，增加外侧间室压力，损伤外侧间室。安全的矫正力线为55%M-L胫股宽度（1.7°-1.9°外翻）。骨科大夫可以有5%的上下的错误，任然在安全区域。55%的点对应到外侧髁间嵴，是一个易于应用的解剖目标。 假设和局限性 本研究模拟一系列HTO矫形计算出压力分布。这样提出一个问题，多大的压力引起损伤的启动和进程。内侧间室的压力减少什么程度才能阻止损伤进程是未知的。外侧间室的压力增加到什么程度引起损伤的开始。在本研究中，我们假设如果一个患者需要HTO，他们的内侧间室压力已经很高，所以我们要减低内侧间室的压力。同时我们要相对维持外侧间室的低压力，避免损伤外侧间室的软组织。 另外一个局限性，我们的模型用简单的方法检测宏观压力模式。 本研究的目的测试我们方法的可行性和不同的膝关节矫形力线对压力的影响。因此，当前的研究我们用简单的方法是可接受的。增加结构的特异性需要研究软骨、半月板的损伤，骨的损伤不在研究之内，需要进一步检查。有限元模型的确认对任何研究都是重要的。我们最初用猪样本验证了我们的模型创建方法。在这之前比较了我们的研究和公布的人类尸体研究（HTO和膝矫正膝关节力线）。我们当前的方法和尸体的研究均采用有限元的方法去模拟膝关节矫形力线后对胫骨压力分布的影响。模型建立相似，两种研究通过膝关节内收和外翻力矩来模拟膝关节矫形力线。主要的不同，尸体的研究3D之前设置好的韧带，我们的研究包括轴向韧带。我们的研究不同于尸体研究应用行走时受试者的负荷。人类尸体15Nm内翻-15Nm外翻力矩作用力374N。因此，当我们的最大外翻力矩将近一半时，我们研究的作用力和最大内翻力矩的作用力是尸体研究的两倍。尽管这两个研究有些不同，内外侧间室压力的分布是相同的。通过间接比较，我们得出这样的结论:我们的结果显示合理性和至少得到部分验证。 结论 HTO的观点是矫正WBA的力线，在较少内侧压力的同时避免外侧间室过多的负荷，（减缓疼痛和减缓软骨损伤进程）。本研究显示矫正WBA力线50%M-L胫骨宽度（0°内翻-外翻）减少内侧间室压力大约一半，改变外侧压力很小。然而易产生矫形不足。既往研究认为HTO超过7年会出现轻微的过度矫正，我们发现50%的矫形是不够充分的。此外，矫正WBA到常规的62%-65%M-L胫骨宽度（3.4°-4.6°外翻）更多减少内侧压力但会增加损伤外侧间室的软组织。为了平衡最佳的力学环境，减少矫正不足的风险，我们建议新的WBA矫正目标55%M-L胫骨宽度（1.7°-1.9°外翻）。矫正的解剖学点位于外侧髁间嵴顶端。 综上所述，通过有限元分析，内侧开放楔截骨的力线转移位置位于外侧髁间嵴，胫骨宽度55%的位置，可以达到最佳的生物力学环境。术中在此力线点上出现5%的力线矫正误差，依然位于正常的安全区域范围内。
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