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全膝关节置换中,假体安装的点、线、面,你都了解么?

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股骨假体的安装,假体的旋转和设置首先应设目标的旋转对线。
胫骨假体的设置位置,分别按冠状面、矢状面、横断面加以说明。但是,需要注意的是,假体设置会受到这些面(坐标系)定义的影响。另外,计划关节线应该处于什么水平,再决定胫骨近端截骨量。
本文分享了分别如何在以上两种安装假体,如何定位和安装设置,并提供了一些解剖标志,供临床医生参考。

股骨假体安装位置的确定以及假体的旋转与设置

解剖学的观点:

关于股骨的旋转定位是符合解剖学指标还是符合韧带平衡,人们对此目前存在分歧,但作为解剖学上的指标有几个划时代的事件要加以介绍。

外科上髁轴(SEA,Surgical epicondylar axis)
SEA 是连接外侧上髁的顶点和内侧上髁的凹陷部(沟)的线。从解剖学上来说是连接内侧副韧带(MCL)和外侧副韧带(LCL)的附着部的中心连接线,也有研究结果表明,SEA近似于正常膝的屈曲及伸直的轴。

临床上髁轴(CEA,Clinical epicondylar axis)
CEA 在连接外髁上顶点和内髁上顶点的线上,CEA比SEA外旋约3°左右

股骨前后轴线(Whiteside线)
股骨前后轴线它是连接髁间沟最深部分和髁间区域中心的线,因为它可以在手术后保持在髁间沟的最深部分,所以这条线也常用作指标。股骨前后轴线和CEA几乎是垂直相交的。

◆后髁轴(PCA,Posterior condylar axis)
PCA是连接后髁的线,是手术中最容易识别的标志,但PCA与上述3个轴相比处在内旋位。

目前使用的大多数成套设备的类型是以SEA、CEA、股骨前后轴线等为基准制作的,在使用尸体标本膝的生物力学研究中,多数研究称平行PCA安装会使术后的髌骨活动轨迹发生很大变化。

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图1 股骨旋转的的标志
临床上髁轴(CEA):连接外髁上的顶点
与内髁上顶点的连线。
外科上髁轴(SEA):连接外髁上的顶点和内髁上凹(沟)的线。
股骨前后轴线(Whiteside 线):连接髁间沟最深部分和髁间区域中心的线。后髁轴(PCA):双髁后方连线。

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图2 伸直-屈曲的对线
旋转程度也依靠伸直-屈曲的定位来决定。
在机械轴中,伸直位(冠状面)的定位与股骨、胫骨都垂直设置在机械轴上(图2)。接下来,考虑膝关节屈曲位的定位。在膝关节屈曲90°的MRI检查中,在中间位膝关节中,膝关节屈曲位与胫骨机械轴垂直相交的是SEA。因此,在机械轴中,旋转定位与SEA保持一致,可以保证伸直-屈曲的对线无异常(图2b)。如果在这里假体与PCA平行放置,在膝关节屈曲位,小腿处于外翻位,向外侧偏心及髌骨活动轨迹异常,这是令人担心的。

在运动定位方法中,股骨的旋转定位与PCA一致,由于胫骨近端部位也比机械轴内翻、所以不会在屈曲部发生对线异常(图2d)。

韧带平衡:

关于应该以怎样的韧带平衡为目标这一点,虽然严格来说并不清楚,但使内侧、外侧的韧带平衡相等的概念以前就有。也有通过股骨的旋转从而调整屈曲位的韧带平衡的方法。但也有报道称,在实际的手术操作中,为了使内侧、外侧的韧带维持平衡一致,与 PCA相比,股骨假体需要在内旋3°至外旋12°的范围内变化。从生理上来说,外侧部比较松弛。TKA术后,几乎没有研究显示在屈曲位的内、外侧韧带平衡的情况下,临床效果会更好。膝内翻的情况下,特别是外侧软组织松弛的情况较多,为了使内、外侧的平衡一致,股骨假体逐渐向外旋转在屈曲位改变成内翻定位(图2e)。

因此,综合考虑屈曲位的对线,股骨假体的旋转定位是以 SEA为基本考虑的,即使考虑到韧带平衡,也应该停留在比 SEA 增加 2°~3°的外旋位,即应当不超过 CEA 的范围内。


胫骨假体与旋转不匹配:

髌韧带附着部内缘连接后交叉韧带(PCL)附着部中心的连线称为赤城线(Akagi'sline),此线经常被用作胫骨假体的旋转定位的标志,但该线是作为与SEA垂直相交的线而得出的。因此,在股骨假体与SEA相配合的情况下,容易产生旋转不匹配。但是,如果股骨假体与CEA相匹配,则与赤城线(Akagi'sline)相比出现胫骨假体外旋不匹配的概率会减少,但与胫骨后缘形成夹角变大,覆盖减少这令术者担忧(图3)。如果胫骨假体对称并且带有柄部,还是避免股骨假体过度外旋为好。

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图3 胫骨旋转对线

临床疗效:

已经有许多临床报告指出,与SEA相比,股骨假体处在内旋位设置,则运动轨迹误差会比较容易发生。其中一个原因是髁间沟的形状发生了变化,在屈曲位时存在外翻倾向,髌骨向外侧的牵引的力作用也是原因之一。另外,在最近的研究中发现,股骨假体设置在内旋位置的话,使屈膝动作明显出现受阻的倾向。这也是由于屈膝位引起的向外脱位导致髌股运动不良,股四头肌的效率降低的缘故。考虑到以上情况,使用通常的假体,用机械轴进行手术时股骨假体的旋转定位是以 SEA 为基准考虑的。与其相比,即使是外旋,到CEA位置股骨假体也要停止的。

手术前计划及手术过程中的实际情况:

在术中正确把握SEA和CEA的判断是很困难的,PCA倒是最能体现再现性地的可把握的指标。但是,由于PCA和SEA的关系因病例的不同而有很大差异,所以术前用MRI、CT等测量PCA和SEA(CEA)所成的角度,作为指标比较好。特别是在外侧畸形的膝关节病(膝关节OA)中,由于外侧髁部位的发育不良,有时会形成较大的外旋角度,因此必须进行测量。也有报道称,以后髁轴为指标时,如果不考虑软骨的厚度,就会产生2°左右的误差。另外,如果是通常的CT和MRI,则是二维的测量。理想的话,**进行三维检查来评估,决定确切旋转角度。

术中,以PCA开始的旋转角度为基础,决定旋转定位。也要参照内侧及外侧上髁部的触诊。股骨前后轴线也相对容易识别。

股骨后方的截骨量:

在保留PCL(CR,独立型假体)的情况下,它基本上是一种测量截骨术根据假体的厚度切除骨骼,并保存PCL的张力。对于平均的膝内翻畸形,垂直于机械轴进行截骨时,由于内侧远端的关节软骨基本磨损消失,内侧和外侧的软骨和骨的截骨量基本需要相等的情况较多(图4a)。由于后方髁部的磨损在保留PCL(CR,独立型假体)的情况下,它基本上是一种测量截骨术,根据假体的厚度切除骨骼,并保存PCL的张力。对于平均的膝内翻畸形,垂直于机械轴进行截骨时,由于内侧远端的关节软骨基本损消失,内侧和外侧的软骨和骨的截骨量基本需要相等的情况较多(图4a)。由于后方髁部的磨损较轻,因此在与SEA平行地进行截骨的情况下,内侧比外侧切除量大(图4b)。用后参照进行更正确的截骨量的调整是可能的。

在切断PCL(PS,后交叉韧带稳定型)的情况下,由于切除了PCL的部分屈曲间隙变大,所以与CR型TKA相同的测量截骨术中,有可能产生膝屈曲中段以后的内侧不稳定性。因此,股骨远端与CR型TKA同样地进行截骨,胫骨近端比术前减少后倾。进行截骨后,确认屈曲间隙,调整股骨假体的尺寸和前后位置,使内侧的伸直间隙、屈曲间隙相等。

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图4 股骨的截骨量
a:垂直于机械轴进行截骨时,由于内侧远端的关节软骨基本消失,仍应注意内侧和外侧的骨的截骨量基本相等。
b:平行于 SEA 进行截骨的话内侧比外侧切除量大。

胫骨假体安装位置的确定以及假体的旋转与设置

膝内翻的情况下,包括关节软骨在内的外侧胫骨平台中央部位为术后关节线水平面。保留内侧胫骨平台部分硬化骨,是防止胫骨假体向内翻方向下沉的重要一环。外翻膝中内侧副韧带(MCL)松弛(功能不全)时,要与股骨远端截骨量同时影响到胫骨近端截骨量。

冠状面(正面)定位:

冠状面(正面)轴线设置定位的基本轴是指术后胫骨机械轴(连接踝关节中央和术后胫骨假体中央的连线)和胫骨解剖轴(胫骨轴)(图5a在没有胫骨内翻的病例中,这两根轴是一致的,但是在胫骨出现内翻的病例中,这两根轴并不一致,所以必须考虑将胫骨近端垂直于哪个轴后再进行截骨。而且,在术野中正确地鉴别踝关节中央的位置并不是件容易的事。推荐的方法有:将胫骨远端1/4的前方皮质隆起的胫骨作为踝关节中心的替代方法;将髓外导向器的正面对准胫骨前后轴之后,将胫骨对线器的踝钳固定于踝关节内、外踝隆起处,其中点作为踝关节的中心点等。

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图5 胫骨的机械轴和解剖轴
a:胫骨机械轴和解剖轴存在胫骨内翻时有差异。
b:在术后机械轴上垂直设置胫骨假体的方法。
C:在胫骨解剖轴上垂直设置假体的方法。

术后胫骨机械轴垂直设置的方法:

在设置假体模板时,选择**限度地覆盖胫骨近端截骨面的假体尺寸,试模的轴指向踝关节中央设置(图5b。尽管采用此法胫骨残留内翻畸形甚至在术后仍然保持,但是MCL不需要松解。HKA(髋-膝-踝角)角度为0。如果在有胫骨内翻的情况下**限度地覆盖截骨面,截骨面与胫骨解剖轴垂直设置,相对于术后机械轴,胫骨假体呈现过度外翻,需要MCL松解的病例较多。所以多使用胫骨截骨导向器。

与胫骨解剖轴垂直设置的方法!在胫骨内翻很严重的病例中,为了使胫骨解剖轴与假体柄的轴一致,除了尺寸缩小以及假体外移(图5c。因为假体的未覆盖部分是在胫骨平台内侧可以在相同部位实施截骨(内侧髁缩小截骨术)。而且切除该部分后可缓解MCI张力,从而避免 MCL松解过多。采用这种手术操作,术后胫骨机械轴与胫骨解剖轴一致,胫骨内翻消失。与术前计划预定的一样,将截骨髓外导向器的近端固定位置、髓内截骨导向器的骨髓内杆插入位置从髁间隆起间略微向外移动。无论选择以上哪种方法,都是相对于术后机械轴垂直地设置假体。但是:前者可以选择较大的假体尺寸,但残留胫骨导致一定程度的膝内翻;后者可以消除胫骨内翻,但假体尺寸较小。在胫骨内翻严重的病例中,胫骨假体大小决定股骨假体的尺寸,股骨假体相对于股骨远端缩小一个尺寸,也有采取将两者折中之法进行设计的。尽可能减轻胫骨内翻的同时,与术后机械轴垂直设置是比较好的。

矢状面(侧面)定位:

矢状面定位(向后倾斜)在CR型假体(独立型假体)和PS型假体之间有所不同。

在 CR 型假体中,与伸直位相比,大多数情况下屈曲位的间隙要变小,后方倾斜截骨一般与术前患者的胫骨平台后方倾斜度一致。但是,由于胫骨聚乙烯衬垫中已经包含向后方倾斜的类型很多,所以有必要事先了解安装使用TKA假体聚乙烯衬垫后方倾斜参数。

在 PS型假体中,与伸直位相比,大多数情况下屈曲间隙变化较小,所以后方倾斜将减少。

横截面(旋转设置):

胫骨假体的旋转设置与①股骨胫骨(FT)关节的旋转适应性、②髌骨活动轨迹、③胫骨假体在截骨面上覆盖、④术后足部的朝向、⑤术后伸直受限等有关。另外,胫骨近端截骨时,如果不能正确把握胫骨的前后方向,胫骨截骨面向后方倾斜会对胫骨内、外翻轴线产生影响。

股骨旋转错误,在旋转自由度高的假体中,由于在边缘过载,即有可能产生这部分的聚乙烯衬垫的早期磨损,在旋转限止性高的胫骨衬垫中,是成为膝伸直限制或形成内八字/外八字步态的原因。另外,由于胫骨假体处于内旋位设置会发生髌骨向外侧半脱位倾向,成为手术后疼痛的原因,因此决定横断面正确的旋转设置在手术技巧上是非常重要一环。

但是,关于胫骨前后方向的判定法,至今还有各种各样的争议。主要有以下4种。
(1)根据解剖学的标志确定胫骨前后方向。
(2)确定股骨的旋转设置,依靠软组织的张力来确定胫骨旋转设置
(3)使用移动轴承系统确定旋转设置,而获得FT关节的适配性。
(4)在胫骨截骨面上设置**限度的试模,使用自动决定旋转设置的内、外侧非对称的胫骨假体。

基于解剖学标志的方法一胫骨近端的解剖学标志有:
①PCL附着部中心。
②胫骨髁间隆起间沟(中沟线)。
③髌韧带附着部内缘。
④胫骨粗隆内侧1/3(图6)
⑤胫骨截骨面本身。

设置纵轴需要两个点或多个点,如目前所提倡的、最具有代表性的是:
①连接PCL附着点中心和髌韧带附着的内缘[所谓的赤城线(Akagi'sline)]。
②胫骨髁间隆起间沟(中沟线)。
③PCL,附着区域的中心和胫骨粗隆内侧1/3。

参照①和②就可决定胫骨近端截骨及胫骨假体旋转设置。③与解剖上膝关节的前后轴相比,轻度外旋过度,但是人工全膝关节置换术(TKA)对过度外旋的容许度较大;在TKA中,内旋膝活动大幅丧失,是因为考虑伸膝结构的效率的一种设置法。

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胫骨关节面决定旋转的解剖学的标志
① PCL 附着部中心。
②胫骨髁间隆起间沟(中沟线)。
③髌韧带附着部内缘
④胫骨粗隆内侧1/3。

股骨假体的旋转设置和软组织平衡的方法(ROM技术)在本方法中,在股骨端设置股骨假体试模,在伸直位对内、外侧的韧带施加张力的状态下,配合股骨假体的旋转程度决定股骨假体的旋转位置。或者,在胫骨截骨上设置没有柄的可移动的胫骨试模,使膝关节屈伸数次,观察髌骨活动轨迹。伸膝位停止的状态下的旋转为正确的胫骨旋转程度。

使用活动平台系统(Mobile bearing system)时使用活动平台系统时由于聚乙烯衬垫在胫骨假体托盘上能够自由旋转,不会出现FT关节失配,所以不考虑胫骨衬垫的旋转问题。选择**限度地覆盖胫骨截骨面的胫骨假体。但进行胫骨向后方倾斜截骨时,为了避免对膝内、外翻造成影响,有必要正确定位前后方向标志,进行胫骨近端的截骨。

使用内、外侧非对称的胫骨假体这种情况下,胫骨截骨面得到**限度覆盖,并且,在这种情况下假体应正确地朝向正前后方向,这类设置是据胫骨假体的设计所确定的。即使在这样情况下,人们对旋转设置的确认,依然提出了各种各样的方法至今还没有得出一致的结论。

来源:骨今中外


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