华南人群与TKA相关股骨后髁形态学研究

作     者：李昌钊 

作者单位：南方医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李凭跃

授予年度：2020年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100210[医学-外科学(含：普外、骨外、泌尿外、胸心外、神外、整形、烧伤、野战外)] 10[医学] 

主      题：膝关节置换术 股骨后髁 三维重建 虚拟手术 假体设计 

摘      要：研究背景膝关节骨性关节炎(osteoarthritis,OA)是发生在老年人身上最主要的关节退行性疾病,了解OA的发生机制对于该病的诊治及延缓膝关节退行性改变非常重要。股骨髁形态和运动异常会影响关节面接触应力异常分布而导致膝关节退行性变化,其中后髁是股骨髁主要组成部分,但因为研究困难等原因导致OA发生发展与后髁形态的关系存在很大知识盲区。人工全膝关节置换术(Total Knee Arthroplasty,TKA)是治疗膝关节骨性关节炎(Osteoarthritis,OA)的终极手段,而成功的手术需要合适、匹配的假体。但目前假体后髁部分因为设计不足:其一后髁对称设计导致后外髁悬挂时有发生;此外,目前假体通过衬垫不对称设计而非后髁不对称设计实现膝关节屈曲内轴运动,这与实际解剖生理是不符的。目的运用CT三维重建技术及虚拟手术技术,全面比较后髁相关的各项解剖形态参数,根据比较结果探讨与股骨后髁形态学相关的OA发生发展机制,根据比较结果探讨目前后髁假体设计不合理的地方。方法收集2018年1月-2019年6月因膝关节OA于我院住院治疗的患者及正常人共120名。采集他们的下肢全长CT影像,重建出患侧股骨三维模型。根据股骨力线和旋转轴建立坐标系,并基于该坐标系测量后髁矢状面和冠状面的圆周半径及关节面倾斜角。然后基于该坐标系对股骨进行远髁和后髁截骨,并测量后髁截骨面的中部宽度、高度及倾斜角。运用t检验比较上述参数正常人与OA、内外侧及不同性别间的差异,运用皮尔森相关系数分析参数和身高的关系,运用协方差统计方法排除身高因素影响后分析不同性别间的差异。以p.05作为具有统计学差异的标准。结果(1)OA和正常人在PCA角、内后髁倾斜角及内外后髁的高度和宽度上均存在差异,而女性的差异主要表现在PCA角和内后髁宽度,男性差异表现在内后髁倾斜角、内外后髁宽度及内后髁高度;(2)本研究涉及的所有截骨前解剖参数内外侧均存在显著差异;(3)后髁圆周半径存在显著性别差异,且冠状面圆周半径在排除身高影响后仍然存在显著性别差异;(4)后髁截骨后除了截骨面倾斜角存在显著内外侧差异外,其余宽、高不存在显著内外侧差异;(5)外后髁截骨面的倾斜在距离远端3/4处存在拐点,其中远端向内倾斜、近端向外倾斜;(6)截骨面宽和高存在显著性别差异,倾斜角则不存在性别间显著差异,且排除身高影响后内外后髁截骨面宽度和外后髁截骨面高度仍然存在性别间的显著差异;(7)不同种族不同研究均表现为内后髁相对垂直,外后髁向内明显倾斜,但内外后髁角度差不同。(8)国人不同后髁圆周半径内外侧研究结果差异在1mm以内,但均与欧美人研究相差2-3mm以上;(9)无论是国人还是欧美人研究,后髁截骨后内外后髁宽和高大小是相似的;(10)OA和正常人内外侧宽度比值不相同,且OA表现为内后髁稍宽于外后髁,而正常人则相反。结论与假体设计相关:(1)O目前假体对称性设计容易导致外后髁进度悬挂,外后髁设计时应考虑到倾斜情况;(2)正常人与OA存在形态差异,如果根据正常人的形态进行假体设计,OA患者容易出现悬挂或覆盖不足的情况;(3)男性内外后髁宽度、内后髁高度及内外后髁圆周半径均比女性要大,在进行性别特异性假体设计时要考虑到这一点。(4)后髁各项解剖参数存在明显的种族差异,假体设计时要考虑到这一点,后续需要进一步进行不同种族间的比较研究。与OA发生发展机制相关:(1)OA患者内外侧后髁比正常人更大,可能与运动异常或胫股关节受力异常导致后髁朝内外侧方向形变。(2)OA患者后髁内外侧不对称,可能是导致OA患者发生异常内轴外旋运动的形态学原因;(3)男女OA后髁宽度存在差异,说明性别间导致OA的发生和发展的异常屈曲运动和胫股关节受力有关。