人工全膝关节表面置换术与下肢力线的关系
编辑：ddayh.cn
人工全膝关节表面置换术与下肢力线的关系
重建良好的下肢力线一直是人工全膝关节置换等骨科矫形手术的主要目的之一，人工全膝关节置换手术的患者术后满意度和假体使用寿命在很大程度上取决于良好的术后膝关节力线。正确的人工膝关节力线可以让患者获得理想的重力矢量传导并优化膝关节运动，同时避免假体和骨水泥之间的界面因受力不均而导致早期失败，同时最大限度的保证伸膝装置的运动功能。
根据人体生物力学的规律，膝关节的解剖结构保证了人体体重的力学传导正好经过膝关节的中央或稍偏内侧，因此在进行人工全膝关节置换手术时，也应该按照同样的原则进行手术计划。在研究膝关节置换手术如何能够更好的重建下肢力线之前，让我们先来看一下什么是正常的下肢力线。
在三维空间中，人体下肢力线也分为冠状面力线（即内外翻角度）、矢状位力线和旋转力线。
在冠状面上，正常人体下肢力线在远端向内侧倾斜，并在膝关节处呈轻度外翻成角其生理和生物力学作用主要为使膝关节更加靠近人体重心的垂线，同时保证膝关节线更接近于呈水平方向且膝关节面处单位面积承担的压力负荷更小。
对膝关节进行力学分析，其受力形式为重力作用矢量与肌肉合力作用矢量的合力的方向指向膝关节中央，同时经过股骨头旋转中心和踝关节中心，即下肢力线。
因此，针对临床上存在下肢力线畸形的患者，无论采用何种手术方法，其共同的目的均应该包括重建正常的下肢力线。但对于临床上各不相同的畸形类型和畸形程度，则需要进行详细的测量和术前计划，选择不同的手术方案。
以最常见的膝关节内翻畸形为例，当存在膝内翻时，由于各种原因如：股骨或胫骨发育异常、股骨或胫骨骨折成角畸形愈合、膝关节外侧稳定结构松弛、前交叉韧带功能不良、内侧软骨磨损或骨缺损、膝关节周围肌肉力量不足等因素均可导致重力与肌肉力量的合力作用于膝关节内侧，即内翻畸形。
由此可见，导致内翻畸形的原因是多方面的，因此治疗方案也应针对畸形的成因进行计划，包括人工全膝关节置换手术、股骨髁上截骨和胫骨高位截骨等。
人工全膝关节置换手术是矫正下肢内外翻畸形的有效治疗方法，比较一致的观点是将患者下肢力线矫正至膝关节假体中央的位置，应尽力避免残留内翻畸形，否则更容易出现术后假体的早期松动和失败。
这里顺便提一个小的插曲，在上世纪90年代，曾经存在两种截然不同的观点，Townley等学者认为人工全膝关节置换手术应将术后下肢力线调整至膝关节假体中央稍偏内侧一点的位置，因为正常人体的膝关节负重时，内侧间室所承受的负荷大于外侧间室；
但以Insall为代表的另一些学者则主张，膝关节置换手术后的内翻是不可接受的，甚至宁可将下肢力线调整为轻度外翻也不允许存在内翻畸形。
针对这一点争议，有学者进行了临床研究，对351例膝关节置换手术患者进行随访，结论是若膝关节置换术后内翻超过4°，其术后出现早期失败的风险会大大增加，相比之下，术后存在轻度的外翻畸形则不会增加早期失败的几率。
经过膝关节置换手术几十年的发展和越来越多的临床随访研究的证据支持，目前对这一问题基本达到了共识：膝关节置换术后若存在超过3°的内翻畸形，术后无论短期还是中远期的失败风险均会大大增加。
上面提到了导致内翻畸形的原因千差万别，而且在很多病人中同时存在着多方面因素，因此在术前应该进行充分的力线测量，分析其畸形的成因并制定手术计划。一般而言，在术前计划时应依次考虑以下几方面问题：
（1）确定下肢力线；即在下肢全长片中确定股骨头旋转中心的位置和踝关节中心的位置，经这两点画出下肢力线。
（2）辨别内翻or外翻畸形；若所画出的下肢力线位于膝关节中心的内侧，则为内翻畸形、反之则为外翻畸形。
（3）计算下肢畸形角度；分别连接股骨头旋转中心和膝关节中点、膝关节中点与踝关节中点，该两条线的夹角即为下肢畸形角度
（4）畸形位于股骨？胫骨？还是膝关节。
①分别经过股骨内外髁远端、胫骨内外侧平台做两条切线，测量其夹角，即为膝关节畸形，这种畸形的成因可能为韧带松弛和软骨或骨的磨损缺损所致；
②连接股骨头旋转中心和膝关节中点，测量其与股骨内外侧髁远端切线之间的夹角，其内侧夹角应为93°；
③再连接踝关节中点与膝关节中心的连线，该直线与膝关节内外侧平台切线之间的夹角正常时应为87°。
当明确分析出下肢畸形的成因和构成后，应该以此为依据进行手术计划。理论上说，关节内存在的畸形应通过关节置换而进行校正，而对于严重的关节外畸形应该选择股骨或胫骨的截骨矫形手术。
在临床实际中，通过关节置换进行以矫正关节外畸形可以大大减少手术创伤、医疗花费和康复时间。然而严重的关节外畸形如外翻超过20°时，单纯进行关节置换往往难以获得满意的治疗结果，且关节外畸形的位置距离关节越近，手术难度就越大。