CN114053000A - 股骨假体旋转定位的参考系 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种全膝关节置换术中股骨假体旋转定位的参考系，即股骨远端前方内侧皮质平面，所述平面的局部位于股骨滑车上髌骨上切迹以下，内侧起于内侧髁，外侧止于内外侧髁连接凹陷处。本发明突破了目前现有的假体旋转定位参考系，提高了全膝关节置换术中股骨假体旋转对位的可操作性及准确性，在新的参考方法应用后，有望增强假体术后功能恢复，减少假体松动感染等不良事件的发生，增大假体生存率。
Description
技术领域
本发明涉及医疗领域，尤其涉及一种全膝关节置换术中股骨假体旋转定位的参考系。
背景技术
股骨假体旋转对线被认为是影响全膝关节置换(TKA)术后功能恢复及假体生存的最主要因素之一，其主要影响TKA术后屈曲间隙和髌骨轨迹，最终影响TKA术后关节功能和患者满意度。
术中进行股骨远端截骨时，保证恰当的外旋角度，外旋角度过小甚至股骨假体内旋放置，会导致：①髌骨轨迹不良，发生术后髌前疼痛；②影响屈曲时内外侧间隙，内侧间隙小，外侧间隙大，内外侧间隙不平衡，术后关节功能和稳定性受影响；③Q角增大，股骨假体与胫骨假体之间扭转应力增加，聚乙烯衬垫磨损增加，假体远期寿命受影响。(Q角：从髂前上棘到髌骨中点连线代表股四头肌牵拉力线，从髌骨中点到胫骨结节连线与股四头肌牵拉力线相交之角即为Q角。正常Q角男性10°-15°，女性12°-18°。Q角越大，使髌骨外移分力越大。)
如果股骨假体外旋过大，会导致：①改变假体与假体，假体与衬垫等部件之间的接触压而导致衬垫过度磨损，继发假体之间接触应力异常，形成恶性循环，最终导致假体松动；②影响屈曲时内外侧间隙，内侧间隙大而外侧间隙小，内外侧间隙不平衡，术后关节功能和稳定性受影响；③过度外旋还可能发生髌骨脱位，或者顽固性膝前痛，需行翻修手术。
可见正确的股骨外旋截骨是股骨旋转对线良好的关键因素。全膝关节置换术中术者为确定股骨假体放置位置，常需借助股骨远端固定的解剖标志及其形成的参考轴。一般临床上常用的股骨假体旋转力线参考轴有股骨前后轴(Whiteside line)、股骨后髁轴(PCL)、股骨上髁轴(TEA)，这些参考轴构成了股骨假体置放时冠状面、矢状面、横截面参考标志。
目前全膝关节置换术中常用的股骨假体旋转力线参考轴有股骨内外上髁轴(TEA)、股骨后髁轴(PCL)、前后轴(AP；Whiteside line)、股骨前轴(AFA)。
1.股骨内外上髁轴(TEA)TEA目前分为外科股骨内外上髁轴(STEA)和临床股骨内外上髁轴(CTEA)。STEA定义为股骨外上髁最突点与股骨内上髁沟的连线，而CTEA定义为股骨内外上髁最突点的连线。但在实际操作中难以明确最凸起处而增大参考轴的位置误差，存在以下缺陷：
①在实际操作中，内外侧髁最凸起处并不是一个精确的点，而是一个块状物，因此两点连线的位置偏移取决于术者自身所取的点，误差较大；
②当内外上髁处有骨赘形成时，会干扰轴线位置的确认。
2.股骨后髁轴(PCL)PCL是指股骨后髁内外侧最凸出点的连线。一般情况下，术者会沿PCL外旋3°进行股骨后髁截骨。但是，由于股骨后髁的破坏或者过度的磨损甚至退化、膝关节后方软组织挛缩和股骨后髁骨赘的形成，所截骨的旋转角度会出现较大改变。如果股骨外侧髁磨损较重，那么术后出现内旋不足；如果内侧髁磨损较重，出现过度的内旋截骨。因此，不能作为旋转对线定位精确的标志，存在以下缺陷：
①由于股骨后髁的破坏或者过度的磨损甚至退化、膝关节后方软组织挛缩和股骨后髁骨赘的形成，所截骨的旋转角度会出现较大改变。
②如果股骨外侧髁磨损较重，那么术后出现内旋不足；如果内侧髁磨损较重，出现过度的内旋截骨。
3.前后轴(AP；Whiteside line)AP是膝关节屈曲90°从股骨滑车沟的最低点到髁间窝中心的连线。当股骨后髁发育不良或存在骨缺损时参考此线较可靠，且不受膝关节内外翻畸形的影响。但在严重骨关节炎或股骨远端髁发育不良患者中，参照此轴线进行截骨将产生一定的误差，并且在翻修中，此线不存在，而在健康人群中变异度较大，存在以下缺陷：
①在严重骨关节炎或股骨远端髁发育不良患者中，参照此轴线截骨将产生一定的误差；
②在翻修手术中，此线不存在；
③在健康人群中变异度较大；
④髁间窝形成增生骨赘是时，此轴线难以测量；
4.股骨前轴(AFA)AFA是紧邻股骨滑车软骨面近端的股骨前方平面的切线。有研究者发现，AFA相对于Whiteside线的垂线形成3°的内旋角度，认为这也是确定股骨旋转对线的方法之一。但是，近期研究表明，在AFA与PCL、AP轴之间，AFA相对于TEA的稳定性差以及相对于TEA的变异性有显著差别。尚未在临床推广，存在以下缺陷：
①定义模糊，轴线的确认依赖术者个人经验，稳定性差；
②相对于股骨内外上髁轴的变异性大。
发明内容
本发明旨在提供一种新的股骨假体旋转对线参考系，能够提高假体旋转对位的可操作性及准确性，增强假体术后功能恢复及减少假体松动感染等不良事件的发生，增大假体生存率。
为达到上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
本发明公开的全膝关节置换术中股骨假体旋转定位的参考系，包括一个平面，所述平面位于股骨滑车上髌骨上切迹以下，内侧起于内侧髁，外侧止于内外侧髁连接凹陷处。
优选的，所述平面包含组成平面的切线，所述切线与外科股骨髁上线平行、与whiteside line垂直。
优选的，膝断层CT扫描上所述平面与外科股骨通髁线的平行，所述平面的面积在2-3cm2之间。
进一步优选的，所述平面与股骨滑车上髌骨重合的局部在膝断层CT扫描上的平均长度为1.5cm，平均面积为2.5cm2，内侧起自内侧皮质一段，外侧终于内外侧皮质连接凹陷处。
优选的，所述平面在术中易于触及，相当于拇指末节指腹大小，可能个别个体因解剖差异或者关节退行性改变该平面大小存在不同程度改变。
本发明还公开了截骨参考工具，所述截骨参考工具采用所述参考系作为定位参考。基于此平面的存在及其位置设计而成的新的截骨参考工具，用于术中参考截骨或增强术中定位的可操作性及截骨的准确性。
本发明还公开了所述参考系的应用，所述参考系应用于计算机导航或机器人手术的截骨工具、软件、程序或算法。
优选的，所述参考系应用于个体化的精准截骨。
本发明的有益效果如下：
1、本发明为全膝关节置换手术中股骨侧假体旋转定位提供了一个新型参考系，提高了假体旋转对位的准确性，本发明不是一个单独的轴线，而是一个位于股骨前端滑车上及髌骨上级下连续存在的平面，且在术中更易触及确定，相比已发现的参考轴线更加便捷、更加稳定、更加准确。
2、本发明在突破了目前已有的股骨假体旋转定位参考方法，且该平面的稳定存在易于触及的特点有利于电脑导航及机器人手术时设计个体化的截骨模板，加快了全膝关节置换术中个体化治疗的进度。
3、本发明一定程度上增强了假体术后功能恢复及减少了假体松动感染等不良事件的发生，增大了假体生存率。
附图说明
图1为本发明在膝断层CT扫描上的示意图。
图2为利用MIMICS软件对三维重建的膝关节CT进行了该平面的定位及确认。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
本发明公开的股骨假体旋转定位的参考系，包括一个平面，所述平面的局部位于股骨滑车上髌骨上切迹以下，内侧起于内侧髁，外侧至于内外侧髁连接凹陷处。该平面的平面切线与外科股骨髁上线平行。该平面位于股骨滑车上髌骨的上端面。该平面与股骨滑车上髌骨重合的局部在膝断层CT扫描上的平均长度为1.5cm,平均面积为2.5cm2。满足平行关系的平面经测量其面积在2-3cm2之间，相当于拇指末节指腹大小，术中易于触及。可能个别个体因解剖差异或者关节退行性改变该平面大小存在不同程度改变。
具体的，在膝关节断层CT扫描上共有10-20个连续层面可验证该平面的存在，长度约为1-2cm，稳定性及准确性较其他轴线均提高很多，且术中更加便于操作。
如图1所示，前14张图片为股骨前方皮质自近端至远端连续的14个CT层面，总厚度为1.4cm，在这14个层面上，股骨远端前方内侧皮质切线稳定地与外科通髁线相平行。我们分别测量了第一张及最后一张上平行内侧皮质切线的长度，分别为1.74cm,2.43cm。将该平行内侧皮质面模拟为梯形，可估算该平面大小为2.92cm2。第15张图片为该膝关节临床通髁线与外科通髁线的夹角，为2.7°。第16张图片为外科通髁线与股骨后髁线的夹角-1.1度。此平行位置关系已在111例正常人及64例全膝关节置换术前膝关节CT中验证，该图示为其中1例示意图。
如图2所示，在多例患者及正常志愿者的2维CT中确认了该平面的存在后，我们利用MIMICS软件在重建后的3D膝关节中确定了该平面与外科通髁线的平行关系。如图一所示。如图2-A所示，根据上一部分内容所得的目标平面的位置及大小，我们在股骨远端前方内侧皮质面任意选择了三个点确定了该目标平面。如图2-D,E,F所示，该平面所在的切线均平行与外科通髁线，进一步在三维层面验证了该平面的存在。
基于该平面的存在及其位置设计而成的新的截骨参考工具，用于术中参考截骨或增强术中定位的可操作性及截骨的准确性。
本发明的参考系应用于计算机导航及机器人手术的截骨工具、软件、程序或算法，用于更加个体化的精准截骨。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.全膝关节置换术中股骨假体旋转定位的参考系，其特征在于：包括一个平面，所述平面位于股骨滑车上髌骨上切迹以下，内侧起于内侧髁，外侧止于内外侧髁连接凹陷处。
2.根据权利要求1所述的全膝关节置换术中股骨假体旋转定位的参考系，其特征在于：所述平面包含组成平面的切线，所述切线与外科股骨髁上线平行、与whiteside line垂直。
3.根据权利要求2所述的股骨假体旋转定位的参考系，其特征在于：膝断层CT扫描上所述平面与外科股骨通髁线的平行，所述平面的面积在2-3cm2之间。
4.根据权利要求3所述的股骨假体旋转定位的参考系，其特征在于：所述平面与股骨滑车上髌骨重合的局部在膝断层CT扫描上的平均长度为1.5cm，平均面积为2.5cm2，内侧起自内侧皮质一段，外侧终于内外侧皮质连接凹陷处。
5.根据权利要求3所述的股骨假体旋转定位的参考系，其特征在于：所述平面在术中易于触及。
6.截骨参考工具,其特征在于：所述截骨参考工具采用如权利要求1-5任一项所述的参考系作为定位参考。
7.适用于如权利要求1-5任一项所述的参考系的应用，其特征在于：所述参考系应用于计算机导航或机器人手术的截骨工具、软件、程序或算法。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述参考系应用于个体化的精准截骨。
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