基于国人股骨前髁解剖学和髌股关节在体运动学分析的TKA术后膝前痛发生机制的研究

Anterior knee pain (AKP) is one of the most important complications after total knee arthroplasty (TKA). Mechanism of AKP after TKA is not clear yet, but it is consider to be caused by patellar maltracking, overstuff of the patellofemoral joint and inappropriate femoral prosthetic design, which are closely related to the anterior femoral condyle and patellofemoral joint. Therefore, the study of the anatomy of the anterior femoral condyle and kinematics of patellofemoral joint is the key to solve the AKP following TKA. Our Previous study showed that there are significant differences between Chinese and Westerners anatomy of anterior femoral condyle, and the implant we used currently not match well with the Chinese anterior femoral condyle. What’s more, we have used dual fluoroscopic imaging system to study the kinematics of knee joint. Based on what we have found and studyed, our team intends to set up a three-dimension coordinate systems based on full length CT-scan of the lower limb to accurately study 3D anatomy of the anterior femoral condyle based on standard TKA, as well as in vivo Kinematics of the patellofemoral joint, of different knees: normal knees, osteoarthritis knees and artificial knee after TKA. Based on statistics above, we will investigate gender differences and race differences of anterior femoral condyle to find out the design flaws of the current femoral prosthesis, and determine the mechanism of AKP following TKA. Finally, based on the data and conclusions we get, we will improve the design of the femoral prosthesis to reduce the incidence of AKP following TKA.

膝前痛(AKP)是全膝关节置换（TKA）术后最主要并发症之一，其发生机制尚不明确，目前认为与髌骨轨迹不正、髌股关节过度填充、股骨假体设计不良等有关，而这些因素均与股骨前髁以及髌股关节密不可分。因此，对股骨前髁的解剖学及髌股关节的在体运动学研究是目前解决TKA术后膝前痛发生的关键环节。项目组前期在对股骨前髁的解剖学研究中发现国人与欧美人种有明显的解剖学差异，现行假体与中国人前髁匹配较差；同时，项目组运用双平面动态X光追踪技术对膝关节在体运动学进行了一定的探索。鉴于此，本项目组拟基于下肢全长CT和标准TKA手术建立膝关节坐标系，精确测量正常膝关节、骨性关节炎膝关节以及TKA术后人工膝关节前髁3D解剖学指标，并进行髌股关节的在体运动学研究，分析股骨前髁的性别和种族差异及现行假体设计缺陷，探讨TKA术后AKP的发生机制，为改良膝关节假体设计提供理论和数据支持，减少TKA术后膝前痛的发生。

全膝关节置换术（TKA）是治疗终末期膝关节骨性关节炎（OA）的最佳方法，但是术后残留膝前痛（AKP）导致患者满意度偏低，甚至影响患者膝关节功能恢复。随着对AKP的研究的深入，发现其发生可能与髌股关节在体运动学和前髁解剖学形态有关。因此，我们通过双平面动态X光技术分析健康人的髌股关节的在体运动特征；另外通过对研究对象的股骨建立三维模型和基于TKA手术原理的标准坐标系，在以股骨通髁线为轴对股骨前髁进行旋转截骨，勾勒出股骨前髁三维形态结构以分析性别之间、膝关节OA与非OA患者之间的差异，从而了解膝前痛的发生机制，为改进适合中国人的膝关节假体提供意义。. 在上海招募健康志愿者完成对髌股关节的在体运动分析；收集因膝关节骨性关节炎或者运动急慢性关节损伤在南部战区总医院骨病关节科住院的患者的双下肢全长CT资料建成数据库，在收集过程中不断对临床资料整理、归类统计以及CT资料的重建，用以对股骨前髁解剖学形态分析。. 在膝关节屈曲25°--50°时，负重坐式膝关节伸展时的胫骨前移位明显多于非负重坐式膝关节伸展时的前移位。在下蹲时，胫骨内旋和胫骨外侧平移明显多于在屈曲时的胫骨伸展。并且股骨前髁解剖形态存在着性别差异，男性受试者的内侧髁宽度及外侧髁宽度大于女性受试者；即使按照身高对该指标进行标准化处理后，某些截骨角度下还存在一定的性别差异。而男女受试者滑车轨迹均有双线性特征，始于股骨前外侧，随着屈曲角度的增加逐渐转向内侧，最终在深屈曲角度转回外侧。深屈曲角度下，女性的滑车凹槽角大于男性，但是没有明显统计学意义。. 除此之外，我们还发现内外侧后髁存在明显不对称性，表现为倾斜角均有显著差异；并且后髁软骨的存在对女性轴面旋转对线存在影响；最后，髓内杠以不同深度插入股骨髓腔的前部、中部和后部以及开髓点的不同均对TKA手术的精确度存在影响。. 本研究分析了髌股关节在体运动学及前髁的解剖形态，可以帮助医师了解膝前痛可能的发生机制以及更精确实施TKA手术提供意见。