关节镜下评估髌骨轨迹不良严重程度的临床应用研究

王雪松 张志军 张辉

北京积水潭医院运动医学科（北京 100035）

复发性髌骨脱位（recurrent patellar dislocation，RPD）是一种常见的膝关节运动损伤疾病，其病因复杂，其中髌骨所处的力学环境异常是引起髌骨不稳定的重要内在原因[1]。解剖学研究发现内侧髌股韧带（medial patellofemoral ligament，MPFL）是限制髌骨向外侧脱位最重要的稳定结构，因而MPFL重建逐渐成为RPD 最受欢迎的手术方式[2]。RPD 往往由多因素共同引起，除了纠正软组织的异常外，膝关节局部及下肢整体力线畸形在RPD发生中的作用也逐渐受到关注[3]。

髌骨轨迹是指在屈伸膝过程中髌骨相对于股骨滑车在三维空间中的移动轨迹[4，5]。既往研究结果提示髌骨轨迹不良与RPD 术后临床疗效不佳存在明确相关性，是导致术后髌骨再脱位的危险因素之一[6]，因此，准确评估RPD 患者的髌骨轨迹对于手术决策有重要影响。目前临床中用于评估髌骨轨迹的方法较多，主要分为肉眼评估和影像学评估两大类，其中髌骨J 形征是目前临床中应用最为广泛的髌骨轨迹评估方法。近些年来，有学者提出关节镜下评估是一种可行的髌骨轨迹评估方法，通过关节镜可以直接观察到屈伸膝过程中髌骨的动态轨迹[7]。Kejriwal等发现镜下髌骨复位时膝关节屈膝角度＞44°是一种诊断髌骨脱位的有效方法，还可以作为是否需要做胫骨结节移位的一种辅助判断方法[8]。然而，目前尚无研究探索关节镜下观察到的髌骨轨迹异常是否与实际髌骨轨迹不良严重程度存在相关性。

因此，本研究的目的为探索髌骨轨迹不良严重程度与关节镜下髌骨复位角度的相关性，明确关节镜下评估髌骨轨迹的临床有效性。

1 资料与方法

1.1 研究对象

纳入标准：①诊断为复发性髌骨脱位；②术前影像学资料完整；③术前进行髌骨J 形征评估；④术中行关节镜下髌骨轨迹评估。

排除标准：①翻修手术；②伴多发韧带松弛症; ③切开手术治疗。

2017年1月至2018年12月，于我科住院治疗的连续复发性髌骨脱位共145 膝，按纳入标准和排除标准筛选病例共117膝（112人）。

1.2 解剖学参数测量

所有患者术前均行髋膝踝CT 扫描，采用Mimics软件（Materialise 公司，比利时）对CT 数据进行三维重建，以测量下肢旋转角度，包括股骨前倾角和胫骨外旋角[9]。

同时在膝关节CT 或纯侧位X 线片上测量其他重要解剖学参数，包括：（1）胫骨结节-股骨滑车沟（tibial tubercle-trochlear groove，TT-TG）距离：将股骨滑车近端层面与胫骨结节近端层面进行叠加，标记股骨后髁连线作为参考线，标记股骨滑车沟最低点和胫骨结节中点，分别投影在参考线上，两线之间的距离即为TTTG；（2）髌骨高度：使用Caton 指数测量髌骨高度；（3）股骨滑车发育不良：以Dejour 分型方法评估股骨滑车发育不良严重程度[1]。

1.3 髌骨轨迹评估

本研究采用关节镜下髌骨轨迹、髌骨J形征及髌骨平分指数（bisect offset index，BOI）三种方法分别测量117例患膝髌骨轨迹不良程度。

1.3.1 镜下髌骨轨迹评估

手术开始后首先进行镜下髌骨轨迹的评估。髌骨轨迹的关节镜评估通过内上入路进行观察。首先通过触诊识别距离髌骨上极近端3～5 cm和髌骨中线内侧约2 cm 的位置，将关节镜置于内上观察入路，将关节镜尖端置于近端滑车沟槽的中央，可见髌股关节对合异常，髌骨处于外偏和外倾的位置，从0°开始，助手被动屈伸膝关节，可见髌股对合关系逐渐好转，待髌骨完全中央化时助手停止屈膝（图1），台下助手用相机记录此时的屈膝复位角度（knee flexion angle，KFA）。上述过程重复3 次，用角度测量软件测量后，取3 次屈膝角度平均值记为最终的KFA。在轨迹评估过程中，使用大腿止血带（压力为280～300 mmHg）和传统的重力液体灌注方式（高度约2米）维持视野清晰。

图1 镜下髌骨轨迹评估

1.3.2 髌骨J形征评估

所有纳入病例均由同一医师在术前完成髌骨轨迹的评估并录像保存。患者坐于检查床旁，双膝自然下垂90°，缓慢伸膝至完全伸直，然后再缓慢屈膝至90°，重复上述动作3 次，如果在终末伸膝阶段髌骨脱离膝关节中线向外侧移位，则诊断为J 形征阳性。所有纳入病例的术前髌骨轨迹录像由两名研究者按照表1进行独立的J 形征分度[10]，当分度结果存在不同时，由上级医师进行最终判断（表1）。

表1 J形征的肉眼分度标准

1.3.3 BOI评估

所有患者均在非负重位条件下行膝关节0°位CT检查，要求患者在拍摄CT时收缩股四头肌。采用BOI作为评估髌骨轨迹不良的测量指标，BOI反映了髌骨内外侧缘相对于股骨滑车沟最深点的外侧位移百分比[4，13]。其具体测量方法为：寻找股骨滑车沟最深的一个层面以及髌骨宽度最大的层面，将两个层面重叠，过股骨滑车沟最低点做股骨后髁连线的垂线，相交髌骨最大内外侧AB于O点，则此患者的BOI=AO/AB×100%（图2）。根据既往研究，当BOI>75%时认为存在髌骨轨迹不良，并可对其进行分度，具体为：Ⅰ度，75%≤BOI五号100%；Ⅱ度，100%≤BOI＜125%；Ⅲ度，BOI≥125%[13]。

图2 BOI测量方法

1.4 统计分析

采用SPSS 22.0统计软件（SPSS，美国）进行数据分析。连续性变量（年龄、体质指数、股骨前倾角、胫骨外旋角、TT-TG、Caton 指数、BOI、KFA）以均值±标准差进行描述，采用t检验或Mann-Whitney 检验（不满足正态性或方差齐性时）比较不同分组的差异。分类变量（性别、J 形征、Dejour 分型等）以频数（%）进行描述。采用Pearson 相关分析BOI 和KFA 之间的相关性。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

本研究共纳入117例复发性髌骨脱位（共112人，5人为双膝），患者平均年龄为21.1 ± 6.7 岁，初次髌骨脱位时患者平均年龄为14.4 ± 5.3 岁，患者的一般资料和术前影像学测量结果见表2。

表2 患者一般资料和术前影像学测量指标

术前J形征评估结果显示，87.2%（102/117）的膝关节J 形征阳性，其中Ⅰ度37 例，Ⅱ度39 例，Ⅲ度26 例。术前BOI 平均值为124% ± 33% （范围，69%～240%），若以分度表示，则Ⅰ度25 例，Ⅱ度44 例，Ⅲ度38 例。所有患者镜下均存在镜下髌骨轨迹不良，平均KFA为76° ± 24°（范围30°～120°）。

Pearson相关性分析显示BOI和KFA的相关系数为0.24（P=0.009），程度为弱相关。

比较不同J 形征分度及不同BOI 分度患者的KFA是否存在差异，结果显示J形征分度三组间及BOI分度三组间的KFA差异均无统计学意义（表3）。

表3 不同J形征分度或BOI分度患者的KFA比较

3 讨论

本研究最重要的发现为所有纳入的RPD患者在关节镜下均存在髌骨轨迹不良，但屈膝复位角度（KFA）这一参数与髌骨轨迹不良严重程度仅存在弱相关，KFA无法用于准确地量化RPD患者的髌骨轨迹不良程度。

髌骨轨迹是指在屈伸膝过程中髌骨相对于股骨滑车的移动轨迹。既往研究提示髌骨轨迹与RPD 术后临床疗效密切相关，是导致术后髌骨再脱位的潜在危险因素。因此，准确评估RPD 患者的髌骨轨迹对于手术决策有重要影响[6，10]。目前临床中用于评估髌骨轨迹的方法较多，但尚缺乏“金标准”。髌骨J形征是目前临床中应用最为广泛的评估髌骨轨迹的方法，这种评估方法简便有效，目前广泛用于RPD 患者髌骨轨迹的评估。对于J形征阳性的患者，髌骨外移的程度可以相差很大，基于这一临床现象，Franciozi 等根据髌骨外移的程度提出了一种J 形征的肉眼分度方法[2]，其中4度J形征是最严重的类型，这部分患者的髌骨在终末伸膝阶外移明显，表现为完全性髌股关节脱位，而在随后的屈膝过程中髌股关节出现复位，作者将伴有这种特殊类型J 形征的RPD 定义为“伸膝位习惯性髌骨脱位”。冯华等的研究结果显示，这种J形征分度方法的观察者内一致性和观察者间一致性分别为0.84 和0.78[10]。而Matthew 等将影像学检查结果作为确定J形征分度的金标准来评估肉眼分度J 形征的准确性，结果显示仅有53%、51%、48%和68%的患者能区分3度、2度、1 度和0度J 形征[11]，这提示肉眼分度和影像学分度的一致性较差，需要进一步研究来评估肉眼J形征分度的临床价值。

鉴于肉眼评估髌骨轨迹的主观性，越来越多的学者开始探索更为客观性的评估方法，如利用CT、MRI等。Guzzanti等采用常规膝关节CT进行髌骨轨迹的评估[12]，纳入的病例为存在膝前痛的患者，将膝关节固定于屈膝15°的位置进行拍摄，根据髌股关节的对合关系将髌骨轨迹分为四型，需要注意的是，这是一种静态的髌骨轨迹评估方法，且忽略了股四头肌肌力对髌骨轨迹的影响，因此并不能准确地评估髌骨轨迹。为了克服这一问题，Tanaka 等采用动态CT 的方法连续测量屈伸膝过程中髌骨位置的变化情况，并根据BOI 将髌骨轨迹分为0～3 度[13]，这种评估方法虽然从理论上更为准确客观，但会增加辐射暴露的风险，并不适用于临床推广。此外，Lin[14]及Wilson 等[15]还使用红外捕捉系统来定量评估屈伸膝过程中髌骨轨迹的变化情况。

关节镜能够直接在镜下观察到屈伸膝过程中髌股关节的对合情况，可以直接测量髌骨中央化时的屈膝复位角度。Kita 等发现MPFL 重建术后即刻所有患者均呈现正常的髌骨轨迹，但在术后6～24个月随访时，64%（16/25）的患者在关节镜下仍存在髌骨轨迹不良[7]，这提示镜下评估是一种敏感的髌骨轨迹测量方法，可以发现肉眼查体无法察觉的轨迹不良。Kejriwal 等比较了RPD 患者和对照组在关节镜下KFA 的大小，结果发现RPD患者的KFA显著大于对照组（118° vs. 44°），因此作者认为可以依据KFA协助诊断复发性髌骨脱位[8]。本研究在此基础之上进一步探索镜下髌骨轨迹评估的临床价值，探讨KFA 作为衡量轨迹不良严重程度的潜在指标的可能性，但结果发现KFA 与BOI 仅存在弱相关，且不同J 形征分度患者之间的KFA 差异并无统计学意义，因此KFA 无法准确地量化患者的髌骨轨迹不良程度。其可能的原因在于镜下评估时股四头肌一直处于麻醉松弛状态，并且观察通道的位置、灌注水压大小以及麻醉深度等因素都可能会影响到关节镜下髌股关节的对合关系。

本研究存在如下局限性：第一，本研究样本量相对较小，需要进一步扩充病例数以提高研究结果的准确性。第二，观察入路位置和灌注水压大小都可能会影响到关节镜下髌股关节的对合关系，本研究仅采用固定的观察入路位置（髌骨内上入路）和重力灌注系统（高度2 米），需要进一步的研究去探索上述两个因素对于研究结果的影响。

4 结论

关节镜下评估是一种敏感的髌骨轨迹不良评估方法，但屈膝复位角度（KFA）这一参数与髌骨轨迹不良严重程度仅存在弱相关，KFA 无法用于准确地量化RPD患者的髌骨轨迹不良程度。