在全膝关节置换术中，股骨假体适当外旋放置不仅能够平衡膝关节屈伸间隙，而且可以优化髌骨运动轨迹。临床研究显示，全膝关节置换术后，由于股骨、胫骨假体不良旋转导致的髌股关节不稳等并发症是关节翻修的常见原因之一。

　　Berger等于1993年首先定义了外科髁上轴线和股骨后髁角的概念，之后许多国内外学者在股骨远端旋转对线方面开展了大量的研究工作。这些研究在研究对象的选择上各有特点。Yoshino等选择骨关节炎患者进行膝关节CT扫描，通过CT断层图像进行股骨后髁角测量;Poilvache等选择在100例全膝关节置换术中对膝关节进行髁扭转角测量。而目前临床上常用的全膝关节置换系统均提供股骨侧旋转定位导板，参考后髁轴线平均外旋3°截骨。这一方面基于正常胫骨平台有3°的内倾角，另一方面也是基于西方人股骨后髁角平均值为3°-4°。在国内学者的研究报告中，已有华北、华南等地区人群股骨远端后髁角、髁扭转角的测量数据。上述研究的研究对象从几十例到百余例，有正常健康人群，也有接受全膝关节置换手术的骨关节炎患者。

　　本研究选择中国汉族人群健康志愿者膝关节为研究对象，应用下肢全长螺旋CT扫描结合平面投影技术对股骨远端旋转对线的相关解剖结构及标志进行研究及测量。研究目的：(1)获取更加接近中国汉族人群正常值的股骨后髁角、髁扭转角、临床上髁轴线与外科上髁轴线夹角数据，(2)探索在全膝关节置换术中能够准确定位解剖轴线的方法。

　　资料与方法

　　一、主要仪器设备及软件

　　CT扫描仪：首都医科大学附属北京朝阳医院、中国人民解放军总医院采用LightSpeed计算机断层扫描系统(GE Medical Systems，美国)，重庆医科大学附属第一医院采用BrightSpeed计算机断层扫描系统(GE Medical Systems，美国)，河北医科大学第三医院采用Somatom Sensation 16计算机断层扫描系统(Siemens AG，德国)，重庆新桥医院采用Light—Speed 16计算机断层扫描系统(GE Medical Systems，美国)，新疆医科大学附属第一医院采用LightSpeedvc计算机断层扫描系统(GE Medical Systems，美国)。

　　CT数据处理采用Minics 10.01交互医学影像控制系统(Materialise，比利时)。

　　二、研究对象

　　2012年10月至2013年7月，在北京、河北、新疆及重庆的6个医学中心招募健康成年汉族志愿者，志愿者的组成包括了因非膝关节疾病来就诊的患者及患者家属、工作人员及家属，以及在读的本科生及研究生。

　　纳人标准：双下肢既往无疾病、外伤及手术史，下肢关节功能及步态均正常;排除标准：髋关节或股骨髁发育不良，股骨干冠状面弯曲畸形及膝关节内、外翻畸形大于5°。

　　共409名健康志愿者746个正常膝关节纳入研究。男214名，女195名;年龄17—65岁，平均37.7岁。左膝374个，右膝372个。

　　三、数据采集和处理方法

　　(一)数据采集

　　受试者仰卧于CT检查床上，双下肢旋转中立位，膝关节完全伸直，使扫描平面垂直于下肢机械轴线。扫描层厚0.625mm，扫描范围为股骨头至踝关节。每名受试者的CT扫描图像数据以“.dicom”格式刻录一张光盘保存。

　　(二)股骨远端模型建立

　　将受试者CT扫描图像数据逐一导人Minics10.01软件，在软件视窗中得到下肢全长的冠状位、矢状位和横断位连续断层图像，以及选定部位(如股骨远端)的三维重建立体模型。首先在冠状位连续断层图像中选择图像完整的层面，确定股骨机械轴线，使用图像局部放大功能以减少误差。应用软件的“reslice project”(重新切割规划)功能，在视窗中建立垂直于股骨机械轴线的横断位连续断层图像，同时合成股骨远端三维重建立体模型。

　　(三)旋转轴线解剖标志点的确定及测量

　　由两名观察员同时进行解剖标志点的确定，当二人的判定结果一致时确定将该标本纳入数据库。

　　1.确定标志点：在垂直于股骨机械轴线的横断位图像上连续多个层面进行观察，寻找确定股骨外上髁的最突点(A)、股骨内上髁的最凹点(B)、股骨内上髁的最突点(C)以及股骨内、外后髁后侧最低点(D和E);在Mimics软件中的股骨远端三维重建模型上寻找髁间窝最高点(F)及股骨滑车最低点(G)，并分别标记。

　　2.确定旋转轴线：将上述解剖标志点(A—G)平行于股骨机械轴线投影到同一平面。旋转轴线包括：外科上髁轴线(AB)：股骨外上髁最突点(A)与股骨内上髁最凹点(B)的连线;临床上髁轴线(AC)：股骨外上髁最突点(A)与股骨内上髁最突点(c)的连线;后髁轴线(DE)：股骨外、内后髁最低点(D和E)的连线;前后线(FG)：髁间窝最高点(F)与股骨滑车最低点(G)的连线。

　　3.角度测量：应用软件的角测量功能进行角度测量。包括：(1)股骨后髁角(PCA)：外科上髁轴线与后髁轴线的夹角;(2)髁扭转角(CTA)：临床上髁轴线与后髁轴线的夹角;(3)外科上髁轴线与临床上髁轴线夹角。以上角度均取其锐角数值，精确度为0.01°。

　　四、数据处理及统计学分析

　　采用SPSS 17.0数据统计分析软件(SPSS公司，美国)进行分析，测量数据用均数±标准差表示。将获得的测量数据按性别及侧别进行分组，不同性别及侧别组股骨后髁角、髁扭转角、外科上髁轴线与临床上髁轴线夹角的比较采用成组设计资料t检验，检验水准d值取双侧0.05。

　　结果

　　一、股骨后髁角

　　股骨后髁角平均为3.29°±1.24°，分布于一2.0°一7.5°。股骨后髁角不存在性别差异，男性平均3.31°±1.30°、女性平均3.26°±1.17°，差异无统计学意义。股骨后髁角不存在侧别差异，左膝平均3.24°±1.26°、右膝平均3.33°±1.22°，差异无统计学意义;双膝数据完整患者的膝关节左右侧差异无统计学意义。

　　二、髁扭转角

　　髁扭转角平均为7.06°±1.63°，分布于0.16°～11.8°。髁扭转角不存在性别差异，男性平均7.02°±1.63°、女性平均7.1l°±1.63°，差异无统计学意义。髁扭转角不存在侧别差异，左膝平均7.06°±1.68°、右膝平均7.06°±1.58°，差异无统计学意义;双膝数据完整患者的膝关节左右侧差异无统计学意义。

　　三、外科上髁轴线与临床上髁轴线夹角

　　外科上髁轴线与临床上髁轴线夹角平均为3.81°±1.14°，分布于0.1°一7.5°。外科上髁轴线与临床上髁轴线夹角女性大于男性，男性平均3.72°±1.11°、女性平均3.9l°±1.17°，差异有统计学意义。外科上髁轴线与临床上髁轴线夹角不存在侧别差异，左膝平均3.83°±1.20°、右膝平均3.80°±1.08°，差异无统计学意义;双膝数据完整患者的膝关节左右侧差异无统计学意义。

　　讨论

　　一、股骨远端模型建立、旋转轴线解剖标志点的确定及测量的准确性

　　由于CT扫描数据的准确性受到受试者下肢体位的影响，所以我们在研究启动阶段对各个医疗机构负责实际操作的人员进行了培训。体位上要求受试者双下肢完全伸直、双脚并拢、使扫描平面垂直于下肢机械轴线，目的是减小由体位因素导致的测量误差。下肢全长cT扫描允许在冠状位图像上事先确定股骨机械轴线，再通过Mimics软件处理，使得用于确定解剖标志点的每一张CT断层图像均能垂直于股骨机械轴线，避免了CT扫描时形成的原始误差，也使测量方式更加接近于全膝关节置换手术中股骨远端旋转轴线的确定方法。

　　在横断位图像上确定股骨外上髁的最突点(A)、股骨内上髁的最凹点(B)、股骨内上髁的最突点(c)以及股骨内、外后髁后侧最突点(D和E)等解剖标志点时，我们发现各点往往不能在一张断层图像上同时出现，有时甚至是5个解剖标志点出现在5个不同的层面上，这与Tan等及张华山等的研究结果一致。Tan等为避免在某一张断层图像上测量可能出现的误差而采用图像叠加的方法，即将全部解剖标志集中在一张图像上进行测量。为了准确测量各个标志点连线之间的平面角度，我们通过Mimics软件的处理，将上述解剖标志点平行于股骨机械轴线投影到同一平面后再进行测量，在很大程度上减少了测量误差。

　　近年来很多学者在股骨远端CT三维重建的立体模型上进行解剖标志点的标定和旋转轴线的测量，对此我们也尝试在Mimics软件中的股骨远端三维重建的立体模型上寻找确定标志点。但在操作过程中我们发现，除Whiteside线外，其他各点(A～E)的标定存在很大的不确定性，往往是不同的观察者在同一模型上对同一个标志点的认定存在差异，或是同一观察者在不同的时间对同一个标志点的认定也存在差异。相比之下，在CT横断位图像上认定标志点时相对统一且恒定，这也是我们选择在横断位图像上定位解剖标志点的原因。

　　虽然有学者指出外科上髁轴线与后髁线构成的后髁角是个三维概念，但我们认为在全膝关节置换术中进行股骨远端外旋截骨时，无论是通过外科上髁轴线、Whiteside线定位，还是参考后髁轴线外旋3°定位，都是将股骨的旋转轴线落实到截骨模具所在的平面上，实际上是一个二维平面的表达。这也是我们对股骨后髁角、髁扭转角等角度进行二维平面测量，而不是三维空间测量的原因。

　　二、股骨远端旋转轴线测量的研究及临床意义

　　目前已有生物力学和临床研究证实外科上髁轴线是可以信赖的股骨远端旋转定位轴线。Victor等通过对尸体标本股骨远端CT研究发现，外科上髁轴线经投影在胫骨平台后最为接近通过股骨内、外髁圆心的轴线。Yoshino等应用CT对48例骨关节炎患者的股骨后髁角进行测量，平均值为3.0°±1.6°，并认为测量结果与骨关节炎严重程度无相关性。Griffin等通过对正常膝关节的MRI测量发现，股骨后髁角平均值为3.11°±1.75°，不存在性别差异。上述国外研究中股骨后髁角的测量数据与本研究结果相近，但解剖标志点的认定均在单一断层影像上进行，不能做到每一点都能精确标定。在针对国人的一些研究中，华北地区人群股骨远端后髁角为3.44°±1.08°，华南地区为3.53°-0.46°。虽然在数据值上与本研究结果相近，但都存在性别差异，男性大于女性。苏皖地区人群的数据虽在性别和年龄方面均无差异，但股骨后髁角平均值为5.6°±2.1;Yip等对中国南方人群的调查结果显示男性股骨后髁角约6°、女性约5°，都明显大于本研究中的数值。上述诸项研究结果表明股骨远端旋转对线的解剖学变异非常大，可能与选择的研究对象及样本量有很大的关系。

　　如果单从股骨后髁角的平均数值来看，本研究结果与西方人的测量数据比较接近，似乎提示在我们的全膝关节置换手术中可以应用西方人常用的参考后髁轴线外旋3°的截骨模具。但当我们将数据按角度区间细分计算出每一区间的样本例数并绘制出频数分布图时就可以看出，虽然大多数股骨后髁角数值集中在3°左右，但仍有相当一部分的数值偏离平均值。如果认为股骨后髁角为3°±1°(2°～4°)的膝关节都可以参照后髁轴线外旋3°的方法进行截骨，那么有2/3的膝关节(496个)可以做到较为准确的股骨外旋截骨，而其余l/3膝关节(250个)则可能在股骨侧出现过度内旋或外旋截骨;且有近13%的膝关节(96个)出现偏离外科上髁轴线超过2°股骨旋转截骨，屈曲间隙不平衡从而造成膝关节屈曲位不稳定，影响髌骨运动轨迹。因此，我们建议习惯应用外旋3°截骨模块的术者还应该同时参照外科上髁轴线进行校正，尤其是在股骨后髁有明显骨赘、骨缺损以及软骨不对称磨损的病例中。

　　本研究再次证明外科上髁轴线与临床上髁轴线是完全不同的两条轴线，外科上髁轴线较临床上髁轴线明显外旋，并不适合在全膝关节置换手术中作为股骨外旋定位的轴线使用。Kanekasu等对32例行初次全膝关节置换的患者进行测量，髁扭转角平均为7°;由于外科上髁轴线与临床上髁轴线之间有4°内旋,因此认为股骨假体旋转定位总体上大致为3°外旋于后髁轴线。这与本研究结果接近。本研究中外科上髁轴线与临床上髁轴线夹角数值不存在侧别差异，但在全部膝关节中存在性别差异，女性偏大。这样的结果提示在股骨远端宽度相同的情况下，女性患者股骨内上髁的最凹点与最突点之间的距离应该更远，在手术中进行触摸定位时可能更容易找到。

　　本研究的意义在于通过对较大样本的中国汉族人群正常膝关节股骨远端旋转轴线的影像学观察，寻找能够准确定位解剖轴线和测量角度的方法，尽可能减小误差，使得到的结果更加接近国人的真实数据，从而促进临床手术更加精确化和个体化。同时，我们认为外科上髁轴线是理想的股骨旋转对线标志,也是能够将全膝关节置换手术个体化的重要参考标志。即便出现侧副韧带损伤或进行膝关节翻修手术，股骨远端前后侧骨皮质明显破坏时，外科上髁轴线仍是唯一可以信赖的参照轴线。如果在术中不能明确该条轴线，则应使用后髁轴线外旋3°、临床上髁轴线内旋3°一4°或Whiteside线定位方法中的一种或多种方法联合确定股骨远端旋转对线。对于严重的骨关节炎患者或进行膝关节翻修手术时，术前进行CT检查确定旋转对线标志十分必要。

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