正常对齐的健康人群中股骨近端和远端半部的解剖轴：对手术的影响

概要
背景
股骨的解剖学轴线是用于确定在膝，全膝关节置换（TKA），和逆行并顺行股骨髓内钉（IMN）的纠正截骨的正确对准是至关重要的。本研究的目的是提出股骨近端和远端部分不同解剖轴的概念;比较这些轴在正常对齐的科目中，并提出这些轴的临床应用。

方法
在该横截面研究中，使用标准全长对准视图X射线在100个正常对准的股骨中测量股骨的近端和远端半部的解剖轴与髁间凹口的中心之间的水平距离。

结果
平均年龄为34.44±11.14岁。从近端解剖轴到髁间凹口中心的平均距离为6.68±5.23mm。股骨近端解剖轴穿过髁间凹陷中央12例（12％），内侧84例（84％），正中4例（4％）。从远端解剖轴到髁间凹口中心的平均距离是3.63±2.09mm。股骨远端解剖轴线在82例（82％）内侧到髁间凹陷中心，18例（18％）正好位于髁间中央。有股骨的近端和远端部分的解剖轴线之间在参考髁间窝（P值<0.05）的中心的显著差异，支持这一假设的近端的解剖轴线和股骨的远侧半部是不同在冠状面。

结论
虽然外科医生都知道，股骨远端的解剖轴比患者股骨畸形近端部分的解剖轴不同，作者已经表明，这些轴也都在正常校准健康人不同，由于解剖冠状面上的股骨此处提供的正常范围也可用作TKA中的对准引导进入点和顺行和逆行髓内股骨钉的参考。

关键词：股骨，对准视图X射线，髓内钉，解剖轴，TKA

背景
股骨有两个轴，机械和解剖[1,2]。这些轴在确定准确的骨对齐方面起着重要作用，特别是在膝关节矫正截骨术，全膝关节置换术（TKA）和股骨骨折固定术[1,2]。股骨和胫骨对齐的解剖恢复对于实现最佳功能恢复很重要[3]。为了在TKA中插入股骨组件，应重新创建经典的对准（中性机械轴和垂直于机械轴的关节线）或解剖学对准[4,5]。许多研究已经评估了成人股骨的近端形态，并证明了不同人群和种族之间的差异[6,7]。为了定义股骨的机械轴，从股骨头的中心到膝盖的解剖中心绘制一条线[8]。通过使用Mose圆[8]可以很容易地找到股骨头的中心。然而，确定膝盖的解剖学中心可能更成问题。已经描述了用于限定膝盖的解剖中心的五个不同点，包括关节软骨水平处的软组织阴影的中心，胫骨的中心，股骨髁的中心，在髁间凹陷的最深点的平面中，胫骨尖端中心和髁间凹陷中心[3,8,9]。根据这些研究，有不同的技术来勾勒出股骨的解剖轴[3,10]。根据以往的研究，TKA中股骨定位杆的正确入口点位于中线内侧几毫米处[2]。考虑到冠状面内股骨解剖形状的差异[10]，作者建议应分别评估股骨近端和远端半部的解剖轴。

本研究的目的是提出股骨近端和远端部分不同解剖轴的概念;比较正常对齐的人中的这些轴，参考距股骨髁间切迹的距离;并且还提出应用这些轴及其正常范围用于手术，例如全膝关节置换术和粉碎的股骨近端和远端骨折，其中股骨的解剖结构和对齐完全扭曲。

方法
本研究获得了机构审查委员会的批准。在这项横断面研究中，作者报告了从2011年1月至2014年12月转诊到作者大学医院的400例病例。所有病例都有数字化的前后髋 - 膝 - 踝（HKA）对准视图，由于各种原因获得的放射学研究，如预先招募军队服务评估或体检中涉嫌入选的人员。这些X射线由放射科医师报告正常，并符合纳入和排除标准。然后作者检查X射线上的任何类型的旋转，或者是由轴向畸形引起的，或者是通过使用解剖学标志的下肢旋转引起的，并且去除了具有轴向旋转的情况。标志是髌骨位置，近端胫骨 - 腓骨遮盖（约30％）和踝关节外观[11]。最后，作者有100个正常的髋 - 膝 - 踝对齐视图（图1）。


图1
主题选择过程

纳入标准是标准的HKA X线片，股骨正常对齐（股骨远端外侧角= 87±2度）（图2）[12]。 排除标准是18岁以下的受试者，股骨畸形（LDFA多于或少于87±2度），髋关节或膝关节退行性关节病，既往股骨骨折或手术史和/或非标准X射线 以及由X射线中的轴向畸形或下肢旋转引起的任何类型的旋转。 所有X射线均由放射科医师和主要研究人员重新评估，以满足标准HKA对准视图X射线的标准。


图2
正常对齐的股骨（股骨外侧角度87.2度）

首先，根据Morland等人描述的技术概述股骨近端的解剖轴。[3]。 为此目的，确定了与小转子正下方的内侧和外侧皮质等距的髓质中点。 然后绘制从该点到股骨中轴的髓质中点的线（图3）并延伸穿过股骨的关节面（图4）。 通过Clear Canvas软件（Synaptive Medical，Toronto，ON，Canada）以毫米为单位测量该线与髁间凹陷中心之间的水平距离（图5）。 如果线通过内侧到髁间凹陷的中心，则认为是正测量，反之亦然。


图3
绿色箭头指向股骨中部（内侧和外侧皮质中间），蓝色箭头指向髁间凹陷原始图像的中心


图4
股骨近端半部的解剖轴（绿色箭头）


图5
股骨近端半部解剖轴（红线）投影与髁间凹陷（蓝点）中心之间的距离（绿线） - 原始图像以前没有用过

为了描绘Morland等人描述的远端解剖学股骨轴。 [3]，标记了股骨关节面近端10厘米髓质中间的一个点。 然后绘制从股骨中轴水平的髓质的这一点到中点的线，并向远侧延伸以穿过关节表面（图6）。 该线与髁间凹陷中心之间的水平距离如前所述以毫米为单位测量（图7）。


图6
根据Morland等人描述的技术 - 原始图像，股骨远端半部的解剖轴（蓝线），


图7
股骨远端半部的解剖轴（蓝线）与髁间凹陷（红点）中心之间的距离（黄线） -  *所有X射线均来自研究中的一名受试者。由于该研究是追溯性的，IRB放弃了对同意的需求。所有患者同意将他们的X射线用于医院的研究目的。所有个人标识符都从X射线中删除

学生t检验用于统计分析。使用SPSS v19.0（IBM SPSS，Armonk，NY，USA）分析所有数据，并且认为小于0.05的P值是显著的。

结果
基于概述的纳入和排除标准，100名患者参加了该研究。 45例（45％）为男性，55例（55％）为女性。平均年龄为34.4±11.1岁（范围20至50岁），男性为33.6±10.6岁，女性为35.2±11.7岁。从近端解剖轴到髁间凹口中心的平均距离为6.68±5.23mm（范围-10至+ 16mm）。该值在男性中为5.83±5.49，在女性中为7.4±4.96mm，性别之间没有显著差异（P = 0.18，表1）。股骨近端解剖轴穿过髁间凹陷中央12例（12％），内侧84例（84％），正中4例（4％）（表2）。从远端解剖轴到髁间凹陷中心的平均距离为3.63±2.09 mm（范围，0到8 mm），男性为3.5±2.17 mm，女性为3.74±2.04 mm，性别之间无显著差异（P = 0.71，表1）。股骨的远端解剖轴线在82例（82％）中位于髁间凹陷的中心，18例（18％）正好位于中间位置（表2）。

表格1
股骨的近端解剖轴和远端解剖轴的投影与髁间凹陷的中心之间的距离



表2
近端解剖轴和远端解剖轴相对于髁间凹陷中心的投影位置



股骨近端和远端部分的解剖轴相对于髁间凹陷的中心（P值<0.05）存在显著差异，支持了作者的假设，即股骨近端和远端半部的解剖轴不同在正常排列的健康人群的冠状面。

讨论
据作者所知，这是第一次在正常对齐的健康人群中分别研究股骨近端和远端部分的解剖轴。此外，先前未测量这两个轴相对于髁间凹陷中心的正常范围。

根据这两个轴之间的距离和髁间凹陷的中心，作者已经证明它们是不同的，应该分开考虑。在大多数情况下，近端半部的解剖轴在髁间切口的中心内侧（84％），平均距离为6.68±5.23 mm，而远端半部的解剖轴穿过髁间切口的中心或在所有情况下（100％）在髁间凹陷的中心内侧，平均距离为3.63±2.09mm。

站立式长腿X线是评估下肢轴向排列的重要方法。股骨的形态及其轴对于股骨骨折手术，矫正截骨术和术后随访的术前评估非常重要[1,7,13]。

考虑到性别和种族，下肢的解剖和机械轴有变化，包括正常人群的股骨[3,14-16]。一些研究评估了不同国家的膝角度变化，以建立特定种族和人口的标准[8,12,17,18]。

Morland等。描述了描绘解剖轴的不同技术。他们强调股骨的解剖轴线永远不会穿过膝盖的中心[13]，但他们没有评估轴线投影的变化以及股骨近端和远端部分的解剖轴之间的差异。

里德等人。据报道，解剖轴与股骨缺口中心之间的距离为6.6 mm。根据他们的发现，TKA中股骨髓内导杆的切入点应位于股骨中心中央6.6 mm处[19]。然而，他们的研究并未在正常排列的股骨上进行。作者的研究结果（3.6毫米对6.6毫米）的差异可能是由于病例选择和种族差异。

在作者的研究中，股骨近端和远端解剖轴与髁间凹陷中心之间的平均距离分别为6.68和3.6 mm。根据股骨近端轴与髁间凹陷中心之间的平均距离，作者的结果与先前的研究一致，报告的平均距离为7 mm [20,21]。

Wangroongsub等。 （2009）评估了全膝关节置换术中股骨髓内引导的正确切入点。根据他们的结果，在股骨远端[22]测量了髓内导向的入口点，内侧1.5±2.01 mm，股骨髁间凹陷顶部12±2.72 mm [22]。但在作者的研究中，作者发现根据股骨远端部分解剖轴的正常范围，解剖入口点位于股骨髁间中心内侧3.63±2.09 mm处。

股骨干骨折治疗股骨干骨折的两个主要并发症是内翻畸形和医源性骨折[23]。造成这些问题的原因是指甲通过入口点直接插入[24,25]。在这些情况下，应考虑下肢的对齐。如果指甲近端安装，则应遵循近端半部的解剖轴。为此目的，指甲的突出部分和髁突凹口的中心之间的距离可用于实现冠状平面中的正常对准。股骨远端部分解剖轴的正常范围也有助于找到股骨逆行髓内钉的最佳切入点。

作者的研究表明，男性和女性受试者在股骨近端和远端部分的解剖学轴线与髁间凹陷中心之间的平均距离方面相似。虽然一些研究人员认为股骨近端部分的形态在不同种族和性别之间有所不同[26,27]，但作者的研究结果表明，男性和女性之间测量距离没有显著差异。

根据Nowicki等人的研究，用于确定数字X光片下肢对准的计算机和手动方法并不相同，两者都能提供良好的观察者间和观察者内部的可靠性[28]，因此作者对结果非常有信心。

作者研究的局限之一是作者没有评估矢状平面中股骨的近端和远端解剖轴。此外，作者的研究结果仅限于一个种族群体和有限数量的患者。此外，作者没有检查右下肢和左下肢之间的任何差异。此外，作者的病例在年龄组中分布不均匀，因此作者无法检查不同年龄段的轴变异性。需要进行更大规模的研究来解决这些局限性并确认作者的初步研究结果。

结论
虽然外科医生意识到股骨远端部分的解剖轴与患有股骨畸形的患者的近端部分的解剖轴不同，但作者已经表明这些轴在正常排列的健康人中也是不同的。

此外，作者提供的正常范围，股骨近端解剖轴的髁间凹陷中心为6.68±5.23 mm，股骨远端解剖轴为3.63±2.09 mm，可作为对准的参考点。手术中的杆入口点如TKA和逆行和顺行髓内股骨钉。

虽然确定股骨自然对齐的理想方法仍然是比较两个下肢，但在很多情况下，由于双侧损伤和畸形的原因，例如没有正常的肢体可以比较，紧急情况是不可能的。由于各种原因，在手术时没有足够的时间彻底计划手术和另一侧缺乏对准视图的情况。同样在这些情况下，作者建议相应地使用股骨近端和远端部分的解剖轴的正常范围。

缩略语
HKA射线照相髋膝关节踝关节造影
LDFA侧远端股骨角
TKA全膝关节置换术

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Anatomical axes of the proximal and distal halves of the femur in a normally aligned healthy population: implications for surgery
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