全腿负重位 X 光片与 CT 在机器人辅助全膝关节置换冠状面力线评估中的差异及意义

《Scientific Reports》：Full-length weight-bearing radiographs and computed tomography show discrepancies in coronal alignment for robotic arm-assisted total knee arthroplasty

为解决机器人辅助全膝关节置换（TKA）术前冠状面力线评估问题，研究人员对比 FLWBR 与 CT，发现二者存在差异，对手术规划意义重大。

　　在骨科手术领域，全膝关节置换术（Total Knee Arthroplasty，TKA）是治疗终末期膝关节退行性骨关节炎的有效手段。精准的假体定位和良好的下肢力线对齐，是影响 TKA 术后效果的关键因素。目前，在 TKA 手术规划中，评估下肢冠状面力线至关重要，常用的方法是拍摄全腿负重位 X 光片（Full-length weight-bearing radiographs，FLWBR）。然而，这种方法存在局限性，比如髋关节和 / 或腿部的旋转、矢状面的下肢畸形等因素，都会干扰力线测量的准确性。

随着科技的发展，机器人辅助 TKA 技术应运而生，像广泛应用的 Mako 全膝关节应用系统，术前会通过计算机断层扫描（Computed Tomography，CT）进行图像分割，生成患者膝关节的三维图像，以便虚拟放置假体组件并确定下肢力线。但 CT 是在仰卧非负重状态下进行测量的，与负重状态下的 FLWBR 测量结果可能存在差异。这种差异可能导致术中与术后力线不一致，影响手术效果。此前虽有相关研究，但针对不同负重条件下这两种成像方式在机器人辅助 TKA 冠状面力线评估差异的研究较少。

为了解决这些问题，来自韩国全南国立大学医学院全南国立大学和顺医院骨科以及马来西亚马来亚大学医学院国家骨科卓越研究与学习中心（NOCERAL）的研究人员 Hong Yeol Yang、Khairul Anwar Ayob 等人开展了相关研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员采用回顾性分析的方法，选取了 2023 年 7 月至 2024 年 2 月期间计划接受机器人辅助 TKA（Mako 系统）治疗终末期膝关节退行性骨关节炎的患者。排除了有同侧膝关节手术史、创伤后骨关节炎、炎症性关节炎、屈曲挛缩大于 10°、术前 X 光片显示严重关节炎性骨丢失以及数据不完整的患者，最终纳入 100 例患者（100 膝）。

在研究中，研究人员使用了两种主要的关键技术方法。一是影像采集技术，FLWBR 按照特定方法拍摄，患者需赤足双足站立在透射线的桌子上，确保髌骨朝前、踝关节处于中立位；CT 扫描则覆盖从髋臼近端到踝关节远端的区域，不同关节层厚有所差异。二是测量分析技术，在 FLWBR 和 CT 图像上分别测量机械髋膝踝角（mHKA）、内侧近端胫骨角（MPTA）、外侧远端股骨角（LDFA）等多个参数，并根据相关算法确定算术髋膝踝角（aHKA）、关节线倾斜度（JLO），还依据 Coronal Plane Alignment of the Knee（CPAK）分类确定膝关节表型 。

研究结果如下：

1. 患者基本情况：纳入患者平均年龄 72.9±6.3 岁，女性占 85%，术前 FLWBR 显示均为膝内翻（HKA 角 8.5°），MPTA 偏离参考值的程度大于 LDFA（1.8° 对 0.9°，p=0.013）。
2. 影像学结果：术前 CT 与 FLWBR 测量的 mHKA 存在显著差异（CT 为 7.0°，FLWBR 为 8.5°，p<0.001） 。CT 测量的 MPTA 更低（更内翻，CT 为 83.7°，FLWBR 为 85.2°，p<0.001），aHKA 更负（更内翻，CT 为 - 4.7°，FLWBR 为 - 3.7°，p=0.028），JLO 更低（CT 为 172.2°，FLWBR 为 174.2°，p<0.001），而 LDFA 差异无统计学意义（p=0.072）。术后 FLWBR 的残余内翻畸形（1.9°±2.0°）小于术中 Mako 机器人系统评估值（2.7°±1.3°，p=0.009），MPTA 更高（术后 FLWBR 为 89.0°±2.0°，术中为 87.9±1.7°，p<0.001）。CPAK 分类显示，两种成像方式下分布存在显著差异（p=0.001），最常见的类型均为 I 型，但比例不同（FLWBR 为 58.0%，CT 为 83.0%）。
3. 影响冠状面力线测量差异的因素：单因素和多因素分析表明，术前 mHKA 越大、后胫骨坡度越大，FLWBR 与 CT 测量的 MPTA 差异越明显。

研究结论与讨论部分指出，术前 FLWBR 与非负重 CT 在评估膝关节冠状面力线时存在明显差异。与 FLWBR 相比，Mako 系统的 CT 测量倾向于高估胫骨内翻畸形程度。这一结果提示，FLWBR 在机器人辅助 TKA 术前规划的冠状面力线分析中仍具有重要价值，尤其是对于术前 mHKA 较大和后胫骨坡度增加的患者。虽然 CT 能精确识别骨标志物，但由于测量时非负重，无法反映地面反作用力、韧带失衡和软骨损失等对关节力线的影响。因此，骨科医生在术前规划和术中力线调整时，应综合考虑 FLWBR 和 CT 测量结果，避免过度矫正，以优化手术效果。此外，研究还发现亚洲人群中这些差异更为显著，这为针对不同人群制定个性化的手术策略提供了依据。但该研究也存在局限性，如单中心观察性研究、无法完全排除测量误差、种族差异影响等。未来还需进一步研究这些力线差异对临床功能结局的影响。总体而言，这项研究为机器人辅助 TKA 手术的术前规划提供了重要参考，有助于提高手术的精准性和成功率。