引用本文: 魏雨喬, 孫重霄, 路凡, 閆鵬安, 夏亞一. 內側髕股韌帶重建術中股骨隧道Sch?ttle定位法的研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2024, 38(12): 1524-1529. doi: 10.7507/1002-1892.202409056 復制
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內側髕股韌帶是維持膝關節屈曲穩定的基本結構[1],外傷性和急性髕骨脫位患者中90%以上合并該韌帶損傷[2-5]。對于此類患者,內側髕股韌帶重建術是恢復膝關節運動、改善術后患者主觀評分和減少復發性髕骨不穩定和再脫位的最合適治療方法[6-7]。重建術中準確定位股骨隧道具有重要意義,可以恢復內側髕股韌帶的生物力學功能,包括韌帶等長性、髕股關節功能[8]。如定位不準確,會導致內側髕股關節接觸壓力增加、髕骨向內側移位,進而發生疼痛和關節軟骨退變,嚴重時會導致骨關節炎[9-10]。有研究發現股骨隧道點向任意方向錯位1 mm,患者術后膝關節Kujala評分和國際膝關節文獻委員會(IKDC)評分均減少0.817分[11]。
內側髕股韌帶重建術中股骨隧道的影像學定位法包括Sch?ttle定位法、Stephen定位法和在此基礎上各種衍生定位方法。其中,Sch?ttle定位法研究最深入、可重復性最高,獲得廣泛應用,也被稱為股骨隧道定位的“金標準”[12-13]。然而,Sch?ttle定位法仍然存在局限性,包括沒有明確和充分說明X線片拍攝要求和如何繪制解剖標志參考線;膝關節內、外旋及內、外翻會影響定位準確性;對于解剖結構變異的患者適應性降低;對兒童患者缺乏進一步研究。近年來,學者們就上述局限性進行了一系列相關研究,并取得積極進展,提高了該方法適用性。現對Sch?ttle定位法存在問題以及有望提高定位準確性的新思路進行全面總結,以期為臨床提供參考。
1 Sch?ttle定位法測量方法及誤差范圍
Sch?ttle等[14]在8個尸體膝關節標本標記內側髕股韌帶股骨止點,并拍攝純側位X線片(即圖像中股骨內、外側髁后端重疊),通過分析X線片標記的股骨止點在股骨前后方向和遠近方向的位置,提出了“Sch?ttle定位法”,即在純側位X線片通過3條參考線定位股骨隧道,定位點(Sch?ttle點)位于股骨后皮質線延長線(線1)前1.3 mm、通過股骨后髁與后皮質的交界且垂直于股骨后皮質延長線的直線(線2)遠端2.5 mm、過Blumensaat線后角且垂直于股骨后皮質延長線的直線(線3)近端5.5 mm。其中,線1確定了Sch?ttle點的前后方向位置,線2與線3確定Sch?ttle點的遠近方向位置。見圖1。
在解剖研究中,內側髕股韌帶股骨止點表現為大小為3.6 cm2的區域,并非1個點,據此Sch?ttle等認為股骨隧道定位在一定區域內即是準確的[14]。他們發現通過Sch?ttle定位法確定的股骨隧道均在解剖股骨止點附近5 mm范圍內。結合既往研究發現5 mm范圍內的誤差不會改變內側髕股韌帶的等長性[15],因此Sch?ttle提出以準確的解剖定位點為圓心、半徑5 mm范圍內的誤差是可以接受的。但Redfern等[16]指出由于鉆頭直徑在6~7 mm,已經超過Sch?ttle提出的5 mm范圍,所以只要實際點在解剖定位點周圍6~7 mm范圍內即可以接受。
盡管以上研究認為股骨隧道定位在一定區域內即是準確的,但近年有研究報道僅僅5 mm錯位就會破壞內側髕股韌帶等長性[17]。Stephen等[17]的生物力學試驗發現Sch?ttle點向遠端錯位5 mm,膝關節屈曲過程中內側髕股韌帶長度變化達平均9.1 mm;向近端錯位5 mm,韌帶長度變化達平均6.4 mm。非等長變化的內側髕股韌帶會增加內側髕股關節壓力和髕骨內側傾斜,進一步導致關節疼痛和退變[18]。另外,Stephen等[17]發現Sch?ttle點在前后方向上錯位5 mm時,膝關節屈曲過程中沒有破壞內側髕股韌帶的等長性。可見,Sch?ttle點在前后方向上錯位造成的影響小于在遠近方向上錯位。因此,采用Sch?ttle定位法時,在股骨遠近方向的錯位誤差越小越好,而在前后方向上5 mm內的誤差被認為是可接受的。
2 Sch?ttle定位法存在問題及提高定位準確性的新思路
2.1 X線片拍攝要求及繪制解剖標志參考線
攝X線片時膝關節內、外旋及內、外翻會導致Sch?ttle點錯位,分別向前、后、遠、近端方向移動。此外,隨著膝關節內、外旋及內、外翻程度的增加,錯位程度也相應增加[19]。Ziegler等[20]發現基于純側位X線片確定的Sch?ttle點與解剖定位點間的距離平均為4.1 mm,而膝關節內、外旋及內、外翻時,這一距離會增加;并且內、外旋和內、外翻角度與Sch?ttle點相對于解剖定位點的距離成正比。具體來說,內、外旋及內、外翻為5° 或10° 時,Sch?ttle點向前、后、遠、近端方向的移動距離均超過5 mm,分別達7~9 mm和10~15 mm。Balcarek等[21]也發現,膝關節內、外翻和內、外旋角度為2.5° 或5° 時,Sch?ttle點相對于解剖定位點向前、后、遠、近端方向移動的距離分別為2.0~4.3 mm或2.6~6.8 mm。Barnett等[22]證實膝關節內、外旋程度與相應Sch?ttle點移位程度成正相關(P<0.0001)。
因此,需要拍攝純側位X線片以避免膝關節內、外旋及內、外翻導致的Sch?ttle點錯位,但是拍攝純側位片也存在一些問題。在髕骨內側韌帶重建術中,醫生需要多次調整C臂X線機,這一過程耗時耗力,不僅增加了輻射,而且手術時間延長可能導致感染。術中拍攝X線片時股骨內、外側髁后端有時無法完全重疊,需要基于醫生的主觀判斷決定Sch?ttle點,這也會導致定位不準確。
在股骨前后方向上,不同研究確定的Sch?ttle點相對于解剖定位點的距離與方位存在較大差異。例如,Redfern等[16]、Ishikawa等[23]發現Sch?ttle點在前后方向上分別位于解剖定位點前方2.5 mm、后方3.8 mm;Ziegler等[20]、Emre等[24]發現Sch?ttle點與解剖定位點的距離分別為3.2、4.1 mm。出現這一問題的原因在于Sch?ttle提出定位方法時沒有明確定義股骨后皮質延長線。首先,股骨后皮質區域遠端呈弓形輪廓,沒有明確指向性,從此處繪制的延長線可能不同;其次,研究者可以隨意選擇延長線近端起點,存在較大主觀性。上述兩點最終導致Sch?ttle點在前后方向存在較大差異。另外,患者的長期負重活動可能導致股骨后皮質的弓形輪廓發生變化,這種情況下,股骨后皮質延長線不適合作為準確定位的參考線[17]。
基于上述分析明確和充分定義X線片拍攝要求,通過標準化來提高定位準確性,具有重要意義。Redfern等[16]與Sch?ttle溝通后提出了確定延長線的新標準,即基于股骨后皮質區域的最外側輪廓確定股骨后皮質延長線,但這一新標準確定的股骨后皮質延長線仍然是可變的。
Bhimani等[25]認為不同研究者拍攝的X線片,其股骨干長度不同,導致了定位不一致。他們對9個尸體膝關節進行純側位X線片分析,使X線片顯示的股骨干長度從1 cm逐漸增加至8 cm,每次增加1 cm,發現Sch?ttle點相對于股骨后皮質延長線的距離從平均1.1 cm增加至4.1 cm。通過統計分析得出,X線片可見股骨干長度(X)與Sch?ttle點相對于股骨后皮質延長線距離(Y)的線性回歸方程為Y=?0.636X(R=0.461,R2=0.212,B=?0.636,P<0.001),其中Y正、負值分別表示Sch?ttle點相對于股骨后皮質延長線的方向,前方為正,進一步通過受試者工作特征曲線分析得出結論,在X線片上可見股骨干長度至少為4 cm才能確保Sch?ttle定位法在股骨前后方向上定位的準確性(敏感度76.7%,特異度69.0%,P<0.001)。
但是Bhimani等提出的上述解決方案仍不適用于一些特殊情形。例如,部分醫院條件有限,僅有迷你C臂X線機,體型較大患者攝片時可能無法確保可見股骨干長度達4 cm。為此,他們提出了一種適應性更強的定位方法,重新定義了一條參考線以定位Sch?ttle點的股骨前后方向位置(圖2)[25]。這條新參考線近端起于股骨后皮質區最近點,遠端止于Blumensaat線中點,經影像學測量及統計分析證實,可見股骨干長度不會影響Sch?ttle點與這條參考線的距離,并且Sch?ttle點始終在這條參考線的后方。但是,Bhimani等未將該發現總結為臨床可以直接使用的方法,也未進行臨床驗證,因此上述研究結論有待進一步研究。
C臂X線機攝片時存在由內向外、由外向內兩種方式,即X線發射器分別在股骨外側與內側。由于X線技術存在空間圖像畸變問題,不同拍攝方式下股骨內、外側髁大小存在差異,這可能影響Sch?ttle定位法的準確性。Korthaus等[26]評估了基于2種拍攝方式獲得圖像的定位準確性,結果顯示不同圖像確定的Sch?ttle點與解剖定位點的距離無顯著差異。但他們的研究是基于3D打印股骨模型,解剖定位點由醫生確定而非真實韌帶股骨止點,并且股骨模型沒有放置于C臂X線機中間位置,這些因素導致結果可信度不高。在此基礎上,Cetin等[27]改進了實驗,將股骨標本放置于C臂X線機中間位置并確定了相對真實的解剖定位點,發現由外向內拍攝圖像的定位準確性高于由內向外拍攝,基于2種圖像定位的Sch?ttle點與解剖定位點距離分別為(3.2±1.5)、(4.5±2.1)mm,存在顯著差異;將可接受誤差定義為解剖定位點周圍5 mm范圍,由外向內和由內向外拍攝的定位準確率分別為90.9%(40/44)和 65.9%(29/44)。
可見,通過由外向內拍攝純側位X線片,基于股骨后皮質區域的最外側輪廓、確保可見股骨干長度至少為4 cm來確定股骨后皮質延長線,進而確定Sch?ttle點,或者通過連接股骨后皮質最近點與Blumensaat線中點的新參考線確定Sch?ttle點,是提高Sch?ttle定位法準確性的新思路。
2.2 解剖結構變異對定位準確性的影響
Izadpanah等[28]發現嚴重滑車發育不良(Dejour C、D級)患者股骨內、外側后髁完全重疊時,股骨后皮質區域遠端呈寬條形而非線形,導致繪制股骨后皮質延長線具有較大的主觀性,因此誤差較大。他們研究證實非滑車發育不良以及Dejour C、D級滑車發育不良膝關節的Sch?ttle點與解剖定位點距離分別為4.3、6.7、7.3 mm。可見對于Dejour C、D級滑車發育不良的膝關節,Sch?ttle定位法準確性較低。
采用3D打印個性化模板定位法、術中導航定位法、通過解剖標志定位Sch?ttle點,有望減少解剖變異對Sch?ttle定位法準確性的影響。3D打印個性化模板定位法是根據CT掃描和三維重建獲得的股骨立體圖像,用軟件將立體圖像調整為純側位后標記Sch?ttle點,根據Sch?ttle點的定位和內側上髁周圍的骨表面設計并3D打印制備個性化導航模板。該模板可以完全貼合患者遠端股骨,模板開口處即為準確的Sch?ttle點。Zhang等[29]發現該定位法的準確性及術后效果優于傳統Sch?ttle定位法,可以在股骨解剖結構異常及畸形情況下較準確地定位Sch?ttle點。
術中導航定位法是隨著影像與計算機技術發展而產生的新技術,Kordon等[30]將股骨遠端結構分割為多個關鍵點來識別Sch?ttle定位法所需的解剖結構(圖3)。Privalov等[31]將這一方法應用于內側髕股韌帶重建中,導航軟件通過識別股骨后皮質區域的遠、近端點來繪制股骨后皮質延長線,通過識別股骨后內側髁弓形輪廓與股骨干的分界點及Blumensaat線的近端點分別繪制Sch?ttle定位法的線2與線3,Sch?ttle點被標記為3條參考線之間半徑為4.68 mm 的一個圓。該軟件自動計算的點可實時顯示在術中X線片上。并且,隨著訓練數據量的增加,神經網絡算法可以提升其定位準確性。臨床試驗發現軟件導航定位誤差為(0.9±0.5)mm,明顯小于傳統Sch?ttle定位法的(3.0±1.4)mm。該手術導航軟件不僅提高了Sch?ttle點定位精度,而且沒有增加手術時間。張召賀等[32]通過回顧性病例對照研究也發現了類似結果。
Wang等[33]發現通過解剖標志定位Sch?ttle點可靠性高且無需術中攝X線片。他們分析了53例患者膝關節的三維CT圖像,發現Sch?ttle點總位于內收肌結節頂點遠端8 mm處、內收肌結節后緣(即股骨內側髁與股骨干的過渡區域邊緣)前方8 mm處。經臨床試驗發現93.6%(44/47)患者定位準確,但對于解剖變異患者是否適用需要進一步探究。
2.3 缺乏對兒童患者的研究
兒童患者內側髕股韌帶重建術中Sch?ttle定位法與成年患者不同,主要有兩點原因。第一,Shea等[34]發現內側髕股韌帶的解剖起始點隨著兒童年齡增長而變化,從股骨骺板遠端4.7 mm處逐漸向股骨骺板近端0.8 mm處移動。第二,傳統Sch?ttle點與股骨遠端骺板非常接近,因此使用Sch?ttle定位法時要避免損傷骨骺,否則會影響患兒股骨生長,甚至導致畸形[35-37]。
為了達到內側髕股韌帶重建術的效果并避免損傷骺板,學者們進行了一系列研究,并提出通過控制在Sch?ttle點鉆孔直徑可以避免損傷骺板。例如,Featherall等[38]通過影像學分析發現Sch?ttle點始終位于股骨骨骺遠端平均9.9 mm處,通過將擴孔直徑控制到6 mm以下,兒童內側髕股韌帶重建時股骨骨骺是安全的。也有學者提出應將傳統Sch?ttle點適當地向前、遠端移位以避免損傷骨骺[39-41]。Metz等[42]通過49例兒童患者影像資料研究,認為將Sch?ttle點向股骨遠端移動3 mm可以完全避免損傷骨骺。
然而,將Sch?ttle點向遠端移位是否會改變內側髕股韌帶重建術后韌帶的等長性,進一步影響膝關節活動和術后遠期療效仍不確定。Black等[43]基于8個骨骼未發育成熟的尸體膝關節標本,比較了通過Sch?ttle點或向遠端移動8 mm行內側髕股韌帶重建術的生物力學效果。結果發現Sch?ttle點向遠端移位后,膝關節運動學和關節面受力沒有明顯惡化,但內側髕股韌帶只能在膝關節屈曲0°~60° 范圍內保持等長性(Sch?ttle點未移位情況下可在0°~100° 范圍內保持等長性)。
上述研究顯示控制Sch?ttle點鉆孔直徑并將其適當地向前、遠端移位,有助于避免損傷兒童患者骨骺,但目前仍然無獲得廣泛認可和充分驗證的兒童患者Sch?ttle定位法。
3 總結與展望
Sch?ttle定位法是內側髕股韌帶重建術中股骨隧道定位的“金標準”,但其局限性不可忽視。近年來,相關研究發現了X線片拍攝、患者解剖結構變異及兒童患者解剖特異性對Sch?ttle定位法準確性的影響,并針對研究結果提出提高定位準確性的新思路。其中,3D打印模板、術中導航等新技術將是未來發展方向,有望用于發展個性化、智能化Sch?ttle定位法,進一步提高適用性。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突;課題經費支持沒有影響文章觀點
作者貢獻聲明 魏雨喬:文獻整理、文章撰寫及文章修改;孫重霄、路凡、閆鵬安:文獻收集整理及分析;夏亞一:寫作思路指導及文章校對
內側髕股韌帶是維持膝關節屈曲穩定的基本結構[1],外傷性和急性髕骨脫位患者中90%以上合并該韌帶損傷[2-5]。對于此類患者,內側髕股韌帶重建術是恢復膝關節運動、改善術后患者主觀評分和減少復發性髕骨不穩定和再脫位的最合適治療方法[6-7]。重建術中準確定位股骨隧道具有重要意義,可以恢復內側髕股韌帶的生物力學功能,包括韌帶等長性、髕股關節功能[8]。如定位不準確,會導致內側髕股關節接觸壓力增加、髕骨向內側移位,進而發生疼痛和關節軟骨退變,嚴重時會導致骨關節炎[9-10]。有研究發現股骨隧道點向任意方向錯位1 mm,患者術后膝關節Kujala評分和國際膝關節文獻委員會(IKDC)評分均減少0.817分[11]。
內側髕股韌帶重建術中股骨隧道的影像學定位法包括Sch?ttle定位法、Stephen定位法和在此基礎上各種衍生定位方法。其中,Sch?ttle定位法研究最深入、可重復性最高,獲得廣泛應用,也被稱為股骨隧道定位的“金標準”[12-13]。然而,Sch?ttle定位法仍然存在局限性,包括沒有明確和充分說明X線片拍攝要求和如何繪制解剖標志參考線;膝關節內、外旋及內、外翻會影響定位準確性;對于解剖結構變異的患者適應性降低;對兒童患者缺乏進一步研究。近年來,學者們就上述局限性進行了一系列相關研究,并取得積極進展,提高了該方法適用性。現對Sch?ttle定位法存在問題以及有望提高定位準確性的新思路進行全面總結,以期為臨床提供參考。
1 Sch?ttle定位法測量方法及誤差范圍
Sch?ttle等[14]在8個尸體膝關節標本標記內側髕股韌帶股骨止點,并拍攝純側位X線片(即圖像中股骨內、外側髁后端重疊),通過分析X線片標記的股骨止點在股骨前后方向和遠近方向的位置,提出了“Sch?ttle定位法”,即在純側位X線片通過3條參考線定位股骨隧道,定位點(Sch?ttle點)位于股骨后皮質線延長線(線1)前1.3 mm、通過股骨后髁與后皮質的交界且垂直于股骨后皮質延長線的直線(線2)遠端2.5 mm、過Blumensaat線后角且垂直于股骨后皮質延長線的直線(線3)近端5.5 mm。其中,線1確定了Sch?ttle點的前后方向位置,線2與線3確定Sch?ttle點的遠近方向位置。見圖1。
在解剖研究中,內側髕股韌帶股骨止點表現為大小為3.6 cm2的區域,并非1個點,據此Sch?ttle等認為股骨隧道定位在一定區域內即是準確的[14]。他們發現通過Sch?ttle定位法確定的股骨隧道均在解剖股骨止點附近5 mm范圍內。結合既往研究發現5 mm范圍內的誤差不會改變內側髕股韌帶的等長性[15],因此Sch?ttle提出以準確的解剖定位點為圓心、半徑5 mm范圍內的誤差是可以接受的。但Redfern等[16]指出由于鉆頭直徑在6~7 mm,已經超過Sch?ttle提出的5 mm范圍,所以只要實際點在解剖定位點周圍6~7 mm范圍內即可以接受。
盡管以上研究認為股骨隧道定位在一定區域內即是準確的,但近年有研究報道僅僅5 mm錯位就會破壞內側髕股韌帶等長性[17]。Stephen等[17]的生物力學試驗發現Sch?ttle點向遠端錯位5 mm,膝關節屈曲過程中內側髕股韌帶長度變化達平均9.1 mm;向近端錯位5 mm,韌帶長度變化達平均6.4 mm。非等長變化的內側髕股韌帶會增加內側髕股關節壓力和髕骨內側傾斜,進一步導致關節疼痛和退變[18]。另外,Stephen等[17]發現Sch?ttle點在前后方向上錯位5 mm時,膝關節屈曲過程中沒有破壞內側髕股韌帶的等長性。可見,Sch?ttle點在前后方向上錯位造成的影響小于在遠近方向上錯位。因此,采用Sch?ttle定位法時,在股骨遠近方向的錯位誤差越小越好,而在前后方向上5 mm內的誤差被認為是可接受的。
2 Sch?ttle定位法存在問題及提高定位準確性的新思路
2.1 X線片拍攝要求及繪制解剖標志參考線
攝X線片時膝關節內、外旋及內、外翻會導致Sch?ttle點錯位,分別向前、后、遠、近端方向移動。此外,隨著膝關節內、外旋及內、外翻程度的增加,錯位程度也相應增加[19]。Ziegler等[20]發現基于純側位X線片確定的Sch?ttle點與解剖定位點間的距離平均為4.1 mm,而膝關節內、外旋及內、外翻時,這一距離會增加;并且內、外旋和內、外翻角度與Sch?ttle點相對于解剖定位點的距離成正比。具體來說,內、外旋及內、外翻為5° 或10° 時,Sch?ttle點向前、后、遠、近端方向的移動距離均超過5 mm,分別達7~9 mm和10~15 mm。Balcarek等[21]也發現,膝關節內、外翻和內、外旋角度為2.5° 或5° 時,Sch?ttle點相對于解剖定位點向前、后、遠、近端方向移動的距離分別為2.0~4.3 mm或2.6~6.8 mm。Barnett等[22]證實膝關節內、外旋程度與相應Sch?ttle點移位程度成正相關(P<0.0001)。
因此,需要拍攝純側位X線片以避免膝關節內、外旋及內、外翻導致的Sch?ttle點錯位,但是拍攝純側位片也存在一些問題。在髕骨內側韌帶重建術中,醫生需要多次調整C臂X線機,這一過程耗時耗力,不僅增加了輻射,而且手術時間延長可能導致感染。術中拍攝X線片時股骨內、外側髁后端有時無法完全重疊,需要基于醫生的主觀判斷決定Sch?ttle點,這也會導致定位不準確。
在股骨前后方向上,不同研究確定的Sch?ttle點相對于解剖定位點的距離與方位存在較大差異。例如,Redfern等[16]、Ishikawa等[23]發現Sch?ttle點在前后方向上分別位于解剖定位點前方2.5 mm、后方3.8 mm;Ziegler等[20]、Emre等[24]發現Sch?ttle點與解剖定位點的距離分別為3.2、4.1 mm。出現這一問題的原因在于Sch?ttle提出定位方法時沒有明確定義股骨后皮質延長線。首先,股骨后皮質區域遠端呈弓形輪廓,沒有明確指向性,從此處繪制的延長線可能不同;其次,研究者可以隨意選擇延長線近端起點,存在較大主觀性。上述兩點最終導致Sch?ttle點在前后方向存在較大差異。另外,患者的長期負重活動可能導致股骨后皮質的弓形輪廓發生變化,這種情況下,股骨后皮質延長線不適合作為準確定位的參考線[17]。
基于上述分析明確和充分定義X線片拍攝要求,通過標準化來提高定位準確性,具有重要意義。Redfern等[16]與Sch?ttle溝通后提出了確定延長線的新標準,即基于股骨后皮質區域的最外側輪廓確定股骨后皮質延長線,但這一新標準確定的股骨后皮質延長線仍然是可變的。
Bhimani等[25]認為不同研究者拍攝的X線片,其股骨干長度不同,導致了定位不一致。他們對9個尸體膝關節進行純側位X線片分析,使X線片顯示的股骨干長度從1 cm逐漸增加至8 cm,每次增加1 cm,發現Sch?ttle點相對于股骨后皮質延長線的距離從平均1.1 cm增加至4.1 cm。通過統計分析得出,X線片可見股骨干長度(X)與Sch?ttle點相對于股骨后皮質延長線距離(Y)的線性回歸方程為Y=?0.636X(R=0.461,R2=0.212,B=?0.636,P<0.001),其中Y正、負值分別表示Sch?ttle點相對于股骨后皮質延長線的方向,前方為正,進一步通過受試者工作特征曲線分析得出結論,在X線片上可見股骨干長度至少為4 cm才能確保Sch?ttle定位法在股骨前后方向上定位的準確性(敏感度76.7%,特異度69.0%,P<0.001)。
但是Bhimani等提出的上述解決方案仍不適用于一些特殊情形。例如,部分醫院條件有限,僅有迷你C臂X線機,體型較大患者攝片時可能無法確保可見股骨干長度達4 cm。為此,他們提出了一種適應性更強的定位方法,重新定義了一條參考線以定位Sch?ttle點的股骨前后方向位置(圖2)[25]。這條新參考線近端起于股骨后皮質區最近點,遠端止于Blumensaat線中點,經影像學測量及統計分析證實,可見股骨干長度不會影響Sch?ttle點與這條參考線的距離,并且Sch?ttle點始終在這條參考線的后方。但是,Bhimani等未將該發現總結為臨床可以直接使用的方法,也未進行臨床驗證,因此上述研究結論有待進一步研究。
C臂X線機攝片時存在由內向外、由外向內兩種方式,即X線發射器分別在股骨外側與內側。由于X線技術存在空間圖像畸變問題,不同拍攝方式下股骨內、外側髁大小存在差異,這可能影響Sch?ttle定位法的準確性。Korthaus等[26]評估了基于2種拍攝方式獲得圖像的定位準確性,結果顯示不同圖像確定的Sch?ttle點與解剖定位點的距離無顯著差異。但他們的研究是基于3D打印股骨模型,解剖定位點由醫生確定而非真實韌帶股骨止點,并且股骨模型沒有放置于C臂X線機中間位置,這些因素導致結果可信度不高。在此基礎上,Cetin等[27]改進了實驗,將股骨標本放置于C臂X線機中間位置并確定了相對真實的解剖定位點,發現由外向內拍攝圖像的定位準確性高于由內向外拍攝,基于2種圖像定位的Sch?ttle點與解剖定位點距離分別為(3.2±1.5)、(4.5±2.1)mm,存在顯著差異;將可接受誤差定義為解剖定位點周圍5 mm范圍,由外向內和由內向外拍攝的定位準確率分別為90.9%(40/44)和 65.9%(29/44)。
可見,通過由外向內拍攝純側位X線片,基于股骨后皮質區域的最外側輪廓、確保可見股骨干長度至少為4 cm來確定股骨后皮質延長線,進而確定Sch?ttle點,或者通過連接股骨后皮質最近點與Blumensaat線中點的新參考線確定Sch?ttle點,是提高Sch?ttle定位法準確性的新思路。
2.2 解剖結構變異對定位準確性的影響
Izadpanah等[28]發現嚴重滑車發育不良(Dejour C、D級)患者股骨內、外側后髁完全重疊時,股骨后皮質區域遠端呈寬條形而非線形,導致繪制股骨后皮質延長線具有較大的主觀性,因此誤差較大。他們研究證實非滑車發育不良以及Dejour C、D級滑車發育不良膝關節的Sch?ttle點與解剖定位點距離分別為4.3、6.7、7.3 mm。可見對于Dejour C、D級滑車發育不良的膝關節,Sch?ttle定位法準確性較低。
采用3D打印個性化模板定位法、術中導航定位法、通過解剖標志定位Sch?ttle點,有望減少解剖變異對Sch?ttle定位法準確性的影響。3D打印個性化模板定位法是根據CT掃描和三維重建獲得的股骨立體圖像,用軟件將立體圖像調整為純側位后標記Sch?ttle點,根據Sch?ttle點的定位和內側上髁周圍的骨表面設計并3D打印制備個性化導航模板。該模板可以完全貼合患者遠端股骨,模板開口處即為準確的Sch?ttle點。Zhang等[29]發現該定位法的準確性及術后效果優于傳統Sch?ttle定位法,可以在股骨解剖結構異常及畸形情況下較準確地定位Sch?ttle點。
術中導航定位法是隨著影像與計算機技術發展而產生的新技術,Kordon等[30]將股骨遠端結構分割為多個關鍵點來識別Sch?ttle定位法所需的解剖結構(圖3)。Privalov等[31]將這一方法應用于內側髕股韌帶重建中,導航軟件通過識別股骨后皮質區域的遠、近端點來繪制股骨后皮質延長線,通過識別股骨后內側髁弓形輪廓與股骨干的分界點及Blumensaat線的近端點分別繪制Sch?ttle定位法的線2與線3,Sch?ttle點被標記為3條參考線之間半徑為4.68 mm 的一個圓。該軟件自動計算的點可實時顯示在術中X線片上。并且,隨著訓練數據量的增加,神經網絡算法可以提升其定位準確性。臨床試驗發現軟件導航定位誤差為(0.9±0.5)mm,明顯小于傳統Sch?ttle定位法的(3.0±1.4)mm。該手術導航軟件不僅提高了Sch?ttle點定位精度,而且沒有增加手術時間。張召賀等[32]通過回顧性病例對照研究也發現了類似結果。
Wang等[33]發現通過解剖標志定位Sch?ttle點可靠性高且無需術中攝X線片。他們分析了53例患者膝關節的三維CT圖像,發現Sch?ttle點總位于內收肌結節頂點遠端8 mm處、內收肌結節后緣(即股骨內側髁與股骨干的過渡區域邊緣)前方8 mm處。經臨床試驗發現93.6%(44/47)患者定位準確,但對于解剖變異患者是否適用需要進一步探究。
2.3 缺乏對兒童患者的研究
兒童患者內側髕股韌帶重建術中Sch?ttle定位法與成年患者不同,主要有兩點原因。第一,Shea等[34]發現內側髕股韌帶的解剖起始點隨著兒童年齡增長而變化,從股骨骺板遠端4.7 mm處逐漸向股骨骺板近端0.8 mm處移動。第二,傳統Sch?ttle點與股骨遠端骺板非常接近,因此使用Sch?ttle定位法時要避免損傷骨骺,否則會影響患兒股骨生長,甚至導致畸形[35-37]。
為了達到內側髕股韌帶重建術的效果并避免損傷骺板,學者們進行了一系列研究,并提出通過控制在Sch?ttle點鉆孔直徑可以避免損傷骺板。例如,Featherall等[38]通過影像學分析發現Sch?ttle點始終位于股骨骨骺遠端平均9.9 mm處,通過將擴孔直徑控制到6 mm以下,兒童內側髕股韌帶重建時股骨骨骺是安全的。也有學者提出應將傳統Sch?ttle點適當地向前、遠端移位以避免損傷骨骺[39-41]。Metz等[42]通過49例兒童患者影像資料研究,認為將Sch?ttle點向股骨遠端移動3 mm可以完全避免損傷骨骺。
然而,將Sch?ttle點向遠端移位是否會改變內側髕股韌帶重建術后韌帶的等長性,進一步影響膝關節活動和術后遠期療效仍不確定。Black等[43]基于8個骨骼未發育成熟的尸體膝關節標本,比較了通過Sch?ttle點或向遠端移動8 mm行內側髕股韌帶重建術的生物力學效果。結果發現Sch?ttle點向遠端移位后,膝關節運動學和關節面受力沒有明顯惡化,但內側髕股韌帶只能在膝關節屈曲0°~60° 范圍內保持等長性(Sch?ttle點未移位情況下可在0°~100° 范圍內保持等長性)。
上述研究顯示控制Sch?ttle點鉆孔直徑并將其適當地向前、遠端移位,有助于避免損傷兒童患者骨骺,但目前仍然無獲得廣泛認可和充分驗證的兒童患者Sch?ttle定位法。
3 總結與展望
Sch?ttle定位法是內側髕股韌帶重建術中股骨隧道定位的“金標準”,但其局限性不可忽視。近年來,相關研究發現了X線片拍攝、患者解剖結構變異及兒童患者解剖特異性對Sch?ttle定位法準確性的影響,并針對研究結果提出提高定位準確性的新思路。其中,3D打印模板、術中導航等新技術將是未來發展方向,有望用于發展個性化、智能化Sch?ttle定位法,進一步提高適用性。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突;課題經費支持沒有影響文章觀點
作者貢獻聲明 魏雨喬:文獻整理、文章撰寫及文章修改;孫重霄、路凡、閆鵬安:文獻收集整理及分析;夏亞一:寫作思路指導及文章校對