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全膝关节置换术（total knee arthroplasty，TKA）是治疗中晚期膝关节骨关节炎的一种常规手术，对减轻终末期患者膝关节疼痛、恢复和改善膝关节功能有重要意义。TKA术后假体生存率与患者年龄、假体设计、操作技术、术者经验及术后下肢力线等因素紧密相关[1]，其中重建精确的下肢力线尤为重要。下肢对线不良和假体位置偏差可导致聚乙烯衬垫异常磨损[2]及假体过早松动[3,4,5,6]，进而影响假体寿命。为减轻术者主观因素对截骨方案的影响，临床医师有必要更好地理解下肢力线的解剖原理及其在TKA中的应用。
在人体冠状面上，下肢机械轴线指通过股骨头中心点到踝关节胫骨下端中心点的直线（图1)，股骨机械轴线指股骨头中心点与膝关节中心点的连线，胫骨机械轴线指经膝关节中心点与踝关节中心点的连线[7]。膝关节中心点并无公认的定位标准，常用的5个中心点为：(1）股骨髁间窝的中心；(2）股骨髁间窝顶点处内外侧髁的中点；(3）膝关节间隙水平的软组织中点；(4）胫骨髁间嵴的中心；(5）胫骨平台上缘的中点。因5点间的纵向距离在5 mm内，临床上可选择5个点的中心作为膝关节中心点。而常用的踝关节中心点有3个：(1）胫骨下端平面处外踝内侧关节面和内踝外侧关节面的中点；(2）距骨中心；(3）踝关节间隙水平的软组织中点。值得注意的是，各中心点的选取有一定规范，如股骨头中心点需采用绘制Mose圆法[8]确定。正常情况下，上述股骨和胫骨机械轴线的夹角通常为180°或略小于180°。也就是说，股骨头中心点与踝关节中心点的连线通常恰好经过膝关节中心点[9]或从其稍偏内侧处经过[10]。
mLDFA示股骨远端机械轴外侧角；MTPA示胫骨近端内侧角；PDFA示股骨远端后方角；PPTA示胫骨近端后方角
股骨和胫骨的解剖轴线定义为骨干各横断面水平中心点之连线。作为骨干中线，解剖轴线与股骨或胫骨的走行一致且将其等量平分。临床上为粗略描绘解剖轴线，可分别作膝关节线上、下10 cm处股骨、胫骨宽度中心点与膝关节中心点的连线[7]。在冠状面上，股骨解剖轴线和机械轴线间存在5°~7°（平均约6°）的夹角。正常情况下，胫骨解剖轴线和机械轴线通常能彼此重合。冠状面上股骨和胫骨解剖轴线之间的外侧夹角命名为股胫角（femorotibial angle，FTA）。FTA与人种、性别、身高、股骨偏心距、髋臼旋转程度等多种因素都密切相关，其在白人男性和女性中的平均值分别为178°和175°~176°，这一数值在亚洲人群中略小[11]。
在矢状面上，由于人为选取的标记点会随膝关节屈曲度的不同而改变，因此很难通过参考冠状位机械轴的定义寻找一条合适的静态负重轴线[12,13]。对于股骨矢状面机械轴，较为常用的确定方法有3种：(1）经股骨头中心点和Blumensaat线最低点间的连线；(2）经股骨头中心点和股骨髁中心间的连线；(3）经股骨头中心点和股骨髁后三等分点间的连线。股骨矢状面解剖轴的定义为膝关节线上5 cm与15 cm处股骨宽度中心点间连线。有研究结果表明，上述轴线相关性和一致性较好[14]。考虑到临床工作中较少使用机械轴描述矢状面力线，且股骨解剖轴的测量便于量化、可重复性高，我们推荐使用股骨解剖轴表征矢状面力线。对于胫骨矢状面力线，常用的参考轴线包括：(1）前皮质轴（anterior cortical line，ACL）：胫骨前皮质在距膝关节线下方5 cm和15 cm处两点间连线；(2）近端解剖轴（proximal anatomical axis，PAA）：膝关节线下5 cm与15 cm处胫骨宽度中心点间连线；(3）后皮质轴（posterior cortical line，PCL）：胫骨后皮质在距膝关节线下方5 cm和15 cm处两点间连线；(4）腓骨轴（fibular shaft axis，FSA）：腓骨远端与近端内外侧皮质中点间连线。有研究结果显示，PAA是最接近于矢状面机械轴（参考冠状面机械轴定义）的参考轴线[13]，临床应用较为广泛。因此，我们推荐使用胫骨近端解剖轴表征其矢状面力线，同时也可与股骨侧矢状面力线的选取保持一致。
为了更加直观地描述膝关节力线，临床上常用膝关节走行方向角对其进一步评估。膝关节走行方向角是膝关节线与机械轴线或解剖轴线之间的夹角。临床上常采用Paley[15]提出的命名法对膝关节各走行方向角进行描述，其原则为：关节线与机械轴线之间夹角命名为m，与解剖轴线之间夹角为a；冠状面上内侧成角命名为M，外侧为L；矢状面上前方成角命名为A，后方为P；骨骼近端成角命名为P，远端则为D；股骨用F来表示，胫骨则为T。如股骨远端机械轴外侧角表示为mLDFA，即冠状面股骨机械轴线与膝关节线的外侧夹角；aLDFA代表股骨远端解剖轴外侧角，即冠状面股骨解剖轴线与膝关节线的外侧夹角（表1[11,16]，图1)。值得注意的是，尽管每条轴线都可以用上述命名方法进行描述，但临床上习惯性选择<90°的锐角。此外，由于正常情况下胫骨机械轴线和解剖轴线重合，可省略前缀m或a；而矢状面具有明显的解剖轴指向性，很少使用机械轴进行描述，因此，也常省略前缀m或a，默认其英文缩写命名代表解剖轴线与关节线夹角。
人体在行走过程中，双足沿同一条直线交替向前，单足站立相下肢机械轴线与铅锤面间的偏斜角为2°~3°，此时膝关节线平行于地面。1983年Krackow首先报告了上述现象，并于1985年与Hungerford一起提出了TKA解剖对线[17]。为恢复单足站立相时股骨及胫骨假体关节线与地面的平行关系，术者需以2°~3°内翻进行胫骨截骨，此时胫骨近端内侧角（Medial proximal tibial angle，MPTA）为87°~88°；由于股骨机械轴线和解剖轴线存在约6°夹角，因此需选取外翻8°~9°行股骨侧截骨，此时的股骨远端解剖轴外侧角（anatomic lateral distal femoral angle，aLDFA）为81°~82°，股骨远端机械轴外侧角（mechanical lateral distal femoral angle，mLDFA）为87°~88°[17]。
1985年由Insall等[18]提出的TKA机械对线，因操作简单、可重复性高，被广泛应用。其核心为保证假体植入后关节线垂直于下肢机械轴线，这要求股骨截骨和胫骨截骨时均需垂直于下肢机械轴线。因胫骨解剖轴线和机械轴线的一致，术者在确定截骨方向时相对简单。对于股骨轴线，术者可选择股骨干轴作为参照，其内侧约6°即为股骨机械轴的大致走行方向。机械对线的aLDFA为84°，mLDFA为90°，而MTPA与解剖对线相同均为90°。
如前所述，机械轴线和解剖轴线作为两大重要的下肢力线参数，其定义和度量方法不同，解剖学意义和临床意义亦不相同。考虑到解剖轴线（解剖股胫角）与人种、性别、身高等多种因素相关，而机械轴线却相对稳定（约0°），因此，机械股胫角的理想值更容易确定（约0°），其参考价值更高。此外，目前大部分手术操作及临床研究均建立在机械对线的基础上，垂直于机械轴线进行截骨保证了术后mLDFA和MPTA的理想值均为90°。综上所述，选择机械轴线（机械股胫角）作为评估TKA术后力线的目标参数更为合适。
当前绝大多数骨科医师认为术后下肢机械轴线±3°以内的偏斜是可以接受的，并且将其称为"理想力线"，而偏斜超过±3°者则称为"异常值"[19]。1991年Jeffery等[20]对115例行Denham膝关节置换术的患者进行为期8年的随访研究发现，下肢机械轴线恰好通过假体中三分之一（此时对应的机械股胫角约在±3°范围内）的患者术后假体松动率仅为3%；而下肢机械轴线偏斜超过±3°的患者术后假体松动率高达24%。一项纳入6 070例TKA术后患者的研究结果显示，理想力线组假体松动率仅为0.5%；而"异常内翻组"（内翻>3°）为1.8%，异常外翻组（外翻>3°）为1.5%[21]。此外，一些间接证据包括有限元分析研究[22]、计算机模拟膝关节模型[23]及尸体研究[24]同样支持上述结论。但Parratte等[19]通过分析1985至1990年间398例TKA术后患者的临床功能及影像学数据发现，理想力线组中45例患者（15.4%）术后行翻修手术，异常值组中为14例（13%）行翻修手术，两者差异无统计学意义（P=0.88）。未来需要更多的高质量临床研究进一步评估可接受的术后下肢力线偏斜程度范围，从而更好地指导膝关节解剖学基础在TKA中的应用。
所有作者均声明不存在利益冲突
1．下列关于下肢力线的描述错误的是（ ）
A.正常情况下，股骨头中心点与踝关节中心点的连线通常恰好经过膝关节中心点或从稍偏其内侧处经过
B.股骨解剖轴线指股骨头中心点与膝关节中心点的连线
C.胫骨机械轴线指经膝关节中心点与踝关节中心点的连线
D.在冠状面上，股骨解剖轴线和机械轴线间存在5°~7°（平均约6°）的夹角
2．下列关于踝节中心的定义正确的是（ ）
A.胫骨下端平面处外踝内侧关节面和内踝外侧关节面的中点
B.距骨中心
C.踝关节间隙水平的软组织中点
D.以上均正确
3．根据Paley对膝关节走行方向角的定义，股骨远端解剖轴外侧角的正确表述方式为（ ）
A. aLDFA B. mLDFA C. aMDFA D. mLTFA
4．关于TKA假体力线原理和方案选择，下列错误的是（ ）
A.解剖对线方案致力于恢复单足站立相时股骨及胫骨假体关节线与地面的平行关系
B.机械对线方案的目标mLDFA为90°
C.解剖对线方案的目标aLDFA为87°~88°
D.解剖对线和机械对线两种方案最终可获得相同的解剖胫股角和机械胫股角
5．关于TKA术后力线评估，下列正确的是（ ）
A.术后下肢机械轴线偏斜超过±2°即为"异常值"
B.虽然解剖股胫角受人种、性别等因素影响，但仍是评估术后力线的首选指标
C.术后aLDFA正常值为90°
D.术后胫骨近端后方角的正常值为83°
