不同胫骨隧道位置对后交叉韧带杀伤角影响的定量研究

doi:10.3877/cma.j.issn.1674-134X.2022.06.012

目的

利用计算机模拟经胫骨隧道后交叉韧带(PCL)重建，定量分析不同胫骨隧道位置对冠状与三维(3D)杀伤角的影响。

方法

基于膝关节CT数据，建立3D模型，定位PCL股骨止点和胫骨止点。参照经胫骨隧道PCL重建技术，模拟矢状面角度为50°，位置为前内侧、胫骨结节以及前外侧处的胫骨隧道。采用Rhinoceros软件测量相关数据，数据分析采用方差分析比较三种胫骨隧道位置以及不同年龄段、身高组间冠状杀伤角及3D杀伤角的差异。

结果

前内侧、胫骨结节以及前外侧冠状杀伤角分别为：(128±9)°、(146±6)°、(170±7)°；3D杀伤角分别为：(97±7)°、(104±7)°、(112±8)°，各组之间比较差异均有统计学意义(冠状杀伤角：F＝3896.102, 3D杀伤角：F＝1301.216，均为P < 0.001)。亚组分析显示：不同身高、年龄组间冠状杀伤角、3D杀伤角差异无统计学意义。冠状杀伤角与3D杀伤角呈线性关系，二者回归方程为?＝52.67+0.35×x(x：冠状杀伤角，?：3D杀伤角)。

结论

不同胫骨隧道位置对PCL冠状杀伤角与3D杀伤角均有显著影响。采用前外侧PCL胫骨隧道可以显著增加移植物与隧道的3D杀伤角，理论上可减少移植物的磨损。

关键词: 后交叉韧带, 胫骨, 成像，三维

Objective

To quantitatively analyze the effects of different tibial tunnel positions on the coronal and three-dimentional(3D) "killer turn" angles based on computer simulation of the posterior cruciate ligament (PCL) reconstruction.

Methods

A 3D model of the knee joint was established using the CT data. The PCL attachment points on the femur and tibia were located. Using the transtibial technique, the tibial tunnels at the anteromedial, tibial-tubercle and anterolateral positions were simulated using a sagittal angle of 50°. All the outcomes were measured using the Rhinoceros 6.0, and data analysis was performed by chi square analysis; coronal killer turn and 3D killer turn angles of the patients with different height and age were analyzed by subgroup analysis.

Results

Different tibial tunnel positions had significant effects on the PCL coronal and 3D angles of killer turn. The coronal angles of killer turn were: (128±9)°, 146±6)°, and (170±7)° for the anteromedial, tibial-tuberosity and anterolateral tibial tunnels, respectively. The 3D angles of the killer turn were: (97±7)°, (104±7)°, and (112±8)° for the anteromedial, tibial-tuberosity and anterolateral tibial tunnels, respectively. There were statistically significant differences regarding coronal and 3D angles of the killer turn among groups (coronal angles: F=3 896.102, 3D angles: F=1 301.216, both P<0.001). Subgroup analysis showed that height and age had no statistically significant difference in the coronal and 3D angles of the killer turn. Correlation linear analysis was performed on the coronal and the 3D killer turn, and the result showed the regression equation as follows: ?=52.67+ 0.35×x(x: the coronal angle of the killer turn, ?: the 3D angle of the killer turn).

Conclusion

Different tibial tunnel positions shows significant effects on the PCL coronal and 3D angles of killer turn, and the anterolateral tibial tunnel could significantly increase the 3D angle of killer turn and theoretically reduce the graft abrasion.

Key words: Posterior cruciate ligament, Tibia, Imaging, three-dimensional

图1 二维平面下胫骨隧道与移植物形成的夹角示意图。图A为冠状杀伤角；图B为矢状杀伤角

图2 膝关节中心的建立和膝关节坐标轴的建立。图A为采用最佳配合圆的方法确定胫骨近端内侧和外侧平台的中心点O；图B为建立膝关节的坐标系注：Y轴与Z轴所形成的平面为膝关节标准正位面，X轴与Z轴所形成的平面为膝关节标准侧位面

图3 PCL股骨止点的确定示意图。图A为二维平面图展示PCL股骨止点的位置；图B为三维图像呈现PCL股骨止点及PCL附着位置注：股骨止点距离Blumensaat线7 mm，到Blumensaat垂线的距离为20 mm

图4 胫骨隧道入口的选择示意图。图A中矢状面隧道与胫骨平台线始终保持50°；图B为胫骨前内侧隧道入口点；图C为胫骨结节隧道入口点；图D为胫骨前外侧入口点

表1 不同胫骨隧道的冠状和3D杀伤角[°，(±s)]

参数	样本数	冠状杀伤角	3D杀伤角
前内侧隧道	89	128±9	97±7
胫骨结节隧道	89	146±6^a	104±7^a
前外侧隧道	89	170±7^ab	112±8^ab
F值		3 896.102	1 301.216
P值		<0.001	<0.001

表1 不同胫骨隧道的冠状和3D杀伤角[°，(±s)]

参数	样本数	冠状杀伤角	3D杀伤角
前内侧隧道	89	128±9	97±7
胫骨结节隧道	89	146±6^a	104±7^a
前外侧隧道	89	170±7^ab	112±8^ab
F值		3 896.102	1 301.216
P值		<0.001	<0.001

表2 年龄对冠状和3D杀伤角的亚组分析[°，(±s)]

分组	样本数	前内侧隧道冠状杀伤角	前内侧隧道3D杀伤角	胫骨结节隧道冠状杀伤角	胫骨结节隧道3D杀伤角	前外侧隧道冠状杀伤角	前外侧隧道3D杀伤角
18~30岁组	23	128±8	98±8	147±5	105±8	171±6.38	113±8
31~40岁组	41	127±8	96±8	147±6	103±8	170±8	111±8
41岁以上组	25	128±10	97±7	145±7	103±6	170±8	112±7
F值		0.040	0.294	0.987	0.387	0.616	0.494
P值		>0.05	>0.05	>0.05	>0.05	>0.05	>0.05

表2 年龄对冠状和3D杀伤角的亚组分析[°，(±s)]

分组	样本数	前内侧隧道冠状杀伤角	前内侧隧道3D杀伤角	胫骨结节隧道冠状杀伤角	胫骨结节隧道3D杀伤角	前外侧隧道冠状杀伤角	前外侧隧道3D杀伤角
18~30岁组	23	128±8	98±8	147±5	105±8	171±6.38	113±8
31~40岁组	41	127±8	96±8	147±6	103±8	170±8	111±8
41岁以上组	25	128±10	97±7	145±7	103±6	170±8	112±7
F值		0.040	0.294	0.987	0.387	0.616	0.494
P值		>0.05	>0.05	>0.05	>0.05	>0.05	>0.05

表3 身高对冠状和3D杀伤角的亚组分析[°，(±s)]

分组	例数	前内侧隧道冠状杀伤角	前内侧隧道3D杀伤角	胫骨结节隧道冠状杀伤角	胫骨结节隧道3D杀伤角	前外侧隧道冠状杀伤角	前外侧隧道3D杀伤角
身高≤1.60 m组	36	128±7	98±6	146±5	105±7	170±7	113±7
1.61~1.70 m组	35	128±10	96±7	147±6	103±7	170±7	111±7
身高≥1.71 m组	18	127±9	95±9.12	146±7	101±9	169±8	109±9
F值		0.040	1.546	0.144	1.718	0.152	1.939
P值		>0.05	>0.05	>0.05	>0.05	>0.05	>0.05

表3 身高对冠状和3D杀伤角的亚组分析[°，(±s)]

分组	例数	前内侧隧道冠状杀伤角	前内侧隧道3D杀伤角	胫骨结节隧道冠状杀伤角	胫骨结节隧道3D杀伤角	前外侧隧道冠状杀伤角	前外侧隧道3D杀伤角
身高≤1.60 m组	36	128±7	98±6	146±5	105±7	170±7	113±7
1.61~1.70 m组	35	128±10	96±7	147±6	103±7	170±7	111±7
身高≥1.71 m组	18	127±9	95±9.12	146±7	101±9	169±8	109±9
F值		0.040	1.546	0.144	1.718	0.152	1.939
P值		>0.05	>0.05	>0.05	>0.05	>0.05	>0.05

图5 冠状杀伤角(x)与3D杀伤角(?)的线性关系

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