文章來源：中華骨科雜誌, 2018,38(17) : 1075-1081
作者：黃旭勝 王健
低位髕骨是全膝關節置換術（total knee arthroplasty，TKA）的一種併發症。低位髕骨是指髕韌帶縮短或髕骨遠離股骨滑車而引起的髕骨位置過低，分為先天性低位髕骨、獲得性低位髕骨及混合性低位髕骨。獲得性低位髕骨最常見，常繼發於創傷或手術。因TKA術後關節線抬高而引起的低位髕骨稱為假性低位髕骨。低位髕骨病因尚未明確。有學者認為股四頭肌及其肌腱的伸長，髕韌帶、髕下脂肪墊及其他軟組織攣縮，關節纖維化等可導致低位髕骨。低位髕骨的診斷多藉助膝關節側位X線片，主要指標包括Insall-Salvati指數、改良Insall-Salvati指數、Blackburne-Peel指數、Caton-Deschamps指數和脛骨平臺-髕骨角。隨著影像學技術的進展還出現了基於MRI圖像的診斷方法。但目前的診斷方法仍然不夠完全準確。低位髕骨可導致膝關節活動度降低、伸肌力臂減小、髕骨對脛骨平臺或聚乙烯襯墊的持續碰撞，繼而出現膝前疼痛，嚴重者甚至出現髕腱或股四頭肌肌腱斷裂。對低位髕骨的治療，應首先區分真性低位髕骨和假性低位髕骨，對症狀嚴重或保守治療無效者需手術治療。若為真性低位髕骨，改善髕腱攣縮狀態和將脛骨結節近移為主要方法；若為假性低位髕骨，則應重建關節線、更換墊片或假體。
近年來隨著手術技術和假體設計的不斷完善，全膝關節置換術（total knee arthroplasty，TKA）的應用越來越廣泛。術後低位髕骨是TKA手術的併發症之一，在臨床中並不少見，有文獻報導其發生率高達28%[1]。低位髕骨可使膝關節結構發生改變，導致膝前疼痛、加速假體磨損甚至關節僵硬等，影響TKA的療效和患者滿意度。雖然早在上世紀80年代，已有因創傷或手術導致低位髕骨的報導[2]，且近年來關於低位髕骨的研究報導較多，但對其發病原因、病理改變、診斷方法、預防和治療手段等仍無定論[3]。因為缺乏可靠的大樣本研究數據，沒有形成治療指南，導致臨床醫生對其缺乏足夠的認識，甚至經常被漏診[1]。
本研究以"低位髕骨"、"髕骨高度"、"髕腱延長"為中文關鍵詞在萬方、中國知網資料庫中檢索，並以"patella baja"、"patella infra"、"Patellar height"、"patella tendon lengthening"作為英文關鍵詞在PubMed、Web of Science資料庫中檢索，檢索時間均為建庫至2017年9月。共檢索相關文獻1 542篇文獻，其中英文文獻1 423篇、中文文獻118篇。文獻納入標準：研究類型為回顧性研究、前瞻性研究、會議文獻、綜述。排除標準：①無法獲得全文且無詳細摘要的文獻；②質量較低、證據等級不高的文獻；③重複發表的文獻。本文依據納入標準及排除標準最終選取文獻53篇，中文文獻7篇、英文文獻46篇（圖1）。對低位髕骨特別是獲得性低位髕骨的病因、診斷、預防及治療措施予以綜述。
圖1 文獻篩選流程圖。最終納入文獻53篇，其中英文文獻46篇、中文文獻7篇
一、低位髕骨的定義及病因低位髕骨是指髕韌帶縮短或髕骨遠離股骨滑車而引起髕骨位置過低。可分為先天性低位髕骨、獲得性低位髕骨和混合性低位髕骨，其中獲得性低位髕骨又分為假性低位髕骨和真性低位髕骨。
先天性低位髕骨指出生後不久即出現髕骨位置過低，且沒有手術及創傷因素，發病率較低。混合性低位髕骨是指在先天性低位髕骨的基礎上由於創傷或手術使病情進一步加重。這兩種類型低位髕骨的相關文獻報導較少。最常見的及研究最多的是獲得性低位髕骨，其病因及病理機制尚未完全闡明。目前普遍認為股四頭肌及其肌腱的伸長[4]，髕韌帶、髕下脂肪墊及其他軟組織攣縮，關節纖維化可導致低位髕骨[2]，且主要繼發於創傷或TKA手術後[3,5]。Paulos等[6]把由於創傷或手術後韌帶、脂肪墊及其他軟組織改變所造成的膝關節損傷和運動受限稱為髕下攣縮症候群（Infrapatellar contracture syndrome，IPCS），IPCS可導致低位髕骨。他們認為其自然病程變化主要包括：①創傷或手術後髕韌帶、髕骨軟組織攣縮及股四頭肌肌力下降，造成暫時性的低位髕骨；②關節纖維化導致關節僵硬、活動度降低，活動受限又進一步加劇關節纖維化，形成惡性循環；③髕韌帶的永久性縮短。Hockings和Cameron[7]則指出，即使無手術及外傷原因，長期蹲位也可引起股四頭肌肌腱慢性撕裂，髕韌帶牽拉導致低位髕骨。
獲得性低位髕骨可分為真性低位髕骨與假性低位髕骨。真性低位髕骨是由於髕韌帶短縮導致髕骨遠離股骨滑車而靠近脛骨上端。創傷、手術和術後功能鍛鍊不及時引起髕韌帶和周圍軟組織攣縮或者瘢痕化、術中過度的外側間隙松解和過多的髕下脂肪墊切除，以及取自體髕腱行膝關節十字韌帶重建術均可導致低位髕骨。神經系統障礙引起下肢活動受限使髕韌帶攣縮或術後假體感染也可導致低位髕骨[8]。
假性低位髕骨是由於TKA術後膝關節關節線抬高導致髕骨遠離股骨滑車造成的低位髕骨，並無髕韌帶或軟組織攣縮。有研究表明，TKA術後假性低位髕骨的發生率為21%~47%[1]。通常是由於TKA術中過度截骨導致採用較大號的假體或較厚的墊片所致。脛骨高位截骨時，由於截骨後脛骨近端後關節面後傾角度變小，使脛骨平臺傾斜度喪失，造成脛骨相對於股骨矢狀面位置後移，髕韌帶附著部因此相對於股骨遠端後移，引起髕韌帶相對縮短，造成低位髕骨[9]。近來有學者報告部分假性低位髕骨患者，因髕韌帶或軟組織逐漸攣縮而進展為真假複合型低位髕骨[1]。
二、低位髕骨的診斷（一）X線診斷
第一個評估髕骨高度的方法是參考Blumensaat線[10]（圖2），由Blumensaat於1938年提出。取膝關節屈曲30°側位片，從股骨髁間前後兩側最高點向前延長連線，正常狀態下此線應過髕骨下級。若髕骨下極在該線下方，則為低位髕骨。此方法診斷結果較直觀，不需要通過計算，但要求膝關節必須保持在30°彎曲狀態，可控性差，臨床上應用較少。
圖2 Blumensaat線：屈膝30°側位X線片上，從股骨髁間前後兩側最高點向前延長連線
目前臨床上應用最廣泛的指標有Insall-Salvafi指數、改良Insall-Salvati指數、Blackburne-Peel指數和Caton-Deschamps指數。都是採用膝關節屈曲30°~60°側位X線片診斷低位髕骨，由於此時髕韌帶處於緊張狀態，側位片上髕骨與脛骨的位置可以準確反映二者的解剖關係。
Insall-Salvati指數通過髕骨下極到髕腱止點的距離（髕韌帶的長度）除以髕骨上極到髕骨下極的距離（髕骨長徑）得到（圖3），正常範圍為0.8~1.2，低於0.8可診斷低位髕骨[11]。但是對於髕骨先天性解剖變異的患者，髕骨長徑測量的準確性較低，因此對這類患者敏感性較差[12]。改良Insall-Salvati指數通過髕骨關節面下極到髕腱止點的距離除以髕骨關節面的長度得到（圖4），正常範圍為1.2~2.0，小於1.2可診斷低位髕骨。改良Insall-Salvati指數不受髕骨解剖變異對髕骨長徑測量的影響，假陽性率較低，準確性有所提高[12]。
圖3 Insall-Salvafi指數：屈膝30°~60°側位X線片上，髕骨下極到髕腱止點的距離（A）除以髕骨上極到髕骨下極的距離（B）
圖4 改良Insall-Salvafi指數：屈膝30°~60°側位X線片上，髕骨關節面下極到髕腱止點的距離（A）除以髕骨關節面的長度（B）
Insall-Salvati指數和改良Insall-Salvati指數的測量與膝關節面無關，能夠反映髕韌帶的長度，只有在真性低位髕骨時其數值才會在正常範圍以下，因此適用於真性低位髕骨的診斷[9]。但因X線片無法顯示髕韌帶，且髕韌帶附著部位難以確定，導致Insall-Salvati和改良Insall-Salvati的觀察者間變異度較大[13]。
Blackburne-Peel指數是髕骨關節面軟骨遠端到脛骨平臺水平線的垂直距離除以髕骨關節面的長度（圖5），正常範圍為0.5~1.1，小於0.5可診斷低位髕骨[14]。Caton-Deschamps指數是由髕骨關節面軟骨遠端到脛骨平臺最前緣的距離除以髕骨關節面的長度得到（圖6），正常範圍為0.6~1.2，小於0.6可診斷低位髕骨[15]。
圖5 Blackburne-Peel指數：屈膝30°~60°側位X線片上，髕骨關節面軟骨遠端到脛骨平臺水平線的垂直距離（A）除以髕骨關節面的長度（B）
圖6 Caton-Deschamps指數：屈膝30°~60°側位X線片上，髕骨關節面軟骨遠端到脛骨平臺最前緣的距離（A）除以髕骨關節面的長度（B）
Blackbume-Peel指數和Caton-Deschamps指數以脛骨平臺為參考，不需要確定髕腱位置，更適合用來診斷假性低位髕骨[16]。但是不管是真性還是假性低位髕骨，指數的數值都會減少，因此需要聯合應用上述兩類指數，才能更準確地區分真性和假性低位髕骨。
由於Blackbume-Peel指數需要確定脛骨平臺水平線，而TKA術後原有脛骨平臺已不存在，影響了術後Blackbume-Peel指數的準確性。Classen等[17]於2009年提出了改良Blackbume-Peel指數（圖7）。在屈膝30~60°的X線側位片上，經股骨最遠端作與脛骨長軸垂直的切線，髕骨關節面遠端到該切線的垂直距離除以髕骨關節面的長度即為改良Blackbume-Peel指數，正常值為0.5~0.9。此方法能更準確地對比手術前後髕骨高度的變化。
圖7 改良Blackbume-Peel指數：屈膝30°~60°側位X線片上，經股骨最遠端作與脛骨長軸垂直的切線，髕骨關節面遠端到該切線的垂直距離（A）除以髕骨關節面的長度（B）
Caton等[18]最近指出由他們提出的Caton-Deschamps指數需要確定脛骨平臺最前緣，而TKA術後脛骨最前緣已不存在，因此無法用於TKA術後髕骨低位的診斷，繼而提出了改良Caton-Deschamps指數（圖8）。即在屈膝30°~60°側位X線片上，通過腓骨小頭作一條與脛骨後皮質垂直的線，與脛骨前緣交於一點，髕骨關節面軟骨遠端到該點的距離除以髕骨關節面的長度。這個交點在TKA術前、術後均存在，因此他們認為改良Caton-Deschamps指數也能夠用於評估TKA手術前後髕骨高度的變化情況。
圖8 改良Caton-Deschamps指數：屈膝30°~60°側位X線片上，通過腓骨小頭作一條與脛骨後皮質垂直的線，與脛骨前緣交於一點，髕骨關節面軟骨遠端到該點的距離（A）除以髕骨關節面的長度（B）
近來Portner和Pakzad[19]提出採用脛骨平臺-髕骨角（plateau-patella angle，PPA）來測量髕骨高度（圖9）。在膝關節彎曲至少30°的側位X線片上，脛骨平臺水平面與脛骨平臺後緣到髕骨關節面下級的連線所成的角度，正常範圍為21°~29°，小於21°即為低位髕骨。與廣泛應用的Insall-Salvati、改良Insall-Salvati、Blackburne-Peel和Caton-Deschamps指數等相比，PPA不需再次計算，結果較直觀，被認為是一種更為簡單、迅速的評估髕骨高度的方法。已有研究證實PPA可用於膝關節骨關節炎[16]、脛骨截骨術後[20]、膝關節置換術後[21]及髕骨不穩定患者[22]的髕骨高度的評估。隨著研究的深入，其臨床應用也越來越廣泛。
圖9 脛骨平臺-髕骨角：膝關節彎曲至少30°的側位X線片上，脛骨平臺水平面與脛骨平臺後緣到髕骨關節面下級的連線所成的角度
（二）MRI診斷
目前應用較廣泛的診斷方法都是以側位X線片為參考，軟組織和關節軟骨均不能顯示。Seil等[23]指出，髕骨及股骨的關節軟骨和相應關節軟骨下骨的解剖有很明顯的不同，髕骨高度的決定性因素是髕骨關節面與股骨滑車軟骨的位置關係。因此僅靠X線片判斷髕骨高度的方法會導致誤差加大。
隨著影像學技術的發展與普及，MRI技術逐漸被研究者用於髕骨高度的判斷。Biedert和Albrecht[24]於2006年提出股骨-滑車指數。在膝關節伸直、下肢外旋15°、放鬆股四頭肌的情況下攝片；取膝關節矢狀面MRI中髕骨長度最長及髕骨關節軟骨最厚的層面，以髕骨關節軟骨上、下極連線為BLp，以髕骨關節軟骨下極端作水平線，股骨滑車軟骨上極到該水平線的距離為BLt，BLt/BLp即為股骨-滑車指數（圖10）。正常值為20.1%~43.3%，大於正常值為低位髕骨。但是該指數的診斷結果和目前應用廣泛的四種經典X線指數診斷結果並不完全相符，可能是由於該指數在膝關節伸直、髕韌帶鬆弛狀態下測量，不同於在髕韌帶緊張狀態下測量的經典X線方法，使髕股關節的解剖關係發生改變，不能準確反映二者的功能關節。另外股骨-滑車指數的測量比較複雜，也可能是其與X線診斷結果不符的原因[25]。
圖10 股骨-滑車指數。膝關節伸直、下肢外旋15°的矢狀面MRI，髕骨長度最長及髕骨關節軟骨最厚的層面上，股骨滑車軟骨上極到髕骨關節軟骨下極端的水平線的距離（BLt）除以髕骨關節軟骨上、下極連線的長度（BLp）
Dejour等[26]最近報告了類似的通過MRI圖像診斷髕骨高度的方法，即矢狀面髕股整合（Sagittal Patellofemoral Engagement，SPE）指數，可用於診斷高位髕骨，但與Caton-Deschamps指數的關係並無統計學意義，因此無法用於診斷低位髕骨。
MRI在髕骨高度的判斷上有一定的優勢：無電離輻射；可以清晰觀察膝關節內部韌帶、軟組織，避免因關節軟骨與軟骨下骨解剖不同而導致的誤差；可以選擇更準確的掃描層面進行診斷。但與傳統X線攝片相比，MR檢查費用高、耗時長，限制了它的推廣應用。另外，基於MRI圖像的髕骨高度診斷方法的研究相對較少且研究時間較短，仍需進一步探索。
三、低位髕骨的臨床表現膝關節伸肌機制由五部分組成：股四頭肌、股四頭肌肌腱、髕骨、髕韌帶及脛骨結節。髕骨通過延長伸肌力臂可提高股四頭肌肌力30%~50%。在膝關節生物力學中髕骨具有重要作用[27]。無論是真性還是假性低位髕骨，均會導致膝關節結構改變、伸肌力臂降低，使膝關節活動度降低、活動受限。由於髕骨對脛骨平臺或聚乙烯襯墊持續碰撞，導致脛骨結節骨軟骨炎和髕股關節炎，繼而出現膝前疼痛，特別是在關節活動度大的運動中，如走樓梯、上下車時疼痛更加明顯。因此，大部分低位髕骨的患者表現為不同程度的膝前疼痛及關節活動受限[28]。
對病變進展較快的患者，如不及時進行處理，髕韌帶攣縮和髕股關節炎持續進展以及疼痛引起的關節活動減少，將導致關節僵硬[29]。部分嚴重患者在活動時甚至可出現髕腱或股四頭肌肌腱斷裂[4]。
四、低位髕骨的預防與治療（一）預防
由於大部分低位髕骨源於創傷和手術，因此術中預防低位髕骨的發生尤為重要，但預防方法尚無共識。有研究結果顯示，通過採用改良Coventry-Maquet法[28]或圓頂型法[30]行脛骨高位截骨術、術中保持正常的脛骨近段關節面後傾角[9,31]、避免髕骨外翻及髕下脂肪墊過度切除[32,33]、使用膝關節面平衡器[34]、股骨截骨時在股骨遠端和截骨器之間放置特殊金屬薄片[3]、術後早期活動[35]、髕骨假體的合理設計[36]均可有效預防或減少TKA術後低位髕骨的發生。有學者提出採用微創的股肌切口，同時僅將髕骨向側面移位，並不翻轉髕骨，可以降低低位髕骨的發生率[37]。但也有研究表明該技術術後效果與傳統手術並無明顯差異，反而增加了男性患者術中併發症和術後皮膚水皰的發生率[38]。
（二）治療
對獲得性低位髕骨的治療，首先要根據影像學診斷方法明確是真性低位髕骨還是假性低位髕骨，兩者關節結構及病理變化差異很大。
1．真性低位髕骨的治療
對輕度、不影響膝關節功能的真性低位髕骨，一般可隨訪觀察，關注病情變化。如果髕韌帶與脛骨上端黏附，則可通過松解手術將其修復，處理相對簡單[39]。
對症狀嚴重、影響膝關節功能的真性低位髕骨，處理則比較困難，目前尚無公認有效的方法。在對攣縮髕腱的處理上，In等[40]採用骨科經典的Ilizarov技術延長髕腱，可使患者症狀得到很大改善。也有學者通過對側髕腱移植、跟腱移植及髕腱重建聯合前囊膜移植的方法[40,41,42]，也可使症狀有所改善。Dejour等[29]報告採用"Z"字髕腱延長術，取得了滿意的療效。但由於術後限制關節活動，無法及時進行康復訓練，部分患者易出現關節僵硬，限制了該術式的應用。Guido等[43]報告了改良"Z"字髕腱延長術，療效令人滿意，特別是對無法行移植術的患者，可早期進行康復訓練。
脛骨結節近移術（Proximalize osteotomy of tibial tuberosity，POTT）也是一項治療低位髕骨的常用技術[44]。Paulos等[6]對75例無TKA手術史的髕下攣縮症候群患者行軟組織清理，其中髕韌帶縮短超過8 mm的患者行POTT，術後膝關節運動有較好的改善。Vives-Barquiel等[45]報告了21例TKA術後低位髕骨導致疼痛和關節僵硬的患者，採用POTT症狀得到明顯好轉。Caton和Dejour[44]認為對Caton-Deschamps指數≤0.6的真性低位髕骨患者，將脛骨結節近移通常能讓患者症狀改善。
2．假性低位髕骨的治療
對假性低位髕骨，若不影響膝關節功能則無須手術，但需要加強隨訪。若關節線過度抬高或者患者症狀嚴重，可以選擇遠端股骨填充或增加脛骨截骨以重建關節線，也可更換較薄的墊片或去除關節植入物[1]。
參考文獻（略）