引用本文:刘双鲁,刘兰波,左建林,等.成人发育性髋关节发育不良股骨近端的三维重建及测量[J].中华外科杂志,,54(4):-.

髋关节发育不良(developmentaldysplasiaofthehip，DDH)是引起髋关节发生骨关节炎的重要原因[1,2]。人工全髋关节置换术是目前治疗DDH合并髋关节骨关节炎的最有效治疗方法。DDH的髋关节常伴有髋臼和股骨侧的发育异常，只有术前充分认识这些解剖变异，才能获得良好的手术效果。DDH股骨近端髓腔发育狭窄，且多有股骨颈前倾角的增大[3,4,5]。但DDH股骨近端的畸形程度随着股骨头脱位高度的增加是否存在一定的规律性改变尚需进一步探讨。我们通过对成人发育性DDH股骨近端进行三维重建并测量相关的解剖学参数，希望增加对DDH股骨近端解剖变异的三维形态学认识，以指导术前计划及假体设计。

资料与方法

一、一般资料

本研究纳入标准：(1)年龄≥18岁；(2)临床诊断为DDH；(3)住院期间行髋部CT检查，扫描平面下端至少至股骨中下三分之一处；(4)在双髋正位片上测量的CE角20°；(5)股骨头保存较为完整，能利用Mimics软件拟合成较为匹配的球形数据。年1月至年12月于医院共收治例DDH住院患者，其中符合纳入和排除标准者38例(47髋)，其中男性3例共4髋，女性35例共43髋，患者年龄22～76岁，平均年龄44.6岁。选取同期于医院因下肢血管病变行CT血管造影且无髋关节疾病和发育异常的30例(30髋)患者作为对照组，其中男性3例3髋，女性27例27髋，患者年龄27～75岁，平均年龄47.3岁。收集所有DDH患者的骨盆正位X线片和髋关节CT扫描数据。

将DDH髋按照Crowe分型进行分型，其中CroweⅠ型DDH21髋，CroweⅡ型7髋，CroweⅢ型4髋，CroweⅣ型15髋。根据各型的解剖结构特点，将DDH髋分为三组：CroweⅠ型组、CroweⅡ～Ⅲ型组、CroweⅣ型组。

二、研究方法

所用患者均采用Sensation10螺旋CT机(德国西门子公司)进行CT扫描，扫描条件：管电压kV，管电流mA，矩阵×，层厚为0.5mm；扫描范围为髂前上棘至峡部以下50mm。患者取仰卧位，双下肢内旋15°左右。将所有CT原始数据以DICOM格式导入计算机，采用Mimics17.0进行股骨近端三维重建。在Mimics17.0软件中，将股骨头周围增生的骨赘去除，将其拟合成一个球形数据模型，进而获得股骨头旋转中心的坐标。调整重建模型的正交平面，以小粗隆最突出点横断面为T0层面、小粗隆最突出点近端10mm横断面为T＋10层面、小粗隆最突出点远端20mm横断面为T－20层面、峡部所在横断面为峡部层面。分别于峡部和小粗隆最突出点远侧20mm横截面的髓腔内画圆(图1，图2)，提取最大填充圆的圆心作为相应层面髓腔的几何中心，连接二者的几何中心获得股骨近端髓腔轴线，上述两个圆的直径作为相应层面的髓腔内径(Di和DT－20)。以股骨近端髓腔轴线与T＋10层面的交点为圆心画圆，提取最大填充圆的直径作为该层面的髓腔内径(DT＋10)(图3)。定义整体髓腔开口指数为DT＋10/Di；近段髓腔开口指数为DT＋10/DT－20；远段髓腔开口指数为DT－20/Di。

图1髋关节发育不良患者股骨峡部CT扫描层面截图

图2髋关节发育不良患者股骨小粗隆高点远端20mmCT扫描层面截图

图3髋关节发育不良患者股骨小粗隆高点近端10mmCT扫描层面截图

将经过股骨头旋转中心和股骨近端髓腔轴线的平面定义为近端股骨冠状面(图4)。在近端股骨冠状面测量以下几组数据：(1)头颈长：选取股骨颈最狭窄部位的中点，经该中点与股骨头旋转中心连线的延长线与股骨近端髓腔轴线交于一点，我们将该点与股骨头旋转中心的连线定义为股骨颈轴线，将股骨颈轴线的长度定义为头颈长；(2)颈干角：股骨颈轴线与股骨近端髓腔轴线的夹角；(3)股骨头高度：分别经股骨头旋转中心和小粗隆最突出点的投影向股骨近端髓腔轴线做垂线，分别交于一点，我们将这两点之间的距离定义为股骨头高度；(4)峡部高度：经小粗隆最突出点的投影向股骨轴线做垂线，交于一点，该点与峡部中心点之间的距离定义为峡部高度；(5)大粗隆高点高度：经大粗隆高点的投影点和股骨头旋转中心分别向股骨近端髓腔轴线做垂线，分别相交于一点，这两点之间的距离定义为大粗隆高点高度，正值表示大粗隆高点在股骨头旋转中心近端，负值表示大粗隆高点在股骨头旋转中心远端；(6)偏心距：在冠状平面中，我们将股骨头旋心至股骨近端髓腔轴线的距离定义为股骨偏心距。

图4近端股骨三维重建模型和近端股骨冠状面示意图

三、统计学方法

应用SPSS19.0软件进行统计分析，四组间各参数的比较采用方差分析，两组间的差异的比较采用LSD法。以P0.05为差异有统计学意义。

结果

对照组与CroweⅠ、Ⅱ、Ⅲ型DDH患者各参数的比较结果见表1。

一、颈干角的比较结果

CroweⅣ型高脱位DDH颈干角的测量值为.8°±11.4°，较对照组和CroweⅠ～Ⅲ型DDH患者明显减小(P0.05)。

二、头颈长、偏心距的比较结果

对照组头颈长为(53.1±4.4)mm，比CroweⅠ型和CroweⅣ型DDH患者测量值大(P0.05)；CroweⅣ型高脱位的DDH头颈长为(44.6±6.6)mm，与CroweⅠ～Ⅲ型DDH间的差异有统计学意义(P0.05)；但CroweⅠ型和Ⅱ～Ⅲ型间无差异(P＝0.)。CroweⅠ～Ⅳ型DDH患者偏心距的差异均无统计学意义(P＝0.)。

三、股骨头高度、大粗隆高点的高度的比较结果

CroweⅠ～Ⅳ型DDH的股骨头高度小于对照组(P0.05)；大粗隆高点的高度是重建股骨头旋转中心的一项重要参考指数，对照组的大粗隆高点高度为(6.1±3.9)mm，CroweⅣ型DDH的大粗隆高点高度为(12.1±6.1)mm，大于对照组及CroweⅠ～Ⅲ型DDH(P0.05)。

四、峡部高度、DT＋10、DT－20、Di的比较结果

CroweⅣ型峡部高度小于对照组和CroweⅠ～Ⅲ型DDH(P0.05)，但对照组和CroweⅠ型DDH间的Di差异无统计学意义(P0.05)，CroweⅡ～Ⅲ型和CroweⅣ型差异无统计学意义(P0.05)，但前两者与后两者间存在差异(P0.05)。各组间DT＋10/DT－20的差异均无统计学意义(P0.05)；CroweⅣ型DDH的DT＋10、DT－20、DT＋10/Di及DT－20/Di小于CroweⅠ～Ⅲ型DDH(P0.05)。

讨论

一般认为，DDH患者的股骨头发育小，股骨颈前倾角明显增大，股骨头颈长减小[5,6]；DDH股骨近端的髓腔发育较直，峡部发育异常狭窄[7]；股骨颈干角增大，导致股骨颈内侧皮质曲率半径增大。但这些研究大多是基于髋关节前后位片进行的，利用三维重建进行的DDH股骨近端形态学研究较少。

通常，我们认为DDH患者的颈干角大于健康人，且髋外翻的发病率增高[8]。我们的研究发现健康人与CroweⅠ～Ⅲ型DDH之间颈干角并不存在显著的差别，尤其应引起注意的是CroweⅣ型DDH的颈干角(.8°±11.4°)显著小于CroweⅠ～Ⅲ型和健康人。我们的研究结果与Sugano等[9]、Noble等[10]和Argenson等[11]对DDH股骨近端进行三维重建测量所获得的结果是一致的。这一结果说明X线平片在颈干角测量方面的准确度是有限的。

头颈长是股骨近端解剖形态学的重要指标，它是人工股骨假体颈长设计的重要依据。我们的研究结果显示，DDH股骨头颈长小于健康人，这种改变以CroweⅣ型DDH最为显著。Noble等[10]对例日本DDH患者进行三维重建并对股骨近端各解剖学参数进行了测量，他们的结果显示，CroweⅠ～Ⅳ型DDH随着脱位高度的增加，患者股骨头颈长度逐渐减小，CroweⅣ型头颈长最小，这与我们的研究结果是接近的。

偏心距是股骨假体水平偏距设计的重要依据，良好的偏心距的重建对改善假体功能及延长假体使用寿命有重要的意义[12,13]。Noble等[10]的测量结果显示DDH股骨偏心距小于健康人，且存在明确的统计学意义。但CroweⅠ～Ⅳ型DDH的偏心距的平均值差异小于2mm，不存在显著的差异，这与我们的研究结果是一致的。有意思的是，Argenson等[11]获得的高加索人的偏心距显著小于Noble等[10]和我们的测量结果(参数结果差别10mm)，这种差异是否源于人种差异有待于进一步研究。

在进行人工全髋关节置换术植入股骨假体的过程中，我们需要寻找良好的骨性参考标志，以获得良好的旋转中心的位置，尽量确保双侧肢体等长。大粗隆高点至旋转中心的垂直距离是重要的参数之一。根据我们的研究结果，DDH股骨大粗隆高点至旋转中心的垂直距离大于健康人，其中以CroweⅣ型为著(约2倍于健康人)，且我们的测量结果显示47例DDH股骨中，仅有一例大粗隆高点略低于股骨头旋转中心。另外，随着DDH髋脱位高度的增加，大粗隆高点相对于股骨头旋转中心的距离呈增高的趋势。这对我们术中放置股骨假体有重要的指导意义。

Sugano等[9]、Noble等[10]和Argenson等[11]先后采用三维CT重建测量了DDH股骨近端形态学参数，他们对股骨髓腔内径的描述，是采用各层面内外径和前后径两个参数进行描述。他们这种测量方法能反映确定层面髓腔的实际形态，但股骨近端髓腔的长径由近端向远端，由头颈平面逐渐旋转至前后矢状平面，即有一逐渐增大的髓腔扭转角[9]。由于髓腔扭转角的存在，这种测量方法不能有效地指导DDH人工全髋关节置换术前的假体选择。

另外，我们在研究中发现，DDH股骨近端髓腔的内外径与前后径的差异较小，这在高脱位DDH髋尤为明显。因此，以最大填充圆直径作为相应层面髓腔的内径更加准确且可重复性更强。有鉴于此，我们首先于峡部和小粗隆最突出点远侧20mm横截面的髓腔内画圆，提取最大填充圆的圆心作为相应层面髓腔的几何中心，连接二者的几何中心获得股骨近端髓腔轴线，将上述两个圆的直径作为相应层面的髓腔内径(Di和DT－20)；而后以股骨近端髓腔轴线与T＋10层面的交点为圆心画圆，提取最大填充圆的直径作为该层面的髓腔内径(DT＋10)，这样我们获得了圆心位于近端股骨髓腔轴线上的3个圆，这种方法可以模拟在DDH股骨髓腔内置入圆锥形直柄的真实状态。同时，我们计算DT＋10/DT－20，DT＋10/Di和DT－20/Di分别作为DDH股骨干骺端髓腔开口指数、股骨近端髓腔开口指数和股骨远端髓腔开口指数，用以描述股骨近端髓腔的三维形态改变。

我们的研究结果显示，Di在健康人和CroweⅠ型间无显著差异，CroweⅡ～Ⅲ型和CroweⅣ型间无显著差异，但前两者与后两者间存在显著差异(表1)；T＋10和T－20两个层面的髓腔内径自CroweⅠ～Ⅳ型呈逐渐减小的趋势，尤其在CroweⅣ型减小更为显著，可见DDH的髓腔发育狭窄程度随着股骨头脱位高度逐渐增加，且这种改变在小粗隆水平的股骨近段髓腔更为显著，而股骨远段髓腔发育受到的影响较小，这使得CroweⅣ型高位DDH的整体髓腔开口指数和远段髓腔开口指数明显小于CroweⅠ～Ⅲ型和健康人，提示高脱位的DDH股骨近端髓腔发育较平直，更接近烟囱型，这与Sugano等[9]的研究结果一致。

采用三维CT进行DDH股骨近端重建并测量，我们能够对股骨原始CT数据进行重建，根据我们的需要任意移动、旋转股骨重建模型，通过改变重建模型的正交平面对股骨进行任意层面的切割测量，这样可以获得理想的测量层面和更为准确的测量结果。

本文的不足之处在于，样本量较小，统计信度相对不足；同时，受样本量限制，男性样本和女性样本不能分别进行分组研究，没有将身高和体重等影响因素纳入研究，这样对直接测量获得的参数会有干扰，但对于髓腔指数这样的比值参数影响不大。我们正在进一步扩大收集的病例数，以期在进一步的研究中获得更加可信的数据。

（参考文献略）

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