动态测量非生理状态下髋臼前倾角及其临床意义

李颖　耿左军　赵秀娟

065000　河北省廊坊市人民医院(李颖、赵秀娟)；河北医科大学第二医院(耿左军)



·论著·

动态测量非生理状态下髋臼前倾角及其临床意义

李颖耿左军赵秀娟

065000河北省廊坊市人民医院(李颖、赵秀娟)；河北医科大学第二医院(耿左军)

【摘要】目的通过MSCT三维重建骨盆，计算骨盆在不同倾斜程度下髋臼前倾角数值，指导非生理状态下全髋关节置换术(THA)个体化置入髋臼假体的放置角度。方法本研究选择100例患者(即200个髋臼)为研究对象进行螺旋CT扫描，利用容积再现(VRT)技术把骨盆重建为立体图像，为模拟病理状态进而对骨盆进行不同程度的前倾(以10°为间隔，从10°前倾到90°)，利用多平面重组(multi-planar reconstructions，MPR)重建出水平位图像，进而算出前倾角，采用统计学软件计算平均值和标准差，绘制出非生理状态下髋臼前倾角随骨盆倾度改变而发生变化的相关性变化曲线，从中找到规律。结果当骨盆倾度从10°逐渐增加至90°时，前倾角随之减小，变化曲线呈线性相关，拟合后得到的回归方程为y=-0.4613x+40.922，R2=0.9971，线性良好。在相同条件下，不同性别间的前倾角差异无统计学意义(P>0.05)。结论髋臼的前倾角随着骨盆倾度的变化而发生改变，髋臼的前倾角与骨盆倾度呈线性相关，性别因素对髋臼前倾角的影响不大。髋臼前倾角随骨盆倾度动态变化的规律，可以为临床THA手术中髋臼假体放置角度提供理论依据。

【关键词】体层摄影术，螺旋计算机；髋臼；前倾角

1937年全髋关节置换术(total hip arthroplasty，THA)应用于临床以来，已逐渐成为治疗类风湿关节炎、强直性脊柱炎、股骨头无菌性坏死、股骨颈骨折、骨关节炎及髋部肿瘤等疾病的重要治疗方法。近年来，行THA的年轻患者呈增长态势，THA术后并发症日渐增多。髋臼假体的准确置入可减少术后并发症的发生。髋臼假体置入不当将导致关节活动度和稳定性变差，术后引发髋关节撞击、脱位以及假体的磨损和无菌性松动[1]。临床手术时遇到有骨盆疾病(如晚期强直性脊柱炎)的患者，骨盆常有不同程度的前倾，髋臼前倾角随之发生相应改变，这种情况下按髋臼的常规放置角度行THA，会导致术后脱位等并发症的出现。本研究意在为骨盆前倾(即非生理状态下)患者行THA时髋臼放置角度提供精准指导。通过对骨盆前倾不同角度(10°～90°)下髋臼的前倾角进行测量、计算，得到其变化的趋势和规律，从而为临床THA精确置入髋臼假体提供理论依据。

1资料与方法

1.1一般资料于2015年1～8月在廊坊市人民医院CT室完成。选取行骨盆CT扫描的成人100例患者(两侧200个髋)，其中男50例，女50例；年龄20～50岁，平均年龄(38±3)岁，患者均为可疑有盆腔病变而无骨盆外伤、畸形、疾病的患者。实验仪器为东芝Aquilion one(320排CT)。

1.2实验方法

1.2.1扫描方法：通过多排螺旋CT(Multi-slice spiral computedtomography)对骨盆进行螺旋扫描。

1.2.2重建图像及模拟骨盆倾斜：利用容积再现(volume rendering technique，VRT)技术把骨盆重建为立体图像。选垂直于地面的面为基准平面，把骨盆前平面(两侧髂前上棘与耻骨联合前缘所构成的面)定为参照平面，二者之间的角度即为骨盆前倾角度。为模拟病理状态，改变骨盆倾度，把骨盆分别进行10°～90°的倾斜(以10°为间隔)，利用多平面重组(multi-planar reconstructions即 MPR)技术重建出水平位图像，测出骨盆倾度在10°～90°下的髋臼前倾角余角，进而算出前倾角(前倾角=90°-余角)。见图1～3。

图1 模拟骨盆前倾50°时三维重建图像图2 骨盆前倾50°时右侧髋臼前倾角的余角图3 骨盆前倾50°时左侧髋臼前倾角的余角

1.2.3测量方法：前倾角的测量方法，每个髋臼都要测得上、中、下三个平面的前倾角，以髋臼的最大层面为中间层面，上层面位于中层面的上一层，下层面则位于中层面的下一层，间隔为5 mm。依据前倾角的定义，在水平位上髋臼前后缘点连线与双侧髋臼后缘连线的夹角的余角作为前倾角，并对上、中、下三个层面进行测量和计算，所得平均值即为前倾角。

2结果

2.1三维重建骨不同倾斜度下前倾角的变化在不同的骨盆倾度下，采用三维重建多平面重组法分别于上、中、下三个层面上测量髋臼前倾角，取均值得髋臼的前倾角。在不同的骨盆倾度下，分别于上、中、下三个层面所算得的髋臼前倾角，差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

2.2三维重建骨盆不同倾斜度下前倾角的变化随着骨盆倾度增加，前倾角逐渐减小，呈线性相关，拟合后得到的回归方程为y=-0.4613x+40.922，R2=0.9971，线性良好。通过计算得知，骨盆每前倾10°，前倾角相应减小5°，当骨盆倾度为88.7°时，前倾角为0°。见图4、表1。

2.3骨盆前倾60°和70°时男女骨盆前倾角变化比较不同性别之间的髋臼前倾角差异无统计学意义(P>0.05)。这说明性别因素对髋臼前倾角的影响不大。见表2。

表1　三维重建骨盆不同倾斜度下前倾角的变化　±s

图4　前倾角随骨盆倾度变化的曲线

3讨论

3.1髋臼前倾角对THA手术的影响THA手术主

表2　骨盆前倾60°和70°时男女骨盆前倾角变化的比较　n=100,°

要用于强直性脊柱炎、矫正畸形、缓解关节疼痛、恢复和改善关节的运动功能。经过临床实践，人工全髋关节置换15年以上的临床优良率已在90%以上，THA手术的治疗效果已经得到充分的肯定。THA手术已成为目前发展较为成熟的骨科手术之一[2]，对患者的治疗效果很高。现在世界上每年有近百万人行THA后扔掉拐杖，重新恢复了行走能力。但是患者THA术后导致脱位、心肌缺血等并发症[3]，术后恢复时间较长[4]，创伤较大[5]，也是目前亟待解决的重要问题。在众多影响因素中，髋臼的初始稳定性受髋关节假体的安装角度影响较大。然而，由于髋臼存在前倾角和外展角，髋臼假体的安装便显得十分困难[6-7]。

本研究通过设置不同的骨盆倾度，采用MSCT对髋臼前倾角进行了动态分析，结果表明：在不同的骨盆倾度下，分别于上、中、下三个层面所算得的髋臼前倾角，差异无统计学意义(P>0.05)；随着骨盆倾度增加，前倾角逐渐减小，呈线性相关，拟合后得到的回归方程为y=-0.4613x+40.922，R2=0.9971，线性良好。通过计算得知，骨盆每前倾10°，前倾角相应减小5°，当骨盆倾度为88.7°时，前倾角为0。骨盆倾斜程度敏感地影响髋臼前倾角的变化。髋臼前倾角随骨盆倾度动态变化的规律，可以为临床THA手术中髋臼假体放置角度提供理论依据。

3.2髋臼前倾角的测量目前，髋臼前倾角的测量方法很多[9,10]，髋臼相位的测量方法大致可以分为实物测量、X线二维影像测量、多排螺旋CT三维医学影像和计算机辅助手术导航测量等四类。实物测量一般用于测量真实骨盆髋臼的相位，由于其实验对象多为标本、髋臼假体或者模型，仅用于实验室科研，该方法客观，但有一定的局限性。X线二维测量在临床应用较为广泛，其操作简单，成本较低，性价比高，但不能模拟非生理状态，同时二维影像因其自身的缺陷，在测量时存在一定的误差。计算机辅助手术导航测量则通常用于术前规划和术中的引导, 在实际过程中，病理情况复杂，个体差异较大，使得结果误差较大，而且计算机辅助指导价格高昂，性价比低，难以普及。多排螺旋CT的出现在一定程度上弥补了上述几种方法中包含的缺陷，并能通过三维重建精准模拟非生理状态骨盆的倾斜状态，利用多平面重组重建出水平位图像，测得、计算前倾角[11]。从而找到前倾角的变化规律，为非生理状态下置入髋臼提供精准的量化指标。

3.3THA近远期效果与髋臼假体的安放位置息息相关，若安放不恰当将引起假体磨损、骨溶解、脱位、撞击、髂腰肌腱激惹，甚至引发早期翻修术[12]。因此精确测量髋臼假体安放位置尤为重要。正常人髋臼前倾角约为 4°～20°，对骨盆倾度正常的人行THA时，髋臼假体的放置角度已有数值参考。但一部分行髋臼置换术的患者，骨盆已发生了病理性倾斜，倾斜后骨盆前倾角随之发生相应变化，如按生理状态前倾角数值为参考对髋臼进行放置，势必影响术后髋关节稳定性，增加术后关节脱位的风险[13]。生理状态下髋臼前倾角已有大量研究，而对非生理状态下髋臼前倾角的变化鲜有报道。本人通过模拟100例患者(即200个髋臼)骨盆不同程度前倾，算得不同倾度下髋臼前倾角数值，结果表明髋臼的前倾角与骨盆倾度呈线性相关。根据回归方程计算得知，骨盆每前倾10°，前倾角相应减小5°，当骨盆前倾88.7°时，前倾角为0°。本研究结果还表明根据比较不同性别得到的髋臼前倾角，结果发现不同性别之间的髋臼前倾角差异无统计学意义(P>0.05)。这说明虽然男女骨盆构造有别，但髋臼的前倾角区别并不大，与 Bosker等[14]的研究结果相似，与Ma等[15]的研究结果相反，有待于以后加大样本进一步研究加以证实。

综上所述，髋臼前倾角随骨盆倾度动态变化的参数可以为临床THA髋臼假体放置角度提供精准数值参考。尤其是为非生理状态下髋臼置入角度提供一个可靠的理论参考依据，提高手术成功率，延长假体的使用寿命，大大降低术后关节不稳、脱位与撞击风险。

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13张敬东，韩文锋，项良，等.全髋关节置换术后脱位21例临床分析.解放军医学杂志，2013，41：1255-1256.

14Bosker BH,Verheyen CC,Horstmann WG,et al.Poor accuracy of freehand cup positioning during total hip arthroplasty.Arch Orthop Trauma Surg,2007,127：375-379.

15Ma H,Han Y,Yang Q,et al.Three-dimensional computed tomography reconstruction measurements of acetabulum in Chinese adults.Anat Rec (Hoboken),2014,297:643-649.

Clinical significance of dynamic measurement of acetabular anteversion angle under non-physiological condition

LIYing*,GENGZuojun,ZHAOXiujuan*.

*People’sHospitalofLangfangCity,Hebei,Langfang065000,China

【Abstract】ObjectiveTo calculate numerical value of acetabular anteversion angle in different slope degrees of pelvis by means of three-dimensional reconstruction pelvis through multi-slice spiral CT (MSCT) in order to guide to place the acetabular prosthesis at right angles during total hip arthroplasty (THA).MethodsOne hundred patients (50 males and 50 females) including 200 pelvis were scanned by MSCT,and valume rendering technique (VRT) was used to reconstruct pelvis into stereoscopic picture,to make different degrees of pelvic anteversion angles (10°～90°,at an interval of 10°),and multi-planar reconstructions (MPR) was used to rebuild horizontal position images,then to calculate anteversion angle,moreover, statistics software was used to calculate mean value and standard deviation to draw related changing curve because of the changing of acetabular anteversion angle under non-physiological condition with the changing of inclination of pelvis so as to find out the rules.ResultsWhen inclination of pelvis was increased gradually from 10°to 90°, the anteversion angle was decreased correspondingly,moreover,the changing curve was linearly correlated, the regression equation after fitting was y=-0.4613x+40.922,R2=0.9971,with good linearity.The results showed that there was no significant differences in anteversion angle between males and females in the same condition (P>0.05).ConclusionThe acetabular anteversion angle is changed with the changing of pelvic inclination,which shows there is a close linear correlation between acetabular anteversion angle and pelvic inclination,however, there is no significant difference in acetabular anteversion angle between males and females.The dynamic changing rule of acetabular anteversion angle with the changing of pelvic inclination can provide theoretic basis for THA.

【Key words】multi-slice spiral computed tomography; acetabulum; anteversion angle

(收稿日期：2015-10-13)

【中图分类号】R 445

【文献标识码】A

【文章编号】1002-7386(2016)10-1450-04

通讯作者：耿左军，050000石家庄市，河北医科大学第二医院；

doi:10.3969/j.issn.1002-7386.2016.10.002

项目来源：廊坊市科学技术研究与发展计划(编号：2014013006)

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