三维CT扫描评价股骨滑车发育不良的应用研究

李海群张志仕李博刘心

1河北省承德县医院外三科（河北承德 067400）

2北京积水潭医院运动损伤科（北京 100035）

三维CT扫描评价股骨滑车发育不良的应用研究

李海群1张志仕1李博1刘心2

1河北省承德县医院外三科（河北承德 067400）

2北京积水潭医院运动损伤科（北京 100035）

目的：评估膝关节三维CT扫描结合MIMICS图像分析系统与X线平片在评价股骨滑车发育不良中的差异及其临床应用价值。方法：2013年5月至2014年1月，连续30例诊断为复发性髌骨脱位患者接受手术治疗。患者术前均接受膝关节三维CT扫描，采用MIMICS图像分析系统进行处理并计算股骨滑车突起指数。患者术前接受膝关节X线透视检查，获得纯侧位X线片，测量股骨滑车突起指数。对比两种评估方法结果的差异。以X线片测量方法为标准，计算三维CT分析方法的敏感性、特异性、阳性预测值以及阴性预测值。结果：30例患者采用膝关节侧位X线片方法评价股骨滑车突起指数均值为5.3± 1.8mm（3.2至8.4mm）。膝关节三维CT扫描评价股骨滑车突起指数平均为5.2±1.5mm（3.5至8.1mm）。两种测量方法结果的差异无统计学意义（P=0.846＞0.05）。以X线片方法为标准，三维CT评估方法的敏感性、特异性、阳性预测值以及阴性预测值分别为89.5%、81.8%、89.4%、82.0%。结论：膝关节三维CT扫描评估股骨滑车发育不良能够获得良好的敏感性、特异性。与膝关节侧位X线片评估方法所得结果无显著差异。CT影像技术能够提供更简便、安全的评估途径。

复发性髌骨脱位；滑车发育不良；影像学评估；三维CT扫描

股骨滑车发育不良是导致复发性髌骨脱位的重要病理改变之一[1-3]，对于股骨滑车发育不良的评估，主要参照Dejour提出的滑车发育不良分型方法[4]，其临床指导意义在于：对于严重的（B型或D型）滑车发育不良患者，在进行治疗时要考虑行滑车成型手术，以降低术后失效率[5，6]。该评估方法需要获得屈膝30°位的侧位X线片，对X线图像的质量要求较高，在实际临床工作中，可重复性较差，大多数情况下需要对患侧膝关节进行反复透视从而获得可供评估的图像。随着影像学检查方法的改进，近些年来，对膝关节进行三维CT扫描成为膝关节影像学评价的重要方法之一[2，7]。CT扫描结合三维重建的优势在于：对患者进行一次扫描，得到的数据经软件分析，可获得更加直观的图像，便于测量。而目前采用膝关节CT扫描结合三维重建图像评估股骨滑车发育不良的方法尚未见报道。

本研究采用膝关节三维CT扫描评估复发性髌骨脱位患者其股骨滑车发育不良情况，与X线片评估方法进行对比，分析两种测量方法的差异，讨论其临床应用价值。

1 对象与方法

2013年5 月至2014年1月，连续30例患者入选本研究。入选标准为：1）诊断为复发性髌骨脱位；2）患者接受手术治疗；3）患侧膝关节无其他手术病史。排除标准为：1）习惯性髌骨脱位；2）患侧膝关节严重的关节退行性改变及骨赘形成。

全部患者术前均接受膝关节CT扫描，所得结果以DICOM图像数据的形式进行保存并导入MIMICS 10.01（Materialise，Leuven，Belgium）影像分析系统，生成膝关节三维CT影像，包括矢状位、冠状位、轴位3个观察窗。对图像进行三维重建，信号阈值设定为骨骼模型。筛选股骨部分作为测量对象。在三维模型窗口中，首先确定滑车凹的轨迹，并标记该轨迹（见图1-A）。然后将股骨模型进行旋转，使其呈侧位观察状态，并使用透视方法调整股骨内、外髁后缘重合。沿股骨前方皮质表面做一直线，测量股骨滑车轨迹前方最高点至该直线的距离，即为滑车突起指数（见图1-B）。在实际测量过程中，为验证该测量方法的可信度和可重复性，首先由3名医生（一名高年资运动损伤专业医生，一名骨科住院医生，一名放射科医生，均未参与本研究）分别进行测量，每人测量3次，每两次测量间隔超过72小时。所得结果进行组内可信度检验，ICC值为0.928，组间可信度检验，ICC值为0.965。最终采用上述测量结果的平均值用于统计学分析。

患者在接受手术治疗时，采用腰-硬膜外联合麻醉方法。麻醉成功后，取平卧位。对膝关节进行X线透视检查。屈膝30°位，通过观察监视器中的图像，调整投照角度，获得纯侧位X线透视图像，保存该图像作为膝关节侧位X线片。以该X线片为准，测量股骨滑车突起指数[1]（见图2）。

对比三维CT评估和侧位X线片测量所得的股骨滑车突起指数的差异，并以X线片测量方法为标准，将其中滑车突起指数大于4mm者作为阳性病例[4]，计算三维CT评估方法的敏感性、特异性、阳性预测值以及阴性预测值。

本研究的统计学分析采用SPSS 16.0（SPSS Inc，Chicago，Illinois）软件包进行计算。三维CT评估方法和侧位X线片测量方法所得结果的对比采用秩和检验法，设定95%置信区间，以P＜0.05为有统计学意义。

图1 三维CT扫描结合MIMICS影像分析系统评估股骨滑车突起指数

图2 X线侧位片方法评估股骨滑车突起指数

2 结果

入选本研究的30例患者中，男性6例，女性24例，平均年龄26.4±8.6岁（19至41岁）。平均受伤至手术时间20.6±11.7个月（4至42个月）。19例左膝关节，11例右膝关节。经统计学效能分析，采用两种不同方法测量股骨滑车发育不良，以滑车突起指数为参考指标，本组病例所能实现的效能达到75%。

采用X线片测量法所得滑车突起指数平均值为5.3±1.8mm（3.2至8.4mm），三维CT评估方法测得全部患者的滑车突起指数平均值为5.2±1.5mm（3.5至8.1mm），两种测量方法对比无显著性差异（P= 0.846＞0.05）。

以X线片测量方法为标准，将其中滑车突起指数大于4mm者作为阳性病例，本组30例患者中阳性病例19例，阴性病例11例。三维CT评估方法测得本组阳性病例19例，阴性病例11例。三维CT评估方法的敏感性为89.5%，特异性为81.8%，阳性预测值为89.4%，阴性预测值为82.0%。

3 讨论

本研究采用三维CT评估方法对复发性髌骨脱位患者股骨滑车突起指数进行测量，该方法与膝关节侧位X线片测量方法所得结果无显著性差异，表明三维CT评估方法具有一定的临床应用价值。

造成复发性髌骨脱位的病因主要包括软组织结构异常（如内侧髌骨股骨韧带损伤、外侧髌骨支持带挛缩等）和骨性结构异常（如股骨滑车发育不良、胫骨结节相对于股骨滑车外偏过大等）[1，2，8]，对这些因素的正确评估，有助于制定合理的治疗措施，从而降低髌骨脱位的复发率[9-12]。股骨滑车发育不良是导致复发性髌骨脱位的一个重要原因，近年来得到广泛关注[2，13，14]。相关研究显示，在处理复发性髌骨脱位时，若忽视对股骨滑车发育不良的处理，将导致术后失效或远期并发髌骨股骨关节骨性关节炎。根据Dejour等[4]对股骨滑车发育不良的解剖和影像学研究，将股骨滑车发育不良分为四种类型，并将其与膝关节侧位X线片测量结合，指出通过侧位X线片测量股骨滑车突起指数超过4mm者为明显的滑车发育不良，作为临床处理的提示。目前国际上大部分学者认同这一建议并将之作为临床工作的参考。该方法的局限性在于，对于滑车发育不良的分型依赖标准的膝关节侧位X线片，对图像要求较高。在实际临床操作中，难以通过一次常规拍片得到理想的图像。而采用X线透视的方法，能够通过调整膝关节的位置得到理想的侧位片，但反复透视增加了患者与医务人员的放射线暴露。近年来，部分学者尝试采用三维CT或核磁共振影响（MRI）对股骨滑车发育不良的程度进行评估。本研究中，采用三维CT成像技术，结合膝关节侧位片的观察方法，在图像处理软件中得到理想的股骨侧位图像，参照Dejour提出的股骨滑车评估方法，得到的测量结果与X线侧位片的结果无显著差异。在技术上解决了膝关节侧位X线片难以获得的问题，为进一步的临床工作奠定了基础。

目前，在股骨滑车发育不良的测量中，以X线侧位片为标准，以滑车突起指数超过4mm作为发育不良的判断指标，在此基础上，评价三维CT评估方法的敏感性和特异性等指标。其目的在于分析三维CT评估方法是否存在过度诊断或者漏诊。研究结果显示，三维CT评估方法的敏感性为89.5%，特异性为81.8%，阳性预测值为89.4%，阴性预测值为82.0%。该结果表明三维CT评估方法具有可靠的临床实用价值。

本研究的优势在于，首次通过三维CT扫描结合MIMICS图像分析系统，以经典的X线侧位片理论为基础，对股骨滑车发育不良进行评估。并通过评价三维CT评估方法的敏感性、特异性等指标体现出该评价方法的临床实用价值。不足之处是病例数较少，经统计学效能检验，本研究实现的两种测量方法对比的效能为75%，未将测量结果与Dejour股骨滑车发育不良的分型进行对比，鉴于Dejour分型为侧位X线片的图形特点描述，目前尚无分型结果与股骨滑车突起量化指标的标准关联。本研究结果表明，三维CT评估的方法能够相对准确地测量滑车突起的程度，进一步的临床研究需针对二者的联系进一步展开。本研究对股骨滑车发育不良的评估未设立对照组，未将测量结果与患者的临床表现相结合。

4 小结

本研究结果表明，膝关节三维CT扫描评估股骨滑车发育不良能够获得良好的敏感性和特异性。与膝关节侧位X线片评估方法所得结果无显著差异。三维CT评估方法能够提供更简便、安全的临床评估途径，有一定的应用前景。

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The Evaluation of Femoral Trochlear Dysplasia Using Imaging Analysis System Based on Three-Dimension Computed Tomography

Li Haiqun1，Zhang Zhishi1，Li Bo1，Liu Xin2
1 Cheng De Xian Hospital，Cheng De 067400，China
2 Beijing Jishuitan Hospital，Beijing 100035，China

Liu Xin，Email：doc_leo@126.com

ObjectiveTo evaluate the application of imaging analysis system based on three-dimen⁃sion computed tomography（3D-CT）for the diagnosis of femoral trochlear dysplasia.MethodsBetween May 2013 and January 2014，30 patients were diagnosed as recurrent patella dislocation and received surgical treatment.All the patients received 3D-CT diagnosis of the knee joints preoperatively，and the data of 3D-CT were transferred to imaging analysis system with MIMICS software that would be used to get the trochlear dysplasia index.The patients were also received knee fluoroscopic detection.A true lateral view was also used for evaluation of the trochlear dysplasia as the classic method.The dif⁃ference between the two methods was compared.And the sensitivity，specificity，positive and negative predictive value of the imaging analysis system were analyzed.ResultsThe mean trochlear dysplasia index was 5.3±1.8mm（3.2 to 8.4mm）using the classic fluoroscopic method，showing no significant difference from the result according to the imaging analysis system，5.2±1.5mm（3.5 to 8.1mm）. When the fluoroscopic method was set as the golden standard，the sensitivity，specificity，positive and negative predictive value of the imaging analysis system were 89.5%，81.8%，89.4%and 82.0%respec⁃tively.Conclusion The imaging analysis system based on 3D-CT of knee joints could provide accept⁃able results without good sensitivity and specificity，without significant differences from the classic fluoro⁃scopic method.So it is a more safer and easier approach worthy of clinical implication.

recurrent patella dislocation，trochlear dysplasia，imaging analysis，three-dimension com⁃puted tomography

2016.06.27

第1作者：李海群，Email：609911679@qq.com；

：刘心，Email：doc_leo@126.com