儿童髋臼前倾的发育规律研究

卢 伟 李连永

髋臼前倾角（acetabular anteversion，AA）是髋臼 相对于轴面上的开口方向，是描述髋臼形态和髋关节功能的重要定量指标之一。 髋臼前壁和后壁的位置关系决定了髋臼的前倾，适当的髋臼前倾有利于股骨头的包容。 同时，AA 也是行各种骨盆旋转截骨术或髋关节置换术时的重要参考指标。 在发育成熟的髋关节，3D-CT 是测量AA 的理想方法，但它仅代表骨性髋臼前倾角（osseous acetabular anteversion，OAA）［1］；在发育期儿童，髋臼前、后壁均有明显的软骨性成分，软骨性的髋臼前后缘决定真正的髋臼前倾，既往在儿童髋臼前倾均参考成人的指标，但OAA 是否可以代替软骨性的髋臼前倾角（cartilaginous acetabular anteversion，CAA），OAA 及CAA 在儿童时期是如何发育的尚不清楚。

髋臼前倾是发育性髋关节发育不良（developmental dysplasia of the hip，DDH）形态评价的重要方面，是手术矫正髋臼方向的重要参考指标。 较多3D-CT 研究表明骨性髋臼过度前倾是DDH 的重要病理改变［2，3］。 但CT 成像仅是对OAA 的评价，关于CAA 如何改变的报道较少。 因此对CAA 进行评价具有重要临床意义。 磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）具有无创性，且能良好显示髋臼软骨，已被广泛用于DDH 软骨病理形态的评估［4-5］。 本研究旨在通过MRI 测量，明确从出生至骨成熟儿童OAA 及CAA 的发育规律，以指导临床治疗。

材料与方法

一、临床资料

回顾性收集2008 年1 月至2018 年1 月于中国医科大学附属盛京医院行包含髋部MRI 检查患儿的影像资料。 排除神经肌肉性、骨及软骨发育性、全身性或遗传性以及髋关节外伤性疾病等可能影响髋关节发育的情况。 共纳入研究对象293 例（586髋），其中男童147 例，女童146 例，年龄为1 个月至16 岁，平均年龄为8．01 岁，按照不同年龄段分为16个亚组。 临床诊断包括良性腹腔或盆腔肿瘤患儿78 例，皮肤和皮下淋巴管瘤或血管瘤126 例，臀部良性肿瘤89 例。

本研究经中国医科大学盛京医院伦理委员会批准，经家属同意并签署知情同意书。

二、影像学测量

所有患儿摄片时采取仰卧位，臀部紧贴于托板，双下肢并拢自然伸直，双侧髌骨向前，4 岁以下儿童检查前予以镇静。 采用Philips 3．0T 影像系统（Philips Achieva，Best，the Netherlands） 行髋关节及周围扫描，获得包括髋关节轴位、冠状位及矢状位的T1、T2 加权图像，层厚3 mm，间隔0 mm。 其余参数设定：T2 快速自旋回波TR 4 500 ms，TE 120 ms；T1 快速自旋回波TR 450 ms，TE 12 ms；矩阵512 ×512。 应用PACS（Picture Archiving and Communication Systems，东软，沈阳，中国）系统，使用Flynn等［6］的方法测量OAA 和CAA。

在通过髋臼中心的T1 加权轴面MRI 图像上，可显示出清晰的髋臼前倾图像，连接两侧坐骨最低点的直线为a，再识别髋臼骨性和软骨性前后缘的最外侧点，骨性前后缘最外侧点的连线与a 线的垂线所成的锐角为OAA；软骨性髋臼前后缘最外侧点的连线与a 线的垂线所成的锐角为CAA（图1）。

图1 骨性及软骨性前倾的磁共振测量方法Fig．1 T1-weighted axial MRI showing the measurements of osseous acetabular anteversion （OAA） and cartilaginous acetabular anteversion （CAA）

三、统计学方法

采用SPSS20．0 软件进行数据分析。 正常儿童左、右侧OAA、CAA 比较采用配对样本t检验；OAA、CAA 在正常组各个年龄段的比较采用单因素方差分析（one-way analysis of variance，ANOVA），以P＜0．05 为差异有统计学意义。

为比较测量结果的组内、组间一致性，作者A及2 名观察者（B and C）随机抽取30 例分别对OAA、CAA 进行重复测量，采用Pearson 相关系数及组内相关系数（intra-class correlation coefficient，ICC）评价OAA 及CAA 测量结果的组间及组内一致性，ICC ＞0．75 为一致性优异，ICC 0．40 ～0．75 为一致性一般，ICC ＜0．40 为一致性较差。

结 果

OAA 和CAA 的组间、组内比较一致性结果如表1，ICC 最小值为0．8733，表明具有优异的组内、组间一致性。

表1 骨性及软骨性髋臼前倾角测量的组内、组间一致性评价Table 1 Assessments of intra-and inter-observer agreement of osseous acetabular anteversion and cartilaginous acetabularanteversion （ICC， intraclass correlation coefficient； CI， confidence interval）

293 例（586 髋）儿童正常髋关节的OAA 及CAA 均值、标准差见表2。 在正常儿童OAA 生后1岁时为（8．69 ±3．16）°，在生后2 年内逐渐增加，2岁时达到（11．83 ±2．95）°，此后至9 岁保持恒定；青春期后（9 ～16 岁）OAA 略有增加，约为2°（图2）。 值得注意的是，正常儿童CAA 的发育规律与OAA 显著不同，在生后的前两年，CAA 从（12．29 ±3．13）°迅速增大至（15．19 ±2．68）°，之后不随年龄变化，维持在（15．17 ±3．38）°直至16 岁（图2）。 在所有儿童中均未发现髋臼后倾情况。

图2 髋关节发育正常儿童骨性及软骨性髋臼前倾随年龄发育趋势及散点图Fig．2 Graphs of the values for osseous （OAA） and cartilaginous acetabular anteversion （CAA） versus age in a scatter graph of all measurements in normal hips and trend lines

表2 髋关节发育正常儿童不同年龄骨性及软骨性髋臼前倾角的测量结果Table 2 Values of osseous （OAA） and cartilaginous acetabular anteversion （CAA） corresponding to age in normal children

正常髋关节OAA 与CAA 呈正相关（r＝0．916，P＜0．001）（图3 至图5）。 10 岁前，OAA 无明显性别差异，而在10 岁后至16 岁，女性OAA 略大于男性（表3）。 CAA 与性别的关系与OAA 类似（表3）。

图3 髋关节发育正常儿童骨性及软骨性髋臼前倾角相关性及散点图 图4 髋关节发育正常男性骨性及软骨性髋臼前倾角相关性及散点图 图5 髋关节发育正常女性骨性及软骨性髋臼前倾角相关性及散点图Fig．3 Correlation and scatter diagram of osseous （OAA） and cartilaginous acetabularanteversion （CAA） in normal children Fig．4 Correlation and scatter diagram of osseous （OAA） and cartilaginous acetabularanteversion （CAA） in normal male childrenFig．5 Correlation and scatter diagram of osseous （OAA） and cartilaginous acetabularanteversion （CAA） in normal female children

表3 正常儿童各年龄段不同性别骨性及软骨性髋臼前倾角的测量结果（±s）Table 3 Values of osseous （OAA） and cartilaginous acetabular anteversion （CAA） based upon age and gender in normal children（±s）

表3 正常儿童各年龄段不同性别骨性及软骨性髋臼前倾角的测量结果（±s）Table 3 Values of osseous （OAA） and cartilaginous acetabular anteversion （CAA） based upon age and gender in normal children（±s）

年龄（岁）OAA（°）髋关节数（男／女）男性女性t 值P 值CAA（°）髋关节数（男／女）男性女性t 值P值1 28／30 7．96 ±2．37 9．38 ±3．66-1．76 0．088 28／30 11．69 ±2．46 12．85 ±3．59-1．44 0．159 2 20／28 12．08 ±2．93 11．66 ±3．00 0．49 0．629 20／28 15．96 ±2．62 14．65 ±2．64 1．70 0．096 3 20／20 11．69 ±1．83 12．22 ±1．63-0．98 0．333 20／20 15．06 ±2．27 15．93 ±2．58-1．14 0．264 4 8／8 11．75 ±2．72 12．26 ±3．59-0．32 0．756 8／8 15．27 ±2．57 14．89 ±2．82 0．28 0．785 5 18／18 11．42 ±2．57 12．46 ±3．20-1．08 0．289 18／18 14．68 ±2．68 15．39 ±3．06-0．74 0．468 6 28／16 12．05 ±2．61 11．76 ±2．70 0．20 0．590 28／16 15．26 ±2．70 15．10 ±2．55 0．54 0．847 7 14／14 12．21 ±2．60 13．10 ±4．12-0．66 0．517 14／14 14．54 ±2．77 15．54 ±3．61-0．83 0．416 8 26／22 12．02 ±3．89 11．95 ±2．85 0．72 0．943 26／22 15．13 ±3．06 15．24 ±2．52-0．13 0．896 9 20／16 11．16 ±3．07 13．42 ±2．38-2．42 0．210 20／16 14．78 ±2．67 16．30 ±3．20-1．55 0．132 10 18／20 12．10 ±2．02 13．29 ±4．18-1．10 0．278 18／20 14．50 ±1．96 15．73 ±3．87-1．25 0．220 11 18／14 11．67 ±2．53 14．51 ±3．85-2．52 0．017 18／14 13．55 ±2．81 16．11 ±3．41-2．33 0．027 12 18／22 11．59 ±3．00 14．61 ±4．50-2．43 0．020 18／22 14．02 ±1．97 16．55 ±4．30-2．46 0．020 13 6／14 11．98 ±3．06 16．25 ±6．48-2．24 0．038 6／14 14．52 ±3．15 18．90 ±5．93-3．62 0．002 14 14／16 12．69 ±2．63 16．37 ±2．70-3．79 0．001 14／16 14．13 ±2．72 17．98 ±2．54-4．07＜0．001 15 24／10 13．80 ±4．33 16．03 ±3．54-2．52 0．016 24／10 15．87 ±4．36 18．29 ±3．82-3．44 0．038 16 14／24 13．45 ±2．49 16．61 ±2．68-5．86＜0．001 14／24 14．98 ±2．33 17．23 ±2．83-5．98＜0．001

讨 论

尽管MRI 检查价格昂贵且有时需要镇静，但它无辐射，且可多平面清楚地显示骨和软骨结构之间的界限，因此仍是对未成熟髋关节进行评估的常用方法。 大量研究表明，MRI 能准确显示发育中髋关节的各种形态学变化，但很少有研究关注MRI 测量OAA 和CAA 的可靠性［5］。 本研究证实，各测量结果在观察者之间的一致性均良好，表明MR 图像测量的可重复性非常高。

众所周知，在正常新生儿时期，髋臼是由髋臼软骨和Y 型软骨组成的软骨复合体，髋臼的发育主要表现为出生后软骨内骨化，所以软骨性的髋臼前后缘才是决定真正髋臼前倾的结构。 Liu 等［7］用MRI 测量了180 例6 个月至16 岁不同年龄组正常儿童髋关节的OAA 及CAA，结果表明OAA 和CAA在这一期间变化不大，他们推测这可能是由于在正常髋关节中，股骨头对髋臼的挤压应力是均匀的，使髂骨、坐骨和耻骨生长趋于平衡，从而使髋臼保持稳定的轴面开口方向，本研究结果与之略有不同。 本研究发现OAA 及CAA 在出生后的2 年内迅速增加，并在2 ～9 岁间保持恒定，这与Li 等［8］对正常儿童骨性和软骨性髋臼指数变化趋势的研究结果相似。 在9 岁前，OAA 比CAA 小3°左右，且保持恒定，表明在这一时期，髋臼前壁和后壁的骨化速率相同。 OAA 的第二个发育阶段为9 ～16 岁，平均增加约2 ～3°，这种变化主要归功于后壁的骨化速度较前壁更快。 Albers 等［9］指出髋臼前倾会随着髋臼缘骨化程度的增加而增加，髋臼前后缘的次级骨化中心9 岁后开始出现，这是导致OAA 发生变化的主要原因。

与OAA 不同，CAA 在整个儿童期和青春期几乎保持恒定（15．17 ±3．38）°，表明软骨性髋臼前壁和后壁的相对位置在出生时已达到青春期水平。Johnson 等［10］通过MRI 观察婴儿髋关节的解剖结构，也发现了类似的规律。 但从出生至骨成熟期评估髋臼前后缘的发育情况尚未见报道。 本研究首次通过横断面研究详细观察了从1 ～16 岁儿童OAA 和CAA 的发育规律，为各年龄儿童骨性及软骨性髋臼前倾程度提供了正常值参考标准。 本研究发现2 岁以后，CAA 超过21°（ ＞2SD）的髋关节应该考虑为软骨性髋臼过度前倾。 此外，尽管OAA和CAA 具有明显的正相关性，但两者的前倾程度并不相同，因此并不能用OAA 代替CAA 对髋臼在轴面上的方向进行评估，而CAA 则代表真正的髋臼前倾和真性的髋臼前后缘对股骨头的包容程度。

此外，本研究还发现，在青春期前，男性和女性的OAA 发育基本一致，在青春期后直到16 岁，女性OAA 略大于男性，既往的研究结果也支持这一结论［11，12］。 CAA 的发育在性别间的差异与OAA 相似，但目前尚不清楚这种现象产生的原因，可能与男性和女性骨盆形态的差异有关。

虽然OAA 与CAA 之间存在相关性（r＝0．916，P＜0．001），表明OAA 和CAA 均能反映髋臼前倾的程度，但是由于髋臼的形态个体化差异大，软骨性髋臼缘的差异更为明显，因此直接用OAA 取代CAA 是不合理的，特别是在评估DDH 患儿髋臼发育情况时，不应仅仅关注骨性髋臼缘的发育情况，软骨性髋臼的发育同样需要足够的重视。 目前，越来越多的学者提出，髋臼的软骨性前倾比髋臼的骨性前倾更能代表髋臼发育的最终状态［13，14］。 了解真性（软骨性）髋臼前后缘的位置在行改变髋臼方向的骨盆截骨术时有重要参考价值。 如在行Salter骨盆截骨术时特别容易导致髋臼后倾，既往多通过术前CT 来评估骨性的髋臼前倾，以指导术中矫正，但它并不能代表真正的髋臼前倾程度，尤其是在骨化严重延迟时，误差更为明显。 本研究结果表明，髋臼前倾的真实程度应取决于软骨性髋臼前倾的程度，这通常大于骨性髋臼前倾，在术中调整髋臼骨块旋转角度时应予充分考虑。 此外，在行Pemberton 截骨术时，髋臼中心在以“Y”型软骨为支点旋转的过程中，在改变髋臼对股骨头的覆盖的同时也往往改变了髋臼前倾角的程度。 髋臼过度前倾可诱发髋臼早期退行性关节炎［15］；而髋臼过度前倾亦可导致后缘对股骨头的过度包容，进而导致头臼间撞击，导致骨性关节炎的发生。 因此，在行髋臼旋转的手术时对髋臼前倾程度的评估至关重要，应术前对软骨性的髋臼前后缘位置进行评估，以免发生过度前倾或后倾。 由于术中MRI 应用的限制，术中对软骨性髋臼前倾的评估异常困难。 我们建议在术前应通过MRI 仔细评估髋臼OAA 及CAA 的差异程度，术中以放射线学的方法参考二者间的差异，间接地评估CAA 的程度，但术中摄片的条件限制，评估CAA 的难度较大；其次，也可以按照Forlin 等［16］的方法，通过术中关节造影来直接观察髋臼前后缘的位置，从而准确评估软骨性髋臼缘的前倾程度。

此外，有报道指出DDH 患儿股骨颈前倾角（femoral neck anteversion，FNA）同样存在过度前倾，但前倾程度在个体间变异较大，且与年龄相关［17］。对于前倾较大的患儿行髋臼手术时应同时行股骨去旋转截骨术，但是目前对于行股骨去旋转截骨术的指征尚存在争议。 Berkeley 等［18］建议对FNA ＞60°的患儿行股骨去旋转截骨术矫正过大的前倾角；Sankar 等［19］主张对FNA ＞50°的患儿行股骨去旋转截骨术，矫正过大的前倾角至20°～30°。 但以上均是通过3D-CT 测量的骨性指标，忽略了软骨成分。而通过MRI 测量FNA 行股骨去旋转截骨的指征尚不明确，但Mootha［20］指出评估股骨头和髋臼的病理解剖在DDH 术前是必要的，且应该选择MRI 作为首选方法。

总之，通过MRI 测量，髋臼骨性成分和软骨性成分的生长发育模式明显不同。 CAA 在出生后已近似青春期时的大小，并且随着年龄的增长几乎没有明显变化。 然而，OAA 在出生后的前2 年迅速增加，然后至9 岁前保持不变，在青春期后（9 ～16 岁）增加约2°，达到成人水平。 在行髋关节手术前通过MRI 对软骨性髋臼和股骨前倾进行评估，对准确矫正髋臼方向和股骨去旋转具有重要的指导意义。