下肢旋转对站立位下肢全长髋-膝-踝角的影响

马任驰，王智慧，郑卓肇

(清华大学附属北京清华长庚医院放射科，清华大学临床医学院，北京 102218)

站立位下肢全长X线摄影是评估下肢力线的金标准，常用指标是髋-膝-踝角(hip-knee-ankle angle，HKA)，对全膝关节置换和膝内外翻的下肢截骨具有指导性价值[1-4]，目前临床上主要应用于骨关节炎和类风湿性关节炎。在实际临床工作中，HKA测量可能会受测量手段、下肢旋转和膝关节屈曲等因素的影响[5]。本研究测量2017年10月至2019年2月我院106例患者的站立位下肢全长X线片HKA，通过比较中立位、外旋30°位与内旋30°位的HKA，确定下肢旋转对下肢力线测量的影响及其程度，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 纳入标准：下肢组成骨连接正常，行动自如者。排除标准：(1)膝关节明显屈曲畸形者；(2)既往膝关节手术者；(3)既往膝关节骨折者；(4)明显先天性下肢畸形者。本研究经我院伦理委员会审查通过，所有纳入研究对象均签署知情同意书。

本研究共纳入患者106例，其中男29例，女77例；年龄22.9～87.7岁，平均(59.2±12.4)岁。均摄站立位下肢全长X线片，常规接受中立位、外旋30°位和内旋30°位拍摄。

1.2 方法

1.2.1 X线摄影方法 应用日本岛津公司的数字化拍片系统(SHIMADZU，RAD speed)，探测器规格为14英寸×17英寸。为确保获得可靠的中立位、外旋30°位和内旋30°位，在摄影架站立板上贴好三种体位的脚印标志(见图1)。拍摄过程中，患者站立于贴好的脚印标志，膝关节尽量伸直，双髌骨朝向正前方，肢体相对于探测器不能有任何移动。下肢全长分三段拍摄，探测器中心分别对准股骨、膝关节、胫腓骨中心，摄影参数如下：股骨段为(72±5)kVp和15 mAs，膝关节段为(68±5)kVp和15 mAs，胫腓骨中心为(65±5)kVp和6 mAs。三段影像数据均经思创科技Anythink DR/CR 4.2软件进行拼接处理，获得下肢全长图(见图2)。

注：蓝色-外旋30°位；红色-中立位；黄色-内旋30°位

a 内旋30°位 b 中立位 c 外旋30°位

1.2.2 图像测量方法 基于医学影像信息系统(picture achining communication sytems，PACS)，由2名影像技师分别独立完成下肢HKA的测量。髋关节中心点采用Mose圆确定的股骨头中心，膝关节中心点取胫骨髁间棘的中点，踝关节中心点取距骨上缘中点。此外，随机抽取20例患者，由参与测量的1名影像技师1个月后再次测量下肢HKA。髋关节中心点与膝关节中心点做一条连线，膝关节中心点与踝关节中心点另做一条连线，这两条连线的内侧成角减去180°，记录为下肢HKA，即：若三个中心点在同一直线上，HKA为0°；若膝关节存在内翻，HKA为负值；若膝关节存在外翻，HKA为正值。

2 结 果

2.1 三种体位对下肢HKA的影响 三种体位比较，左、右下肢HKA均存在统计学差异(见表1)。以中立位为标准，内旋30°位倾向于增加HKA，而外旋30°位倾向于减小HKA(见图2)。

表1 左、右下肢三种体位的

2.2 内旋和外旋对HKA影响程度的差异 左下肢内旋30°位时的HKA变化率(0.008±0.018)，明显高于外旋30°位时的(-0.002±0.024)，差异具有统计学意义(t=3.366，P<0.010)。

右下肢内旋30°位时的HKA变化率(0.011±0.018)，明显高于外旋30°位时的(-0.005±0.018)，差异具有统计学意义(t=5.245，P<0.010)。

2.3 下肢HKA测量的一致性 各ICC值均大于0.99，显示观察者组内与组间测量一致性好(见表2～3)。

表2 两名观察者测量髋-膝-踝角的一致性

表3 同一观察者两次测量髋-膝-踝角的一致性

3 讨 论

下肢HKA是站立位下肢全长X线摄影的主要测量指标，准确测量是利用其评估下肢力线的基础[6]。本文通过比较中立位、外旋30°位与内旋30°位的HKA，发现内旋和外旋均可明显影响HKA，且内旋影响HKA的程度明显高于外旋。同时本研究也证实基于站立位下肢全长X线摄影的HKA测量观察者间和观察者内具有极好的一致性。

在冠状位下肢全长X线摄影片上，下肢力线是指股骨头中心至踝关节中心的连线，而HKA为股骨机械轴和胫骨机械轴的夹角[7]，其中股骨机械轴是指股骨头中心与膝关节中心的连线，而胫骨机械轴是指膝关节中心与踝关节中心的连线[8-9]。理想情况下，下肢力线通过膝关节中心，HKA为0°；若HKA大于0°，为膝外翻；若HKA小于0°，为膝内翻。

下肢HKA可受多种因素的影响，如拍摄体位(卧位或站立位)、下肢旋转和膝关节屈伸等[5，10-11]。在本研究中，患者统一拍摄站立位并尽量保证膝关节伸直，以探讨下肢旋转对HKA的影响，发现外旋30°位可减小HKA(加重膝内翻)，而内旋30°位可增加HKA(加重膝外翻)，且内旋引起HKA的变化程度明显大于外旋。此研究结果说明，随着下肢的旋转，膝关节中心的位置会随胫骨绕纵轴旋转发生移动，即在下肢全长X线片上，内旋可使膝关节中心位置向内偏移，而外旋可使其位置向外偏移，因此内旋可减小内翻角度，外旋可增加内翻角度。在Hunt等[12]的报道中，足内旋15°时HKA较中立位增加平均2.47°，而足外旋15°时HKA较中立位减小平均1.14°，此结果与本研究类似。因此，拍摄站立位下肢全长X线片时，保证标准中立位(髌骨朝正前方、双足内侧缘平行)为准确测量下肢HKA的关键，特别是要避免下肢内旋。

本研究中，基于PACS系统的下肢HKA测量具有极好的观察者间和观察者内一致性，可能主要得益于以下两点：(1)本研究选取的髋关节中心点、膝关节中心点和踝关节中心点在数字化图像中容易辨认，定位的可重复性好；(2)PACS系统自带的测量软件直接给出角度测量值，因此可以减少测量过程中的误差。

本研究的局限性：(1)探讨了下肢内旋30°和外旋30°对HKA测量的影响，但其结果可能不适用于更小的下肢旋转角度；(2)对于不同程度的膝内翻和膝外翻，下肢旋转的影响可能存在不同；(3)下肢旋转的影响可能会受膝关节屈曲的叠加影响。在后续研究中，明确这些问题对于实际工作会产生更积极的指导价值。

综上所述，在站立位下肢全长X线拍摄时，以中立位为标准，内旋30°和外旋30°均明显影响下肢HKA，其中外旋倾向于减小HKA，而内旋倾向于增加HKA，且内旋引起的角度变化程度更明显。因此，保证中立位拍摄为确保准确测量HKA的关键。