髖臼位相參數(shù)的研究進展*

劉 洋 柴瑞寶 張 輝

(1.泰山醫(yī)學院，山東 泰安 271016； 2.泰山醫(yī)學院附屬醫(yī)院，山東 泰安 271000)

通常人體的髖臼窩近似于半球凹形，大約有4/5的股骨頭包裹在髖臼內，髖臼底面相對于人體朝向前下外，與人體的各個切面形成一定的角度。其中在髖關節(jié)置換術中最值得注意的為髖臼的前傾角和外展角。全髖關節(jié)置換術的近期和遠期效果均與假體，特別是髖臼杯的安放位置有關，臼杯位置安放不恰當可能會引起假體撞擊、脫位、磨損等不良后果[1]。精確測量髖臼假體位置，有助于提高術中假體安放的準確性[2]。前傾角和外展角是全髖關節(jié)置換手術中的重要位相參數(shù)，髖臼假體放置是否合理往往通過這兩個參數(shù)的大小來衡量[3]。

髖臼位相參數(shù)的定義很多，其中國外學者Murray[4]給出了髖臼位相參數(shù)有代表性的三種定義：手術定義、解剖學定義和影像學定義，而且這三種定義成為很多文獻研究的依據(jù)。國內學者李永獎等[5]轉述了Murray的定義并且討論了髖臼位相參數(shù)的測量在全髖關節(jié)置換術術前術中和術后的臨床意義。Murray認為髖臼的手術前傾角是指髖臼軸在矢狀面上的投影與人體垂直軸的夾角，所謂髖臼軸是將髖臼半球面的頂點與球心的連線。髖臼的手術外展角是髖臼軸在冠狀面上的投影與垂直軸的夾角。髖臼的影像學外展角是髖臼軸在冠狀平面的投影與垂直軸的交角。影像前傾角是髖臼軸和冠狀平面之間的夾角。髖臼的解剖學外展角是臼杯開口平面與水平面的夾角。解剖學前傾角是髖臼軸在水平面上的投影與冠狀軸的夾角。解剖學外展角和前傾角也被稱作髖臼的三維外展角和前傾角。髖臼位相的測量方法可以通過: 實物測量[6-8]、影像測量[9-14]和計算機輔助手術導航測量[12,15-16]。

國內學者朱天岳[7]通過實物測量人類骨盆標本研究了髖臼外展角和前傾角與骨盆傾度之間的關系, 采用的就是實物測量。先在骨盆髖臼口外上緣找出上極點，內下緣因為有骨缺損只能在上方圓周延長線上找出下極點, 將系有鉛垂的量角器緊貼上下極點，根據(jù)鉛垂線在量角器上的投照線可得出髖臼外展角。對于前傾角的測量，則將盆骨向前旋轉90°，然后用測量外展角的方法測得前傾角。得出當骨盆傾度為60～70°時，外展角最大，髖臼對股骨頭的覆蓋率最大，髖關節(jié)最穩(wěn)定。當骨盆傾度增大或減小時，外展角減小，髖臼對股骨頭覆蓋減少，髖關節(jié)趨于不穩(wěn)定。骨盆傾度增加60°，外展角減小15°，而骨盆傾度減小30°，外展角卻減小了19°，說明人體在伸髖活動時外展角變化較大，而屈髖時外展角變化較小。骨盆傾度增加時，前傾角減小，反之，前傾角增大。骨盆傾度每增加10°，前傾角隨之減小約6°。當骨盆傾度增加到約85°時，前傾角減至0°，可見髖臼前傾角敏感地受骨盆傾度變化的影響。近來不少研究者通過對骨盆仰臥和負重前后位X射線片髖臼位相的改變，也證實了骨盆傾斜對髖臼外展角和前傾角的影響[17-19]。國內學者許杰等人[20]對60名受試者于不同體位下進行骨盆側位X線攝片并進行前傾角監(jiān)測。攝片體位包括自然站立位、自然仰臥位及屈髖抱膝仰臥位，并得出屈髖抱膝仰臥位較站立位時骨盆前傾角變化顯著，髖臼開口平面與軀干水平面及矢狀面間角度改變較大，影響關節(jié)置換術臼杯置入角度的準確性，因此在臨床上應予以重視。

國內學者索鵬[8]利用髖關節(jié)平片研究髖臼外展角和前傾角的測量方法。首先在髖關節(jié)正位片上標出髖臼上下極點及髖臼后沿中點，上下極點連線與水平線之交角即為外展角。用曲線板通過髖臼后沿中點連接上下極點構成弧線。以上下極點連線為軸，將弧線向前旋轉180°，構成橢圓形，上下極點連線為橢圓形最長徑。兩弧中點連線為最短徑。從立體角度去考慮，髖臼開口平面與矢狀面的夾角即為前傾角，可用最短徑與最長徑之比值的正弦反三角函數(shù)表或通過計算器得出。結果證實其測量結果與實物測量結果無明顯差異。戴士峰等人[21]在術中利用髖關節(jié)前后X線片上髖臼杯口的環(huán)行金屬圈所形成的橢圓弧線影像，測量橢圓環(huán)線的最大徑D和最短徑d，杯口平面與與矢狀面的夾角即前傾角可以通過數(shù)學公式O=arcsind/D，術后由于股骨假體金屬頭頸的遮檔，不能直接測出最短徑d，而取最大徑D的1/5處為M點，此處相應的橢圓弧線或弧面不易遮檔，設通過M點的最短直徑為d’，那么杯口平面與矢狀面的夾角即前傾角可用d’表示為θ=aresinl.25d’/D。不過有研究[22]證實在骨盆前后位X線平片上用公式所計算得到的前傾角要比在髖關節(jié)前后位平片上用同樣的公式所計算得到的前傾角小4°～5°，所以在骨盆正位片上所計算得到的前傾角要加4°～5°。

Mian等[14]采用過臼杯中心的CT切片測量臼杯前傾角。Komeno[13]也采用這一方法測量髖臼的前傾角, 并由此與其他測量一起對全髖關節(jié)術后錯位情況進行評估。Mian等[14]對偏移中心面上的前傾角進行了測量和統(tǒng)計，在過中心的面上，男性的前傾角值是(14.02±3.83)°，女性的前傾角值是(16.85±4.85)°。Lazennec認為髖臼的前傾角會隨著骨盆的傾斜角度變化而變化，他分別用骨盆的側位平片和CT的矢狀位成像來測量成人的站立位和坐位時髖臼的前傾角，把水平面與沿S1椎體上緣切線之間所成的角稱為骶傾斜角(ST)，這個角度反映了矢狀位骨盆的傾斜角度，把沿S1椎體上緣切線與沿髖臼或臼杯前后緣切線所成的角叫骶髖臼角 (SA)，把沿髖臼前后緣切線所成的角與水平線之間所成的角叫髖臼傾斜角(AT)，AT反映了髖臼的前傾角。根據(jù)幾何學原理有SA=ST+AT，SA是一固定的形態(tài)學角度，而ST和AT是隨著體位變化的功能角度，這個公式反映了髖臼的前傾角與體位之間的關系。在經(jīng)過髖臼CT橫斷面上前傾角是矢狀平面與沿髖臼前后緣連線之間的夾角，選擇了三個平面經(jīng)CT斷面后分別測量其前傾角[23]。Zilbe運用CT斷面的方法，測量了骶傾斜度在4個不同角度(0°、20°、40°、60°)時髖臼的頭側的、中間的和尾側的不同的前傾角隨骨盆的傾斜變化而變化情況[22]。

近些年來計算機輔助手術導航系統(tǒng)可以幫助手術醫(yī)生進行術前規(guī)劃,并在術中提供引導,為準確放置人工假體提供有力支持。但目前計算機輔助手術導航系統(tǒng)幾乎均基于前骨盆平面[24]，其基本的內容都是依據(jù)X線片或CT數(shù)據(jù)在術前進行測量和實時跟蹤測量。目前已有諸多文獻對輔助導航系統(tǒng)測量的準確性進行驗證[25]。Richolt等[26]采用超聲經(jīng)皮測量72例患者兩側髂前上棘和恥骨聯(lián)合之間的軟組織厚度，兩側髂前上棘軟組織厚度(7.9±3.4)mm, 恥骨聯(lián)合軟組織厚度達到(13.6±4.1)mm,覆蓋骨性標記的軟組織可引起4.4°的改變。Wolf等[27]研究發(fā)現(xiàn)在定位3個骨性標記偏差4 mm的情況下，以解剖學定義測量的髖臼前傾角為20°，外展角為45°時，計算機輔助手術導航所測量的前傾角與外展角可分別發(fā)生7°和2°的誤差。Dorr[24]采用經(jīng)皮穿刺至骨性標記的方法，較少計算機輔助手術測量的誤差。準確、快速是導航系統(tǒng)測量的特點,但是計算機導航系統(tǒng)使用費用昂貴，占用時間長，在臨床上廣泛使用還需較長時間。

國內學者劉永濤等[28]通過數(shù)學方法對髖臼前傾角和外展角的變化規(guī)律進行解析，他們以髖關節(jié)旋轉中心和髖臼出口平面中心連線為 X 軸，身體縱軸為 Y 軸，身體矢狀軸為 Z 軸建立三維坐標系。通過數(shù)學方法推導骨盆傾斜時髖臼外展角和前傾角的計算公式，并繪制髖臼外展角和前傾角的三角函數(shù)曲線。髖臼外展角和前傾角的三角函數(shù)曲線均成同樣的正弦曲線，外展角的正弦曲線落后于前傾角正弦曲線90°。結果提示，骨盆傾斜時髖臼前傾角與外展角的動態(tài)變化趨勢由髖臼外展角與前傾角決定，而外展角在屈髖活動時減小比較緩慢。

總之髖臼的外展角、前傾角及髖臼的骨關節(jié)面的表面形態(tài)是影響髖臼位置的重要因素，對髖臼位相參數(shù)及骨關節(jié)形態(tài)的測量有重要的臨床意義。在臨床人工髖關節(jié)置換時應考慮到髖臼形態(tài)以及骨盆運動對髖臼外展角和前傾角的影響，臼杯合理安置保證外展角和前傾角的匹配，避免由于假體置入位置不當導致人工髖關節(jié)活動范圍受限，引起早期假體脫位，磨損加劇，假體松動，持續(xù)疼痛和晚期骨溶解等嚴重并發(fā)癥[29]。

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