三維CT重建在評價發(fā)育性髖關(guān)節(jié)脫位髖臼形態(tài)中的應(yīng)用

孫國昌，李洪秀，張力，曾祥一

(1.遼寧醫(yī)學(xué)院附屬第三醫(yī)院，遼寧錦州 121000;2.盤錦市第二人民醫(yī)院，遼寧盤錦 124000;3.錦州市中心醫(yī)院，遼寧錦州 121000)

發(fā)育性髖關(guān)節(jié)脫位 (Developmental Dislocation of the Hip，DDH)是骨科尤其是小兒骨科的常見病之一，其主要病理表現(xiàn)為髖臼缺損、股骨頭發(fā)育不良及頭臼的非同心對位關(guān)系［1］，尤其是患兒髖臼存在不同程度的發(fā)育異常。因此了解髖臼發(fā)育的缺陷對治療方法選擇和預(yù)后判斷極為重要。既往針對髖臼發(fā)育的研究主要是依靠X線平片所提供的信息，前期大量研究衍生出了較多的測量方法并廣泛應(yīng)用于臨床，如髖臼指數(shù)，常用來評估冠狀面髖臼頂?shù)姆较蚝蛡?cè)外方對股骨頭的包容度。然而隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷進(jìn)步，臨床應(yīng)用中X平片存在的諸多局限也不斷突顯出來，如骨性重疊、無法軸位觀察等，以致無法真實的反映髖關(guān)節(jié)的三維結(jié)構(gòu)。在這種情況下，三維CT重建技術(shù) (3D－CT)的優(yōu)勢應(yīng)運而生，其應(yīng)用能夠?qū)y關(guān)節(jié)進(jìn)行立體全面的直觀觀察，不但可以對骨性結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維觀察，還可以在不同平面上進(jìn)行準(zhǔn)確的參數(shù)測量，從而更全面反映DDH髖臼的骨性病理改變［2］。本研究通過對47例發(fā)育性髖關(guān)節(jié)脫位 (DDH)患兒的CT三維圖像進(jìn)行測量分析，旨在探討DDH髖臼形態(tài)學(xué)的變化及對手術(shù)方式選擇的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 臨床資料 收集2010年1月至2012年6月遼寧醫(yī)學(xué)院附屬第三醫(yī)院、錦州市中心醫(yī)院和盤錦市第二醫(yī)院收治DDH患兒47例64側(cè)髖關(guān)節(jié)。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)所有患側(cè)髖關(guān)節(jié)均符合以下X線表現(xiàn):Shenton線連續(xù)性中斷;股骨頭偏離Perkin方格內(nèi)下象限;頭臼非同心對位;髖臼指數(shù)＞30°;中心邊緣角＜20°;(2)患兒家屬同意并簽署知情同意書。

本組病例中患兒男性19例，女性28例;月齡8～36個月，其中12月以內(nèi)2例，12～24個月19例，24～36個月26例，平均25個月。DDH左側(cè)29髖，右側(cè)35髖，其中雙側(cè)DDH患兒17例。以健康側(cè)為對照組，共計20髖。

1.2 測量方法及技術(shù)參數(shù) 所有患兒均使用GE公司64層螺旋CT機(jī)檢查。掃描時患兒取仰臥位，雙腳并攏，對少數(shù)不合作患兒口服或直腸應(yīng)用水合氯醛 (0.6 mL/kg)。掃描范圍從髂前上棘到股骨髁。掃描參數(shù):層厚3 mm，層距3 mm，螺距3.5，球管電壓120 kV，電流250 mA。在隨機(jī)配置的工作站利用遮蓋容積技術(shù)重建，獲得骨盆及下肢的3D－CT圖像，并通過旋轉(zhuǎn)進(jìn)行多方向觀察。

1.3 髖臼各參數(shù)的測量 從髖臼三維CT圖像的前、后、外、下面觀察髖臼冠狀面、矢狀面和橫斷面的變化，測量前外側(cè)臼唇角 (Anterior lateral acetabar lip，ALAL)、側(cè)面髖臼上緣傾斜度 (Lateral acetabular inclination，LAI)、髖臼前傾角 (Acetabular ateversion，AA)和髖臼橫向旋轉(zhuǎn)角(Transverse rotation of the acetabulum，TRA)。

1.3.1 前外側(cè)臼唇角 (Anterior lateral acetabar lip，ALAL)測量 ALAL的測定是在骨盆三維CT重建的前正面觀圖像上，通過髖臼前外側(cè)緣內(nèi)、外兩端點的直線A與水平參考線B的夾角 (水平參考線為骶1中心與恥骨聯(lián)合中心連線的垂線C)，用來觀察髖臼前外側(cè)緣在額狀面上的發(fā)育情況(如圖1示)。

1.3.2 側(cè)面髖臼上緣傾斜度 (Lateral acetabular inclination，LAI)測量 在骨盆三維CT重建的側(cè)面觀圖像上，髖臼上緣前后頂點的連線A與側(cè)面水平線B的夾角 (側(cè)面水平線B為骼前上棘與恥骨聯(lián)合前緣連線C的垂線)。用來觀察髖臼上緣在矢狀面上的傾斜程度。如果LAI角在側(cè)面水平線B的頭側(cè)，則定義為正值，在尾側(cè)則定義為負(fù)值，如果A線與B線重合，則LAI為0(如圖2示)。

1.3.3 髖臼前傾角 (Acetabular ateversion，AA)測量 將骨盆足頭位觀三維CT重建圖像，旋轉(zhuǎn)至兩髂前上棘與恥骨聯(lián)合前緣達(dá)同一水平線，則髖臼前后壁最外緣的連線為A，兩恥骨聯(lián)合前緣連線C的垂線為B，A線與 B線的夾角即為AA(如圖3示)。

1.3.4 髖臼橫向旋轉(zhuǎn)角 (Transverse rotation of the acetabulum，TRA)測量 在骨盆三維重建的下面觀圖像上，髖臼前后緣的連線A與兩恥骨支上緣連線C的垂線B的夾角。用來觀察髖臼開口方向在橫斷面上繞身體縱軸的旋轉(zhuǎn)程度，或髖臼開口方向的前傾或后傾 (如圖4示)。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理 運用SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，采用獨立樣本t檢驗，P＜0.05時差異有統(tǒng)計學(xué)差異。分別進(jìn)行正常側(cè)與脫位側(cè)、＜18月和≥18月組的正常側(cè)與脫位側(cè)各參數(shù)之間的比較。

2 結(jié) 果

本組47例DDH患兒64側(cè)髖臼各參數(shù)測量結(jié)果，以及在不同年齡組測量結(jié)果與正常組比較情況如下 (見表1):異常側(cè)相對于正常側(cè)，前外側(cè)臼唇角 (ALAL)增大，差值達(dá) (7.35±4.70)°，側(cè)面髖臼上緣傾斜度 (LAI)增大，差值達(dá) (4.61±3.12)°，髖臼在冠狀面上呈外展改變;AA(髖臼前傾角)增大，差值達(dá) (6.93±1.05)°，在橫斷面上觀察三維CT圖像見患髖的髖臼開口方向上前傾角度有增大;髖臼橫向旋轉(zhuǎn)角 (TRA)增大，差值達(dá) (10.93±4.05)°。異常側(cè)的 ALAL、LAI、AA和TRA均大于正常側(cè)(P＜0.05)，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

表1 各異常側(cè)髖臼參數(shù)與正常組比較結(jié)果(°，)

表1 各異常側(cè)髖臼參數(shù)與正常組比較結(jié)果(°，)

注:采用獨立樣本的t檢驗，P＜0.01

測定參數(shù) 正常組 (n=20)異常組 (n=64) 差值 (°)ALAL 47.54±4.36 56.33±5.50 7.35±4.70 LAI 1.02±3.93 5.11±4.55 4.61±3.12 AA 9.83±3.29 17.43±4.01 6.93±3.05 TRA 12.83±4.52 23.43±4.91 10.93±4.05

不同年齡組測量結(jié)果比較如下 (見表2):將本組47例DDH患兒64個髖臼各個參數(shù)測量結(jié)果按＜18個月和≥18個月兩個不同年齡組進(jìn)行統(tǒng)計分析，其中正常側(cè)髖臼的髖臼橫向旋轉(zhuǎn)角 (TRA)，＜18個月組平均為 (12.37±4.54)°，≥18個月組平均為 (12.91±4.35)°，P=0.324，差異無統(tǒng)計學(xué)意義;而脫位側(cè)髖臼的髖臼橫向旋轉(zhuǎn)角TRA，＜18個月組 TRA平均為 (24.50±4.21)°，≥18個月組TRA平均為 (23.03±5.11)°，兩組之間 P＜0.05(P=0.043)，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

表2 不同年齡組各參數(shù)比較情況 (n代表髖數(shù))

3 討 論

大量DDH相關(guān)的臨床研究表明早期診斷、早期治療對DDH患兒髖關(guān)節(jié)的功能康復(fù)起著至關(guān)重要的作用。為了更好的為臨床診治DDH提供理論支持，本研究主要是通過三維CT成像準(zhǔn)確地測量DDH患兒髖臼的前外側(cè)臼唇角(ALAL)、側(cè)面髖臼上緣傾斜度 (LAI)、髖臼前傾角 (AA)、髖臼橫向旋轉(zhuǎn)角 (TRA)四項參數(shù)指標(biāo)，并對測量指標(biāo)進(jìn)行比較分析，量化反映DDH的骨性病理形態(tài)改變，從而在一定程度上揭示DDH髖臼骨性結(jié)構(gòu)的病理變化規(guī)律，從病理解剖學(xué)角度為DDH早期診斷和治療提供理論依據(jù)。

目前DDH影像學(xué)參數(shù)測量主要通過X線或普通CT圖像來獲取的。其中X線平片的測量因多種因素的干擾 (如骨性重疊、偽影形成、無法軸位觀察等)，導(dǎo)致測量的結(jié)果誤差比較大，因此在應(yīng)用中具有一定程度上的局限性。普通CT的測量結(jié)果主要受掃描時患兒所處體位和掃描層面選擇的影響較大，因此也具有一定的不足。隨著三維CT重建技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，在DDH相關(guān)研究中其優(yōu)勢也逐漸凸現(xiàn)出來。有學(xué)者［3］對DDH的X線、普通CT和3DCT三種影像學(xué)檢測的結(jié)果進(jìn)行了對比研究，分析發(fā)現(xiàn)DDH的類型與多層螺旋CT的檢查結(jié)果相符合，而且三維CT重建檢查結(jié)果在 DDH早期診斷中明顯優(yōu)于X線和普通CT。在此基礎(chǔ)上，張勁松等［4］對螺旋CT三維重建技術(shù)進(jìn)行研究，也發(fā)現(xiàn)了三維CT重建在髖臼骨性病理形態(tài)的顯像、頭臼關(guān)系的顯示以及相關(guān)測量的精確性上具有明顯優(yōu)勢。這些研究都充分的證實了3DCT在DDH中應(yīng)用價值，可為DDH的臨床診治提供了立體觀察和三維測量途徑，也為針對DDH病情的診治提供準(zhǔn)確依據(jù)。

三維CT不僅能夠非常直觀的觀察股骨頸、股骨頭、髖臼及其之間的對應(yīng)關(guān)系，而且可以從各個層面上進(jìn)行三維定位，能夠比較準(zhǔn)確的測量出X線和普通 CT都難以測量的參數(shù)，如髖臼橫向旋轉(zhuǎn)角 (TRA)、髖臼前傾角(AA)［5－6］;還能更清楚地顯示出髖臼屈伸變化、髖臼前壁骨化受阻程度，以及在冠狀面上的內(nèi)收與外展情況，減少測量誤差，使參數(shù)的測量更為準(zhǔn)確［7］。三維CT下檢測的DDH各項結(jié)果的變化情況具有重要的意義，不但可以對骨性結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維觀察，還可以在不同平面上進(jìn)行準(zhǔn)確的參數(shù)測量，從而更全面反映DDH髖臼的骨性病理改變。

3.1 ALAL 前外側(cè)臼唇角 (ALAL)能夠準(zhǔn)確的反映出在冠狀面上髖臼的內(nèi)收或外展的變化。DDH患者都呈現(xiàn)出ALAL增大，在冠狀面上髖臼呈現(xiàn)外展改變。

3.2 LAI 側(cè)面髖臼上緣傾斜度 (LAI)是髖臼頂壁前緣至髖臼后壁最下緣的連線與水平線的夾角。在外側(cè)面觀察時，LAI能充分反映出髖臼矢狀面上的位置，對鑒別髖臼屈伸變化有重要的意義。經(jīng)分析3D CT測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，DDH患者異常側(cè)相對于正常側(cè)側(cè)面髖臼上緣傾斜度LAI增大，髖臼屈伸變化呈現(xiàn)髖臼屈曲增加。

3.3 AA 髖臼前傾角 (AA)反映髖臼開口方向在橫斷面上的前傾程度，髖臼前傾角AA有助于維持髖關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，同時在保持髖關(guān)節(jié)運動范圍方面具有重要的作用。本組測量結(jié)果提示DDH患兒脫位側(cè)髖關(guān)節(jié)的AA明顯大于正常側(cè)髖關(guān)節(jié)，而且隨著年齡的增長而逐漸增大，并且在橫斷面上髖臼開口方向的前傾角增大。這表明隨著DDH髖關(guān)節(jié)脫位時間越長，髖臼前壁生長發(fā)育受阻的程度與后壁相比越嚴(yán)重。

3.4 TRA 髖臼橫向旋轉(zhuǎn)角 (TRA)是髖臼前后緣連線沿冠狀軸旋轉(zhuǎn)的角度。軸位下面觀時，TRA為髖臼前后緣連線與矢狀軸的夾角，能夠充分反映髖臼在橫斷面上的位置改變情況。在本研究中，正常側(cè)髖臼TRA平均為 (12.83±4.52)°，與Kim SS等報道研究結(jié)果相似。而脫位側(cè)的髖臼TRA平均為 (23.43±4.91)°，較正常側(cè)TRA明顯增大。這一結(jié)果表明脫位側(cè)的髖臼前傾角比正常側(cè)有明顯的增大。另外，對正常髖臼發(fā)育的研究結(jié)果表明，隨著年齡的增長，髖臼前傾的角度基本保持恒定，原因是髖臼前后壁的骨化速度基本一致。就＜18個月組和≥18個月組而言，正常側(cè)髖臼的髖臼橫向旋轉(zhuǎn)角 (TRA)，＜18個月組平均為 (12.37±4.54)°，而≥18個月組平均為 (12.91±4.35)°，研究結(jié)果表明正常側(cè)髖臼的髖臼橫向旋轉(zhuǎn)角TRA隨年齡變化不大;而脫位側(cè)髖臼的髖臼橫向旋轉(zhuǎn)角TRA，＜18個月組平均為(24.50±4.21)°，≥18個月組平均為 (23.03±5.11)°，研究結(jié)果表明脫位側(cè)髖臼的髖臼橫向旋轉(zhuǎn)角TRA隨年齡增大而減小。這些結(jié)果表明盡管在正常側(cè)隨著年齡的增長，髖臼前傾的角度基本保持恒定;而在DDH患兒中隨著年齡的增長脫位側(cè)臼的前傾是逐漸增加的。也就是說，隨著脫位時間的延長，髖臼前壁骨化受阻的程度將越來越嚴(yán)重。

綜上所述，三維CT測量能夠全面地、量化地反映出DDH髖臼的骨性病理變化，對臨床早期的診斷和治療提供具有針對性的測量指標(biāo)，從而減少了盲目性的手術(shù)，為患兒髖關(guān)節(jié)獲得滿意矯形以及最佳的頭、臼吻合關(guān)系的構(gòu)建提供了依據(jù);同時，三維CT在X線及普通CT測量的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大了測量的范圍，如ALAL、LAI、AA、TRA等指標(biāo)的測量，而且測量參數(shù)的準(zhǔn)確性也較X線及普通 CT有了顯著提高，使DDH的影像學(xué)評價更具有量化標(biāo)準(zhǔn)，為DDH的臨床診治提供準(zhǔn)確的第一手參考資料;尤其是通過三維CT圖像觀察進(jìn)一步證實了DDH在脫位側(cè)的髖臼橫向旋轉(zhuǎn)角 (TRA)比正常側(cè)有明顯地增加，而且隨著脫位時間的延長，髖臼前傾逐漸增加，髖臼前壁骨化受阻的程度將越來越嚴(yán)重。

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圖1 前外側(cè)臼唇角 (ALAL)測定

圖2 側(cè)面髖臼上緣傾斜度 (LAI)測定

圖3 髖臼前傾角 (AA)測定

圖4 髖臼橫向旋轉(zhuǎn)角 (TRA)測定