引用本文: 劉宏偉, 徐南偉, 張云坤, 顧勇, 孫俊英, 童晶. Crowe Ⅳ型成人發育性髖關節發育不良股骨近段形態研究及其臨床意義. 中國修復重建外科雜志, 2015, 29(8): 931-935. doi: 10.7507/1002-1892.20150201 復制
對于繼發于發育性髖關節發育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)的晚期骨關節炎,行人工全髖關節置換技術要求高[1]。尤其是Crowe分型[2]Ⅲ、Ⅳ型高位脫位患者,因其股骨近段畸形、軟組織攣縮、肌肉發育不良、骨量儲備差,進一步增加了手術困難,術后并發癥發生率高,影響了假體遠期生存率[3]。目前,關于DDH股骨近段形態的研究主要集中于CroweⅡ、Ⅲ型[4-6],針對國人CroweⅣ型高位脫位患者的股骨近段形態研究較少。為此,我們對CroweⅣ型DDH患者行X線片及三維CT測量觀察,分析其股骨近段形態特征,為人工全髖關節置換術中股骨側處理方法的選擇及設計適合該類患者的專屬DDH股骨柄甚至個性化假體提供參考。
1 材料與方法
1.1 實驗對象
選擇蘇州大學附屬第一醫院骨科2004年6月-2014年12月收治的49例58髖CroweⅣ型成人DDH患者。其中男7例8髖,年齡19~80歲,平均47.3歲;女42例50髖,年齡18~73歲,平均30.0歲。所有患者均攝股骨近段正側位X線片,其中17例17髖行三維CT掃描。
1.2 影像學檢查方法
1.2.1 X線片
采用德國Siemens公司DR/CR攝片機,焦距為80 cm,放大率為125%,電腦自動生成標尺。所有患者盡量攝標準正側位X線片,包括患髖和上2/3股骨。攝正位片時,患者取仰臥位,球管以腹股溝平面為中心,患肢適度內旋(約15°)抵消前傾角,使股骨頸與球管相垂直。對于患肢內旋、股骨頸后傾患者,則將患肢置于正立位攝片。攝側位片時,患者取平臥位,DR采集板立于被檢測者髖部外側臺面,盡量使采集板長軸與股骨頸平行。攝片時對側髖關節屈曲,以免阻擋射線。
1.2.2 CT掃描
采用德國Siemens公司64排螺旋CT,患者取仰臥位,雙下肢保持旋轉中立位。掃描范圍包括股骨頭上部至股骨髁部,層厚3 mm,間距3 mm。掃描條件:120 kV,100 mA。
1.3 測量參數
X線片及CT掃描數據均儲存為Dicom格式,采用PACS工作站自帶軟件初步測量,并用基于MAC系統的OsiriX v.5.8.5軟件(Pixmeo公司,瑞士)進一步測量。除股骨頸前傾角于17例17髖三維CT圖像測量外,其余參數均于正側位X線片圖像測 量。
1.3.1 股骨近段髓腔徑長參數
① 小粗隆中點以上2 cm處至小粗隆中點以下12 cm處每隔1 cm處的髓腔內徑(即T+2 cm~T-12 cm)。② 峽部髓腔內徑。③ 峽部內、外側皮質厚度。④ 峽部高度:小粗隆中點至股骨髓腔峽部距離。⑤ 股骨頭脫位距離:患側小粗隆中點至健側小粗隆最凸點水平線的垂直距離。如為雙髖患者,則測量小粗隆中點至雙側坐骨結節最低點連線的垂直距離。⑥ 股骨柄參考最短長度:小粗隆中點以上2 cm至峽部以遠3 cm的長度。見圖 1 a。

1.3.2 股骨近段髓腔形態參數
① 股骨近段髓腔開大指數(canal flare index,CFI):小粗隆中點以上2 cm處髓腔內徑與峽部髓腔內徑比值;股骨干骺端CFI(metaphyseal CFI,MCFI):小粗隆中點以上2 cm處與小粗隆中點以下12 cm處髓腔內徑比值;MCFI2:小粗隆中點以上2 cm處與小粗隆中點以下4 cm處髓腔內徑比值;股骨遠端CFI(distal CFI,DCFI):小粗隆中點以下2 cm處與峽部髓腔內徑比值。見圖 1 b。股骨近段髓腔形態根據Noble分型[7],其中CFI<3.0為煙囪型,3.0~4.7為正常型,>4.7為漏斗型。
② 股骨近段髓腔開大角:通過小粗隆中點上方2 cm處髓腔內徑和峽部髓腔內徑的兩條平行線段圍成的倒梯形的兩條側邊延長線所構成的銳角;干骺端髓腔開大角1、2:通過小粗隆中點上方2 cm處髓腔內徑的直線分別與通過小粗隆中點下方2、4 cm處髓腔內徑的平行線圍成的倒梯形的兩條側邊延長線所構成的銳角;股骨干部髓腔開大角:通過小粗隆中點下方2 cm處髓腔內徑和峽部髓腔內徑兩條平行線段圍成的倒梯形的兩條側邊延長線所構成的銳角。以上角度均通過反正切函數測得。
③ 測量股骨頸前傾角、頸干角,并觀察股骨頭、頸形態。
1.4 統計學方法
采用SPSS19.0統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示,組間比較采用單因素方差分析,兩兩比較SNK檢驗;CFI、DCFI分別與MCFI、MCFI2的相關性分析采用Pearson 相關系數檢驗;檢驗水準取雙向α=0.05。
2 結果
2.1 股骨近段髓腔解剖參數
股骨近段髓腔解剖參數見表 1、2。本組49例58髖股骨頭均為完全脫位,其中8髖(13.8%)股骨頭、頸完全消失,11髖(19.0%)股骨頭明顯萎縮、變形,股骨頸基本消失,無法測量股骨頸干角;余39髖均有不同程度的股骨頭變形。行三維CT檢查的17髖均成功測量股骨頸前傾角及頸干角,其中3 髖(17.6%)后傾,14髖(82.4%)前傾。本組股骨近段髓腔形態根據Noble分型標準,其中煙囪型30髖(51.7%),正常型26髖(44.8%),漏斗型2髖(3.4%)。煙囪型髓腔比例明顯高于國內外學者[7-10]所測正常人群比例(8.6%~16.5%)。


將本研究測量的CroweⅣ型股骨近段解剖參數與嚴亮等[6, 8, 10]報道的國內正常人群以及CroweⅠ~Ⅲ型患者比較,結果顯示CroweⅣ型患者小粗隆中點髓腔內徑(T0 cm)、峽部髖腔內徑、CFI、前傾角與以上人群比較,差異均有統計學意義(P<0.05);而頸干角及峽部高度與之比較,差異無統計學意義(P>0.05)。見表 3。

2.2 股骨近段髓腔形態參數間相關性分析
CFI與MCFI成正相關(r=0.63,P=0.00),y=0.355 3x+1.031 8,R2=0.391 4;與MCFI2成正相關(r=0.81,P=0.00),y=0.633 4x+0.581 1,R2=0.664 1。DCFI與MCFI無相關性(r= -0.17,P=0.21),y= -0 .108 7x+1.676 2,R2=0.028 3;與MCFI2無相關性(r= 0.22,P=0.11),y=0.101 6x+0.192 8,R2=0.046 3。
3 討論
3.1 Crowe Ⅳ型成人DDH股骨髓腔特點及對假體選擇的意義
峽部髓腔內徑與臨床股骨柄假體選擇密切相關。本研究測量結果顯示,CroweⅣ型患者小粗隆中點處股骨髓腔內徑(T0 cm)及峽部髓腔內徑均顯著小于CroweⅠ、Ⅱ、Ⅲ型患者及正常人群[6, 8, 10]。因此此類患者行人工全髖關節置換時,不宜選擇標準型股骨柄,因患者髓腔狹窄,術中為插入假體需過度擴髓,可能造成股骨劈裂。而股骨髓腔極度狹窄時,即使采用Ribbed先髖柄(LINK)、0號C2柄(LIMA)也存在插入困難的問題。如患者髓腔極度狹窄或伴有嚴重畸形時,宜選擇定制假體,以期獲得良好的壓配及合適前傾角,利于生物學固定。
3.2 股骨頭脫位程度、前傾角和股骨髓腔變形的關系及臨床意義
本組19髖股骨頭嚴重發育不良、股骨頸明顯縮短,其余患者也有不同程度股骨頭、頸發育不良;而且患者股骨前傾角較CroweⅠ、Ⅱ、Ⅲ型患者前傾角[10]明顯增大。股骨前傾角會影響患者的坐立及行走姿態,矯正增大的前傾角有助于增加關節穩定性,并能延緩骨關節炎的進展[11]。Noble等[12] 及肖瑜等[13]認為隨著髖關節脫位程度的增加,股骨近段髓腔畸形也會更嚴重。盡管也有研究[14]認為,DDH患者明顯增大的前傾角和股骨脫位程度無顯著相關。但我們認為異常股骨前傾角和細而窄小的股骨髓腔是選擇股骨假體的重要因素,但術前預測前傾角調整范圍困難,因此建議選擇可調前傾角的組配型假體。
3.3 MCFI及CFI臨床價值
生物學固定要求假體與股骨近段髓腔松質骨緊密壓配及適宜壓縮,以獲得初期穩定,預留的松質骨在一定應力環境下進入假體表面涂層三維立體交聯孔隙中,達到骨長入而獲得穩固的遠期穩定[15]。因此,干骺端股骨髓腔為假體匹配和壓配以及骨長入的最重要部位,其形態研究也是近段固定股骨柄設計的重要依據。本研究發現,股骨頸截骨平面(小粗隆中點以上2 cm)至股骨矩內側曲線下緣處(小粗隆中點以下4 cm)區域是股骨柄與干骺端髓腔壓配的最重要部位。因此,我們采用改進的MCFI,即MCFI2(T+2 cm/T-4 cm)來描述干骺端髓腔形態,與MCFI(T+2 cm/T-2 cm)相比,其對干骺端髓腔的描述更完整[16]。本研究MCFI2均值為2.81,明顯大于MCFI均值2.32,表明小粗隆中點以下2~4 cm之間髓腔形態變化仍較明顯,該部位是松質骨移行為皮質骨的區域,也是近端固定假體得到可靠壓配、減少下沉的重要區域。因此,MCFI2反映了股骨干骺端約6 cm長的髓腔特征,對干骺端固定短柄假體的形態設計有指導意義。
CFI由Nobel等[7]于1988年首先提出,是國人股骨形態與西方白種人群對比的重要依據[17-18]。CFI分三型,本組煙囪型比例達51.7%,與絕經后女性煙囪型髓腔比例相似。但CroweⅣ型DDH煙囪型髓腔為股骨近段發育不良所致,后者是因骨質疏松致峽部骨量丟失過多,導致股骨髓腔形態變得寬而直。因此,對這兩種不同原因所引起的煙囪型髓腔進行人工全髖關節置換時,股骨柄假體的選擇標準也不同。
本研究發現,MCFI及MCFI2和DCFI均無相關性,提示干骺端髓腔形態和股骨干部髓腔形態無相關。干骺端髓腔形態對CroweⅣ型DDH的人工全髖關節置換術具有重要意義,由于術中需行粗隆下截骨術,因此其股骨柄可采用干骺端與股骨干段分開的設計,再進行組配固定。對截骨后遠端股骨的防旋轉內固定,能防止微動,保證截骨部位骨愈合。而對股骨干骺端4~6 cm的壓配固定是假體植入后獲得牢固初始穩定以及假體骨長入、長期生物學固定的關鍵。
綜上述,CroweⅣ型DDH患者股骨近段形態和正常人群存在明顯差異,其高位脫位、異常前傾角、股骨畸形改變使人工全髖關節置換操作復雜,必要時需要設計專屬DDH股骨柄甚至適合患者的個性化髖關節假體。
對于繼發于發育性髖關節發育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)的晚期骨關節炎,行人工全髖關節置換技術要求高[1]。尤其是Crowe分型[2]Ⅲ、Ⅳ型高位脫位患者,因其股骨近段畸形、軟組織攣縮、肌肉發育不良、骨量儲備差,進一步增加了手術困難,術后并發癥發生率高,影響了假體遠期生存率[3]。目前,關于DDH股骨近段形態的研究主要集中于CroweⅡ、Ⅲ型[4-6],針對國人CroweⅣ型高位脫位患者的股骨近段形態研究較少。為此,我們對CroweⅣ型DDH患者行X線片及三維CT測量觀察,分析其股骨近段形態特征,為人工全髖關節置換術中股骨側處理方法的選擇及設計適合該類患者的專屬DDH股骨柄甚至個性化假體提供參考。
1 材料與方法
1.1 實驗對象
選擇蘇州大學附屬第一醫院骨科2004年6月-2014年12月收治的49例58髖CroweⅣ型成人DDH患者。其中男7例8髖,年齡19~80歲,平均47.3歲;女42例50髖,年齡18~73歲,平均30.0歲。所有患者均攝股骨近段正側位X線片,其中17例17髖行三維CT掃描。
1.2 影像學檢查方法
1.2.1 X線片
采用德國Siemens公司DR/CR攝片機,焦距為80 cm,放大率為125%,電腦自動生成標尺。所有患者盡量攝標準正側位X線片,包括患髖和上2/3股骨。攝正位片時,患者取仰臥位,球管以腹股溝平面為中心,患肢適度內旋(約15°)抵消前傾角,使股骨頸與球管相垂直。對于患肢內旋、股骨頸后傾患者,則將患肢置于正立位攝片。攝側位片時,患者取平臥位,DR采集板立于被檢測者髖部外側臺面,盡量使采集板長軸與股骨頸平行。攝片時對側髖關節屈曲,以免阻擋射線。
1.2.2 CT掃描
采用德國Siemens公司64排螺旋CT,患者取仰臥位,雙下肢保持旋轉中立位。掃描范圍包括股骨頭上部至股骨髁部,層厚3 mm,間距3 mm。掃描條件:120 kV,100 mA。
1.3 測量參數
X線片及CT掃描數據均儲存為Dicom格式,采用PACS工作站自帶軟件初步測量,并用基于MAC系統的OsiriX v.5.8.5軟件(Pixmeo公司,瑞士)進一步測量。除股骨頸前傾角于17例17髖三維CT圖像測量外,其余參數均于正側位X線片圖像測 量。
1.3.1 股骨近段髓腔徑長參數
① 小粗隆中點以上2 cm處至小粗隆中點以下12 cm處每隔1 cm處的髓腔內徑(即T+2 cm~T-12 cm)。② 峽部髓腔內徑。③ 峽部內、外側皮質厚度。④ 峽部高度:小粗隆中點至股骨髓腔峽部距離。⑤ 股骨頭脫位距離:患側小粗隆中點至健側小粗隆最凸點水平線的垂直距離。如為雙髖患者,則測量小粗隆中點至雙側坐骨結節最低點連線的垂直距離。⑥ 股骨柄參考最短長度:小粗隆中點以上2 cm至峽部以遠3 cm的長度。見圖 1 a。

1.3.2 股骨近段髓腔形態參數
① 股骨近段髓腔開大指數(canal flare index,CFI):小粗隆中點以上2 cm處髓腔內徑與峽部髓腔內徑比值;股骨干骺端CFI(metaphyseal CFI,MCFI):小粗隆中點以上2 cm處與小粗隆中點以下12 cm處髓腔內徑比值;MCFI2:小粗隆中點以上2 cm處與小粗隆中點以下4 cm處髓腔內徑比值;股骨遠端CFI(distal CFI,DCFI):小粗隆中點以下2 cm處與峽部髓腔內徑比值。見圖 1 b。股骨近段髓腔形態根據Noble分型[7],其中CFI<3.0為煙囪型,3.0~4.7為正常型,>4.7為漏斗型。
② 股骨近段髓腔開大角:通過小粗隆中點上方2 cm處髓腔內徑和峽部髓腔內徑的兩條平行線段圍成的倒梯形的兩條側邊延長線所構成的銳角;干骺端髓腔開大角1、2:通過小粗隆中點上方2 cm處髓腔內徑的直線分別與通過小粗隆中點下方2、4 cm處髓腔內徑的平行線圍成的倒梯形的兩條側邊延長線所構成的銳角;股骨干部髓腔開大角:通過小粗隆中點下方2 cm處髓腔內徑和峽部髓腔內徑兩條平行線段圍成的倒梯形的兩條側邊延長線所構成的銳角。以上角度均通過反正切函數測得。
③ 測量股骨頸前傾角、頸干角,并觀察股骨頭、頸形態。
1.4 統計學方法
采用SPSS19.0統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示,組間比較采用單因素方差分析,兩兩比較SNK檢驗;CFI、DCFI分別與MCFI、MCFI2的相關性分析采用Pearson 相關系數檢驗;檢驗水準取雙向α=0.05。
2 結果
2.1 股骨近段髓腔解剖參數
股骨近段髓腔解剖參數見表 1、2。本組49例58髖股骨頭均為完全脫位,其中8髖(13.8%)股骨頭、頸完全消失,11髖(19.0%)股骨頭明顯萎縮、變形,股骨頸基本消失,無法測量股骨頸干角;余39髖均有不同程度的股骨頭變形。行三維CT檢查的17髖均成功測量股骨頸前傾角及頸干角,其中3 髖(17.6%)后傾,14髖(82.4%)前傾。本組股骨近段髓腔形態根據Noble分型標準,其中煙囪型30髖(51.7%),正常型26髖(44.8%),漏斗型2髖(3.4%)。煙囪型髓腔比例明顯高于國內外學者[7-10]所測正常人群比例(8.6%~16.5%)。


將本研究測量的CroweⅣ型股骨近段解剖參數與嚴亮等[6, 8, 10]報道的國內正常人群以及CroweⅠ~Ⅲ型患者比較,結果顯示CroweⅣ型患者小粗隆中點髓腔內徑(T0 cm)、峽部髖腔內徑、CFI、前傾角與以上人群比較,差異均有統計學意義(P<0.05);而頸干角及峽部高度與之比較,差異無統計學意義(P>0.05)。見表 3。

2.2 股骨近段髓腔形態參數間相關性分析
CFI與MCFI成正相關(r=0.63,P=0.00),y=0.355 3x+1.031 8,R2=0.391 4;與MCFI2成正相關(r=0.81,P=0.00),y=0.633 4x+0.581 1,R2=0.664 1。DCFI與MCFI無相關性(r= -0.17,P=0.21),y= -0 .108 7x+1.676 2,R2=0.028 3;與MCFI2無相關性(r= 0.22,P=0.11),y=0.101 6x+0.192 8,R2=0.046 3。
3 討論
3.1 Crowe Ⅳ型成人DDH股骨髓腔特點及對假體選擇的意義
峽部髓腔內徑與臨床股骨柄假體選擇密切相關。本研究測量結果顯示,CroweⅣ型患者小粗隆中點處股骨髓腔內徑(T0 cm)及峽部髓腔內徑均顯著小于CroweⅠ、Ⅱ、Ⅲ型患者及正常人群[6, 8, 10]。因此此類患者行人工全髖關節置換時,不宜選擇標準型股骨柄,因患者髓腔狹窄,術中為插入假體需過度擴髓,可能造成股骨劈裂。而股骨髓腔極度狹窄時,即使采用Ribbed先髖柄(LINK)、0號C2柄(LIMA)也存在插入困難的問題。如患者髓腔極度狹窄或伴有嚴重畸形時,宜選擇定制假體,以期獲得良好的壓配及合適前傾角,利于生物學固定。
3.2 股骨頭脫位程度、前傾角和股骨髓腔變形的關系及臨床意義
本組19髖股骨頭嚴重發育不良、股骨頸明顯縮短,其余患者也有不同程度股骨頭、頸發育不良;而且患者股骨前傾角較CroweⅠ、Ⅱ、Ⅲ型患者前傾角[10]明顯增大。股骨前傾角會影響患者的坐立及行走姿態,矯正增大的前傾角有助于增加關節穩定性,并能延緩骨關節炎的進展[11]。Noble等[12] 及肖瑜等[13]認為隨著髖關節脫位程度的增加,股骨近段髓腔畸形也會更嚴重。盡管也有研究[14]認為,DDH患者明顯增大的前傾角和股骨脫位程度無顯著相關。但我們認為異常股骨前傾角和細而窄小的股骨髓腔是選擇股骨假體的重要因素,但術前預測前傾角調整范圍困難,因此建議選擇可調前傾角的組配型假體。
3.3 MCFI及CFI臨床價值
生物學固定要求假體與股骨近段髓腔松質骨緊密壓配及適宜壓縮,以獲得初期穩定,預留的松質骨在一定應力環境下進入假體表面涂層三維立體交聯孔隙中,達到骨長入而獲得穩固的遠期穩定[15]。因此,干骺端股骨髓腔為假體匹配和壓配以及骨長入的最重要部位,其形態研究也是近段固定股骨柄設計的重要依據。本研究發現,股骨頸截骨平面(小粗隆中點以上2 cm)至股骨矩內側曲線下緣處(小粗隆中點以下4 cm)區域是股骨柄與干骺端髓腔壓配的最重要部位。因此,我們采用改進的MCFI,即MCFI2(T+2 cm/T-4 cm)來描述干骺端髓腔形態,與MCFI(T+2 cm/T-2 cm)相比,其對干骺端髓腔的描述更完整[16]。本研究MCFI2均值為2.81,明顯大于MCFI均值2.32,表明小粗隆中點以下2~4 cm之間髓腔形態變化仍較明顯,該部位是松質骨移行為皮質骨的區域,也是近端固定假體得到可靠壓配、減少下沉的重要區域。因此,MCFI2反映了股骨干骺端約6 cm長的髓腔特征,對干骺端固定短柄假體的形態設計有指導意義。
CFI由Nobel等[7]于1988年首先提出,是國人股骨形態與西方白種人群對比的重要依據[17-18]。CFI分三型,本組煙囪型比例達51.7%,與絕經后女性煙囪型髓腔比例相似。但CroweⅣ型DDH煙囪型髓腔為股骨近段發育不良所致,后者是因骨質疏松致峽部骨量丟失過多,導致股骨髓腔形態變得寬而直。因此,對這兩種不同原因所引起的煙囪型髓腔進行人工全髖關節置換時,股骨柄假體的選擇標準也不同。
本研究發現,MCFI及MCFI2和DCFI均無相關性,提示干骺端髓腔形態和股骨干部髓腔形態無相關。干骺端髓腔形態對CroweⅣ型DDH的人工全髖關節置換術具有重要意義,由于術中需行粗隆下截骨術,因此其股骨柄可采用干骺端與股骨干段分開的設計,再進行組配固定。對截骨后遠端股骨的防旋轉內固定,能防止微動,保證截骨部位骨愈合。而對股骨干骺端4~6 cm的壓配固定是假體植入后獲得牢固初始穩定以及假體骨長入、長期生物學固定的關鍵。
綜上述,CroweⅣ型DDH患者股骨近段形態和正常人群存在明顯差異,其高位脫位、異常前傾角、股骨畸形改變使人工全髖關節置換操作復雜,必要時需要設計專屬DDH股骨柄甚至適合患者的個性化髖關節假體。