正常髕骨解剖形態(tài)學(xué)的CT研究

          全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)越來越多地被應(yīng)用于治療晚期膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)病,取得了良好的臨床療效[l].但同時(shí)也存在較多的與髕骨置換相關(guān)的并發(fā)癥,如髕骨骨折、髕骨不穩(wěn)定及髕骨假體磨損松動(dòng)等,髕股關(guān)節(jié)并發(fā)癥在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后所有并發(fā)癥中的比例高達(dá)50%以上E.合適的髕骨假體以及精確的手術(shù)操作可在一定程度上減少上述并發(fā)癥的發(fā)生,而精確掌握髕骨的解剖形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)對假體選擇、髕骨假體設(shè)計(jì)及提高手術(shù)操作的精確性如保留合適的髕骨厚度等方面均有重要的指導(dǎo)意義.
          目前國外已有針對其人群髕骨形態(tài)學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行研究的文獻(xiàn)報(bào)道,但人種差異可能造成髕骨形態(tài)不同,對國人進(jìn)行髕骨置換操作時(shí)在假體選擇以及確保手術(shù)操作精確性等方面不能直接參考國外人群的相關(guān)數(shù)據(jù).國內(nèi)也有學(xué)者對國人的髕骨形態(tài)學(xué)特征進(jìn)行了研究,但研究方法多采用在二維Ⅹ線片上進(jìn)行測量在Ⅹ線二維影像中,測量髕骨相關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確性可能受到Ⅹ線投照角度以及難以確定Ⅹ線片上與各參數(shù)所對應(yīng)的徑線等多方面因素的限制,在理論上存在較大的誤差.
          本研究選擇健康成年國人的正常膝關(guān)節(jié)進(jìn)行CT掃描,按性別進(jìn)行分組,將CT掃描數(shù)據(jù)利用專用軟件進(jìn)行重建處理,在髕骨的三維結(jié)構(gòu)上確定與髕骨高度、寬度、厚度以及髕骨嵴等參數(shù)所對應(yīng)的切面后進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的測量,同時(shí)利用軟件對重建后的髕骨進(jìn)行模擬切骨操作,并進(jìn)一步測量剩余的骨量厚度.研究目的:(1)通過測量正常髕骨的解剖參數(shù)探討其形態(tài)學(xué)特點(diǎn),(2)比較國人男性與女性髕骨形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)的差異,(3)探討國人髕骨形態(tài)學(xué)特點(diǎn)及性別差異在髕骨假體選擇及設(shè)計(jì)、髕骨置換手術(shù)操作等方面的指導(dǎo)作用.
          資料與方法 
          一、研究對象 募集膝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)正常的健康成年國人ω名,男32名,女⒛名;年齡18-~s4歲,平均337歲;體重53~91吒,平均臼.2吒;身高153△81cm,平均1甾cm.隨機(jī)選擇左側(cè)或右側(cè)膝關(guān)節(jié)進(jìn)行測量,左側(cè)31膝,右側(cè)⒛膝.
研究對象納入標(biāo)準(zhǔn):(1)18歲以上ω歲以下發(fā)育正常的成年國人;(2)膝關(guān)節(jié)部位無腫脹、疼痛癥狀,膝關(guān)節(jié)無外傷史;(3)體格檢查示髕骨研磨征陰性,髕骨恐懼試驗(yàn)陰性,提示無髕骨半脫位及脫位;(4)CT檢查未發(fā)現(xiàn)骨折、膝關(guān)節(jié)周圍腫瘤、膝關(guān)節(jié)退變及其他膝關(guān)節(jié)病變.
          二、CT掃描
          膝關(guān)節(jié)伸直位,采用ToshibabZI排Aqui1ionTsx-101ACT掃描儀進(jìn)行掃描.掃描條件:120kⅤ,200mAs.掃描范圍:從脛骨近端二分之一至股骨遠(yuǎn)端二分之一.容積數(shù)據(jù)采用標(biāo)準(zhǔn)算法重建,層厚0.5mm,重建間距0.5mm.CT軸位層厚1.0mm,層距1.0mm,觀察窗寬為15OO,窗位350.
          三、測量方法 應(yīng)用mimics10.0軟件(Materialise,比利時(shí))對CT影像進(jìn)行三維重建處理(圖1).重建后分別生成髕骨的矢狀面和橫斷面圖像.
          (一)髕骨高度
          在矢狀面上測量髕骨高度(圖2).選擇髕骨厚的矢狀層面,確認(rèn)髕骨嵴處,髕骨高度定義為髕骨嵴處髕骨關(guān)節(jié)面上端至下端的距離.
          (二)髕骨厚度、寬度及髕骨內(nèi)側(cè)寬度在橫斷面上測量髕骨厚度、寬度及髕骨內(nèi)側(cè)寬度.髕骨厚度定義為髕骨嵴部位髕骨關(guān)節(jié)面至髕骨表面的大距離(圖3).髕骨寬度定義為髕骨內(nèi)側(cè)緣至髕骨外側(cè)緣的大距離,髕骨內(nèi)側(cè)寬度定義為髕骨嵴至內(nèi)側(cè)緣的距離(圖4).
          (三)髕骨寬高比及髕骨嵴 髕骨寬高比定義為髕骨寬度/髕骨高度×1OO%,髕骨嵴的位置定義為髕骨內(nèi)側(cè)寬度/髕骨寬度×.
          ·(四)髕骨切骨后的剩余髕骨厚度模擬髕骨置換時(shí)于髕骨厚處按髕骨外側(cè)關(guān)節(jié)面進(jìn)行髕骨切骨,切骨面至髕骨表面的大距離即為切骨后剩余髕骨厚度(圖5).
          上述指標(biāo)分別由兩名有經(jīng)驗(yàn)的骨科醫(yī)生各測量兩次,得出四組數(shù)據(jù),取平均值作為每個(gè)測量的終結(jié)果.
          四、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
          使用SPsS16.0統(tǒng)計(jì)軟件(SPSS,美國)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析.男女兩組觀察指標(biāo)的比較采用成組設(shè)計(jì)資料J檢驗(yàn),檢驗(yàn)水準(zhǔn)α值取雙側(cè)0.O~s.
          結(jié)果
          髕骨高度總體平均為(30.b~s±2.")mm.男性髕骨高度大于女性髕骨,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.
          髕骨寬度總體平均為(42."±3.76)mm.男性髕骨寬度大于女性,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.
          髕骨厚度總體平均為(21.38±1.9~s)mm.男性髕骨厚度大于女性,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.
          髕骨寬高比總體平均為1.40±0.11.男性與女性差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.
          髕骨嵴位置總體位于髕骨上緄.8%偏內(nèi)側(cè).男性髕骨嵴位于髕骨上42.9%偏內(nèi)側(cè),女性位于髕骨上緄.6%偏內(nèi)側(cè),兩者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.
          模擬髕骨置換行髕骨切骨后總體剩余髕骨厚度為(12.39±1.75)mm.男性剩余髕骨厚度大于女性,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1).
         

           討論
          一、髕骨的三維形態(tài) 本研究結(jié)果顯示正常成年國人的髕骨寬高比為1⒕左右,男女沒有差異,而在髕骨高度和髕骨寬度這兩項(xiàng)指標(biāo)上男女之間均存在差異,提示男性與女性髕骨的正面觀形態(tài)基本相似,女性髕骨(39.57mm×28."mm)較男性髕骨(45.02mm×31.95mm)更小.Baldwin和HouseB]的研究結(jié)果顯示白種人群的髕骨寬高比為1,3(46mm×36mm)左右.將兩者進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn),國人的髕骨較白種人小,而且從正面觀形態(tài)上看更扁一些.這說明無論是髕骨大小還是形態(tài),國內(nèi)人群與國外人群之間均存在差異,提示我們在術(shù)前假體準(zhǔn)各或髕骨假體設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮國人的髕骨形態(tài)學(xué)特點(diǎn),也許小號的偏橢圓形的髕骨假體更適合國人.
          二、髕骨嵴位置
          本研究結(jié)果顯示國人男性與女性的髕骨嵴基本處于髕骨上的相同位置,大致位于髕骨整體寬度的內(nèi)側(cè)42.8%處,換算成髕骨內(nèi)側(cè)寬度與髕骨外側(cè)寬度的比例為.這與Baldwin和Hou∞B]的研究結(jié)果一致.也就是說,無論是國人還是國外人群,髕骨置換后髕骨假體均應(yīng)位于髕骨上偏內(nèi)側(cè)的位置,有利于恢復(fù)正常髕骨內(nèi)側(cè)的高點(diǎn).
          三、髕骨厚度 髕骨厚度一直是關(guān)節(jié)外科醫(yī)生關(guān)注的焦點(diǎn),髕骨置換時(shí)需要考量的幾個(gè)髕骨厚度指標(biāo)包括髕骨置換之前的髕骨厚度、髕骨切骨后的剩余骨量厚度以及髕骨置換之后的髕骨總厚度.一般來講,髕骨切骨后要保留合適厚度的剩余骨量,髕骨置換后髕骨的厚度應(yīng)等同于術(shù)前的髕骨厚度或減小卜2mm.本研究結(jié)果顯示,國人女性髕骨(厚19.88mm)明顯薄于男性髕骨(厚".38mm),總體平均厚度為21.38mm.
          這一結(jié)果與國內(nèi)其他研究結(jié)果(厚度21mm)基本相同:.
          參考Baldwin和HouseE的研究中髕骨厚度測量結(jié)果(女21.8mm,男⒛.9mm)及Kim等:]的研究結(jié)果(女21.2mm,男23.1mm)可以看出,國人的髕骨較西方白種人及韓國人要薄,我們在進(jìn)行髕骨置換時(shí)更應(yīng)該注意髕骨厚度問題,防止髕骨切骨后過于薄弱引起術(shù)后髕骨骨折等并發(fā)癥cRetlben等⒗]的研究提示髕骨切骨后剩余骨量小于15mm時(shí)容易引起髕骨骨折.但Kim等Ⅱ?qū)x骨置換的全膝關(guān)節(jié)置換患者隨訪1年,結(jié)果卻顯示髕骨切骨后剩余骨量大于12mm與小于12mm(但大于10mm),兩組并發(fā)癥發(fā)生率并無明顯差異.
          目前國內(nèi)常用的髕骨假體的小厚度為7mm,如果按照髕骨置換前后總厚度相同的原則,國人男性與女性在髕骨切骨后的剩余骨量厚度分別為15mm和12mm左右.雖然尚處于能夠接受的范圍之內(nèi),但女性的髕骨剩余骨量已接近低限,不容許有手術(shù)操作誤差,操作時(shí)需要極其謹(jǐn)慎.⒗m(xù)等:]的研究同時(shí)發(fā)現(xiàn),髕骨置換后的總厚度在髕骨原厚度+3mm范圍內(nèi)均不增加術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率.這提示我們對髕骨較薄的國人患者尤其是女性,可以考慮適當(dāng)多保留一些髕骨切骨后的剩余骨量,而不必嚴(yán)格追求髕骨置換前后的總厚度相同.但也要注意髕骨厚度不能增加過多,否則可能導(dǎo)致局部應(yīng)力增加從而引起膝前區(qū)疼痛或髕骨假體磨損增加E.
          髕骨切骨可以參照髕骨原厚度進(jìn)行,如果髕骨本身存在嚴(yán)重病變,也可以參照髕骨外側(cè)關(guān)節(jié)面的軟骨下骨進(jìn)行髕骨切骨阝].但本研究模擬髕骨切骨操作的結(jié)果顯示,參照髕骨外側(cè)關(guān)節(jié)面切骨后男性髕骨剩余厚度為13.18mm、女性為11.⒛mm,剩余骨量均較少.如果試圖多保留些髕骨骨量,則可以考慮在參照髕骨外側(cè)關(guān)節(jié)面的同時(shí)切骨量要少.
          目前臨床上常用的髕骨假體有嵌人式假體和覆蓋式假體lpl刨,兩者的手術(shù)操作方式不盡相同.參考本研究結(jié)果,對總體上髕骨較薄的國人來講,選用覆蓋式假體時(shí),髕骨切骨可以參照髕骨外側(cè)關(guān)節(jié)面進(jìn)行,但需要估計(jì)所保留的骨量厚度;選用嵌人式假體時(shí),可通過微調(diào)去骨的深度來保留合適的剩余骨量.
          四、研究的局限性 本研究采用CT檢查及測量方法,沒有將正常髕骨的軟骨厚度考慮在內(nèi),因此在測量正常髕骨的厚度時(shí)存在一定誤差.但我們認(rèn)為這并不影響對其他髕骨參數(shù)的測量;而且,對需行髕骨置換的患者來講其髕骨軟骨尤其在髕骨嵴處往往已發(fā)生較為嚴(yán)重的磨損,此時(shí)軟骨厚度對術(shù)中切骨前髕骨厚度的測量影響不大.
          由于CT檢查費(fèi)用較為昂貴,本研究納入病例數(shù)較少,若將測量數(shù)據(jù)按年齡、身高、體重以及不同生長地域等指標(biāo)細(xì)化分組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析比較困難.但由于本研究中的病例均來自國內(nèi)人群,因此能在一定程度上反映國人的生長發(fā)育特點(diǎn),與國外人群相關(guān)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較仍具有一定的參考價(jià)值.
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