朱 琦,忻振凱,黃德民,婁 楠,余志才,慕晶晶

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為髖關(guān)節(jié)是球窩關(guān)節(jié)，髖臼和股骨頭的球形中心都是髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心(hip joint centerofrotation,HJC)[1-3]。然而有一些研究髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎病因的學(xué)者[4-5]意識(shí)到髖關(guān)節(jié)不一定是球窩關(guān)節(jié)。有研究[6]認(rèn)為髖關(guān)節(jié)更加接近于帕斯卡蝸線旋轉(zhuǎn)體，也有研究[7]認(rèn)為髖臼更加接近于橢圓旋轉(zhuǎn)體。無(wú)論是球體、橢圓旋轉(zhuǎn)體還是帕斯卡蝸線旋轉(zhuǎn)體，都需要首先假設(shè)髖臼的形態(tài)是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，也就是存在一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。如果存在垂直于旋轉(zhuǎn)軸的橫截面，旋轉(zhuǎn)體在任意橫截面上都是圓，也就是旋轉(zhuǎn)體在同一橫截面上的任意部分曲率應(yīng)該相同。但是目前無(wú)法確定髖臼是否是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，是否接近于旋轉(zhuǎn)體。本研究對(duì)香港大學(xué)影像資料庫(kù)中2009年8月～2014年3月行骨盆CT掃描的55例研究對(duì)象的影像資料進(jìn)行測(cè)量，報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象納入標(biāo)準(zhǔn)：① 中國(guó)人；② 髖關(guān)節(jié)無(wú)癥狀。排除標(biāo)準(zhǔn)：① 髖關(guān)節(jié)有疼痛或畸形；② 髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎；③ 髖關(guān)節(jié)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎；④ 存在股骨頭壞死；⑤ 既往有髖部骨折或接受過(guò)手術(shù)。本研究共納入55例(110髖)，男22例(44髖)，女33例(66髖)，年齡20～40歲。本研究遵從2000年版赫爾辛基宣言。

1.2 CT掃描及3D重建所有研究對(duì)象使用螺旋CT掃描，投照姿勢(shì)：仰臥位，雙下肢處于完全伸直、旋轉(zhuǎn)中立位，足趾豎直朝上。CT掃描厚度0.625 mm，管電壓120 kV，管電流 80 mA，掃描范圍包括雙側(cè)髖關(guān)節(jié)及整個(gè)骨盆，掃描圖像以DICOM格式保存。將DICOM圖像導(dǎo)入Mimics 19.0 軟件進(jìn)行3D重建，步驟如下：調(diào)校對(duì)比→閾值設(shè)定→區(qū)域延伸→3D重建。

1.3 模型測(cè)量將3D重建模形導(dǎo)入3-matic research 11.0軟件。髖臼骨性邊緣有3個(gè)凸起分別為前上凸起、前下凸起、后下凸起，確定3個(gè)凸起的最凸出點(diǎn)，通過(guò)3個(gè)最凸出點(diǎn)可以確定一個(gè)圓(髖臼開(kāi)口圓)，軟件自動(dòng)確定圓的中心，為髖臼開(kāi)口中心。在髖臼的關(guān)節(jié)面上確定任意1個(gè)點(diǎn)，通過(guò)這點(diǎn)和髖臼邊緣的3個(gè)最凸出點(diǎn)可確定一個(gè)球形(髖臼球)，軟件自動(dòng)顯示球形中心，此中心為HJC。連接HJC和髖臼開(kāi)口中心得到髖臼軸線。以髖臼開(kāi)口圓為平面建立草圖，在草圖上確立髖臼切跡的中點(diǎn)，通過(guò)髖臼軸線和髖臼切跡中點(diǎn)確立0°基準(zhǔn)面，以髖臼軸線為旋轉(zhuǎn)軸，將0°基準(zhǔn)面旋轉(zhuǎn)360°,每旋轉(zhuǎn)60°復(fù)制一次，可得到60°、120°、180°、240°、300°、360°共6個(gè)基準(zhǔn)平面，通過(guò)軟件確定髖臼骨性關(guān)節(jié)面與每個(gè)基準(zhǔn)平面的相交曲線，所有相交曲線將髖臼骨性關(guān)節(jié)面分為0°～60°、60°～120°、120°～180°、180°～240°、240°～300°、300°～360° 6個(gè)區(qū)域(見(jiàn)圖1A)。對(duì)每個(gè)區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記并復(fù)制(見(jiàn)圖1B)，對(duì)該標(biāo)記區(qū)域使用建立擬合球體功能，擬合球的半徑可視為這一標(biāo)記區(qū)域關(guān)節(jié)面的曲率(見(jiàn)圖1C)。用同樣方法標(biāo)記整個(gè)髖臼骨性關(guān)節(jié)面，建立擬合整個(gè)髖臼骨性關(guān)節(jié)面的球體，測(cè)量整個(gè)關(guān)節(jié)面曲率，計(jì)算每個(gè)區(qū)域關(guān)節(jié)面曲率與整體關(guān)節(jié)面曲率的比值。曲率比值>1表示此區(qū)域較整體骨性關(guān)節(jié)面平坦，且比值越大表明該區(qū)域相對(duì)整個(gè)關(guān)節(jié)面越平坦；曲率比值=1表示此區(qū)域關(guān)節(jié)面彎曲程度與整體骨性關(guān)節(jié)面相同；曲率比值<1表示此區(qū)域較整體骨性關(guān)節(jié)面彎曲程度更高。為了便于每個(gè)區(qū)域的比較，左髖以逆時(shí)針?lè)较驕y(cè)量，右髖以順時(shí)針?lè)较驕y(cè)量，以保證在左側(cè)和右側(cè)髖關(guān)節(jié)中，0°～60°區(qū)域均包含髖臼前腳，300°～360°區(qū)域均包含髖臼后腳。

圖1 確定髖臼骨性關(guān)節(jié)面不同區(qū)域并測(cè)量曲率 A.將髖臼骨性關(guān)節(jié)面分為6個(gè)區(qū)域；B.對(duì)劃分的區(qū)域分別進(jìn)行標(biāo)記，圖中箭頭所示暗色區(qū)域?yàn)?00°～360°區(qū)域；C.對(duì)標(biāo)記區(qū)域(箭頭所示暗色區(qū)域)使用建立擬合球體功能，擬合球的半徑可視為這一區(qū)域關(guān)節(jié)面的曲率

1.4 測(cè)量評(píng)估從所有研究對(duì)象中隨機(jī)選擇10例，由兩位醫(yī)師分別測(cè)量，1個(gè)月后其中一位醫(yī)師對(duì)10例再單獨(dú)測(cè)量，共得到3組數(shù)據(jù)。計(jì)算這3組數(shù)據(jù)的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient，ICC)，評(píng)估測(cè)量方法的可靠性，ICC>0.75表示可靠性高。

2 結(jié)果

ICC在不同測(cè)量者間為0.95，同一測(cè)量者不同時(shí)間為0.91，表明本研究的測(cè)量方法可靠性較高，可僅選擇一位測(cè)量者進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量。

男、女0°～60°區(qū)域曲率比值均大于60°～120°、120°～180°、180°～240° 3個(gè)區(qū)域曲率比值，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，其余同性別內(nèi)各區(qū)域曲率比值之間比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。不同性別對(duì)應(yīng)區(qū)域曲率比值比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表1。

表1 關(guān)節(jié)面不同區(qū)域的曲率比值

3 討論

為了對(duì)髖關(guān)節(jié)手術(shù)進(jìn)行術(shù)前模擬及對(duì)步態(tài)和髖關(guān)節(jié)周?chē)∪饬W(xué)進(jìn)行相關(guān)的研究，需要準(zhǔn)確的確定HJC，計(jì)算相關(guān)的運(yùn)動(dòng)力學(xué)[8]。研究[6-7]發(fā)現(xiàn)，帕斯卡蝸線旋轉(zhuǎn)體或橢圓旋轉(zhuǎn)體可以更好地模擬髖關(guān)節(jié)。本研究結(jié)果顯示髖臼骨性關(guān)節(jié)面0°～60°區(qū)域曲率比值明顯大于其他區(qū)域，且與60°～120°、120°～180°、180°～240° 3個(gè)區(qū)域比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明關(guān)節(jié)面不是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，不是旋轉(zhuǎn)體，所以無(wú)論是球形、帕斯卡蝸線旋轉(zhuǎn)體或橢圓旋轉(zhuǎn)體都不能完全模擬髖臼的形態(tài)，提示需要發(fā)展更加合適的模型來(lái)模擬髖關(guān)節(jié)以確定HJC。

對(duì)于髖臼撞擊引起的骨性關(guān)節(jié)炎，以往的研究集中于髖臼頂和前后壁[9]，后續(xù)研究逐漸發(fā)現(xiàn)髖臼下部的骨性形態(tài)也關(guān)系到髖關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，髖臼下部也會(huì)發(fā)生股骨頸和髖臼的撞擊[10-12]。目前研究提示骨性關(guān)節(jié)炎可能是繼發(fā)于髖臼邊緣的撞擊[13]。Steppacher et al[14]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)育不良的髖臼在前下方對(duì)股骨頭的包容較少，內(nèi)凹的髖臼在前下方對(duì)股骨頭的包容較多。Hatem et al[15]的研究結(jié)果顯示髖臼前腳包容性比后腳弱。Tibor et al[11]研究認(rèn)為，髖臼前下盂唇損傷的原因可能是一些患者股骨頸前下基底部增生，在髖關(guān)節(jié)后伸、內(nèi)旋時(shí)和髖臼前下部撞擊引起損傷，或者可能存在關(guān)節(jié)內(nèi)或關(guān)節(jié)外的坐骨股骨撞擊，導(dǎo)致繼發(fā)性前下部分不穩(wěn)定。本研究結(jié)果顯示，0°～60°區(qū)域曲率比值明顯大于其他區(qū)域，提示該區(qū)域相對(duì)整個(gè)關(guān)節(jié)面而言較平坦，對(duì)股骨頭的包容性較小，從而引起前下不穩(wěn)定，在正常髖關(guān)節(jié)、髖臼前下方存在不穩(wěn)定，可引起撞擊進(jìn)而發(fā)展為骨性關(guān)節(jié)炎。

綜上所述，中國(guó)人髖臼骨性關(guān)節(jié)面并不是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，關(guān)節(jié)面前下部分較其他部分更加平坦，關(guān)節(jié)面其他部分接近旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。