股骨近端结构测量指导髋部骨折术前方案

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.09.016

中国组织工程研究 ›› 2013, Vol. 17 ›› Issue (9): 1625-1632.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2013.09.016

• 骨与关节损伤基础实验 basic experiments of bone and joint injury • 上一篇下一篇

股骨近端结构测量指导髋部骨折术前方案

蔡思清¹，蔡冬鹭¹，颜丽笙¹，潘源城²，庄华烽²，李毅中²

1福建医科大学第二临床医学院影像学教研室，福建省泉州市 362000
2福建医科大学第二临床医学院外科学教研室，福建省泉州市 362000

收稿日期:2012-11-08 修回日期:2012-11-17 出版日期:2013-02-26 发布日期:2013-02-26
通讯作者: 李毅中，硕士，教授，主任医师，福建医科大学第二临床医学院外科学教研室，福建省泉州市 362000 doctorlyz@sina.com
作者简介:蔡思清，女，福建省泉州市人，汉族，福建医科大学毕业，主任医师、副教授，主要从事放射诊断、介入治疗以及骨质疏松症诊断的研究。 siqingcai@yahoo.com.cn

Geometry measurement of the proximal femur in the preoperative plan of hip fractures

Cai Si-qing¹, Cai Dong-lu¹, Yan Li-sheng¹, Pan Yuan-cheng², Zhuang Hua-feng², Li Yi-zhong²

1 Department of Imaging, the Second Clinical College of Fujian Medical University, Quanzhou 362000, Fujian Province, China
2 Department of Surgery, the Second Clinical College of Fujian Medical University, Quanzhou 362000, Fujian Province, China

Received:2012-11-08 Revised:2012-11-17 Online:2013-02-26 Published:2013-02-26
Contact: Li Yi-zhong, Master, Professor, Chief physician, Department of Surgery, the Second Clinical College of Fujian Medical University, Quanzhou 362000, Fujian Province, China doctorlyz@sina.com
About author:Cai Si-qing, Chief physician, Associate professor, Department of Imaging, the Second Clinical College of Fujian Medical University, Quanzhou 362000, Fujian Province, China siqingcai@yahoo.com.cn

摘要/Abstract

摘要：

背景：髋部骨折在临床上很常见，治疗后常有骨质疏松和深静脉血栓形成等多种并发症，因此需要制定细致的治疗前计划。
目的：对老年女性患者股骨近端结构进行测量，以帮助制定髋部骨折术前计划。
方法：纳入2010年1月至2012年5月于福建医科大学附属第二医院就诊的临床需要拍骨盆平片的50岁或以上女性患者204例，应用实达易联众医用后处理软件对患者骨盆平片上股骨颈轴长、股骨颈中段宽度、股骨颈中段髓腔宽度、颈干角及髓腔闪烁指数进行测量。有股骨颈骨折的患者测量健侧，并依据患者的年龄进行分层分析。
结果与结论：髋部平片测量结果显示，老年女性患者股骨颈轴长(97.14±6.16) mm，股骨颈中段宽度(33.76±3.03) mm，股骨颈中段髓腔宽度(28.28±3.48) mm，颈干角(127.05±3.43)°；髓腔闪烁指数为(3.50±0.55)。分层分析结果显示，随着患者年龄的增大，髓腔闪烁指数逐渐减小，且股骨颈骨折患者明显小于非股骨颈骨折患者(P < 0.01)。股骨近端结构测量有助于制定髋部骨折术前计划，选择内固定安放的最佳位置，根据髓腔闪烁指数有助于选择合适的股骨假体。

关键词: 骨关节植入物, 骨损伤基础实验, 髋部骨折, 股骨近端几何结构, 测量, 股骨颈, 颈干角, 髓腔闪烁指数, 治疗前计划, 并发症, 骨质疏松症, 深静脉血栓形成, 骨关节植物入图片文章

Abstract:

BACKGROUND: Hip fracture is commonly seen, and frequently complicated with osteoporosis and deep vein thrombosis after treatment. Therefore, the careful preoperative plan is necessary.
OBJECTIVE: To measure the geometric parameters of the proximal femur in the elderly female patients and to design the preoperative plan.
METHODS: The pelvis radiographs of 204 female patients aged ≥ 50 years were collected between January 2010 and May 2012 from the Second Affiliated Hospital of Fujian Medical University. The geometric parameters, including femoral neck axis length, femoral neck width, medullary cavity width of femoral neck, femoral neck-shaft angle and canal flare index were measured with START-SOUTHERN medical software. The geometric parameters were measured in the contralateral hip for the patients with femoral neck fracture. Stratified analysis was done according to age.
RESULTS AND CONCLUSION: The measurement results of hip plain films showed the femoral neck axis length of the old female patients was (97.14±6.16) mm, the femoral neck width was (33.76±3.03) mm, the medullary cavity width of femoral neck was (28.28±3.48) mm and the femoral neck-shaft angle was (127.05±3.43)°. The canal flare index was 3.50±0.55. Stratified analysis showed that, with aging, the canal flare index was reduced, and the canal flare index in the patients with femoral neck fracture was less than that in the non-fracture patients (P < 0.01). The measurement of the geometric parameters of the proximal femur was helpful to draw up the preoperative plan for patients with hip fracture and select the best placement of internal fixation. The canal flare index was beneficial for selecting the suitable prosthesis.

Key words: bone and joints implants, basic experiment of bone injuries, hip fracture, proximal femur geometry, measurement, femoral neck, neck-shaft angle, medullary cavity scintillation index, pre-treatment plan, complications, osteoporosis, deep vein thrombosis, photographs-containing paper of bone and joint implants

中图分类号:

R318

蔡思清，蔡冬鹭，颜丽笙，潘源城，庄华烽，李毅中. 股骨近端结构测量指导髋部骨折术前方案[J]. 中国组织工程研究, 2013, 17(9): 1625-1632.

Cai Si-qing, Cai Dong-lu, Yan Li-sheng, Pan Yuan-cheng, Zhuang Hua-feng, Li Yi-zhong. Geometry measurement of the proximal femur in the preoperative plan of hip fractures[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2013, 17(9): 1625-1632.

图/表（结果） 6

2.1 研究对象数量分析 研究共纳入204例50岁以上女性患者，均进入结果分析。

2.2 研究纳入的老年女性患者的股骨近端几何结构参数测量结果 依据患者骨盆平片进行测量，204例患者中股骨颈轴长最短为80 mm，最长为113 mm，股骨颈中段宽度最短为27 mm，最长为43 mm，股骨颈中段髓腔宽度最短为20 mm，最长为39 mm，颈干角最大为139°，最小为118°，测量的典型图片见图3。

所有患者的股骨近端几何结构参数测量结果见表1。按年龄进行分层分析发现，50-59岁组骨折比例占14%，60-69岁组占18%，70岁及以上组占49%。随着年龄的增大，骨折比率显著增高。50-59岁组与60-69岁组比较，股骨颈轴长、股骨颈中段宽度、股骨颈中段髓腔宽度及颈干角差异均无显著性意义(P > 0.05)，但是髓腔闪烁指数60-69岁组明显小于50-59岁(P < 0.01)；60-69岁组与70岁以上组比较，股骨颈轴长、股骨颈中段宽度及颈干角差异均无显著性意义(P > 0.05)，股骨颈中段髓腔宽度70岁以上组宽于60-69岁组(P < 0.05)，髓腔闪烁指数70岁以上组较60-69岁组小(P < 0.05)；50-59岁组与70岁以上组比较，股骨颈中段宽度及颈干角差异无显著性意义(P > 0.05)，70岁以上组股骨颈轴长明显长于50-59岁组 (P < 0.01)，股骨颈中段髓腔宽度70岁以上组宽于50-59岁组(P < 0.01)，髓腔闪烁指数70岁以上组明显变小(P < 0.01)，见表1。

需要说明的是70岁以上组股骨颈轴长明显长于50-59岁组，课题组认为这一结果并不是颈轴长随年龄增长，而是由于70岁以上组中股骨颈骨折患者占49%所引起，因为股骨颈骨折患者的颈轴长明显大于非骨折组。

骨折组与非骨折组比较，股骨近端几何结构参数测量结果差异均有显著性意义(P < 0.01)，与非骨折组比较，骨折组股骨颈轴长较长，股骨颈中段宽度较宽，股骨颈中段髓腔宽度较宽，颈干角较大，髓腔闪烁指数较小，见表1。

2.3 研究纳入的老年女性患者股骨髓腔闪烁指数的测量结果 纳入的204例老年女性患者股骨髓腔闪烁指数为2.17-5.40，平均值为3.50±0.55，见图4，5。

各年龄段患者股骨髓腔闪烁指数及分布情况见表2。与50-59岁患者比较，60-69岁及70岁以上患者股骨髓腔闪烁指数明显减小(P < 0.05)，且70岁以上患者股骨髓腔闪烁指数小于60-69岁患者(P < 0.05)，见表2。同时，骨折组患者髓腔闪烁指数显著低于非骨折组(P < 0.01)，见表3。

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引言

材料方法

对象和方法
设计：回顾性病例分析。
时间及地点：于2010年1月至2012年5月在福建医科大学附属第二医院放射科及骨科完成。
对象：来自2010年1月至2012年5月于福建医科大学附属第二医院就诊的临床需要拍骨盆平片的患者。
纳入标准：
(1) 50岁及以上妇女。
(2)骨盆片未见异常或单侧新鲜股骨颈骨折者。
(3)骨盆平片显示股骨髓腔峡部者。
排除标准：除股骨颈骨折外，有其他股骨近端疾病者，如股骨头坏死、先天性髋发育不良或脱位、陈旧性股骨颈骨折等，以及其他患有影响股骨近端几何结构的疾病者。
依据纳入排除标准，共有204例女性骨盆平片符合要求，患者年龄50-97岁，平均(66.65±11.47)岁，其中50-59岁64例，平均(54.17±2.90)岁；60-69岁65例，平均(64.40±2.72)岁；70岁以上75例，平均(79.25±6.88)岁。股骨颈骨折患者58例(骨折组)，平均年龄(73.10± 12.17)岁，无股骨颈骨折患者146例(非骨折组)，平均年龄(64.09±10.14)岁。
研究取得所有患者的知情同意，符合《医疗机构管理条例》的相关要求。
方法：
摄片方法：采用飞利浦DIGITAL DIAGNOST VR-DR机拍摄骨盆平片，患者仰卧于摄影床上，身体正中矢状面与正中线重合，并垂直。两下肢伸直，双足轻度内旋10°-15°，摄影距离100 cm。中心线经两侧髂前上棘连线中心下方3 cm处垂直射入。
测量方法：采用Barco Nio 5MP LCD医用专业显示器阅片，应用实达医用后处理软件进行参数测量，长度误差：0.1 mm，骨折组测量健侧。
测量结构参数如下：
颈轴长：为经过股骨头中心及股骨颈中心交于股骨头关节面及股骨近端外侧皮质的连线。
股骨颈中段宽度：为冠状面上股骨颈两侧颈长的中心点的连线。
股骨颈中段髓腔宽度：为冠状面上股骨颈两侧颈长的中心点连线的髓腔内宽度。
颈干角：为颈轴长与股骨近端髓腔中心解剖线的交角。
测量方法见图1。
髓腔闪烁指数：测量小转子近端2 cm处与股骨峡部的髓腔宽度，计算二者比值，即为髓腔闪烁指数，见图2。

主要观察指标：女性患者股骨颈轴长、股骨颈中段宽度、股骨颈中段髓腔宽度、颈干角及股骨髓腔闪烁指数。
统计学分析：计量资料以x(_)±s表示，所有参数多组间的比较采用单因素方差分析，组内两两比较用LSD检验；两组间比较采用t 检验，并做方差齐性检验，使用SPSS 17.0统计学软件进行分析，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

股骨近端结构测量越来越受重视，目前的研究主要集中在骨质疏松症患者髋部骨折的发病机制方面，已经证明股骨近端几何结构与脆性髋部骨折有关。研究发现股骨颈轴长和颈干角与年龄增长无关，但是骨折组的股骨颈轴长比非骨折组长，且差异有显著性意义^[6]。实验结果显示70岁以上组与50-59岁组股骨颈轴长差异有显著性意义，应该归咎于70岁以上组骨折比率高达49%。

股骨颈中段宽度随着年龄增长逐渐增宽，骨折组明显比非骨折组宽，股骨颈中段髓腔宽度随着年龄增大逐渐增宽，骨折组明显比非骨折组宽^[6，8]。课题组的前期研究证实增龄会引起股骨近端皮质变薄，髓腔增宽，骨折风险增大^[7]。特别值得强调的是皮质骨变薄是导致脆性髋部骨折的重要解剖学因素^[7-10]。髋部骨折是最严重的骨质疏松性骨折，因此股骨近端结构测量很有意义，同时了解每例股骨近端结构特点对于做好髋部骨折的手术前计划同样十分重要。

股骨颈骨折常用3枚空心螺钉固定，螺钉在股骨颈的排列呈品字形或倒三角两种方式，采用有限元方法对空心钉内固定术进行力学综合分析发现，3 枚空心钉内固定总体布局呈倒三角时比较好，空心钉的角度接近垂直于骨折线的角度较好，手术综合效果比较好的空心钉位置基本是对称面位置^[11-12]。股骨转子间骨折常用股骨近端髋螺钉和股骨近端髓内钉内固定，股骨近端髋螺钉内固定失败率较高，1年内再次手术率高达14%^[13]。股骨近端髓内钉克服了股骨近端髋螺钉的缺点，但1年内再次手术率也有4%^[14]。螺钉或旋转刀刃太短或穿出是导致手术失败的常见原因^[15-16]。

测量颈轴长能使医师对股骨颈的长度有所了解，便于选择合适长度的螺钉，而测量股骨颈宽度有利于选择螺钉的安放位置。Baumgaertner等^[17]利用尖顶距预测股骨转子间骨折内固定失败，发现尖顶距在20 mm以内不易发生螺钉切割穿出，尖顶距大于20 mm后，随着尖顶距值的增大，螺钉切割穿出率越高。因此，确保尖顶距值小于20 mm，就能有效预防股骨近端髋螺钉或股骨近端髓内钉内固定后螺钉切割穿出所导致的手术失败。

股骨近端髓内钉设计的旋转刀刃与髓内钉夹角为130°，而欧美人的平均颈干角为130°，国人的平均颈干角为127°，因此，欧美人只要顺颈轴长方向打入旋转刀刃即可，而国人若采用同样方式就会引起旋转刀刃尖端上移。位移长度计算公式：TC(位移长度)=2×GT(钉长)×sin 1/2α(内固定物角度与实际颈干角的差)，见图6。

以常用的长度为9 cm的旋转刀刃为例，旋转刀刃尖端将上移0.47 cm，若是股骨近端髋螺钉，则因为螺钉与钢板的夹角为135°，上移将达到1.26 cm，导致尖顶距值增大。因此在做治疗前计划时，应对X射线片的股骨近端结构进行测量，测量颈干角和颈轴长，颈轴长线与股骨头皮质交汇点为顶点(A)，选择颈轴长线上距离A点5-10 mm处作为理想旋转刀刃或螺钉尖端点(T)，按内固定器械的夹角130°或135°，减去实际测得颈干角得α角，以T为原点，在颈轴长线下方画出与颈轴长线夹角为α的线，此线与股骨外侧皮质交叉点B即为打入旋转刀刃或螺钉点，测量B点与理想尖端点的距离，扣除放大率即为所需旋转刀刃或螺钉长度。这样可以确保尖顶距值在20 mm以内，使螺钉固定在股骨头中心部位，避免穿出或太短，达到理想的内固定效果。

髋关节置换是一种常用的治疗髋部骨折中股骨颈骨折的方法，利用模板比对X射线片预测假体的型号是治疗前计划的重要部分，使术者心中有数，减少术中股骨骨折和假体型号准备不足^[18]。股骨近端结构测量已用于治疗前假体预测，弥补模板比对的不足，提高治疗前假体预测的准确率^[19-21]。髋关节置换假体的选择与股骨髓腔形态密切相关，特别是非骨水泥型股骨假体的长期固定有赖于获得坚强的初始固定和通过骨与假体结合获得有效的二次稳定^[22]。要达到上述目的则要求股骨假体与骨面的接触缝隙宽度尽量小于1 mm^[22]，因此假体与骨组织的精确匹配显得尤为重要。

Rubin等^[23]应用三维CT对股骨近端形态进行研究，认为更为精确。Noble等^[24]提出利用髓腔闪烁指数指导股骨近端髓腔分型和全髋关节置换假体设计及选择，将股骨近端髓腔分为3型：髓腔闪烁指数在3.0-4.7为正常髓腔型；髓腔闪烁指数<3.0为烟囱型；髓腔闪烁指数>4.7为倒立香槟瓶型。在200例平均年龄为69.9岁的股骨标本X射线片测量中，平均髓腔闪烁指数为3.80±0.74，其中83%为正常髓腔型，9%为烟囱型，8%为倒立香槟瓶型。汪伟等^[25]研究显示正常国人股骨髓腔形状：68%为正常髓腔型，9%为烟囱型，23%为倒立香槟瓶型。李毅中等^[26]分析100例因股骨颈骨折、股骨头坏死或骨关节炎行髋关节置换患者的髓腔形态，平均髓腔闪烁指数为3.20±0.87，55%为正常髓腔型，39%为烟囱型，6%为倒立香槟瓶型。实验中204例50岁或以上女性中，平均髓腔闪烁指数为3.50±0.55，78.4%为正常髓腔型，19.1%为烟囱型，2.5%为倒立香槟瓶型。

年龄增大会改变股骨近端髓腔形态^[26-28]。实验结果也证实50岁以上妇女，随着年龄的增大，髓腔闪烁指数变小，各年龄组比较差异具有显著性意义，提示年龄增大是影响股骨近端髓腔形态的主要因素。

多因素分析研究发现髓腔闪烁指数与髋关节置换后假体松动密切相关，烟囱性髓腔假体松动率较高^[29]。骨密度降低、股骨近端髓腔径改变和增龄是女性非骨水泥全髋置换初始稳定的不利因素，也是推迟骨长入的因素^[30]。骨质疏松性股骨颈骨折的髓腔闪烁指数明显低于骨关节炎和股骨头坏死，烟囱型髓腔较多^[26，29]。对烟囱型髓腔应慎重选择假体类型，可选用骨水泥型假体，若选用非骨水泥型假体则应选远端固定假体或髓腔闪烁指数值较低的假体^[28，31-38]。因此，在髋关节置换前根据X射线片测量髓腔闪烁指数十分重要。实验测量结果证实50岁以上女性股骨颈骨折患者的髓腔闪烁指数明显低于非骨折组，烟囱型髓腔多，年龄越高，髓腔闪烁指数值越小。

总之，应该重视从X射线平片中获得更多有用信息，放射科利用医学图像后处理软件进行股骨近端结构测量，可以获得精确的数据，不仅有利于发现导致骨质疏松性髋部骨折的解剖结构因素，还有利于骨科医师对髋部骨折，特别是老年人骨质疏松性髋部骨折制定手术前计划，选择合适的内固定物和关节假体。课题组研究制定的股骨近端髓内钉进针点选取公式方便、准确、易行，适合临床应用。

作者贡献：第一作者与通讯作者进行文章的设计、撰写与文献查阅；第二、三作者对影像资料进行测量、整理；第四、五作者进行统计学处理与分析；第四、五作者与通讯作者制定临床治疗术前计划。第一作者与通讯作者对文章负责。
利益冲突：课题未涉及任何厂家及相关雇主或其他经济组织直接或间接的经济或利益的赞助。
伦理要求：实验是根据患者的X射线片进行髋部几何结构参数测量，未涉及伦理学问题。
作者声明：文章为原创作品，数据准确，内容不涉及泄密，无一稿两投，无抄袭，无内容剽窃，无作者署名争议，无与他人课题以及专利技术的争执，内容真实，文责自负。

股骨近端结构测量指导髋部骨折术前方案

Geometry measurement of the proximal femur in the preoperative plan of hip fractures

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