踝关节腓骨旋转角测量：术中判断下胫腓骨联合复位的成功率

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.26.016

中国组织工程研究

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

踝关节腓骨旋转角测量：术中判断下胫腓骨联合复位的成功率

阮志勇¹，黄金亮¹，罗从风²

1 新余市人民医院，江西省新余市 338000
2 上海交通大学附属第六人民医院骨科，上海市 200233

收稿日期:2012-11-27 修回日期:2013-02-18 出版日期:2013-06-25 发布日期:2013-06-25
作者简介:阮志勇☆，男，1973年生，江西省新余市人，汉族，2007年德国汉诺威医学院毕业，博士，副主任医师，主要从事关节外科方面的研究。 xyrzy@hotmail.com 649884258@qq.com
基金资助:
江西省自然科学基金(20112BBC70083)。

Measurement of fibular rotation angle: Intraoperative judgment of the success rate of inferior tibiofibular syndesmosis reduction

Ruan Zhi-yong¹, Huang Jin-liang¹, Luo Cong-feng²

1 Xinyu People’s Hospital, Xinyu 338000, Jiangxi Province, China
2 Department of Orthopedics, the 6th People’s Hospital of Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200233, China

Received:2012-11-27 Revised:2013-02-18 Online:2013-06-25 Published:2013-06-25
About author:Ruan Zhi-yong☆, Doctor, Associate chief physician, Xinyu People’s Hospital, Xinyu 338000, Jiangxi Province, China xyrzy@hotmail.com 649884258@qq.com
Supported by:
Jiangxi Natural Science Foundation, No.20112BBC70083

摘要/Abstract

摘要：

背景：CT在诊断下胫腓联合方面优于X射线平片，但是判断下胫腓联合旋转失匹配的CT诊断标准目前还缺乏研究。目前国内外下胫腓关节三维失匹配还缺乏系统研究，特别是对旋转关系的测量。
目的：用CT测量正常人群的下胫腓联合的腓骨相对胫骨的旋转角度。
方法：在符合条件的志愿者中随机抽取21名男性及21名女性进行测试，用CT随机扫描单侧踝关节。轴位CT测量包括胫腓前间隙、胫腓后间隙、腓骨旋转角、胫腓前关节面切线角、胫腓后关节面切线角。为了确保可靠性，2个研究者在3个不同的场合独立鉴定、评价每个CT数据。
结果与结论：42例踝关节纳入到数据分析。下胫腓联合胫骨面形状大致分为深弧形、浅弧形、浅坡形及平直形，其中以深弧形对称型多见。腓骨形状可大致分为三角形、圆形、椭圆形，以三角形最多见。各测量指标95%置信区间：胫腓前间隙2.10-2.25 mm、胫腓后间隙4.14-4.29 mm、腓骨旋转角103.97°-106.30°、胫腓前关节面切线角21.88°-26.64°、胫腓后关节面切线角33.03°-36.63°。其中腓骨旋转角测量变异系数最小，相对波动小，更具有代表性。下胫腓联合CT测量的众多指标中腓骨旋转角是一个更为稳定的指标。这些数据为下胫腓联合的精确复位提供数据基础。

关键词: 骨关节植入物, 骨与关节损伤基础实验, 踝关节, 下胫腓联合, CT测量, 腓骨旋转角, 变异系数, 省级基金

Abstract:

BACKGROUND: The CT image is better than X-ray plain film in diagnosing inferior tibiofibular syndesmosis, but the research on CT diagnostic criteria for the diagnose of inferior tibiofibular syndesmosis rotation mismatch is rare. At present, there lacks of systematic research on inferior tibiofibular joint three-dimensional mismatch at home and abroad, especially for the measurement of rotational relationship.
OBJECTIVE: To measure the tibiofibular rotation angle of tibiofibular syndesmosis in normal people with CT imaging.
METHODS: Twenty-one male and 21 female volunteers were collected for test, and the CT scan was performed to scan the ankle joint. Axial CT measurements included the anterior tibiofibular interval, posterior tibiofibular interval, fibula rotation angle, tibiofibular articular surface tangent angle and tibia Philippians articular surface tangent angle. Two researchers accomplished the measurement at three different occasions independently, and evaluated each CT data.
RESULTS AND CONCOUSION: A total of 42 ankles enrolled in the study of data analysis. The tibial surface shape of the tibiofibular syndesmosis was described as deep curved, shallow arc, shallow sloping and flat-shaped. The deep curved symmetrical sydesmosis was the most common type. The shape of fibula was divided into triangular, circular, elliptical, and the most common shape was triangle. Each measurement data was in 95% confidence interval: the anterior tibiofibular interval was 2.10-2.25 mm, the posterior tibiofibular interval was 4.14-4.29 mm, fibula rotation angle was 103.97°-106.30°, tibiofibular articular surface tangent angle was 21.88°-26.64°, tibia Philippians articular surface tangent angle was 33.03°-36.63°. The fibula rotation angle had the smallest variation coefficient with relative small fluctuations and was more representative. The fibular rotational angle was the most stable parameter when comparing with the rest parameters. These data in the study provided the data base with regarding to the precise reduction of the tibiofibular syndesmosis.

Key words: bone and joint implants, basic experiment of bone injury, tibiofibular syndesmosis, CT measurement, fibula rotation angle, coefficient of variation, provincial grants-supported paper

中图分类号:

R318

阮志勇，黄金亮，罗从风. 踝关节腓骨旋转角测量：术中判断下胫腓骨联合复位的成功率[J]. 中国组织工程研究, doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2013.26.016.

Ruan Zhi-yong, Huang Jin-liang, Luo Cong-feng. Measurement of fibular rotation angle: Intraoperative judgment of the success rate of inferior tibiofibular syndesmosis reduction[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2013.26.016.

图/表（结果） 5

2.1 参与者数量分析 61名志愿者根据纳入及排除标准有54名符合研究要求，随机抽取的42名志愿者完成了整个实验研究并全部纳入结果分析。

2.2 形态学观察结果研究对象平均年龄38.3岁， CT图像下胫腓联合胫骨面形状可大致分为：深弧形20例、浅弧形9例、浅坡形8例及平直形5例，其中根据下胫腓联合前后间隙是否对称分为对称的34例，不对称的8例。CT图像腓骨形状可大致分为三角形25例、圆形11例、椭圆形6例。见表1，图2-6。

2.3 踝关节各指标数值测量胫腓前间隙、胫腓后间隙、腓骨旋转角、胫腓前关节面切线角、胫腓后关节面切线角测量指标整体数值及各测量指标95%可能所在范围即95%的置信区间，见表2。男、女组t 检验只有胫腓前间隙，差异有显著性意义(P=0.014< 0.05)，其余指标比较，差异无显著性意义(P > 0.05)，见表3。

各指标之间变异系数见表4，其中腓骨旋转角变异系数最小，相对波动小，更具有代表性，其后依次为胫腓后间隙、胫腓前间隙、胫腓后关节面切线角、胫腓前关节面切线角。

2.4 实验各测量指标总结下胫腓联合胫骨面形状大致分为深弧形、浅弧形、浅坡形及平直形，其中以深弧形对称型多见。腓骨形状可大致分为三角形、圆形、椭圆形，以三角形最多见。各测量指标95%置信区间：胫腓前间隙2.10-2.25 mm、胫腓后间隙4.14-4.29 mm、腓骨旋转角103.97°-106.30°、胫腓前关节面切线角21.88°-26.64°、胫腓后关节面切线角33.03°-36.63°。其中腓骨旋转角变数据异系数最小。

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引言

材料方法

设计：数据重复测量。
时间及地点：于2011年8月至2012年6月在江西新余市人民医院骨二科及CT室完成。
对象：纳入61名志愿者，年龄18-56岁，有踝部骨折、下胫腓损伤、慢性踝部不稳、踝关节炎、踝扭伤、踝关节手术史者被排除。初筛选之后，7名志愿者被排除。在剩下的54名志愿者中，分为男性组28人和女性组26人，分别在两组中随机各抽取21名男性和女性纳入研究，年龄22-56岁，平均38.3岁，随机行单侧踝关节CT评价，左踝关节18例，右踝关节24例。
纳入标准：踝关节无疼痛、无畸形、活动自如者。
排除标准：踝部骨折、下胫腓损伤、慢性踝部不稳、踝关节炎、踝扭伤、踝关节手术史者。
方法：
CT扫描方法：扫描机器为美国Picker PQ5000型螺旋CT；扫描层厚为1.5 mm；受测者侧卧位，屈膝90°，踝关节中立位；扫描位置为胫骨关节面上1 cm：扫描定位为同一放射科医师。
CT测量方法：每个研究对象都随机选择一侧踝关节行CT检查。在踝关节中立位的水平断层图像上，使用PACS 系统自带的测量工具进行测量。测量点分别位于胫骨关节面上1 cm，距离精度0.01 mm，角度精度0.01°。两位测量者分别对每个参数测量3次，3次测量间隔5 d，取平均值，两位测量者均对研究的目的不知情。
测量指标：P1：下胫腓联合前间隙(ATF)：即前结节尖端与邻近腓骨皮质最短距离；P2：下胫腓联合后间隙(PTF)，即后结节尖端与邻近腓骨皮质最短距离；P3：腓骨旋转角(θ1)：胫骨皮质前切线与腓骨长轴的成角；P4：下胫腓联合胫腓前关节面切线角(θ2)：即前关节面切线与腓骨长轴夹角；P5：下胫腓联合胫腓后关节面切线角(θ3)：即后关节面切线与腓骨长轴夹角。示意图，见图1。

可靠性评价：为了评价测量的可靠性，42例踝关节由2位测量者独立确定合适的测量线并完成所有的CT测量。3次评价至少间隔1周，2位测量者为骨科及放射科的高年资医师。为了收集标准数据，每个测量者都完成了42例踝关节的测量。
主要观察指标：①下胫腓胫骨面及腓骨形态的观察。②各指标数值测量。
统计学分析：所有参数用x(_)±s表示。两两比较采用t检验。显著性水平为P=0.05。所有参数总体均数的估计用95%置信区间表示。测量数据分布基本对称，近似于正态分布，用均数描述其集中趋势，选择标准差描述其离散趋势。因其度量衡单位不同或是均数相差悬殊，故用变异系数CV做变异度的比较。

讨论

3.1 下胫腓联合损伤流行病学及内固定治疗踝关节损伤是骨骼肌肉系统最常见的损伤^[10]，据统计，西方国家每万人每天就有1人发生踝关节损伤^[11]。在体育运动中发生率更高^[12]，在所有跟运动有关的损伤中踝关节损伤占到16%-21%^[13]。其中77%-99%拍摄了X射线平片，9%-15%有骨折征象^[14]，因此在踝关节损伤中软组织损伤最常见，且X射线片通常难以诊断。其中下胫腓联合损伤发生率约占所有踝部骨折患者的10%^[15]，人群发生率大约是15/10万^[16]。下胫腓联合损伤发生率的统计存在较大差异，Hopkinson估计总的发生率约为1%^[17]，而Gerber的结果为17%^[18]，Boytim为18.4%，结果不一致的主要原因可能是缺乏统一的诊断标准^[19]。重建踝关节稳定性可以有效地预防踝关节骨折术后创伤性关节炎的发生，但在对下胫腓联合的治疗目前存在较多争议点^[20]。

下胫腓联合损伤伴腓骨近端骨折和内踝损伤，由于手术并不复杂，大多数学者推荐如果术中发现下胫腓分离>2.0-3.0 mm，即应进行内固定植入治疗。但由于生物力学稳定性的关系，内固定治疗时需要格外注意^[21-22]：①固定部位应在下胫腓联合的近侧，距关节水平2.0-3.0 mm，勿直接穿过联合。②内固定时踝关节应处于最大背屈位。③内固定螺钉应与下胫腓联合平行，并前倾30°，螺钉应穿过三层皮质骨固定。④下胫腓联合分离不应当行坚强内固定，行坚强内固定将限制腓骨相对胫骨干的位移和旋转，从而影响踝穴对距骨运动顺应性的调节。⑤关于取钉问题，如无局部问题(如异物感，皮肤激惹)可不取钉。如果要取钉，至少12周以后再取，过早取钉，尤其是腓骨骨折尚未完全愈合时取钉这将影响踝穴的稳定性，从而导致取钉后下胫腓联合再次出现分离^[23]。这些均需注意踝关节的稳定性。

3.2 下胫腓联合的解剖学特点下胫腓韧带复合体包括下胫腓前韧带、下胫腓后韧带、骨间韧带、下胫腓横韧带及骨间膜的远端部分，这些韧带协同作用可对抗造成胫腓骨分离趋势的轴向、旋转、平移应力。前韧带是抵抗外旋应力最强的韧带，故常最先、最易受累而破裂；后韧带对维持腓骨稳定性的贡献最微弱^[24]。下胫腓前韧带、后韧带和横韧带与胫腓骨远端形成环状铰链结构并保持一定张力，前方或后方韧带的损伤破裂均可使该环形铰链结构松弛，从而导致不同程度的腓骨移位；下胫腓前、后韧带和骨间韧带对腓骨远端有3点固定作用，可保证腓骨远端与胫骨腓切迹的正确位置^[25]。Norkus等^[26]的文献综述表明下胫腓联合最常见的损伤机制是外旋和过度背屈(多见于运动员)，其他还有外翻、跖屈、旋前以及内旋等。Beumer等^[27]通过尸体标本验证外旋应力是引起下胫腓联合损伤分离的最重要机制。由于近几年来临床上广泛开展腓骨移植，关于腓骨作用的研究报道日益增多，意见不一。有学者认为腓骨体有支持胫骨的作用，但没有负重作用，成人腓骨切除后一般认为对小腿负重无影响，亦不引起畸形^[28]。但在生物静力模型的研究中，有学者认为腓骨承受约1/6的体质量；而在重力传递中，骨间膜几乎不起作用^[29]。

3.3 下胫腓联合损伤的CT评价早在1997年，Ebaheim等^[30]证实CT扫描对下胫腓联合损伤的诊断比X射线平片更容易更可靠，对诊断轻度下胫腓损伤分离的敏感性更高。以往的一些研究结果不尽相同，合理的、广为接受的诊断标准目前还没有。Elgafy等^[31]测量了胫腓前间隙、胫腓后间隙的平均值，与实验结果相近。但是，Beumer等^[2^，^27]经尸体标本测量发现胫腓骨重叠阴影和距骨内踝间隙有一定价值，当胫腓骨重叠阴影消失应高度怀疑下胫腓联合损伤，不负重位X射线片中距骨内踝间隙大于距骨胫骨间隙应怀疑有三角韧带损伤；其他参数的评估价值很小。这与实验测量结果存在较大出入，可能原因为：下胫腓联合测量指标的定义不尽相同、研究对象为尸体标本。近年来许多国外学者一直围绕下胫腓联合的各个方面进行大量的研究，解剖学研究中对临床相关的解剖数据进行精确测量；运动学研究中运用更为精细的仪器，相对清晰地测量描述出常规影像学检查无法观察或精确测量的运动模式，下胫腓联合损伤的诊断不仅保留和继承了传统临床试验及常规影像学检查，还不断提升和总结CT、MRI、踝关节镜及术中诊断技术的作用^[32]。

3.4 下胫腓联合的腓骨相对胫骨的旋转关系国内外临床和基础研究者对腓骨作用和踝关节稳定的关系方面作了很多研究，腓骨负重功能已得到多数学者的认同，而对腓骨与踝关节稳定关系的研究，尚存在不同观点^[33]。以上各指标都在一定程度上都能反映腓骨相对胫骨的旋转关系，但是腓骨旋转角的测量更加稳定可靠，数据变异性小。一个稳定的下胫腓联合测量指标应该满足:一是定义测量指标的解剖标志相对稳定，容易辨别；二是测量指标尽可能简单可行；三是可重复性强。在这次研究中，轴位CT上腓骨长轴线即腓骨的最长经线、胫骨前皮质切线即胫骨前皮质最高点切线，是一个较为恒定的解剖轴线，在划线的过程中容易识别，便以理解且可重复行强。前、后关节面切线对深弧形且对称的个体划定过程中相对稳定，但是对浅弧形、浅坡形及平直形的个体变异较大，切线定义较为困难，划定时变化较大。胫骨前、后结节至邻近腓骨皮质最短距离测量是一个CT断面内的水平测量，可以在一定程度上反映一个CT断面内下胫腓的水平分离，但对下胫腓的旋转分离较难诊断。

在数据的获得过程中采用两个不同的研究人员重复测量取平均值的方法，使得数据更为科学、合理。实验的不足之处在于研究的样本量少，纳入的研究对象只进行男、女性的分组，而没有进一步按照身高、体质量来分层。在实验设计时没有进行左、右足踝的对照，而Dikos等^[18]的研究表明左、右两侧下胫腓联合可能存在差异。

踝关节腓骨旋转角测量：术中判断下胫腓骨联合复位的成功率

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