髋关节置换髋臼相关参数在CT水平面与CT真骨盆平面上的差异

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2470

中国组织工程研究 ›› 2020, Vol. 24 ›› Issue (9): 1405-1409.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2470

• 骨与关节图像与影像 bone and joint imaging • 上一篇下一篇

髋关节置换髋臼相关参数在CT水平面与CT真骨盆平面上的差异

邓必勇，邓必祥

贵州省骨科医院骨外科，贵州省贵阳市 550002

收稿日期:2019-06-26 修回日期:2019-07-17 接受日期:2019-08-19 出版日期:2020-03-28 发布日期:2020-02-13
通讯作者: 邓必祥，医师，贵州省骨科医院骨外科，贵州省贵阳市 550002
作者简介:邓必勇，副主任医师。
基金资助:
贵州省科技计划项目(黔科合[2017]1093)

Differences in relative parameters of acetabulum in hip arthroplasty between CT horizontal plane and CT true pelvic plane

Deng Biyong, Deng Bixiang

Department of Orthopedics, Guizhou Province Osteological Hospital, Guiyang 550002, Guizhou Province, China

Received:2019-06-26 Revised:2019-07-17 Accepted:2019-08-19 Online:2020-03-28 Published:2020-02-13
Contact: Deng Bixiang, Physician, Department of Orthopedics, Guizhou Province Osteological Hospital, Guiyang 550002, Guizhou Province, China
About author:Deng Biyong, Associate chief physician, Department of Orthopedics, Guizhou Province Osteological Hospital, Guiyang 550002, Guizhou Province, China
Supported by:
the Science and Technology Program of Guizhou Province, No. [2017]1093

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
髋臼假体放置位置：全髋关节置换术中，髋臼假体放置是否准确对患者术后髋关节功能、使用寿命以及稳定性有直接影响，若是臼杯位置不合理，极易导致髋关节撞击、假体脱位、加速磨损以及活动受限等一系列不良状况发生。
髋臼CT三维参数测量：因X射线平片对骨结构重建缺乏三维信息，所以应用受限，可将其用于诊断髋臼发育不良，但不适用于明确及精确量化髋臼发育异常位置及程度；而髋臼CT三维参数测量在评估髋臼发育异常位置及程度方面具有显著效果，对于髋臼重建的术前髋臼假体选择有重要指导作用，且基于CT图像进行测量，可反映关节置换相关髋臼参数，确保术中假体合理安放。

背景：全髋关节置换过程中髋臼假体放置是否准确对患者术后髋关节功能、稳定性及使用寿命有直接影响，臼杯位置安放不合理可能导致不良事件发生，因此应重视CT影像学检查。

目的：分析CT 图像以水平面和真骨盆平面作为参照的髋关节置换髋臼相关参数的差异，明确其对治疗效果可能产生的影响。

方法：选择72例患盆腔软组织疾病但髋关节正常者作为观察对象，所有患者对测量方案均知情同意，且得到医院伦理委员会批准。于自然平卧位下基于垂直水平面予以CT扫描，通过CT定位片及其扫描图像对双侧髋臼的前倾角、髋臼角、髋臼深度、髋臼宽度、股骨头中点－髋臼边缘角、外展角予以测量，同时对真骨盆平面与水平面间的夹角予以测量。选取CT软件予以三维重建，再次于真骨盆平面垂直予以扫描，采用相同方式对上述参数予以测量。左右侧髋臼及2个平面下参数的差异采用配对t 检验进行比较，对2个参考平面的夹角与所测量参数的差值予以Spearman相关性分析。

结果与结论：①水平面与真骨盆平面上的左右侧髋臼参数值差异无显著性意义(P > 0.05)；②骨盆倾斜角度与两参照面间股骨头中点-髋臼边缘角、髋臼前倾角差值呈正相关，与髋臼角、髋臼深度呈负相关；③提示平卧位CT扫描过程中，骨盆伴有旋转状况，以真骨盆平面作为参考的参数与直接测量得到的髋臼参数有误差，因此全髋关节置换前制定髋臼假体放置方案时应引起重视。

ORCID: 0000-0003-4365-0807(邓必勇)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 髋臼, 髋关节, CT, 真骨盆平面, 成像

Abstract:

BACKGROUND: The accuracy of acetabular prosthesis placement during total hip arthroplasty has a direct effect on postoperative hip function, stability and service life. Unreasonable placement of the cup may lead to adverse events, so CT imaging should be emphasized.

OBJECTIVE: To analyze the differences of acetabular parameters in hip arthroplasty between the horizontal and true pelvic planes on CT images, and to determine the possible impact on surgery outcomes.

METHODS: Seventy-two cases of pelvic soft tissue disease were selected. All patients signed the informed consents, and the study was approved by the hospital ethics committee. The anteversion angle, acetabular angle, acetabular depth, acetabular width, femoral head midpoint-acetabular margin angle, abduction angle between the true pelvic plane and the horizontal plane were measured by CT positioning film and its scanning image. CT software was selected to reconstruct the three-dimensional image, and then scanned vertically with the true pelvic plane. The above parameters were measured in the same way. The differences of parameters between left and right acetabulum and two planes were compared by paired t test. Spearman correlation analysis was used to analyze the correlation between the angles between the two reference planes and the difference between the measured parameters.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) There was no significant difference in the values of the left and right acetabular parameters between the horizontal plane and the true pelvic plane (P > 0.05). (2) The pelvic tilt angle was positively correlated with the femoral head midpoint-acetabular margin angle and the acetabular anteversion angle between the two reference surfaces, and negatively correlated with the acetabular angle and acetabular depth. (3) Our results suggest that during the CT scan of the supine position, the pelvis is accompanied by a rotation condition. The parameters of the true pelvis plane as a reference are inaccurate with the directly measured acetabular parameters. Therefore, attention should be paid to the preparation of the surgical plan before surgery.

Key words: acetabulum, hip joint, CT, true pelvic plane, imaging

中图分类号:

邓必勇, 邓必祥. 髋关节置换髋臼相关参数在CT水平面与CT真骨盆平面上的差异[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(9): 1405-1409.

Deng Biyong, Deng Bixiang. Differences in relative parameters of acetabulum in hip arthroplasty between CT horizontal plane and CT true pelvic plane[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2020, 24(9): 1405-1409.

图/表（结果） 4

2.1 参与者数量分析所有72例盆腔软组织疾病患者的CT检查由骨外科医师完成，无中途退出者。

2.2 试验流程图见图6。

2.3 真骨盆平面相对水平面的旋转角度分布情况耻骨联合位于髂前上棘前方的即为骨盆前倾，正值表示真骨盆平面与水平面成角，反之为骨盆后倾，成角以负值表示。平卧于CT扫描床时，真骨盆平面与水平平面成角为2.01°，其中24例患者处于-10°-0°，占33%；38例真骨盆平面与冠状平面成角在0°-10°范围内，占53%；2例真骨盆平面与冠状平面成角在-10°-20°范围内，占3%；8例真骨盆平面与冠状平面成角在10°-20°范围内，占11%，详见图7。

2.4 水平面与真骨盆平面的左右侧髋臼参数值分析此次研究中，72例患者左右髋臼共144组数据，根据参照平面的不同分为真骨盆平面与水平面，比较不同参考平面测得的左、右侧髋臼参数值。水平面与真骨盆平面上的左、右侧髋臼参数值差异无显著性意义(P > 0.05)，详见表1，2。

2.5 骨盆倾斜角度与2个平面测量获取的髋臼参数差值的相关性分析参照真骨盆平面测量获取的髋臼参数减去参照水平面测量获取髋臼参数的差值与骨盆倾斜角的相关性分析结果表明，骨盆倾斜角与髋臼前倾角、股骨头中点-髋臼边缘角两参照面间差值呈正相关(r=0.49，0.29，P=0.000 0，0.000 0)，由此可知，骨盆由后倾转变为前倾的过程中，两参数逐渐增大；骨盆倾斜度与髋臼角、髋臼深度两参照面间差值呈负相关(r=-0.29，-0.22，P=0.000 0，0.000 0)，表明随着骨盆由后倾至前倾，两参数值逐渐变小。骨盆倾斜度与髋臼宽度、外展角两参照面间差值无明显相关性(r=-0.12，0.02，P > 0.05)。

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引言

材料方法

1.1 设计影像学对比观察试验。

1.2 时间及地点于2016年1月至2018年1月在贵州省骨科医院骨外科完成。

1.3 对象以2016年1月至2018年1月为时间节点，选择贵州省骨科医院72例患盆腔软组织疾病但髋关节正常者作为观察对象，男40例，女32例；年龄18-56岁，平均(39±7)岁；其中24例泌尿系统疾病，16例肠道疾病，23例子宫肌瘤，9例卵巢囊肿。

纳入标准：被检查者扫描过程中未出现强迫体位；无骶髂关节、股骨头以及髋臼等明显病变^[6]；所有患者及家属知情同意并配合检查。

排除标准：因急腹症导致CT检查期间可能出现强迫体位者；伴有骨折病史或外伤者；伴有强直性脊柱炎者；合并其他脊柱疾病及髋、膝关节固定畸形者^[7]。

1.4 方法

1.4.1 CT重建、截取选用64排螺旋CT扫描机，患者取仰卧位，开展轴位扫描。CT扫描参数：电压点流量、采集层厚分别为250 mA、0.5 mm，连续旋转。扫描完成后，获取原始CT二维图像，并通过MATLAB软件进行三维重建，确定真骨盆平面，移动重建图像后使骨盆左右髂前上棘重合，其矢状面重合的两髂前上棘最高点与耻骨联合最高点连线形成真骨盆平面，此连线同水平线成角，且真骨盆平面同水平面成角。立体图像分别于股骨头最宽截面处截取平行及垂直于人体真骨盆平面及水平面进行截图，通过PACS影像工作站进行数据传输，储存后进行后期处理。

1.4.2 参数测量于人体冠状平面、真骨盆平面上截取的CT图像上测量相关参数：①外展角：测量平行人体纵轴CT截图中髋臼上下缘连线与两股骨头中心连线的夹角，详见图1；②股骨头中点-髋臼边缘角：平行人体纵轴CT截图中髋臼最上缘与股骨头中心连线与人体纵轴平行线夹角，详见图2；③前倾角：垂直人体纵轴CT截图中髋臼前后缘连线与人体纵轴平行线的夹角，详见图3；④髋臼深度、宽度：髋臼宽度为髋臼上下外侧缘连线长度，髋臼深度为过髋臼内缘最深点到髋臼上下外侧缘连线的垂直距离，详见图4；⑤髋臼角：髋臼最前缘和髋臼中心(相当于“Y”形软骨中心)的连线，与双侧“Y”形软骨中心连线所形成的夹角，详见图5。

1.5 主要观察指标 ①真骨盆平面相对水平面的旋转角度分布情况；②水平面与真骨盆平面的左右侧髋臼参数值(髋臼角、深度、宽度、股骨头中点-髋臼边缘角、外展角及前倾角)；③两平面测量的髋臼参数差值与骨盆倾斜角度的相关性。

1.6 统计学分析信息数据选用SPSS 19.0软件处理，数据以x(_)±s表示。同一参考平面下左右侧髋臼参数对比及2个参考平面下同一髋臼参数的对比选取配对t 检验；2个体位测量值的差值与正态分布不相符，与骨盆倾斜角之间的相关性采用Spearman相关分析，P < 0.05时代表差异有显著性意义。

讨论

全髋关节置换的术前计划是不可缺少的一个重要环节^[8]。相关研究报道中明确提出，与X射线片相比较而言，CT扫描反映髋臼相关解剖学形态更为精准，主要在于平卧位时以水平面作为扫描纵轴^[8]；同时有研究选取真骨盆平面作为参考，与该平面垂直后进行扫描^[9]。仰卧位手术中水平面扫描对置入髋臼具有十分重要的作用，而真骨盆明显对于侧卧位时髋臼置入具有重要意义^[10-12]。但是，仍然有一些医生认为两者无明显差异^[13-15]。此次研究中，将真骨盆平面、水平面作为参考，分别测量髋臼相关参数，结果表明影像学参数有显著差异，提示真骨盆平面与水平面之间无法相互代替。CT扫描时，由于人为因素或强迫体位，使得受检者于扫描床上进行平卧扫描时无法保持同一种姿势，因此摄片期间不同受检者的髋臼相对于床面的位置存在一定差异^[15-17]。针对这一实际状况，将人体真骨盆平面与扫描床平面作为参照面，基于CT图像截取测量髋臼相关参数，其测量值可能存在偏差，导致偏差的原因主要为两参照面形成的角度存在差异，所以究竟应选取哪种结果尚未明确^[18]。

现阶段，大多数相关研究报道在髋臼参数测量方面，提出将CT扫描床作为参照面，也有一些研究学者提出在测量髋臼参数的过程中运用截取CT图像，尽可能选取真骨盆平面作为参照面^[19-21]。此次研究中，于患者处于仰卧位时拍摄CT图像，分别将真骨盆平面与水平面作为参照面，测量各个髋臼数据，同时结合水平面与真骨盆平面的成角深入分析，在此基础上了解与掌握不同参考平面之间测量得到的数据变化与差异。骨盆旋转随着体位变化而发生变化，受脊柱病症影响，且髋关节置换骨盆旋转进而导致的髋臼位置变化可能对假体生物力学产生重大影响，所以应掌握平卧位平面与真骨盆平面间的角度差异^[22]。相关研究报道中以619例患者为研究对象，研究其骨盆旋转度情况，结果显示8.6%患者平卧位时无骨盆倾斜，4.8%患者平卧位骨盆前倾10°-20°，12.6%患者平卧位时骨盆后倾10°-25°，33.6%患者平卧位时骨盆前倾1°-9°，40.4%患者平卧位时骨盆后倾1°-9°^[23]。此次研究中，平卧于CT扫描床时，真骨盆平面与水平平面成角为2.01°，其中24例患者处于-10°-0°，占33.33%；38例真骨盆平面与冠状平面成角在0°-10°范围内，占52.78%；2例真骨盆平面与冠状平面成角在-10°-20°范围内，占2.78%；8例真骨盆平面与冠状平面成角为10°-20°，占11.11%。这一结果说明，患者处于卧位拍摄CT图像时，相对于冠状平面而言，人体真骨盆平面普遍存在成角现象，且成角大小分布存在差异，平卧位时不同个体的组织厚度不同、不同年龄人群脊柱弯曲度的不同及脊柱髋关节相关疾病均可能导致骨盆旋转。

此次研究对比测量了描述髋臼形态的参数与髋臼方位的参数，主要有髋臼角、髋臼宽度、股骨头中点-髋臼边缘角、髋臼深度、外展角及前倾角，同时计算了各参数2个参照面间的差值，并与两参照面间夹角作相关性分析，结果表明髋臼角、髋臼深度、股骨头中点-髋臼边缘角、髋臼前倾角2个参照面差值与参照面成角之间有相关性，而髋臼宽度、外展角两参照面间差值与参照面成角无明显相关性。髋臼的主要位相参数有外展角、前倾角，且为全髋关节置换术中不可缺少的参考数据，适当的髋臼前倾角、外展角对维持髋关节的长期稳定十分重要，因此应重视测量精准性^[24-25]。髋臼宽度及深度作为髋臼的形态学参数，对其进行精准测量，有利于提升髋臼假体及股骨假体的合理性^[26]。股骨头中点-髋臼边缘角会因骨盆两平面成角的差异而发生变化，当人体真骨盆平面与水面成角较大时，因参照平面差异CT上测量的股骨头中点-髋臼边缘角会出现误差，所以于CT截图获取股骨头中点-髋臼边缘角数据的时候应当对这一状况予以充分重视，尽可能选取真骨盆平面作为参照面，以此进一步减小误差^[27-28]。髋臼角可反映髋臼顶的斜度，若髋臼角增大，代表髋臼较浅，且髋臼发育不良者的髋臼角可达50°-60°，是判断髋关节脱位的一个重要指标，所以髋臼角对发育性髋关节脱位的病理评估与术式选择有指导作用，且因人体真骨盆平面与水面成角增大，髋臼角测值变小，而参考平面若选取不当，会影响诊断准确性，因此应当对这一状况予以充分重视，以此为临床医生提供更为全面的参考数据^[29-31]。

此次研究中存在一定的不足之处，即在不同参照平面上髋臼测量可能发生误差状况，但是这一结果还未在临床应用中进一步验证，其准确性、可重复性还有待进一步探讨。

此次研究通过测量、分析CT图像，发现平卧位CT扫描过程中，骨盆伴有旋转状况，以真骨盆平面作为参考的髋臼参数与直接测量得到的髋臼参数有误差，因此在手术之前制定手术方案时应当予以充分重视，在此基础上为髋臼相关病症、骨盆相关病症的诊疗提供参考。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

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