发育性髋关节发育不良IHDI分型与MRI病理形态的相关性

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.31.018

中国组织工程研究 ›› 2017, Vol. 21 ›› Issue (31): 5025-5030.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2017.31.018

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发育性髋关节发育不良IHDI分型与MRI病理形态的相关性

余京杭，刘双，李连永，王恩波，张立军

中国医科大学附属盛京医院小儿骨科，辽宁省沈阳市 110004

出版日期:2017-11-08 发布日期:2017-12-01
通讯作者: 李连永，博士，教授，主任医师，中国医科大学附属盛京医院小儿骨科，辽宁省沈阳市 110004
作者简介:余京杭，男，1988年生，湖北省黄石市人，汉族，中国医科大学附属盛京医院小儿骨科在读硕士，医师，主要从事小儿发育性髋关节发育不良的临床及科研工作。
基金资助:
国家自然科学基金(81371918)；辽宁省教育厅重点实验室基础研究项目(LZ2014036)

Correlation of the pathologic morphology on MRI with International Hip Dysplasia Institute classification in developmental dysplasia of the hip

Yu Jing-hang, Liu Shuang, Li Lian-yong, Wang En-bo, Zhang Li-jun

Department of Pediatric Orthopedics, Shengjing Hospital of China Medical University, Shenyang 110004, Liaoning Province, China

Online:2017-11-08 Published:2017-12-01
Contact: Li Lian-yong, M.D., Professor, Chief physician, Department of Pediatric Orthopedics, Shengjing Hospital of China Medical University, Shenyang 110004, Liaoning Province, China
About author:Yu Jing-hang, Studying for master’s degree, Physician, Department of Pediatric Orthopedics, Shengjing Hospital of China Medical University, Shenyang 110004, Liaoning Province, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 81371918; the Basic Research Project of Key Laboratory of Department of Education of Liaoning Province, No. LZ2014036

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：

软骨性髋臼指数(CAI)：是评价髋臼发育及判断预后的重要参考指标，它是真正的髋臼顶部的边缘，而骨性髋臼指数仅代表软骨性髋臼顶的骨化程度，因此软骨性髋臼指数更具有临床参考价值。

发育性髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip，DDH)：传统诊断名称为先天性髋关节脱位(congenital dislocation of the hip，CDH)，1991年美国骨科学会(AAOS)和北美小儿骨科学会(POSNA)统一称之为发育性髋关节发育不良或发育性髋关节脱位。发育性髋关节发育不良是指由于髋臼发育缺陷造成髋臼对股骨头的覆盖不良，导致长期生物力学的异常而逐渐出现股骨头半脱位、负重区软骨退变及股骨头局灶性坏死、严重骨关节炎的一种疾病，主要病理改变表现为髋臼外上方和前方缺损，髋臼变浅，髋关节中心外移，致使髋臼对股骨头的包容与覆盖不足。发育性髋关节发育不良可以伴有髋关节不同程度的半脱位。由于髋臼对股骨头覆盖率减低，髋臼和股骨头关节面对合关系不正常，最后导致关节面的接触应力增高，关节软骨退变而引起髋关节骨性关节炎。

摘要

背景：Tönnis分型是发育性髋关节发育不良脱位程度的常用分型方法，但其应用受股骨头骨骺核是否骨化的限制。针对这一缺点，国际髋关节发育不良协会(International Hip Dysplasia Institute，IHDI)提出了新的分型方法(IHDI分型)，但IHDI分型与相对应的发育性髋关节发育不良病理改变如何，尚无报道。

目的：分析IHDI分型与髋关节MRI病理形态的相关性。
方法：回顾性分析发育性髋关节发育不良患儿的术前影像资料共65例(89髋)，平均年龄20.4个月。按IHDI标准进行分型，并在MRI图像上，观察头臼关系、盂唇的形态，并测量软骨性髋臼指数，分析IHDI分型与髋关节病理形态的相关性。

结果与结论：①IHDI分型与年龄呈正相关(r=0.456，P < 0.001)；②随IHDI分型的增加，头臼关系由部分形成关节逐渐过度到完全不形成关节，软骨髋臼指数也明显增大(P=0.028)；③Ⅰ型髋盂唇均为外翻形，而内翻或骑跨形的盂唇在Ⅱ型髋中占60%，Ⅲ型中占86%，Ⅳ型髋为97%；④结果表明，发育性髋关节发育不良随IHDI分型的增加，头臼间的覆盖率逐渐减小，软骨性髋臼缘发育不良及盂唇内翻程度逐渐加重。了解IHDI分型与髋关节病理形态的相关性对指导发育性髋关节发育不良治疗具有重要意义。

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
ORCID:0000-0001-7233-7380(余京杭)

关键词: 骨科植入物, 关节植入物, 发育性髋关节发育不良, IHDI分型, 磁共振, 病理形态, 盂唇, 软骨髋臼指数, 国家自然科学基金

Abstract:

BACKGROUND: Tönnis classification is commonly used to quantify the severity of developmental dysplasia of the hip (DDH), which relies on the presence of the epiphyseal ossification centre. Thereafter, a new classification system (IHDI method) has been developed by the International Hip Dysplasia Institute (IHDI). However, the pathologic morphology has not been defined based on the IHDI grade.

OBJECTIVE: To analyze the correlation of the pathologic changes of the hip on MRI with IHDI classification.

METHODS: Image data of 65 infants (89 hips) with DDH were analyzed retrospectively, with an average age of 20.4 months. The radiographic severity was graded by IHDI system, and the correlation between IHDI classification and pathological changes of the hip was analyzed, by observing the morphology and position of the limbus, and the cartilaginous acetabular index.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) A positive correlation was detected between severity of the IHDI grades and age at reduction (r=0.456, P < 0.001). (2) Unexpectedly, the cartilaginous femoral epiphysis still remained contacting with the acetabulum in a part of type III DDH. The cartilaginous acetabular index was significantly increased with IHDI grade increasing (P=0.028). (3) The limbus was everted in all of the type I hips; however, inverted or mixed shape accounted about 60% in the type II hips, 86% in the type III, and 97% in the type IV, respectively. (4) These results manifest that the DDH was severer, and the limbus trended to be more inverted with the increasing in IHDI grade. Moreover, understanding the correlation of the pathologic morphology with the IHDI classification is of great significance for planning an appropriate treatment scheme for DDH.

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

Key words: Hip Joint, Magnetic Resonance Imaging, Pathology, Acetabulum

中图分类号:

R318

余京杭，刘双，李连永，王恩波，张立军. 发育性髋关节发育不良IHDI分型与MRI病理形态的相关性[J]. 中国组织工程研究, 2017, 21(31): 5025-5030.

Yu Jing-hang, Liu Shuang, Li Lian-yong, Wang En-bo, Zhang Li-jun. Correlation of the pathologic morphology on MRI with International Hip Dysplasia Institute classification in developmental dysplasia of the hip [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2017, 21(31): 5025-5030.

图/表（结果） 1

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引言

材料方法

1.1 设计 回顾性调查分析。

1.2 时间及地点 2013年1月至2014年12月在中国医科大学附属盛京医院完成。

1.3 对象 收集同期在中国医科大学附属盛京医院小儿骨科住院治疗的发育性髋关节发育不良患儿的术前骨盆正位片及相应MRI影像资料，共65例(89髋)，其中男12例，女53例；双髋脱位24例，左侧20例，右侧21例。治疗时平均年龄20.4个月(5-66个月)。

诊断依据：根据患儿临床表现、症状体征及影像学资料进行诊断。

纳入标准：①单纯发育性髋关节发育不良患儿；②既往未经过任何治疗；③具有完整的骨盆正位片及髋关节MRI影像资料。

排除标准：①病理性髋脱位；②神经肌肉性髋脱位；③畸形性及综合征性髋脱位；④既往经任何方式治疗过的发育性髋关节发育不良；⑤影像资料不完整。

所有患儿家长在治疗时均已告知其患儿的影像资料用于科学研究，并取得知情同意；该研究已获得医院伦理委员会的批准。

1.4 方法 所有患儿摄标准的骨盆正位片，摄片时骨盆位置对称，双髋关节中立位，双髌骨及足尖向上；髋关节MRI扫描时体位与摄片时相同，采用Philips 3.0T磁共振仪(Philips Achieva，Best，The Netherlands)，体阵列线圈进行扫描，4岁以下患儿需先镇静。

参数设置，层厚3 mm，层间距0 mm；T2WFSE： TR 4 500 ms，TE 120 ms；T1WSE：TR 450 ms，TE 12 ms；Matrix 512×512。获得T1、T2加权髋关节轴面及冠状面影像，应用PACS系统(Picture Archiving and Communication Systems，Neusoft，Shenyang，China)进行图像传输及测量。

1.4.1 IHDI分型方法在骨盆正位片上，按IHDI标准进行脱位程度的分型^[2]。首先经双侧三角软骨的顶点画直线，为H线(Hilgenreiner’s线)；再经髋臼外上缘做H线的垂线，为P线(Perkin’s线)；H线与P线将髋关节分成4个象限，再做外下象限的角平分线，定义为D线。以股骨近端干骺端的中点，即H点为参考进行分型，H点位于P线的内侧为Ⅰ型，位于P线与D线之间为Ⅱ型，位于D线与H线之间为Ⅲ型，位于H线以上为Ⅳ型，如果H点恰好位于P线、D线或H线上，则划分为低一级的分型(图1)。按上述方法对每个发育性髋关节发育不良髋关节进行分型。

1.4.2 MRI观察及测量

⑴头臼关系：在通过三角软骨中心的T1或T2加权冠状面MRI图像上，观察股骨头与髋臼间是否形成关节。经软骨性髋臼外上缘做垂线，如果该线与软骨性股骨头相交，则为头臼形成关节，否则为不形成关节；如头臼形成关节，则进一步计算头臼覆盖率。

⑵盂唇形态：在通过髋臼外上缘的冠状位T2加权图像上，根据盂唇的形态分为内翻型、外翻型及骑跨型(即同时有内翻及外翻的形态)，如图2示。

⑶软骨性髋臼指数(Cartilaginous Acetabular Index, CAI)：在通过三角软骨中心的T1加权冠状位图像上，双侧三角软骨上缘的连线为h线，三角软骨外上缘与同侧软骨性髋臼外上缘的连线为b，h线与b线形成的外侧的夹角即为软骨性髋臼指数，如图3示。

1.5 主要观察指标 ①不同的IHDI分型与年龄的关系；②不同IHDI分型髋的头臼关系、盂唇形态的分布。

1.6 统计学分析 采用SPSS 11.5软件进行统计分析。用Pearson相关性分析比较IHDI分型与年龄的相关性；采用单因素方差分析(ANOVA检验)比较不同IHDI分型髋关节的软骨性髋臼指数、头臼覆盖率的差异；P < 0.05为差异有显著性意义。

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

讨论

股骨头相对于髋臼的脱位高度，是发育性髋关节发育不良诊断与治疗中最常用的形态学描述标准，不同的脱位高度其病理改变不同，治疗方法的选择及预后也截然不同^[3]。基于不同的影像学检查手段有不同的分型方法，如Graf的超声分型方法^[4]，Tönnis的X射线分型方法等^[1]。目前，临床上应用最为广泛的仍是Tönnis分型方法，它是以通过髋臼外上缘的水平线及Perkin线为参考，以股骨头骨骺核的相对位置来对发育性髋关节发育不良脱位程度进行划分。应用Tönnis分型方法的前提条件是股骨头骨骺核已骨化，否则其应用受到限制；另外，股骨头骨骺核在发育性髋关节发育不良多是偏心的^[5]，骨骺核的中心并非真正股骨头的中心，这也在一定程度上影响了Tönnis分型方法的准确性。

针对Tönnis分型方法的局限性，国际髋关节发育不良协会提出了基于X射线的新的分型方法，即IHDI分型。它以股骨近端干骺端的中点与H线(Hilgenreiner线)、Perkin线的相对位置进行划分，而不依赖于股骨头骨骺核是否出现，因此可应用于任何年龄，克服了Tönnis分型方法的局限性。Narayanan等^[2]通过国际性的多中心合作，对IHDI分型与Tönnis分型的可靠性进行了比较分析，结果显示Tönnis方法的组间相关系数(Intraclass correlation coefficient，ICC)为0.60-0.63，而IHDI方法的ICC为0.90-0.95，表明IHDI方法具有优秀的组间一致性；同时，研究还显示，高年资医生与住院医生之间的IHDI测量结果间无统计学差异，证实IHDI分型方法相当可靠，可以对任何年龄的发育性髋关节发育不良进行分型。本组研究显示不同的IHDI分型与年龄呈正相关，即年龄越大，IHDI分型相对更为严重。

IHDI分型是基于放射线的分型方法，尽管放射线学检查仍是目前应用最广泛的发育性髋关节发育不良评价手段，但不能反映发育性髋关节发育不良的非骨性病理结构，如软骨性髋臼及股骨头的形态、关节囊、盂唇的形态等。尤其是在婴幼儿，明确不同IHDI类型髋关节的软组织形态，并发现其规律性，对治疗方案的选择及预后判断至关重要^[6]。目前，发育性髋关节发育不良的IHDI分型与病理形态的相关性研究，未见报道。作者通过MRI研究，发现未治疗过的婴幼儿发育性髋关节发育不良病理结构与IHDI分型间存在一定的相关性。

首先，在头臼关系方面，观察结果与传统的认识有所不同，一般认为股骨近端干骺端位于Perkin’s线以外即为全脱位，位于该线以内则为半脱位。本研究的结果表明，所有的IHDI-Ⅰ型髋，股骨头与髋臼均形成关节，但90%的Ⅱ型髋及28%的Ⅲ型髋，头臼间也形成关节，即为半脱位髋，而并非传统认识的全脱位，只是随IHDI分型严重程度的加重，头臼间的覆盖率随之减小；但所有的Ⅳ型髋，头臼间均不形成关节，为全脱位髋。可见Ⅲ型髋是由半脱位向全脱位演变的过度类型。在发育性髋关节发育不良治疗前，应对IHDI-Ⅲ型髋的头臼关系进行详细的评估，因为针对半脱位与全脱位发育性髋关节发育不良的治疗方法截然不同。

盂唇，是阻碍股骨头复位的重要病理因素，也是目前发育性髋关节发育不良治疗中最受关注的研究热点之一。正常髋关节的盂唇相对于髋臼缘呈外翻状态，其生理功能有利于维持髋关节的稳定；在婴幼儿期还具有增加髋臼深度的作用^[7-8]。在髋关节造影或MRI影像上，正常的盂唇在冠状面上呈尖锐的三角形，或“玫瑰花刺”样^[9]。而发育性髋关节发育不良的盂唇，在失去股骨头的正常刺激及塑形作用，而增生、肥大，变得圆钝，相对于髋臼缘变得内翻，从而缩小髋臼入口而阻碍股骨头复位^[10-11]。发育性髋关节发育不良的盂唇完全不同于正常盂唇的形态，因此，在英文文献中用“Limbus”特指发育性髋关节发育不良的盂唇，从而区别于正常形态的盂唇(Labrum)^[12]。

发育性髋关节发育不良盂唇依脱位时间及脱位严重程度的不同可表现为内翻、外翻或混合型^[13]，其中的混合型即为本研究中定义的骑跨型。通过本研究，发现随着IHDI脱位程度的增加，盂唇形态则由外翻、骑跨而变为内翻型为主，其中Ⅰ型髋均为外翻型盂唇，Ⅳ型髋几乎全部为内翻或骑跨型，而Ⅱ、Ⅲ型髋则兼有这3种类型的盂唇。发育性髋关节发育不良复位前对盂唇形态的评估，有利于针对性的制定治疗方案，但目前对复位时内翻盂唇的处理及转归尚存较大争议。Severin^[14]认为，如果获得稳定的复位，内翻的盂唇可消失而达到同心复位；其他学者则认为内翻的盂唇是导致闭合复位失败的重要原因，因盂唇肥大内翻而缩窄髋臼入口，强力复位会增加头臼间的压力而导致股骨头发育畸形，甚至发生股骨头缺血性坏死^[15-18]，因此支持盂唇内翻是切开复位的指征。但在切开复位时对内翻盂唇的处理则是另一争议的焦点。Somerville等^[15]的观点，如果盂唇内翻阻挡复位，应该手术切除，Scaglietti与Calandriello支持这一观点^[11]；而其他学者则对盂唇切除持否定态度^[19-20]，他们认为盂唇与软骨性髋臼缘相延续，后者是青春期髋臼缘骨化的生发中心，二者并无明显可辨别的界限，如误切除软骨性髋臼缘，青春期髋臼外缘骨化中心不会出现，将导致髋臼发育不良^[21]，因此对阻挡复位的盂唇可行放射状切开，而不应切除。总之，目前对发育性髋关节发育不良治疗中盂唇的处理及转归的认识尚不明确，需要借助更直接的方法对发育性髋关节发育不良复位后盂唇的形态演变进行系列随访观察。

最近，通过对闭合复位治疗的发育性髋关节发育不良患儿进行系列MRI随访发现(数据未发表)，闭合复位后当时，仅有13.3%变为外翻，其余则仍维持内翻或转变为骑跨型，而嵌于股骨头与髋臼之间。尽管随着3-6个月的制动，内翻肥大的盂唇可发生明显的形态改变，但经复位后2年的MRI观察，内翻型或骑跨型的内翻部分盂唇并不能完全吸收，而是演变为一层薄纤维组织嵌于头臼之间，这种嵌插的盂唇远期对髋关节发育的影响有待继续观察。但目前的一些研究证实，盂唇内翻是导致早发骨性关节炎及髋臼发育不良的重要原因^[22-25]。本研究证实在IHDI分型的Ⅱ型及以上的髋关节，复位前盂唇以内翻或骑跨型为主，在复位时应特别关注盂唇形态的改变，如因盂唇阻挡而不能达到安全、稳定的复位^[26]，则是切开复位的指征；但如能够达到安全、稳定的复位，内翻的盂唇是否仍需要切开处理，目前尚无一致的认识。

软骨性髋臼指数(CAI)是评价髋臼发育及判断预后的重要参考指标，它是真正的髋臼顶部的边缘，而骨性髋臼指数仅代表软骨性髋臼顶的骨化程度，因此软骨性髋臼指数更具有临床参考价值。在正常儿，1岁以后软骨性髋臼指数已发育至正常，恒定于8°左右不变，与成人期骨性髋臼指数相当，软骨性髋臼指数超过12°表明存在软骨性髋臼发育不良(> 1SD)^[27]；据此标准，本研究中的发育性髋关节发育不良均存在明显的软骨性髋臼发育不良，尤其是IHDI的Ⅲ、Ⅳ型髋，软骨性髋臼指数均> 20°。

MRI研究显示，一些虽然骨性髋臼发育不良，但具有良好的软骨覆盖率的患儿，在足够的闭合复位后可以获得良好的恢复^[28-29]。根据Zamzam等^[29]报道，如果软骨性髋臼指数超过20°，残余髋臼发育不良不可避免，最终结果不满意。以前对发育性髋关节发育不良残余髋臼发育不良预后的判断更多是基于骨性的髋臼指数^[30]，但在婴幼儿骨性髋臼指数仅代表软骨性髋臼顶的骨化进程，并不能反映真正髋臼顶对股骨头的包容，因此近年来对软骨性髋臼指数的观测越来越受到重视，但何种程度的软骨性髋臼指数可以自行发育正常，仍需长期的、前瞻性的随访资料支持。

结论：IHDI分型与发育性髋关节发育不良的病理形态存在一定的相关性，随IHDI分型的增加，头臼间的覆盖率逐渐减小，软骨性髋臼指数则增大，盂唇形态也由外翻逐渐变为内翻。了解不同IHDI分型的髋关节病理形态对指导发育性髋关节发育不良治疗方案的选择具有重要意义。

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

发育性髋关节发育不良IHDI分型与MRI病理形态的相关性

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