股骨头前、外侧壁保留角与股骨头坏死塌陷进展的相关性

doi:10.12307/2021.350

中国组织工程研究 ›› 2021, Vol. 25 ›› Issue (36): 5827-5831.doi: 10.12307/2021.350

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

股骨头前、外侧壁保留角与股骨头坏死塌陷进展的相关性

颜新昊1，2，庞凤祥1，2，钟原3，4，陈哓俊1，2，何晓铭1，2，洪志楠2，3，李子祺2，3，罗智鸿1，2，何伟2，3，魏秋实2，3

1广州中医药大学第一临床医学院，广东省广州市 510405；2广州中医药大学髋关节研究中心，广东省广州市 510405；3广州中医药大学第三附属医院关节科，广东省广州市 510378；4广州中医药大学第三临床医学院，广东省广州市 510080

收稿日期:2020-12-28 修回日期:2020-12-30 接受日期:2021-02-07 出版日期:2021-12-28 发布日期:2021-09-18
通讯作者: 魏秋实，博士，副主任中医师，广州中医药大学髋关节研究中心，广东省广州市 510405；广州中医药大学第三附属医院关节科，广东省广州市 510378
作者简介:颜新昊，男，1994年生，广东省惠州市人，汉族，2021年广州中医药大学毕业，硕士，主要从事股骨头坏死的临床研究。
基金资助:
国家自然科学基金面上项目(81873327)，项目负责人：何伟；广东省科技发展专项(2017B090912007)，项目负责人：何伟

Correlation between the retention angle of the anterior and lateral wall of the femoral head and the progression of the femoral head collapse

Yan Xinhao1, 2, Pang Fengxiang1, 2, Zhong Yuan3, 4, Chen Xiaojun1, 2, He Xiaoming1, 2, Hong Zhinan2, 3, Li Ziqi2, 3, Luo Zhihong1, 2, He Wei2, 3, Wei Qiushi2, 3#br#

1First Clinical Medical College, 2Hip Research Center, Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China; 3Department of Arthritis, Third Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510378, Guangdong Province, China; 4Third Clinical Medical College of Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510080, Guangdong Province, China

Received:2020-12-28 Revised:2020-12-30 Accepted:2021-02-07 Online:2021-12-28 Published:2021-09-18
Contact: Wei Qiushi, MD, Associate TCM chief physician, Hip Research Center, Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China; Department of Arthritis, Third Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510378, Guangdong Province, China
About author:Yan Xinhao, master, First Clinical Medical College, and Hip Research Center, Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China (General Program), No. 81873327 (to HW); the Science and Technology Development Project of Guangdong Province, No. 2017B090912007 (to HW)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

股骨头外侧壁保留角：在双侧髋关节标准X射线正位片上，定位坏死侧股骨头中心点O，分别与股骨头外侧头颈交界处点A、股骨头硬化带外侧边缘点B连线，这2条直线所形成的的夹角，称之为股骨头外侧壁的保留角，用以评估股骨头外侧壁的保留情况。
股骨头前侧壁保留角：在双侧髋关节蛙式X射线侧位片，定位坏死侧股骨头中心点O，分别与股骨头前侧头颈交界处点A、股骨头硬化带前侧边缘点B连线，这2条直线所形成的的夹角，称之为股骨头前侧壁的保留角，用以评估股骨头前侧壁的保留情况。

背景：目前临床上用于预测股骨头坏死后塌陷的方法有很多，其目的是为后续的治疗方式选择提供参考，但是目前的预测方法主要存在不够精确或在临床当中不实用的问题，这同时也促使更多的股骨头坏死研究者们不断探寻，以期找到一种方法可以对股骨头塌陷进展的风险进行精确合理的评估。
目的：评估股骨头的前、外侧壁保留情况与股骨头塌陷进展发生的相关性。
方法：回顾性分析2012年8月至2019年2月于广州中医药大学第一附属医院接受非手术保髋治疗的股骨头坏死围塌陷期(包括ARCO Ⅱ期和ARCO ⅢA期)患者53例(76髋)的病历资料。在X射线片影像系统上测量股骨头前、外侧壁保留角，分析保留角与塌陷的相关性，利用受试者工作特征曲线评价该角度预测塌陷的特异性与敏感性。

结果与结论：①所有病例均获得临床随访，随访时间3-83个月；末次随访27髋(36%)发生股骨头塌陷，归入塌陷组；49髋(64%)未发生塌陷进展，归入非塌陷组；②独立样本t检验结果提示，前、外侧壁保留角与塌陷显著相关；③在受试者工作特征分析中，股骨头的前、外侧壁保留角具有足够高的特异性与敏感性；④提示前侧壁、外侧壁保留角小的股骨头坏死患者更可能出现塌陷进展，股骨头前、外侧壁保留角与股骨头塌陷进展之间有一定的相关性，因此上述角度可在一定程度上作为塌陷预测的参考指标。

https://orcid.org/0000-0002-1400-194X (颜新昊)

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: 股骨头坏死, 前侧壁保留角, 外侧壁保留角, 塌陷预测, 股骨头塌陷

Abstract: BACKGROUND: At present, many methods are used to predict the collapse of femoral head after necrosis in clinical practice, with the purpose of providing reference for the selection of subsequent treatment methods. However, the current prediction methods are not accurate enough or practical in clinical practice. This has also prompted more researchers in the field of femoral head necrosis to search for a way to assess the risk of femoral head collapse.
OBJECTIVE: To evaluate the correlation between the preservation of the anterior and lateral wall of the femoral head and the progression of femoral head collapse.
METHODS: Data of 53 patients (76 hips) with osteonecrosis of the femoral head (stages ARCO II and ARCO III A) undergoing non-surgical hip preservation treatment, who were diagnosed in the First Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine from August 2012 to February 2019, were retrospectively analyzed. The retention angle of the anterior and lateral wall of the femoral head was measured on the X-ray imaging system to analyze the correlation between retention angle and collapse. The specificity and sensitivity of the angle in predicting collapse were evaluated by receiver operating characteristic curve.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) All cases were followed up clinically for 3-83 months. During the last follow-up, 27 hips (36%) affected femoral head collapse as the collapse group; 49 hips (64%) that did not affect collapse were classified as non-collapse group. (2) The results of independent sample t-test showed that the retention angle of anterior and lateral wall was significantly correlated with collapse. (3) In receiver operating characteristic curve, the retention angle of the anterior and lateral wall of the femoral head had high specificity and sensitivity. (4) It was found that patients with osteonecrosis of the femoral head with small retention angle of the anterior and lateral wall were more likely to collapse, indicating that there was a certain correlation between the retention angle of the anterior and lateral wall of the femoral head and the progression of collapse of the femoral head. Therefore, this angle can be used as a reference index for collapse prediction to some extent.

Key words: osteonecrosis of femoral head, retention angle of anterior wall, retention angle of lateral wall, collapse prediction, femoral head collapse

中图分类号:

颜新昊, 庞凤祥, 钟原, 陈哓俊, 何晓铭, 洪志楠, 李子祺, 罗智鸿, 何伟, 魏秋实. 股骨头前、外侧壁保留角与股骨头坏死塌陷进展的相关性[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(36): 5827-5831.

Yan Xinhao, Pang Fengxiang, Zhong Yuan, Chen Xiaojun, He Xiaoming, Hong Zhinan, Li Ziqi, Luo Zhihong, He Wei, Wei Qiushi. Correlation between the retention angle of the anterior and lateral wall of the femoral head and the progression of the femoral head collapse[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2021, 25(36): 5827-5831.

图/表（结果） 6

参考文献

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引言

股骨头坏死是骨科临床上的难治性疾病[1-2]，好发于20-50岁的中青年人群，一旦发生塌陷容易导致继发的髋关节骨性关节炎，并伴有严重的髋关节疼痛和关节功能障
碍[3-6]，最终的结果是不得不接受人工关节置换。然而，人工关节的使用寿命不足使年轻患者不能避免二次甚至多次翻修，因此如何早期避免或延缓塌陷的发生，是目前股骨头坏死保髋的主要目的。目前学界对塌陷的病理机制尚未得出公论，但有大量的临床资料表明，股骨头坏死塌陷发生的部位主要集中在股骨头的前侧与外侧。根据既往的髋关节力学研究，在日常人类活动中，如步行态、坐位和下蹲位，股骨头前外侧承受大部分应力，此时的应力峰值为体质量的4-7
倍[7-10]。NAGOYA等[11]对35例JIC-C型股骨头坏死患者的前、外侧壁行带血管髂骨瓣植入术，预后效果确切，这提示了股骨头的前侧与外侧在塌陷发生时对于髋臼的承重是十分重要的。
目前临床上用于预测股骨头坏死后塌陷的方法有很多，如通过坏死区部位、坏死区形态、坏死范围的大小、坏死区的MRI信号带等[12-27]，各种方法都尝试更精确、更早期地预测股骨头坏死后的塌陷。纵观这些现有的分期与分型体系，都是在X射线片、MRI上建立的，但均没有针对性地结合股骨头前侧与外侧的保留情况进行研究、预测塌陷。
此次研究结合X射线片上股骨头前侧与外侧的保留情况，通过随访未经系统治疗的股骨头坏死患者，探讨股骨头前侧壁与外侧壁保留情况与股骨头坏死塌陷发生的相关性，以求为预测股骨头坏死塌陷提供新的方案。
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

材料方法

1.1 设计回顾性病例分析，采用独立样本t检验分析保留角与塌陷的相关性，利用受试者工作特征曲线评价该角度预测塌陷的特异性与敏感性。
1.2 时间及地点于2019年5月至2020年1月在广州中医药大学第一附属医院医院三骨科完成。
1.3 对象纳入自2012年8月至2019年2月在广州中医药大学第一附属医院确诊为股骨头坏死未予系统治疗的患者，此次研究的诊断标准参照 2015 年发表的股骨头坏死临床诊疗规范[28]。
纳入标准：①确诊且资料连续完整的股骨头坏死患者；②年龄18周岁以上，男女不限；③属于围塌陷期股骨头坏死患者，包括塌陷前期(ARCO Ⅱ期)和塌陷后早期(ARCO Ⅲ期)两个时期；④患者愿意接受后期随访。
排除标准：①就诊前接受药物或手术治疗的患者；②患骨代谢疾病、风湿类疾病等出现股骨头坏死的患者；③合并严重的心脑血管疾病、肿瘤、感染等疾病及各种老年骨关节病，影响证候判断的患者；④重要临床资料与影像资料不全的患者；⑤缺乏依从性的患者。符合以上任一条件即排除试验病例。
按照诊断、纳入和排除标准，最终纳入股骨头坏死病例53例(76髋)，其中男38例(55髋)，女15例(21髋)；年龄18-68岁，平均(36.75±10.9)岁；其中单侧30例，双侧23例；酒精性12例14髋，激素性37例55髋，特发性4例7髋；随访时间3-83个月，平均(17.07±11.53)个月。所有随访患者均有初次、末次随访等2次以上的双侧髋关节标准正位X射线片与蛙式侧位X射线片记录。
1.4 方法
1.4.1 评估前侧壁与外侧壁保留情况的方法在双侧髋关节标准正位X射线片上，定位坏死侧股骨头中心点O，分别与股骨头外侧头颈交界处点A、股骨头硬化带外侧边缘点B连线，这2条直线所形成的夹角，称之为股骨头外侧的保留角，用以评估股骨头外侧壁的保留情况，见图1。

同正位片上的定点连线方法，在双侧髋关节蛙式侧位X射线片上使用相同的方法得到股骨头前侧的保留角，用以评估股骨头前侧壁的保留情况，见图2。

1.4.2 股骨头塌陷的评估在首次保留角测量后，在之后的随访中，若在双髋正位X射线片或蛙式侧位X射线片发现新月征或可见塌陷，见图3，则被定义为发生塌陷。

在图3中，首次保留角测量后，定义股骨头塌陷是通过双髋正位(图3A)或双髋蛙式侧位(图3B)随访X射线片上的同心圆进行评估。根据Nishii改良法，使用0.5 mm间距的同心圆模板测量，根据双髋正位或蛙位X射线片确定股骨头中心点，测得股骨头半径，根据股骨头中心点垂直线，测得股骨头中心点到股骨头顶距离。股骨头塌陷程度=股骨头半径-中心点到股骨头顶距离。当在双髋正位或蛙位X射线片股骨头最大侵入处与估计的圆形轮廓之间的距离超过
2 mm(白色箭头)则定义为塌陷。
1.5 主要观察指标在随访过程中观察患者双髋正、蛙位X射线片的表现，根据股骨头是否被定义为塌陷，分为塌陷组与非塌陷组。在所有患者的双髋正、蛙位X射线片上进行股骨头前、外侧壁保留角的测量，最后分别得到股骨头外侧壁保留角度和股骨头前侧壁保留角度。
1.6 统计学分析试验数据使用SPSS 25.0软件进行统计学处理。计量资料采用x±s表示，不同组间的前侧壁、外侧壁保留角应用独立样本t检验进行比较，P < 0.05表示差异有显著性意义；对性别、年龄、病因与股骨头塌陷的关系进行卡方检验；采用受试者工作特征曲线评估前侧壁保留角与外侧壁保留角的最佳临界点，以确定其敏感性、特异性。

讨论

至今为止，已有学者提出了许多用于分类和量化股骨头坏死早期诊断的工具[12-26]，以期通过这些方法来预测塌陷以指导后续治疗手段。对于临床医生有用的、理想的评估方法，应该在评估时简单易用，同时要有较高的准确性，而评估股骨头坏死病变的面积和位置是探讨股骨头塌陷发生率的有效方法[28]。KERBOUL等[12]通过双髋关节前后位、侧位X射线片测量坏死弧度，然后计算两个角度之和，其结果认为当坏死角度之和> 200°时塌陷率高，预后较差；若坏死角度之和< 160°，则塌陷率低，预后较好。KOO等[13]提出了坏死范围指数的概念，其通过双髋MRI冠状位及矢状位确定坏死区角度，方法是定位股骨头中心点，取坏死灶边缘夹角，分别为A、B，并定义了计算坏死范围指数的公式，坏死指数=(A/180)×(B/180)×100%。其结果把坏死分为3个等级：A级< 33%，预后好，归于低塌陷风险组；B级34%-66%，预后一般，归于中塌陷风险组；C级> 66%，预后差，归于高塌陷风险组。NISHII等[29]则首次在MRI上对股骨头坏死的体积进行三维立体的量化研究，同时观察坏死病灶的位置，其研究结果认为，若坏死体积超过30%，则塌陷的风险高达80%；与此同时其分析指出，当坏死体积较小时，塌陷的发生与坏死病灶所处股骨头的位置有显著相关性。目前对有症状股骨头坏死患者的治疗策略仍然没有统一的标准，全髋关节置换术被认为是大多数患者的主要治疗选择[30-31]；
然而，对于年轻的患者，特别是股骨头坏死早期阶段的，应首选保守治疗；而考虑到股骨头坏死患者的进展情况，应及时评估前侧壁保留角与外侧壁保留角的情况，评估塌陷是否可能发生，以确定是否需要行保髋手术的干预。
此次研究的重点是分析股骨头前、外侧壁保留角与塌陷进展的相关性，以期得到预测塌陷的量化指标。通过独立样本t检验，发现塌陷组与非塌陷组间在前、外侧壁保留角方面存在显著差异。对股骨头前、外侧壁保留角进行受试者工作特征分析，初步确定其敏感性及特异性，并得出临界角度。
对结果进行分析，可以得知股骨头外侧壁保留角最佳临界值为60.95°，即外侧壁保留角度≤60.95°时股骨头更可能出现塌陷进展，此次研究中≤60.95°的41髋中有27髋发生塌陷，预测塌陷发生的比率为65.85%，> 60.95°的35髋中均未发生塌陷。股骨头前侧壁保留角最佳临界值为61.57°，即前侧壁保留角度≤61.57°时股骨头更可能出现塌陷进展，此次研究中≤61.57°的31髋中有27髋发生塌陷，预测塌陷发生的比率为87.10%，> 61.57°的45髋中均未发生塌陷。结合股骨头外侧壁、前侧壁保留角，其预测塌陷发生的比率可达93.10%，其准确率要高于外侧壁保留角或前侧壁保留角的单独评估，所以如果综合运用这两个指标，能够提高塌陷预测的精准性。
应选择合适的保髋治疗方案，影响疗效的因素主要有两个方面，包括患者的整体情况和髋部部分的情况，其中整体情况包括患者的性别、年龄、体质量指数、病因和患者依从性等，这通常不受关节骨科医师的掌控，所以唯有考虑从患髋的局部情况包括疼痛时间、步态、坏死的面积和部位等方面施加影响。而整个髋关节的稳定性与股骨头前、外侧壁的完整度有关，因为股骨头的前、外侧壁相比股骨头其他地方，会受到更多的负重，因而该区域较易首先发生塌陷的进展。通过此次研究结果可以发现，在非手术保髋的患者当中，前侧壁或外侧壁保留角小的患者更可能出现股骨头坏死塌陷的情况，而如果联合前侧壁和外侧壁保留角进行塌陷风险预测，其精确率高达90%，可成为选择非手术保髋的重要参考依据。
综上所述，股骨头坏死出现塌陷的情况更可能发生在前侧壁或外侧壁保留角小的患者当中，如果能够综合运用这两个角度进行分析，可以提高预测塌陷发生的准确性。此次研究提出的对股骨头前侧壁或外侧壁保留角的测量，是在X射线片上找到坏死侧股骨头特定的点即可测量，满足简单易用的需求；且该方法同时使用正、蛙位的X射线片进行测量，满足了准确性的需要。NISHII等[29]报道表明，如果坏死病灶位于股骨头的前外侧，则无论病灶的大小如何都有可能出现塌陷，因而他们强调了坏死病灶位于股骨头前外侧部的重要性，这也是此次研究通过对前外侧壁保留角与塌陷进展相关性研究的依据之一。
此次研究创新性提出预测塌陷的量化指标，以期能够更精确地判断塌陷预后。通过研究结果能得知，前侧壁或外侧壁保留角大于临界值的股骨头坏死患者，其股骨头的塌陷风险较低，所以前、外侧壁保留角可成为临床上首选非手术保髋治疗方案的新依据，更高效地利用有限的医疗资源为患者提供服务，具有重要的临床价值，这也是此次研究的出发点。
但这项研究存在一定的局限性。首先，这是一项回顾性研究，然而所评估的患者均是诊断时未发生塌陷的股骨头坏死患者，可以认为这一收集标准将使研究结果的偏差最小化；其次，目前的研究仅涉及在一个中心内少数未发生塌陷的股骨头坏死患者，因此下一步应该在多中心选取一批未发生塌陷的股骨头坏死患者进行前侧壁或外侧壁保留角的前瞻性研究；第三，所选取的双侧股骨头坏死患者存在一侧股骨头无塌陷，但对侧股骨头有症状或已塌陷，这可能增加未塌陷一侧股骨头发生塌陷的可能或速度。
结论：此次研究发现，通过使用股骨头坏死患者双侧髋关节标准正位、蛙式侧位X射线片评估股骨头前、外侧壁保留情况来预测塌陷的方法能够提高预测塌陷的精准性，因此，认为股骨头坏死患者的前、外侧壁保留角对于股骨头坏死塌陷发生的评估具有重要的参考价值。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

股骨头前、外侧壁保留角与股骨头坏死塌陷进展的相关性

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