2.1   股骨颈前倾角的概念   股骨颈前倾角是一个在临床实践中常用的解剖概念。股骨颈轴线为股骨头中心与股骨颈基底部中心的连线。髁轴为穿过膝部中心点且与两股骨髁最后部两点连线平行的直线。股骨长轴为股骨髁横断面股骨干中心与股骨颈基底部股骨干中心的连线。股骨颈轴与髁轴分别与股骨长轴确定平面，前者为前倾平面，后者为髁平面。前倾平面与髁平面所成的夹角即为前倾角[3]，见图4，5。"

2.2   股骨颈前倾角的生物学意义   在胎儿早期不存在前倾角，因为在此期间股骨颈轴和股骨干轴在同一个平面内。出生时前倾角为40°，是由于随着肢芽内旋导致前倾角增大。出生后前倾角减小到10°-20°，是由于股骨外旋导致前倾角减小。由此开始，前倾角的平均角度由新生儿的31°，到5岁时的26°，9岁时的21°，再到16岁时的15°，每年减少1.5°直到15岁[4]。在成年人中，股骨颈的前倾角平均值在额状面上大约为13.14°[5]。 骨结构决定其运动和负重功能，同时其相应的功能又需要骨结构去实现，即骨的结构和功能的统一[6-7]。根据股骨力线方向，前倾角的正常位置最适应于负重的需要。前倾角为臀大肌、臀中肌提供一个在矢状面的杠杆臂，使作用在股骨颈上的力矩增大，这个增大的力矩使得臀大肌、臀中肌的作用成倍地增加。力臂越长则需要越小的臀肌肌力以使身体直立在髋关节上。因此，股骨颈前倾角的维持或纠正在股骨颈骨折、人工髋关节置换等髋部手术中是很重要的。不良的股骨颈前倾角可能会影响髋关节的运动和正常步态。 2.3   股骨颈前倾角的测量方法    "

有几种评估股骨颈前倾角的方法，包括临床查体法、实体测量法、放射成像、CT、磁共振成像、超声、3D打印模型测量法(模型法)、术中克氏针、C型臂、自制仪器测量股骨颈前倾角以及计算机辅助设计和医学图像处理技术等，见表1-3。 "

2.3.1   临床查体法   临床查体法测量股骨颈前倾角，其主要是以股骨大转子外侧最高点作为骨性标志点的一种测量方法。临床查体法中患者取俯卧位，当测量右侧股骨颈的前倾角时，检查者站在患者的对侧，此时患者的膝关节屈曲90°，检查者的左手触摸患者的股骨大转子，右手抓住患者的足来内旋髋关节，直至触摸到股骨大转子的最高点。当股骨颈轴平面与水平面平行时，股骨大转子旋转到最高点，即股骨大转子位于最外侧。股骨颈前倾角即为胫骨垂直于水平面的初始位置到股骨颈平面与水平面平行时的位置(即大转子最突出的位置)的夹角。用量角器测得胫骨与垂直线之间的夹角即为股骨颈前倾角[8]。 2.3.2   实体测量法   关于实体测量的报道很多，WEDGE等[9]将股骨头颈沿股骨头中心与股骨颈基底部连线的倾斜方向切开，则股骨颈轴即为切面最内最外端上下缘中点的连线。测量股骨颈轴与水平面的夹角即为股骨颈前倾角。张怀瑫等[10]在通过目测将细钢针固定于股骨颈、髁的轴线的基础上，测量细钢针的平行投影线来评估股骨颈前倾角。KINGSLEY等[11]通过游标卡尺测量股骨颈两端的厚度，从而找出中间线对股骨颈轴线进行确定，再将股骨内外髁和大转子放于一平面上，股骨颈轴线与该平面之间的夹角即为股骨颈前倾角。 2.3.3   放射成像法  (1)透视法：透视法是患者取俯卧位并在台面上屈膝90°的同时脚掌向上，然后用垂直的射线透视。患侧小腿向对侧小腿旋转，直到股骨颈轴与股骨干轴成一条直线。小腿与台面成一个角度，用量角器测量此角度即为前倾角。 (2)单张X射线片法：单张X射线片法可以在一张X射线片上反映双侧前倾角。而这可以在特殊体位(受检者在平卧于检查床的基础上应用特殊活动支架， 使双下肢固定于屈膝屈髋 90°、外展 60°位)的基础上，通过透视实现骨盆正中位，双髋对称，骶正中嵴与双侧股骨干中轴垂直后拍片。在X射线片夹角测量时，小儿的X射线片测量值为Y线与股骨颈纵轴之间的夹角；成人的X射线片测量值为骶正中嵴线的垂线与股骨颈纵轴的夹角。最后股骨颈前倾角= X射线片夹角测量值+系统误差角(2°)-股骨前屈角度(12°) [12]。DUNN[13]将患者呈仰卧、屈髋屈膝90°、两侧股骨同时外展15°的体位进行测量。通过比较标本实体股骨颈前倾角在X射线片上的投照位置与真实位置的差异，发现随着前倾角度的增大，X射线片测量值与实际值间的差异越大。 (3)双平面方法：与单张X射线片法不同，双平面方法包括正位及侧位2张X射线片的拍摄。OGATA等[14]曾提出一种简便的方法：患者股骨干及股骨髁远端平面平行于摄片台行正位X射线片的拍摄，同时屈髋屈膝90°，外旋大腿使股骨髁连线垂直于摄片台行侧位X射线片的拍摄。分别在正侧位X射线片上测量颈干角α、β，前倾角θ与α、β的关系是tan θ=tan β/tan α。但仅通过4例股骨标本进行这种方法的验证，缺乏一定可信度。 2.3.4   CT   CT可以用来获取横断面图像。由于在CT上骨骼和软组织之间的强烈对比，其能够很好地反映成熟、骨化良好的骨骼。 (1)二维法：即Weiner法，用2张CT图像重叠确定股骨颈前倾角[15]。首先通过对股骨近端扫描选择1张能同时显示股骨头和股骨颈的图像，连接股骨头中心和股骨颈中心从而确定股骨头颈轴。然后通过股骨远端扫描选择显示两股骨髁最大的一个层面，把通过股骨内外髁最长径线作为髁长轴。在此方法中股骨颈前倾角为股骨头颈轴与髁长轴的交角，见图6。HERNANDEZ等[16]通过2个标准层面分别确定股骨颈长轴和髁长轴，然后将2个标准层面置于同一幅照片中，则股骨颈长轴与髁长轴之间的夹角即为股骨颈前倾角。2个标准层面：患者取仰卧位，双下肢平行固定，使用特制的脚踏板，双足固定呈中立位于扫描床上。标准层面一为股骨头远端最下缘横断面，其长轴为股骨颈长轴；标准层面二为髌骨上缘下5-10 mm的横断面，其股骨内外髁最前缘连线与最后缘连线的夹角的中分线作为髁长轴，见图7。MURPHY等[3]将股骨头中心和股骨颈远端基底部作为标准层面分别确定股骨头中心及股骨颈基底部椭圆中心，二者连线即为股骨颈长轴。再将股骨髁最大层面作为标准层面，股骨内外髁最后缘连线即为髁长轴。股骨颈长轴与髁长轴的夹角即为股骨颈前倾角，见图8。该方法与股骨颈前倾角定义及解剖均相一致。杨彦[17]提出多平面重组重建图像在角度测量中的运用：将薄层图像多平面重组重建，利用十字定位线将股骨的角度进行调整并进行体位校正，令矢状位、冠状位平行于股骨干长轴，从而使轴位图像垂直于股骨干长轴。在校正体位的基础上，分别标记股骨头中心点及股骨颈根部骨干中心点。在股骨颈平面打开最大密度投影重建确定股骨颈轴线(即股骨头中心点与股骨颈根部骨干中心点的连线)。在股骨髁平面确定股骨髁后缘连线。然后分别测量最大密度投影重建图像上的股骨颈轴线及股骨髁后缘连线与屏幕水平面的夹角A、B，则股骨颈前倾角为FNA=∣A-B∣(屏幕水平面以上的角为正值，屏幕水平面以下的角为负值)。 "

(2)三维法：三维CT法是通过构建三维模型，从而进行股骨颈前倾角测量的方法。三维模型是通过对髋关节和膝关节扫描后得到的二维数据，再将其导入三维重建软件中得以实现的[18]，见图9，10。CT的三维重建技术对于复杂的骨骼解剖结构的显示优势明显。三维重建构建出股骨的立体模型图像之后，通过图像重叠技术将股骨近端及股骨髁放在同一张图像中，两髁最低点与大转子最低点确定额状面，并且确定大转子最低点在两髁最低点的中央，三点连成一条直线，颈轴与髁轴的夹角即为前倾角[19]。马信龙等[20]在建立股骨三维模型的基础上寻找一种新的计算机方法测量股骨颈前倾角：首先生成股骨轮廓的多义线，然后将股骨头部分生成多义线集合从而拟合成球体，则该球体的中心即近似为股骨头的几何中心。然后调整股骨位置重新分割股骨颈区域使峡部为其重新分割之后的某一断层图像，通过比较各断层图像的体积信息确定最小值，最小值即为股骨颈中心。在股骨位置的调整中，将股骨颈区域理想化为几何角度的圆台结构，沿着股骨颈区域表面作一条曲线，那么沿该曲线任意一点作切面切割股骨颈，所得的最小面积的截面之间互相平行。任意选择股骨颈区域表面点，并以其为旋转中心，1°为步长旋转股骨模型获得断层图像。通过比较各断层图像的最小横截面积确定股骨需要调整的位置。最后将股骨调整至正常站立位下的股骨的位置，在Bottom视图下将股骨内外髁区域最低位置点连线即为髁状轴线。股骨颈前倾角即为股骨颈中心和髁状轴线的夹角。ZHAO等[21]基于Mimics软件重建三维股骨模型，然后利用拟合球体和拟合圆的中心分别定义为股骨头和颈部的中心，则拟合球体的中心和拟合圆的中心的连线即为股骨颈轴线。在3D Studio Max软件中，通过股骨3个最后部的点即股骨内侧髁、外侧髁以及大转子构建一个名为冠状面的平面。垂直于冠状面，利用股骨内侧髁和外侧髁的2个最远端点创建水平面。然后，通过冠状面和水平面构建股骨定制的解剖坐标系，其中X-Y平面代表冠状面，股骨颈前倾角即为股骨颈轴线与X-Y平面之间的交角。刘建友等[2]构建3D数字化模型，提出新型股骨颈前倾角的测量方法：选取健康人群的通髁线在股骨的体表投影(即股骨内外上髁两点)与股骨大转子上最突出点确定的一个平面，然后确定股骨颈轴心线，二者形成的线面角即为新型前倾角。通过联合新型股骨颈前倾角和经典股骨颈前倾角可多维展现股骨颈真实的前倾情况。张磊等[1]利用术中股骨截面后侧皮质线作为股骨前倾角参照。在股骨远端股骨头消失处的水平横断面作出后侧皮质线，后侧皮质线是指股骨颈后侧缘内侧的骨皮质线，以股骨颈与转子窝交界处为起点；股骨后髁连线则是指在CT 横断面上能看见最大面积股骨髁的后髁之间的连线。将所研究的两个横断面进行重叠，后侧皮质线与股骨后髁连线夹角即为后侧皮质线前倾角。 "

2.3.5   磁共振成像   磁共振成像得到与CT相似的股骨横断面特征。患者取仰卧位，在双下肢伸直位的情况下获取与台面平行的骨盆及股骨的冠状切面。通过冠状面的图像作与股骨颈轴平行的切面，能够清楚看到股骨颈轴的切面，从而计算出与水平面的夹角A。在通过股骨髁中心的切面获得两髁后缘的切线，从而获得两髁切线与水平线的夹角B。通过A、B即可计算出前倾角[22]。张薇等[23]在测量婴幼儿股骨颈前倾角时利用冠状位T1WI3D-VIBE图像重建出髋关节轴位图像。婴幼儿股骨内外侧髁骨化中心较小、骺软骨较厚，股骨内外侧髁骨化中心后缘的连线与股骨内外侧髁骺软骨后缘的连线并不是平行线，但股骨内外侧髁骺软骨后缘的连线才能真正代表股骨内外侧髁的后缘连线，它与股骨颈前倾平面的夹角更加符合股骨颈前倾角的几何学概念。在轴位图像上测量与股骨颈内外侧骨皮质平行的长轴线与冠状面的夹角A。在股骨髁轴位T2WI TSE图像上，选择骨性股骨髁最大的层面测量股骨内外侧髁骨化中心最后缘(T2WI高信号)连线与冠状面的夹角B；选择股骨髁软骨最大的层面测量股骨内外侧髁软骨最后缘(T2WI中等信号)连线与冠状面的夹角C。分别测量骨性股骨颈前倾角(BFNA)和软骨性股骨颈前倾角(CFNA)，BFNA=A-B，CFNA=A-C。 2.3.6   超声成像   MOULTON等[24]在患者仰卧、双下肢中立旋转位下通过大转子水平横行扫描得到的股骨近端图像和膝关节线近端2.5 cm得到的髁图像分别确定颈轴和髁轴，二者夹角即为前倾角。TERJESEN等[25]在患者取仰卧、屈膝90°、双小腿垂直于床沿下方的体位下，以桌面作为股骨髁后方的假想切线，将探头置于股骨头、大转子前方中央，先使探头垂直于桌面，找到股骨头、大转子回声后倾斜探头，直至股骨头、大转子正切线呈水平显示在显示器平面上，固定探头位置，用量角器读出倾斜角度即为股骨颈前倾角。 2.3.7   3D打印模型测量法(模型法)   3D打印技术的出现为股骨颈前倾角的测量评估提供了一种更容易、简便的方法。CAO等[26]利用3D打印技术对股骨颈前倾角进行测量评估。通过CT扫描股骨全长，获得数据，经过软件处理，并通过3D打印机复制出形态完全相同的股骨模型，直接通过股骨模型进行前倾角的测量是其主要的技术路线。3D打印模型测量法(模型法)分成以下4个步骤进行：第一，患者平卧于CT检查床，以层厚1.0 mm进行螺旋CT连续扫描双侧全长股骨获得影像学数据；第二，将Dicom格式数据导入电脑中，通过Mimics等专业软件对股骨三维模型进行重建；第三，在电脑中通过软件完成对股骨三维模型重建后，即可通过3D打印机快速制作出双侧股骨等大实物模型；第四，确定股骨颈轴线和平面对股骨颈前倾角进行测量。将股骨放置于一平面，使内外髁及大转子后缘处于同一平面，从近端向远端观察，通过游标卡尺对股骨头和股骨颈的中心点进行定位，根据中心点确定股骨颈轴线。最后，用角度计测量股骨颈前倾角即可。 2.3.8   术中克氏针测量   术中利用克氏针测量股骨颈前倾角，3枚定位针的准确置入是至关重要的。在屈膝位下由股骨外髁向内髁置入且垂直于大腿、小腿构成平面的克氏针为针1;在C形臂监视下置入与股骨颈轴线平行的克氏针为针2;在针2进针点旁由外向内置入与针1平行的克氏针为针3。通过以上方法可将股骨颈前倾角转化为针2与针3之间的夹角，测量二者之间的夹角即为股骨颈前倾角[26]。 2.3.9   C形臂测量   (1) Brunner法：BRUNNER等[27]令患者取仰卧、非评估腿置于调节支架中屈曲90°、外展40°的体位，通过C形臂评估股骨颈前倾角(简称Brunner法)。Brunner法的关键在于股骨远端0°旋转时的中立位置成像及股骨头颈连接处的侧位成像。其中，前者为在C形臂垂直于股骨髁且与地面平行放置下，将股骨旋转到两髁完全重叠的图像状态，后者为C形臂在股骨近端聚焦于大转子创建出包括股骨干近端、股骨颈和股骨头的图像状态。在后者中，股骨近端两皮质中点、股骨颈中1/3两皮质中点与股骨头中心3点在一条直线上时为完美侧位图。Brunner法认为C形臂的倾斜代表股骨颈前倾角。 (2)改良Brunner法：顾硕等[28]将Brunner法结合股骨近端防旋髓内钉术中操作特点改良后应用于股骨转子间骨折髓内钉固定中(简称改良Brunner法)。改良Brunner法相较于Brunner法，主要是对于Brunner法中的股骨头颈连接处侧位图明确为标准髋关节侧位片，术中调整C臂机投射角度，完成髋关节侧位摄片，根据C型臂与水平面夹角，明确股骨颈前倾角。 2.3.10   自制仪器测量股骨颈前倾角   朱求亮等[29]研制了股骨颈扭转角、前倾角测量仪从而通过激光投射对股骨颈前倾角进行测量。采用激光投射法测量股骨颈前倾角需要在两束成 90°放置的垂直激光束为参考。首先固定股骨头使股骨头颈中轴线垂直于水平且平行于自由垂线从而确定股骨颈中轴线，然后用垂直校正板复合股骨内、外侧髁及大转子后方最低点从而确定股骨冠状面。股骨颈前倾角即为垂直校正板与其上垂线的夹角。为便于测量，在研制的测量仪上，旋转股骨，使垂线与冠状面平行，则股骨颈前倾角即为旋转的角度变化。张德光等[30]依据股骨颈前倾角的定义(即股骨及两髁连线的平面与股骨颈轴线之间的夹角)自制了术中测量股骨颈前倾角仪器。测量仪有2个测量盘，可以对前倾角和颈干角分别测量。同时，该测量仪可以随意调节主干长度。自制术中股骨颈前倾角测量仪使用方法：首先将术野暴露，将患肢置于中立位，同时测量仪固定股骨髁部，然后将测量盘的指针调整为零，最后内旋患肢，使股骨颈平行于手术台面，此时测量盘上的度数即股骨颈前倾角，同理可测颈干角。 2.3.11   计算机辅助设计和医学图像处理技术   近年，计算机辅助技术和医学图像处理技术在股骨颈前倾角的精确测量中具有着重要的作用。汪轶平等[31]自主研发专用于股骨测量软件Femeter对股骨近端解剖参数进行自动化三维测量。该软件可以读取显示股骨STL模型，医生能够通过交互式操作在股骨模型上选取解剖标志点，然后自动执行一系列髓腔建模算法和解剖参数测量算法，最后输出股骨头半径、峡部髓腔半径、股骨颈干角、股骨颈前倾角等16个关键解剖参数的测量结果，平均单次测量的算法执行时间为(0.95±0.16) s。许多学者希望能通过计算机对股骨进行自动分割和测量，但是存在许多障碍，主要障碍是股骨密度和形状的变化、骨骼边界薄弱、关节间隙狭窄以及腿部姿势的多样性。CHEN等[32]提出了一种新的三维特征增强网络来解决这些问题。该方法的新颖之处在于2个特征增强模块，包括边缘检测和多维特征融合。其中，前者来解决骨骼边界薄弱和关节间隙狭窄的问题，后者来处理股骨密度和形状的变化以及腿部姿势的多样性。结果表明，该算法能够实现精确的三维股骨分割，股骨相似度高达96.88%，平均0.93 s。 2.4   不同方法之间的差异   临床查体法在定位时主观性因素影响较大，从而准确性受到一定影响，但临床查体法简便易行，使其可以在临床实践中作为初步评估的方法。股骨颈前倾角初步测量及异常筛查过程中的方法众多，其中实体测量对于股骨颈前倾角的评估最为直观，同时也最为准确，但无法在临床实践中应用。X射线方法得到的图像是在发生器和探测器之间的空间中骨骼结构的投影，是空间叠加信息。X射线方法测量股骨颈前倾角在简单经济的同时由于空间叠加信息、股骨近端形态的不规则以及较高的体位要求使其测量值不够准确[19]。超声波无法穿透骨骼，只适用于股骨颈为透明软骨的婴幼儿，其选取的“头颈轴”与真实的股骨颈长轴有明显差异，因此利用超声测量股骨颈前倾角的方法是十分局限的[33]。超声法虽然具有简便安全、多角度扫查、不受体位限制的优点，但也有图像不清晰，不能多维度显示股骨近端解剖的不足。二维CT方法不能直观反映立体的股骨近端解剖结构，同时在选择断层及标记解剖学位置时主观性较强，测量的数值也会受到患者体位的影响，故股骨颈前倾角测量值的准确性也受到影响[1]。三维CT构建股骨模型的方法可以任意角度观察，从而更加直观地反映股骨头和股骨颈的中心，从而确定股骨颈轴线，使股骨颈前倾角的测量值更加准确。与此同时，股骨头与髋臼之间的解剖关系也可以在三维构建出来的图像上得以反映，从而为临床选择手术等提供客观的参考依据[20]。磁共振成像得到与CT相似的股骨横截面特征。磁共振成像具有组织对比性好、成像清晰的优点，但同时也存在价格昂贵及检查时间长的不足。核磁共振利用强磁场来生成图像，因此不存在电离辐射，使其在评估婴幼儿的股骨颈前倾中得以应用。近年来磁共振成像已被应用于婴幼儿发育性髋关节发育异常的诊断，并且取得了良好的效果。3D打印模型测量法(模型法)测量股骨颈前倾角的方法实际上是在三维CT构建出股骨模型的基础上复制出股骨等大模型从而达到测量目的。3D打印技术的优点是将直观的三维CT构建模型转化为更加直观的实物形式。C形臂法应用时依赖于影像质量，关键在于获得清晰的股骨头影像，若不能获得清晰图像，多与健侧肢体或者影像增强器位置欠佳有关[28]。术中利用克氏针定位测量股骨颈前倾角相较于其他影像学方法创伤更大且不易施行。自制仪器测量股骨颈前倾角的方法中，有的对股骨实物进行测量，有的在术中进行股骨颈前倾角的测量，但就临床实践而言对股骨实物测量不能满足临床工作需求。计算机辅助技术和医学图像处理技术的不断发展，为股骨颈前倾角的测量提供了很大的支持，令其测量过程变得更加迅速、准确，更可以为人工全髋关节置换术前规划、股骨柄选择和个性化股骨柄设计提供可靠数据。 "