雙源CT三維重建前交叉韌帶脛骨止點印跡的臨床研究

張 強 張春禮 徐 虎 王迎春 孫芳菲 李曉建

(第四軍醫(yī)大學西京骨科醫(yī)院運動損傷科，西安 710032)

正常的膝關節(jié)前交叉韌帶(anterior cruciate ligament，ACL)脛骨端呈扇形擴大，直徑約為韌帶體部3.5倍，而ACL重建手術中，常規(guī)的移植物均為上下等寬，因此，不可能復制正常ACL脛骨止點形態(tài)，而且受移植物直徑大小的影響，實際脛骨端隧道僅占正常止點的一部分。脛骨端止點定位存在各種變化的可能。早期醫(yī)生偏向于選擇偏前內(nèi)側定位，移植物在膝關節(jié)完全伸直時前方纖維撞擊髁間窩頂，使關節(jié)伸直受限，移植物磨損，前向松弛度增加和前膝痛等［1］。后來傾向在正常ACL脛骨止點中心或偏后的位置定位，但過于偏后的止點會使移植物伸直時張力增加和撞擊后交叉韌帶［1］。ACL移植重建脛骨止點位置正確與否是預防移植物髁間窩撞擊和后交叉韌帶撞擊的關鍵因素，因此，關于ACL止點位置的測量顯得尤為重要。傳統(tǒng)的測量方法主要有解剖學及影像學方法，主要在尸體上進行，由于尸體數(shù)量有限、年齡偏大等缺點(如Harner等［2］報道10 具尸體，平均年齡66 歲;Lorenz等［3］報道 12具尸體;Mochizuki等［4］報道 10具尸體;Siebold等［5］報道使用50具尸體，平均年齡82歲)，使其得出的數(shù)據(jù)代表性有限。本研究采用雙源CT(dual-source computed tomography，DSCT)掃描三維重建方法，在正常人群中圈畫ACL脛骨止點自然印跡，并測量其形態(tài)學參數(shù)，為個體化解剖重建提供臨床依據(jù)。

1 臨床資料與方法

1.1 一般資料

55名健康志愿者雙側膝關節(jié)，男32例，女23例。年齡20～50歲，男22～50歲，女20～45歲，平均28歲。倫理學要求:所有志愿者實驗前均知情同意，并簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 設備參數(shù) 西門子雙源CT，雙能掃描參數(shù):A球管和B球管的管電流分別為56、234 mAs，電壓分別是140、80 kV，準直 0.6 mm，螺距 0.7，有效層厚0.75 mm，旋轉時間 0.5 s，掃描時間 18 ～20 s。

1.2.2 模型制作 雙源CT掃描后原始數(shù)據(jù)傳至64排工作站(GE，Volume Share2－AW4.4版本軟件)采用容積再現(xiàn)技術，三維重建膝關節(jié)脛骨平臺。

1.2.3 ACL脛骨止點自然印跡的確定與測量 ①印跡特點:ACL脛骨止點附著區(qū)位于髁間嵴前面，表面光滑、色白、質密、凸起、形狀不規(guī)則、灰度一致但與周圍不同，有明顯邊界的區(qū)域(圖1)。②印跡的測量:首先用Photoshop7.0簡體中文正式版軟件圈畫出ACL脛骨止點輪廓及中心點(圖2)。然后，根據(jù)印跡輪廓畫出并測量印跡長短軸，面積，印跡中心點在脛骨平臺上相對位置等(圖3)。相對位置我們按照Lorenz等［3］的報道采取統(tǒng)一測量標準，定義脛骨平臺最外側及最前側為0%，最內(nèi)側及最后側為100%。本實驗所采用的掃描眼(field of view，F(xiàn)OV)為16.0 cm，使膝關節(jié)三維模型較實物放大1.67倍，在Photoshop7.0簡體中文正式版軟件上測得數(shù)據(jù)后除以1.67即轉化為實物大小。

圖1 脛骨平臺水平面 圖2 黑點圈畫處為脛骨止點印跡 圖3 脛骨平臺水平面印跡相對位置 O點為ACL脛骨止點印跡中心點，AB為印跡長軸，CD為印跡短軸，EF為冠狀面脛骨平臺最大直徑，GH為矢狀面脛骨平臺最大直徑，OI、OJ分別垂直于GH和EF。脛骨平臺水平面上由前向后及由外向內(nèi)相對位置百分比為0%～100%

2 結果

男、女性脛骨止點印跡總體面積(189.83±32.64)mm2，印跡長軸(13.87 ±1.72)mm，印跡短軸(8.90 ±1.60)mm，矢狀面相對位置(44.25 ±4.97)%，冠狀面相對位置(49.68±2.53)%。男、女性脛骨止點印跡面積，長、短軸及印跡中心點矢、冠狀面相對位置雙膝之間比較無顯著性差異(P＞0.05)。男性脛骨印跡面積(200.99 ±30.42)mm2顯著大于女性(170.30 ±26.94)mm2(t=5.471，P=0.000)。男性印跡短軸(9.25 ±1.56)mm顯著長于女性(8.30±1.46)mm(t=3.235，P=0.002)。男、女性脛骨印跡長軸及印跡中心點矢、冠狀面相對位置比較差異無顯著性(P＞0.05)。男、女性總體雙膝之間脛骨止點印跡面積，印跡長、短軸及印跡中心點矢、冠狀面相對位置比較無顯著性差異(P＞0.05)。男性測量值及雙膝之間對比結果見表1;女性測量值及雙膝之間對比結果見表2;性別之間統(tǒng)計比較見表3;男女總體雙膝之間比較見表4。

表1 男性左右兩側參數(shù)測量值的比較(±s，n=32)

表1 男性左右兩側參數(shù)測量值的比較(±s，n=32)

側別 印跡面積(mm2) 印跡長軸(mm) 印跡短軸(mm) 矢狀面位置(%) 冠狀面位置(%)左側 199.57 ±29.46(155.00 ～280.00)13.92 ±1.75(10.74 ～18.64)9.05 ±1.53(5.85 ～12.96)42.49 ±4.92(35.00 ～49.00)50.07 ±2.56(43.00 ～54.00)右側 202.40 ±31.72(153.00 ～266.00)14.09 ±1.74(10.27 ～17.22)9.45 ±1.60(5.85 ～11.69)42.71 ±4.34(36.00 ～45.00)50.29 ±2.18(47.00 ～54.00)t值 －0.552 －0.583 －1.249 －0.401 －1.021 P值0.585 0.563 0.219 0.612 0.315

表2 女性左右兩側參數(shù)測量值的比較(±s，n=23)

表2 女性左右兩側參數(shù)測量值的比較(±s，n=23)

側別 印跡面積(mm2) 印跡長軸(mm) 印跡短軸(mm) 矢狀面位置(%) 冠狀面位置(%)左側 168.70 ±26.48(130.00 ～211.00)13.46 ±1.73(9.01 ～16.43)8.39 ±1.47(5.53 ～10.74)42.60 ±4.63(35.00 ～60.00)49.70 ±2.43(43.00 ～54.00)右側 171.90 ±27.98(131.00 ～250.00)13.80 ±1.59(10.43 ～16.27)8.20 ±1.48(5.06 ～12.01)46.70 ±5.24(37.00 ～60.00)48.30 ±2.79(43.00 ～54.00)t值 －0.568 －1.223 0.831 1.260 1.130 P值0.578 0.239 0.415 0.222 0.320

表3 男、女性參數(shù)測量值的比較(±s)

表3 男、女性參數(shù)測量值的比較(±s)

性別 印跡面積(mm2) 印跡長軸(mm) 印跡短軸(mm) 矢狀面位置(%) 冠狀面位置(%)男性(n=64)200.99 ±30.42(153.00 ～280.00)14.00 ±1.76(10.27 ～18.64)9.25 ±1.56(5.85 ～12.96)48.35 ±6.13(35.00 ～49.00)49.70 ±2.37(45.00 ～54.00)女性(n=46)170.30 ±26.94(130.00 ～250.00)13.63 ±1.65(9.01 ～16.43)8.30 ±1.46(5.06 ～12.01)47.53 ±4.34(37.00 ～52.00)49.00 ±2.68(43.00 ～54.00)t值5.471 1.116 3.235 0.778 1.446 P值0.000 0.267 0.002 0.439 0.151

表4 男、女性總體左右兩側參數(shù)測量值的比較(±s，n=55)

表4 男、女性總體左右兩側參數(shù)測量值的比較(±s，n=55)

側別 印跡面積(mm2) 印跡長軸(mm) 印跡短軸(mm) 矢狀面位置(%) 冠狀面位置(%)左側 188.35 ±31.90(130.00 ～280.00)13.75 ±1.77(9.01 ～18.64)8.81 ±1.53(5.53 ～12.96)45.44 ±5.34(35.00 ～60.00)49.80 ±2.49(43.00 ～54.00)右側 191.31 ±33.59(131.00 ～266.00)13.98 ±1.68(10.27 ～17.22)8.99 ±1.66(5.06 ～12.01)44.07 ±4.33(36.00 ～52.00)49.56 ±2.58(43.00 ～54.00)t值 －0.781 －1.102 －0.841 －1.150 0.681 P值0.442 0.275 0.407 0.202 0.502

3 討論

ACL解剖重建就是ACL印跡形態(tài)學參數(shù)盡可能復原。本研究的目的是通過DSCT三維重建ACL脛骨止點自然印跡，圈畫印跡輪廓及中心點，測量它的形態(tài)學參數(shù)，總結規(guī)律，為實現(xiàn)臨床解剖重建提供參考。據(jù)我們所知，目前還沒有任何技術方法能在臨床上達到ACL真正的解剖重建，所以更加接近解剖是目前的目標。解剖學及傳統(tǒng)的影像學定位測量方法大多是在尸體上進行的，考慮到尸體年齡較大、數(shù)量有限等原因，使其所得出的數(shù)據(jù)代表性及可信度有待商榷。而臨床相關研究報告(如Kopf等［6］)所測得的一些關于ACL止點印跡的數(shù)據(jù)還不夠全面，對手術指導意義不大，不能夠很好地應用于臨床。因此，目前急需一種新的測量方法來解決以上問題。

由于DSCT雙能量成像能夠應用到正常人群中，可以測量ACL損傷高發(fā)年齡段，可以做大樣本研究，其三維成像的特點可以使我們在任何平面、任何角度觀察我們所感興趣的點和平面，使ACL止點的描述、平面的選擇和關節(jié)鏡下手術視野的平面保持一致，測量描述出來的數(shù)據(jù)可以應用到術中骨道定位中去，對臨床手術具有很好的指導意義。本研究采用這項技術。

回顧文獻，傳統(tǒng)尸體上測量及影像學測量ACL脛骨端印跡的形態(tài)學特點已經(jīng)被很多作者描述。尸體上，Colombet等［7］報道脛骨矢狀面相對位置前內(nèi)側束(anteromedial bundle，AMB)為36%，后外側束(posterolateral bundle，PLB)為 52%。Tsukada 等［8］報道脛骨矢狀面相對位置AMB為38%，PLB為50%;脛骨冠狀面相對位置AMB為53.5%，PLB為49%。影像學上，Lorenz等［3］報道脛骨矢狀面相對位置AMB為41%，PLB為52%;冠狀面相對位置AMB為52%，PLB為50%。本研究ACL脛骨矢狀面相對位置為44%，ACL冠狀面相對位置為50%。與以上作者報道相比，我們的研究結果在矢狀面及冠狀面上ACL中心點的相對位置恰位于文獻報道的AMB與PLB之間。所以，大體上與其他作者研究結果相一致。同時，我們采用的百分比相對位置的方法撇除了個體脛骨平臺大小不同因素的影響，使我們所得出的數(shù)據(jù)之間具有可比性。陳連旭等［9］報道26具膝關節(jié)尸體上ACL脛骨止點印跡長軸長為(17.12 ±2.30)mm，短軸長為(12.56 ±1.78)mm。本研究 ACL脛骨止點長軸長為(13.87±1.72)mm，短軸長為(8.90 ±1.60)mm，結果不一樣，可能原因為采取的測量方法不同，相對誤差不同。ACL脛骨印跡面積本研究男性為(200.99 ±30.42)mm2，女性(170.30 ±26.94)mm2，性別間比較有統(tǒng)計學顯著性差異(t=5.471，P=0.000)。男性印跡短軸長為(9.25 ±1.56)mm，女性(8.30±1.46)mm，性別間比較有統(tǒng)計學顯著性差異(t=3.235，P=0.002)，說明總體男性印跡面積及寬度較女性大。

到目前為止，術中骨道定位仍然沒有一個可接受的統(tǒng)一量化標準。關節(jié)鏡下由于存在角度及放大率變化，使骨道定位精確度較差，因此，要真正實現(xiàn)個體化解剖重建，需要開發(fā)出一種新的關節(jié)鏡下適用的測量定位系統(tǒng)。我們所采用的在術前DSCT三維重建ACL止點自然印跡，測量出這些參數(shù)，在術中按照這些參數(shù)進行骨道精確定位，有望最終達到個體化解剖重建。本研究存在的缺陷是雖然我們用雙源CT三維重建出來的ACL脛骨印跡輪廓清晰可見，但是因個體主觀差異，在沿著印跡邊緣圈畫過程中難免有誤差，并不是所有的ACL脛骨止點自然印跡AMB與PLB都能區(qū)分開，這也是為什么我們描述ACL參數(shù)時沒有把AMB與PLB分開測量。在ACL脛骨印跡中心點的定位上，由于印跡為不規(guī)則圖形，所以中心點只能根據(jù)主觀判斷。

綜上所述，雙源CT三維重建能夠顯示ACL脛骨止點自然印跡，ACL脛骨止點自然印跡的大小、位置存在個體化差異。ACL重建要想達到更加接近解剖，骨道定位必須施行因人而異的個體化重建技術。

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