青少年股骨滑車角的CT測量與分析

帖小佳，郭洪亮，韓亞軍*，王志洲，李國華，伊力哈木·托合提

(1.河北省保定市第二中心醫(yī)院骨科，河北 保定 072750；2.新疆醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院骨科，新疆 烏魯木齊 830063)

青少年股骨滑車角的CT測量與分析

帖小佳1，郭洪亮2，韓亞軍2*，王志洲2，李國華2，伊力哈木·托合提2

(1.河北省保定市第二中心醫(yī)院骨科，河北 保定 072750；2.新疆醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院骨科，新疆 烏魯木齊 830063)

目的 通過膝關(guān)節(jié)CT檢查，測量并比較青少年健康人群股骨滑車近端滑車角的相關(guān)數(shù)據(jù)，為髕骨不穩(wěn)疾病的診療提供參考。方法 于2013年8月至11月招募16～25 歲青少年健康志愿者100名(共計(jì)200 例膝關(guān)節(jié))，行膝關(guān)節(jié)CT檢查，對一般資料、體格檢查及CT檢查數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析。結(jié)果 100名健康志愿者股骨滑車角值為(148.0±7.9)°，男、女性股骨滑車角值比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。左右側(cè)股骨滑車角值比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。不同年齡組志愿者股骨滑車角值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。不同體重指數(shù)志愿者股骨滑車角值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論 本研究通過CT測量青少年股骨滑車近端滑車角值，初步分析了滑車角的分布特征，為髕骨不穩(wěn)疾病的診療提供了相關(guān)依據(jù)。

膝關(guān)節(jié)；髕骨不穩(wěn)；股骨滑車角

髕股關(guān)節(jié)由股骨滑車、髕骨關(guān)節(jié)面及周圍軟組織結(jié)構(gòu)組成，在上述組成因素中股骨滑車形成了髕股關(guān)節(jié)的“軌道”，股骨滑車的解剖學(xué)形態(tài)在髕股關(guān)節(jié)的生物力學(xué)及相對運(yùn)動(dòng)中起著重要的作用[1]。髕骨不穩(wěn)是一種較常見的髕股關(guān)節(jié)疾病，多發(fā)生于10～17 歲過量運(yùn)動(dòng)的人群，每10萬人中有6～43萬人發(fā)病[2-3]，髕骨脫位的患者中初次脫位者發(fā)病率無明顯性別差異，復(fù)發(fā)性脫位的患者中女性卻高達(dá)3倍以上[4]。何種原因引起了復(fù)發(fā)性脫位患者發(fā)病率在男女性別人群中的差異，為此本研究嘗試從股骨滑車解剖學(xué)形態(tài)進(jìn)行研究。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2013年8月至11月在新疆地區(qū)募集青少年健康志愿者，納入標(biāo)準(zhǔn)與排除標(biāo)準(zhǔn)見表1。共募集志愿者116人，經(jīng)篩選后有16人被排除，最終納入健康志愿者100人，其中男性50人，女性50人，年齡(21.7±2.8) 歲，所有志愿者均告知CT檢查相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)并簽署知情同意書。

1.2 影像學(xué)檢查條件及體位 志愿者均穿戴X射線防護(hù)設(shè)備，于CT檢查床上取仰臥位，下肢肌肉放松狀態(tài)下，雙下肢采用中立位，雙側(cè)膝關(guān)節(jié)保持伸直位。采用西門子128層炫速雙源CT(Somatom Definition Flash，Siemens Medical Solutions，F(xiàn)orchheim，Germany)進(jìn)行檢查，首先常規(guī)掃描定位像，然后實(shí)施平掃，掃描范圍以髕骨為中心，自髕骨上緣以上2～3 cm至脛骨結(jié)節(jié)下緣以下2～3 cm。CT設(shè)備參數(shù)：管電壓120 kV，有效電流60 mAs，間隔0.7 mm，層厚1.5 mm。圖像保存后導(dǎo)入Workspace工作站進(jìn)行后期處理與相關(guān)數(shù)據(jù)測量。

納入標(biāo)準(zhǔn)：a)年齡16～25 歲；b)體型發(fā)育正常；c)既往無嚴(yán)重肝腎疾病及影響骨代謝的各種急慢性??；d)無膝關(guān)節(jié)疾病史(如風(fēng)濕性疾病等)，無膝關(guān)節(jié)外傷及手術(shù)史。排除標(biāo)準(zhǔn)：a)對X射線高度敏感或不宜接觸X射線者；b)有心理疾病難以配合者；c)脊柱及四肢有明顯畸形者；d)服用影響骨代謝的藥物(如糖皮質(zhì)激素、雌激素、雙膦酸鹽等)者；e)Lysholm膝關(guān)節(jié)評分<90分者。

1.3 測量參數(shù)及方法 于工作站調(diào)取相關(guān)信息，并于膝關(guān)節(jié)軸位圖像上選取通過股骨滑車關(guān)節(jié)軟骨的第一個(gè)掃描平面(定位方法是在這個(gè)圖像平面上能夠看到股骨滑車外側(cè)關(guān)節(jié)面的軟骨下骨有輕度的硬化表現(xiàn)，或者股骨髁間窩頂呈現(xiàn)“羅馬拱門”的形態(tài))，連接內(nèi)外側(cè)髁最高點(diǎn)及滑車最低點(diǎn)，所構(gòu)成的角即為股骨滑車角見圖1，單位為°。工作站采用精度0.1°標(biāo)尺進(jìn)行測量。

圖1 股骨滑車角的測量

1.4 質(zhì)量控制 采用盲法進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)測量及分析。2名數(shù)據(jù)測量者完成第1次測量后于2周后行第2次重復(fù)測量，以前后2次測量的平均值作為最終數(shù)據(jù)，測量的相關(guān)數(shù)據(jù)匯總后交由數(shù)據(jù)分析者分析。

2 結(jié) 果

2.1 男、女性股骨滑車角值對比 男性股骨滑車角值為(145.7±7.9)°，女性股骨滑車角值為(150.3±7.4)°，男、女性股骨滑車角值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。

2.2 左、右側(cè)股骨滑車角值對比 右側(cè)股骨滑車角值為(148.1±7.5)°，左側(cè)股骨滑車角值為(147.9±8.4)°，兩側(cè)滑車角值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.768)。按照男女性別進(jìn)行亞組分析，男性左右側(cè)股骨滑車角值比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，女性左右側(cè)股骨滑車角值比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，見表1)。

表1 左、右側(cè)股骨滑車角值比較

2.4 不同年齡段志愿者股骨滑車角值對比 將志愿者按照年齡分為兩組：低年齡組(16～20 歲)，高年齡組(21～25 歲)。低年齡組股骨滑車角值為(149.3±8.7)°，高年齡組股骨滑車角值為(147.1±7.3)°。兩組股骨滑車角值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.057)。按照男女性別進(jìn)行亞組分析，低年齡組及高年齡組志愿者股骨滑車角值比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，見表2)。

2.5 不同體重指數(shù)志愿者股骨滑車角值比較 本研究體重指數(shù)(BMI，kg/m2)分類采用WHO標(biāo)準(zhǔn)(BMI，kg/m2，偏瘦<18.5，正常18.5～24.9，超重25.0～29.9，肥胖30.0～34.9，重度肥胖35.0～39.9，極重度肥胖≥40.0)。根據(jù)上述分類標(biāo)準(zhǔn)本研究將志愿者分為3組(偏瘦組、正常組、超重及以上組)，3組志愿者股骨滑車角值比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.912，見表3)。

按照男女性別進(jìn)行亞組分析，3組志愿者男性股骨滑車角值比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.493)，女性股骨滑車角值比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.907)，見表4。

表2 不同年齡段志愿者股骨滑車角值比較

表3 不同體重指數(shù)志愿者股骨滑車角值比較

表4 不同體重指數(shù)志愿者股骨滑車角值比較

3 討 論

股骨滑車角的CT測量方法為：股骨滑車內(nèi)外側(cè)髁最高點(diǎn)與滑車最低點(diǎn)的連線所組成的夾角，當(dāng)滑車角>150°時(shí)為異常[5]，此時(shí)存在引起髕骨不穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。

而通過CT測量股骨滑車角時(shí)不同截面滑車角的大小存在差異，部分研究采用軸位圖像上髕骨最大橫徑層面時(shí)測量。而關(guān)于髕骨在膝關(guān)節(jié)屈曲多大角度時(shí)進(jìn)入滑車尚沒有統(tǒng)一的結(jié)論，文獻(xiàn)報(bào)道有10°、15°、20°、30°等[6]，也有研究顯示膝關(guān)節(jié)伸直位時(shí)部分正常膝關(guān)節(jié)的髕骨已經(jīng)進(jìn)入滑車，形成完好的髕股關(guān)節(jié)。而不同的屈曲角度也將引起不同的滑車角值，即膝關(guān)節(jié)越屈曲、測量平面越靠近滑車遠(yuǎn)端測得的角度越小。這也就造成了不同文獻(xiàn)報(bào)道的滑車角大小存在差異。

多數(shù)研究表明膝關(guān)節(jié)屈曲0°～30°范圍時(shí)髕骨的運(yùn)動(dòng)軌跡最為復(fù)雜，此時(shí)髕骨尚未進(jìn)入股骨滑車或剛剛進(jìn)入滑車。當(dāng)髕骨進(jìn)入滑車后隨著膝關(guān)節(jié)屈曲角度的增大，外側(cè)髁的骨性阻擋以及軟組織結(jié)構(gòu)的限制作用更加明顯，髕骨逐漸進(jìn)入相對穩(wěn)定的狀態(tài)。因此髕骨不穩(wěn)多發(fā)生在屈膝的初始階段即髕骨與股骨滑車初始接觸時(shí)段，故本研究選取股骨滑車近端部分層面進(jìn)行測量，分析滑車角的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)在髕骨不穩(wěn)中的價(jià)值。

本研究關(guān)于圖像截面的選取采用膝關(guān)節(jié)伸直位股四頭肌放松狀態(tài)下選取軸位圖像上滑車近端部分，截面的選取采用脛骨結(jié)節(jié)股骨滑車間距離測量方法中截面的選取辦法：于膝關(guān)節(jié)軸位圖像上選取通過股骨滑車關(guān)節(jié)軟骨的第一個(gè)掃描平面，此平面軟骨剛剛完全覆蓋股骨滑車[7]，具體定位方法是在這個(gè)掃描平面上能夠看到股骨滑車外側(cè)關(guān)節(jié)面的軟骨下骨有輕度的硬化表現(xiàn)，或者股骨髁間窩頂呈現(xiàn)“羅馬拱門”的形態(tài)[8]。此平面的選取較為明確，方法較為簡單，恒定可測，可以更好地反映出滑車近端的解剖學(xué)形態(tài)。

相關(guān)研究顯示髕骨脫位的患者初次脫位者中無明顯性別差異，而在復(fù)發(fā)性脫位的患者中女性卻高達(dá)3倍以上，具體原因目前尚不清楚[4]。Varadarajan等[9]研究顯示髕骨的滑動(dòng)軌跡明顯受到滑車的影響。本研究結(jié)果顯示女性別較男性具有更大的股骨滑車角，即男女性別之間在股骨滑車的解剖學(xué)形態(tài)上存在差異，而該差異是否是引起上述發(fā)病率差異的原因有待進(jìn)一步研究。相關(guān)研究顯示人體在行走過程中大部分人表現(xiàn)為右側(cè)肢體優(yōu)勢[10]，本研究右側(cè)滑車較左側(cè)值大，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?？梢酝茰y人體生長發(fā)育進(jìn)程中，雙下肢行走過程中步態(tài)的差異對左右側(cè)滑車角的影響較小。

不同年齡段比較，滑車角值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能與股骨遠(yuǎn)端骨骺閉合時(shí)間有關(guān)。研究顯示膝部各長骨干骺端融合時(shí)間最晚約在20 歲左右，本組人群高年齡組(21～25 歲)股骨遠(yuǎn)端骨骺基本已經(jīng)閉合，低年齡組(16～20 歲)股骨遠(yuǎn)端處于骨骺閉合期，本研究結(jié)果表明16～20 歲年齡段雖然部分人股骨遠(yuǎn)端干骺端骨骺尚未完全閉合，但此年齡段滑車角值變化不大。

不同體重指數(shù)間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能與年齡段的選取有關(guān)。相關(guān)研究顯示肥胖兒童在行走時(shí)與正常體重兒童之間存在差異[11]，而該差異可能在兒童膝關(guān)節(jié)生長發(fā)育的過程中產(chǎn)生不同的應(yīng)力從而引起不同的解剖數(shù)值。本研究的研究對象是股骨遠(yuǎn)端干骺端接近或已處于骨骺閉合期的人群，在比較不同體重指數(shù)組間股骨滑車角值時(shí)采用的是當(dāng)前的體重指數(shù)，該體重指數(shù)對本人群生長發(fā)育時(shí)期的肥胖程度代表性相對較差，可能引起偏倚。故關(guān)于肥胖對股骨滑車形態(tài)的影響有待兒童生長發(fā)育期相關(guān)肥胖程度記錄的前瞻性隊(duì)列研究進(jìn)一步分析。

本研究通過CT檢查初步分析了青少年正常人群股骨滑車近端滑車角的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過對不同性別、年齡、左右側(cè)、不同體重指數(shù)志愿者進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析，初步探討了股骨滑車近端滑車角在青少年人群中的分布特征，并為髕骨不穩(wěn)患者滑車的解剖學(xué)形態(tài)提供了參考。

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Computerized Tomographic Assessment of Femoral Trochlear Angle in Teenagers

Tie Xiaojia1，Guo Hongliang2，Han Yajun2，etal

(1.Department of Orthopaedics，Baoding Second Central Hospital，Baoding 072750，China；2.The Second Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University，Urumqi 830063，China)

Objective To provide the anatomic parameters and CT data of adolescents about knee joints for the femoral trochlear angle and provide reference for diagnoses and treatment of patellar instability.Methods 100 healthy volunteers(A total of 200 cases of knee joints) with 16 to 25 years were recruited to do a check of CT on knees in August 2013 to November 2013，and analyzed the data.Results In the 100 healthy volunteers the normal femoral trochlear angle was(148.0±7.9)°.There were significant difference between males and females(P<0.001).There are no significant difference between right and left knee，no significant difference between different age and no significant difference between different BMI(P>0.05).Conclusion This study measured the adolescent′s femoral trochlear angle by CT，gave a preliminary analysis of the femoral trochlear angle distribution characteristics，provide the patellar instability of disease diagnosis and treatment related basis.

knee；patellar instability；femoral trochlear angle

新疆維吾爾自治區(qū)衛(wèi)生廳青年科技人才專項(xiàng)科研資金(2013Y02)；*本文通訊作者：韓亞軍

1008-5572(2015)05-0413-04

R322.7+2

B

2015-03-05

帖小佳(1987- )，男，研究生在讀，河北省保定市第二中心醫(yī)院骨科，072750。