NeuViz 16螺旋CT髖部定量骨密度與髖螺釘置入位置的臨床研究

上海中冶醫(yī)院放射科 (上海 210000)

鈕建武 葛 明

NeuViz 16螺旋CT髖部定量骨密度與髖螺釘置入位置的臨床研究

上海中冶醫(yī)院放射科 (上海 210000)

鈕建武 葛 明

目的使用NeuViz16螺旋CT對(duì)髖部不同空間位置骨松質(zhì)進(jìn)行骨密度測(cè)定，通過骨密度角度探討內(nèi)固定術(shù)對(duì)治療老年股骨粗隆間骨折時(shí)髖螺釘位置的合理安放。方法選取我院骨科股骨粗隆間骨折患者50例患者與50例健康人采用NeuViz 16螺旋CT進(jìn)行雙側(cè)髖部掃描并測(cè)定從髖螺釘入口至股骨頭的CT值。對(duì)股骨頭內(nèi)密度較高的壓力骨小梁及其內(nèi)、外、前、后方五個(gè)區(qū)域的骨松質(zhì)做定量CT骨密度測(cè)定。結(jié)果骨折組從髖螺釘入口內(nèi)側(cè)到股骨頭下區(qū)域的CT值為負(fù)值。骨折組PCT及其內(nèi)、外、前、后側(cè)的定量CT骨密度分別為(230.72±55.54)、(65.13±25.32)、(38.51±21.98△)、(78.95±25.98*)、(79.07±19.92*)mg/cm3，而對(duì)照組分別為(297.35±43.32)、(84.21±27.90)、(70.03±20.71▲)、(99.82±27.31#)、(98.71±29.58#)mg/cm3。兩組PCT的骨密度均明顯高于其周圍4個(gè)區(qū)域(P＜0.01)。骨折組5個(gè)區(qū)域骨密度均明顯低于對(duì)照組(P＜0.01)。結(jié)論從骨密度角度進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，從髖螺釘入口至股骨頭下這一區(qū)域的組織密度較軟組織密度更低，因此對(duì)置入的髖螺釘無錨定力量。骨小梁作為髖部密度最高的骨松質(zhì)，對(duì)髖螺釘錨定力量發(fā)揮最主要作用。在股骨頭外上方、前方及后方3個(gè)范圍內(nèi)，骨松質(zhì)密度顯著低于壓力骨小梁是髖螺釘發(fā)生切割的危險(xiǎn)區(qū)域。患者中尤其以老年患者為主可能發(fā)生嚴(yán)重的骨小梁退變，選擇正確放置髖螺釘?shù)奈恢脤?duì)促進(jìn)骨折恢復(fù)，改善患者預(yù)后情況及受損功能恢復(fù)情況具有重要意義。

NeuViz16螺旋CT；髖部定量骨密度；髖螺釘置入位置；應(yīng)用

老年人是股骨粗隆間骨折的主要患病人群。老年患者骨質(zhì)疏松程度隨年齡增長(zhǎng)不斷加深，當(dāng)下肢突然發(fā)生扭轉(zhuǎn)、跌倒時(shí)強(qiáng)力內(nèi)收或外展，直接受到外力撞擊時(shí)易導(dǎo)致粉碎性骨折[1-2]。骨折發(fā)生后患者多以受損部位劇烈疼痛、腫脹、功能障礙為主要表現(xiàn)，可見髖部外側(cè)皮下瘀斑，不能正常站立、行走等。目前主要以保守治療及手術(shù)治療兩種方式為主，但由于患者年齡較大，恢復(fù)過程較長(zhǎng)易引發(fā)其他各類并發(fā)癥，對(duì)其受損關(guān)節(jié)功能恢復(fù)及預(yù)后造成嚴(yán)重影響。髖螺釘切割是造成患者內(nèi)固定手術(shù)治療失敗的主要原因之一，主要與患者骨密度大小有關(guān)[3]。本實(shí)驗(yàn)通過使用NeuViz16螺旋CT對(duì)髖部定量骨密度進(jìn)行測(cè)量并探討其與髖螺釘置入位置的關(guān)系，特選取50例股骨粗隆間骨折患者臨床資料與健康人群進(jìn)行對(duì)比?，F(xiàn)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯報(bào)如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料選取我院2013年6月～2014年6月骨科股骨粗隆間骨折患者50例作為研究對(duì)象。行CT三維重建前已進(jìn)行髖關(guān)節(jié)正位X線片掃描確診為股骨粗隆間骨折。根據(jù)X線中Evans[4]分型包括Ia行12例，Ib型11例；Ic型10例；Id型10例，II型7例?；颊甙l(fā)生骨折原因主要為行走時(shí)不慎跌倒導(dǎo)致髖部跌傷造成骨折?；颊呔鶡o股骨頸及股骨粗隆間骨折病史；無股骨頭壞死，先天髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良或畸形及髖關(guān)節(jié)創(chuàng)傷及手術(shù)史[5]。將50例患者定為A組，包括男28例，女22例；年齡52～64歲，平均(58.2±6.3)歲。另選取于我院進(jìn)行體檢且檢查結(jié)果提示健康人50例作為B組。其中男27例，女23例；年齡51～65歲，平均(58.2±7.3)歲。排除合并骨代謝性疾病及病理性骨折患者及長(zhǎng)期使用類固醇激素患者。所有參與實(shí)驗(yàn)人員均在醫(yī)務(wù)人員對(duì)其進(jìn)行溝通解釋后自覺參加實(shí)驗(yàn)并簽訂知情同意書，經(jīng)倫理委員會(huì)討論后同意。100名實(shí)驗(yàn)人員臨床資料無顯著差異具有可比性。

1.2 檢測(cè)方法使用NeuViz 16螺旋CT機(jī)將被掃描者雙下肢固定于中立位后保持雙膝及髖關(guān)節(jié)處伸直。之后分別對(duì)兩側(cè)髖部進(jìn)行CT掃描。NeuViz 16螺旋CT機(jī)選擇高清掃描模式，層厚0.75mm，濾波函數(shù)且圖像強(qiáng)化函數(shù)0。掃描范圍從股骨頭頂點(diǎn)處至股骨小粗隆下3cm。所使用的骨密度體模放置于被掃描者髖部下方。

1.3 興趣區(qū)選擇與骨密度值測(cè)定使用e-Film95版軟件將影像的窗寬及窗位設(shè)置為350和90HU并建立經(jīng)股骨頸中心軸的冠狀面和矢狀面二維影像(見圖1-2)。之后沿股骨頸中心軸對(duì)髖外側(cè)至關(guān)節(jié)腔的CT值進(jìn)行測(cè)定并記錄該值變化。股骨頸中心軸的冠狀面二影像中，于骨小梁及其內(nèi)、外側(cè)選定軸長(zhǎng)為2.3cm，面積為1.4cm2橢圓興趣區(qū)。在經(jīng)股骨頸中心軸的矢狀面二維影像中在骨小梁前、后側(cè)選定面積為0.7cm2圓形感興趣區(qū)。區(qū)域選擇后將自動(dòng)顯示該區(qū)域平均CT值、所有參與人員在不同時(shí)間點(diǎn)共測(cè)量三次后取平均值作為最終結(jié)果。根據(jù)提供的骨密度體模與CT值之間的線性關(guān)系將CT值轉(zhuǎn)化為等效的羥磷酸鈣骨密度值。A組測(cè)量未骨折一側(cè)的髖關(guān)節(jié)；B組測(cè)量右側(cè)髖關(guān)節(jié)并對(duì)兩組骨小梁及其內(nèi)、外、前、后5個(gè)部位的平均骨密度值進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)股骨頸中心軸的冠狀面二位影像中，將窗寬及窗位設(shè)置為1HU及200HU。觀察髖部骨皮質(zhì)缺損程度及骨小梁分布情況。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法應(yīng)用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行分析處理。N采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)并比較A、B兩組5個(gè)不同測(cè)量部位的平均骨密度值。使用單因素方差分析2組內(nèi)部不同位置間的平均骨密度值；以P＜0.01為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

A組沿股骨頸中心軸從髖螺釘入口的骨皮質(zhì)內(nèi)側(cè)緣到股骨頭下區(qū)域的CT值為負(fù)值。由于水的標(biāo)準(zhǔn)CT值為0HU，當(dāng)CT值為負(fù)值時(shí)，說明該區(qū)域骨松質(zhì)存在明顯退變。骨髓腔內(nèi)被大量脂肪組織所填充。其組織密度接近或低于軟組織密度。因此，這一區(qū)域?qū)y螺釘基本無錨定力量。而股骨頭內(nèi)骨松質(zhì)是對(duì)髖螺釘發(fā)揮錨定力量最主要的部位。經(jīng)股骨頸中心軸的冠狀面二維影像中，當(dāng)窗寬及窗位為1HU及200HU之后，股骨近端位移可顯示的骨松質(zhì)為骨小梁。說明骨小梁密度最高，其密度接近骨皮質(zhì)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，骨小梁起始于股骨頸下方皮質(zhì)，以柱狀斜向內(nèi)上方并止于股骨頭定點(diǎn)。在股骨頭橫切面上，骨小梁位于股骨頭中心。所有測(cè)定的對(duì)象股骨頭外上區(qū)均有較大的骨皮質(zhì)缺損區(qū)域。

A、B兩組骨小梁及其內(nèi)、外、前、后5個(gè)區(qū)域平均骨密度均采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)A組中各相應(yīng)部位平均骨密度均顯著低于B組(P＜0.01)。單因素方差分析發(fā)現(xiàn)兩組骨小梁平均密度均顯著大于本組其他部位指標(biāo)(P ＜0.01)。兩組組內(nèi)骨小梁前、后骨密度均無顯著差異(P＞0.01)。A組骨小梁外側(cè)區(qū)域骨密度顯著低于其他位置(P＜0.01)。B組骨小梁外側(cè)平均骨密度與內(nèi)側(cè)未見明顯差異(P＞0.01)；但顯著低于另外3個(gè)位置(P＜0.01)，見表1。

3 討 論

股骨粗隆間骨折是老年人最常見的脆性骨折之一，目前臨床主要以手術(shù)為主要治療方式[6-7]?；颊呤中g(shù)后關(guān)節(jié)功能恢復(fù)較好，但仍有部分患者由于固定術(shù)后髖螺釘切割導(dǎo)致手術(shù)失敗。髖部在正常受力狀態(tài)下主要承受軸向壓力，當(dāng)髖螺釘位于股骨頸中心偏下方位置時(shí)，發(fā)生髖螺釘切割的概率可顯著減少。研究人員通過將等密度的髖部合成模體做生物學(xué)測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)髖螺釘位于股骨頸中心偏下位置時(shí)具有更大的抗軸向壓力和抗扭轉(zhuǎn)力[8]。國(guó)外研究人員通過對(duì)患者進(jìn)行跟蹤隨訪發(fā)現(xiàn)，股骨頸中心偏下位置用于放置髖螺釘更為合理。近年來臨床研究人員發(fā)現(xiàn)，尖頂距值的大小與螺釘切割存在密切關(guān)系，但結(jié)果中未提到髖部骨密度特征。事實(shí)上，髖部不同空間位置的骨密度極不均勻，不同部位因骨密度不同而對(duì)髖螺釘?shù)腻^定力不相同。本次試驗(yàn)過程中先對(duì)髖螺釘置入?yún)^(qū)域的大體CT值進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，骨折患者中從髖螺釘入口的骨皮質(zhì)內(nèi)緣到股骨頭下這一較長(zhǎng)區(qū)域的CT為負(fù)值。這一區(qū)域主要包括Ward’s三角區(qū)域與股骨粗隆間骨小梁[9-10]。這兩個(gè)區(qū)域的特征通過相關(guān)數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，骨折組Ward’s三角區(qū)和股骨粗隆間區(qū)骨小梁的平均CT值分別為-53.22HU和-19.48HU。水的標(biāo)準(zhǔn)CT為0HU，這一結(jié)果說明該區(qū)域骨松質(zhì)存在明顯退變，骨髓腔中存在大量脂肪組織，其組織密度接近或低于軟組織密度，對(duì)髖螺釘基本無錨定力量[10]。本實(shí)驗(yàn)中的研究重點(diǎn)是股骨頭內(nèi)部。從骨密度測(cè)定結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在股骨頭內(nèi)部骨密度最高的部位為骨小梁且周圍區(qū)域平均骨密度指標(biāo)顯著降低。因此，從骨密度的角度來講，髖螺釘進(jìn)入骨小梁可達(dá)到最大的錨定力量。從解剖位置來看，骨小梁起始于股骨頸下緣，斜向股骨頭內(nèi)上方并止于股骨頭頂端偏內(nèi)側(cè)。橫切面上骨小梁近似于圓形且位于股骨頭中心。因此，髖螺釘位于股骨頸中心偏下位置時(shí)，可達(dá)到最大的錨定力量[11]。這一結(jié)果與力學(xué)上要求的髖螺釘放置位置一致。

表1 髖部定量CT骨密度測(cè)定5個(gè)興趣區(qū)域骨密度值比較(±s，mg/cm3)

表1 髖部定量CT骨密度測(cè)定5個(gè)興趣區(qū)域骨密度值比較(±s，mg/cm3)

注：*表示骨折組前側(cè)與后側(cè)比較無顯著差異(P＞0.01)；#表示B組骨小梁前側(cè)與后側(cè)比較，無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.01)。△提示A組內(nèi)與其他部位比較，存在明顯差異(P＜0.01)▲說明B組內(nèi)與骨小梁內(nèi)側(cè)比較無明顯差異(P＞0.05)。其他部位均存在顯著差異(P＜0.05)。

- 骨小梁 骨小梁內(nèi)側(cè) 骨小梁外側(cè) 骨小梁前側(cè) 骨小梁后側(cè)A組(n=50) 230.72±55.54 65.13±25.32 38.51±21.98△ 78.95±25.98* 79.07±19.92*B組(n=50) 297.35±43.32 84.21±27.90 70.03±20.71▲ 99.82±27.31# 98.71±29.58#t值 6.689 3.581 7.380 3.915 3.894 P值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01

本次實(shí)驗(yàn)中骨折患者骨小梁前側(cè)密度與后測(cè)密度均顯著低于骨小梁密度。因此從骨密度角度來說手術(shù)中確保髖螺釘在側(cè)位影像上位于股骨頭的中心，對(duì)避免術(shù)后髖螺釘切割的發(fā)生非常關(guān)鍵。除此之外，在骨小梁外側(cè)偏上區(qū)域還存在另一低密度區(qū)域。骨折患者研究組中，骨小梁骨密度外側(cè)僅為38.51mg/cm3,顯著低于其他幾個(gè)部位的骨密度。在健康組中也顯著低于除骨小梁內(nèi)側(cè)區(qū)域的其他三個(gè)區(qū)域。由于股骨頭的前、后和外上存在3個(gè)低密度區(qū)域，因此置入髖螺釘時(shí)必須避免其進(jìn)入其他危險(xiǎn)區(qū)域。目前，對(duì)骨皮質(zhì)厚度的測(cè)定在技術(shù)上存在一定困難。但已有研究指出股骨頭的外傷區(qū)域骨皮質(zhì)厚度顯著低于其他部位。本次試驗(yàn)通過窗位和窗寬調(diào)節(jié)技術(shù)觀察冠狀面二位影像中的股骨頸外上方骨皮質(zhì)的缺損程度。當(dāng)窗寬和窗位設(shè)定為1HU和200HU時(shí)CT值超過200HU的組織呈現(xiàn)為白色，低于該指標(biāo)的則顯示為黑色[12-13]。由于骨皮質(zhì)的CT值基本上均超過600HU，在設(shè)定的窗寬和窗位條件下可清晰顯示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)骨折患者與健康人均有不同程度的股骨頭外上方骨皮質(zhì)的缺損。因此，股骨頭的外上區(qū)骨松質(zhì)的密度低，同時(shí)存在骨皮質(zhì)的缺損，手術(shù)中必須避免款螺釘進(jìn)入股骨頭的外上區(qū)。股骨粗隆間骨折的患者股骨近端各部位均存在不同程度的骨密度下降。與健康人群組相比，其骨小梁密度逐漸下降[14]，對(duì)于股骨粗隆間骨折患者來說，由于存在嚴(yán)重的骨小梁退變，為避免術(shù)后螺釘切割的發(fā)生，正確安放髖螺釘尤其重要。若手術(shù)前有條件對(duì)骨小梁及其周圍區(qū)域的骨密度值作為評(píng)估，對(duì)預(yù)測(cè)手術(shù)后髖螺釘切割的發(fā)生具有重要意義。

圖1 經(jīng)股骨頸中心軸的冠狀面二維圖像；圖2 經(jīng)股骨頸中心軸的矢狀面二維圖像。

本次實(shí)驗(yàn)中使用定量CT骨密度測(cè)定方法操作，該方法操作簡(jiǎn)單，但精確性需進(jìn)一步進(jìn)行論證。

同時(shí)更應(yīng)注意到當(dāng)髖螺釘穿透骨小梁之后可使其強(qiáng)度受到破壞。取出髖螺釘后是否可能造成股骨頭無菌性壞死，仍需進(jìn)一步研究。

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(本文編輯: 汪兵)

Clinical Study of NeuViz 16 Screw CT the Quantitative Bone Mineral Density of the Hip and Hip Screw Placement

NIU Jian-wu, GE Ming, Department of Radiology, China Metallurgical Hospital, Shanghai 210000

s]ObjectiveTo use NeuViz 16 screw CT to measure bone mineral density of cancellous of different space position of hip, the reasonable placement of hip screw in the treatment of senile intertrochanteric fracture．Methods50 cases of patients with intertrochanteric fracture of femur of orthopaedics in our hospital and 50 cases of healthy people were used NeuViz 16 screw CT to scan bilateral hip and measure CT values from the hip screw entry to the femoral head ． A quantitative CT bone mineral density of pressure trabecular with higher density of he femoral head and the inner, outer, front and rear five regions was measured．ResultsThe CT value of the femoral head from the entrance to the femoral head of the fracture group was negative． Quantitative CT bone density of PCT in the fracture group and its internal, external, anterior and posterior were respectively (230．72±55．54)、(65．13±25．32)、(38．51±21．98△)、(78．95±25．98?)、( 79．07±19．92?) mg/cm3，and the control group, respectively(297．35±43．32)、(84．21±27．90)、(70．03±20．71▲)、(99．82±27．31#)、(98．71±29．58#)mg/cm3． The bone mineral density of PCT of two groups were respectively significantly higher than those of the 4 regions around(P＜0．01) ． The bone mineral densities of five regions of the fracture group were significantly lower than those of the control group(P＜0．01)．ConclusionAnalysis of bone mineral density shows the tissue density of this region from the entrance to the femoral head is lower than that of the soft tissue density, therefore, the placement of the hip screw has no anchoring force． Trabecular bone as the highest density of bone cancellous bone has the most important role of anchor force of hip screw． The top outside of the femoral head, the front and the rear of 3 ranges, the density of cancellous bone was significantly lower than that of the trabecular bone ,which is a risk area for the occurrence of hip screws．Among patients, especially in elderly patients ,there may be severe bone degeneration , choosing the correct position of placing the hip screw can promote the recovery of the fracture, improve the prognosis of patients and has significance to the recovery of damaged function ．

NeuViz 16 Screw CT; Hip Bone Mineral Density; Hip Screw Placement; Application

R445.3;R683

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2015.12.042

鈕建武

2015-01-06