三維CT掃描評價股骨滑車發(fā)育不良的應(yīng)用研究

李海群張志仕李博劉心

1河北省承德縣醫(yī)院外三科（河北承德 067400）

2北京積水潭醫(yī)院運動損傷科（北京 100035）

三維CT掃描評價股骨滑車發(fā)育不良的應(yīng)用研究

李海群1張志仕1李博1劉心2

1河北省承德縣醫(yī)院外三科（河北承德 067400）

2北京積水潭醫(yī)院運動損傷科（北京 100035）

目的：評估膝關(guān)節(jié)三維CT掃描結(jié)合MIMICS圖像分析系統(tǒng)與X線平片在評價股骨滑車發(fā)育不良中的差異及其臨床應(yīng)用價值。方法：2013年5月至2014年1月，連續(xù)30例診斷為復(fù)發(fā)性髕骨脫位患者接受手術(shù)治療。患者術(shù)前均接受膝關(guān)節(jié)三維CT掃描，采用MIMICS圖像分析系統(tǒng)進(jìn)行處理并計算股骨滑車突起指數(shù)?；颊咝g(shù)前接受膝關(guān)節(jié)X線透視檢查，獲得純側(cè)位X線片，測量股骨滑車突起指數(shù)。對比兩種評估方法結(jié)果的差異。以X線片測量方法為標(biāo)準(zhǔn)，計算三維CT分析方法的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值以及陰性預(yù)測值。結(jié)果：30例患者采用膝關(guān)節(jié)側(cè)位X線片方法評價股骨滑車突起指數(shù)均值為5.3± 1.8mm（3.2至8.4mm）。膝關(guān)節(jié)三維CT掃描評價股骨滑車突起指數(shù)平均為5.2±1.5mm（3.5至8.1mm）。兩種測量方法結(jié)果的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.846＞0.05）。以X線片方法為標(biāo)準(zhǔn)，三維CT評估方法的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值以及陰性預(yù)測值分別為89.5%、81.8%、89.4%、82.0%。結(jié)論：膝關(guān)節(jié)三維CT掃描評估股骨滑車發(fā)育不良能夠獲得良好的敏感性、特異性。與膝關(guān)節(jié)側(cè)位X線片評估方法所得結(jié)果無顯著差異。CT影像技術(shù)能夠提供更簡便、安全的評估途徑。

復(fù)發(fā)性髕骨脫位；滑車發(fā)育不良；影像學(xué)評估；三維CT掃描

股骨滑車發(fā)育不良是導(dǎo)致復(fù)發(fā)性髕骨脫位的重要病理改變之一[1-3]，對于股骨滑車發(fā)育不良的評估，主要參照Dejour提出的滑車發(fā)育不良分型方法[4]，其臨床指導(dǎo)意義在于：對于嚴(yán)重的（B型或D型）滑車發(fā)育不良患者，在進(jìn)行治療時要考慮行滑車成型手術(shù)，以降低術(shù)后失效率[5，6]。該評估方法需要獲得屈膝30°位的側(cè)位X線片，對X線圖像的質(zhì)量要求較高，在實際臨床工作中，可重復(fù)性較差，大多數(shù)情況下需要對患側(cè)膝關(guān)節(jié)進(jìn)行反復(fù)透視從而獲得可供評估的圖像。隨著影像學(xué)檢查方法的改進(jìn)，近些年來，對膝關(guān)節(jié)進(jìn)行三維CT掃描成為膝關(guān)節(jié)影像學(xué)評價的重要方法之一[2，7]。CT掃描結(jié)合三維重建的優(yōu)勢在于：對患者進(jìn)行一次掃描，得到的數(shù)據(jù)經(jīng)軟件分析，可獲得更加直觀的圖像，便于測量。而目前采用膝關(guān)節(jié)CT掃描結(jié)合三維重建圖像評估股骨滑車發(fā)育不良的方法尚未見報道。

本研究采用膝關(guān)節(jié)三維CT掃描評估復(fù)發(fā)性髕骨脫位患者其股骨滑車發(fā)育不良情況，與X線片評估方法進(jìn)行對比，分析兩種測量方法的差異，討論其臨床應(yīng)用價值。

1 對象與方法

2013年5 月至2014年1月，連續(xù)30例患者入選本研究。入選標(biāo)準(zhǔn)為：1）診斷為復(fù)發(fā)性髕骨脫位；2）患者接受手術(shù)治療；3）患側(cè)膝關(guān)節(jié)無其他手術(shù)病史。排除標(biāo)準(zhǔn)為：1）習(xí)慣性髕骨脫位；2）患側(cè)膝關(guān)節(jié)嚴(yán)重的關(guān)節(jié)退行性改變及骨贅形成。

全部患者術(shù)前均接受膝關(guān)節(jié)CT掃描，所得結(jié)果以DICOM圖像數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行保存并導(dǎo)入MIMICS 10.01（Materialise，Leuven，Belgium）影像分析系統(tǒng)，生成膝關(guān)節(jié)三維CT影像，包括矢狀位、冠狀位、軸位3個觀察窗。對圖像進(jìn)行三維重建，信號閾值設(shè)定為骨骼模型。篩選股骨部分作為測量對象。在三維模型窗口中，首先確定滑車凹的軌跡，并標(biāo)記該軌跡（見圖1-A）。然后將股骨模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使其呈側(cè)位觀察狀態(tài)，并使用透視方法調(diào)整股骨內(nèi)、外髁后緣重合。沿股骨前方皮質(zhì)表面做一直線，測量股骨滑車軌跡前方最高點至該直線的距離，即為滑車突起指數(shù)（見圖1-B）。在實際測量過程中，為驗證該測量方法的可信度和可重復(fù)性，首先由3名醫(yī)生（一名高年資運動損傷專業(yè)醫(yī)生，一名骨科住院醫(yī)生，一名放射科醫(yī)生，均未參與本研究）分別進(jìn)行測量，每人測量3次，每兩次測量間隔超過72小時。所得結(jié)果進(jìn)行組內(nèi)可信度檢驗，ICC值為0.928，組間可信度檢驗，ICC值為0.965。最終采用上述測量結(jié)果的平均值用于統(tǒng)計學(xué)分析。

患者在接受手術(shù)治療時，采用腰-硬膜外聯(lián)合麻醉方法。麻醉成功后，取平臥位。對膝關(guān)節(jié)進(jìn)行X線透視檢查。屈膝30°位，通過觀察監(jiān)視器中的圖像，調(diào)整投照角度，獲得純側(cè)位X線透視圖像，保存該圖像作為膝關(guān)節(jié)側(cè)位X線片。以該X線片為準(zhǔn)，測量股骨滑車突起指數(shù)[1]（見圖2）。

對比三維CT評估和側(cè)位X線片測量所得的股骨滑車突起指數(shù)的差異，并以X線片測量方法為標(biāo)準(zhǔn)，將其中滑車突起指數(shù)大于4mm者作為陽性病例[4]，計算三維CT評估方法的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值以及陰性預(yù)測值。

本研究的統(tǒng)計學(xué)分析采用SPSS 16.0（SPSS Inc，Chicago，Illinois）軟件包進(jìn)行計算。三維CT評估方法和側(cè)位X線片測量方法所得結(jié)果的對比采用秩和檢驗法，設(shè)定95%置信區(qū)間，以P＜0.05為有統(tǒng)計學(xué)意義。

圖1 三維CT掃描結(jié)合MIMICS影像分析系統(tǒng)評估股骨滑車突起指數(shù)

圖2 X線側(cè)位片方法評估股骨滑車突起指數(shù)

2 結(jié)果

入選本研究的30例患者中，男性6例，女性24例，平均年齡26.4±8.6歲（19至41歲）。平均受傷至手術(shù)時間20.6±11.7個月（4至42個月）。19例左膝關(guān)節(jié)，11例右膝關(guān)節(jié)。經(jīng)統(tǒng)計學(xué)效能分析，采用兩種不同方法測量股骨滑車發(fā)育不良，以滑車突起指數(shù)為參考指標(biāo)，本組病例所能實現(xiàn)的效能達(dá)到75%。

采用X線片測量法所得滑車突起指數(shù)平均值為5.3±1.8mm（3.2至8.4mm），三維CT評估方法測得全部患者的滑車突起指數(shù)平均值為5.2±1.5mm（3.5至8.1mm），兩種測量方法對比無顯著性差異（P= 0.846＞0.05）。

以X線片測量方法為標(biāo)準(zhǔn)，將其中滑車突起指數(shù)大于4mm者作為陽性病例，本組30例患者中陽性病例19例，陰性病例11例。三維CT評估方法測得本組陽性病例19例，陰性病例11例。三維CT評估方法的敏感性為89.5%，特異性為81.8%，陽性預(yù)測值為89.4%，陰性預(yù)測值為82.0%。

3 討論

本研究采用三維CT評估方法對復(fù)發(fā)性髕骨脫位患者股骨滑車突起指數(shù)進(jìn)行測量，該方法與膝關(guān)節(jié)側(cè)位X線片測量方法所得結(jié)果無顯著性差異，表明三維CT評估方法具有一定的臨床應(yīng)用價值。

造成復(fù)發(fā)性髕骨脫位的病因主要包括軟組織結(jié)構(gòu)異常（如內(nèi)側(cè)髕骨股骨韌帶損傷、外側(cè)髕骨支持帶攣縮等）和骨性結(jié)構(gòu)異常（如股骨滑車發(fā)育不良、脛骨結(jié)節(jié)相對于股骨滑車外偏過大等）[1，2，8]，對這些因素的正確評估，有助于制定合理的治療措施，從而降低髕骨脫位的復(fù)發(fā)率[9-12]。股骨滑車發(fā)育不良是導(dǎo)致復(fù)發(fā)性髕骨脫位的一個重要原因，近年來得到廣泛關(guān)注[2，13，14]。相關(guān)研究顯示，在處理復(fù)發(fā)性髕骨脫位時，若忽視對股骨滑車發(fā)育不良的處理，將導(dǎo)致術(shù)后失效或遠(yuǎn)期并發(fā)髕骨股骨關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎。根據(jù)Dejour等[4]對股骨滑車發(fā)育不良的解剖和影像學(xué)研究，將股骨滑車發(fā)育不良分為四種類型，并將其與膝關(guān)節(jié)側(cè)位X線片測量結(jié)合，指出通過側(cè)位X線片測量股骨滑車突起指數(shù)超過4mm者為明顯的滑車發(fā)育不良，作為臨床處理的提示。目前國際上大部分學(xué)者認(rèn)同這一建議并將之作為臨床工作的參考。該方法的局限性在于，對于滑車發(fā)育不良的分型依賴標(biāo)準(zhǔn)的膝關(guān)節(jié)側(cè)位X線片，對圖像要求較高。在實際臨床操作中，難以通過一次常規(guī)拍片得到理想的圖像。而采用X線透視的方法，能夠通過調(diào)整膝關(guān)節(jié)的位置得到理想的側(cè)位片，但反復(fù)透視增加了患者與醫(yī)務(wù)人員的放射線暴露。近年來，部分學(xué)者嘗試采用三維CT或核磁共振影響（MRI）對股骨滑車發(fā)育不良的程度進(jìn)行評估。本研究中，采用三維CT成像技術(shù)，結(jié)合膝關(guān)節(jié)側(cè)位片的觀察方法，在圖像處理軟件中得到理想的股骨側(cè)位圖像，參照Dejour提出的股骨滑車評估方法，得到的測量結(jié)果與X線側(cè)位片的結(jié)果無顯著差異。在技術(shù)上解決了膝關(guān)節(jié)側(cè)位X線片難以獲得的問題，為進(jìn)一步的臨床工作奠定了基礎(chǔ)。

目前，在股骨滑車發(fā)育不良的測量中，以X線側(cè)位片為標(biāo)準(zhǔn)，以滑車突起指數(shù)超過4mm作為發(fā)育不良的判斷指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，評價三維CT評估方法的敏感性和特異性等指標(biāo)。其目的在于分析三維CT評估方法是否存在過度診斷或者漏診。研究結(jié)果顯示，三維CT評估方法的敏感性為89.5%，特異性為81.8%，陽性預(yù)測值為89.4%，陰性預(yù)測值為82.0%。該結(jié)果表明三維CT評估方法具有可靠的臨床實用價值。

本研究的優(yōu)勢在于，首次通過三維CT掃描結(jié)合MIMICS圖像分析系統(tǒng)，以經(jīng)典的X線側(cè)位片理論為基礎(chǔ)，對股骨滑車發(fā)育不良進(jìn)行評估。并通過評價三維CT評估方法的敏感性、特異性等指標(biāo)體現(xiàn)出該評價方法的臨床實用價值。不足之處是病例數(shù)較少，經(jīng)統(tǒng)計學(xué)效能檢驗，本研究實現(xiàn)的兩種測量方法對比的效能為75%，未將測量結(jié)果與Dejour股骨滑車發(fā)育不良的分型進(jìn)行對比，鑒于Dejour分型為側(cè)位X線片的圖形特點描述，目前尚無分型結(jié)果與股骨滑車突起量化指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)。本研究結(jié)果表明，三維CT評估的方法能夠相對準(zhǔn)確地測量滑車突起的程度，進(jìn)一步的臨床研究需針對二者的聯(lián)系進(jìn)一步展開。本研究對股骨滑車發(fā)育不良的評估未設(shè)立對照組，未將測量結(jié)果與患者的臨床表現(xiàn)相結(jié)合。

4 小結(jié)

本研究結(jié)果表明，膝關(guān)節(jié)三維CT掃描評估股骨滑車發(fā)育不良能夠獲得良好的敏感性和特異性。與膝關(guān)節(jié)側(cè)位X線片評估方法所得結(jié)果無顯著差異。三維CT評估方法能夠提供更簡便、安全的臨床評估途徑，有一定的應(yīng)用前景。

[1] Fithian DC，Paxton EW，Stone ML，et al.Epidemiology and natural history of acute patellar dislocation.Am J Sports Med，2004，32（5）：1114-1121.

[2] Colvin AC，West RV.Patellar instability.J Bone Joint Surg Am，2008，90（12）：2751-2762.

[3] Atkin DM，F(xiàn)ithian DC，Marangi KS，et al.Characteristics of patients with primary acute lateral patellar dislocation and their recovery within the first 6 months of injury. Am J Sports Med，2000，28（4）：472-479.

[4] Dejour H，Walch G，Nove-Josserand L，et al.Factors of patellar instability：an anatomic radiographic study.Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc，1994，2（1）：19-26.

[5] Dejour D，Le Coultre B.Osteotomies in patello-femoral instabilities.Sports Med Arthrosc，2007，15（1）：39-46.

[6] Ntagiopoulos PG，Byn P，Dejour D.Midterm results of comprehensive surgicalreconstruction including sulcusdeepening trochleoplasty in recurrent patellar dislocations with high-grade trochlear dysplasia.Am J Sports Med，2013，41（5）：998-1004.

[7] Van Haver A，Mahieu P，Claessens T，et al.A statistical shape model of trochlear dysplasia of the knee.Knee，2014，21（2）：518-523.

[8] Hinton RY，Sharma KM.Acute and recurrent patellar in?stability in the young athlete.Orthop Clin North Am，2003，34（3）：385-396.

[9] Buchner M，Baudendistel B，Sabo D，et al.Acute traumat?ic primary patellar dislocation：long-term results compar?ing conservative and surgicaltreatment.Clin JSport Med，2005，15（2）：62-66.

[10]Hing CB，Smith TO，Donell S，et al.Surgical versus nonsurgical interventions for treating patellar dislocation.Co?chrane Database Syst Rev，2011，（11）：CD008106.

[11]Byrd JW，Jones KS.Arthroscopic management of femoro?acetabular impingement：minimum 2-year follow-up.Ar?throscopy，2011，27（10）：1379-1388.

[12]Arendt EA，F(xiàn)ithian DC，Cohen E.Current concepts of lat?eral patella dislocation.Clin Sports Med，2002，21（3）：499-519.

[13]Nelitz M，Dreyhaupt J，Lippacher S.Combined trochleo?plasty and medial patellofemoral ligament reconstruction for recurrent patellar dislocations in severe trochlear dys?plasia：a minimum 2-year follow-up study.Am J Sports Med，2013，41（5）：1005-1012.

[14]Mayer C，Magnussen RA，Servien E，et al.Patellar tendon tenodesis in association with tibial tubercle distalization for the treatment of episodic patellar dislocation with pa?tella alta.Am J Sports Med，2012，40（2）：346-351.

The Evaluation of Femoral Trochlear Dysplasia Using Imaging Analysis System Based on Three-Dimension Computed Tomography

Li Haiqun1，Zhang Zhishi1，Li Bo1，Liu Xin2
1 Cheng De Xian Hospital，Cheng De 067400，China
2 Beijing Jishuitan Hospital，Beijing 100035，China

Liu Xin，Email：doc_leo@126.com

ObjectiveTo evaluate the application of imaging analysis system based on three-dimen?sion computed tomography（3D-CT）for the diagnosis of femoral trochlear dysplasia.MethodsBetween May 2013 and January 2014，30 patients were diagnosed as recurrent patella dislocation and received surgical treatment.All the patients received 3D-CT diagnosis of the knee joints preoperatively，and the data of 3D-CT were transferred to imaging analysis system with MIMICS software that would be used to get the trochlear dysplasia index.The patients were also received knee fluoroscopic detection.A true lateral view was also used for evaluation of the trochlear dysplasia as the classic method.The dif?ference between the two methods was compared.And the sensitivity，specificity，positive and negative predictive value of the imaging analysis system were analyzed.ResultsThe mean trochlear dysplasia index was 5.3±1.8mm（3.2 to 8.4mm）using the classic fluoroscopic method，showing no significant difference from the result according to the imaging analysis system，5.2±1.5mm（3.5 to 8.1mm）. When the fluoroscopic method was set as the golden standard，the sensitivity，specificity，positive and negative predictive value of the imaging analysis system were 89.5%，81.8%，89.4%and 82.0%respec?tively.Conclusion The imaging analysis system based on 3D-CT of knee joints could provide accept?able results without good sensitivity and specificity，without significant differences from the classic fluoro?scopic method.So it is a more safer and easier approach worthy of clinical implication.

recurrent patella dislocation，trochlear dysplasia，imaging analysis，three-dimension com?puted tomography

2016.06.27

第1作者：李海群，Email：609911679@qq.com；

：劉心，Email：doc_leo@126.com