中國東北地區(qū)人群踝關(guān)節(jié)X線片的形態(tài)學(xué)參數(shù)測量及應(yīng)用研究

褚虹宇，薛浩文，武珂卉，楊艷艷，程凱亮，李幼瓊

(1.吉林大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,吉林 長春130021；2.吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院)

踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎等疾患可導(dǎo)致關(guān)節(jié)運動異常、活動受限、疼痛、負(fù)重障礙等，進(jìn)而影響人們生活質(zhì)量。以往臨床治療應(yīng)用較為廣泛的是踝關(guān)節(jié)融合術(shù)，這種術(shù)式可造成關(guān)節(jié)運動消失、術(shù)中組織結(jié)構(gòu)損傷過大、臨近關(guān)節(jié)退行性改變及骨骼應(yīng)力改變等[1,2]。近年來，踝關(guān)節(jié)假體置換術(shù)是關(guān)節(jié)融合術(shù)的重要替代方法，它不僅可以緩解疼痛、保持關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，還可以恢復(fù)關(guān)節(jié)的運動。目前國內(nèi)踝關(guān)節(jié)假體多來源于進(jìn)口，由于西方人與東方人在骨骼形態(tài)方面存在差異[3,4]，故術(shù)后常出現(xiàn)由于形態(tài)不符而產(chǎn)生對接不良的情況，進(jìn)而導(dǎo)致下肢力線異常、過度磨損和假體無菌性松動等并發(fā)癥[5,6]。踝關(guān)節(jié)假體主要是根據(jù)解剖學(xué)參數(shù)而設(shè)計，進(jìn)而保證置入后的形態(tài)學(xué)匹配良好[7]。因此根據(jù)國人踝關(guān)節(jié)參數(shù)測量結(jié)果設(shè)計更適用于中國人的踝關(guān)節(jié)假體組件十分必要且迫切。

1 資料與方法

1.1 實驗樣本選擇

吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院影像科 2017年4月-2018年6月正常人踝關(guān)節(jié)X線片作為實驗樣本，實驗樣本篩選標(biāo)準(zhǔn)是：(1)年齡20-70歲；(2) X線片顯示踝關(guān)節(jié)無形態(tài)學(xué)畸形的東北地區(qū)人群；(3) 零負(fù)重下，踝關(guān)節(jié)常規(guī)正、側(cè)位X線片。在考慮納入和篩選標(biāo)準(zhǔn)后，選出符合條件的X 線片影像資料500例，并隨機抽選出其中的120例影像資料進(jìn)行形態(tài)學(xué)測量分析，其中男性57例，女性63例。

1.2 X片的處理

X線片由AW-VolumeShare-4圖文分析系統(tǒng)進(jìn)行測量分析。

1.3 測量參數(shù)

根據(jù) StagniR[8]等人描述的方法和本文作者擬定的測量指標(biāo)，制定了13個踝關(guān)節(jié)形態(tài)學(xué)參數(shù)，現(xiàn)測量參數(shù)名詞縮寫說明如下(表1、圖1)。

表1 測量參數(shù)名詞縮寫說明

注：APG：脛骨踝穴前后點間距；TiAL：脛骨踝穴弦長；APA：脛骨踝穴矢狀面傾斜角；MTiTh：矢狀面脛骨下段最大的前后徑；MDA：脛骨踝穴前點與MTiTh間距；MDV:脛骨踝穴頂點與MTiTh間距；TaAL：距骨滑車弦長；SRTi:脛骨遠(yuǎn)端踝穴的矢狀半徑;SRTa:距骨滑車的矢狀半徑Th:距骨滑車矢狀頂點與TaAL的間距；TiW:踝穴左右間距；TaW：距骨滑車左右間距；MalW：內(nèi)外踝間距。

圖1 a:MalW,TiW,TaW;b:Th,TaAL,SRTa; c:MTiTh,TiAL; d:APA; e:SRTi; f:MTiTh,MDA,MDV,APG

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

測量的13個踝關(guān)節(jié)形態(tài)學(xué)參數(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果見表2。

在踝關(guān)節(jié)形態(tài)學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)的測量結(jié)果方面，與Stagni[8]所測的意大利數(shù)據(jù)相比(表3)，中國東北地區(qū)正常成年人除MDV、MalW、MDA之外，TIW、TiAL等7個指標(biāo)均存在顯著性差異(P<0.01)，其中MTiTh、TiW等5個踝關(guān)節(jié)形態(tài)參數(shù)大于意大利人群，而TaAL、TiAL等2個踝關(guān)節(jié)形態(tài)學(xué)參數(shù)小于意大利人群。

與Kown[9]所測量韓國人群的數(shù)據(jù)相比，MDV、APA、APG等3個踝關(guān)節(jié)形態(tài)學(xué)參數(shù)之間不存在顯著性差異，而TaAL TaW等7個參數(shù)差異具有顯著性，其中TiW等5個踝關(guān)節(jié)形態(tài)參數(shù)值大于韓國人群，而MDA、TaW小于韓國人群。

同時我們所測量的中國東北地區(qū)的男性與女性參數(shù)對比結(jié)果(表4)，APG等13項解剖學(xué)參數(shù)均存在顯著性差異(P<0.01)，且13項所測參數(shù)值中，女性均小于男性。

表2 踝關(guān)節(jié)X線片形態(tài)學(xué)參數(shù)測量

與表1注同

3 討論

根據(jù)文獻(xiàn)報道證實，中國人與西方人在膝關(guān)節(jié)[10]、髖關(guān)節(jié)[11]的形態(tài)學(xué)對比分析等領(lǐng)域存在顯著的差異性，但目前關(guān)于踝關(guān)節(jié)對比的相關(guān)研究報道較少。本文針對上述情況，對120例踝關(guān)節(jié)的13項形態(tài)學(xué)參數(shù)進(jìn)行測量分析，并與國外相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，得出中國人踝關(guān)節(jié)的形態(tài)學(xué)參數(shù)數(shù)值，為未來關(guān)節(jié)假體制作、術(shù)中器械開發(fā)等領(lǐng)域提供形態(tài)學(xué)資料。

表3a 中國人踝關(guān)節(jié)形態(tài)參數(shù)與國內(nèi)外測量結(jié)果對比

表3b 中國人踝關(guān)節(jié)形態(tài)參數(shù)與國內(nèi)外測量結(jié)果對比

表4 中國東北地區(qū)男性與女性對比表

1997年Fessy[12]借助X線片測量分析了50例法國正常成年人踝關(guān)節(jié)形態(tài)學(xué)參數(shù)，其中包括TiW等10組數(shù)據(jù)，得出踝穴左右間距分別與脛骨踝穴弦長、距骨滑車左右間距、距骨滑車弦長之間均存在較大相關(guān)性，且距骨滑車弦長與距骨滑車左右間距同樣存在較大相關(guān)性。然而關(guān)于性別對于踝關(guān)節(jié)形態(tài)學(xué)參數(shù)的影響，F(xiàn)essy 等人并未探究。我們經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，除了Fessy發(fā)現(xiàn)的4組相關(guān)性外，我們還發(fā)現(xiàn)MTiTh和TiW，MTiTh和TaW之間存在較強相關(guān)性，且在矢狀面上SRTi和SRTa同樣存在較大相關(guān)性，而TaAL和TAW之間的相關(guān)性略小于Fessy所分析的結(jié)果，故可以據(jù)此來設(shè)計較為匹配的假體。

2005年，StagniR[8]等在Fessy的基礎(chǔ)上將測量方法進(jìn)行改進(jìn)，測量并分析了36例意大利正常成人的踝關(guān)節(jié)X線片。通過與Fessy的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，他們發(fā)現(xiàn)所測得的意大利人群的踝關(guān)節(jié)形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)更大。同時，StagniR和臨床上常用型號的踝關(guān)節(jié)假體進(jìn)行比對，他們發(fā)現(xiàn)，某些踝關(guān)節(jié)假體的最大數(shù)值，仍然小于他們的測量結(jié)果。經(jīng)過我們和臨床上應(yīng)用的假體比較發(fā)現(xiàn)，STAR型號的假體相比其它假體更為適合國人。但本項研究測量的某些參數(shù)上仍偏大，使切除的骨質(zhì)增加。故應(yīng)該設(shè)計和選取更加適合國人的踝關(guān)節(jié)假體。

2014年，Kown[9]等人對踝關(guān)節(jié)形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行補充，他們利用 Stagni 等所描述測量方法對100例正常韓國成人進(jìn)行測量，并與意大利人進(jìn)行比較。他們發(fā)現(xiàn)，除了距骨滑車左右間距，其他測量參數(shù)均偏小，且兩者之間存在顯著性差異。

本實驗研究中，通過相關(guān)性對比，所測得中國東北部成年人的踝關(guān)節(jié)形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)與法國人、意大利人、韓國人之間的差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義，且男性與女性之間的差異同樣具有統(tǒng)計學(xué)意義。經(jīng)過統(tǒng)計學(xué)分析，TiAL與法國不存在顯著性差異，和韓國、意大利之間存在顯著性差異，且和意大利差異性更加顯著。APA和法國、意大利相比存在顯著性差異，但是和韓國相比不存在顯著性差異。說明差異性可能與地理和種族因素有關(guān)。另外，APG的測量結(jié)果顯示，中國東北地區(qū)人群顯著大于意大利人群，提示東北地區(qū)人群在踝關(guān)節(jié)置換術(shù)術(shù)后出現(xiàn)骨折的風(fēng)險更大。同時，MDV，MDA，APG和APA值的范圍有助于骨面的切割、確定踝關(guān)節(jié)置換術(shù)中相關(guān)儀器的最佳傾斜度和最小化地截骨。并且，TiW和MTiTh顯著高于意大利和韓國地區(qū)，提示國人的脛骨遠(yuǎn)端截骨面面積及假體尺寸可能更大。在脛骨遠(yuǎn)端截骨時應(yīng)當(dāng)考慮更寬的假體同時注意保護內(nèi)外踝。且中國東北人群在7個參數(shù)上和意大利人群存在顯著性差異，由此可知，目前根據(jù)外國人踝關(guān)節(jié)形態(tài)學(xué)設(shè)計的大部分假體應(yīng)用于國人時，由于契合不匹配，易導(dǎo)致假體無菌性松動、假體下沉及松動脫位等相關(guān)并發(fā)癥。相比于韓國人，兩者的踝關(guān)節(jié)形態(tài)更接近但仍然存在差異，這可能是同屬于東亞地區(qū)的原因。由此可見，種族和地區(qū)差異對于踝關(guān)節(jié)形態(tài)學(xué)具有一定影響，因此，我們要建立中國人群踝關(guān)節(jié)形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)庫，為設(shè)計更加匹配的踝關(guān)節(jié)假體提供理論依據(jù)。

在Fessy[12]的研究中，其認(rèn)為性別之間不存在顯著性差異，而我們通過對性別差異進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，所測量的13個踝關(guān)節(jié)形態(tài)學(xué)參數(shù)中，男女性之間均存在顯著性差異且男性均大于女性。分析其原因，作者認(rèn)為或許是Fessy所測量樣本數(shù)量不夠大，導(dǎo)致其不能夠客觀的分析量化，而我們進(jìn)行了較大樣本的統(tǒng)計，具有代表性。因此，在踝關(guān)節(jié)形態(tài)方面的研究，應(yīng)當(dāng)考慮性別產(chǎn)生的影響，并進(jìn)行多地區(qū)、大樣本的統(tǒng)計，以更為全面而客觀對全踝關(guān)節(jié)置換術(shù)假體的大小和型號進(jìn)行分類。

臨床上，當(dāng)脛骨遠(yuǎn)端的踝關(guān)節(jié)假體尺寸過大時，可出現(xiàn)軟組織分離損傷過大而導(dǎo)致維系關(guān)節(jié)平衡的韌帶等結(jié)構(gòu)受到損害，造成關(guān)節(jié)不穩(wěn)，術(shù)中相關(guān)結(jié)構(gòu)損傷大易影響術(shù)后愈合，骨與關(guān)節(jié)假體之間由于應(yīng)力改變而易導(dǎo)致松動，且由于術(shù)中截除更多的骨質(zhì)，亦可能造成內(nèi)外踝的損傷及骨折；尺寸過小，假體由于過多的接觸骨松質(zhì)而增加了假體下沉的概率，無法與脛骨截骨面的骨皮質(zhì)很好契合。而尺寸過大的距骨組件，易造成踝關(guān)節(jié)活動能力的降低；尺寸過小的距骨組件，由于來自骨皮質(zhì)的支撐不足易下沉或固定不穩(wěn)，導(dǎo)致假體松動、移位、乃至脫位[13,14]。所以，在臨床應(yīng)用全踝關(guān)節(jié)置換術(shù)假體及假體設(shè)計時，我們也要考慮到其是否與脛骨和距骨面匹配。