三維CT在發(fā)育性髖關(guān)節(jié)脫位中的研究進(jìn)展

楊秀艷 楊建成

1 天津市薊州區(qū)人民醫(yī)院兒科 （天津 301900）

2 天津市薊州區(qū)人民醫(yī)院放射科 （天津 301900）

內(nèi)容提要： 發(fā)育性髖關(guān)節(jié)脫位（DDH）是發(fā)病率較高的先天性畸形，被認(rèn)為是小兒骨科的常見病型，其臨床體征為股骨頭欠發(fā)育和髖臼缺損等。其傳統(tǒng)診斷方式為二維CT亦或是CT，但其所獲得的診斷信息有限，可能因三維結(jié)構(gòu)重疊導(dǎo)致誤診。三維CT成像（3DCT）是目前DDH最為理想的診斷方式，其可通過三維圖像觀察髖臼的發(fā)育情況，觀察股骨近端的異常表現(xiàn)，且能評(píng)估股骨頭和髖臼的對(duì)位關(guān)系，明確脫位原因，進(jìn)而予以對(duì)癥治療。文章詳細(xì)分析3DCT對(duì)于DDH定量與定性分析的價(jià)值，旨在發(fā)揮其對(duì)于臨床手術(shù)的指導(dǎo)價(jià)值。

發(fā)育性髖關(guān)節(jié)脫位（Developmental Dislocation of the Hip，DDH）是臨床小兒骨科相對(duì)高發(fā)的疾病類型，其病理改變?yōu)轶y臼不良發(fā)育、股骨近端異常發(fā)育和股骨頭明顯脫位等。其早期癥狀為骨性關(guān)節(jié)炎，但多數(shù)患者無典型表現(xiàn)，容易漏誤診。髖關(guān)節(jié)的三維結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在對(duì)DDH病情進(jìn)行診斷時(shí)需要考慮其立體性與整體性特征，全方位觀察脫位程度。在影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展下，X射線和CT成為該病的基礎(chǔ)性診斷技術(shù)，但三維結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)重疊情況，所以診斷精準(zhǔn)性欠佳。隨著螺旋CT技術(shù)的發(fā)展，CT診斷緊密聯(lián)合于計(jì)算機(jī)技術(shù)，產(chǎn)生診斷效果更為理想的三維CT成像（3DCT）技術(shù)。在骨科領(lǐng)域，3DCT的常用技術(shù)為表面遮蓋顯示（SSD）與曲面重組法（CPR）等技術(shù)，可直觀且清晰地觀察髖關(guān)節(jié)部位的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，且能分別測(cè)量髖臼的具體移走程度，確保診斷數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。其診斷目的是全方位認(rèn)識(shí)DDH發(fā)病后的病理形態(tài)，合理制定手術(shù)方案[1]?，F(xiàn)階段，3DCT對(duì)于髖臼解剖形態(tài)的評(píng)估參數(shù)較多，如髖臼前外傾斜角、髖臼前后指數(shù)等，聯(lián)合3DCT重建技術(shù)可更加精準(zhǔn)的診斷DDH病情，積極指導(dǎo)臨床治療方案。

1.3DCT對(duì)DDH的定量測(cè)量?jī)r(jià)值

1.1 髖臼組織前外側(cè)緣傾斜角（ALAL）

利用3DCT技術(shù)在骨盆組織上進(jìn)行前冠狀位掃描，圖像上可獲得水平參考線c（趾骨聯(lián)合連線于骶骨中心的垂線）與髖臼組織前外側(cè)緣直線的夾角。其診斷意義是評(píng)估冠狀面上髖臼組織前外側(cè)緣的修復(fù)或是發(fā)育狀態(tài)。

1.2 髖臼側(cè)面部位上緣傾斜度（LAI）

使用3DCT對(duì)骨盆組織側(cè)面進(jìn)行掃描，即為矢狀位，可獲得髖臼側(cè)面水平線b（趾骨聯(lián)合前緣連線于髂前上棘的垂線）和髖臼前上緣、后上緣頂點(diǎn)連線a間夾角。若LAI角位于b線頭側(cè)，記錄為正值，位于尾側(cè)記錄為負(fù)值，若b線與a線重合則記錄為0。其診斷意義是評(píng)價(jià)矢狀面上髖臼上緣的傾斜度，進(jìn)而評(píng)估髖臼組織前/后上緣的修復(fù)或是發(fā)育狀態(tài)。

1.3 髖臼組織后外側(cè)緣傾斜角（PLA）

在3DCT技術(shù)引導(dǎo)下，對(duì)骨盆組織進(jìn)行后冠狀位掃描，可獲得c線與髖臼組織后外側(cè)緣直線的夾角，其診斷意義是觀察冠狀面上髖臼組織后外側(cè)緣的修復(fù)或是發(fā)育狀態(tài)。

1.4 前髖臼指數(shù)（AAI）

測(cè)量平面為橫斷面，分別于橫斷面、矢狀面與冠狀面上定位Y形軟骨的中心點(diǎn)O，連接兩側(cè)0點(diǎn)（H線），取通過H線的骨窗圖像，將髖臼組織前緣連線于O點(diǎn)，并計(jì)算其與矢狀面的實(shí)際夾角[2]。其診斷意義是評(píng)估髖臼組織前緣的修復(fù)或是發(fā)育狀態(tài)。

1.5 髖臼組織前傾角（AA）

方法同AAI，取H線的骨窗圖像，而后測(cè)量髖臼組織前/后緣連線于矢狀線的實(shí)際夾角。其可評(píng)價(jià)髖臼組織前/后緣的修復(fù)或是發(fā)育狀態(tài)。

1.6 后髖臼指數(shù)（PAI）

其測(cè)量方法等同于AAI，測(cè)量的是髖臼組織口緣連線于O點(diǎn)后和矢狀線的實(shí)際夾角。其診斷意義是評(píng)價(jià)髖臼組織后緣的修復(fù)或是發(fā)育狀態(tài)。

2.3DCT對(duì)DDH的定性分析

2.1 觀察髖臼缺損狀態(tài)

3DCT觀察DDH形態(tài)主要分為4型，其中，伴有輕度的發(fā)育不良為Ⅰ型，伴有前上緣缺損為Ⅱ型，伴有中上緣缺損為Ⅲ型，伴有全缺損為Ⅳ型。3DCT重建處理后，DDH最嚴(yán)重的損傷部位是髖臼上緣，特別是較為常見的髖關(guān)節(jié)半脫位，其多為髖臼組織外上緣正中位置缺損[3]。其原因是脫位發(fā)生后，后頭臼的實(shí)際接觸面積會(huì)大幅度縮小，進(jìn)而造成應(yīng)力大量集中，使該部位缺損。半脫位常會(huì)導(dǎo)致髖臼組織前緣明顯缺損，而后緣的深度與凹面良好，這會(huì)造成髖臼明顯前傾。與此相反，若為髖關(guān)節(jié)全脫位則會(huì)導(dǎo)致髖臼組織后緣缺損，其會(huì)突起至髖臼內(nèi)側(cè)，導(dǎo)致髖臼組織明顯變淺，其原因是股骨頭無法刺激髖臼發(fā)育。目前，3DCT可以較全面的評(píng)價(jià)髖臼形態(tài)，但髖臼缺損并不存在規(guī)律性，且髖臼組織的病理改變不同，所以需要對(duì)每位患者進(jìn)行細(xì)致化的3DCT分析。

2.2 評(píng)價(jià)頭臼匹配與同心關(guān)系

頭臼匹配與同心關(guān)系及股骨頭的具體覆蓋情況可以衡量手術(shù)效果或是髖關(guān)節(jié)的具體發(fā)育情況。1990年，有學(xué)者通過最適圓法對(duì)頭臼同心特征進(jìn)行分析，其借助二維X射線前后位圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)，無法體現(xiàn)三維立體結(jié)構(gòu)?；诖?，1997年，在3DCT重建技術(shù)引導(dǎo)下，有學(xué)者使用最適球形法模擬股骨頭與髖臼窩，確定2個(gè)球體的球心，其空間位置分別代表頭臼脫位的實(shí)際方向，球心間距離表示脫位程度，球體直徑表示頭臼間匹配性。因此，最適球形法可評(píng)價(jià)頭臼脫位的實(shí)際方向與程度，并能評(píng)估復(fù)位效果[4]。評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)為：股骨頭球體的具體直徑較髖臼球體的具體直徑大，則難以復(fù)位，相反可復(fù)位。如果2個(gè)球體的直徑相仿，則復(fù)位后可獲得較佳的頭臼匹配與同心性，反之較差。其能夠評(píng)估頭臼復(fù)位后的遠(yuǎn)期發(fā)育效果。

2.3 觀察髖臼組織的開口方向

髖臼組織的具體開口方向被認(rèn)為是髖關(guān)節(jié)穩(wěn)定的評(píng)估指標(biāo)。若其發(fā)育不良，則髖臼方向會(huì)偏于前外方，需要進(jìn)行髂骨截骨手術(shù)，以糾正方向異常。此外，髖臼周圍截骨手術(shù)等外科療法也可以治療髖臼組織發(fā)育不良[5]。其評(píng)價(jià)內(nèi)容有額狀面外展亦或是內(nèi)收程度、橫斷面前后傾程度和矢狀面屈伸程度。二維CT對(duì)于髖臼組織開口前傾度的測(cè)量效果有限，其對(duì)于小兒患者的測(cè)量效果有明顯誤差，而>15歲者可檢出差異。說明二維CT對(duì)髖臼開口方向的測(cè)量效果有明顯誤差。3DCT重建技術(shù)可以精準(zhǔn)且直觀的測(cè)量髖臼實(shí)際開口方向，如三聯(lián)截骨手術(shù)可以利用3DCT在3個(gè)平面上測(cè)量ALAL與PLAL等參數(shù)，進(jìn)而確定手術(shù)方案[6]。相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，手術(shù)期間不可過度旋轉(zhuǎn)或是伸展髖臼，防止術(shù)后下肢后伸，防止骨不連等并發(fā)癥。確定開口方向后可以根據(jù)髖關(guān)節(jié)的生物力學(xué)特征和解剖形態(tài)設(shè)計(jì)手術(shù)，恢復(fù)髖關(guān)節(jié)功能。

2.4 評(píng)價(jià)股骨頭的覆蓋程度

3DCT測(cè)量股骨頭覆蓋程度的方法主要為測(cè)定髖關(guān)節(jié)組織前/后/外側(cè)的CE角和模擬髖臼球體，于7個(gè)平面上分別測(cè)定包容角。以上方法可以明確覆蓋不良的具體位置，多為前/后外側(cè)[7]。也有學(xué)者先定位股骨頭組織的幾何中心，使其圍繞髖臼緣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，每旋轉(zhuǎn)10°測(cè)量1次CE角，以評(píng)價(jià)多方位的股骨頭覆蓋度。但該測(cè)量法操作復(fù)雜，且需要多個(gè)步驟才能完成操作，未關(guān)注頭臼整體性。3DCT成像可以根據(jù)前/后面觀所獲取的圖像對(duì)股骨頭覆蓋程度進(jìn)行分級(jí)，Ⅰ級(jí)為后面的覆蓋面積>3/4，前面的覆蓋面積>1/3；Ⅱ級(jí)為后面的覆蓋面積為1/2～3/4，前面的覆蓋面積為1/4～1/3；Ⅲ級(jí)為后面的覆蓋面積<1/2，前面的覆蓋面積<1/4。該方法需要利用計(jì)算機(jī)軟件，但是操作簡(jiǎn)單。但其同樣有缺陷，如側(cè)面觀圖像的覆蓋程度評(píng)估難度大，難以直接對(duì)比前后外側(cè)的具體覆蓋程度[8]。2000年，有學(xué)者通過髖關(guān)節(jié)頂面觀圖像評(píng)價(jià)股骨頭覆蓋程度，其在骨盆上面觀的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，在股骨頭間距5mm以上的水平面上抹掉髂骨部分，利用軟件透明化處理股骨頭與髖臼，可于頂面觀上觀察髖臼覆蓋股骨頭的面積。再將覆蓋不良區(qū)域分成3型，具體為后外側(cè)/外側(cè)/前外側(cè)型[9]。其能夠在同一圖像上觀察覆蓋部位，進(jìn)而整體性評(píng)價(jià)頭臼關(guān)系。以上方法均為空間層面上的覆蓋評(píng)估，未分析頭臼不對(duì)稱情況下的接觸性覆蓋情況。為此，相關(guān)實(shí)驗(yàn)以頭臼間最小距離為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算髖臼組織和股骨頭接觸面積，進(jìn)行多顏色標(biāo)注，以明確髖臼方向，最后評(píng)估覆蓋面積，該方法可計(jì)算接觸性覆蓋面積[10]。但髖臼組織發(fā)育不良時(shí)，其球面不光滑，簡(jiǎn)言之，其頭臼不匹配，所以覆蓋面積并不能代表頭臼接觸面積，這就需要術(shù)前判斷病理改變誘因，評(píng)估頭臼接觸的大致面積，再選擇術(shù)式。

2.5 觀察股骨近端形態(tài)

DDH多伴有股骨近端形態(tài)改變，3DCT對(duì)于股骨近端具體形態(tài)的評(píng)估性研究較少，且身材、性別和種族均會(huì)影響股骨近端的具體形態(tài)，所以在使用3DCT評(píng)估時(shí)需要考慮多種因素[11]。通常情況下，脫位程度和股骨近端畸形程度具有正相關(guān)性，可以利用3DCT技術(shù)模擬股骨頭近端的現(xiàn)有形態(tài)，在全面評(píng)估股骨頭近端的病理改變后再設(shè)計(jì)假體[12]。利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)DDH患者進(jìn)行股骨近端3DCT重建后發(fā)現(xiàn)，該病患者的股骨管腔小且直，股骨頸偏短，小轉(zhuǎn)子至峽部管腔約朝前扭轉(zhuǎn)15°，且脫位越重，畸形嚴(yán)重度越重。說明DDH的股骨近端具有多種病理形態(tài)，應(yīng)該在3DCT成像指導(dǎo)下合理設(shè)計(jì)手術(shù)方案。

綜上所述，3DCT有效結(jié)合于計(jì)算機(jī)技術(shù)和影像學(xué)技術(shù)，可以擴(kuò)大DDH患者的測(cè)量范圍，且兼具二維CT功能，能夠全面觀察髖關(guān)節(jié)形態(tài)，術(shù)前評(píng)估和診斷價(jià)值顯著[13]。此外，其可采集和后處理信息，無輻射性，能使患者在麻醉狀態(tài)下接受檢查，患者的耐受度更高。但其需要先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)作為支撐，要求計(jì)算機(jī)軟件簡(jiǎn)單實(shí)用，可操作性強(qiáng)，因此具有一定的技術(shù)難度，需要相關(guān)研究者不斷攻克難關(guān)。