下肢旋轉對站立位下肢全長髖-膝-踝角的影響

馬任馳，王智慧，鄭卓肇

(清華大學附屬北京清華長庚醫(yī)院放射科，清華大學臨床醫(yī)學院，北京 102218)

站立位下肢全長X線攝影是評估下肢力線的金標準，常用指標是髖-膝-踝角(hip-knee-ankle angle，HKA)，對全膝關節(jié)置換和膝內外翻的下肢截骨具有指導性價值[1-4]，目前臨床上主要應用于骨關節(jié)炎和類風濕性關節(jié)炎。在實際臨床工作中，HKA測量可能會受測量手段、下肢旋轉和膝關節(jié)屈曲等因素的影響[5]。本研究測量2017年10月至2019年2月我院106例患者的站立位下肢全長X線片HKA，通過比較中立位、外旋30°位與內旋30°位的HKA，確定下肢旋轉對下肢力線測量的影響及其程度，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入標準：下肢組成骨連接正常，行動自如者。排除標準：(1)膝關節(jié)明顯屈曲畸形者；(2)既往膝關節(jié)手術者；(3)既往膝關節(jié)骨折者；(4)明顯先天性下肢畸形者。本研究經我院倫理委員會審查通過，所有納入研究對象均簽署知情同意書。

本研究共納入患者106例，其中男29例，女77例；年齡22.9～87.7歲，平均(59.2±12.4)歲。均攝站立位下肢全長X線片，常規(guī)接受中立位、外旋30°位和內旋30°位拍攝。

1.2 方法

1.2.1 X線攝影方法 應用日本島津公司的數(shù)字化拍片系統(tǒng)(SHIMADZU，RAD speed)，探測器規(guī)格為14英寸×17英寸。為確保獲得可靠的中立位、外旋30°位和內旋30°位，在攝影架站立板上貼好三種體位的腳印標志(見圖1)。拍攝過程中，患者站立于貼好的腳印標志，膝關節(jié)盡量伸直，雙髕骨朝向正前方，肢體相對于探測器不能有任何移動。下肢全長分三段拍攝，探測器中心分別對準股骨、膝關節(jié)、脛腓骨中心，攝影參數(shù)如下：股骨段為(72±5)kVp和15 mAs，膝關節(jié)段為(68±5)kVp和15 mAs，脛腓骨中心為(65±5)kVp和6 mAs。三段影像數(shù)據(jù)均經思創(chuàng)科技Anythink DR/CR 4.2軟件進行拼接處理，獲得下肢全長圖(見圖2)。

注：藍色-外旋30°位；紅色-中立位；黃色-內旋30°位

a 內旋30°位 b 中立位 c 外旋30°位

1.2.2 圖像測量方法 基于醫(yī)學影像信息系統(tǒng)(picture achining communication sytems，PACS)，由2名影像技師分別獨立完成下肢HKA的測量。髖關節(jié)中心點采用Mose圓確定的股骨頭中心，膝關節(jié)中心點取脛骨髁間棘的中點，踝關節(jié)中心點取距骨上緣中點。此外，隨機抽取20例患者，由參與測量的1名影像技師1個月后再次測量下肢HKA。髖關節(jié)中心點與膝關節(jié)中心點做一條連線，膝關節(jié)中心點與踝關節(jié)中心點另做一條連線，這兩條連線的內側成角減去180°，記錄為下肢HKA，即：若三個中心點在同一直線上，HKA為0°；若膝關節(jié)存在內翻，HKA為負值；若膝關節(jié)存在外翻，HKA為正值。

2 結 果

2.1 三種體位對下肢HKA的影響 三種體位比較，左、右下肢HKA均存在統(tǒng)計學差異(見表1)。以中立位為標準，內旋30°位傾向于增加HKA，而外旋30°位傾向于減小HKA(見圖2)。

表1 左、右下肢三種體位的

2.2 內旋和外旋對HKA影響程度的差異 左下肢內旋30°位時的HKA變化率(0.008±0.018)，明顯高于外旋30°位時的(-0.002±0.024)，差異具有統(tǒng)計學意義(t=3.366，P<0.010)。

右下肢內旋30°位時的HKA變化率(0.011±0.018)，明顯高于外旋30°位時的(-0.005±0.018)，差異具有統(tǒng)計學意義(t=5.245，P<0.010)。

2.3 下肢HKA測量的一致性 各ICC值均大于0.99，顯示觀察者組內與組間測量一致性好(見表2～3)。

表2 兩名觀察者測量髖-膝-踝角的一致性

表3 同一觀察者兩次測量髖-膝-踝角的一致性

3 討 論

下肢HKA是站立位下肢全長X線攝影的主要測量指標，準確測量是利用其評估下肢力線的基礎[6]。本文通過比較中立位、外旋30°位與內旋30°位的HKA，發(fā)現(xiàn)內旋和外旋均可明顯影響HKA，且內旋影響HKA的程度明顯高于外旋。同時本研究也證實基于站立位下肢全長X線攝影的HKA測量觀察者間和觀察者內具有極好的一致性。

在冠狀位下肢全長X線攝影片上，下肢力線是指股骨頭中心至踝關節(jié)中心的連線，而HKA為股骨機械軸和脛骨機械軸的夾角[7]，其中股骨機械軸是指股骨頭中心與膝關節(jié)中心的連線，而脛骨機械軸是指膝關節(jié)中心與踝關節(jié)中心的連線[8-9]。理想情況下，下肢力線通過膝關節(jié)中心，HKA為0°；若HKA大于0°，為膝外翻；若HKA小于0°，為膝內翻。

下肢HKA可受多種因素的影響，如拍攝體位(臥位或站立位)、下肢旋轉和膝關節(jié)屈伸等[5，10-11]。在本研究中，患者統(tǒng)一拍攝站立位并盡量保證膝關節(jié)伸直，以探討下肢旋轉對HKA的影響，發(fā)現(xiàn)外旋30°位可減小HKA(加重膝內翻)，而內旋30°位可增加HKA(加重膝外翻)，且內旋引起HKA的變化程度明顯大于外旋。此研究結果說明，隨著下肢的旋轉，膝關節(jié)中心的位置會隨脛骨繞縱軸旋轉發(fā)生移動，即在下肢全長X線片上，內旋可使膝關節(jié)中心位置向內偏移，而外旋可使其位置向外偏移，因此內旋可減小內翻角度，外旋可增加內翻角度。在Hunt等[12]的報道中，足內旋15°時HKA較中立位增加平均2.47°，而足外旋15°時HKA較中立位減小平均1.14°，此結果與本研究類似。因此，拍攝站立位下肢全長X線片時，保證標準中立位(髕骨朝正前方、雙足內側緣平行)為準確測量下肢HKA的關鍵，特別是要避免下肢內旋。

本研究中，基于PACS系統(tǒng)的下肢HKA測量具有極好的觀察者間和觀察者內一致性，可能主要得益于以下兩點：(1)本研究選取的髖關節(jié)中心點、膝關節(jié)中心點和踝關節(jié)中心點在數(shù)字化圖像中容易辨認，定位的可重復性好；(2)PACS系統(tǒng)自帶的測量軟件直接給出角度測量值，因此可以減少測量過程中的誤差。

本研究的局限性：(1)探討了下肢內旋30°和外旋30°對HKA測量的影響，但其結果可能不適用于更小的下肢旋轉角度；(2)對于不同程度的膝內翻和膝外翻，下肢旋轉的影響可能存在不同；(3)下肢旋轉的影響可能會受膝關節(jié)屈曲的疊加影響。在后續(xù)研究中，明確這些問題對于實際工作會產生更積極的指導價值。

綜上所述，在站立位下肢全長X線拍攝時，以中立位為標準，內旋30°和外旋30°均明顯影響下肢HKA，其中外旋傾向于減小HKA，而內旋傾向于增加HKA，且內旋引起的角度變化程度更明顯。因此，保證中立位拍攝為確保準確測量HKA的關鍵。