年齡及性別對股骨近端解剖參數的影響及其臨床意義

陳成旺 溫宏 潘孝云 張宇

年齡及性別對股骨近端解剖參數的影響及其臨床意義

陳成旺 溫宏 潘孝云 張宇

目的 探討正常國人股骨近端參數的特點，為設計出更好的符合國人解剖特點的假體提供解剖學依據。方法隨機挑選40～60歲及61～90歲的男性及女性成人共80名，按年齡及性別分成4組，每組各20名，拍攝標準髖關節前后位CR片，由PACS醫學圖像處理系統測量出股骨頭直徑、頸長、頸干角、偏心距、股骨頭垂直高度、干骺端寬度T+20、T、T-20、峽部直徑、髓腔擴張指數、干骺端擴張指數等參數，總體數據與Noble等所測量的西方人相關數據進行比較，再在各組之間相互進行比較。結果正常成人股骨近端解剖數據與歐美人數據有多處存在差別，特別是偏心距、髓腔寬度、股骨頭直徑、CFI等方面。按性別及年齡進行比較，發現性別對解剖數據影響較大，另外年齡對女性的影響更加明顯。結論建立股骨近端參數數據庫，并依此設計出符合中國成人，特別是符合不同年齡及性別的國人的假體對提高假體使用壽命是十分必要的。

股骨近端參數 年齡 性別 測量 假體設計

目前越來越多的患者接受髖關節置換手術，這部分患者年齡大部分在40～90歲之間。在假體類型方面，生物型股骨假體正得到廣泛應用。使用生物型股骨假體時，使股骨假體與股骨達到最大程度的匹配，是提高手術成功率及患者滿意度、延長假體使用壽命的重要條件，即只有在股骨假體一些關鍵部位的參數能與股骨內腔達到匹配時才有可能達到手術預期目標[1]。因此，對股骨近端（與股骨假體形態關系最密切的解剖部位）的研究顯得十分重要。尤其是髖關節置換術已經由最初作為高齡股骨頸骨折患者的治療手段發展到現在越來越多地應用于年輕、活動量較大的患者，這就要求設計出更復雜、更能有效提供穩定作用的股骨假體。目前，大多數的假體設計并沒有充分考慮患者年齡、性別及股骨近端解剖存在差異等因素。本研究旨在了解這些因素對股骨近端解剖參數的影響。

1 對象和方法

1.1 對象 于2011-01—2012-05隨機挑選40～90歲的男性及女性成人共80名，按年齡及性別分成4組，每組各20名，分別為年輕女性，41～59（50.1±1.2）歲；年輕男性，40～59（50.3±1.1）歲；年老女性，60～89（73.1±1.4）歲；年老男性，63～88（70.5±1.2）歲。均排除原先存在骨骼畸形、既往外傷、腫瘤等病變。

1.2 主要儀器設備及軟件 使用SIEMENS X線攝片機和PACS圖像處理系統。

1.3 拍攝方法 拍攝標準髖關節前后位計算機X線攝影（CR）片，測試者仰臥于拍片臺上，雙下肢緊貼X線片，拍攝距離100cm，以股骨小轉子水平為中心。為了消除存在的股骨頸前傾，要求股骨內旋，使股骨頸處于冠狀位。拍攝時左右腿隨機，拍攝條件：70kV，18mAs。拍攝完畢后將影像信息轉換成數字信息輸入計算機，再進行計算機圖像處理。

1.4 測量方法 （1）股骨頭中心及直徑：以Mose圓來確定股骨頭中心O并量出直徑D；（2）股骨頸中軸線：以通過股骨頭中心并能平分股骨頸上下緣直徑距離的直線為股骨頸中軸線；（3）股骨干中縱軸：以股骨髓腔最窄處為峽部，在峽部上方及下方各20mm處找到股骨髓腔的中點，連接這兩個中點的連線為股骨干中縱軸；（4）頸干角：股骨干縱軸及股骨頸中軸線的夾角為頸干角；（5）頸長：股骨頭中心O至股骨頸中軸線與股骨干中縱軸的交點R的距離，即線段OR的長度；（6）偏心距：自股骨頭中心作股骨干長軸的垂線垂足為P，股骨頭中心至垂足的距離即線段OP的長度為偏心距；（7）T：過小轉子中點作股骨干中縱軸的垂線，與髓腔內外緣相交，交點間的寬度為T；（8）T+20：過小轉子中點上20mm作股骨干中縱軸的垂線，與股骨髓腔內外緣相交，交點間距離為T+20；（9）T-20：過小轉子中點下20mm作股骨干長軸的垂線，與股骨髓腔內外緣相交，交點間距離為T-20；（10）峽部直徑：股骨髓腔最狹窄部位的直徑；（11）髓腔擴張指數（CFI）：干骺部（T+20）寬度與峽部直徑的比值（T+20/峽部直徑）；（12）干骺端髓腔擴張指數（MCFI）：T+20與T-20的比值；（13）股骨頭垂直高度：自小轉子中點做股骨干中縱軸的垂線垂足為M，PM的距離為股骨頭高度。測量的髓外參數：股骨頭直徑、頸長、頸干角、偏心距、股骨頭垂直高度；髓內參數：干骺端寬度T+20、T、T-20、峽部直徑、CFI、MCFI。詳見圖1。

1.5 統計學處理 使用SPSS16.0統計軟件。計量資料以表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗。計數資料組間比較采用χ2檢驗或Fisher精確檢驗。

2 結果

圖1 股骨近端測量參數示意圖：髓外參數（mm）：A=OP=股骨頭偏向距（內側）；C=PT=股骨頭垂直高度；D=股骨頭直徑；OR=股骨頸長度。髓內參數：髓腔寬度（內外側）：I=小轉子近端20mm；J=小轉子水平；K=小轉子遠端20mm；L=峽部水平。

表1 正常中國人股骨近端解剖參數

2.1 股骨近端解剖參數測量結果及與歐美人的比較 本研究80名正常國人股骨近端解剖各參數見表1，本研究及朱建煒等[2]、劉勤等[3]正常國人與歐美人相應數據比較見表2。將MCFI分類計算后記錄于表3。經比較發現，正常國人股骨近端解剖學參數與Noble等[4]、Massin等[5]所測歐美人的參數部分存在差別，股骨頭直徑及MCFI要大于歐美人，而偏心距、髓腔寬度（如T+20、T、T-20、峽部直徑）要小于歐美人。根據Noble等[5]對股骨形態按CFI進行分類：煙囪型，CFI＜3；正常，CFI為3～4；漏斗型，CFI＞4.7。本研究國人漏斗型股骨占18.3%，數值大于Massin等和Noble等測量的歐美人的11.5%和8%（P＜0.05）。

表2 國內外文獻中股骨近端主要解剖參數的比較（）

表2 國內外文獻中股骨近端主要解剖參數的比較（）

參數股骨頭直徑（cm）頸長（cm）頸干角（°）偏心距（cm）股骨頭高度（cm）T+20（cm）T（cm）T-20（cm）峽部直徑（cm）CFI MCFI本研究5.07±0.62 4.70±0.30 124.01±5.02 3.90±0.53 5.61±0.50 4.35±0.46 2.64±0.36 1.92±0.21 1.10±0.12 4.02±0.80 2.25±0.27朱建煒等5.06±0.42 4.88±0.52 124.24±5.54 3.98±0.59 5.71±0.67 4.38±0.56 2.59±0.37 1.92±0.30 1.08±0.18 4.09±0.76 2.24±0.29劉勤等5.15±1.06 4.67±0.11 122.74±1.49 3.90±0.12 5.05±0.16 4.31±0.16 2.63±0.09 1.86±0.07 1.10±0.05 4.03±0.22 2.36±0.08 Noble等4.61±0.48 3.55±0.26 124.70±7.4 4.30±0.68 5.16±0,71 4.54±0.53 2.94±0.46 2.09±0.35 1.23±0.23 3.80±0.74 -Massin 4.56±0.42 4.94±0.58 123.10±8.2 4.10±0.62 5.87±0.72 4.41±0.60 2.65±0.36 1.96±0.29 1.24±0.23 3.60±0.8 -

表3 國內外文獻中股骨CFI分類比例（%）

2.2 不同年齡和性別者股骨近端解剖參數 見表4。

表4 按年齡及性別分組股骨近端解剖參數（）

表4 按年齡及性別分組股骨近端解剖參數（）

參數股骨頭直徑（cm）頸干角（°）偏心距（cm）股骨頭高度（cm）T+20（cm）TO（cm）T-20（cm）峽部直徑（cm）CFI MCFI年輕男性5.34±0.13 123.90±1.5 3.97±0.12 5.69±0.15 4.61±0.12 2.75±0.11 1.99±0.09 1.16±0.06 3.97±0.12 2.33±0.06年老男性5.30±0.12 123.93±1.6 3.96±0.15 5.68±0.17 4.67±0.13 2.72±0.10 1.97±0.10 1.16±0.07 4.02±0.13 2.35±0.06年輕女性4.79±0.09 124.14±1.4 3.83±0.14 5.53±0.14 4.04±0.11 2.44±0.10 1.81±0.08 0.98±0.05 4.11±0.15 2.23±0.06年老女性4.85±0.11 124.01±1.4 3.85±0.16 5.55±0.17 4.07±0.10 2.65±0.12 1.91±0.10 1.09±0.06 3.75±0.11 2.14±0.05

2.3 80名正常國人按年齡、性別比較

2.3.1 髓外方面 （1）股骨頭直徑：無論年齡大小，男性大于女性（P＜0.05）。（2）頸干角：無論年齡大小，男性與女性無明顯差別（P＞0.05），而Noble等[6]的報道中，年齡較大者的頸干角存在內傾情況。（3）股骨頭高度：男性明顯高于女性（P＜0.05），但在同一性別不同年齡者之間未發現明顯差別（P＞0.05）。另外，男性的偏心距明顯較女性大（P＜0.05），但并不隨年齡變化而發生明顯改變。

2.3.2 髓內方面 男性隨著年齡增長，各項髓內解剖數據未發現明顯變化，而女性則隨年齡增長發生較大的改變，這與歐美人的變化較一致。（1）小轉子近端（T+20）：男性較女性為寬，其平均值相差5.8mm（P＜0.05）；但不管性別如何，年齡對該項數據影響不大（P＞0.05）。（2）小轉子水平（T）：男性的髓腔寬度大于女性（P＜0.05），各年齡段男性髓腔寬度無明顯差別（P＞0.05），而年齡大的女性要比年輕女性寬，平均值相差2.1mm（P＜0.05）。（3）小轉子遠端（T-20）：男性較女性為寬，其平均值相差1.2mm（P＜0.05），各年齡段男性髓腔寬度無明顯差別（P＞0.05），而年齡大的女性要比年輕女性寬，平均值相差1.0mm（P＜0.05）。

2.3.3 峽部的髓腔寬度（峽部直徑） 隨性別和年齡的不同而發生明顯改變。男性峽部髓腔寬度要大于同年齡段的女性（P＜0.05），但未發現年齡對男性峽部髓腔寬度產生影響（P＞0.05）。女性則變化明顯，年老女性峽部髓腔寬度要明顯大于年輕女性（P＜0.05），這對MCFI將會產生明顯影響并將影響假體的設計。

2.3.4 CFI 年輕女性明顯大于年老女性（P＜0.05），年輕女性的髓腔更接近于香檳酒瓶型（champagne-fluted）。表明隨著年齡增長，女性髓腔的擴張使股骨CFI變小。而在男性，這種變化并不存在（P＞0.05）。

2.3.5 MCFI 同年齡男性均大于女性（均P＜0.05），年老女性較年輕女性小（P＜0.05），而不同年齡段男性無明顯差別（P＞0.05）。

3 討論

對于股骨近端解剖的基礎研究在國外已做得十分細致[7-9]，國內也有許多學者報道了他們的研究結果，有的利用X線進行股骨近端的測量[2-3，10]，有的使用CT進行解剖學數據的采集[11-13]，為符合國人的股骨假體設計提供依據。本研究是使用CR系統進行的，該系統圖像采集清晰，結合PACS系統，后處理能力強，能為影像觀測和數據采集提供足夠的技術支持，并能進行數字化儲存，有利于查詢和比較。

據以往經驗，許多因素會對人體解剖結構產生較大影響[14-15]，股骨近端也不例外，它可能會隨著年齡、性別、種族、身高、勞作習慣等發生變化。研究中我們發現國人的漏斗型股骨要明顯多于歐美人。在作為影響股骨頭中心位置的重要參數偏心距方面明顯不同于歐美人，同時CFI這一主要影響股骨髓腔形態的參數方面也與歐美人有所不同，而髓腔寬度則要小于西方人。目前國內使用的假體大部分為進口產品，進口假體是依據歐美人的數據進行設計制造的，而現在國內生產的假體大部分也同樣是仿照歐美假體進行設計的。

Noble等[4]1995年的測量結果與之前其他學者的測量結果有差異，他們將這種差異歸結為所測量的樣本的年齡不同。而本研究同樣發現正常國人股骨近端解剖個體差異。從數據中可以明顯看出男性和女性之間的差別較大，如皮質外參數中的股骨頭直徑、偏心距等，以及髓內數據。女性股骨近端CFI隨年齡的增大發生了較大的變化，這與Noble等的發現有相似之處。

既往為了簡化假體設計及術中對假體的選擇，常不考慮患者年齡及股骨形態的變化，這就容易發生假體不匹配的問題。若按照老年女性設計假體，用于年輕人時股骨需作較大程度的磨挫才能適應，會使年輕人類型的髓腔轉變成老年人類型的髓腔，造成骨量損失?；蛘撸环N生物型假體被設計成適合CFI較小的年輕女性的型號，使用于其他類型患者時，會產生股骨頸截骨平面內側的撞擊，從而使股骨與假體的接觸面積大大減少，局部應力高度集中，容易發生術中或術后股骨骨折或假體松動，另外也將限制新生骨長入假體。

為解決這一難題，有人推薦使用定制的假體，但其費用昂貴，難以推廣。組配型的假體是一個較好的選擇，可以根據不同的股骨干及股骨干骺端形態進行組裝，從而提高假體與股骨的匹配性，但同樣價格不菲，另外還可發生組裝件之間摩擦而導致的磨屑病。也有學者提出全部使用骨水泥型假體，但其用于年輕患者是否合適存在較大爭議。

總之，股骨近端解剖受到年齡、性別及個體差異的影響較大，建立股骨近端參數數據庫，并依此設計出符合不同類型中國成人的假體，對提高假體使用壽命是十分必要的，需要關節外科醫生及假體設計人員作出更大的努力。

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Anatomical parameters of proximal femur related to age and gender in healthy Chinese subjects

Objective To measure the anatomical parameters of the proximal femur in healthy Chinese subjects with different ages and genders．MethodsHealthy Chinese subjects randomly selected were divided into 4 groups with 20 cases in each group：young males(40～60y),old males(60～90y),young females(40～60y)and old females(60～90y)．Standard anteroposterior radiographs were prepared and the parameters were measured by PACS software．The parameters included diameter of femoral head,length of femoral neck,neck-shaft angle,offset,height of femoral head,the width of bone medullary cavity at the plane of the lesser trochanter,20mm above and below the lesser trochanter,diameter of the isthmus,canal flare index(CFI), metaphyseal canal flare index(MCFI)．The parameters were compared between Chinese and Westerners and among each age and sex groups of Chinese subjects．ResultsThere were significant differences in proximal femoral parameters between Chinese and westerners．There were significant differences between two genders in Chinese subjects and the aging affected the parameters significantly for females．ConclusionThe database of proximal femora of healthy Chinese is important for design and manufacture of domestic prosthesis．

Proximal femoral parameters Age Gender Measurement Prosthesis design

2012-06-29）

（本文編輯：沈叔洪）

溫州市科技計劃項目（2010s0046）

325027 溫州醫科大學附屬第二醫院骨科

溫宏，E-mail：wenhong@wzhealth.com