國人髕股關節穩定性的CT掃描參數判斷

王小龍，劉云鵬，華國軍，王星亮，楊家驥，彭超

髕股關節不穩的癥狀包含了從髕股關節疼痛到明顯的髕骨脫位等廣泛表現，是青少年和年輕人群膝關節疼痛的常見原因［1］。髕骨脫位的生物力學原因可能涉及關節內（股骨滑車和髕骨）和（或）關節外股骨和脛骨解剖方向（下肢力線嚴重外翻或內外旋）的多種因素［2-4］。髕股關節相關的影像學參數也非常多，但哪些參數與髕骨脫位最為相關、診斷價值較大仍不清楚。目前對于髕股關節相關參數的研究絕大部分是在美國和歐洲國家人群中開展的，關于中國人群的髕股關節和旋轉參數的正常值和臨界值范圍仍缺乏專門研究。

本研究通過比較中國正常人群與髕骨脫位病人之間的CT相關參數，確定中國人群不同髕股關節參數的正常值范圍，為預測髕骨脫位提供理論依據；同時探究與髕骨脫位顯著相關的參數及其臨界值。

圖1 滑車形態的參數測量：A為脛骨結節-滑車溝槽（TT-TG）距離；B為滑車角；C為內側滑車傾斜角；D為外側滑車傾斜角；E為滑車溝角；F為滑車深度

圖2 髕股關節力線的參數測量：A為髕骨偏移；B為髕骨傾斜角；C為外側髕骨角（laurin角）

圖3 外測滑車傾斜角、滑車深度、TT-TG距離、髕骨外側關節面占據骨橫徑百分比、髕骨傾斜角、外側髕骨角、髕骨偏移、作為髕骨脫位診斷指標的ROC曲線圖

1 資料與方法

1.1一般資料回顧性采集2013年1月至2017年12月因髕股關節脫位在解放軍聯勤保障部隊第九〇四醫院進行膝關節CT掃描的影像學資料，其中16例單側脫位，6例雙側脫位，所有樣本除膝關節外沒有其他合并癥，共28側樣本作為髕骨脫位組；采集同一時期因外傷于該院行CT掃描的單側正常膝關節樣本，膝關節專科檢查陰性，既往無膝部外傷及手術史的病例，膝關節CT未見特殊異常，共32側納入健康對照組。髕骨脫位組男8例，女14例；年齡（27.8±4.3）歲，范圍為22～34歲；左側12例，右側16例。健康對照組男20例，女12例；年齡（28.6±5.1）歲，范圍為20～35歲；左側15例，右側17例。兩組性別、年齡、側別等一般資料均差異無統計學意義（χ2=3.50，P=0.06；t=0.65，P=0.51；χ2=0.10，P=0.76），具有可比性。本研究符合《世界醫學協會赫爾辛基宣言》相關要求。

1.2掃描方法所有病人都在相同條件下由同一位影像科技師進行，病人取平臥位，膝關節完全伸直，使用西門子64排CT掃描儀進行膝關節掃描，厚度1 mm，間隔1 mm，掃描范圍包括髕骨上緣10 cm到脛骨結節。

1.3測量方法影像資料采集完成后，從不同角度分析了這些圖像結果，認為可能影響髕股關節穩定性的參數包括：股骨滑車解剖參數、髕骨解剖參數以及髕股關節力線。所有數據由一個獨立的精通各項參數測量的主治醫師在間隔2周的時間內3次不同時間點測量各項參數，以3次測量的平均值作為最終值，結果采用四舍五入法精確到小數點后1位。

1.3.1滑車解剖參數 利用軸位片觀察股骨滑車的解剖特點，最佳觀察層面是當軸位片上髁間切跡出現圓弧形類似羅馬拱形結構的層面。滑車形態的參數主要有以下6個：滑車角、內側滑車傾斜角、外側滑車傾斜角、滑車溝角、滑車深度和脛骨結節-滑車溝槽（TT-TG）距離。見圖1。

1.3.2髕骨參數 髕骨形態的分析需要在能夠顯示最大髕骨橫徑的層面，記錄該層面里的髕骨橫徑、厚度，并在相同層面評估髕骨外移的距離占股骨外側髁的比例。

1.3.3髕股關節力線 髕股關節力線是影響髕骨運動軌跡的重要因素，力線不良是髕股關節紊亂的主要原因。髕股關節力線與滑車溝形態的測量在同一CT層面。在此層面上，經過滑車中點做股骨后髁軸的垂線；在髕骨最大直徑的層面，畫一條連接髕骨內外極的直線（如果后髁軸與髕骨最大直徑不在同一CT層面，則復制該后髁軸至髕骨最大直徑的層面）。使用相應的參數名稱來表示髕骨與股骨滑車的對位關系，主要有以下3個參數：髕骨偏移、髕骨傾斜角、外側髕骨角（laurin角）。見圖2。

1.4統計學方法采用SPSS 19.0軟件進行統計分析，符合正態分布的計量資料以±s來表示，采用兩獨立樣本t檢驗；使用受試者工作特征曲線（ROC曲線）評估其作為診斷指標的靈敏度和特異度。所有的分析均采用雙側檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1滑車參數兩組之間的外側滑車傾斜角、滑車深度和TT-TG距離差異有統計學意義（P＜0.001），其他滑車參數差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。

為評估兩組差異有統計學意義的指標在髕骨脫位中的診斷價值，繪制了其ROC曲線，經過對比發現，外側滑車傾斜角的ROC曲線下面積為0.698，其臨界值為18°，靈敏度為52%，特異度為93%。滑車深度的ROC曲線下面積為0.834，其臨界值為4.2 mm，靈敏度為82%，特異度為83%。TT-TG距離的ROC曲線下面積為0.903，是診斷髕骨脫位的最佳指標，臨界值為18.8 mm，靈敏度為93%，特異度為96%。見圖3。

表1 髕骨脫位組和健康對照組的滑車相關參數比較/±s

表1 髕骨脫位組和健康對照組的滑車相關參數比較/±s

注：TT-TG為脛骨結節-滑車溝槽，ROC為受試者工作特征曲線，AUC為ROC曲線下面積。—示兩組差異無統計學意義，未進行ROC相關計算

組別健康對照組髕骨脫位組t值P值AUC側數32 28滑車溝角/°133.6±7.9 142.2±31.4 1.35 0.18—外側滑車傾斜角/°24.9±5.4 16.8±5.6 5.69＜0.001 0.698內側滑車傾斜角/°19.7±6.8 16.3±9.2 1.64 0.11—滑車角/°8.4±1.2 7.9±2.3 1.08 0.29—滑車深度/mm 4.4±0.9 3.2±0.7 5.7＜0.001 0.834后髁角/°4.7±3.2 5.5±2.4 1.08 0.28—TT-TG距離/mm 14.9±6.3 21.2±5.6 4.04＜0.001 0.903

2.2髕骨參數髕骨寬度、厚度和髕骨寬高比之間差異無統計學意義（P＞0.05）；然而兩組間髕骨外側關節面占髕骨橫徑百分比之間差異有統計學意義（P＜0.05），見表2。

髕骨外側關節面占髕骨橫徑的百分比是診斷髕骨脫位的良好指標，ROC曲線下面積為0.837，臨界值為53%，靈敏度為34%，特異度為67%，見圖3。

表2 髕骨脫位組和健康對照組的髕骨相關參數比較/±s

表2 髕骨脫位組和健康對照組的髕骨相關參數比較/±s

注：ROC為受試者工作特征曲線，AUC為ROC曲線下面積。—示兩組差異無統計學意義，未進行ROC相關計算

組別健康對照組髕骨脫位組t值P值AUC側數32 28髕骨外側關節面占髕骨橫徑百分比/%75.3±18.4 61.2±16.6 3.10＜0.001 0.837髕骨寬度/mm 42.5±3.5 40.9±4.3 1.64 0.10—髕骨厚度/mm 18.1±3.1 16.9±2.0 1.70 0.09—髕骨寬高比2.4±0.4 2.4±0.3 0.70 0.50—

2.3髕股關節力線髕骨傾斜角、外側髕骨角和髕骨偏移之間差異有統計學意義（P＜0.001），見表3。其中，髕骨傾斜角和髕骨偏移值是這些參數中診斷髕骨脫位的最佳指標。當髕骨傾斜角＞13.5°時，診斷髕骨脫位的靈敏度為100%，特異度為91%，ROC曲線下面積為0.963，表明了這是髕骨脫位非常優秀的診斷試驗。外側髕骨角也是診斷髕骨脫位的良好指標，ROC曲線下面積為0.843；外側髕骨角≥15.3°時，診斷髕骨脫位的靈敏度為64.3%，特異度為90.6%。髕骨偏移也是診斷髕骨脫位的良好指標，ROC曲線下面積為0.971；髕骨偏移≥85.3%時，診斷髕骨脫位的靈敏度為92%，特異度為100%。見圖3。

表3 髕骨脫位組和健康對照組的髕股關節力線相關參數比較/± s

表3 髕骨脫位組和健康對照組的髕股關節力線相關參數比較/± s

注：AUC為受試者工作特征曲線下面積

組別健康對照組髕骨脫位組t值P值AUC側數32 28髕骨傾斜角/°7.6±3.6 20.8±8.2 8.25＜0.001 0.963外側髕骨角/°10.8±2.1 19.4±2.6 14.17＜0.001 0.843髕骨偏移/%56.7±4.4 85.3±5.3 22.26＜0.001 0.971

3 討論

髕股關節輔助結構多、易損傷，是人類直立行走后的一個解剖弱點［5］，髕股關節不穩并非單一因素引起，常與骨、軟骨以及軟組織等多種因素相關，如不采取積極有效的治療，遠期還可繼發骨性關節炎導致疼痛和關節功能障礙［6］。髕股關節不穩的治療，目前較為公認的觀點是綜合分析導致髕股關節不穩的各種解剖因素并加以改善，從而降低術后再次發生髕骨脫位的概率，因此分析髕骨關節的相關解剖學參數顯得尤為重要［7-9］。Dejour等［10］認為滑車發育不良必然會導致膝前痛。然而，在本研究中發現了對滑車形態參數的不同認識，兩組的滑車溝角值差異無統計學意義，對髕骨不穩定的診斷價值較小，其他作者也得出了類似的結論［10-11］。本研究發現，在所有的滑車參數中，滑車深度對髕骨脫位的影響相對穩定：當滑車深度＜4.2 mm時，提示發生髕骨脫位的風險極大，這與既往研究中3 mm的臨界值有顯著區別［10，12］。本研究發現髕骨內外關節面的比值與髕骨脫位密切相關，髕骨脫位組中，髕骨內側關節面比外側關節面更小、更凸出，這種結構使得髕骨更易向外側傾斜，增加了脫位風險。

肌肉是關節的保護傘，肌力的強弱直接關系到關節在運動中的穩定性［13-15］。髕股關節力線不良的主要原因是股四頭肌發育不良，從而導致屈膝過程中髕骨向股骨外側偏移。與此相關的參數對髕骨脫位的影響較為一致，但關于這些參數在股四頭肌收縮前后是否有差異仍存在爭議［16-17］。本研究通過探討滑車深度，髕骨偏移，髕骨傾斜和TT-TG距離等參數對于診斷髕股關節穩定性的準確度相關性發現：（1）髕骨偏移和髕骨傾斜角與髕骨脫位最為相關，兩者的ROC曲線下面積分別為：0.971和0.963，具有較高的診斷價值；（2）TT-TG距離可以評估脛骨結節的外移情況，當TT-TG距離＞18.8 mm時，診斷髕骨脫位的靈敏度為93%，該值絕對獨立于病人的身高和體質量因素。在本研究中，TT-TG距離是判斷髕骨穩定性最精確、敏感的方法，預測髕骨脫位的風險也非常精確。

滑車深度，髕骨偏移，髕骨傾斜和TT-TG距離等CT參數對于制定廣泛適合的診斷及治療計劃具有重要的臨床意義。（1）臨床查體及病史中若發現髕骨脫位時，則髕骨關節不穩易于診斷，但當病人不能提供明確的髕骨脫位史且臨床查體沒有明確陽性發現時，則易漏診或誤診，因此需借助于影像學進行診斷和評估髕股關節不穩的風險程度。（2）在髕骨過度傾斜的脫位病例中，股四頭肌的屈伸膝機制使得髕骨可能不能完全進入股骨滑車中心，因為股四頭肌仍然處于緊張狀態。對于這一類型的髕骨脫位，可能還需要不同方式的股四頭肌成形術。（3）類似的，過大的TT-TG距離可能需要脛骨結節遠端調整。一個高度扭曲的滑車溝角或者滑車發育不良需要行滑車溝成型術。（4）髕股關節不穩是多因素的共同作用，本研究認為，髕骨和滑車之間的相互關系比單看滑車發育不良更為重要。

本研究尚有一些不足，第一，樣本量較小，難以將這些結論推廣至廣泛人群。需要結合以我國為中心的更大樣本量的研究，以建立人種相關的人體測量學數據庫，目前的研究將作為初始研究。第二，本研究中沒有納入有癥狀的非髕骨脫位組。比較完全脫位組和健康對照組雖然可以體現出相關參數中明顯差異的部分，但納入有癥狀的非髕骨脫位組可以更好地評估這些診斷參數的有效性。第三，本研究屬回顧性研究，可靠性不如前瞻性隨機對照研究。

綜上所述，在髕股關節的相關參數中，滑車深度、TT-TG距離、髕骨外側關節面占髕骨橫徑百分比、髕骨傾斜角、外側髕骨角和髕骨偏移是判斷髕骨不穩定的最佳參數。同時，TT-TG距離、髕骨偏移、髕骨傾斜角是預測髕骨脫位最重要的參數。（本文圖1～3見插圖10-3）