三維CT在發育性髖關節脫位中的研究進展

楊秀艷 楊建成

1 天津市薊州區人民醫院兒科 （天津 301900）

2 天津市薊州區人民醫院放射科 （天津 301900）

內容提要： 發育性髖關節脫位（DDH）是發病率較高的先天性畸形，被認為是小兒骨科的常見病型，其臨床體征為股骨頭欠發育和髖臼缺損等。其傳統診斷方式為二維CT亦或是CT，但其所獲得的診斷信息有限，可能因三維結構重疊導致誤診。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育情況，觀察股骨近端的異常表現，且能評估股骨頭和髖臼的對位關系，明確脫位原因，進而予以對癥治療。文章詳細分析3DCT對于DDH定量與定性分析的價值，旨在發揮其對于臨床手術的指導價值。

發育性髖關節脫位（Developmental Dislocation of the Hip，DDH）是臨床小兒骨科相對高發的疾病類型，其病理改變為髖臼不良發育、股骨近端異常發育和股骨頭明顯脫位等。其早期癥狀為骨性關節炎，但多數患者無典型表現，容易漏誤診。髖關節的三維結構復雜，在對DDH病情進行診斷時需要考慮其立體性與整體性特征，全方位觀察脫位程度。在影像學技術的發展下，X射線和CT成為該病的基礎性診斷技術，但三維結構可能出現重疊情況，所以診斷精準性欠佳。隨著螺旋CT技術的發展，CT診斷緊密聯合于計算機技術，產生診斷效果更為理想的三維CT成像（3DCT）技術。在骨科領域，3DCT的常用技術為表面遮蓋顯示（SSD）與曲面重組法（CPR）等技術，可直觀且清晰地觀察髖關節部位的解剖學結構，且能分別測量髖臼的具體移走程度，確保診斷數據的準確性。其診斷目的是全方位認識DDH發病后的病理形態，合理制定手術方案[1]。現階段，3DCT對于髖臼解剖形態的評估參數較多，如髖臼前外傾斜角、髖臼前后指數等，聯合3DCT重建技術可更加精準的診斷DDH病情，積極指導臨床治療方案。

1.3DCT對DDH的定量測量價值

1.1 髖臼組織前外側緣傾斜角（ALAL）

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

1.2 髖臼側面部位上緣傾斜度（LAI）

使用3DCT對骨盆組織側面進行掃描，即為矢狀位，可獲得髖臼側面水平線b（趾骨聯合前緣連線于髂前上棘的垂線）和髖臼前上緣、后上緣頂點連線a間夾角。若LAI角位于b線頭側，記錄為正值，位于尾側記錄為負值，若b線與a線重合則記錄為0。其診斷意義是評價矢狀面上髖臼上緣的傾斜度，進而評估髖臼組織前/后上緣的修復或是發育狀態。

1.3 髖臼組織后外側緣傾斜角（PLA）

在3DCT技術引導下，對骨盆組織進行后冠狀位掃描，可獲得c線與髖臼組織后外側緣直線的夾角，其診斷意義是觀察冠狀面上髖臼組織后外側緣的修復或是發育狀態。

1.4 前髖臼指數（AAI）

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

1.5 髖臼組織前傾角（AA）

方法同AAI，取H線的骨窗圖像，而后測量髖臼組織前/后緣連線于矢狀線的實際夾角。其可評價髖臼組織前/后緣的修復或是發育狀態。

1.6 后髖臼指數（PAI）

其測量方法等同于AAI，測量的是髖臼組織口緣連線于O點后和矢狀線的實際夾角。其診斷意義是評價髖臼組織后緣的修復或是發育狀態。

2.3DCT對DDH的定性分析

2.1 觀察髖臼缺損狀態

3DCT觀察DDH形態主要分為4型，其中，伴有輕度的發育不良為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最嚴重的損傷部位是髖臼上緣，特別是較為常見的髖關節半脫位，其多為髖臼組織外上緣正中位置缺損[3]。其原因是脫位發生后，后頭臼的實際接觸面積會大幅度縮小，進而造成應力大量集中，使該部位缺損。半脫位常會導致髖臼組織前緣明顯缺損，而后緣的深度與凹面良好，這會造成髖臼明顯前傾。與此相反，若為髖關節全脫位則會導致髖臼組織后緣缺損，其會突起至髖臼內側，導致髖臼組織明顯變淺，其原因是股骨頭無法刺激髖臼發育。目前，3DCT可以較全面的評價髖臼形態，但髖臼缺損并不存在規律性，且髖臼組織的病理改變不同，所以需要對每位患者進行細致化的3DCT分析。

2.2 評價頭臼匹配與同心關系

頭臼匹配與同心關系及股骨頭的具體覆蓋情況可以衡量手術效果或是髖關節的具體發育情況。1990年，有學者通過最適圓法對頭臼同心特征進行分析，其借助二維X射線前后位圖像進行評價，無法體現三維立體結構。基于此，1997年，在3DCT重建技術引導下，有學者使用最適球形法模擬股骨頭與髖臼窩，確定2個球體的球心，其空間位置分別代表頭臼脫位的實際方向，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，最適球形法可評價頭臼脫位的實際方向與程度，并能評估復位效果[4]。評估標準為：股骨頭球體的具體直徑較髖臼球體的具體直徑大，則難以復位，相反可復位。如果2個球體的直徑相仿，則復位后可獲得較佳的頭臼匹配與同心性，反之較差。其能夠評估頭臼復位后的遠期發育效果。

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為是髖關節穩定的評估指標。若其發育不良，則髖臼方向會偏于前外方，需要進行髂骨截骨手術，以糾正方向異常。此外，髖臼周圍截骨手術等外科療法也可以治療髖臼組織發育不良[5]。其評價內容有額狀面外展亦或是內收程度、橫斷面前后傾程度和矢狀面屈伸程度。二維CT對于髖臼組織開口前傾度的測量效果有限，其對于小兒患者的測量效果有明顯誤差，而>15歲者可檢出差異。說明二維CT對髖臼開口方向的測量效果有明顯誤差。3DCT重建技術可以精準且直觀的測量髖臼實際開口方向，如三聯截骨手術可以利用3DCT在3個平面上測量ALAL與PLAL等參數，進而確定手術方案[6]。相關實驗表明，手術期間不可過度旋轉或是伸展髖臼，防止術后下肢后伸，防止骨不連等并發癥。確定開口方向后可以根據髖關節的生物力學特征和解剖形態設計手術，恢復髖關節功能。

2.4 評價股骨頭的覆蓋程度

3DCT測量股骨頭覆蓋程度的方法主要為測定髖關節組織前/后/外側的CE角和模擬髖臼球體，于7個平面上分別測定包容角。以上方法可以明確覆蓋不良的具體位置，多為前/后外側[7]。也有學者先定位股骨頭組織的幾何中心，使其圍繞髖臼緣進行旋轉，每旋轉10°測量1次CE角，以評價多方位的股骨頭覆蓋度。但該測量法操作復雜，且需要多個步驟才能完成操作，未關注頭臼整體性。3DCT成像可以根據前/后面觀所獲取的圖像對股骨頭覆蓋程度進行分級，Ⅰ級為后面的覆蓋面積>3/4，前面的覆蓋面積>1/3；Ⅱ級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。該方法需要利用計算機軟件，但是操作簡單。但其同樣有缺陷，如側面觀圖像的覆蓋程度評估難度大，難以直接對比前后外側的具體覆蓋程度[8]。2000年，有學者通過髖關節頂面觀圖像評價股骨頭覆蓋程度，其在骨盆上面觀的基礎上進行優化，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。再將覆蓋不良區域分成3型，具體為后外側/外側/前外側型[9]。其能夠在同一圖像上觀察覆蓋部位，進而整體性評價頭臼關系。以上方法均為空間層面上的覆蓋評估，未分析頭臼不對稱情況下的接觸性覆蓋情況。為此，相關實驗以頭臼間最小距離為標準，計算髖臼組織和股骨頭接觸面積，進行多顏色標注，以明確髖臼方向，最后評估覆蓋面積，該方法可計算接觸性覆蓋面積[10]。但髖臼組織發育不良時，其球面不光滑，簡言之，其頭臼不匹配，所以覆蓋面積并不能代表頭臼接觸面積，這就需要術前判斷病理改變誘因，評估頭臼接觸的大致面積，再選擇術式。

2.5 觀察股骨近端形態

DDH多伴有股骨近端形態改變，3DCT對于股骨近端具體形態的評估性研究較少，且身材、性別和種族均會影響股骨近端的具體形態，所以在使用3DCT評估時需要考慮多種因素[11]。通常情況下，脫位程度和股骨近端畸形程度具有正相關性，可以利用3DCT技術模擬股骨頭近端的現有形態，在全面評估股骨頭近端的病理改變后再設計假體[12]。利用計算機軟件對DDH患者進行股骨近端3DCT重建后發現，該病患者的股骨管腔小且直，股骨頸偏短，小轉子至峽部管腔約朝前扭轉15°，且脫位越重，畸形嚴重度越重。說明DDH的股骨近端具有多種病理形態，應該在3DCT成像指導下合理設計手術方案。

綜上所述，3DCT有效結合于計算機技術和影像學技術，可以擴大DDH患者的測量范圍，且兼具二維CT功能，能夠全面觀察髖關節形態，術前評估和診斷價值顯著[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下接受檢查，患者的耐受度更高。但其需要先進的計算機技術作為支撐，要求計算機軟件簡單實用，可操作性強，因此具有一定的技術難度，需要相關研究者不斷攻克難關。