錐形束CT在診斷小型犬髕骨脫位中的應用

勝 震 ， 馮 文 ， 張 旗 ， 朱 笛 ， 陳靖華 ， 張 明 ， 鄧干臻

(1.華中農業大學動物醫學院 ， 湖北 武漢 430000 ; 2.武漢市科道動物醫院 ， 湖北 武漢 430000)

犬髕骨脫位是一種由于遺傳或創傷因素導致髕骨脫離滑車溝的疾病[1]。根據髕骨脫垂的部位，可分為內側髕骨脫位和外側髕骨脫位。內側脫位多發生于小型犬，外側脫位多發生于大型犬，且小型犬發病概率是大型犬的10～12倍[2]。髕骨脫位的原因可能涉及多種因素，如關節內(滑車溝淺平或髕骨形態改變)和髕股力線的方向(髕股關節外翻或內旋)[3]。髕股力線是指股四頭肌、髕股關節和脛骨粗隆應處于一條直線上。如果力線受損，會引起股四頭肌紊亂，導致髕骨脫位[4]。

犬髕骨脫位有較為完善的臨床分級標準，但缺少與之相對應的影像學診斷與分級方法，無法實現風險評估與初期定量診斷。關于犬髕骨脫位的CT評估技術，特別是小型犬髕骨脫位的CT評估技術鮮有報道。在應用CT測量、評估定量和診斷小型犬髕骨脫位方面，仍然缺乏專業研究。本研究通過對比健康小型犬與髕骨脫位小型犬之間的CT影像參數，確定小型犬髕股關節參數的閾值范圍并評價其診斷價值，為小型犬髕骨脫位的影像學診斷提供科學依據與診斷方法。

1 材料與方法

1.1 一般資料 健康組：采集同一時期髕骨脫位臨床檢查陰性、既往無膝關節外傷及手術史、髕股關節CT未見特征性異常的健康小型犬膝關節42例，年齡0.6～3.8歲[平均(2.2±1.6)歲];其中雄性15只(雙側)、雌性6只(雙側)，每側計為1例。髕骨脫位組：回顧性采集2020年5月—2020年10月在湖北省武漢科道動物醫院進行膝關節錐形束CT掃描的52例確診為髕骨內側脫位的小型犬(體重≤10 kg)的相關資料，其中，單側脫位20例、雙側脫位16例，雄性23只、雌性13只，年齡2.6±2.1歲(平均0.5～4.8歲)。

1.2 髕骨脫位分級標準 根據Di Dona提出的犬髕骨脫位分級標準[5](表1)，將髕骨脫位組進一步分級。

表1 髕骨脫位分級標準Table 1 Standard classification of patellar dislocation

1.3 掃描條件和測量方法 所有犬只均由同一影像科獸醫師使用錐形束CT(SONTU6000-G5，深圳市深圖醫學影像設備有限公司)進行操作。掃查時犬膝關節自然伸展，選取錐形束角25°、最低選層厚度0.5 mm，掃描范圍從髕骨上緣5 cm到脛骨結節。

采集CT影像，從不同維度和切面分析圖像，歸納出可能影響髕股關節穩定性的滑車和髕骨參數以及髕股關節力線。所有的數據采集均由1位熟悉CT技術的獸醫師分3個時間點測量獲得，取3次測量的平均值，精確至小數點后1位；比值精確至小數點后3位。

1.3.1 滑車參數 利用軸位片觀察分析滑車的結構特點，最佳測量切面為當髁間切跡出現類似羅馬拱形的切面。滑車解剖的參數主要有滑車溝角(Trochlear groove angle,TGA)、內側滑車傾斜角(Medial trochlear tilting angle,mTGA)、外側滑車傾斜角(Lateral trochlear tilting angle,lTGA)、滑車溝深度/滑車脊間寬度(Trochlear groove depth/trochlear ridge width,TGD/TRW)和滑車溝深度/滑車溝髁間窩距(Trochlear groove depth/trochlear groove-intercondylar fossa distance,TGD/TGIF)。具體測量方法如圖1所示，圖1A：a為滑車溝最低點與外側滑車脊最高點連線；b為滑車溝最低點與內側滑車脊最高點連線；ab間的夾角即滑車溝角。圖1B：a為滑車溝最低點與外側滑車脊最高點連線；b為外側滑車脊最高點的切線；ab間的夾角即外側滑車傾斜角。圖1C：a為滑車溝最低點與內側滑車脊最高點連線；b為內側滑車脊最高點的切線；ab間的夾角即內側滑車傾斜角。圖1D：b為兩側滑車脊最高點的連線，即滑車脊寬度；a為滑車溝最低點到b的垂線，即滑車溝深度。圖1E：a為兩滑車脊最高點連線；b為a的平行線且經過滑車溝最低點；ab間的距離定義為滑車溝深度；c為經過滑車溝最低點的b的垂線，并延長至股骨髁間窩；滑車溝深度/滑車溝髁間窩距即ab/bc。

圖1 滑車參數的測量方法Fig.1 Measuring method of pulley parametersA:滑車溝角； B:外側滑車傾斜角； C:內側滑車傾斜角； D:滑車溝深度/滑車脊間寬度； E:滑車溝深度/滑車溝髁間窩距A:TGA; B:lTGA; C:mTGA; D:TGD/TRW; E:TGD/TGIF

1.3.2 髕骨解剖參數 髕骨解剖參數的分析需要在能夠顯示最大髕骨橫徑的切面上進行，記錄此切面下髕骨的橫徑和厚度。

1.3.3 髕股關節力線參數 關節力線的測量與滑車參數的測量在同一CT切面上。利用解剖結構的相對關系來命名對應的參數，即髕骨傾斜角(Patella tilting angle,PTA)、外側髕骨角(Laurin angle,LA)、髕骨偏移角(Patella bisect offset angle，PBOA)3個參數。具體測量方法如圖2所示，圖2A：a為兩滑車脊最高點連線；b為髕骨最大長徑所在直線；ab間的夾角即髕骨傾斜角。圖2B：a為外側滑車脊最高點的切線；b為髕骨最外側點與髕骨最低點連線所在直線；ab間的夾角即外側髕骨角。圖2C：a為兩滑車脊最高點的連線；b為滑車溝最低點與髕骨中點連線；ab間的左下夾角即髕骨偏移角。

圖2 髕股關節力線的測量方法Fig.2 Method of measuring the patellofemoral joint force linesA：髕骨傾斜角； B：外側髕骨角； C：髕骨偏移角A:PTA; B:LA; C:PBOA

1.4 髕骨脫位的CT分級 結合臨床上犬髕骨脫位的分級系統，將髕骨脫位組分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級和Ⅳ級，分析以上差異顯著參數在不同分級之間的差異，并確定相應的閾值范圍。

2 結果

2.1 髕骨脫位分級 依據髕骨脫位的臨床分級標準，將髕骨脫位組分為Ⅰ級12例，Ⅱ級20例，Ⅲ級13例，Ⅳ級7例(表2)。

表2 髕骨脫位組的分級結果Table 2 Grading results of patellar dislocation group

2.2 滑車參數 由表3可知，健康組與髕骨脫位組滑車溝角(TGA)、外側滑車傾斜角(lTGA)和滑車溝深度/滑車脊寬度(TGD/TRW)差異極顯著(P<0.001)，內側滑車傾斜角(mTGA)、滑車溝深度/滑車溝髁間窩距(TGD/TGIF)差異不顯著(P>0.05)。為評估兩組差異極顯著的指標在小型犬髕骨脫位中的診斷價值，繪制了ROC曲線并且計算了ROC曲線下面積(Area under curve，AUC)。結果顯示，健康組的滑車溝角(TGA)范圍為130.9°±5.6°，當滑車溝角(TGA)>138.8°時，其對髕骨脫位診斷的AUC為0.914，特異度為100.0%，敏感度為74.1%。健康組的外側滑車傾斜角(lTGA)范圍為24.0°±3.6°，當外側滑車傾斜角(lTGA)<19.3°，其對髕骨脫位診斷的AUC為0.869，特異度為74.1%，敏感度為100.0%。健康組的滑車溝深度/滑車脊寬度(TGD/TRW)范圍為0.223±0.033，當滑車溝深度/滑車脊寬度(TGD/TRW)<0.233，其對髕骨脫位診斷的AUC為0.765，特異度為92.6%，敏感度為48.1%(圖3)。以上結果表明，滑車溝角(TGA)、外側滑車傾斜角(lTGA)和滑車溝深度/滑車脊寬度(TGD/TRW)可作為小型犬髕骨脫位診斷的影像學指標。

表3 健康組與髕骨脫位組的滑車參數比較Table 3 Comparison of pulley parameters between healthy group and patellar dislocation group

2.3 髕骨解剖參數 由表4可知，健康組與髕骨脫位組髕骨厚度差異顯著(P<0.05)，髕骨橫徑差異不顯著(P>0.05)。健康組的髕骨厚度范圍為(4.9±1.0) mm，AUC為0.653，臨界值為6.15 mm，敏感度為40.7%，特異度為92.6%(圖3)。

圖3 各測量指標作為小型犬髕骨脫位診斷指標的ROC曲線圖Fig.3 ROC curve diagram of measurement index used for small dogs patellar dislocation diagnosis

表4 健康組和髕骨脫位組的髕骨參數比較Table 4 Comparison of patella parameters between healthy group and patellar dislocated group

2.4 髕股關節力線參數 健康組與髕骨脫位組髕股關節力線參數統計分析結果見表5，兩組之間髕骨傾斜角(PTA)、髕骨偏移角(PBOA)、外側髕骨角(LA)差異均極顯著(P<0.001)。健康組的髕骨傾斜角(PTA)范圍為7.0°±1.0°，AUC為0.880，當髕骨傾斜角(PTA)>8.0°時，敏感度為74.1%，特異度為88.9%；健康組的外側髕骨角(LA)范圍為23.1°±3.5°，AUC為0.955，當外側髕骨角(LA)>27.3°時，敏感度為92.6%，特異度為88.9%；健康組的髕骨偏移角(PBOA)范圍為89.2°±4.7°，AUC為0.925，當髕骨偏移角(PBOA)<85.4°時，敏感度為85.2%，特異度為81.5%(圖3)。上述結果表明，髕骨傾斜角(PTA)、髕骨偏移角(PBOA)和外側髕骨角(LA)可作為小型犬髕骨脫位診斷的影像學指標。

表5 健康組與髕骨脫位組的髕股關節力線參數對比Table 5 Comparison of patellofemoral joint force lines between healthy group and patellar dislocation group

2.5 髕骨脫位CT分級 結合臨床上犬髕骨脫位的分級系統和髕股關節CT力線參數，分析以上差異顯著參數在不同分級之間的差異，并確定相應的閾值范圍(表6)。結果顯示，滑車溝角、外側髕骨角和髕骨偏移角在不同等級的髕骨脫位之間差異均顯著(P<0.05)；在健康組與各等級的髕骨脫位組中，滑車溝角(TGA)的范圍為健康組130.9°±5.6°、Ⅰ級134.5°±2.8°、Ⅱ級136.8°±2.7°、Ⅲ級140.5°±2.1°和Ⅳ級145.9°±2.5°；外側髕骨角(LA)的范圍為健康組23.1°±3.5°、Ⅰ級33.3°±3.0°、Ⅱ級32.5°±2.5°、Ⅲ級30.9°±3.5°和Ⅳ級30.3°±2.4°；髕骨偏移角(PBOA)的范圍為健康組89.2°±4.7°、Ⅰ級80.7°±2.0°、Ⅱ級78.3°±2.8°、Ⅲ級78.0°±3.5°和Ⅳ級75.2°±3.0°。

表6 健康組與不同等級髕骨脫位組間各參數的范圍與差異性Table 6 Ranges and differences of parameters between healthy group and different levels patellar dislocation group

3 討論

Schueda等利用CT研究了健康人與滑車發育不良患者髕股關節參數的差異，結果表明，健康人與滑車發育不良者的滑車溝角存在顯著差異，其滑車溝角分別為135.2°±6.4°和142.6°±9.0°[6]。而本研究發現，健康小型犬和髕骨脫位犬之間的滑車溝角數值同樣差異顯著，且髕骨脫位犬中滑車溝角變大，說明相對于健康小型犬，髕骨脫位犬的滑車溝更淺，這與犬髕骨脫位的發病經過相契合。王小龍等通過CT測量發現，健康人與髕骨脫位患者之間的髕骨傾斜角、外側髕骨角和髕骨偏移角存在顯著差異[7]。本研究在小型犬中也獲得了相類似的結果，說明髕股力線參數在評估人類和小型犬髕骨脫位中均具有重要參考價值。在以往的研究中多以滑車溝深度作為一個重要參數評估，而本研究考慮到不同犬種間存在體型與解剖形態的差異，首次建立滑車溝深度/滑車脊寬度這一參數，相較于僅評估滑車溝深度，評估二者比值更為科學。

本研究將髕骨脫位進行臨床分級，并分析以上參數在不同分級之間的差異后發現，滑車溝角、外側髕骨角和髕骨偏移角在分級髕骨脫位組間存在顯著差異，說明這些參數在髕骨脫位CT分級中有較高的臨床價值；具體的臨界范圍為：滑車溝角健康組130.9°±5.6°、Ⅰ級134.5°±2.8°、Ⅱ級136.8°±2.7°、Ⅲ級140.5°±2.1°和Ⅳ級145.9°±2.5°，這表明隨著髕骨脫位嚴重程度的遞增，滑車溝角逐漸變大，滑車溝逐漸變淺，這與髕骨脫位的發病經過一致；外側髕骨角健康組23.1°±3.5°、Ⅰ級33.3°±3.0°、Ⅱ級32.5°±2.5°、Ⅲ級30.9°±3.5°和Ⅳ級30.3°±2.4°，說明隨著髕骨脫位嚴重程度的遞增，外側髕骨角越來越小，在解剖中表現為髕骨與外側滑車脊間距減小，髕骨更易從滑車溝中脫離；髕骨偏移角健康組89.2°±4.7°、Ⅰ級80.7°±2.0°、Ⅱ級78.3°±2.8°、Ⅲ級78.0°±3.5°和Ⅳ級75.2°±3.0°，這表明隨著髕骨脫位嚴重程度的遞增，髕骨偏移角逐漸變小，髕骨與滑車溝最低點連線夾角變小，髕骨逐漸遠離滑車溝。

滑車溝角、外側髕骨角和髕骨偏離角等影像參數臨界范圍的確立，對細化髕骨脫位診斷程度、指導后續治療方案、評估再發病風險均具有顯著的臨床意義。臨床中體格檢查和病史中發現髕骨脫位時，髕骨脫位易于診斷，但是當患犬沒有提供明確的髕骨脫位病史且臨床檢查沒有陽性發現時，容易漏診或誤診，因此需要借助影像學方法進行診斷并評估髕骨脫位的發病風險。通過髕股關節影像參數的測量與計算，獸醫師可在術前定量評估髕骨脫位的嚴重程度以及髕股關節相應解剖結構的畸形程度，根據其發病的嚴重程度設計不同的后續治療方案，從而取得更好的預后。

由于不同品種間解剖結構存在一定差別，分單一品種研究可能更具科學性。綜上所述，在犬髕股關節的影像學參數中，滑車溝角、外側髕骨角和髕骨偏移角是診斷小型犬內側髕骨脫位的最佳參數。