CT 三維重建技術對成年人髕股關節穩定性與前交叉韌帶斷裂關系研究

白海賓

（北京德爾康尼骨科醫院醫學影像科 北京 100143）

髕骨是股四頭肌肌腱中形成的一塊籽骨，它與股四頭肌連接，共同構成膝關節。髕骨將集中拉力在大腿四頭肌上，從而經過髕韌帶將其固定在脛骨結節上，以此使股四頭肌伸膝運動更加有效[1]。髕股關節有3 個主要的骨骼解剖結構，包括脛骨結節-股骨滑車溝（bony tuberosity-trochlear groove distance，TT-TG）間距、髕骨位置及股骨滑車形態。在臨床上，如果髕股關節不穩定，則會出現反復的軟骨損傷，進而引起韌帶和肌腱損傷等疾病，其中，前交叉韌帶斷裂是一種最常見、危害最大的損傷，它會影響病人的運動方式和功能，增加日后的創傷后骨關節炎的發病風險[2-3]。因此，臨床對于髕股關節不穩定合并前交叉韌帶斷裂的患者，通常都是通過影像檢查來進行的[4-5]。但是，由于常規的影像檢查往往只針對1 種異常指標，很少同時檢測3 種指標，且前交叉韌帶的損傷并非一個平面的過度應力，而是包括了3 個解剖平面的應力超載，包括脛骨前端的剪切力、膝關節外翻、脛骨內旋等多個層面的共同作用。故研究考慮應用CT 三維重建進行測量及對比，CT 三維重建技術可在5 s 內對病灶進行全范圍掃描，可有效地避免因病人移動及因疼痛引起的運動偽影，對骨科疾病的診斷與分類具有重要的臨床意義[6-7]。本研究選取2020 年7 月—2023 年12 月于北京德爾康尼骨科醫院收治的135 例前交叉韌帶斷裂患者和同期135 例存在膝關節不適，但經檢查未發現前交叉韌帶斷裂的患者為研究對象，以此為疾病治療提供參考意義，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020 年7 月—2023 年12 月北京德爾康尼骨科醫院收治的135 例前交叉韌帶斷裂患者為研究組，同期選取135 例存在膝關節不適，但經檢查未發現前交叉韌帶斷裂的患者為對照組。研究組中，男67 例，女68 例；年齡13 ～51 歲，平均（32.69±2.63）歲；平均體重（61.54±3.47）kg。對照組中，男70 例，女65 例；年齡16 ～48 歲，平均（34.81±2.54）歲；平均體重（61.26±3.28）kg。兩組基線資料比較，差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。本研究已獲得北京德爾康尼骨科醫院倫理會批準（批號：JD2024-04）。

納入標準：（1）存在膝關節疼痛不適；（2）研究組患者存在前交叉韌帶斷裂現象，對照組患者不存在前交叉韌帶斷裂現象；（3）臨床資料完整無缺失；（4）研究對象均簽署知情同意書。排除標準：（1）有骨腫瘤和骨性關節炎等；（2）有精神障礙；（3）有膝關節手術史；（4）有骨折和過度外旋等。

1.2 方法

兩組患者均采取膝關節伸直位，采用上海聯影醫療科技股份有限公司16 排CT 機進行從股骨滑車，經髕骨至脛骨結節掃描。設置掃描參數：電流179 mAs、電壓140 kV、層厚3 mm、薄層重建0.6 mm。掃描結束后，所有圖像及后續處理均由2 名經驗豐富的影像科醫師進行測量及評估，所有數值均測量2 次，中間間隔7 d，記錄平均值。

具體測量方法：（1）髕骨高度比是髕下至脛骨粗隆連接點至髕骨最大對角線長度之比，稱為髕腱長/髕骨長度（insall-salvati，IS）值；（2）由外側滑車軟骨下面和股骨髁后部的連線所成的夾角稱為滑車外傾角；（3）利用雙影像融合法測定TT-TG 間隔，以股骨后髁的連線作為參考線，然后標記股骨滑車軟骨最低點和脛骨結節中點，分別投影在參考線上，測量這兩點間的距離作為TT-TG 間距；（4）滑車溝角是髁間溝最低點與股骨髁內外最高點之間連線的夾角。

1.3 觀察指標

（1）臨床指標：觀察并比較兩組TT-TG 間距過寬、髕骨高位、股骨滑車發育不良發生情況；（2）計算TT-TG 間距、IS 值、滑車溝角的平均值；（3）比較兩組的髕骨基線（從髕骨軟骨面最高點至最低點的連線距離）、滑車基線（從股骨滑車軟骨面的最高點向最低點所作的平行線）以及髕骨滑車指數（滑車基線/髕骨基線）。

1.4 統計學方法

采用SPSS 26.0 統計軟件分析處理，符合正態分布的計量資料采用均數±標準差（± s）表示，行t檢驗；計數資料采用頻數和百分率[n（%）]表示，組間比較采用χ2檢驗。P＜0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組臨床指標比較

研究組TT-TG 間距過寬占37.77%，髕骨高位占31.11%，股骨滑車發育不良占22.22%，與對照組比較，差異有統計學意義（均P＜0.05），見表1。

表1 兩組臨床指標比較[n（%）]

2.2 兩組TT-TG 間距、IS 值和滑車溝角平均值比較

研究組的TT-TG 間距、IS 值和滑車溝角平均值均高于對照組，差異有統計學意義（均P＜0.05），見表2。

表2 兩組TT-TG 間距、IS 值和滑車溝角平均值比較（± s）

表2 兩組TT-TG 間距、IS 值和滑車溝角平均值比較（± s）

組別例數 TT-TG 間距/mmIS 值滑車溝角/（°）研究組13519.23±1.721.28±0.21141.15±6.25對照組13514.32±1.511.01±0.15136.27±6.15 t 24.92612.1566.466 P＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.3 兩組髕骨基線、滑車基線以及髕骨滑車指數比較

研究組的髕骨基線、滑車基線以及髕骨滑車指數均低于對照組，差異有統計學意義（均P＜0.05），見表3。

表3 兩組髕骨基線、滑車基線以及髕骨滑車指數比較（± s）

表3 兩組髕骨基線、滑車基線以及髕骨滑車指數比較（± s）

組別例數 髕骨基線/cm 滑車基線/cm髕骨滑車指數研究組1352.23±0.410.78±0.540.25±0.09對照組1352.82±0.331.21±0.360.47±0.13 t 13.0257.69816.167 P＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

3 討論

前交叉韌帶也叫前十字韌帶，其主要功能是避免脛骨前向過度移位，同時還可以與膝蓋其他結構共同保持膝蓋的穩定性，使得身體可以做出各種復雜的動作[8]。前交叉韌帶斷裂是一種發病率高、危害性大的運動創傷，如果不進行有效的治療，將導致膝關節軟骨退變、鄰近韌帶松弛、半月板損傷等一系列并發癥[9]。近年來，隨著影像學技術的不斷進步，CT 三維重建已經在多種疾病中得到了廣泛的應用。CT 三維重建主要是通過將CT 掃描裝置所獲得的一系列人體CT 圖像，利用計算機圖形學及圖像處理技術在電腦中重建出一系列的3D 影像，并以一種生動的方式將人體各部位的立體影像呈現在屏幕上[10-11]。通過這種方法，醫師可以對重建的器官圖像進行旋轉和縮放等操作，以便醫師更好地理解病變的特征以及周邊組織之間的相互關系，進而做出精確的診斷，制定合理的手術計劃。對于髕股關節損傷患者，CT 三維重建技術可以更直接地顯示出各種病變，如髕骨不穩和前交叉韌帶斷裂等，可以清楚地看到鄰近解剖結構的對應關系[12-13]。

CT 影像上的TT-TG 間距＞20 mm 常被視為異常而且在膝關節運動時容易出現膝關節失穩。而由于高位髕骨和股骨滑車發育不全均是髕股關節不穩定的影響因素，尤其是滑車發育不全會造成股骨下段的弓形凹陷、髁間窩和滑車溝角的變化[14]。本研究結果顯示，研究組的TT-TG 間距過寬占37.77%，髕骨高位占31.11%，股骨滑車發育不良占22.22%，與對照組比較，差異有統計學意義（均P＜0.05）。提示前交叉韌帶斷裂的患者發生滑車發育不良會增加前交叉韌帶斷裂重建后激發早期骨關節炎的風險。本研究結果還顯示，研究組的TT-TG間距、IS 值、滑車溝角平均值均高于對照組，差異有統計學意義（均P＜0.05）；而髕骨基線、滑車基線以及髕骨滑車指數均低于對照組，差異有統計學意義（均P＜0.05）。說明了前交叉韌帶斷裂患者的髕骨位置較高，而股骨滑車發育不良及TT-TG 間距加大可能是導致前交叉韌帶斷裂的重要原因。分析原因可能為：髕股關節的動力穩定性是由股四頭肌和股內外側肌共同作用和制約的。髕骨的靜態穩定性結構以內側髕骨和外側髕骨支撐帶為主，內側髕骨支撐帶對髕骨向外移動起到了一定的阻礙作用，而外側支撐帶則會阻礙髕骨的內側移動，這種平衡的破壞會引起髕骨的不穩定[15]。前交叉韌帶斷裂是一種由大量膠原、少量纖維間基質及變形成纖維細胞組成的致密結締組織，前交叉韌帶斷裂受力后，其膠原纖維的破壞使受力下降，從而引起韌帶破裂。相比于正常髕骨的患者，高髕骨的患者需要更高的膝關節屈曲度，這樣當膝關節彎曲、外翻、屈曲和伸直時，股脛間的相對短距離位移會增加，從而可以避免股骨髁和髕骨的過度接觸。研究表明，在高速運動時膝關節的彎曲可引起前后交叉韌帶和髕股韌帶的合并損傷，但因髕股韌帶的特殊解剖位置，其完全斷裂的可能性較小，大多會出現纖維改變，從而導致前交叉韌帶斷裂引起髕腱的相對延長；同時由于股四頭肌肌力的牽拉作用使髕骨的位置發生改變，進而引起髕股關節軟骨磨損和退變[16]。但因本次研究的納入樣本量有限，對于CT 三維重建技術應用于髕股關節中的關系仍需繼續擴大樣本進一步研究。

綜上所述，在臨床上，患者出現TT-TG 間距過寬、髕骨高位、股骨滑車發育不良均能夠影響成年人髕股關節穩定性與前交叉韌帶斷裂關系，而CT 三維重建能多方位地顯示出病變情況，為臨床提供重要信息。