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　　王燎 无症状人群与发育性髋闭节发育不良人群髋臼三维朝向的半主动衡量与比拟分解

　　髋臼朝向正在无症状人群和DDH人群间存正在人群分歧，正在差异Crowe分型亚组间存正在组间分歧，正在人人群亚组内存正在性别间分歧，正在无症状人群中存正在双侧分歧。

　　江旭1, 2，张恒辉1，胡旭民2，谢凯1，阚天佑1，李波2，张弛2，艾松涛3，高梁斌2，厉孟宁1，王燎1

　　1. 上海交通大学医学院附庸第九黎民病院骨科 上海市骨科内植物重心试验室（上海 200011）

　　基金项目：邦度自然科学基金资助项目（81772425）；上海市科学委员会资助项目（）；上海交通大学医工交叉项目（YG2016MS11）；上海交通大学医学院转化医学协同革新中央互助商量项目（TM201814）

　　环节词：发育性髋闭节发育不良；髋臼；前倾角；外展角；无症状人群；算计机辅助图像措置

　　主意斗劲分解无症状人群与发育性髋闭节发育不良（developmental dysplasia of the hip，DDH）人群的髋臼三维朝向，为髋部疾病的辨别诊断、手术计划、植入器材策画及术后评估等供给数据参考。

　　本领回忆性汇集合适遴选准绳的无症状人群骨盆CT 84例（无症状组）和DDH患者骨盆CT 47例（DDH组）。两组人群性别组成及年事（征求男女亚组年事）斗劲分歧均无统计学意思（P0.05）。运用半主动衡量软件MaxTHA 衡量3种界说下的前倾角和外展角，征求手术学外展角（operative inclination，OI）、影像学外展角（radiographic inclination，RI）、剖解学外展角（anatomic inclination，AI）、手术学前倾角（operative anteversion，OA）、影像学前倾角（radiographic anteversion，RA）和剖解学前倾角（anatomic anteversion，AA），并举办两人群间、差异Crowe分型亚组间、各性别亚组间及独揽侧间的斗劲。

　　结果无症状组与DDH组健、患侧间斗劲显示，无症状组与DDH组健侧的髋臼朝向各角度参数分歧均无统计学意思（P0.05）；DDH组患侧的OI、RI、AI明显大于健侧和无症状组，AA明显小于健侧和无症状组，分歧有统计学意思（P0.05）。平常髋臼与DDH 组差异Crowe分型组间斗劲显示，Crowe Ⅰ型组与平常组髋臼朝向各角度参数斗劲分歧均无统计学意思（P0.05）；Crowe Ⅱ、Ⅲ、 Ⅳ型组OI、RI、AI明显大于平常组，Crowe Ⅲ型组的OI、Ⅳ型组的RI和AI明显大于Ⅰ型组，Ⅳ型组的AI明显大于Ⅱ型组（P0.05）；Crowe Ⅲ型组OA、RA、AA明显小于除Ⅰ型组外的各组（P0.05）。无症状组女性的OA、 RA、AA以及DDH组女性的OA、AI明显大于对应组男性，分歧有统计学意思（P0.05）。无症状组男性右侧髋臼的OI、RI、AI、OA以及女性右侧髋臼的RI、AI均明显大于左侧，分歧有统计学意思（P0.05）。

　　结论髋臼朝向正在无症状人群和DDH人群间存正在人群分歧，正在差异Crowe分型亚组间存正在组间分歧，正在人人群亚组内存正在性别间分歧，正在无症状人群中存正在双侧分歧。

　　格外的髋臼朝向会惹起股骨髋臼撞击归纳征和髋闭节骨闭节炎的发作，格外的臼杯假体朝向会导致假体磨损加疾、移位、松动及撞击脱位等题目[1-4]。于是，对髋臼朝向的分解可能晋升临床大夫对髋部疾病的通晓，并指挥诊疗。

　　古代基于X线片和二维CT图像的髋臼朝向分解，其结果确切性受到患者、X线光源地方等身分的影响，难以反响髋臼的线]。运用二维影像举办分解，对付临床大夫的空间联念才干也是一种挑拨。于是，基于CT三维重修的髋臼朝向分解是目前的“金准绳”[7]。前倾角和外展角是评估髋臼朝向最主要的两个二维地方参数，连合分解这2个角度有助于告终髋臼三维朝向简直切占定。Murray[4]总结了3 种差异参考系下的髋臼前倾角和外展角衡量本领，征求剖解学、手术学和影像学，3 种本领有差异的操纵情状，3者之间也可能互相转化。极少商量正在此根底上发展了对无症状人群髋臼三维朝向的衡量商量，分解了髋臼三维朝向的漫衍及双侧分歧[8-12]。相对付无症状人群，发育性髋闭节发育不良（developmental dysplasia of the hip，DDH）人群的髋臼形状更不礼貌，存正在髋臼变浅、髋臼片面骨缺损、周围骨赘变成等景况，使髋臼三维朝向分解越发难题。目前对付DDH人群的髋臼三维朝向分解商量尚少，且样本量有限；对付无症状人群和DDH人群髋臼朝向分歧的分解商量则更少。Yang 等[13]对两人群间髋臼朝向分歧举办了分解，但存正在着年事基线差异的亏欠。

　　本商量基于CT影像学原料，运用已获得验证的半主动衡量软件MaxTHA[8-9]，对无症状人群和DDH人群的髋臼三维朝向举办大样本衡量，同时均衡两人群间的年事基线，比拟分解两组人群间及各亚组性别间和双侧髋臼朝向分歧，以期对髋臼杯假体的策画、遴选及术前计划供给参考。陈述如下。

　　无症状人群纳入准绳：① 非骨科疾病人群，征求肾脏疾病和血管疾病；② 年事30～70岁；③ 无髋闭节症状，包蕴完美骨盆CT数据。DDH人群纳入准绳：① 年事30～70岁；② 中央周围角（center edge angle，CE）20°；③ 单侧或双侧DDH，Crowe分型为Ⅰ～Ⅳ型；④ 无骨盆肿瘤、骨折史、既往骨盆手术史，包蕴完美骨盆CT数据。最终从上海交通大学医学院附庸第九黎民病院影像数据库中汇集无症状人群骨盆CT 84例（无症状组），DDH患者骨盆CT 47例（DDH组）。

　　无症状组：男46例，女38 例；年事55（48，59）岁，个中男性年事53（44，58）岁、女性年事57（52，60）岁。DDH组：男18 例，女29 例；年事55（47，62）岁，个中男性年事57（44，64）岁、女性年事53（48，62）岁。DDH单侧24 例（男15 例、女9例），双侧23 例（男3 例、女20 例）。Crowe分型：Ⅰ型20 髋，Ⅱ型20髋，Ⅲ型24髋，Ⅳ型6髋。两组人群性别组成及年事（征求男女亚组年事）斗劲分歧均无统计学意思（P0.05）。

　　通盘CT影像均由128 排Siemens SOMATOM Definition Flash 双源CT（Siemens公司，德邦）扫描得到；扫描参数：层厚1 mm，分别率0.98像素；CT数据以DICOM 体式导出备用。将汇集的CT数据导入半主动衡量软件MaxTHA中，该软件可告终骨盆股骨的主动三维修模。为更实正在地重修骨盆模子，征求髋臼周围的自然轮廓，对模子外面举办最小水准的平顺措置。股骨和骨盆的割裂必要手工识别髋臼间隙，通过球体掩瞒模子告终迅疾割裂。

　　1.3.1 创办坐标系衡量髋臼朝向前需创办骨盆三维模子的坐标系。由双侧髂前上棘和双侧耻骨结节最腹侧点构成的骨盆前平面，已成为髋臼三维朝向衡量公认的准绳冠状面（图1a）[14-15]。因为髂前上棘和耻骨结节难以辨认，为避免手动取点偏差，MaxTHA软件开采了切点校正的迭代算法，正在手动标点的根底前进行迭代运算，主动遴选双侧髂前上棘、耻骨结节最腹侧的点和耻骨结节中点，保障了骨盆前平面的牢靠性。中矢面是骨盆的镜像面，该软件以双侧髂前上棘和双侧耻骨结节的镜像面行为骨盆模子的中矢面。正在手工标点的根底上，该软件主动选择标点方圆更大鸿沟的骨面构成点云，再通过比来点迭代算法算计出中矢面，保障了骨盆中矢面的牢靠性。骨盆横平面是通过双侧髂前上棘并与骨盆前平面、骨盆中矢面彼此笔直的平面。3个平面合伙组成骨盆三维模子的坐标系，为髋臼三维朝向衡量供给了牢靠的坐标。

　　1.3.2 髋臼朝向的衡量避开髋臼横韧带的缺口，正在髋臼周围手动选择约20 个点。通过最小二乘法算计最佳髋臼启齿圆，通过髋臼中央并笔直于髋臼启齿圆的轴线b）。髋臼轴线相对付坐标系的地方相干以前倾角和外展角展现，可能被MaxTHA软件主动算计并导出。衡量3 种界说下的前倾角和外展角， 征求手术学外展角（ o p e r a t i v e i n c l i n a t i o n ， O I）、影像学外展角（radiographic inclination，RI）、剖解学外展角（anatomic inclination，AI）以及手术学前倾角（ operative anteversion， OA）、影像学前倾角

　　举办以下各组别间的髋臼朝向目标斗劲：无症状组与DDH 组健、患侧间斗劲；平常组（无症状组+DDH 平常侧）与DDH 组差异Crowe 分型组间斗劲；无症状组和DDH 组男、女亚组间斗劲；无症状组左、右侧间斗劲。

　　采用SPSS23.0 统计软件举办分解。计量原料以均数±准绳差展现，众组间斗劲采用独身分方差分解，两两斗劲采用Bonferroni考验，双侧间斗劲采用配对t考验PG电子，男女性别组间斗劲采用独立样本t考验；计数原料组间斗劲采用χ2考验。考验水准α=0.05。

　　图 1 骨盆坐标系和髋臼朝向的角度界说a. 骨盆坐标系；b. 髋臼轴线；c. OA 和OI 衡量；d. RA 和RI 衡量；e. AA 和AI 衡量

　　无症状组与DDH组健侧的髋臼朝向各角度参数分歧均无统计学意思（P0.05）。DDH组患侧髋臼外展角（OI、RI、AI）明显大于健侧和无症状组， AA明显小于健侧和无症状组，分歧有统计学意思（P0.05）；其余角度参数各组间分歧均无统计学意思（P0.05）。睹外1。

　　Crowe Ⅰ型组与平常组髋臼朝向各角度参数斗劲分歧均无统计学意思（P0.05）。髋臼外展角（OI、RI、AI）映现随Crowe分型扩张而增大的趋向，Crowe Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型组明显大于平常组，Crowe Ⅲ型组的OI、Ⅳ型组的RI和AI明显大于Ⅰ型组， Crowe Ⅳ型组的AI明显大于Ⅱ型组，分歧均有统计学意思（P0.05）。除Crowe Ⅲ型组外，各髋臼前倾角（OA、RA、AA）也映现随Crowe分型扩张而增大的趋向，Crowe Ⅲ型组各前倾角明显小于除Ⅰ型组外的各组，分歧有统计学意思（P0.05）；Crowe Ⅳ型组各前倾角大于其余各组且变异度最大，但分歧众无统计学意思（P0.05）。睹外2。

　　无症状组女性各髋臼前倾角（OA、RA、AA）明显大于男性，分歧有统计学意思（P0.05）；各髋臼外展角（OI、RI、AI）男女性别间分歧无统计学意思（P0.05）。DDH组女性OA和AI明显大于男性，分歧有统计学意思（P0.05）；其余角度参数男女性别间分歧均无统计学意思（P0.05）。睹外3。

　　男性无症状人群右侧髋臼的OI、RI、AI、 OA以及女性无症状人群右侧髋臼的RI、AI均明显大于左侧，分歧有统计学意思（P0.05）；其余角度参数独揽侧分歧均无统计学意思（P0.05）。睹外4。

　　本商量运用MaxTHA软件对无症状人群和DDH人群的髋臼三维朝向举办半主动衡量。该自决开采的软件已正在既往商量中被证明具有确切性高和操作年光较短的上风，实用于髋臼朝向的大样本衡量[11]。目前对付髋臼三维朝向的衡量软件重要分为两大类：半主动衡量和全主动衡量。Lubovsky等[16]、Wang等[12]、Jóźwiak 等[17]和本商量采用的MaxTHA软件均为半主动衡量，必要手动标识各剖解标识点。本商量软件较前三者具有以下上风：① 办法简化：本软件集修模、标识剖解标识点、衡量于一体，而前三者均是运用非常的软件创办骨盆三维模子，大大扩张了使命量。② 算法优化：本软件正在骨盆坐标系的创办中，运用了手动标识连合算法优化，正在很大水准上低落了人工选点的偏差。Higgins等[10]、Veilleux等[11]运用全主动软件举办衡量，必要正在Mimics软件前进行修模，杀青1 例髋臼朝向衡量的完美操作必要花费30 min。Lee等[18]运用了一款成效优异的一体化主动衡量软件，仅需少量操作便可杀青髋臼朝向的主动衡量，一共进程均匀耗时217.8 s。固然本软件杀青一共进程耗时10～15 min，可是手动标识剖解点连合算法优化，可有用避免主动化采点的不不变，保障衡量结果的牢靠性。手动标识剖解点也使得MaxTHA软件可能餍足DDH人群髋臼朝向的三维衡量。

　　比拟分解无症状人群和DDH人群的髋臼朝向，可加深骨科大夫对DDH的通晓。咱们呈现无症状人群髋臼前倾角的变异度大于外展角，与Higgins等[10]、Veilleux等[11]和张恒辉等[8-9]的商量结果相似。比拟分解邦人和文献中欧丽人群的数据显示，欧丽人群的前倾角大于邦人。前倾角的差异会影响人体矢状位神态，为支撑肯定的股骨头笼罩率，具有差异前倾角的骨盆会发作差异水准的前后倾转化，这正在肯定水准上注释了人种间、个人间骨盆地方差异[19]。本商量中无症状人群髋臼的前倾角和外展角鸿沟均超越了Lewinnek等[1]引荐的臼杯朝向“安定区”鸿沟：即前倾角（15±10）°，外展角（40±10）°，也与近期同类商量见解类似[8-11]。

　　DDH人群患侧具有更大的外展角，髋臼更为高峻，导致髋闭节内压力漫衍不均，限度压力过高，从而惹起髋闭节骨闭节炎起色和股骨形状格外。通过斗劲无症状人群、DDH人群健侧和患侧的髋臼朝向，咱们呈现存正在DDH人群患侧髋臼外展角大于健侧和无症状人群，前倾角小于健侧和无症状人群的趋向。DDH人群健侧的髋臼朝向和无症状人群间无昭着分歧，外明DDH的进展并不是对称的。进一步分解髋臼朝向和Crowe分型的相干，咱们呈现Crowe Ⅰ型患者与无症状人群的髋臼朝向分歧无统计学意思（P0.05），外明Crowe Ⅰ型患者的髋臼尚未发作更改，当到达Crowe Ⅱ型时， DDH患者的髋臼朝向才最先发作转化。个中，外展角跟着Crowe分型的扩张而增大，Crowe Ⅱ型和 Ⅲ型的外展角（OI、RI、AI）明显大于平常髋臼（P0.05）；而除了Crowe Ⅲ型外，前倾角映现随Crowe分型扩张而增大的趋向，Crowe Ⅲ型的前倾角正在各分型中最小（P0.05）。由于Crowe Ⅲ型的出格景况，DDH人群的AA小于无症状人群（P0.05）。Yang等[13]和曾羿等[20]对各型DDH真臼形状举办分解时，呈现髋臼前倾角跟着Crowe分型的扩张而增大。Fujii等[21]呈现大片面DDH患者的髋臼前倾角比对比组大，但仍有约18%的DDH患者因为髋臼后壁相对亏欠而显露髋臼后倾的景况。Bernasek等[22]的商量则以为髋臼前倾角随Crowe分型扩张而减小，平常人均匀髋臼前倾角为17°，Crowe Ⅰ～Ⅳ型的均匀髋臼前倾角分散为15°、10°、7°和 –4°。本商量梗概增援Yang等[13]、曾羿等[20]和Fujii等[21]的结论，但存正在着Crowe Ⅲ型前倾角明显减小的出格景况。分解干系身分有以下几点：① 髋臼前壁的界说，Crowe Ⅲ型患者前线骨赘增生昭着，若以骨赘前缘行为衡量基准，那么髋臼显露前倾角减小的景况较为遍及；② DDH伴高位脱位患者的髋臼周围往往存正在较为通常的缺损，骨赘增生不昭着，CroweⅣ型患者众属于此类，于是髋臼前倾角往往是增大的；③ 本商量Crowe Ⅳ型患者较少，对结果或许有较大影响；④ 髋臼后壁相对亏欠，片面DDH患者乃至显露髋臼后倾的景况[21]。

　　斗劲性别间分歧时，咱们呈现正在无症状人群中，女性的前倾角明显大于男性，外展角间无昭着分歧；正在DDH人群中，固然民众半参数分歧无统计学意思，可是女性通盘角度均映现大于男性的趋向。闭于无症状人群髋臼朝向的性别间分歧，文献报道的结论并不类似。Zeng等[23]衡量了中邦东南部地域无症状人群的髋臼朝向，呈现髋臼朝向存正在性别分歧，女性外展角明显大于男性，但前倾角无昭着分歧。舒荣宝等[24]、Wang等[12]和吴昊等[25]衡量了中邦中部地域无症状人群的髋臼朝向，呈现前倾角和外展角均无性别分歧。杨本涛等[26]、金进宝等[27]、张恒辉等[8 -9]、Higgins 等[10]和Veilleux等[11]的商量则有肖似结论，女性无症状人群的前倾角大于男性。各报道间的分歧或许源于人群纳入准绳的差异。闭于DDH人群髋臼朝向的性别间分歧，分解结果或许受到单侧与双侧DDH分歧的骚扰。本商量中，31.03%的女性患者为单侧DDH，而男性患者中有83.33%为单侧DDH。于是，必要大样本商量来进一步证明DDH患者髋臼朝向的性别间分歧。

　　得益于软件衡量的切确性，双侧髋臼之间的轻微分歧可被检测出。无症状人群中存正在双侧髋臼间的分歧性，男性无症状人群右侧髋臼的OI、RI、 AI、OA以及女性无症状人群右侧髋臼的RI、AI均明显大于左侧。Higgins等[10]、张恒辉等[8-9]、Lee等[18]也斗劲了双侧髋臼朝向之间的分歧，前两者数据显示右侧髋臼外展角大于左侧，然后者数据显示韩邦人群的左侧髋臼外展角大于右侧；吴昊等[25]和Ma等[28]则以为双侧髋臼之间无昭着分歧。但他们的衡量本领难以避免手动衡量偏差，衡量结果简直切度难以保障。咱们以为双侧髋臼朝向存正在分歧的理由或许源于习用脚分歧或亚临床的下肢不等长。邦人众习用右脚撑持，两侧髋臼压力漫衍不均，进而进展为双侧髋臼朝向的分歧。这一猜念必要大样本商量进一步验证，而运用切确度高的半主动衡量软件有助于确切揭示其纪律。

　　本商量也存正在极少缺陷：开始，纳入样本量较少，必要汇集更众无症状人群骨盆CT数据，来揭示我邦无症状人群髋臼朝向的实正在景况；必要汇集更众DDH人群骨盆CT数据，进一步分解髋臼朝向与Crowe分型的闭系。其次，本商量中DDH患者髋臼前壁的骨赘未去除，或许是导致DDH组Crowe Ⅲ型髋臼前倾角偏小的理由。结果，本商量运用的半主动衡量软件必要有体验的大夫标识剖解标识点，改良的目标是进一步优化软件以告终全主动衡量，为大样本衡量供给更高效、牢靠的衡量东西。

　　综上述，本商量通过半主动软件衡量了无症状人群和DDH人群的髋臼三维朝向，获得明晰剖学、手术学和影像学3 种差异参考系下的髋臼前倾角和外展角，呈现了无症状人群、DDH人群健侧和患侧间髋臼朝向的分歧，人人群髋臼朝向的性别分歧和无症状人群髋臼朝向的双侧分歧。这些髋臼朝向数据可为髋部干系疾病的诊断、手术计划、植入器材策画、术后评估等供给基础的数据参考。

　　王燎，副主任医师，上海交通大学医学院附庸第九黎民病院骨科，专攻成人重修外科及运动医学，尽力于算计机辅助闭节外科的临床及根底商量。任中华医学会医学工程学分会数字骨科学组委员。公布SCI 10余篇；以第一负担人承当8项课题及人才企图，主理邦度自然科学基金项目2项。2018年度中邦骨科好大夫读片大赛天下总决赛冠军，2018年论文入选中邦百篇最有影响邦内学术论文。授权专利9项，个中创造专利3项。告终效率转化1项，总额110万。

　　江旭， 2020年正在上海交通大学医学院得到硕士学位，师从上海交通大学医学院附庸第九黎民病院闭节外科厉孟宁传授。2020年至今正在中山大学攻读博士学位，师从中山大学孙逸仙回忆病院脊柱外科高梁斌传授。重要尽力于算计机辅助骨科手术学系列商量，征求3D打印、人工智能等。以第一/共一作家身份正在J Arthroplasty、Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc等邦际出名期刊公布作品7篇，目前共公布SCI论文11篇、EI论文1篇、邦内重点期刊论文3篇。