[摘要] 目的  通过三维CT（3-Dimension Computer Tomography）技术对东北地区国人正常股骨及胫骨近端进行重建并测量相关参数，为设计适合国人的髋膝关节假体提供解剖学依据。方法 对80例长期居住在东北地区正常中国人的下肢行CT扫描，通过工作站重建出下肢三维图像，并测量相关参数，得出结果与现有资料进行比较。

结果  股骨近远端和胫骨近端的形状和大小有明显的个体差异，各部数据大致呈正态分布，股骨头高度与股骨距、颈干角有很强的相关性，股骨头偏心距与颈干角呈强负相关性，股骨髁前后径、股骨髁长度与胫骨平台左右径、内外侧平台前后、左右径均呈强相关性，男性与女性在前倾角、颈干角、内外侧后髁长度无明显差异（P>0.05），其余参数均匀显著差异（P<0.05）。身高因素对男性和女性多个参数的影响有统计学意义（P<0.05），而BMI因素仅对男性和女性的2个参数的影响有统计学意义（P<0.05）。与白种人相比较，中国人的颈干角明显大于白种人( P <0. 01)，而股骨头直径无显著性差异（P>0.05），与现有国内利用X 线片测量的参数相比，各参数无明显差异。

结论 现在国内使用的大多数进口髋膝关节假体均是依据西方人的关节参数设计的，应用于国人尚需进一步调整设计；利用三维重建技术测量股骨和胫骨的相关参数对制定适合国人的关节假体意义重大，利用X线片观察、测量股骨和胫骨的相关参数具有方便和实用的优点。

关键词 3D-CT，股骨，胫骨近端，形态学研究

　　目前，全世界每年约有150万例全髋关节置换术，美国每年有40万例全膝关节置换术，近些年来，我国对关节置换的需求量增长很快，现在每年已达到了18万套。但目前临床使用的关节假体主要来自于欧美国家。然而，不同种族人的骨骼几何形态存在着较大的差异^[1]，因而有报道这些关节假体常常不能与患者骨髓腔和截骨面较好地匹配^[2]。而假体与骨骼的匹配程度是实现理想的力学传导和获得假体长期稳定性的关键^[3]。另外，国内有很多作者利用X线片对股骨和胫骨进行测量研究^{[4-6,13,18,21,23]}，但由于X线片只能提供二维图像，所以有很大局限性，因此，本研究利用CT三维重建技术对东北地区国人正常股骨及胫骨近端进行重建并测量相关参数，为设计适合国人的髋膝关节假体提供解剖学依据。

　　2009年8月至2010年8月，80例长期居住在东北地区的中国成人志愿者，纳入研究的条件：无拍摄部位关节疼痛、畸形，关节活动正常，无跛行。性别比例：男46例，女34例；年龄：男63.57±10.3岁、女67.13±8.87岁，身高：男170.16±6.10mm、女160.59±4.55mm，体重指数（BMI）：男23.3±3.54、女22.4±3.31（表1）。

　　硬件：Toshiba 320排CT机，PRESION TM 650 工作站；软件：利用Vitrea-FX软件提取CT扫描的原始DICOM数据，首先行下肢冠状位和矢状位平面图像重建，然后重建股骨和胫骨三维图像，并对相关数据进行测量。

　　扫描范围及技术参数：髋关节区域：自髋臼上缘约20mm至小转子下方约20cm，120KV， 80mA，层厚1.25mm；膝关节区域：自髌骨上极约80mm至胫骨平台下方约125mm，120KV， 100mA，层厚1.25mm。

1.4.1 测量参数        

　　股骨近端测量的参数：A:股骨头直径、B:股骨头高度、C:股骨头偏心距、D:股骨距、E:小转子顶点上方2cm处髓腔左右宽度、F:前后宽度、G:小转子上缘髓腔左右宽度、H:小转子下缘髓腔左右宽度、I:狭窄处位置、J:狭窄处左右宽度、K:前后宽度、L:前倾角、M:颈干角；

　　股骨远端测量的参数：N:股骨前髁宽、O:股骨前下髁宽、P:股骨髁宽、Q:股骨内侧髁宽、R:股骨髁间窝宽、S:股骨外侧髁宽、T:股骨内侧髁长、U:股骨外侧髁长、V:股骨内后髁长、W:股骨外后髁长、X:股骨髁前后径；

　　胫骨近端测量的参数：Y:胫骨内侧平台后倾角、Z:胫骨外侧平台后倾角、AA:胫骨平台宽、AB:胫骨内侧平台宽、AC:前后径、AD:胫骨外侧平台宽、AE:前后径 (表1) 。

1.4.2  测量方法

　　定义股骨干纵轴为连接峡部中点与小转子中点截面几何中心的连线，股骨近端各参数在冠状位平面测量，颈干角为股骨颈中线与股骨干纵轴间的夹角，前倾角测量方法为大粗隆与股骨内外侧后髁最后点所决定的平面与股骨颈长轴的夹角，股骨头偏心距为股骨头中心到股骨纵轴的垂直距离，股骨头高度和狭窄处位置为股骨头中心及股骨干最狭窄处至小转子顶点的距离，股骨距测量方法为水平位股骨距刚出现和刚结束时在冠状位上两条定位线间的距离。股骨远端和胫骨近端各参数需在三维重建图像中模拟膝关节置换术中截骨并测量。具体操作：股骨远端在内侧髁上9mm水平截骨，后侧为股动脉与外后髁交点处垂直截骨，前侧为外侧髁与股骨干移行处垂直截骨，前下侧、后下侧分别为连接前冠状面与下水平面以及后冠状面与下水平面斜行截骨；胫骨近端以内侧平台下6mm水平截骨。

　　用SPSS 13.0(中文版)软件进行统计学处理，所有数据行相关性分析，各参数间行t检验。

　　股骨与胫骨解剖参数见表1，部分参数间相关性分析见表2、3。身高和BMI对男性、女性相关参数的影响（见图2-5），本研究测量的相关结果与国内外资料比较见表4。

　　许多报道通过X线片来研究骨骼的解剖形态，虽然简便易行，但由于X线片的拍摄过程中，影响因素较多，如投照时中心、角度、距离的不确定性，仅适合股骨近端某些参数的研究，而对于股骨距等则无法测量，另外，对于股骨远端和胫骨近端则完全不适用。

　　而通过CT三维重建可还原股骨和胫骨的真实形态，能任意旋转，通过坐标轴的调整，对任一平面均可切割，并进行相关参数的分析。因为更直接，所测参数更为准确可靠。对于股骨近端髓腔发育不良及膝关节周围骨骼恶性肿瘤的患者意义更大，因为这类患者如行人工关节置换术，常需要定制假体，这时通过CT扫描及三维重建就可精确地获得定制的假体所需数据。

　　对于全髋关节置换术，假体股骨柄与股骨近端髓腔的匹配是假体初始稳定性及远期生存率的重要保证，而决定股骨近端髓腔大小和方向的因素主要是股骨距^[7]。股骨距是股骨近段内侧的一个重要的承重结构，1874年由德国解剖学家Friedrich Merkel首先报道。在股骨近端发育的过程中，小粗隆是在髂腰肌的牵拉作用下形成的，这一牵拉作用同时也将该部的股骨内侧皮质分为了明显的两层：外层的皮质骨和内层的股骨距。两层在近侧汇合形成内侧股骨颈^[8]。国内王震宇、戴克戎^[9]于1994年通过CT扫描进行了股骨距与股骨近段有效髓腔的形态学研究。研究发现股骨距位于股骨上段内部，呈板状突起，起于股骨颈后外侧皮质呈不规则走形向前下止于小粗隆下方，将股骨近端髓腔切分为前外和后内两部分，而股骨柄插入髓腔时真正进入的是前外侧髓腔（见图1），股骨距作为后侧壁。无论是用骨水泥型还是非骨水泥型生物假体，都要求假体柄与髓腔前外侧紧密接触，对于非骨水泥型假体更是如此，压力负荷经过股骨近端传导，一方面可减少近端的应力遮挡效应，另一方面也避免远端的应力集中而致大腿疼痛或假体周围骨折。国内左建林^[10]等对股骨近端髓腔各侧壁的倾角、股骨距走形等进行了详细的研究，得出股骨柄假体应设计成直形而非解剖形。

　　在测量过程中，发现女性较男性的股骨在冠状位上较难能出现完整的截面，本研究虽然未测量股骨前弓最高点至小转子上缘截面距，但可以推测，在女性，股骨前弓最高点至小转子上缘截面距应该大于男性，这肯能与女性患者骨质密度较男性差，另外，女性BMI较大有关。国内陆晴友^[11]等报道股骨前弓最高点至小转子上缘截面距的个体差异较大（128-170mm），故在行股骨髓腔扩髓是，需注意髓腔锉的方向及深度，以免穿出骨皮质造成骨折，尤其要注意女性患者。

　　对于膝关节表面置换术，精确的截骨量、良好的软组织平衡、截骨面与假体完好的匹配等是影响手术预后的重要因素，目前国内使用的多为从欧洲进口的适用于白种人的关节假体，对于中国人而言，假体要明显大于截骨面，假体覆盖截骨面后有明显的“突兀”感，术中往往需要选择小一号的假体，或者是用骨水泥填补假体与截骨面的空隙，但是这样软组织平衡就比较困难，势必会影响手术效果。国内成福波^[12]等报道胫骨近端形态与5种国内常用的假体尺寸相比较，得出同样的结果。

部分参数间的相关性分析见表2、3。股骨头高度与股骨距、颈干角有很强的相关性，颈干角大者，自然其股骨头高度要大，另外测量过程中发现，男性的颈干角要大于女性，加上身高的因素，股骨距也要大。股骨髁前后径、股骨髁长度与胫骨平台左右径、内外侧平台前后、左右径均呈强相关性，任何个体的股骨远端和胫骨近端都是匹配的，故测量的股骨远端与胫骨近端数据呈明显的相关性。

图1：股骨假体柄插入髓腔的部位和走形

 

 

 

 

 

** Correlation is significant at the 0.01 level (1-tailed).

* Correlation is significant at the 0.05 level (1-tailed).

 

 

　　由于本研究纳入的研究对象均为长期居住在东北地区的正常中国人，故本研究的结果只能反映东北地区正常国人的股骨和胫骨近端的形态学参数，而要设计符合全体国人的髋膝关节假体尚需其他地区人员的研究。