新型 3D 打印高孔隙钛双动杯髋臼杯前倾角的影像学评估:开拓髋关节置换术后精准测量新视野

【字体: 时间:2025年02月10日 来源:Journal of Orthopaedic Surgery and Research 2.8

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  为解决单块双动杯(DMC)全髋关节置换术(THA)后杯前倾角(RA)测量困难的问题,研究人员对比新型钛杯与传统杯设计,对不同测量方法的可靠性和准确性进行影像学研究。结果显示钛 DMC 的 RA 测量更精准,该研究对优化测量方法有重要意义。

  在髋关节置换手术的领域中,全髋关节置换术(Total Hip Arthroplasty,THA)是治疗髋关节严重疾病的重要手段。其中,髋臼杯的正确安置对手术成功起着关键作用,髋臼杯前倾角(Radiographic Anteversion,RA)是评估髋臼杯位置的重要参数,它影响着髋关节的稳定性、股骨撞击风险、关节磨损程度以及植入物的使用寿命。然而,在使用单块双动杯(Dual Mobility Cup,DMC)进行 THA 时,测量杯前倾角却困难重重。传统制造 DMC 的钴铬钼(CoCr)或不锈钢(SS)合金具有较高的射线不透性,加上组件设计的问题,使得在前后位(Anterior-Posterior,AP)骨盆 X 光片上难以清晰看到髋臼杯赤道边缘和股骨头的轮廓,这就导致测量的杯前倾角容易出现误差。以往研究中,针对双动杯 THA 的前倾角评估并不常见,而常用的测量方法,如 Woo-Morrey 法,在使用交叉侧位髋关节 X 光片测量时,因患者体位等因素,测量精度较低且变异性大。
为了解决这些问题,来自意大利 Ospedale Maggiore Pizzardi 和 Istituto Ortopedico Rizzoli 的研究人员开展了一项回顾性研究。他们旨在探究不同方法测量新型钛单块 DMC 杯前倾角的可靠性和准确性,并与传统 DMC 设计进行对比。

研究人员通过医院数据库搜索,选取了 2012 年 1 月至 2023 年 12 月在本机构接受单块 DMC 初次 THA 的患者。纳入标准为接受初次 THA、使用非骨水泥型单块钛、CoCr 或 SS DMC 且术后 1 个月有 AP 骨盆和髋关节交叉侧位 X 光片随访的患者;排除标准包括有严重脊柱畸形、腰椎固定或融合以及 X 光片质量不佳的患者。最终,97 例接受同一制造商的单块钛 DMC 的髋关节纳入钛合金组,98 例接受不同制造商传统 CoCr 或 SS 单块 DMC 的髋关节纳入对照组。

在研究中,研究人员使用了多种测量方法来评估杯前倾角。一是 Lewinnek 法,通过测量 AP 骨盆 X 光片上髋臼杯投影椭圆的长轴和短轴,利用公式 Version = arcsin (D1 / D2) 计算前倾角;二是 Woo-Morrey 法,在交叉侧位 X 光片上直接测量髋臼杯开口线与垂直于台面线的夹角来确定前倾角;三是使用开源数学软件 GeoGebra,通过在导入的 APX 光片上绘制椭圆并匹配髋臼杯投影轮廓,软件自动计算前倾角,该方法作为本研究的参考标准。

研究结果表明,在钛 DMC 组中,使用 GeoGebra、Lewinnek 和 Woo-Morrey 方法测量 RA 的组内和组间观察者可靠性的组内相关系数(Intraclass Correlation Coefficient,ICC)分别为 0.975 - 0.980、0.978 - 0.965 和 0.979 - 0.958。Lewinnek 法比 Woo-Morrey 法更准确,与 GeoGebra 相比,平均差异分别为 + 0.4°(p = 0.06)和 + 4.4°(p < 0.001)。在对照组中,GeoGebra、Lewinnek 和 Woo-Morrey 方法测量 RA 的 ICC 值分别为 0.848 - 0.756、0.843 - 0.801 和 0.965 - 0.958。Lewinnek 和 Woo-Morrey 方法与 GeoGebra 相比,平均差异分别为 - 2.3° 和 + 5.1°(p < 0.001)。并且,Lewinnek 法在钛合金组的准确性显著高于对照组,而 Woo-Morrey 法在两组中的准确性均较低且无差异(p = 0.5)。

在讨论部分,研究人员指出,本研究首次针对单块 DMC 在 THA 中杯前倾角测量的准确性和可靠性进行研究。结果支持了新型钛单块 DMC 在 APX 光片上能更准确可靠地测量杯前倾角的假设,因为钛合金的射线不透性较低,能更清晰地显示髋臼杯开口边缘和股骨头的投影。在各种测量方法中,Lewinnek 法因其可靠性高、计算简单而被选用;Woo-Morrey 法虽在交叉侧位测量时可靠性较高,但受患者体位影响较大;GeoGebra 软件作为参考方法,具有较高的可靠性和准确性,但也存在一定局限性,如未在标准 DMC 上进行过充分研究,且不能导入髋臼杯的 3D 模型。

总的来说,该研究发现新型钛 DMC 在初次 THA 后髋臼杯 RA 测量方面比传统 CoCr 或 SS DMC 更具优势,测量结果更一致、可重复且准确。这一研究结果对优化髋臼杯前倾角的测量方法具有重要意义,有助于更准确地诊断髋臼杯的位置异常,为临床手术提供更可靠的影像学依据,尽管目前研究结果在临床应用上还有一定局限性,但为后续研究指明了方向,推动了髋关节置换领域的发展。

研究人员开展研究用到的主要关键技术方法:

  1. 样本选取:通过医院数据库搜索,选取符合条件的接受单块 DMC 初次 THA 的患者,分为钛合金组和对照组。
  2. 影像学测量:使用 Lewinnek 法、Woo-Morrey 法和 GeoGebra 软件对 AP 骨盆 X 光片或交叉侧位 X 光片进行测量,获取髋臼杯前倾角数据。
  3. 可靠性和准确性评估:由三位观察者独立使用不同方法测量,计算组内和组间观察者可靠性(ICC)评估可靠性;对比其他方法与 GeoGebra 软件测量值评估准确性。
  4. 统计分析:运用多种统计检验方法,如 Shapiro-Wilk 检验、Student t 检验等,对数据进行分析,确定差异的显著性。
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