创新 3D 重建法精准测量股骨颈前倾角:为髋关节手术 “量体裁衣”

【字体: 时间:2025年05月01日 来源:BMC Surgery 1.6

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  在髋关节疾病诊疗中,股骨颈前倾角(FNAA)测量意义重大,但现有测量方法存在缺陷。研究人员对比 EOS 3D 重建、Reiker?s、Murphy 法与基于股骨颈基底前皮质固定坐标系 3D 重建(3D - R - FCS)测 FNAA。结果显示 3D - R - FCS 优势明显,或为临床提供稳定测量法。

  在医学领域,髋关节健康问题一直备受关注。股骨颈前倾角(Femoral Neck Anteversion Angle,FNAA)作为衡量髋关节状态的关键指标,其重要性不言而喻。FNAA 指的是股骨颈与股骨干之间的夹角,它反映了股骨的扭转程度,正常解剖结构中,这个角度在 12° - 15° 之间 。健康个体中,其最大变化范围为 30°,该范围对维持髋关节的稳定性和正常生物力学功能起着关键作用。一旦 FNAA 出现异常,无论是增大还是减小,都可能引发一系列问题。比如,FNAA 增大可能导致髋关节过度外翻,增加磨损风险;而 FNAA 减小则易引发撞击,影响髋关节稳定性。不仅如此,FNAA 的差异还与多种肌肉骨骼疾病相关,如骨关节炎、髋关节疼痛和运动受限等,严重影响患者的生活质量。
目前,测量 FNAA 的方法众多,包括 X 射线、CT 扫描、MRI 和 EOS 等。然而,这些方法都存在各自的弊端。X 射线因空间信息问题,测量结果不可靠;CT 扫描的 2D 测量方法,如 Reiker?s 和 Murphy 法,受姿势和股骨颈干角等多种因素影响,难以满足临床手术需求;EOS 系统虽能生成接近真实解剖情况的 3D 模型,且辐射量低,但因其需要昂贵的校准仪器且占地面积大,无法广泛应用。此外,FNAA 评估也缺乏统一标准。在这样的背景下,为了找到一种更稳定、精确且易于推广的 FNAA 测量方法,中南大学湘雅医学院附属海口医院的研究人员开展了一项极具意义的研究。该研究成果发表在《BMC Surgery》上。

研究人员采用了以下几种关键技术方法:首先,选用 40 个人工股骨模型样本(Sawbone 合成),对其进行 EOS 和 CT 扫描,获取相关图像数据。在测量技术上,运用 EOS sterEOS 3D 软件识别股骨重要生物标志物,自动生成 FNAA;基于股骨颈基底前皮质固定坐标系的 3D 重建(3D - R - FCS)方法,通过对 CT 扫描图像进行处理,构建坐标系来测量 FNAA;Reiker?s 和 Murphy 法分别通过特定的 CT 图像叠加方式确定测量轴线,进而计算 FNAA。最后利用 IBM SPSS Statistics 软件对测量数据进行分析,计算组内相关系数(Intraclass Correlation Coefficients,ICCs)评估测量方法的可靠性,通过重复 Pearson 相关分析评估各测量方法之间的相关性。

研究结果主要包括以下几方面:

  1. FNAA 测量值对比:基于 EOS、3D - R - FCS、Reiker?s 和 Murphy 法测量的 FNAA 分别为 6.53°±4.28°、7.08°±4.58°、3.03°±4.44° 和 11.9°±4.91°。其中,EOS 和 3D - R - FCS 测量结果无统计学差异,而 Reiker?s 和 Murphy 法与 EOS 相比存在统计学差异,Reiker?s 法测量值比 EOS 低 3.5°,Murphy 法比 EOS 高 5.4°。
  2. 测量方法可靠性评估:评估者 A 使用 4 种方法测量的 ICCs 分别为 0.89、0.99、0.75 和 0.81;评估者 B 的 ICCs 分别为 0.91、0.98、0.71 和 0.79。两名评估者之间的相关系数分别为 0.89、0.99、0.75 和 0.83。结果表明,3D - R - FCS 在评估者内部和评估者之间的评分一致性最高。
  3. 相关性分析:Pearson 相关分析显示,EOS 与 3D - R - FCS 的相关性很强(R = 0.96),但与 Reiker?s 和 Murphy 法的相关性较弱(R 分别为 0.87 和 0.80)。

研究结论和讨论部分指出,3D - R - FCS 在测量 FNAA 方面表现出色,优于 Reiker?s 和 Murphy 法,且与 EOS 测量结果偏差小。该方法通过构建标准化固定坐标系,减少了股骨扭转对测量的影响,具有高度的一致性和可重复性,有望成为 EOS 的良好替代方法,为临床测量 FNAA 提供更稳定可靠的手段。不过,研究也存在一定局限性,如样本为人工股骨模型,未在人体临床实践中验证;样本量较小;未对股骨扭转角度及其与 FNAA 的相关性进行分析;3D 重建方法选择存在局限性;2D 重建在评估人体时受股骨屈曲影响等。尽管如此,该研究仍为后续在临床中进一步验证和完善 3D - R - FCS 测量 FNAA 的方法奠定了坚实基础,对髋关节手术、骨折和髋关节畸形的评估具有重要的指导意义,有助于提高临床诊疗水平,改善患者的治疗效果和生活质量。

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