使用股骨平片测量儿童内八字步态中的股骨颈前倾角：一项回顾性观察性研究

《Journal of Pediatric Orthopaedics》：Measurement of Femoral Neck Anteversion Angle in Children With Intoeing Gait by Using Femoral Plain Radiographs: A Retrospective Observational Study

　　背景：股骨颈前倾角增大是儿童内八字步态的常见原因。计算机断层扫描（CT）是测量股骨前倾角的参考标准；然而，其使用受辐射暴露的限制。本研究评估了使用标准化平片摄影与CT获得的股骨颈前倾角（FAA）测量值之间的一致性。方法：回顾性分析5至12岁内八字步态患儿的数据，这些患儿均接受了股骨CT以及标准化前后位和侧位X线摄影。使用几何方法从双平面X线片计算FAA测量值，并与CT测量值进行比较。使用配对检验、Pearson相关系数和Bland-Altman分析评估两种方法之间的一致性。结果：共纳入18个配对肢体测量。使用X线摄影测得的平均FAA为32.8±6.7度，而使用CT测得的平均FAA为31.8±7.5度。平均差值为1.0±1.7度（P=0.020）。两种测量方法的可靠性均为优秀。Bland-Altman分析显示平均偏倚为1.0度，一致性界限范围为?2.3至4.3度，无比例偏倚证据。结论：标准化双平面X线摄影在评估股骨前倾角方面与CT表现出高度一致性。尽管两种方法之间存在显著差异，但其幅度较小，不太可能具有临床意义，支持在临床实践中使用标准化平片摄影作为替代方法。证据等级：IV级——病例系列。

内八字步态，通常被称为“鸽趾”步态，是小儿骨科实践中常见的问题。其特征是行走时足部向内旋转。1 内八字步态的原因因年龄而异：跖骨内收和胫骨内旋在婴儿和幼儿中更为常见，而股骨颈前倾角（FAA）增大在3至6岁儿童中更为常见。1–3 FAA增大通常双侧出现，且女孩多于男孩。2

FAA描述股骨颈轴线与股骨远端髁（双髁）轴线之间的角度关系。4 股骨前倾角在正常骨骼发育过程中表现出显著的年龄相关变化。正常儿童的影像学数据显示，平均股骨前倾角从1岁时的约32度下降至16岁时的16度，在约8岁后变化相对较小。3 此外，临床规范数据显示，4至7岁儿童的平均股骨前倾角为30.7±5.9度，8至11岁为29.1±7.0度，12至16岁为19.7±6.1度，说明不同年龄组之间存在显著变异性。5 过度的股骨前倾角与髋关节内旋增加和外旋受限相关，这可能导致步态力学改变和功能性症状。1,3

准确测量股骨前倾角对于区分生理性发育变异与病理性旋转畸形以及指导临床决策至关重要。计算机断层扫描（CT）因其高空间分辨率和观察者间及观察者内可靠性而被广泛认为是测量股骨前倾角的参考标准。4,6–8 然而，CT涉及电离辐射暴露，可能不适合儿科人群的重复评估，特别是在纵向随访期间。9,10

一项纵向影像学研究显示，内八字步态儿童的股骨前倾角倾向于随时间自发减小，特别是初始FAA值较高的儿童。11 由于相当比例的儿童在童年晚期会自发改善，保守治疗仍是标准方法，而手术干预通常保留给持续症状或严重畸形的老年患者。1,3

尽管FAA评估具有临床相关性，但基于标准股骨平片的FAA测量可靠性尚未完全确定。本研究引入了一种基于标准化双平面平片的股骨颈前倾角测量方法，并评估其与CT测量在内八字步态儿童中的一致性。

方法

伦理考量

本研究按照《赫尔辛基宣言》中概述的伦理原则进行。研究方案获得戴德森医疗基金会嘉义基督教医院机构审查委员会批准（批准号：2025118）。由于回顾性研究设计，戴德森医疗基金会嘉义基督教医院机构审查委员会免除了知情同意要求。

研究设计与患者选择

本回顾性观察性研究在一个三级小儿骨科转诊中心进行。患者纳入时间为2023年1月至2025年11月。筛选了5至12岁临床诊断为内八字步态的儿科患者的资格。纳入标准如下：（1）临床诊断为内八字步态，且体格检查显示旋转轮廓阳性；（2）可获得股骨轴位CT图像；以及（3）使用标准化影像方案获得的相应真正前后位（AP）和侧位股骨X线片，肢体位置一致，髌骨方向和足部放置通过地面标记控制。如果患者的X线片不是真正的AP或侧位，且股骨对线和旋转不良；如果CT数据不完整；或者有股骨手术史或先天性或获得性下肢畸形史，则排除患者。

数据收集

从患者电子病历中收集以下数据：人口统计学特征（影像检查时的年龄和性别）、侧别（左或右肢体）以及影像相关数据（平片和CT扫描）。平片和CT扫描作为常规临床评估的一部分获得，只有同一临床评估期间获得的配对影像研究才纳入分析。

使用X线片测量

平片采用标准化方案获得，旨在近似生理对线。肢体方向由髌骨方向而非足部标志确定。对于真正的AP位，放射技师通过患者衣物触诊髌骨并调整肢体直至髌骨直接朝前。通常，地面标记与第二足趾对齐，而髌骨朝前。此方向定义为前方向，并用于建立地面上标记的相应前后和内外侧参考线。对于真正的侧位，根据这些地面参考线将患者旋转90度相对于AP位，并通过触诊验证髌骨方向。X射线束从检查肢体的内侧水平方向发射。侧位时膝关节略微屈曲。所有外部矫形器在影像检查前移除。标准化扫描检查包括3次采集：1次双侧AP采集和2次侧位采集，每条下肢在侧位位置单独成像。根据该方案使用的采集参数，估计有效辐射剂量约为每次采集0.02至0.04 mSv，完整放射检查约为0.06至0.12 mSv。

股骨颈前倾角的X线测量采用基于正交投影的几何方法。在AP位上，使用最佳拟合圆确定股骨头中心，并沿股骨干中轴绘制垂直参考线。股骨头中心与该线之间的垂直距离定义为距离A。在侧位上，从股骨远端髁前三分之一点到股骨近端骨干中点绘制参考线。股骨头中心与该参考线之间的垂直距离定义为距离B。FAA使用预定义的三角关系计算，该关系源自AP和侧位投影上股骨头中心相对于股骨干参考线的两个正交线性偏移量（图1）。

开放多媒体模态

图1

开放多媒体模态

使用双平面X线片测量股骨颈前倾角。A，图像采集期间标准化患者体位。B，在前后位视图上，距离A定义为从股骨头中心到股骨干轴的垂直距离。C，在侧位视图上，股骨干参考线绘制在股骨近端骨干中点和股骨远端髁前三分之一之间；距离B定义为从股骨头中心到股骨干参考线的垂直距离。D，股骨颈前倾角（θ）使用三角关系从距离A和B计算得出[θ=arctan（B/A）]。

为减少测量偏倚，2名对CT测量结果设盲的骨科医生独立进行所有X线测量。每位观察者在至少2周间隔后重复测量以评估观察者内可靠性。观察者间可靠性和观察者内可靠性均使用组内相关系数（ICC）进行评估。对于可靠性分析，分析所有个体测量值而不取平均。对于后续X线与CT之间的比较分析，计算每位观察者重复测量值的平均值，并将2名观察者的平均值用作最终X线测量值。

使用CT扫描测量

股骨颈前倾角的CT测量值从股骨头延伸至股骨远端髁的轴位图像获得。为减少辐射暴露，使用超低剂量方案进行CT扫描，如先前所述。12 使用Lee二维方法测量股骨前倾角。13 近端股骨参考轴在单个轴位CT层面上定义为连接股骨头中心与大转子最头侧交点的直线。远端股骨参考轴由后髁轴定义。股骨前倾角确定为近端股骨参考轴与后髁轴之间的角度（图2）。

开放多媒体模态

图2

开放多媒体模态

使用Lee二维方法进行股骨前倾角的CT测量。近端股骨参考轴定义为在单个轴位CT层面（A）上连接股骨头中心和大转子最头侧交点的直线。远端股骨参考轴由后髁轴定义（B）。股骨前倾角确定为这2个参考轴之间的角度。黄线表示相应的参考轴。

CT测量由2名骨科医生独立进行，均对X线测量结果设盲。每位观察者在至少2周间隔后重复测量。使用重复测量值的ICC评估观察者间和观察者内可靠性。对于最终分析，计算每位观察者重复测量值的平均值，并将2名观察者的平均值用作代表性CT测量值。

统计分析

通过比较平片摄影获得的FAA测量值与CT获得的FAA测量值，将每个肢体作为配对观察进行分析。使用Shapiro-Wilk检验评估配对差值的正态性。使用配对统计检验、Pearson相关系数和Bland-Altman分析评估测量方法之间的一致性。进行Bland-Altman分析以计算平均差值（偏倚）和95%一致性界限。P值<0.05视为统计学显著。使用来自绝对一致性的双向随机效应模型的ICC评估X线和CT测量的观察者间和观察者内可靠性。ICC值解释为差（<0.50）、中等（0.50至0.75）、良好（0.75至0.90）或优秀（>0.90）。14 所有统计分析使用SPSS软件（版本28.0；IBM Corp.，Armonk，NY）进行。

结果

共有来自9名患者的18个配对肢体测量纳入最终分析。基线特征总结于表1。X线与CT之间的时间间隔为13.2±8.6天（表2）。使用平片摄影测得的平均FAA为32.8±6.7度，而使用CT测得的平均FAA为31.8±7.5度。因此，平均差值为1.0±1.7度（P=0.020）。

表1

患者特征

变量n（%）

患者数9

肢体数18

年龄（岁）

?均值±标准差9.1±2.5

?最小值-最大值5-12

性别

?男性3（33.3）

?女性6（66.7）

侧别

?左侧9

?右侧9

表2

X线与CT之间股骨颈前倾角测量的比较

变量值

X线与CT之间的时间间隔（天）

?均值±标准差13.2±8.6

?最小值-最大值0-23

股骨颈前倾角

?X线（度）32.8±6.7

?CT（度）31.8±7.5

?平均差值（度）1.0±1.7

P值0.020

CT表示计算机断层扫描。

X线测量的观察者间可靠性为优秀（ICC=0.936，95% CI：0.805-0.977）。两位观察者的观察者内可靠性同样为优秀（ICC分别为0.965和0.954）。对于CT测量，观察者间可靠性为优秀（ICC=0.989，95% CI：0.971-0.996）。同样，2名观察者的观察者内可靠性为优秀（ICC分别为0.983和0.985）。

Bland-Altman分析显示平片摄影与CT之间的平均差值为1.0度，表明存在小的系统性偏倚。95%一致性界限范围为?2.3至4.3度。大多数测量值落在这些界限内，仅有少量离群值（图3）。视觉检查显示，差异在测量范围内的分布未见明显趋势，提示不存在明显的比例偏倚。打开多媒体模态图3打开多媒体模态Bland-Altman图比较了采用X线平片和CT测量获得的股骨前倾角。实线表示平均差值，虚线表示95%一致性界限（均值±1.96个标准差）。讨论本研究提出了一种基于标准化双平面X线平片的测量方法，用于评估步态内旋（内八字步态）患儿的股骨前倾角。X线测量结果与CT测量结果（参考标准）高度一致。极小的系统性偏倚和狭窄的一致性界限表明，该X线平片方法可提供与CT测量结果在临床上相当的股骨前倾角估计值，且在可接受的临床阈值范围内。

Bland-Altman分析显示平均差值为1.0°，表明X线平片与CT之间存在较小的系统性偏倚。一致性界限范围约为?2.3°至4.3°。大多数测量值均落在该范围内，仅少数为离群值，这在此类分析中属于预期情况。未观察到明显的比例偏倚。总体而言，两种测量方法之间的一致性在临床上可接受。

配对比较显示两种方法之间存在显著差异（P=0.020）。然而，该差异的绝对幅度较小（约1°），低于通常认为的股骨前倾角测量的临床相关阈值。因此，该差异在日常临床决策中不太可能具有临床意义。

CT具有高空间分辨率，可三维显示股骨解剖结构，被广泛用作评估股骨前倾角的参考标准。然而，CT涉及电离辐射暴露，且需要精确的患者体位，这对于伴有扭转畸形的年幼儿童可能难以实现。研究报道，由于测量技术、层面选择和标志定义的不同，股骨前倾角测量结果存在变异性，尤其是在股骨形态异常的患者中。15,16 这些局限性使得有必要寻求替代方法，既能在保持足够临床决策准确性的同时减少辐射暴露。然而，由于患者特异性CT辐射剂量数据无法进行回顾性获取，因此无法对CT和X线平片之间的辐射暴露进行直接定量比较。

本X线平片方案具有若干实际优势。使用扫描摄影获取的全长股骨正位和侧位图像，结合使用地面标志的标准化患者体位，有助于在生理负重条件下获得整个股骨的正交投影。与以往依赖经颈侧位或股骨颈轴线间接近似的X线平片技术——例如Magilligan17最初描述的方法及后续的X线改良方法7,18——不同，本方法通过由两个垂直投影推导出的单一三角关系来计算股骨前倾角。由于计算基于线性偏移而非沿股骨干的直接角度测量，该方法还可减少股骨弯曲对前倾角估计值的影响。该方法避免了技术要求高、在儿童患者中往往难以准确获取的投照体位。

采用软件辅助的几何测量可增强客观性，减少对解剖标志主观视觉估计的依赖。基于X线的工具从标准X线平片重建股骨前倾角，已被证明具有比CT测量更高的效度和信度，表明软件算法可在无需专用影像设备的情况下提高测量一致性。19,20 先进的小剂量双平面成像系统可实现股骨版本的三维评估，同时减少辐射暴露，并与CT测量结果高度一致；然而，这些系统需要专用硬件、大量资金投入和专门安装。21–24 相比之下，本X线平片方法可使用常规X线设备实施，有望提高社区医院和门诊的可及性。

从临床角度来看，准确估计股骨前倾角对于纵向监测和手术规划均至关重要。对于步态内旋的儿童，由于股骨前倾角常随生长发育而自行减小，且此类人群不宜反复行CT检查，一种可靠的非CT测量方法在随访中尤为有用。11,25–27 然而，对于解剖结构不典型、测量值处于临界范围或手术规划需要精确三维评估的临床情况，仍可能需要CT评估。本研究人群（5至12岁或更小）所处的年龄段，股骨前倾角仍具有临床意义，且解剖结构足够一致，便于在不同影像模态之间进行比较。

本研究存在若干局限性，应予指出。相对较小的样本量和单中心设计可能限制研究结果的外推性。然而，每个肢体均有配对X线平片和CT测量数据，所有测量均采用标准化方案，并由两名观察者独立评估，从而减少了测量偏倚的可能性。对X线和CT测量均进行了正式的观察者间和观察者内信度分析。结果显示重复性极佳，支持了X线平片测量方法的可靠性。值得注意的是，本研究的主要目的是验证一种X线测量技术，而非提供人群水平估计值。X线与CT测量结果的密切一致性进一步支持了研究结果的可靠性。因此，尽管应谨慎解读研究结果，但本研究为双平面X线平片与CT之间的一致性提供了可靠的初步评估。需要更大规模的多中心队列和前瞻性研究来验证本方法。由于回顾性研究设计的限制，髋关节内旋和外旋的标准化定量测量未能一致获得。因此，无法评估临床旋转特征与基于影像的FAA测量之间的关系。未来纳入标准化体格检查和步态分析的前瞻性研究可能进一步阐明本方法的临床价值。

结论采用标准化双平面X线平片获得的股骨前倾角测量结果与CT测量结果在步态内旋儿童中高度一致。所提出的X线方法使用股骨正位和侧位投影，结合软件辅助的几何计算，提供了一种基于X线平片估计股骨前倾角的方法。该技术可考虑用于特定临床场景的初始评估和纵向随访，尤其是对于不宜反复行CT检查的儿童患者。需要在更大规模的多中心队列中进一步验证，以确认本方法的可重复性和临床适用性。