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1、朱建炜 1, 董启榕 2, 刘璠 1, 许炜玮 3( 1.南通大学附属医院 骨科, 江苏南通 226001; 2.苏州大学附属第二医院 骨科, 江苏苏州 215004;3.南通市虹桥医院 骨科, 江苏南通 226001)摘要: 目的 探讨国人正常股骨近端参数的特点, 为国产假体的设计和研究提供解剖学依据。方法 随机抽取100 例正常国人髋关节前后位 CR 片, 由 Unisight 医学图像处理软件测量股骨头直径、颈长、颈干角、偏心距、股骨头 垂直高度、干骺端宽度 T+20、TO、T- 20、峡部直径、峡部高度、髓腔闪烁指数和干骺端髓腔闪烁指数等参数, 并与国内 学者测量的以及欧美人股骨参数进
2、行比较。结果 本组国人正常股骨大体形态学参数与 Noble、Massin 等所测欧美 人的股骨参数几乎都有差别, 特别是偏心距、股骨头垂直高度、干骺端宽度 T+20、TO、T- 20、峡部直径、股骨头直径等 参数差别较大。本组测量的漏斗状股骨占 20%, 远高于 Noble、Massin 等测量欧美人的 8%和 11.5%, 差异有高度统计 学意义( P0.05) 。结论 CR 系统便于对股骨近端 大体形态的研究以及参数的测量, 可用于人群股骨形态的普查; 建立股骨近端参数的数据库对设计符合国人解剖特 点的股骨假体十分重要。关键词:股骨近端参数; 测量; 假体设计中图分类号: R681.8 文
3、献标识码: A 文章编号: 1673- 0399( 2008) 04- 0582- 04Study on the Pr oximal Femor al Par ameter s in the Healthy ChineseZHU Jian- wei1, DONG Qi- rong2, LIU Fan1, XU Wei- wei3(1.Dept of Orthopaedics, the Hospital Affiliated to Nantong University, Jiangsu Nantong 226001, China;2.Dept Orthopaedics, the Second H
4、ospital Affiliated to Suzhou University, Jiangsu Suzhou 215004, China;3.Dept Orthopaedics, Nantong Hongqiao Hospital,Jiangsu Nantong 226001,China)Abstr act:ObjectiveTo explore the characteristics of proximal femoral parameter in thehealthy Chinese and provide anatomic basis for the design and resear
5、ch of the domestic prosthesis.Methods One hundred computed radiographs perpendicular to the hip joint were selected ran- domly and the proximal femoral parameter were measured by means of Unisight software. These parameters include diameter of femoral head, length of femoral neck, neck - shaft angle
6、, offset, high of femoral head, the width of bone medullary cavity at the plane of lesser trochanter, 20mm above and below the lesser trochanter, diameter and height of the narrow cavity, canal flare index(CFI) and metaphyseal canal flare index (MCFI). The proximal femoral parameters among the Chine
7、se,American and European were compared. ResultsThere were significant differences in the proxi-mal femoral parameters between ours and American and European, especially in aspect of offset,height of femoral head, diameter of femoral head, the width of bone medullary cavity at the plane of lesser tro
8、chanter,20mm above and below the lesser trochanter and diameter of the narrow cavi- ty. The percentage of funnel - shaped femora (CFI 4.7) in our group was larger than that of the American or the European ( P0.01) ,which was 20%, 8%, and11.5% respectively, but there was no significant difference bet
9、ween ours and other domestic scholars. Conclusion Computed radio- graph system facililates to the research of the morphology of the proximal femur and the measure-tant for research and manufacture of the domestic prosthesis fitting the features of the femurs ofthe Chinese femoral to set up a databas
10、e of the healthy Chinese proximal femora.Key wor ds: proximal femoral parameters; measurement; prosthesis design髋关节是人体重要的负重关节。据统计, 每年全世界约有 200 万患者进行全髋关节置换手术。对于 人工髋关节置换而言, 人们最关心的是假体植入后 的初始及远期稳定性。股骨假体的稳定性是与股骨 假体与髓腔的匹配程度密切相关的1。为了得到股骨 假体与股骨髓腔的完好匹配, 需要对国人正常股骨 近端髓腔的形态特点进行研究。关于股骨近端各参 数的测量工作在国内外已有许多学者做过2- 4
11、。本研 究的目的是探讨正常国人股骨近端解剖参数的特 点, 并与白种人股骨近端形态进行比较, 为设计出符 合国人的人工髋关节假体提供一定的参考依据。线与股骨干中轴线的夹角ORN; (5)颈长: 股骨头球心 O 至颈中轴线与股骨干长轴的交点 R 间的距 离, 即线段 OR 的长度; (6)偏心距: 自股骨头球心作 股骨干长轴的垂线垂足为 P, 股骨头球心到垂足的 距离为偏心距, 即线段 OP 的长度; (7)TO: 过小粗隆 中点作股骨干长轴的垂线, 与髓腔内外侧缘相交, 交点间的宽度为 TO; (8) T+20: 过小粗隆中点上 20 mm 作股骨干长轴的垂线, 与髓腔内外侧缘相交, 交 点间宽
12、度为 T+20; (9)T- 20: 过小粗隆下 20 mm 作股 骨干长轴的垂线, 与髓腔内外侧缘相交, 交点间的 宽度为 T- 20; (10) 峡部直径: 股骨干最狭窄部的直 径; (11)髓腔闪烁指数: 干骺宽度与峡部直径的比值 (T+20 / 峡部直径); (12) 干骺端髓腔闪烁指数: T+20 与 T- 20 的比值(T+20 /T- 20); (13)股骨头垂直高度: TO 与股骨干中轴线的交点为 M, PM 的距离为股骨 头垂直高度; (14)峡部高度: 峡部直径与股骨干中轴 线的交点为 N, MN 的距离为峡部高度。测量参数包 括 , 髓 外 参 数 : 股 骨 头 直 径
13、 、颈 长 、颈 干 角 、偏 心 距 ( offset 值) 、股骨头垂直高度; 髓内参数: 干骺端宽 度 T+20、TO、T- 20、峡部直径、峡部高度、髓腔闪烁 指数 (canal flare index,CFI)、干骺端髓腔闪烁指数 (metaphyseal canal flare index,MCFI)。1.4 统计学处理1资料与方法1.1对象与材料2005 年 2 月至 2005 年 9 月,随机抽取正常国人 100 例髋关节前后位计算机 X 线摄影(computedradiography, CR)片, 排除畸形、肿瘤、创伤等病变。其 中男 58 例, 女 42 例; 年龄 187
14、5 岁, 平均 40.13 岁。主要仪器设备及软件: SIEMENSnisight 医学图像处理软件。1.2拍摄方法X 光机, EBMU-测试者仰卧于摄影台上,双下肢标准中立位,紧贴 X 线片, 摄影距离 100 cm, 以小转子水平为中心。拍摄时左右腿随机, 要求股骨内旋, 使股骨颈处 在冠状面, 于股骨颈纵轴平行位摄片。拍摄条件:68 kV, 18 mAs。先将 X 线拍摄的影像信息记录在 影像板(Image Plate,IP)上, 随后激光扫描 曝 光 后 的 影像板, 再转换为数字信号输入计算机,最后经由图 像处理工作站在显示屏上显示出灰阶图像。每张 CR 数字影像要求至少包括 2/3
15、 的股骨干。1.3 测量方法参数的测量方法如下: ( 1) 股骨头球心、直径: 股骨头球心应为股骨转动中心, 用不同大小的圆的 模板来确定股骨头球心 O 和直径 D; (2)股骨颈中轴 线: 垂直于股骨颈, 在股骨颈的内侧、中线和外侧各 作 1 条股骨颈的垂线 I1、I2、I3, 分别找其中点, 通过 股骨头球心与上述 3 个中点的拟合直线作为股骨 颈中轴线, 即直线 OR; (3)股骨干长轴: 垂直于股骨 干方向, 作上、中、下 3 条垂线, 分别找其中点, 作三 点的拟合直线, 即直线 PN; (4)颈干角: 股骨颈中轴将所测数据搜集整理后,件进行统计学处理。利用 SAS6.12 统计软2
16、 结果股骨近端结构的几何参数, 包括各参数的平均 值、标准差、最大值、最小值如表 1 所示。本试验结 果 显 示 正 常 国 人 股 骨 大 体 形 态 学 参 数 与 Noble、 Massin 所测白种人大体形态参数几乎都有差别2, 3, 特别是 offset、股骨头垂直高度、干骺端宽度 T+20、 TO、T- 20、峡部直径、股骨头直径等参数差别较大见 表 2、3。 参 照 Noble 对 股 骨 形 态 按 髓 腔 闪 烁 指 数( CFI) 进行分类2: 烟囱状, CFI4.7。我们测量的漏斗状股骨占 20%,远 高 于 Noble、Massin 等 测 量 的 欧 美 人 8% 和
17、 11.5% , 差异有统计学意义( 2=86.90, P0.05) 。股骨参数平均值标准差最大值最小值股骨近端形态的研究主要有两种方法: 一种是通过尸体骨的实际解剖测量, 另一种是通过影像学 方法来测量6。我们的测量方法是利用 CR 系统来进 行的。CR 系统使用影像板(image plate,IP)为探测器, 利用现有的 X 线设备进行 X 线影像信息的采集来 实现图像的获取。CR 系统具有多种处理技术如谐调 处理、空间频率处理、时间减影、能量减影、体层伪影 抑制、动态范围控制等, 且具有很强的后处理功能, 如测量(大小、面积、密度)、局部放大、对比度转换、对 比度反转、影像边缘增强和多幅
18、显示, 为影像诊断中年龄( 岁)股骨头直径(cm)颈长(cm)颈干角(度)偏心距(cm)股骨头高度(cm) T+20(cm)TO(cm)T- 20(cm)峡部直径(cm) 峡部高度(cm) CFIMCFI40.135.064.88124.243.985.714.382.591.921.0811.744.092.2414.400.420.525.540.590.670.560.370.300.181.970.760.2975.005.836.05137.705.626.935.843.691.081.5315.805.823.1818.003.963.74111.602.834.053.080.
19、891.350.766.722.811.74的细节观察、前后对比和定量分析提供了技术支持。CR 系统 IP 板代替胶片可重复使用, 实现了影像数表 2 不同文献股骨近端解剖参数比较(xs)股骨参数本文刘勤NobleMassin年龄(岁)股骨头直径(cm)颈长(cm)颈干角(度)偏心距(cm)股骨头高度(cm) T+20(cm)TO(cm)T- 20(cm)峡部直径(cm) 峡部高度(cm) CFIMCFI40.1314.405.060.424.880.52124.245.543.980.595.710.674.380.562.590.371.920.301.080.1811.741.974.0
20、90.762.240.2946.055.151.064.670.11122.741.493.900.125.050.164.310.162.630.091.860.071.100.0510.170.444.030.222.360.0869.9013.04.610.483.550.26124.707.44.300.685.160.714.540.532.940.462.090.351.230.23-3.800.74-66.9011.904.560.424.940.58123.108.24.100.625.870.724.410.602.650.361.960.291.240.23-3.600.8
21、-均为 X 线片测量, 除为 200 例股骨片, 其余均为 100 例; “- ”代表统计文献中没有数据。表 3不同人群股骨形态 CFI 分类比例( %)它, 即便是同一民族,不同时代的股骨形态也会有明显差别9。从我们的研究中可以看到国人的股骨上 段髓腔大小和形状与欧美人种存在差别, 自小转子 上 2 cm 至狭窄处, 髓腔均较西方人为窄, 特别是小 转子处髓腔前后宽度国人与欧美人的均数差达到3.5 mm。而我们测量的髓腔闪烁指数、股骨头直径 要大于欧美人。我们测量的漏斗状股骨占 20%, 远 高于 Noble、Massin 等测量的欧美人的 8% 和 11.5%人群烟囱状(3)正常(34.7
22、)漏斗状(74.7)本文刘勤NobleMassin9.012.79.016.571.069.683.072.020.017.68.011.5字化存贮和数据库管理,有利于查询和比较,实现了资源共享7、8。因此, 我们认为 CR 系统适宜对人群股 骨形态进行普查。( P0.05) 。本试验结果显示正常国人股骨的偏心距、股骨头垂直高度等参数 与 Noble、Massin 所 测 欧 美衡、关节的稳定和双下肢等长, 并有利于髋关节的稳定性, 提高髋关节的外展范围及外展肌力3。就国 人来讲,个体间的变化也是很大的。比如, 本组资料 中, 在小转子上 2 cm 处, 髓腔最窄者仅 30.8 mm, 而最宽
23、者达 58.4 mm, 相差 27.6 mm; 狭窄处的位置 最近者为 67.2 mm, 最远者为 158.0 mm, 相差达 90.8 mm。此外, 我们所测的股骨参数与国内刘勤等所 报道的也有一些差别。比如, 我们测的峡部高度均 值为 117.4 mm, 刘勤等测得为 101.7 mm, 相差 15.7mm; 我们测得股骨头垂直高度均值为 57.1 mm, 刘 勤等测得为 50.5 mm, 相差 6.6 mm。在临床上, 这些 差别足以影响手术的成败。目前国内使用的人工髋关节假体大部分从国 外进口,其设计数据均来源于欧美人种,而国人与西参考文献:1Laine HJ, Lehto MUK,
24、Moilanen T. The effects of ce-mentless femoral stem shape and proximal surface tex- ture on “fit- and- fill”characteristics and on bone remo- delingJ. Springer- verlag, 2000,24(6):184- 190.Noble PC, Alexander JW, Lindahl LJ, et al. The anatomic basis of femoral component design. Clin Or- thop,1988,
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26、, 李 秀 平 , 等. 中 国 人 股 骨 近 端 参 数 统 计J.解剖与临床, 2005, 10( 1) , 25- 27.Liu Jianguo, Li Dongsong, MA Wei hua, et al. Com- puter assisted reconstruction of three dimensional canal model of femur and design for custom made stem J. Chinese Medical journal, 2004, 117(8):1265- 1270. Kimme Smith C, Aberel DR, Sa
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28、 Xu J. The measurement of proximal femur and its clinical significance J. Clinical J Or- thopaedics, 2002, 5(3):164- 166.方人的股骨形态和大小存在差异,且股骨假体与股6骨上段髓腔的匹配与否将直接影响人工髋关节置换手术的近期和远期效果。所以,有必要设计符合中 国人解剖特点的股骨假体。由于人体是个性化的, 植入假体的个性化一定会成为关节置换的发展方 向。尽管现在许多科研工作者对股骨近端几何形态 进行了大量的测量及分析, 但对于国人股骨近端形 态的系统研究刚刚开始。我国疆域辽阔,
29、不同地区 所测的股骨上端的数据存在着差别10,11。设计出符合 国人解剖特点的髋关节假体, 需要有大量国人股骨 相应的参数。因此, 我们认为, 建立正常国人股骨参 数的数据库十分必要。本实验只是国人假体设计的 开端, 所得参数数据为初步结果,只能提供部分解剖 资料, 还需要对原始数据进行归类和分组处理,进一 步研究其生物力学性能等。至于如何准确测量股骨 近端参数, 股骨假体柄长度要多长更合理, 利用什 么方法研究股骨近端参数更为精确、有效等问题, 均有待于进一步研究和探讨。78910 Ding Y, Liu ShL, Ma RF, et al. Anatomical basis forthe design of the Chinese femoral implant J. Chin J Clin Anat, 2003, 21(4):341- 343.11 白 波, 董伟强.中国华南地区髋关节的测量参数及临床意义J. 中国临床解剖学杂志, 2004, 22( 6) : 592- 595.
