CT二维法与三维法测量股骨颈前倾角的比较研究

钟秀 张志勇 张云凤 王宇光

内蒙古医科大学第二附属医院 影像中心

内蒙古呼和浩特 010010

摘要目的比较CT二维法与三维法测量股骨颈前倾角与解剖法的一致性，探讨临床评估前倾角的方法。方法成人股骨干骨标本30例，分别应用解剖法、CT二维法、CT三维法测量股骨颈前倾角，运用配对t检验比较两种方法测量股骨颈前倾角与解剖法相比的准确性，运用组内相关系数（ICC）评估两种方法测量股骨颈前倾角与解剖法的一致性。结果 解剖法、CT二维法、CT三维法测量的股骨前倾角分别为10.47±3.79°、12.82±4.50°、9.80±4.16°。CT二维法、CT三维法测得的股骨前倾角与解剖法测量的结果比较无显著差异（P＜0.05）。 CT二维法与解剖法的ICC为0.872（95%CI, 0.770～0.932, P＜0.05）；CT三维法与解剖法的ICC为0.943 (95%CI, 0.855～0.977, P＜0.05)。结论 CT二维法、CT三维法均能比较准确地测量股骨前倾角，CT三维法测量准确性相对更高。

关键词：股骨前倾角 计算机体层成像 二维 三维

Objective To evaluate the accuracy of measuring femoral neck anteversion by 2D measurements and 3D measurements Methods The femoral neck anteversion angle of 30 adult femoral specimens were measured by the method of anatomy, CT 2D, and CT 3Drespectively, using the accuracy of the paired t test compared with the anatomical method, using the intra-class correlation coefficient (ICC) to evaluate the consistency of the femoral neck anteversionmeasured by the anatomical method. ResultsThe femoral neck anteversion measured by the method of anatomy, CT 2D and CT 3D were 10.47±3.79°、12.82±4.50°、9.80±4.16°, respectively. The comparison of the femoral neck anteversion determined by CT 2D and CT 3D was not significant (P <0.05). The ICC for CT 2D and anatomy was 0.872（95%CI, 0.770～0.932, P＜0.05）; the ICC for CT 3D and anatomy was 0.943 (95%CI, 0.855～0.977, P＜0.05). ConclusionThe methodof CT 2D and CT 3D can accurately measure the femoral neck anteversion，the methodof CT 3Dwas more accurate.

Key words: femoral neck anteversion,computer tomography, two dimensional , three dimensional

股骨颈前倾角（Femoral Neck Anteversion,FNA）是指股骨颈轴线与股骨冠状面所成的夹角，与髋臼朝向形成生理性适应，是维持髋关节的稳定性和正常步态的前提[1,2]，因而在骨科临床工作中具有重要意义。特别是发育性髋关节脱位截骨矫形术和人工髋关节置换术，都需要对FNA进行准确的测量以更精准地设计手术方案以确保手术效果。因此，如何准确测量FNA一直是骨科领域的关注热点。

随着科学技术的发展，FNA的测量方法也经历了不断的探索与改进[3,4]，目前临床应用最多的方法为CT二维法（Murphy解剖法）[5]和CT三维法[6] 。但是哪一种方法更为准确，一直没有统一的观点。本文以实体标本解剖测量为标准，比较CT二维法与CT三维法测量FNA的准确性，为临床准确测量FNA提供一定的参考。

材料与方法

由内蒙古医科大学解剖教研室提供完整的成人股骨干骨标本30例，其中左侧14例，右侧 16例，骨体均完整无破损，将股骨标本随机标号为1-30号。

1、股骨标本的解剖学测量 将股骨标本放于水平桌面，股骨内外侧髁、股骨大粗隆的最低点与桌面接触，此三点形成的平面（水平桌面）即为股骨冠状面。将股骨大粗隆的最低点置于两股骨髁最低点连线的中央，沿股骨长轴，与股骨同一水平，由头颈端向髁端观测。用游标卡尺分别定位股骨头的中心和股骨颈最窄径的中点。然后用定标仪定位此骨点。将量角器的长臂放在定标仪的两根标臂上，测量此两点连线与水平桌面的夹角，即为股骨前倾角。每个标本由同一个观测者用盲法分别测量两次，时间间隔大于24小时，取两次测量的平均值作为股骨标本的标准参考值。

2、CT测量

2.1图像扫描

应用SOMATOM Seimens 64排螺旋CT，将股骨标本平放于扫描床上，扫描股骨全长。扫描参数:管电压120 kV，管电流300 mA，层厚5mm，层间距5mm，重建层厚1.0mm。将图像传至后处理工作站，分别应用二维法及三维法进行股骨前倾角的测量。

2.2 CT二维法测量股骨颈前倾角

应用Murphy解剖法测量,股骨颈前倾角：选择股骨头最大横断面中心为股骨头中心，选择股骨颈基底最大椭圆断面中心为股骨颈基底中心，选择股骨内外髁骨性最低点层面为股骨髁层面。将三个层面在后处理系统上叠加后，股骨头中心与股骨颈基底中心连线为股骨颈轴，股骨内外髁骨性最低点连线为股骨髁轴，股骨颈轴与股骨髁轴之间的夹角即为股骨颈前倾角(图1 )。由同一个观测者用盲法分别测量两次，时间间隔大于24小时，取两次测量的平均值作为最终测量值。

2.3 三维法

将所获得的薄层图像进行容积重建，获得三维图像，旋转图像，将股骨内外侧髁最低点与大粗隆最低点连成一条直线，且大粗隆的最低点在两股骨髁连线的中央。取股骨头最长径的中点，股骨颈最窄径的中点，连接此两点确定股骨头颈的轴线。股骨颈轴与两髁轴连线的交角即为股骨颈前倾角(图2)。由同一个观测者用盲法分别测量两次，时间间隔大于24小时，取两次测量的平均值作为最终测量值。

图1 Murphy解剖法测量股骨颈前倾角，点A为股骨头中心点，点B为股骨颈基底中心点，二者连线a为股骨颈轴，股骨内外髁最低点连线b为股骨髁轴，股骨颈轴a与股骨髁轴平行线b’之间的夹角∠α即为前倾角。图2 三维法测量股骨颈前倾角，点A为股骨头中心点，点B为与股骨颈最窄处中心点。二者连线a为股骨颈轴，股骨内外髁最低点连线b为股骨髁轴，股骨颈轴a与股骨髁轴平行线b’之间的夹角∠α即为前倾角。

2.4统计学分析

所得数据用SSPS20.0统计软件进行分析，股骨颈解剖学测量结果分别与CT二维法、CT三维法测量结果进行配对样本t检验，并进行相关性分析。

结果

CT二维法与解剖法测量结果比较如表1，CT三维法与解剖法测量结果比较如表2。CT二维法、CT三维法与解剖法测量股骨颈前倾角一致性比较如表3。

解剖法、CT二维法、CT三维法测量的股骨前倾角分别为10.47±3.79°、12.82±4.50°、9.80±4.16°。CT二维法测得的股骨前倾角平均值大于解剖法的测量结果、CT三维法测得的股骨前倾角平均值小于解剖法的测量结果，但比较无显著性差异（P＜0.05）。

组内相关性比较，CT二维法与解剖法的ICC为0.872，CT三维法与解剖法的ICC为0.943，CT二维法、CT三维法与解剖法均有显著的一致性，而CT三维法与解剖法的一致性更高。

表1 CT二维法与解剖法测量股骨前倾角的结果对比

测量方法	X±S（°）	t值	P值
解剖法	10.47±3.79	-5.814	0.000
CT二维法	12.82±4.50

表2 CT三维法与解剖法测量股骨前倾角的结果对比

测量方法	X±S（°）				t值			P值
解剖法	10.47±3.79				2.628			0.014
CT三维法	9.80±4.16
表3CT二维法、CT三维法与解剖法测量股骨颈前倾角一致性比较
				95%CI
		ICC	下限			上限			P值
CT二维法-解剖法		.872	.770			.932			.000
CT三维法-解剖法		.943	.855			.977			.000

讨论

1954年Billing将FNA定义为股骨颈平面与髁平面的夹角，约10°～15°此定义得到了广泛的认同[4]。FNA的大小对维持髋关节的稳定性以及生物力学传导特性至关重要，在发育性髋关节脱位矫形术以及全髋关节置换术中具有重要的参考价值。因此，准确性高、可重复性好的测量FNA的方法对于以上髋关节疾病的术前评估、手术方案制定以及术后效果评价都有着非常重要的意义。

解剖学方法因为直观操作，结果较为准确，常作为其他测量方法的一致性或相关性研究的参考标准。1989年，wedge[7]等通过对尸体股骨的测量，得出FNA平均为8.02°。本实验用解剖法测得的股骨标本平均FNA为10.47°，在公认的正常值范围内。但因标本数量较少，不具有代表性，只是将其作为其他测量方法的标准。

临床上多用影像学方法来测量FNA，包括X光透视法、超声测量法、二维CT测量法、三维CT测量法

、MR测量法等。超声测量法一般用于新生儿DDH的初筛，准确性较差[8]；X光透视法测量方法复杂，也不够准确。MR测量法费用较高，扫描时间长，也不作为常规选择。二维CT测量法和三维CT测量法，因为操作相对简便，结果较为准确而成为临床最多使用的方法[9]。但是，二维CT测量法和三维CT测量法哪种更为准确，多年来并没有达成一致意见[10]。

CT二维测量法主要有Hernandez 测量法和Murphy测量法。李锋[11]通过对29例股骨标本的FNA应用Hernandez 法和Murphy法测量并与解剖测量结果比较，发现Murphy测量法测得的结果更接近解剖值，因此本文将Murphy测量法作为CT二维测量法。Jia[12]等在股骨三维重建模型上测量了FNA，并与普通二维CT测量方法进行了比较，认为三维与二维CT测量无明显差异。张海峰等[13]对140例干性股骨标本进行实际测量及CT扫描重建测量，实体测量前倾角平均值为14.34±0.86°，三维重建测量前倾角平均值为14.06±0.57°，两参数无统计学差异。Li[14]等对132例髋关节进行的三维重建测量，结果也证实三维测量的准确度最高。本文通过对30例股骨标本的测量分析得出，CT二维法、CT三维法测得的FNA与解剖法测量的结果比较均无显著差异，CT二维法与解剖法的组内相关系数为0.872，CT三维法与解剖法的组内相关系数为0.943，CT三维法与解剖法的一致性更高。这个结论与国内外大多数专家的结论一致。

FNA的测量之所以至今没有统一的标准，主要原因是股骨前倾角是两个平面的夹角，是一个三维空间的立体结构，而我们目前常用的CT测量方法，不论是二维法，还是三维法，最终都是转化为二维平面的测量，不能真正反映FNA的空间关系。而且，股骨颈的结构并不规则，测量时很难精准地确定股骨颈的轴线，造成不同测量者之间总是存在一定的误差。

随着现代计算机技术以及人工智能技术的发展，很多学者开始进行模拟FNA立体结构的测量方法，如3D打印技术的应用[15]、自动测量软件的开发[16]等等。但是这些方法还处在研究阶段，尚不能广泛应用于临床。我们期待新技术的发展为FNA的测量提供准确性更高、可重复性更好、操作更便捷的方法。

参考文献

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基金项目：内蒙古医科大学科技百万工程联合项目（YKD2017KJBW（LH）045）

作者简介：钟秀，1977年9月出生，医学博士，副主任医师