盂肱关节骨性结构MSCT后处理测量方法探讨及其初步应用

摘要

背景： 肩关节假体设计从第一代整体型假体到第四代三维解剖型假体发展迅速，第四代假体设计的基础是肩关节骨性结构的精确测量，现有各种测量方法测值差异大，缺点明显，其临床应用受到限制。因此，探索多层螺旋CT后处理技术测量盂肱关节骨性结构的方法具有重要意义。 目的： 探讨MSCT后处理技术测量盂肱关节骨性结构的方法及其初步运用，为国人肩关节假体设计提供部分参考数据。 方法： 51根中国成人干肱骨标本，其中右侧23根，左侧28根。50个中国成人肩胛骨干标本，其中右侧26个，左侧24个。50个中国成人肩关节防腐湿标本，其中右侧21个、左侧29个。使用SiemensSomatomSensation16多层螺旋CT扫描仪。图像传送到LEONARDO工作站行多平面重组及容积再现技术处理。MPR和VRT测量肱骨侧指标：(1)头扭转角；(2)斜倾角(3)头偏心距：向后的偏心距及向内的偏心距；(4)头关节面直径(5)头曲率半径(6)头高(7)头顶结节距；(8)头关节面张角；(9)髓腔宽度指标：外科颈平面髓腔宽度，外科颈下方20mm平面髓腔宽度，外科颈下方40mm平面髓腔宽度，外科颈下方60mm平面髓腔宽度，外科颈下方80mm平面髓腔宽度，肱骨近中段130mm平面髓腔宽度；(10)髓腔张口变化指标：FV1，FV2，FV3，FV4，FV5；(11)肱骨纵轴全长；(12)肱骨近中段圆柱体长度。盂侧指标：(1)盂斜倾角；(2)盂扭转角；(3)盂上下最大径；(4)盂上下曲率半径；(5)盂前后最大径；(6)盂前后曲率半径；(7)盂窝深度；(8)盂窝后松质骨深度；(9)盂窝后1厘米处松质骨宽度。盂肱关系指标：嵌合匹配指数。用MPR和VRT测量肱骨侧不同位置指标64项，MPR测量肩胛盂指标21项，盂肱关系指标4项。并行统计学处理。 结果： 1.肱骨侧：(1)肱骨冠状位、矢状位各指标VRT测量与厚层MPR测量值配对t检验提示冠状位头关节面直径、冠状位头曲率半径、肱骨纵轴全长三个指标VRT和厚层MPR两种方法测量统计学差异显著(P＜0.05)。说明不同的测量方法对该三项指标测值有影响。而其余10个指标，两种测量方法统计学差异不显著(P＞0.05)。(2)肱骨轴位指标薄层MPR、厚层MPR及VRT测量值方差分析提示干肱骨标本头高三种测量方法统计学差异显著(P＜0.05)，说明干肱骨标本轴位头高VRT测量和MPR测量统计学差异显著。而其余四个指标：头扭转角、头曲率半径、头关节面张角、头关节面直径三种测量方法统计学差异不显著(P＞0.05)。(3)51个干肱骨标本、50个防腐肩关节中湿肱骨标本各项指标测值独立样本t检验提示轴位厚层MPR头关节面直径、轴位VRT头高、冠状位VRT头高、矢状位VRT头高、矢状位VRT头关节面直径、矢状位VRT头曲率半径、冠状位VRT头关节面张角、矢状位VRT头关节面张角、矢状位厚层MPR头高、冠状位厚层MPR头顶结节距、矢状位厚层MPR头关节面张角、冠状位厚层MPRPOSN-60髓腔宽度、矢状位厚层MPRPOSN髓腔宽度、矢状位厚层MPR张口变化1等指标干、湿肱骨标本测值统计学差异显著(P＜0.05)。而其余指标测值干、湿标本统计学差异不显著(P＞0.05)。(4)肱骨侧指标测值情况：MPR冠状位、矢状位各指标均值比较，除头关节面张角冠状位测值小于矢状位及FV5冠状位测值等于矢状位外，其余指标均为冠状位测值大于矢状位。VRT冠状位、矢状位各指标均值比较，除头关节面张角冠状位测值小于矢状位外，其余指标冠状位测值大于矢状位。轴位头关节面直径、轴位头曲率半径小于冠状位测值，轴位头关节面张角大于矢状位，且大于冠状位测值。各项指标变异程度不同，如肱骨头扭转角变异较大3.3°～57.0°。髓腔宽度变化：肱骨近中段各平面髓腔宽度，均为冠状位测值大于矢状位，以肱骨近中段130mm平面冠状位和矢状位髓腔宽度差别最小，近似圆形，其余为椭圆形。髓腔张口变化以FV1最大最明显，FV2次之，从FV3到FV5冠状位和矢状位非常接近。(5)肱骨侧干标本、湿标本指标进行独立样本t检验，对统计学差异不显著的部分指标样本量为101者进行相关分析及绘制散点图，结果指标间相关显著性不一。 2.盂侧：(1)盂侧指标厚层MPR与薄层MPR测量值配对t检验提示盂前后曲率半径、盂扭转角、轴位盂窝深度、轴位盂窝后松质骨深度该四项指标厚层MPR和薄层MPR测量统计学差异不显著(P＞0.05)，即该四项指标取值两种测量方法都可以，没有差别。而盂上下最大径、盂上下曲率半径、盂前后最大径、冠状位盂窝深度、轴位盂窝后1cm松质骨宽度该五项指标厚层MPR和薄层MPR测量统计学差异显著(P＜0.05)，即该五项指标取值与使用何种测量方法有关，与是否为厚层MPR、薄层MPR有关。(2)肩胛骨干、湿标本各项指标独立样本t检验提示盂前后曲率半径、薄层MPR盂前后最大径、盂扭转角、盂上下曲率半径、盂斜倾角、厚层MPR冠状位盂窝深度、薄层MPR冠状位盂窝后1厘米松质骨宽度肩胛骨干、湿标本测值统计学差异显著(P＜0.05)。对这些指标进行描述性统计时，需区分肩胛骨干、湿标本测值，而其余指标则合并样本量为100进行描述性统计。(3)盂侧各项指标测量值：比较各项指标均值，盂前后曲率半径、薄层MPR盂前后最大径、盂上下曲率半径、厚层MPR盂斜倾角四项指标肩胛骨干标本测值均小于肩胛骨湿标本。而厚层MPR冠状位盂窝深度、薄层MPR盂窝后1厘米松质骨宽度两项指标肩胛骨干标本测值大于肩胛骨湿标本。盂扭转角肩胛骨干、湿标本测值差异很大，湿标本盂扭转角(-3.0°/-2.7°)较干标本盂扭转角(-0.4°/-0.34°)更呈后倾。而其余指标干、湿肩胛骨标本合并样本量为100，厚层MPR与薄层MRP测值差异不大。(4)盂侧指标相关分析：对肩胛骨干、湿标本指标进行独立样本t检验后，再对干、湿标本统计学差异不显著的指标合并样本量为100后进行相关分析及绘制散点图结果指标间相关显著性不一。 3.得出各指标均值、标准差、最大值、最小值，并与国内、国外相应指标测值对比。本实验肱骨纵轴长、冠状位头曲率半径、冠状位头高、向内侧偏心距、头顶结节距、冠状位头关节面张角、盂肱嵌合指数等指标测值均小于西方人，而向后侧偏心距、头斜倾角、盂斜倾角、盂上下曲率半径大于西方人。 结论： 1.通过本实验初步建立MSCT后处理技术测量盂肱关节骨性结构的测量方法，并证明MPR/VRT是测量盂肱关节骨性结构较好的方法。肱骨侧数据建议用VRT测量。 2.国人盂肱关节骨性结构解剖数据有不同程度变异，与西方人存在明显的差异，因此肩关节假体设计时需尺寸规格多样化。

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文献综述：肩关节假体设计相关的骨性结构测量研究进展

攻读硕士学位期间发表论文情况、申请专利情况