X线投射角度对踝关节影像学评估的影响

张超 王旭马昕 黄加张 张益钧 王晨 许鉴 陈立

（复旦大学附属华山医院骨科，上海 200040）

X线投射角度对踝关节影像学评估的影响

张超 王旭*马昕 黄加张 张益钧 王晨 许鉴 陈立

（复旦大学附属华山医院骨科，上海 200040）

背景：临床手术中通常用X线来确认踝关节骨折治疗时的解剖复位。但由于踝关节的各参数存在个体差异，因此，摄片时足的旋转角度无法准确控制。目前，对于投射角度对踝关节评估的研究较少。

目的：本研究通过不同旋转角度对踝关节进行透视，评估相关参数对下胫腓联合及三角韧带损伤诊断的可靠性。

方法 ：取 8 具新 鲜下肢尸体标本，分 别在正常情 况以及建立腓骨短缩和（或）三角韧带损伤模型后，“C”型臂 X 线机以 5°为间隔，从-30°至30°逐一测量内踝间隙、胫距上间隙、胫腓间隙及胫腓重叠的距离。

结果：正常情况下，内踝间隙平均为（2.58±0.59）mm，胫距上间隙为（2.89±0.56）mm，胫腓间隙为（3.03±0.72）mm，胫腓重叠为（4.25±3.14）mm。建立腓骨短缩和（或）三角韧带损伤模型后，内踝间隙及胫腓间隙变大，而胫距上间隙及胫腓重叠变小。所有参数值均随X线投射角度的改变而发生相应变化。

结论：胫腓间隙受透照角度的影响较小，是判断下胫腓联合损伤较为可靠的影像学参数。内踝间隙始终小于胫距上间隙，一旦内踝间隙超过胫距上间隙，则应怀疑三角韧带损伤，或存在外踝短缩畸形的可能。胫腓重叠不会出现负值，如果出现负值，意味着下胫腓联合存在损伤。

X线；投射角度；踝关节参数；评估

Background:X-ray is used to confirm intraoperative anatomic reduction of ankle fractures.However,because of individual differences in ankle-related parameters,the rotation angle of foot can not be accurately controlled.It makes radiologic assessment difficult,and few studies have been reported.

Objective:To measure radiologic parameters of the ankle in different projective angles and to evaluate the reliability of these parameters in the diagnosis of distal tibiofibular syndesmosis and deltoid ligament disruption.

Methods:Eight fresh lower limb specimens were collected in the study.The models of fibula shortening and deltoid ligament injury were constructed.The radiologic parameters,including medial clear space,superior clear space,tibiofibular clear space and tibiofibular overlap were measured in the normal specimen and the models of fibula shortening and deltoid ligament injury by"C"arm X-ray machine from-30°to 30°with an interval of 5°.

Results:The average medial clear space,superior clear space,tibiofibular clear space and tibiofibular overlap were(2.58± 0.59)mm,(2.89±0.56)mm,(3.03±0.72)mm,and(4.25±3.14)mm,respectively,in the normal specimens.In shortened fibula and(or)deltoid ligament injury models,the medial clear space and tibiofibular clear space increased,while the superior clear space and tibiofibular overlap decreased.The values of all parameters changed with different projective angles of X-ray.

Conclusions:There are few changes of tibiofibular clear space from different projective angles.So it is a reliable imaging parameters to judge distal tibiofibular syndesmosis.If medial clear space is bigger than superior clear space,the deltoid ligament may be disrupted or the length of fibula may be lost.The negative value of tibiofibular overlap means inferior tibiofibular joint injury.

下胫腓联合对于维持踝关节的稳定性至关重要。即使踝穴的宽度轻微增宽，也会引起距骨移位和踝关节生物力学改变。目前广泛认为，踝关节骨折后踝穴必须解剖复位才能获得良好的愈 后[1]。临床上通常用X线来确认踝关节损伤治疗时踝穴的解剖复位。然而，衡量正常踝关节的各参数，如内踝间隙（medial clear space）、胫 距 上 间 隙（superior clear space）、胫腓间隙（tibiofibular clear space）、胫腓重叠（tibiofibular overlap）等在不同的个体中存在差异。尽管踝穴片能较好地评估踝关节的各参数，但其重复性困难，且足的旋转角度无法准确控制。因此，本实验通过模拟临床上常见的外踝骨折引起的下胫腓联合和（或）内踝三角韧带损伤，并旋转“C”型臂X线机，在不同角度对踝关节进行透视，探讨踝关节各参数的变化规律。

1 材料与方法

1.1 材料

实验所用的8具膝关节以下新鲜下肢标本均由复旦大学附属华山医院骨科应用解剖中心提供，其中男5具，女3具；左侧7具、右侧1具；供体年龄49～67 岁，平均 59 岁。所有标本统一保留 30 cm 的高度（自足底至近端截断面）。实验前摄X线片（包括正侧位及前后位），排除足踝部原有疾病（包括骨折、畸形、骨关节炎等）。-20℃低温保存标本，实验前 12 h常温下解冻。

1.2 腓骨短缩畸形造模及不同角度透视

标本准备：解 冻后，每具标本用两枚 4 mm 带螺纹斯氏针在胫腓骨离断水平以下 5 cm 处经冠状位贯穿胫腓骨将其固定，避免造模时近端腓骨向远端移动。去除踝关节以上所有皮肤及皮下组织，保留肌腱、韧带。用石膏将所有标本固定在中立位。

正常投射：“C”型臂 X线机沿着下肢纵轴旋转，投射角度从-30°至30°，每隔5°依次透视（规定：-5°即下肢相对内旋5°，5°即下肢相对外旋 5°）。每次摄片时，视野内需放置 30 mm 长的针头。

建立腓骨短缩畸形模型及投射：将8具标本随机分为A、B两组，每组4具标本。A组切断下胫腓前韧带和三角韧带，B组仅切断下胫腓前韧带。所有8具标本于踝关节上方 45 mm 横行锯断腓骨，模拟 SER型骨折。在锯骨线近端6 mm处横行截骨（电锯下缘平 6 mm 线），采用后侧接骨板固定，制造 6 mm 短缩模型（两次截骨共损失2 mm）。断端依次垫入2块接骨板（厚度 1 mm），制造 4 mm 短缩模型，牢固固定后将断端垫入的接骨板取出。石膏置于中立位，木架固 定 ，“C”型 臂 X 线 机 分 别 沿 着 下 肢 纵 轴 旋转 透 视 。断端依次垫入3块接骨板，制造2 mm短缩模型，按如上操作步骤再次行不同角度透视。

1.3 数据测量

用高清数码相机将所有标本的透视片拍下。在AutoCAD 2010 上分别测量踝关节相关参数数值（图1）。①内踝间隙：距骨穹隆水平以下 5 mm 处，距骨内侧缘与内踝外侧缘之间的距离；②胫距上间隙：距骨穹隆（距骨最高点）至胫骨远端关节面之间的距离；③胫腓间隙：胫骨远端关节面以上 1 cm 处，腓骨内侧缘与胫骨后方外侧缘（其延伸至腓骨切迹）之间的距离；④胫腓重叠：胫骨远端关节面以上 1 cm 处，腓骨远端与胫骨前结节之间的最大重叠距离。

图1 踝关节参数测量标志

1.4 统计学处理

采用 SPSS 16.0 统计软件进行数据分析。t检验进行组内两均数之间的比较，设定检验标准α=0.05，当测量指标 P＜0.05 时为差 异有统计学意义。采用Kruskal Wallis 检 验 进 行 各 组 间 均 数 之 间 的 多 重 比较 ，设 定检 验 标 准 α =0.05，则 α'=1-（1- α）1/10=0.005，当测量指标P＜0.005时认为差异有统计学意义。

2 结果

本次实验分别测量了正常情况下与腓骨短缩时踝关节的内踝间隙、胫距上间隙、胫腓间隙及胫腓重叠的数值（表1），并绘制了各参数与“C”型臂X线机旋转角度的变化关系图（图2）。但实验过程中，建立腓骨短缩 6 mm 模型时失败，故无法获得相应的踝关节参数。

2.1 内踝间隙

本实验中，正常情况下，各标本之间的内踝间隙差 异 较 大 ，从 1.38 mm 至 3.81 mm 不 等 ，平 均 值 为（2.58±0.59）mm。与造模前比较，当腓骨发生短缩时，内踝间隙均变大，差异有统计学意义（P＜0.005）。与腓骨短缩 2 mm 时比较，腓骨短缩 4 mm 时内踝间隙变大（P＜0.005），提示腓骨短缩程度越大，内踝间隙增加越大。另外，与三角韧带完整的标本比较，切断内侧的三角韧带后，内踝间隙的平均值变大 ，A 组 腓 骨 短 缩 4 mm 时 ，内 踝 间 隙 为（5.67±0.46）mm；腓骨短缩 2 mm 时，内踝间隙为（5.32±0.50）mm；前者显著大于后者（P＜0.005）。

表1 正常情况下及腓骨短缩时踝关节相应参数的数值（mm，）

表1 正常情况下及腓骨短缩时踝关节相应参数的数值（mm，）

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2.2 胫距上间隙的宽度

与正常值相比，建立腓骨短缩模型后，无论有无内侧的三角韧带损伤，胫距上间隙均变小，且有显著的统计学差异（P＜0.005），但短缩模型组之间比较，胫距上间隙无显著的统计学差异（P＞0.005）。此外，本实验还发现，正常情况下，内踝间隙显著小于胫距上间隙（P＜0.05），而腓骨发生短缩及下胫腓前韧带损伤时，无论内侧的三角韧带是否断裂，内踝间隙均增大超过胫距上间隙，差异有统计学意义（P＜0.05）。

2.3 胫腓间隙的宽度

与正常值相比，切断下胫腓前韧带且腓骨短缩4 mm 时，不论三角韧带是否损 伤，胫腓间隙均增大（P＜0.005），而腓骨短缩 2 mm 时，胫腓间隙变化不明显（P＞0.005）。与腓骨短缩 2 mm 时相比，腓骨短缩 4 mm时的胫腓间隙明显变大（P＜0.005）。当腓骨短缩程度相同时，三角韧带损伤进一步使胫腓间隙变大（P＜0.005）。

2.4 胫腓重叠的宽度

与正常值相比，腓骨短缩 4 mm时的胫腓重叠平均值明显变小（P＜0.005），而腓骨短缩 2 mm 时的胫腓 重叠平 均 值变 化 不明 显（P＞0.005）。 腓骨短 缩 4 mm 与短缩 2 mm相比，胫腓重叠平均值无显著统计学差异（P＞0.005）。当腓骨短缩程度相同时，切断三角韧带会引起胫腓重叠进一步变小，但无显著的统计学差异（P＞0.005）。

2.5 踝关节各参数与“C”型臂X 线机旋转角度的变化关系

图2 测量参数与“C”型臂X线机旋转角度的关系

当“C”型 臂 X 线机沿下肢纵轴从-30°至 30°时，内踝间隙的变化如图2。从图中可以发现，当“C”型臂X线机旋转至-15°时，相当于下肢内旋15°时，内踝间 隙 达到最大 值 ；“C”型臂 X 线机处 于 其他旋转 角度进行透视时，内踝间隙随之变小。胫距上间隙的宽度随着“C”型臂X线机的旋转角度改变呈波动性变化。胫腓间隙的宽度随着“C”型臂X线机沿下肢纵轴从-30°开始，其数值逐渐增大，至“C”型臂X 线机旋转至30°时达到最大值，但总体变化不显著。而胫腓重叠的宽度随“C”型臂X线机旋转角度改变，其数值变化显著，“C”型臂 X 线机旋转至 30°时达到最大值。“C”型臂 X 线机每改变 5°，胫腓重叠的宽度约增加1 mm。本次实验还发现胫腓重叠在“C”型臂X 线机任何旋转角度下透视均为正值，提示无论投射角度如何变化都存在胫腓骨的重叠。

3 讨论

X线对下胫腓联合及踝穴完整性的评估非常重要。本实验通过旋转“C”型臂X线机，从不同角度对踝关节进行透视，通过测量踝关节相关参数，提高对下胫腓联合及踝穴损伤的诊断。

目前文献上对内踝间隙的研究尚未形成统一观点。早在 1949 年，Kristensen 指出正常的内踝间隙宽度约为 4 mm。而通过对尸体标本的研究，Koval等[2]认为正常的内侧间隙应小于5 mm，对于内侧间隙正常值是 4 mm 还是 5 mm 给判断三角韧带损伤造成了一定的不精确性，Park 等[3]认为腓骨远端骨折后，背伸外旋应力位片上内踝间隙＞5 mm是预测三角韧带损伤的最可靠证据。外旋应力位片上，内踝间隙≥4 mm时，其诊断的特异性下降，出现假阳性率；而内踝间隙≥6 mm 时，其诊断的敏感性下降，出现假阴性率。在其他条件下或者内踝间隙增加 2 mm 或 3 mm 时，其预测率均会下降。我们的研究结果发现各标本之间内踝 间 隙的数值差异 较 大，这可能与 Murphy[4]和Joshua[5]等报道的研究内侧间隙的正常值与性别和身高具有一定的相关性有关。当仅切断下胫腓前韧带并同时模拟腓骨短缩时，内踝间隙变大，但所有的数值均≤5 mm，并且短缩程度越严重，内踝间隙数值增大越明显。当同时切断下胫腓前韧带和三角韧带时，我们发现内踝间隙的平均值超过 5 mm，这与之前的文献观点相似[3]。但“C”型臂 X 线机在不同的旋转角度透视时，内踝间隙随着投射角度的变化而变化。从图2中可以看出，当“C”型臂X线机处于-15°，相当于下肢内旋15°时，内踝间隙达到最大值，而在其他角度透视时，内踝间隙随之变小。当“C”型臂X线机处于 15°～30°透视时，内踝间隙均≤5 mm，这与 Park等[3]提出的观点不符，即出现了假阳性。

临床上对胫距上间隙的研究不多，曾预测胫距上间隙的数值与内踝间隙大致相同或约为 4 mm。 Joshua[5]最 近的 研究 显示 ，男 性 胫距 上间 隙为（3.8 ± 0.5）mm，女性为（3.0±0.4）mm。DeAngelis等[6]研究了正常踝关节的内踝间隙和胫距上间隙的关系，认为胫距上间隙与内踝间隙的差异在1 mm以上才有临床 意义 。 Brenmer 等[7]在 尸体 研 究中 也发 现了该 规律，并且认为一旦内踝间隙超过胫距上间隙，则提示三角韧带损伤，这是下胫腓联合损伤常见的伴发伤。我们的研究结果也得出了同样的结论。然而，当腓骨发生短缩时，无论三角韧带断裂与否，内踝间隙的平均值大于胫距上间隙，且差距在 1 mm 以上。

此外，Brenmer等[7]还发现，在不同角度行 X 线透视时，内踝间隙与胫距上间隙的绝对值变化较大。我们的研究也表明，当“C”型臂X线机从-30°旋转至30°时，内踝间隙与胫距上间隙的数值变化程度明显（图2）。

早些年，Ostrum 等[8]分别测量了男、女性的胫腓间隙和胫腓重叠数值。他们的结果显示，正常情况下，男 性胫腓间隙≤6.47 mm，胫腓 重 叠≥5.7 mm，而女 性 胫腓间隙 ≤5.16 mm，胫腓重叠≥2.1 mm。 我 们的结果显示，正常情况下，胫腓间隙的平均值为（1.94±0.19）mm，胫腓重叠的平均值为（6.65±3.14）mm，与之产生差异的原因可能是人种的不同造成的。当切断下胫腓前韧带并建立腓骨短缩模型时，胫腓间隙变大，且腓骨短缩程度越大，胫腓间隙的数值增加越明显，但两者的差异无显著统计学意义。在此基础上进一步切断三角韧带，我们发现胫腓间隙的宽度进一步变大，而胫腓重叠的宽度随之变小，表明三角韧带损伤会引起下胫腓联合的不稳定。另外，Pneumaticos 等[9]研究发现胫腓间隙的数值随着 X线投射角度的改变而变化的不明显，因此他们认为其对远端胫腓关节面完整性的评估具有重复性和可靠性。Brenmer等[7]的研究也证实了这个观点，这与我们的研究结果基本一致，即随着“C”型臂X线机的旋转，胫腓间隙的数值波动不大。然而，Pneumaticos等[9]指出，正常情况下，“C”型臂 X 线机在任何角度对踝关节透视时，胫腓重叠的数值均为正值，即一旦胫腓重叠出现负值，提示下胫腓联合出现损伤。而且胫腓重叠随着X线投射角度的改变而变化较大，因此不能作为踝穴完整性的评估参数。我们的研究也得到了同样的结果。

综上，我们发现，“C”型臂 X 线机在不同角度对踝关节进行透视时，内踝间隙、胫距上间隙及胫腓重叠的数值变化较大，而胫腓间隙的数值波动较小，可作为判断下胫腓联合损伤较为可靠的影像学参数。另外，“C”型臂 X 线机在不同投射角度下，内踝间隙始终小于胫距上间隙，一旦内踝间隙超过胫距上间隙，则应怀疑三角韧带损伤，或存在外踝短缩畸形的可能。胫腓重叠不会出现负值，如果出现负值，意味着下胫腓联合存在损伤。术中对三个参数同时进行测量，相对测量单一指标可以更好地判断三角韧带和下胫腓联合的损伤。

[1]van Dijk CN,Verhagen RA,Tol JL.Arthroscopy for problems after ankle fracture.J Bone Joint Surg Br,1997,79(2): 280-284.

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[9]Pneumaticos SG,Noble PC,Chatziioannou SN,et al.The effects of rotation on radiographic evaluation of the tibiofibular syndesmosis.Foot Ankle Int,2002,23(2):107-111.

第三期骨干医师培训班通知——骨不连、骨缺损专题

由中国骨科医师分会外固定与肢体重建工作委员会与国家康复医院矫形外科联合主办的“第三期骨干医师培训班——骨不连、骨缺损专题”定于2014年10月31日～11月7日在国家康复医院矫形外科示教厅举行，本届学习班将重点传授各种原因引起的骨不连、骨缺损致肢体畸形、残缺的高级课程。授课方式包括理论讲解、查房、疑难病例讨论、参与门诊诊疗、观摩手术、模拟操作。培训结束前秦泗河教授主持对学员测评，合格后颁发由王岩会长和秦泗河主任签名的“2014年中国骨科医师分会外固定与肢体重建工作委员会第三期骨干医师培训班——骨不连、骨缺损专题培训证书”，并将学员测评结果纳入“外固定与肢体重建工作委员会”档案。

注册时间：10月31日全天报到

学员要求：骨科专业、主治医师职称以上（学员限定20人，报名按先后顺序额满为止，食宿自理）

学费：6000元/人（包含专著、手术教学光盘等）

备注：培训班仅传授技术、理念，不授予继续教育学分

联系人：刘玉芳 15011506194 刘昱欣 18618332904

E-mail:wgd20131220@163.com（邮件主题请注明：参加第三期培训班）

Radiologic evaluation of ankle from different projective angles

ZHANG Chao,WANG Xu*,MAXin,HUANG Jiazhang,ZHANG Yijun,WANG Chen,XU Jian,CHEN Li
(Department of Orthopaedics,Huashan Hospital,Fudan University,Shanghai 200040,China)

X-ray;Projective angle;Ankle joint parameters;Evaluation

*通信作者：王旭，E-mail：wangxufoot@163.com