年龄及性别对股骨近端解剖参数的影响及其临床意义

2014-04-12陈成旺温宏潘孝云张宇

浙江医学 2014年1期

陈成旺温宏潘孝云张宇

陈成旺温宏潘孝云张宇

目的探讨正常国人股骨近端参数的特点，为设计出更好的符合国人解剖特点的假体提供解剖学依据。方法随机挑选40～60岁及61～90岁的男性及女性成人共80名，按年龄及性别分成4组，每组各20名，拍摄标准髋关节前后位CR片，由PACS医学图像处理系统测量出股骨头直径、颈长、颈干角、偏心距、股骨头垂直高度、干骺端宽度T+20、T、T-20、峡部直径、髓腔扩张指数、干骺端扩张指数等参数，总体数据与Noble等所测量的西方人相关数据进行比较，再在各组之间相互进行比较。结果正常成人股骨近端解剖数据与欧美人数据有多处存在差别，特别是偏心距、髓腔宽度、股骨头直径、CFI等方面。按性别及年龄进行比较，发现性别对解剖数据影响较大，另外年龄对女性的影响更加明显。结论建立股骨近端参数数据库，并依此设计出符合中国成人，特别是符合不同年龄及性别的国人的假体对提高假体使用寿命是十分必要的。

股骨近端参数年龄性别测量假体设计

目前越来越多的患者接受髋关节置换手术，这部分患者年龄大部分在40～90岁之间。在假体类型方面，生物型股骨假体正得到广泛应用。使用生物型股骨假体时，使股骨假体与股骨达到最大程度的匹配，是提高手术成功率及患者满意度、延长假体使用寿命的重要条件，即只有在股骨假体一些关键部位的参数能与股骨内腔达到匹配时才有可能达到手术预期目标[1]。因此，对股骨近端（与股骨假体形态关系最密切的解剖部位）的研究显得十分重要。尤其是髋关节置换术已经由最初作为高龄股骨颈骨折患者的治疗手段发展到现在越来越多地应用于年轻、活动量较大的患者，这就要求设计出更复杂、更能有效提供稳定作用的股骨假体。目前，大多数的假体设计并没有充分考虑患者年龄、性别及股骨近端解剖存在差异等因素。本研究旨在了解这些因素对股骨近端解剖参数的影响。

1 对象和方法

1.1 对象于2011-01—2012-05随机挑选40～90岁的男性及女性成人共80名，按年龄及性别分成4组，每组各20名，分别为年轻女性，41～59（50.1±1.2）岁；年轻男性，40～59（50.3±1.1）岁；年老女性，60～89（73.1±1.4）岁；年老男性，63～88（70.5±1.2）岁。均排除原先存在骨骼畸形、既往外伤、肿瘤等病变。

1.2 主要仪器设备及软件使用SIEMENS X线摄片机和PACS图像处理系统。

1.3 拍摄方法拍摄标准髋关节前后位计算机X线摄影（CR）片，测试者仰卧于拍片台上，双下肢紧贴X线片，拍摄距离100cm，以股骨小转子水平为中心。为了消除存在的股骨颈前倾，要求股骨内旋，使股骨颈处于冠状位。拍摄时左右腿随机，拍摄条件：70kV，18mAs。拍摄完毕后将影像信息转换成数字信息输入计算机，再进行计算机图像处理。

1.4 测量方法（1）股骨头中心及直径：以Mose圆来确定股骨头中心O并量出直径D；（2）股骨颈中轴线：以通过股骨头中心并能平分股骨颈上下缘直径距离的直线为股骨颈中轴线；（3）股骨干中纵轴：以股骨髓腔最窄处为峡部，在峡部上方及下方各20mm处找到股骨髓腔的中点，连接这两个中点的连线为股骨干中纵轴；（4）颈干角：股骨干纵轴及股骨颈中轴线的夹角为颈干角；（5）颈长：股骨头中心O至股骨颈中轴线与股骨干中纵轴的交点R的距离，即线段OR的长度；（6）偏心距：自股骨头中心作股骨干长轴的垂线垂足为P，股骨头中心至垂足的距离即线段OP的长度为偏心距；（7）T：过小转子中点作股骨干中纵轴的垂线，与髓腔内外缘相交，交点间的宽度为T；（8）T+20：过小转子中点上20mm作股骨干中纵轴的垂线，与股骨髓腔内外缘相交，交点间距离为T+20；（9）T-20：过小转子中点下20mm作股骨干长轴的垂线，与股骨髓腔内外缘相交，交点间距离为T-20；（10）峡部直径：股骨髓腔最狭窄部位的直径；（11）髓腔扩张指数（CFI）：干骺部（T+20）宽度与峡部直径的比值（T+20/峡部直径）；（12）干骺端髓腔扩张指数（MCFI）：T+20与T-20的比值；（13）股骨头垂直高度：自小转子中点做股骨干中纵轴的垂线垂足为M，PM的距离为股骨头高度。测量的髓外参数：股骨头直径、颈长、颈干角、偏心距、股骨头垂直高度；髓内参数：干骺端宽度T+20、T、T-20、峡部直径、CFI、MCFI。详见图1。

1.5 统计学处理使用SPSS16.0统计软件。计量资料以表示，组间比较采用独立样本t检验。计数资料组间比较采用χ2检验或Fisher精确检验。

2 结果

图1 股骨近端测量参数示意图：髓外参数（mm）：A=OP=股骨头偏向距（内侧）；C=PT=股骨头垂直高度；D=股骨头直径；OR=股骨颈长度。髓内参数：髓腔宽度（内外侧）：I=小转子近端20mm；J=小转子水平；K=小转子远端20mm；L=峡部水平。

表1 正常中国人股骨近端解剖参数

2.1 股骨近端解剖参数测量结果及与欧美人的比较本研究80名正常国人股骨近端解剖各参数见表1，本研究及朱建炜等[2]、刘勤等[3]正常国人与欧美人相应数据比较见表2。将MCFI分类计算后记录于表3。经比较发现，正常国人股骨近端解剖学参数与Noble等[4]、Massin等[5]所测欧美人的参数部分存在差别，股骨头直径及MCFI要大于欧美人，而偏心距、髓腔宽度（如T+20、T、T-20、峡部直径）要小于欧美人。根据Noble等[5]对股骨形态按CFI进行分类：烟囱型，CFI＜3；正常，CFI为3～4；漏斗型，CFI＞4.7。本研究国人漏斗型股骨占18.3%，数值大于Massin等和Noble等测量的欧美人的11.5%和8%（P＜0.05）。

表2 国内外文献中股骨近端主要解剖参数的比较（）

参数股骨头直径（cm）颈长（cm）颈干角（°）偏心距（cm）股骨头高度（cm）T+20（cm）T（cm）T-20（cm）峡部直径（cm）CFI MCFI本研究5.07±0.62 4.70±0.30 124.01±5.02 3.90±0.53 5.61±0.50 4.35±0.46 2.64±0.36 1.92±0.21 1.10±0.12 4.02±0.80 2.25±0.27朱建炜等5.06±0.42 4.88±0.52 124.24±5.54 3.98±0.59 5.71±0.67 4.38±0.56 2.59±0.37 1.92±0.30 1.08±0.18 4.09±0.76 2.24±0.29刘勤等5.15±1.06 4.67±0.11 122.74±1.49 3.90±0.12 5.05±0.16 4.31±0.16 2.63±0.09 1.86±0.07 1.10±0.05 4.03±0.22 2.36±0.08 Noble等4.61±0.48 3.55±0.26 124.70±7.4 4.30±0.68 5.16±0,71 4.54±0.53 2.94±0.46 2.09±0.35 1.23±0.23 3.80±0.74 -Massin 4.56±0.42 4.94±0.58 123.10±8.2 4.10±0.62 5.87±0.72 4.41±0.60 2.65±0.36 1.96±0.29 1.24±0.23 3.60±0.8 -

表3 国内外文献中股骨CFI分类比例（%）

2.2 不同年龄和性别者股骨近端解剖参数见表4。

表4 按年龄及性别分组股骨近端解剖参数（）

参数股骨头直径（cm）颈干角（°）偏心距（cm）股骨头高度（cm）T+20（cm）TO（cm）T-20（cm）峡部直径（cm）CFI MCFI年轻男性5.34±0.13 123.90±1.5 3.97±0.12 5.69±0.15 4.61±0.12 2.75±0.11 1.99±0.09 1.16±0.06 3.97±0.12 2.33±0.06年老男性5.30±0.12 123.93±1.6 3.96±0.15 5.68±0.17 4.67±0.13 2.72±0.10 1.97±0.10 1.16±0.07 4.02±0.13 2.35±0.06年轻女性4.79±0.09 124.14±1.4 3.83±0.14 5.53±0.14 4.04±0.11 2.44±0.10 1.81±0.08 0.98±0.05 4.11±0.15 2.23±0.06年老女性4.85±0.11 124.01±1.4 3.85±0.16 5.55±0.17 4.07±0.10 2.65±0.12 1.91±0.10 1.09±0.06 3.75±0.11 2.14±0.05

2.3 80名正常国人按年龄、性别比较

2.3.1 髓外方面（1）股骨头直径：无论年龄大小，男性大于女性（P＜0.05）。（2）颈干角：无论年龄大小，男性与女性无明显差别（P＞0.05），而Noble等[6]的报道中，年龄较大者的颈干角存在内倾情况。（3）股骨头高度：男性明显高于女性（P＜0.05），但在同一性别不同年龄者之间未发现明显差别（P＞0.05）。另外，男性的偏心距明显较女性大（P＜0.05），但并不随年龄变化而发生明显改变。

2.3.2 髓内方面男性随着年龄增长，各项髓内解剖数据未发现明显变化，而女性则随年龄增长发生较大的改变，这与欧美人的变化较一致。（1）小转子近端（T+20）：男性较女性为宽，其平均值相差5.8mm（P＜0.05）；但不管性别如何，年龄对该项数据影响不大（P＞0.05）。（2）小转子水平（T）：男性的髓腔宽度大于女性（P＜0.05），各年龄段男性髓腔宽度无明显差别（P＞0.05），而年龄大的女性要比年轻女性宽，平均值相差2.1mm（P＜0.05）。（3）小转子远端（T-20）：男性较女性为宽，其平均值相差1.2mm（P＜0.05），各年龄段男性髓腔宽度无明显差别（P＞0.05），而年龄大的女性要比年轻女性宽，平均值相差1.0mm（P＜0.05）。

2.3.3 峡部的髓腔宽度（峡部直径）随性别和年龄的不同而发生明显改变。男性峡部髓腔宽度要大于同年龄段的女性（P＜0.05），但未发现年龄对男性峡部髓腔宽度产生影响（P＞0.05）。女性则变化明显，年老女性峡部髓腔宽度要明显大于年轻女性（P＜0.05），这对MCFI将会产生明显影响并将影响假体的设计。

2.3.4 CFI 年轻女性明显大于年老女性（P＜0.05），年轻女性的髓腔更接近于香槟酒瓶型（champagne-fluted）。表明随着年龄增长，女性髓腔的扩张使股骨CFI变小。而在男性，这种变化并不存在（P＞0.05）。

2.3.5 MCFI 同年龄男性均大于女性（均P＜0.05），年老女性较年轻女性小（P＜0.05），而不同年龄段男性无明显差别（P＞0.05）。

3 讨论

对于股骨近端解剖的基础研究在国外已做得十分细致[7-9]，国内也有许多学者报道了他们的研究结果，有的利用X线进行股骨近端的测量[2-3，10]，有的使用CT进行解剖学数据的采集[11-13]，为符合国人的股骨假体设计提供依据。本研究是使用CR系统进行的，该系统图像采集清晰，结合PACS系统，后处理能力强，能为影像观测和数据采集提供足够的技术支持，并能进行数字化储存，有利于查询和比较。

据以往经验，许多因素会对人体解剖结构产生较大影响[14-15]，股骨近端也不例外，它可能会随着年龄、性别、种族、身高、劳作习惯等发生变化。研究中我们发现国人的漏斗型股骨要明显多于欧美人。在作为影响股骨头中心位置的重要参数偏心距方面明显不同于欧美人，同时CFI这一主要影响股骨髓腔形态的参数方面也与欧美人有所不同，而髓腔宽度则要小于西方人。目前国内使用的假体大部分为进口产品，进口假体是依据欧美人的数据进行设计制造的，而现在国内生产的假体大部分也同样是仿照欧美假体进行设计的。

Noble等[4]1995年的测量结果与之前其他学者的测量结果有差异，他们将这种差异归结为所测量的样本的年龄不同。而本研究同样发现正常国人股骨近端解剖个体差异。从数据中可以明显看出男性和女性之间的差别较大，如皮质外参数中的股骨头直径、偏心距等，以及髓内数据。女性股骨近端CFI随年龄的增大发生了较大的变化，这与Noble等的发现有相似之处。

既往为了简化假体设计及术中对假体的选择，常不考虑患者年龄及股骨形态的变化，这就容易发生假体不匹配的问题。若按照老年女性设计假体，用于年轻人时股骨需作较大程度的磨挫才能适应，会使年轻人类型的髓腔转变成老年人类型的髓腔，造成骨量损失。或者，一种生物型假体被设计成适合CFI较小的年轻女性的型号，使用于其他类型患者时，会产生股骨颈截骨平面内侧的撞击，从而使股骨与假体的接触面积大大减少，局部应力高度集中，容易发生术中或术后股骨骨折或假体松动，另外也将限制新生骨长入假体。

为解决这一难题，有人推荐使用定制的假体，但其费用昂贵，难以推广。组配型的假体是一个较好的选择，可以根据不同的股骨干及股骨干骺端形态进行组装，从而提高假体与股骨的匹配性，但同样价格不菲，另外还可发生组装件之间摩擦而导致的磨屑病。也有学者提出全部使用骨水泥型假体，但其用于年轻患者是否合适存在较大争议。

总之，股骨近端解剖受到年龄、性别及个体差异的影响较大，建立股骨近端参数数据库，并依此设计出符合不同类型中国成人的假体，对提高假体使用寿命是十分必要的，需要关节外科医生及假体设计人员作出更大的努力。

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Anatomical parameters of proximal femur related to age and gender in healthy Chinese subjects

Objective To measure the anatomical parameters of the proximal femur in healthy Chinese subjects with different ages and genders．MethodsHealthy Chinese subjects randomly selected were divided into 4 groups with 20 cases in each group：young males(40～60y),old males(60～90y),young females(40～60y)and old females(60～90y)．Standard anteroposterior radiographs were prepared and the parameters were measured by PACS software．The parameters included diameter of femoral head,length of femoral neck,neck-shaft angle,offset,height of femoral head,the width of bone medullary cavity at the plane of the lesser trochanter,20mm above and below the lesser trochanter,diameter of the isthmus,canal flare index(CFI), metaphyseal canal flare index(MCFI)．The parameters were compared between Chinese and Westerners and among each age and sex groups of Chinese subjects．ResultsThere were significant differences in proximal femoral parameters between Chinese and westerners．There were significant differences between two genders in Chinese subjects and the aging affected the parameters significantly for females．ConclusionThe database of proximal femora of healthy Chinese is important for design and manufacture of domestic prosthesis．

Proximal femoral parameters Age Gender Measurement Prosthesis design