胫骨结节-股骨滑车间距离的CT测量与分析

帖小佳， 韩亚军， 伊力哈木·托合提

(新疆医科大学第二附属医院骨科, 乌鲁木齐 830063)

髌骨不稳是一种常见的髌股关节疾病，多发生于青少年及过量运动的人群[1]，以女性多见，其人群发病率为43/10万[2]。患者在膝关节解剖结构发育不良的基础上，受到轻微的外伤即可引起髌骨脱位、半脱位等临床表现，因髌骨不稳缺少特征性的观察体征，诊断时需综合分析患者病史、体格检查及影像学检查。若髌骨不稳状态长期存在则会引起髌股关节退行性变、滑膜增生等并发症，所以早诊断、早治疗对于改善预后意义重大。在髌骨不稳的治疗中部分人可先行保守治疗，效果较差者可考虑手术，手术方式包括软组织修复及骨性修复手术，骨性修复手术中的胫骨结节移位术是对髌骨外向剪切力的矫正。髌骨的外向剪切力是髌骨骨性稳定机制的一个重要组成部分，在髌骨不稳的诊断及治疗中反映髌骨外向剪切力的研究早期以Q角的大小作为重要的参考指标。近年来相关研究显示Q角的测量受多种因素的影响且测量误差较大[3]，而逐渐转向了胫骨结节-股骨滑车间距离(tibial tuberosity-trochlear groove distance , TT-TG)的研究。胫骨结节-股骨滑车间距离是膝关节在放射学上行X线、CT或MRI平扫时测量的胫骨结节中点与股骨滑车最深点的水平距离，由Goutallier于1978年提出。TT-TG在解剖学上被认为是髌骨不稳的一个独立因素[4]，被认为是髌骨不稳诊断中测量方法的金标准之一[5]。国内以TT-TG值作为手术参考指标行胫骨结节移位术刚刚起步，目前还没有国人的TT-TG 参考值，国内通常把国外的TT-TG值作为胫骨结节移位的参考指标。国人的解剖特征可能引起不同的TT-TG值，为完善国内相关数据,本研究通过对国内青少年正常人群进行膝关节CT检查，测量胫骨结节-股骨滑车间距离，并尝试评估这种测量方法的可重复性及在国内人群的分布特征。

1 资料与方法

1.1一般资料通过张贴纸质广告的方式于2013年8-10月在新疆地区招募16～25岁青少年健康志愿者65名(130例膝关节)，其中男性20名，女性45名。职业包括学生、护士、幼师、会计、厨师及工人等。本研究将受试者按照年龄分为两组：低年龄组23人(共46例膝关节)，年龄16～20岁；高年龄组42人(共84例膝关节)，年龄21～25岁。参照WHO分类标准，根据体质指数分为3组：偏瘦组10人(共20例膝关节)，正常组45人(共90例膝关节)，超重及以上组10人(共20例膝关节)。纳入标准：(1)年龄16～25岁；(2)体型发育正常；(3)既往无严重肝肾疾病及影响骨代谢的各种急慢性病；(4)无膝关节疾病史(如风湿性疾病等)，无膝关节外伤及手术史。排除标准：(1)对X射线高度敏感或不宜接触X射线者(如再生障碍性贫血、孕妇等)；(2)有心理疾病难以配合者；(3)脊柱及四肢有明显畸形者；(4)服用影响骨代谢的药物(如糖皮质激素、雌激素、双膦酸盐等)者；(5)Lysholm膝关节评分<90分者。

1.2影像学检查条件及体位受试者穿戴X射线防护铅帽、铅围脖、铅衣及铅围裙(美国Bar-ray/C312型铅帽、铅围脖铅当量0.50 mmPb;铅衣、铅围裙铅当量：前面0.50 mmPb,后面0.25 mmPb),铅围裙防护位置止于膝关节上方5 cm。受试者仰卧于CT检查床上，双侧膝关节处于伸直位，下肢肌肉放松状态，双下肢保持中立位。采用西门子128层炫速双源CT(Somatom Definition Flash，Siemens Medical Solutions ，Forchheim，Germany) 进行检查，首先常规扫描定位，然后实施平扫，管电压120 kV，有效电流60 mAs，扫描范围均以髌骨为中心点，自髌骨上缘以上2～3 cm至胫骨结节下缘以下2～3 cm，层厚1.5 mm，间隔0.7 mm。

1.3测量参数及方法将CT测得的图像数据传入Workspace工作站，于膝关节轴位图像上选取2个特殊的扫描平面，第1个扫描平面称为“参考平面”，在股骨滑车的近端，为通过股骨滑车关节软骨的第1个扫描平面，定位方法是在这个扫描平面能够看到股骨滑车外侧关节面的软骨下骨有轻度的硬化表现，或者股骨髁间窝顶呈现“罗马拱门”的形态(图1a)。第2个扫描平面为通过胫骨结节近端的平面(图1b)。将上述2个扫描平面通过Addition图像处理软件进行叠加得到1张新的图像，在此新图像上标记股骨后髁的切线作为参考线，然后分别过股骨滑车最低点和胫骨结节中点作股骨后髁切线的垂线，2条垂线的距离即为胫骨结节-股骨滑车间距离(TT-TG)(图1c)，单位为毫米(mm)。工作站采用精度0.01 mm标尺进行测量。

a：过股骨滑车最低点做后髁切线的垂线

b：选择胫骨结节中点作为参考点

c：为图a、b的叠加图像

1.4质量控制采用盲法进行相关数据测量及分析(即测量数据者均不知道受试者信息，数据分析者不知道受试者信息及测量数据来自哪名测量者)，测量者由1名放射科中级医师(非此项研究中CT检查技师)及1名骨科中级医师组成，数据分析由1名骨科高级医师完成。2名数据测量者完成第1次测量后于2 w后行第2次重复测量，测量的相关数据汇总后交由数据分析者分析。

2 结果

2.1组内相关系数根据第1名测量者前后2次测得的TT-TG值计算测量者自身信度(intraobserver reliability)为0.945，其前后2次测得的数据取平均值后得到TT-TG值为(15.63±3.89)mm。根据第2名测量者前后2次测得的TT-TG值计算测量者自身信度为0.965, 其前后2次测得的数据取平均值后得到TT-TG值为(15.57±3.81)mm。2名测量者测得的数据分别取平均值后计算测量者间信度(interobserver reliability)为0.979，2名测量者共计4次测得的数据取平均值后得到TT-TG值为(15.60±3.81)mm，见表1。

表1 2名测量者前后2次测量结果(mm, ±s)

分别根据2名测量者前后2次测得的数据绘制散点图，测量者自身信度见图2a、2b。 每名测量者前后2次测得的数据取均值后作为各自最终的数据，根据2名测量者的最终数据绘制散点图，测量者间信度见图2c。所有数据点分布在自左下至右上的直线附近,大体呈对称分布(图2)。

a：第1名测量者2次测量结果散点图

b：第2名测量者2次测量结果散点图

c：2名测量者最终测量结果散点图

2.2左、右侧膝关节TT-TG值对比右侧膝关节TT-TG值为(16.91±3.66)mm，左侧膝关节TT-TG值为(14.29±3.52)mm，两侧膝关节TT-TG值比较差异有统计学意义，右侧膝关节TT-TG值较左侧偏大(P<0.001)。

2.3男、女性膝关节TT-TG值对比男性膝关节TT-TG值为(15.98±4.10)mm，女性TT-TG值为(15.44±3.68)mm，男、女性膝关节TT-TG值差异无统计学意义(P=0.522)。按照左右膝关节进行亚组分析，男、女性膝关节TT-TG值比较差异无统计学意义(P>0.05)，男性及女性具有相同的髌骨外翻矢量，见表2。

2.4不同年龄组受试者膝关节TT-TG值对比低年龄组TT-TG值为(15.99±3.87)mm，高年龄组TT-TG值为(15.39±3.78)mm。两组受试者膝关节TT-TG值差异无统计学意义(P=0.939)。按照左右膝关节进行亚组分析，低年龄组及高年龄组受试者膝关节TT-TG值比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表3。

表2 男、女性膝关节TT-TG值比较(mm, ±s)

表3 不同年龄组受试者膝关节TT-TG值比较(mm, ±s)

2.5不同体质指数受试者膝关节TT-TG值比较3组受试者膝关节TT-TG值比较差异无统计学意义(P=0.319)，见表4。

表4 不同体质指数受试者膝关节TT-TG值比较(mm, ±s)

按照左右膝关节进行亚组分析， 3组受试者右侧膝关节TT-TG值比较差异无统计学意义(P=0.830)，左侧膝关节TT-TG值比较差异也无统计学意义(P=0.056)，见表5。

表5 不同体质指数受试者左右侧膝关节TT-TG值比较(mm, ±s)

3 讨论

髌骨的外向剪切力是髌骨稳定机制的一个重要组成部分，在髌骨不稳的诊断及治疗中反映髌骨外向剪切力的研究早期是通过测量Q角的大小来表示，当Q角>20°时需要行胫骨结节内移术(Hauser手术)等远端结构重排手术，后来的研究发现Q角受膝关节屈曲角度、足外旋角度、股四头肌紧张度及肥胖等因素的影响，测量误差较大[3]。这就使Q角对髌骨不稳的诊断及治疗缺乏敏感性与特异性，特别是对需要行胫骨结节移位手术时缺乏指导意义。随着影像学技术的发展及人们认识的提高，胫骨结节-股骨滑车间距离(tibial tuberosity-trochlear groove distance,TT-TG)逐渐被应用于临床中。

胫骨结节-股骨滑车间距离目前已成为评估膝关节解剖学和生物力学的一个重要的参数，因在解剖学上胫骨结节位于股骨滑车的外侧，所以胫骨结节-股骨滑车间距离(TT-TG) 可以反映施加于膝关节屈伸装置的外翻矢量[6]。其作为一个独立因素是与股骨滑车发育不良及高位髌骨等因素不相关的[7]，主要用于膝前疼痛、髌股关节炎、髌骨不稳等髌股关节疾病的诊断及治疗。其最早是由Goutallier等在传统的X线片上测量得到。Wagenaar等[6]的研究显示通过X线片测量有较大的测量误差，这使得应用常规的X线片测量的TT-TG值用于临床也不可靠[8]。CT扫描检查目前被认为是TT-TG测量的金标准[9]。通过CT测量TT-TG时标志点的选择目前较为成熟并具有统一的标准[10]，即选用胫骨结节和股骨滑车最低点进行测量[6，11-13]。1994年Dejour等[14]首次采用CT技术测量TT-TG，在膝关节伸直位并且股四头肌放松的情况下，无症状膝关节组TT-TG值为(12.7±3.4)mm，明确诊断为髌骨不稳组TT-TG值为(19.8±1.6)mm，并认为20 mm为阈值，当TT-TG值>20 mm时有诱发髌骨不稳的风险，其研究发现髌骨不稳组中有56%的病例TT-TG值>20 mm，在无症状膝关节对照组只有3.5%，单侧髌骨不稳组中有24%的病例对侧膝关节TT-TG≥20 mm。研究表明通过CT检查并测量TT-TG数据具有较高的组内及组间可靠性[12，15]。

本研究显示130例膝关节TT-TG值为(15.60±3.81)mm,右侧膝关节TT-TG值为(16.91±3.66)mm,左侧TT-TG值为(14.29±3.52)mm,两侧膝关节TT-TG值比较差异具有统计学意义，可以认为右侧较左侧具有更大的外翻矢量。从骨性结构发育情况分析右侧髌骨具有更大的外向剪切力，其发生脱位的风险较左侧具有更大的骨性解剖学基础。当然髌骨的稳定性是骨性结构(股骨滑车发育情况、髌骨是否高位、TT-TG是否过大、髌骨是否倾斜、股骨前倾角是否过大、胫骨是否过度外旋等)及软组织结构(髌股内侧韧带完整性、股内侧肌发育情况、股外侧肌发育情况等)共同作用的结果。分析右侧膝关节TT-TG值较左侧大的原因可能是大部分人是右侧肢体优势，在生长发育的过程中因两侧膝关节活动负重等差异而引起骨的塑型差异。

Dejour等[14]的研究显示，膝关节在伸直位条件下CT测量无症状膝关节组TT-TG值为(12.7±3.4)mm，Alemparte等[10]研究结果显示膝关节屈曲20°～30°范围，CT测量正常膝关节组TT-TG值为(13.6±8.8)mm，其中女性为(12.5±3.16)mm，男性为(14.8±5.19)mm。以前的文献中均报道测量者内部及测量者之间具有较好的一致性[9]，而不同的文献报道的数据之间却有较大的差异，可能是没有考虑到膝关节屈曲角度对TT-TG值的影响。Dietrich等[16]研究发现经MRI测量得到TT-TG值在膝关节伸直位时2名测量者测得的数据分别为(15.1±3.2)mm及(14.8±3.3)mm，膝关节屈曲15°时2名测量者测得的数据分别为(10.0±3.5)mm及(9.4±3.0) mm，膝关节屈曲30°时测得的数据分别为(8.1±3.4)mm及(8.6±3.4)mm。不同测量者测得的两组数据中均表现为TT-TG值在3种不同膝关节屈曲角度中(伸直位、屈曲15°位、屈曲30°位)的分布差异具有统计学意义(P<0.001)。在临床上，还没有足够的证据表明全伸直位或屈曲30°位时测得的TT-TG值更能用于能髌骨不稳的风险估计，目前研究TT-TG大部分的测量数据还是在膝关节伸直位时测量的[17-19]。

本研究通过对国内青少年人群进行膝关节CT扫描获得国内人群的相关数据，因TT-TG的测量是以股骨滑车及胫骨结节的解剖学形态为基础，而研究显示国人股骨远端及胫骨近端与国外人群相比具有一定差异。周飞虎等[20]通过CT检查测量国人股骨髁宽为(70.46±5.32)mm，国外所测的相关数据Mensch为(75.0±6.5)mm，Seedham为(77.2±5.4)mm。相关研究结果也显示国人胫骨近端切面较方圆，而国外人群较扁长。张博等[21]通过CT检查测量国人胫骨近端截面的横径平均值为75.03 mm，较Stulberg 报道的西方人的测量结果要小。在髌骨不稳的研究中同为正常人群膝关节伸直位CT检查，本研究结果显示TT-TG值为(15.60±3.81)mm，Dejour等[14]的研究显示为(12.7±3.4)mm。上述差异去除测量误差外，首先考虑与种族、体形发育有关。当然本研究测量结果仅初步从影像学上提供国人TT-TG的分布特征，与国外相关研究的差异是否会影响国内人群髌骨不稳疾病的诊断及治疗(特别是胫骨结节移位手术时TT-TG阈值的确定等)有待进一步的研究。

目前通过MRI检查进行膝关节TT-TG数据测量与分析的研究逐渐增多，其与CT检查测量的方法相同。因MRI自身成像特点，使其具有更好的软组织观察能力。通过MRI检查可以发现股骨滑车软骨下骨性结构的最低点与软骨结构的最低点不匹配，研究发现TT-TG测量时以骨性结构和软骨结构作为参考点是不能互换的[22-23]。Schoettle等[24]通过对11例有髌骨不稳或髌股关节疼痛病史患者的12例有症状膝关节分别行CT及MRI检查发现：以股骨滑车表面骨性结构为标志通过CT测量的TT-TG值为(14.4±5.4)mm， MRI的测量值为(13.9±4.5)mm；以股骨滑车表面软骨结构为标志通过CT测量的TT-TG值为(15.3±4.1)mm，MRI的测量值为(13.5±4.6) mm。当然通过MRI来测量TT-TG还在进一步的研究中，其测得的数据被应用于临床尚缺乏足够的证据[25]。

本研究通过CT检查初步获得了国内青少年正常人群胫骨结节-股骨滑车间距离的相关数据，通过对不同性别、年龄及不同体质指数受试者进行相关数据分析比较发现TT-TG值在上述分类中差异无统计学意义，表明性别、年龄及体质指数对TT-TG的影响较小。通过对左、右侧膝关节TT-TG值分析比较发现右侧膝关节较左侧具有更大的髌骨外翻矢量，两侧比较差异具有统计学意义。通过对2名数据测量者测量数据进行分析发现通过CT测量TT-TG具有较高的组内及组间可靠性，进一步证实了通过CT测量TT-TG的可靠性。

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