不同体位下EBRA法测量人工髋关节假体磨损的差异研究

钱青於, 龚 赟, 樊林峰, 王留兰

(1. 上海交通大学医学院附属第九人民医院 放射科, 上海, 200011;2. 同济大学附属东方医院 放射科, 上海, 200011)

目前，人工髋关节置换术是治疗成人终末期髋关节疾病的唯一有效方法。影响人工髋关节使用寿命的主要因素是关节假体的磨损和松动。假体界面磨损产生的颗粒及其继发生物反应可导致假体周围骨溶解，引起假体松动[1-4]。本研究对随访术后髋关节功能良好的全髋置换患者分别进行平卧位和站立位拍摄骨盆正位片，采用EBRA法测量两种体位下髋臼假体和股骨头假体的相对位移变化，探讨两种体位对EBRA法的测量假体磨损的影响，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2007年6—8月本院接受人工全髋关节置换术患者30例，其中男17例，女13例，年龄55～73岁，平均65.0岁。纳入标准: 假体为金属对聚乙烯全髋置换关节; 髋关节置换手术后无任何不适症状，髋关节功能良好; 双下肢长度等长。

1.2 测量软件

EBRA软件购自奥地利因斯布鲁克大学。影像拍片机器格式为DICOM, 使用Acculite软件将DICOM格式转换为BMP格式，图片大小710 mm×580 mm, 电脑显示器分辨率1 280像素×800像素。

1.3 摄片方法

试验前告知试验参加者相关情况，签署知情同意书。本研究均由同一位X线片技师进行拍摄。试验当天，所有患者均连续拍摄4张骨盆正位片，包括平卧位2张、站立位2张，拍摄顺序是平卧位、站立位、平卧位和站立位，并依次编为1、2、3、4号。每次体位变化过程中，患者需行走5 min。球管距离为120 cm, 球管中心对准耻骨联合，足尖朝前，保持双下肢中立位。拍摄过程中，为保证下肢位置无明显变化，用纸板标记足部位置和方向，双下肢位置始终保持一致。站立位拍片时，双下肢均匀负重。

1.4 测量方法

采用盲法将4张平片随机排序，分别比较不同平片的髋臼假体和股骨头假体相对位移变化。将拍摄的4张骨盆平片的DICOM格式转为BMP格式。使用EBRA软件打开平片，放射平片可比性设定为3 mm[5], 排除无法满足测量条件的平片。分别测量4张平片间髋臼假体和股骨头假体相对位移变化。

鉴于均在当天完成检查，髋关节假体磨损率为0%。理论上而言，相同体位下的骨盆片比较假体间位移变化也为0, 测量出的实际数值为测量误差。不同体位下的骨盆片比较，测量出的实际数值由体位变化与测量误差组成。

在可比性为3 mm的条件下，进行同一体位间(平卧位1、3号与站立位2、4号)的平片比较，统计可以进一步测量的次数，并计算比率值。同时测量同一体位平片间髋臼假体和股骨头假体相对位移变化。

在可比性为3 mm的条件下，进行不同体位间(1、2号间, 1、3号间, 2、4号间, 3、4号间)的平片比较，统计可以进一步测量的次数，并计算比率值。同时测量不同体位下平片间髋臼假体和股骨头假体相对位移变化。

1.5 统计学方法

采用卡方检验，比较平卧位间、站立位间、平卧位与站立位可以进行测量次数的比率差异。采用方差分析，比较平卧位间、站立位间、平卧位与站立位的假体位移的差异。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

在平卧位下拍摄骨盆片，有23次(77.0%)允许进行髋臼和股骨头假体位移测量。在站立位下拍摄骨盆片，有25次(83.0%)允许进一步测量。不同体位下拍摄骨盆平片比较，有43次(35.0%)允许进一步测量。上述差异均有统计学意义(P<0.05), 其中不同体位下拍摄平片的允许测量次数最低。比较同一体位或不同体位下拍摄骨盆片的髋臼假体和股骨头假体相对位移变化，平卧位间、站立位间、不同体位间的相对位移依次为为(0.145±0.096)、(0.142±0.100)、(0.186±0.100) cm, 差异无统计学意义(P>0.05)。

3 讨 论

早期监测人工关节的磨损有助于深入了解人工关节的失败机制。目前，临床监测人工髋关节磨损多采用影像学方法[6], 即通过一段时期内的X线骨盆片前后对比，测量髋臼假体和股骨头假体的相对位移变化，计算人工关节的磨损率。然而，放射球管的投照距离和角度的变化也会引起二维投照的X线片不同，使对比测量的X线片缺乏可比性，发生测量误差。此外，投照时患者采用平卧位或站立位等不同体位也可能引起测量误差。

针对球管位置变化对X线片的影响，临床上使用了EBRA法[7-8]。采用EBRA法测量假体磨损的前期工作与传统方法相同，不同的是在后期测量时，其先在X线片上标记多个骨性标志物并测量距离，通过比较不同时间点X线片的骨性标志物间距离，排除因球管位置的变化而导致的X线片改变，然后再测量具有可对比性的X线片。有研究[9]显示，在体外模拟假体磨损的实验中, EBRA法的精确度达到0.128 mm。针对拍照时采用的不同体位可能对测量引起的误差，理论上是由于站立位时体质量的原因导致股骨头假体更深入于髋臼假体内，而平卧位时髋关节周围软组织的张力可能不够，不能使股骨头假体很好地位于髋臼假体内。根据影像学测量假体磨损的原理，如果二者的相对位置无可比性，也就无法准确测量关节磨损。

对于某些解剖部位，临床上进行负重位拍片是非常必要的，如膝关节和腰椎。对于髋关节而言，目前大多采用平卧位拍摄骨盆片，但有时也会采用站立位拍摄，这就对EBRA法测量假体磨损可能造成测量误差。本研究显示，对不同体位下的X线片测量，满足EBRA法测量要求的次数显著低于对同一体位下的X线片可测量次数。一旦满足测量要求后，平卧位间、站立位间和不同体位间骨盆片的假体位移变化无显著差异。结果表明，不同体位下拍摄的骨盆片对比测量，满足EBRA法测量的骨盆片数量减少; 而对满足测量要求的骨盆片，体位变化对EBRA法测量假体间位移变化无显著影响。对比使用不同体位下拍摄的骨盆片来测量假体间距离变化会导致满足EBRA法要求的骨盆片数量减少，这可能是由于在平卧位和站立位下的人体力线发生变化，负重后骨盆发生前后旋转，相当于球管的投照方向发生变化，从而使EBRA法的骨盆片排除率增高。

有学者[10]认为，髋关节周围肌肉张力不足而致人工关节松弛多发生在术后早期，因此建议测量关节磨损应从术后6周后开始。本研究纳入的均为术后2年以上的髋关节置换者。多数文献[10-14]认为不同体位下拍片对于测量假体磨损无影响。Simth[15]研究表明，负重位拍片测量关节磨损会更为显著，其研究中使用的测量方法是Livermore 法和Scheier-Sandel法，被认为测量精确性低于EBRA法[16], 都不能排除因球管变化而改变X线片。

作为目前被认为“金标准”的RSA法，研究[17-18]表明体位变化对于测量结果无显著影响。RSA法测量假体磨损的原理是使用2个球管同时曝光，进行三维投照，消除单球管的投照距离及投照角度的变化对X线片的影响。这种方法的缺陷是需要价格昂贵的专用放射仪器，监测的假体需要有标志物[19]。文献[16]表明与RSA法比较，EBRA法测量磨损的精确度仅相差0.11 mm, 操作也相对容易。