利用负重CT数据分析外翻患者第1跖趾关节匹配度的特征*

王智 张树 孙超 魏芳远 曲峰 王显军 张建中 张明珠

（首都医科大学附属北京同仁医院足踝外科中心，北京 100005）

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019 年1 月至2020 年1 月我院门诊连续就诊的外翻患者负重CT资料。纳入标准：①诊断第1跖趾关节轻、中度骨关节炎或外翻，主诉为趾向外偏斜，引发足内侧疼痛，穿鞋不适或疼痛；②畸形影响日常行走及穿鞋；③影像学测量IMA＞9°或HVA＞15°。排除标准：①患者有足部手术史；②诊断为痛风性关节炎、类风湿关节炎；③糖尿病足；④有下肢神经、血管疾病史；⑤有脑血管疾病史，伴有肌力异常；⑥中枢或外周神经疾病，伴有下肢皮肤感觉异常。

经过上述入排标准筛查，117 例女性患者（211足）纳入本研究，其中23 例为单足，94 例为双足。年龄19～84 岁，平均（55.0±12.6）岁。IMA 平均14.1°±3.0°，HVA 平均33.1°±10.5°，第1 跖骨关节面外翻角（distal metatarsal articular angle,DMAA）平均18.7°±7.9°，跖内收角（metatarsal adduction angle,MAA）平均15.7°±5.3°，第1 跖骨旋转α 角平均23.2°±7.2°。根据测量所得关节匹配关系，将患足分为关节不匹配组与关节匹配组。

本研究获得医院伦理委员会批准。

1.2 负重CT数据收集

扫描使用PedCAT 足踝部站立负重CT 扫描机（CurveBeam,Hatfield PA,USA），采用双足站立的方式扫描，告知患者站立时放松，双足平行，目视前方，扫描参数采用120 kVp，Sharp 模式，扫描层厚0.4 mm。数据分析采用CubeVue（CurveBeam,Hatfield PA,USA）版本3.2.1.0。完成后可以在CubeVue 软件中自由调整XYZ 坐标轴，观察需要的扫描断面图像。同时软件InstantX模块可根据Dicom数据导出负重正位X线图像。这样通过一次扫描，获取负重正位CT图像。

通过负重正位片测量IMA、HVA、MAA、DMAA、Hardy-Clapham 胫侧籽骨分度[8,9]。在CT 冠状面籽骨位按Kim 报道的CT 截图方法取得图像，首先在矢状面选择轴线与第1 跖骨平行，然后在水平面找到第3跖骨轴线，使切面与之平行，然后水平面找到通过籽骨中心的连线，在这个切面上，从冠状位观察籽骨脱位，定义胫侧籽骨脱位程度，并测量旋转α角[8]。冠状位籽骨分度参考Kim、Yildirim 等的方法[8,9]。IMA 的测量采用了Shima报道[10]的跖骨头圆心至近端关节面中点的测量法（图1）。负重CT 测量籽骨的分度和Shima 报道的跖骨头圆心测量法有很好的观察者间和观察者自身可重复性[10,11]。

选择测量DMAA 时使用的关节面边缘连线与趾近节趾骨近端关节面边缘的连线测量其夹角，当两线平行时，定义为关节匹配[1,4]（图2）。

图1 模拟负重正位X线片角度测量

图2 在正位片找到第1跖骨远端关节面两边缘连线，在趾近节趾骨关节面两缘连线，两线平行时，跖趾关节为匹配关节

通过CAD迷你画图在截屏图片上进行测量。由1 名医师测量3 次，取均值完成。每间隔3 周后再次测量一次数据，以减少测量次间的误差。只用1名观察者测量是因为DMAA 角测量在观察者间的差别较大[12]。测量值取均值，汇总为数据表。

1.3 统计学方法

采用SPSS 22.0软件进行统计分析。角度测量值根据是否符合正态性分布，进行Wilcoxon秩和检验或t检验。多组间数据比较采用Kruskal-WallisH检验或单因素方差分析。采用Spearman相关分析两组各参数间的相关性。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组外翻各角度参数比较

根据关节匹配度，将患者分为两组。匹配组82足（38.9%），不匹配组129 足（61.1%）。两组患者IMA、HVA、DMAA 及MAA 差异有统计学意义（P＜0.001），但两组旋转α 角差异无统计学意义（P=0.263，表1）。关节不匹配的外翻存在更为严重的畸形。参考Kim 等报道的正常足旋转α 角约为15.8°，本研究的两组外翻患者中旋转α角度均值都超过正常旋前度。匹配与不匹配两组的冠状面旋转α角度相对15.8°增加6.7°和7.8°，两组差异无统计学意义。

2.2 各角度参数的Spearman相关性分析结果

Spearman 相关分析发现，在不匹配组，IMA 与各参数均存在相关关系，其中与MAA 为负相关。正位籽骨分度与IMA、HVA、DMAA、冠状位籽骨分度、旋转α 角均存在正相关。不匹配组外翻畸形相关参数随IMA 增大及正位籽骨脱位分度增大而加重，跖骨头旋转和两者存在正相关（表2）。

在匹配组，IMA 与旋转α 角、MAA 没有相关关系。正位籽骨分度与冠状位籽骨分度、IMA、HVA、DMAA、旋转α 角存在正相关性。旋转α 角在匹配组只与正位籽骨分度存在相关性（r=0.377，P＜0.001）。这提示在匹配组，第1跖骨旋转和正位籽骨分度存在相关性，与IMA、HVA不相关（表3）。

表1 两组负重CT测量的外翻各参数比较[,M（QL,QU）]

表1 两组负重CT测量的外翻各参数比较[,M（QL,QU）]

从匹配组的结果可推测，没有籽骨脱位时，第1跖骨旋转受到一定的限制。而不匹配组，籽骨脱位，进而失去了对跖骨头旋转的控制。两组外翻足存在基本相近的旋转度。

2.3 两组正位与冠状位籽骨分度分布特点比较

在匹配组，正位籽骨分度以4、5、6 度为主，占86.6%；冠状位籽骨分度大多位于0 度和1 度，占78.0%。不匹配组正位籽骨分度以6、7 度为主，占83.0%，冠状位籽骨分度以2、3 度为主，占83.7%（图3，表4）。冠状位籽骨分度大于0 度时提示存在籽骨真脱位的状态。从这个比例分析可见，不匹配组的籽骨大多存在脱位。不匹配关节大多应考虑手术中行软组织松解，以利于籽骨相对于跖骨的复位，这是不匹配关节手术中需要注意的关键问题。

2.4 以籽骨分度趋势观察外翻角度畸形改变

为观察匹配与不匹配组畸形改变趋势与正位籽骨分度的关系，进一步分别按正位籽骨分度分析外翻参数的变化（图4）。匹配组和不匹配组IMA、HVA和DMAA 均随正位籽骨分度增加而增大。旋转α 角没有随之增加的趋势。

不匹配组各正位籽骨分度组间：IMA（Kruskal-WallisH值=22.518，P＜0.001）、HVA(F=8.729，P＜0.001)、DMAA（F=4.385，P=0.006）存在组间差异，而旋转α 角（F=1.568，P=0.200）不存在组间统计学差异；匹配组的正位籽骨分度组间均存在统计学差异，其中IMA（Kruskal-WallisH值=11.184，P=0.025），

HVA（F=6.072，P＜0.001）、DMAA（F=9.323，P＜0.001）、旋转α角（F=3.986，P=0.005）。旋转α角在匹配组正位籽骨7 度时，旋转α 角减小，但这一组患足只有3例（3.7%，3/82足）。

3 讨论

表2 不匹配组各参数的Spearman相关系数[n=129，r(P)]

表3 匹配组各参数的Spearman相关系数[n=82，r（P）]

3.2 两组间的各参数异同及对手术决策的提示

图3 根据籽骨分度对患足例数计数分布

根据以上的统计结果，不匹配的跖趾关节IMA、HVA、MAA、DMAA 均效匹配组大。不匹配组存在更为严重的畸形。首先，IMA在不匹配关节更大。说明第1 跖骨内收在不匹配关节中更明显。此时籽骨脱位分度更高，关节畸形更重。IMA在两组中位数分别是12°与15°，相差为3°。针对这两种情况，具体手术中采用的截骨方式通常不同。跖骨干远端Chevron截骨主要用于IMA＜13°的患者，而13°以上考虑行第1跖骨干截骨、近端截骨[1]，提示不匹配关节大多不适合应用跖骨远端截骨进行纠正。然而对于关节匹配，IMA较小的患者，存在明显第1跖骨旋转，在手术中要注意旋转的纠正。

另一个关键的结果是不匹配关节DMAA 较大。有研究认为DMAA 是第1跖骨旋转引发的假象[15]，可以通过纠正旋转来纠正DMAA。然而从本研究相关性分析的结果看，DMAA 在匹配组与旋转不相关，在不匹配组与旋转存在相关性。因此不应当单纯从第1跖骨旋转解释DMAA 增大。DMAA 与IMA、HVA 存在相关性，与正位籽骨分度也存在相关性。可以推测DMAA 的改变还与拍摄X 线投影形成的角度有关。拍摄时X 线束对准第2 跖骨干，IMA 增大时第1跖骨相对于第2跖骨内收增大，从而显示出的第1跖骨跖侧髁更大，形成DMAA增大的表现。有研究[16]发现使用负重CT 测量DMAA 有更准确的结果，更准确的反映畸形的状态。

表4 负重CT测量外翻匹配与不匹配组的籽骨位置分布

表4 负重CT测量外翻匹配与不匹配组的籽骨位置分布

图4 两组按正位籽骨分度比较各参数变化

以往认为，DMAA 角较大的患者，要个性化对待外翻畸形，必要时采用第1 跖骨干近、远端双截骨手术，或是Lapidus 结合Akin 的截骨,或是改良Scarf截骨纠正远端关节的匹配度[17-19]。依据本研究结果可推论，手术中纠正IMA 后，应当透视再次判断DMAA，并调整旋转，来决定术中是增加远端截骨，还是纠正旋转。

3.3 正位籽骨分度是判断外翻畸形的有效指标

从相关分析结果可见正位籽骨分度的大小和畸形的严重程度基本一致。不匹配关节的籽骨脱位较重，也对应了较重的外翻畸形。正位籽骨分度是第1 跖趾关节这个三维结构形成的二维投影。然而外侧籽骨相对于第2 跖骨，即前足力线中心，其位置较为稳定。而外侧与内侧籽骨间存在强大的韧带与肌腱连结因此可以简单看成一个整体。IMA增大，第1跖骨内收[14]、第1 跖趾关节的旋转[8]都可形成正位籽骨分度的增大。当正位籽骨分度位于4度时，认为是外翻与非外翻足的分界线[20,21]。Chen等[22]报道胫侧籽骨位置复位不佳会影响术后2 年时的随访结果。Okuda 等[23]报道65 例女性外翻患者手术治疗14个月的随访，发现术后正位籽骨分度大于4度是外翻复发的风险因素。Kim 报道正位籽骨分度还受到第1跖骨旋转的影响，可能是跖籽关节系统整体的旋转,并不能代表跖籽关节的真正脱位[8]。但是从本研究的数据中可见，第1跖骨旋转在关节匹配两组中不存在差异。正位籽骨分度的增高和外翻畸形更为严重的改变有相关性。因此在手术中应当考虑籽骨的复位。这是通过X 线的二维投影，判断跖趾、跖籽系统三维解剖结构复位的简单有效的参考指标。王晓康等[20]回顾文献认为内侧紧缩可改善手术效果，说明纠正籽骨脱位、恢复跖籽关节系统的正常旋转角度，充分纠正第1 跖骨的内收，更有利于远期治疗效果。

本研究有一些不足之处，选取样本量有限，是回顾性对照研究，可能存在样本的偏倚。此外，本研究没有统计侧位X 线的各观察指标，不能排除平足、外翻足及高弓足对测量指标的干扰。再者，Ota 等[24]报道，第1 跖骨存在自身的扭转。本研究没有计算第1跖骨干自身的扭转对测量的影响。