改良单图像法手工测量髌骨不稳患者胫骨结节-股骨滑车沟间距的可行性分析

张 合，曹成明，兰志恒， 赵志光，刘 巍，韩守江*

(1.冀中能源峰峰集团有限公司总医院邯郸院区骨三科，河北 邯郸 056000;2.冀中能源峰峰集团有限公司总医院邯郸院区骨五科，河北 邯郸 056000)

髌骨不稳在膝关节疾病中并不少见[1-3]。胫骨结节转移术是治疗由胫骨结节位置异常引起的髌骨不稳的常用方法[4-6]。而胫骨结节-股骨滑车沟(tibial tuberosity-trochlear groove，TT-TG)间距是胫骨结节转移术的重要参考指标[7-9]。传统TT-TG间距测量方法(即双图像法)需将CT或MRI图像重叠[10-11]，操作复杂，对医疗设备有较高要求，对操作人员亦有较高要求，同时，因图像重叠，股骨滑车最低点和胫骨结节最高点选择困难，造成测量误差较大；此外，临床医生无法直接在胶片上测量TT-TG间距，妨碍了临床医生对患者病情判断。因此，迫切需要找到一种操作简单、测量准确的TT-TG间距测量方法。本研究尝试使用改良单图像法手工测量髌骨不稳患者TT-TG间距。

1 资料与方法

1.1一般资料 选择2015年6月—2018年1月在冀中能源峰峰集团有限公司总医院邯郸院区行膝关节核磁共振检查的髌骨不稳患者30例，男性14例，女性16例；年龄19～35岁，平均(25.27±3.92)岁；身高163～181 cm，平均(168.97±4.55)cm；体重48～100 kg，平均(70.40±12.54)kg；左膝18例，右膝12例。纳入标准：①有明确髌骨脱位病史；②膝关节查体，髌骨轨道实验(+)、髌骨倾斜实验(+)、髌骨内、外侧滑动实验(+)；③影像学证据确诊髌骨不稳。排除标准：①膝关节多发韧带损伤；②膝关节周围骨折；③膝关节术后或创伤后疤痕形成；④膝关节肿瘤。

1.2仪器和设备 核磁共振技术采用德国西门子公司1.5核磁共振对膝关节进行扫描，8通道柔性线圈。患者膝关节充分放松，并处于伸直位。扫描范围从股骨滑车开始，经髌骨至胫骨结节结束。扫描层厚4.0 mm。间距30%。扫描序列：矢状位质子成像：TR 2 500 ms，TE 27 ms。矢状位压脂像：TR 884 ms，TE 23 ms。冠状面质子成像：TR 2 500 ms，TE 27 ms。水平位质子成像：TR 2 500 ms，TE 27 ms。所有患者均使用同一台德国西门子公司1.5核磁共振扫描。

1.3方法 传统双图像法测量髌骨不稳患者TT-TG间距，患者仰卧位，0 °伸膝位，足尖垂直于地面[12]，行MRI检查。患者完成膝关节MRI检查后，以DICOM格式导出图像，确定第1张出现完整软骨的股骨近端滑车图像和髌腱在胫骨结节附着的清晰图像。图像制作有3个主要步骤完成。第1步，股骨髁滑车图像制作；第2步，胫骨结节图像制作；第3步，两张图像重合，并测量TT-TG间距(图1)。

图1 传统双图像法测量TT-TG间距
Figure1Measurement of TT-TG distance by traditional double-image method

改良单图像法手工测量TT-TG间距：理论上，当膝关节股骨后髁与后边框线平行时，股骨滑车最低点到外侧边框的距离与胫骨结节髌腱内、外侧点连线的中点作垂线与胫骨结节前缘交点到外侧边框距离的差值，即为TT-TG间距(图2)。 患者仰卧位，0 °伸膝位，足尖垂直于地面行膝关节MRI检查，检查结束后，技师双击该患者姓名→Viewing→选择水平任意图像→右键→选择Select Series→单击→选择整个水平图像→选择Image(确定第一张出现完整软骨的股骨近端滑车图像)→选择Rotate→单击→Rotate by degrees→在对话对话框内输入旋转的角度→点击OK。之后打印，出片。

图2 改良单图像法手工测量TT-TG间距
Figure2Measurement of TT-TG distance bymodified single-image method

将患者膝关节MRI图像胶片置于观片灯箱，同样选择第一张出现完整软骨的股骨近端滑车图像的最低点，以细记号笔(笔尖直径0.5 mm)向膝关节外侧边框做垂线，游标卡尺测量该线段长度。同样选择髌腱和胫骨结节清晰图像，细记号笔连接髌腱内、外侧点连线，测量该线段长度，选择该线段的中点作垂线与胫骨结节髌腱前缘形成交点，由交点向膝关节外侧边框做垂线，测量该线段长度，计算股骨滑车最低点到外边框的距离和胫骨结节交点到外边框的距离的差值，再根据比例换算，计算出TT-TG间距。酒精棉球擦净胶片上的画线，以备下次测量使用。

本研究由3名有经验的副主任医师组成。手术医师A和手术医师B采用改良单图像法手工测量髌骨不稳患者的TT-TG间距，影像学医师C采用传统双图像法测量髌骨不稳患者的TT-TG间距。两种方法的的TT-TG间距均被测量3次，记录平均值。TT-TG间距测量过程中，3位医师对本研究内容均不知晓。

1.4统计学方法 应用SPSS 22.0统计软件处理数据。定量资料应用Cronbach′s alpha系数评价结果的可信度。应用组内相关系数(intraclass correlation coefficient，ICC)，评价结果的可重复性。使用Bland-Altman分析图评价结果的一致性。

2 结 果

2.1髌骨不稳患者TT-TG间距测量结果 2名手术医师A、B采用改良单图像法手工测量30例髌骨不稳患者的TT-TG间距分别为(20.078±2.989) mm和(19.659±2.964) mm 。1名影像学医师C采用传统双图像法测量相同30例髌骨不稳患者的TT-TG间距为(19.802±2.861) mm。

2.2两种方法测量髌骨不稳患者TT-TG间距的可靠性、可重复性、一致性分析 医师A、B使用改良单图像法手工测量骨髌不稳患者TT-TG间距分别和影像学医师C使用双图法测量髌骨不稳患者TT-TG间距比较，Cronbach′s alpha系数分别为0.913和0.959，组内相关系数分别为0.913和0.958。Bland-Altman分析图显示：TT-TG间距差值(mm)的均值分别为-0.276(95%CI：-3.526～2.974)和0.143(95%CI：-3.110～3.397)。A、B医师之间使用改良法单图像法手工测量髌骨不稳患者TT-TG间距比较，Cronbach′s alpha系数为0.891，组内相关系数为0.891。Bland-Altman分析图显示，TT-TG间距差值(mm)的均值分别为-0.276(95%CI：-3.526～2.974)，见图3～5。

图3 A、C两位医师测量TT-TG间距Bland-Altman分析图
Figure3Bland Altman analysis chart of TT-TG distance measured by A and C physicians

图4 B、C两位医师测量TT-TG间距Bland-Altman分析图
Figure4Bland Altman analysis chart of TT-TG distance measured by B and C physicians

图5 A、B两位医师测量TT-TG间距Bland-Altman分析图
Figure5Bland Altman analysis chart of TT-TG distance measured by A and B physicians

3 讨 论

在髌骨不稳的患者中，通常会伴随TT-TG间距增大[13]。文献报道,当TT-TG间距>20 mm时需行胫骨结节转移术[14],亦有文献报道，当TT-TG间距>15 mm时，行胫骨结节转移术[15]。无论选择何种手术参考依据，术前准确测量TT-TG间距是行胫骨结节转移的必要条件[5，16-17]。

Dejour等[18]使用CT测量TT-TG间距，即通常所说的双图像法。然而，双图像法需将图像重叠，技术操作复杂；图像重叠后，解剖标志模糊，易造成测量误差。鉴于双图像法的复杂性，Koter等[19]提出了单图像法测量TT-TG间距，同时比较了双图像法和单图像法测量TT-TG间距的准确性：双图像法误差在3～5 mm，单图像法误差在2～3 mm。Thakkar等[20]研究发现双图像法和单图像法间可靠性0.86，CT的可重复性0.89，MRI可重复性0.90。以上研究提示单图像法较双图像法更为准确，同时也提示MRI的可重复性优于CT。既往测量TT-TG间距，均在CT或MRI上进行，临床医生无法在CT或MRI胶片上测量TT-TG间距，妨碍了临床医生对髌骨不稳患者的病情判断。

基于以上发现，笔者尝试在MRI胶片上应用改良单图像法手工测量髌骨不稳患者TT-TG间距。此测量方法，本质上并没有改变膝关节TT-TG间距的测量方法，通过整体旋转膝关节，使股骨后髁与后边框平行，从而使测量TT-TG间距的方法更加便捷，而且实现了手工测量膝关节TT-TG间距。股骨后髁图像与后边框平行，是整个测量工作的基础。既往的研究发现高年资医师[21]在测量髌骨不稳患者TT-TG间距具有较高的准确性，所以在本研究中亦采用高年资医师进行测量。笔者介绍3个技巧，使股骨后髁与后边框相平行：在行MRI检查时，患者取平卧位，足尖与地面相垂直，此时，在MRI图像上，股骨后髁已经大致与后边框相平行。在患者完成MRI检查后，需选定整个膝关节，确定第一张出现完整软骨的股骨近端滑车图像，然后以此图像为参考，做股骨后髁连线，下拉图像至后边框，观察股骨内、外后髁连线是否与后边框重合。如满足第一个技巧的条件，此时多数情况下，股骨后髁与MRI图像上的后边框重合，即说明股骨后髁与MRI图像上后边框平行。将图像居中，打印胶片即可。如果股骨后髁与MRI图像上后边框不平行，调整整个膝关节旋转角度,使股骨后髁与后边框平行。德国西门子公司1.5核磁共振在旋转角度上提供了广泛的选择范围(精确到1 °)，可以满足股骨后髁平行于后边框的需求。使用游标卡尺分别测量股骨滑车最低点到外边框距离和胫骨结节髌腱内、外侧点连线的中点作垂线与胫骨结节前缘交点到外侧边框距离。在最初的测量中，医师使用普通直尺测量，发现误差较大，同一膝关节测量误差在3～5 mm，改用游标卡尺后发现测量误差在2～3 mm。笔者认为在MRI胶片测量时，无论股骨髁还是胫骨结节的图像均比实际的股骨髁和胫骨结节小，在胶片上测量时，即使产生1 mm的误差，在比例换算时也会对结果产生影响，而游标卡尺可以尽可能减少测量误差。不同临床医生拿到患者膝关节MRI胶片后，可以随时在胶片上多次测量膝关节TT-TG间距，操作便捷。

本研究结果显示，A、C两位医师分别使用改良单图像法和传统双图像法比较髌骨不稳患者TT-TG间距： Cronbach′s ɑ评价系数为0.913，具有较高的可信度。组内相关系数为0.913，具有较高的可重复性。Bland-Altman分析图显示，具有较好的一致性。同样，B、C两位医师分别使用改良单图像法和传统双图像法比较髌骨稳患者TT-TG间距： Cronbach′s ɑ评价系数为0.959，具有较高的可信度。组内相关系数为0.958，具有较高的可重复性。Bland-Altman分析图显示，具有较好的一致性。A、B两位医师使用改良单图像法测量结果同样具有较高的可信度、可重复性、一致性。鉴于上述结果，改良单图像法手工测量髌骨不稳患者TT-TG间距与传统双图像法可以互相替换使用。

本研究的不足：①无论双图像法测量髌骨不稳患者TT-TG间距，还是改良单图像法手工测量髌骨不稳患者TT-TG间距，医师对股骨滑车最低点的选择，都存在主观性，即使是高年资医师也无法避免，特别是髌骨不稳患者，往往滑车发育低平，甚至高耸，在最低点的选择上尤为困难。这必然会对TT-TG间距测量结果造成偏差。因此，本研究多次测量(3次)髌骨不稳患者TT-TG间距，减少误差。②手工测量受笔尖的粗细、测量工具的精确度的影响，本研究中使用笔尖为直径0.5 mm的记号笔和游标卡尺，同样通过多次测量(3次)，尽量降低误差。

综上所述，改良单图像法手工测量髌骨不稳患者TT-TG间距具有操作简单，节省时间，可以准确测量出髌骨不稳患者TT-TG间距，该方法和双图法可以相互替换使用。