锥形束CT在诊断小型犬髌骨脱位中的应用

胜 震 ， 冯 文 ， 张 旗 ， 朱 笛 ， 陈靖华 ， 张 明 ， 邓干臻

(1.华中农业大学动物医学院 ， 湖北 武汉 430000 ; 2.武汉市科道动物医院 ， 湖北 武汉 430000)

犬髌骨脱位是一种由于遗传或创伤因素导致髌骨脱离滑车沟的疾病[1]。根据髌骨脱垂的部位，可分为内侧髌骨脱位和外侧髌骨脱位。内侧脱位多发生于小型犬，外侧脱位多发生于大型犬，且小型犬发病概率是大型犬的10～12倍[2]。髌骨脱位的原因可能涉及多种因素，如关节内(滑车沟浅平或髌骨形态改变)和髌股力线的方向(髌股关节外翻或内旋)[3]。髌股力线是指股四头肌、髌股关节和胫骨粗隆应处于一条直线上。如果力线受损，会引起股四头肌紊乱，导致髌骨脱位[4]。

犬髌骨脱位有较为完善的临床分级标准，但缺少与之相对应的影像学诊断与分级方法，无法实现风险评估与初期定量诊断。关于犬髌骨脱位的CT评估技术，特别是小型犬髌骨脱位的CT评估技术鲜有报道。在应用CT测量、评估定量和诊断小型犬髌骨脱位方面，仍然缺乏专业研究。本研究通过对比健康小型犬与髌骨脱位小型犬之间的CT影像参数，确定小型犬髌股关节参数的阈值范围并评价其诊断价值，为小型犬髌骨脱位的影像学诊断提供科学依据与诊断方法。

1 材料与方法

1.1 一般资料 健康组：采集同一时期髌骨脱位临床检查阴性、既往无膝关节外伤及手术史、髌股关节CT未见特征性异常的健康小型犬膝关节42例，年龄0.6～3.8岁[平均(2.2±1.6)岁];其中雄性15只(双侧)、雌性6只(双侧)，每侧计为1例。髌骨脱位组：回顾性采集2020年5月—2020年10月在湖北省武汉科道动物医院进行膝关节锥形束CT扫描的52例确诊为髌骨内侧脱位的小型犬(体重≤10 kg)的相关资料，其中，单侧脱位20例、双侧脱位16例，雄性23只、雌性13只，年龄2.6±2.1岁(平均0.5～4.8岁)。

1.2 髌骨脱位分级标准 根据Di Dona提出的犬髌骨脱位分级标准[5](表1)，将髌骨脱位组进一步分级。

表1 髌骨脱位分级标准Table 1 Standard classification of patellar dislocation

1.3 扫描条件和测量方法 所有犬只均由同一影像科兽医师使用锥形束CT(SONTU6000-G5，深圳市深图医学影像设备有限公司)进行操作。扫查时犬膝关节自然伸展，选取锥形束角25°、最低选层厚度0.5 mm，扫描范围从髌骨上缘5 cm到胫骨结节。

采集CT影像，从不同维度和切面分析图像，归纳出可能影响髌股关节稳定性的滑车和髌骨参数以及髌股关节力线。所有的数据采集均由1位熟悉CT技术的兽医师分3个时间点测量获得，取3次测量的平均值，精确至小数点后1位；比值精确至小数点后3位。

1.3.1 滑车参数 利用轴位片观察分析滑车的结构特点，最佳测量切面为当髁间切迹出现类似罗马拱形的切面。滑车解剖的参数主要有滑车沟角(Trochlear groove angle,TGA)、内侧滑车倾斜角(Medial trochlear tilting angle,mTGA)、外侧滑车倾斜角(Lateral trochlear tilting angle,lTGA)、滑车沟深度/滑车脊间宽度(Trochlear groove depth/trochlear ridge width,TGD/TRW)和滑车沟深度/滑车沟髁间窝距(Trochlear groove depth/trochlear groove-intercondylar fossa distance,TGD/TGIF)。具体测量方法如图1所示，图1A：a为滑车沟最低点与外侧滑车脊最高点连线；b为滑车沟最低点与内侧滑车脊最高点连线；ab间的夹角即滑车沟角。图1B：a为滑车沟最低点与外侧滑车脊最高点连线；b为外侧滑车脊最高点的切线；ab间的夹角即外侧滑车倾斜角。图1C：a为滑车沟最低点与内侧滑车脊最高点连线；b为内侧滑车脊最高点的切线；ab间的夹角即内侧滑车倾斜角。图1D：b为两侧滑车脊最高点的连线，即滑车脊宽度；a为滑车沟最低点到b的垂线，即滑车沟深度。图1E：a为两滑车脊最高点连线；b为a的平行线且经过滑车沟最低点；ab间的距离定义为滑车沟深度；c为经过滑车沟最低点的b的垂线，并延长至股骨髁间窝；滑车沟深度/滑车沟髁间窝距即ab/bc。

图1 滑车参数的测量方法Fig.1 Measuring method of pulley parametersA:滑车沟角； B:外侧滑车倾斜角； C:内侧滑车倾斜角； D:滑车沟深度/滑车脊间宽度； E:滑车沟深度/滑车沟髁间窝距A:TGA; B:lTGA; C:mTGA; D:TGD/TRW; E:TGD/TGIF

1.3.2 髌骨解剖参数 髌骨解剖参数的分析需要在能够显示最大髌骨横径的切面上进行，记录此切面下髌骨的横径和厚度。

1.3.3 髌股关节力线参数 关节力线的测量与滑车参数的测量在同一CT切面上。利用解剖结构的相对关系来命名对应的参数，即髌骨倾斜角(Patella tilting angle,PTA)、外侧髌骨角(Laurin angle,LA)、髌骨偏移角(Patella bisect offset angle，PBOA)3个参数。具体测量方法如图2所示，图2A：a为两滑车脊最高点连线；b为髌骨最大长径所在直线；ab间的夹角即髌骨倾斜角。图2B：a为外侧滑车脊最高点的切线；b为髌骨最外侧点与髌骨最低点连线所在直线；ab间的夹角即外侧髌骨角。图2C：a为两滑车脊最高点的连线；b为滑车沟最低点与髌骨中点连线；ab间的左下夹角即髌骨偏移角。

图2 髌股关节力线的测量方法Fig.2 Method of measuring the patellofemoral joint force linesA：髌骨倾斜角； B：外侧髌骨角； C：髌骨偏移角A:PTA; B:LA; C:PBOA

1.4 髌骨脱位的CT分级 结合临床上犬髌骨脱位的分级系统，将髌骨脱位组分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级和Ⅳ级，分析以上差异显著参数在不同分级之间的差异，并确定相应的阈值范围。

2 结果

2.1 髌骨脱位分级 依据髌骨脱位的临床分级标准，将髌骨脱位组分为Ⅰ级12例，Ⅱ级20例，Ⅲ级13例，Ⅳ级7例(表2)。

表2 髌骨脱位组的分级结果Table 2 Grading results of patellar dislocation group

2.2 滑车参数 由表3可知，健康组与髌骨脱位组滑车沟角(TGA)、外侧滑车倾斜角(lTGA)和滑车沟深度/滑车脊宽度(TGD/TRW)差异极显著(P<0.001)，内侧滑车倾斜角(mTGA)、滑车沟深度/滑车沟髁间窝距(TGD/TGIF)差异不显著(P>0.05)。为评估两组差异极显著的指标在小型犬髌骨脱位中的诊断价值，绘制了ROC曲线并且计算了ROC曲线下面积(Area under curve，AUC)。结果显示，健康组的滑车沟角(TGA)范围为130.9°±5.6°，当滑车沟角(TGA)>138.8°时，其对髌骨脱位诊断的AUC为0.914，特异度为100.0%，敏感度为74.1%。健康组的外侧滑车倾斜角(lTGA)范围为24.0°±3.6°，当外侧滑车倾斜角(lTGA)<19.3°，其对髌骨脱位诊断的AUC为0.869，特异度为74.1%，敏感度为100.0%。健康组的滑车沟深度/滑车脊宽度(TGD/TRW)范围为0.223±0.033，当滑车沟深度/滑车脊宽度(TGD/TRW)<0.233，其对髌骨脱位诊断的AUC为0.765，特异度为92.6%，敏感度为48.1%(图3)。以上结果表明，滑车沟角(TGA)、外侧滑车倾斜角(lTGA)和滑车沟深度/滑车脊宽度(TGD/TRW)可作为小型犬髌骨脱位诊断的影像学指标。

表3 健康组与髌骨脱位组的滑车参数比较Table 3 Comparison of pulley parameters between healthy group and patellar dislocation group

2.3 髌骨解剖参数 由表4可知，健康组与髌骨脱位组髌骨厚度差异显著(P<0.05)，髌骨横径差异不显著(P>0.05)。健康组的髌骨厚度范围为(4.9±1.0) mm，AUC为0.653，临界值为6.15 mm，敏感度为40.7%，特异度为92.6%(图3)。

图3 各测量指标作为小型犬髌骨脱位诊断指标的ROC曲线图Fig.3 ROC curve diagram of measurement index used for small dogs patellar dislocation diagnosis

表4 健康组和髌骨脱位组的髌骨参数比较Table 4 Comparison of patella parameters between healthy group and patellar dislocated group

2.4 髌股关节力线参数 健康组与髌骨脱位组髌股关节力线参数统计分析结果见表5，两组之间髌骨倾斜角(PTA)、髌骨偏移角(PBOA)、外侧髌骨角(LA)差异均极显著(P<0.001)。健康组的髌骨倾斜角(PTA)范围为7.0°±1.0°，AUC为0.880，当髌骨倾斜角(PTA)>8.0°时，敏感度为74.1%，特异度为88.9%；健康组的外侧髌骨角(LA)范围为23.1°±3.5°，AUC为0.955，当外侧髌骨角(LA)>27.3°时，敏感度为92.6%，特异度为88.9%；健康组的髌骨偏移角(PBOA)范围为89.2°±4.7°，AUC为0.925，当髌骨偏移角(PBOA)<85.4°时，敏感度为85.2%，特异度为81.5%(图3)。上述结果表明，髌骨倾斜角(PTA)、髌骨偏移角(PBOA)和外侧髌骨角(LA)可作为小型犬髌骨脱位诊断的影像学指标。

表5 健康组与髌骨脱位组的髌股关节力线参数对比Table 5 Comparison of patellofemoral joint force lines between healthy group and patellar dislocation group

2.5 髌骨脱位CT分级 结合临床上犬髌骨脱位的分级系统和髌股关节CT力线参数，分析以上差异显著参数在不同分级之间的差异，并确定相应的阈值范围(表6)。结果显示，滑车沟角、外侧髌骨角和髌骨偏移角在不同等级的髌骨脱位之间差异均显著(P<0.05)；在健康组与各等级的髌骨脱位组中，滑车沟角(TGA)的范围为健康组130.9°±5.6°、Ⅰ级134.5°±2.8°、Ⅱ级136.8°±2.7°、Ⅲ级140.5°±2.1°和Ⅳ级145.9°±2.5°；外侧髌骨角(LA)的范围为健康组23.1°±3.5°、Ⅰ级33.3°±3.0°、Ⅱ级32.5°±2.5°、Ⅲ级30.9°±3.5°和Ⅳ级30.3°±2.4°；髌骨偏移角(PBOA)的范围为健康组89.2°±4.7°、Ⅰ级80.7°±2.0°、Ⅱ级78.3°±2.8°、Ⅲ级78.0°±3.5°和Ⅳ级75.2°±3.0°。

表6 健康组与不同等级髌骨脱位组间各参数的范围与差异性Table 6 Ranges and differences of parameters between healthy group and different levels patellar dislocation group

3 讨论

Schueda等利用CT研究了健康人与滑车发育不良患者髌股关节参数的差异，结果表明，健康人与滑车发育不良者的滑车沟角存在显著差异，其滑车沟角分别为135.2°±6.4°和142.6°±9.0°[6]。而本研究发现，健康小型犬和髌骨脱位犬之间的滑车沟角数值同样差异显著，且髌骨脱位犬中滑车沟角变大，说明相对于健康小型犬，髌骨脱位犬的滑车沟更浅，这与犬髌骨脱位的发病经过相契合。王小龙等通过CT测量发现，健康人与髌骨脱位患者之间的髌骨倾斜角、外侧髌骨角和髌骨偏移角存在显著差异[7]。本研究在小型犬中也获得了相类似的结果，说明髌股力线参数在评估人类和小型犬髌骨脱位中均具有重要参考价值。在以往的研究中多以滑车沟深度作为一个重要参数评估，而本研究考虑到不同犬种间存在体型与解剖形态的差异，首次建立滑车沟深度/滑车脊宽度这一参数，相较于仅评估滑车沟深度，评估二者比值更为科学。

本研究将髌骨脱位进行临床分级，并分析以上参数在不同分级之间的差异后发现，滑车沟角、外侧髌骨角和髌骨偏移角在分级髌骨脱位组间存在显著差异，说明这些参数在髌骨脱位CT分级中有较高的临床价值；具体的临界范围为：滑车沟角健康组130.9°±5.6°、Ⅰ级134.5°±2.8°、Ⅱ级136.8°±2.7°、Ⅲ级140.5°±2.1°和Ⅳ级145.9°±2.5°，这表明随着髌骨脱位严重程度的递增，滑车沟角逐渐变大，滑车沟逐渐变浅，这与髌骨脱位的发病经过一致；外侧髌骨角健康组23.1°±3.5°、Ⅰ级33.3°±3.0°、Ⅱ级32.5°±2.5°、Ⅲ级30.9°±3.5°和Ⅳ级30.3°±2.4°，说明随着髌骨脱位严重程度的递增，外侧髌骨角越来越小，在解剖中表现为髌骨与外侧滑车脊间距减小，髌骨更易从滑车沟中脱离；髌骨偏移角健康组89.2°±4.7°、Ⅰ级80.7°±2.0°、Ⅱ级78.3°±2.8°、Ⅲ级78.0°±3.5°和Ⅳ级75.2°±3.0°，这表明随着髌骨脱位严重程度的递增，髌骨偏移角逐渐变小，髌骨与滑车沟最低点连线夹角变小，髌骨逐渐远离滑车沟。

滑车沟角、外侧髌骨角和髌骨偏离角等影像参数临界范围的确立，对细化髌骨脱位诊断程度、指导后续治疗方案、评估再发病风险均具有显著的临床意义。临床中体格检查和病史中发现髌骨脱位时，髌骨脱位易于诊断，但是当患犬没有提供明确的髌骨脱位病史且临床检查没有阳性发现时，容易漏诊或误诊，因此需要借助影像学方法进行诊断并评估髌骨脱位的发病风险。通过髌股关节影像参数的测量与计算，兽医师可在术前定量评估髌骨脱位的严重程度以及髌股关节相应解剖结构的畸形程度，根据其发病的严重程度设计不同的后续治疗方案，从而取得更好的预后。

由于不同品种间解剖结构存在一定差别，分单一品种研究可能更具科学性。综上所述，在犬髌股关节的影像学参数中，滑车沟角、外侧髌骨角和髌骨偏移角是诊断小型犬内侧髌骨脱位的最佳参数。