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不同位置内外上髁轴线对多层螺旋CT容积再现测量肱骨头扭转角的影响【摘要】探讨肱骨远端不同位置内外上髁轴线对多层螺旋CT容积再现三维重建测量肱骨头扭转角的影响。[方法]收集51根肱骨干标本,行16排螺旋CT扫描,容积再现技术三维重建测量肱骨头扭转角。俯视位观察,肱骨远端内外上髁连线取3种不同方位,求得3组肱骨头扭转角。与二维CT取肱骨远端3个不同平面的肱骨头扭转角进行对比研究。[结果]肱骨头扭转角最小值4,最大值598,6组肱骨头扭转角数据为(255102),(250108),(257108),(273103),(263102),(258104),经统计学处理6组肱骨头扭转角差异不显著。且二维CT测量肱骨头扭转角时肱骨远端层面越向远端值越小。[结论]肱骨头扭转角变异较大,肩关节假体扭转角设计应个性化;肱骨远端不同位置内外上髁轴线对多层螺旋CT容积再现测量肱骨头扭转角没有影响;俯视位观察肱骨,当外上髁露出呈小三角形、肱骨远端前关节面被肱骨头遮盖重叠的位置是多层螺旋CT三维重建测量肱骨头扭转角的更简单、更快捷而且准确的测量位置。【关键词】肱骨头扭转角体层摄影术X线计算机假体ABSTRACT[OBJECTIVE]TOEVALUATETHEEFFECTOFTRANSEPICONDYLARAXISOFDIFFERENTPOSITIONONVOLUMERENDERINGTECHNIQUEMEASURINGTHEHUMERALHEADRETROVERSIONANGLEWITHMULTISLICESPIRALCT[METHOD]FIFTYONEDRYHUMERUSSPECIMENSWERESCANNEDWITH16SLICESPIRALCTSCANNER,ATTOPVIEWTHETHREEGROUPHUMERALHEADRETROVERSIONANGLEDECIDEDBYTHETRANSEPICONDYLARAXISOFDIFFERENTPOSITIONWEREMEASUREDBYVOLUMERENDERINGTECHNIQUE,ASTOTWODIMENSIONCTMETHOD,THEDISTALREFERENCEAXISOFTHEHUMERALHEADRETROVERSIONANGLEWASDEFINEDBYTHREESECTIONSOFDIFFERENTLEVELS,THETOTALSIXGROUPDATAONHUMERALHEADRETROVERSIONANGLEWEREANALYZEDBYSTATISTICS[RESULT]THEHUMERALHEADRETROVERSIONANGLERANGEDFROM4TO598,THEHUMERALHEADRETROVERSIONANGLEOFSIXGROUPSWERE(255102),(250108),(257108),(273103),(263102),(258104)RESPECTIVELYTHESTATISTICSSHOWEDTHATTHERESULTSHAVENOSIGNIFICANTDIFFERENCEAMONGTHEMTHEMOREDISTALTHEHUMERUSWAS,THESMALLERHUMERALHEADRETROVERSIONANGLEDEFINEDBYALINEBETWEENTHEEPICONDYLESONTWODIMENSIONCTMETHODWAS[CONCLUSION]THEHUMERALHEADRETROVERSIONANGLEISMARKEDLYVARIABLE,THEHUMERALHEADRETROVERSIONANGLEOFSHOULDERJOINTPROSTHETICDESIGNSHOULDBEINDIVIDUALTHETRANSEPICONDYLARAXISOFDIFFERENTPOSITIONHASNOEFFECTONVOLUMERENDERINGTECHNIQUEMEASURINGTHEHUMERALHEADRETROVERSIONANGLEWITHMULTISLICESPIRALCTTHETOPVIEWATWHICHLATERALEPICONDYLEOFTHEHUMERUSSHOWINGMINITRIANGULUMANDTHEANTERIORSURFACEOFTHEDISTALHUMERUSARTICULATIONWITHTHEFOREARMBEINGSHADEDISMORESIMPLE,FASTERANDPRECISEFORTHEVOLUMERENDERINGTECHNIQUEMEASURINGTHEHUMERALHEADRETROVERSIONANGLEWITHMULTISLICESPIRALCTKEYWORDSHUMERUS;RETROVERSIONANGLE;TOMOGRAPHY;XRAYCOMPUTED;PROSTHESIS肱骨头扭转角(RETROVERSIONANGLEORRETROTORSIONANGLE以下简称RA),是指肱骨头中轴线与肱骨远端内外上髁轴线或滑车轴线的夹角,肱骨头扭转角是肩关节假体设计、假体选择及肩关节重建手术的核心指标之一〔1、2〕。其测量方法包括直接解剖学测量、X线片测量、CT二维法测量等,用多层螺旋CT(MULTISLICESPIRALCT,MSCT)容积再现(VOLUMERENDERINGTECHNIQUE,VRT)三维重建测量肱骨头扭转角的方法国内外尚未见报道。本文讨论肱骨远端不同方位定义线对MSCT容积再现测量肱骨头扭转角的影响。1材料与方法11标本材料由解剖教研室提供51根成人肱骨干标本,其中右侧23根,左侧28根。所有标本经X线片排除骨折及其他异常。12方法121仪器及扫描条件用使用SIEMENSSOMATOMSENSATION16排多层螺旋CT扫描仪,CT扫描参数120KV,有效120~150MAS,准直器宽度15MM,采集层厚5MM,连续扫描数据采集,重叠15MM重建,重建层厚2MM。122扫描体位及范围肱骨标本置于水平放在检查床上面(装柯达激光胶片)的泡沫上,以正交定位线居于肱骨前面中轴、侧面中轴为准,不能居中轴者用小布袋调整使肱骨中轴线居中。扫描范围从肱骨头最高点到肱骨滑车末端。123容积再现三维重建测量方法用容积再现3D成像处理方式重建肱骨。用“VRTGALLERY”中肩关节模式,获得肱骨三维重建图像,再俯视位观察。1231确定肱骨头扭转角的近端定义线肉眼目测观察肱骨头关节面弧度变化最明显处作连线,确定肱骨头关节面底边连线AB(ARTICULARSURFACEDIAMETER)〔1〕。作其垂直平分线即为肱骨头的中轴线CD,线CD为肱骨头RA的近端定义线(图1~3)。1232确定肱骨头扭转角的远端定义线俯视位观察肱骨,肱骨远端前关节面被肱骨头遮盖重叠,肱骨头及大小结节与内外上髁部分重叠,调整位置,当外上髁露出小三角形为画内外上髁轴线EF为远端定义线的第1个位置,线CD与线EF间的锐角为肱骨头RA,用16排CT自带测量角度的工具测量肱骨头RA值,得数据A组;当内上髁露出小三角形其余位置除前关节面外侧部未被重叠外与第1位置大致相同,画内外上髁轴线EF为远端定义线的第2个位置,得肱骨头RA数据B组。第3个位置是俯视位观察肱骨,肱骨远端前关节面不被肱骨头遮盖重叠,结节间沟底与肱骨远端前方冠突窝底重叠,连接内外上髁轴线EF,得肱骨头RA数据C组(图1~3)。图1VRT测量肱骨头扭转角第1位置E为露出的呈小三角形的外上髁,F为内上髁。线AB为头关节面直径,线CD为肱骨头中轴线,线EF为内外上髁轴线。线CD与线EF的夹角为肱骨头扭转角图2VRT测量肱骨头扭转角第2位置E为外上髁,F为露出的呈小三角形的内上髁。其余同图1所示图3VRT测量肱骨头扭转角第3位置E为外上髁,F为内上髁。结节间沟底部与冠突窝外侧部重叠,其余同图1所示124二维CT测量方法1241确定肱骨头RA近端定义线把重叠15MM重建,重建层厚2MM的CT图像连同浏览器用光盘存入,在家用电脑打开,调整窗宽窗位为骨窗时用捕获软件捕捉肱骨头最大层面,用SYMEONIDES等〔3〕类似的方法,取肱骨头关节面变化最明显处连线求得关节面直径AB,作其垂直平分线(肱骨头的中轴线)CD,线CD为肱骨头RA的近端定义线。1242确定肱骨头RA的远端定义线用捕获软件捕捉肱骨远端3个骨窗层面,第1层面为内外上髁轴线EF远离鹰嘴窝骨皮质,线EF为肱骨头RA的远端定义线。线CD与线EF的夹角为肱骨头RA,得肱骨头扭转角数据D组。第2层面为内外上髁轴线经过鹰嘴窝骨皮质,得肱骨头扭转角数据E组。第3层面为内外上髁轴线位于鹰嘴窝骨皮质前方,得肱骨头扭转角数据F组。用捕获软件拼接肱骨头最大层面及远端的3个不同层面,用以JPG格式存入(图4~6)。1243在PHOTOSHOP70中打开以JPG格式存入的肱骨头最大层面及远端3个不同层面的拼接图,用PHOTOSHOP70中测量角度的工具测量线CD与线EF的夹角,即为肱骨头RA。为减少非系统误差在测量过程中的影响,每根肱骨不同远端定义线所得的头扭转角测量3次,取其均值为原始数据。共6组。容积再现三维重建测量定义3组肱骨头扭转角A、B、C组;二维CT测量定义另3组D、E、F组。125用SPSS100软件包进行统计学处理肱骨头RA数据以XS表示,6组肱骨头RA比较采用方差分析。P<005为统计学差异显著。图4CT二维法测量肱骨头扭转角第1层面线AB为头关节面直径,线CD为肱骨头中轴线,E为内上髁,F为外上髁。线EF为内外上髁轴线,线EF远离鹰嘴窝骨皮质。用PHOTOSHOP70中测量角度的工具测量线CD与线EF的夹角为肱骨头扭转角图5CT二维法测量肱骨头扭转角第二层面线EF经过鹰嘴窝骨皮质。其余同图4图6CT二维法测量肱骨头扭转角第3层面线EF位于鹰嘴窝骨皮质前方。其余同图42结果多层螺旋CT容积再现三维重建测量不同位置内外上髁轴线的3组肱骨头扭转角A、B、C组;二维CT测量另3组D、E、F组。6组间比较,采用方差分析,方差齐性检验P值等于0964,证明方差齐性。方差分析,F值等于1271,P值等于0276,大于005,说明各组间肱骨头扭转角测量值没有统计学差异,组间多重比较LSD法P值仍然大于005(表1)。表151根肱骨6组肱骨头扭转角测量值比较XS()均数95的可信区间()RAMIN()RAMAX()P值(LSD法)A组(N51)255102227~284505800897B组(N51)250108220~281505800723C组(N51)257108227~288405500974D组(N51)273103244~302685980489E组(N51)263102234~292495320827F组(N51)258104228~28740548LSD法多种比较,表内P值是以F组和其余各组间比较所得。P<005为统计学差异显著。3讨论肱骨头扭转角变异较大,除人与人之间的个体差异外,主要是因为测量方法不同及肱骨远端定义线的不同所致〔4〕。就测量方法而言有直接解剖测量法〔5〕、X线片测量法〔6〕、二维CT测量法〔7〕等。就测量定义线而言,通常肱骨扭转角近端定义线为头中轴线,而远端定义线较混乱,有的取内外上髁轴线(滑车轴线)〔1〕,有的取远端前关节面切线〔8〕,有的取前臂轴线的垂线〔7〕。目前没有一种尽善尽美的测量方法及定义线。本试验肱骨头远端定义线取内外上髁轴线。31肱骨远端3个不同层面内外上髁轴线对肱骨头RA二维CT测值的影响复习文献不同作者都用二维CT法测量肱骨头RA,远端定义线同为内外上髁轴线,但给出的图片取层面不一样,有的内外上髁轴线经过鹰嘴窝骨皮质〔3〕,有的位于鹰嘴窝较深处、远离骨皮质〔7〕。不同平面的远端定义线是否会影响肱骨头RA测值本试验用51根肱骨干标本二维CT法测量肱骨头RA,肱骨远端取第1层面为内外上髁轴线远离鹰嘴窝骨皮质,第2层面为内外上髁轴线经过鹰嘴窝骨皮质,第3层面为内外上髁轴线位于鹰嘴窝骨皮质前方。结果是(1)肱骨头扭转角测值变异较大4~598,与PEARL等报道结果相似〔4〕。(2)以内外上髁轴线为远端定义线测得3个平面的肱骨头RA从上到下分别为(273103),(263102),(258104),从上到下逐渐减小,此结果未见文献报道。32肱骨远端3个不同位置内外上髁轴线对肱骨头扭转角MSCT容积再现测值的影响MSCT容积再现三维重建测量肱骨头扭转角,俯视位观察内外上髁及肱骨远端前关节面处于3个不同位置,对肱骨头RA测值影响没有统计学差异。推测其原因可能是肱骨头与远端的内外上髁、前关节面本身三维空间位置相对固定,因此俯视位无论怎样调整位置,本身固有的扭转关系不会改变,除非当位置旋转后,肱骨头扭转角近端定义线即头中轴线取法不一致。另外,对照二维CT测量法测得的肱骨头RA数据,二维CT测量法第3层面即内外上髁轴线位于鹰嘴窝骨皮质前方时测得的肱骨头扭转角与CT容积再现三维重建测量的肱骨头扭转角接近,其分别为(255102),(250108),(257108),(258104),分析其原因可能是MSCT容积再现测量时俯视位内外上髁轴线不一定是肱骨髁的最高点连线而是最外侧点连线,所以其测值与二维CT测量法最远端层面测值相近。还有,从操作简单方便方面说,俯视位观察肱骨,肱骨远端前关节面被肱骨头遮盖重叠,肱骨头及大小结节与内外上髁部分重叠,调整位置,当外上髁露出小三角形画内外上髁轴线作为远端定义线的位置是更简单、快捷的方法,因为内上髁较外上髁长,用肱骨头遮盖外上髁更方便。总之,肱骨头扭转角测值不能一概而论,要说明是何种测量方法如直接解剖测量法、X线片测量法、二维CT测量法等。还要说明测量定义线,尤其是远端定义线,如果是二维CT测量法还需说明远端定义层面。由此可见,统一的测量方法和标准定义线是今后肱骨头扭转角测量需要解决的问题。多层螺旋CT容积再现三维重建测量肱骨头扭转角是更快捷的方法,其精确性经过二维CT测量法的验证,还需要肱骨标本直接解剖学测量法进一步的验证。【参考文献】〔1〕BOILEAUP,WALCHGTHETHREEDIMENSIONALGEOMETRYOFTHEPROXIMALHUMERUSIMPLICATIONSFORSURGICALTECHNIQUEANDPROSTHETICDESIGN[J]JBONEJOINTSURG(BR),1997,79(5)857865〔2〕唐康来,李起鸿,杨柳人工肩关节的研究进展[J]中国矫形外科杂志,2005,13(14)10991101〔3〕SYMEONIDESPP,HATZOKOSI,CHRISTOFORIDESJ,ETALHUMERALHEADTORSIONINRECURRENTANTERIORDISLOCATIONOFTHESHOULDER[J]JBONEJOINTSURG(BR),1995,77687690〔4〕PEARLMLPROXIMALHUMERALANATOMYINSHOULDERARTHROPLASTYIMPLICATIONSFORPROSTHETICDESIGNANDSURGICALTECHNIQUE[J]JSHOULDERELBOWSURG,2005,14(1SUPPL)99104
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