青少年股骨滑車角的CT測量與分析

帖小佳，郭洪亮，韓亞軍*，王志洲，李國華，伊力哈木·托合提

(1.河北省保定市第二中心醫院骨科，河北 保定 072750；2.新疆醫科大學第二附屬醫院骨科，新疆 烏魯木齊 830063)

青少年股骨滑車角的CT測量與分析

帖小佳1，郭洪亮2，韓亞軍2*，王志洲2，李國華2，伊力哈木·托合提2

(1.河北省保定市第二中心醫院骨科，河北 保定 072750；2.新疆醫科大學第二附屬醫院骨科，新疆 烏魯木齊 830063)

目的 通過膝關節CT檢查，測量并比較青少年健康人群股骨滑車近端滑車角的相關數據，為髕骨不穩疾病的診療提供參考。方法 于2013年8月至11月招募16～25 歲青少年健康志愿者100名(共計200 例膝關節)，行膝關節CT檢查，對一般資料、體格檢查及CT檢查數據進行匯總分析。結果 100名健康志愿者股骨滑車角值為(148.0±7.9)°，男、女性股骨滑車角值比較差異有統計學意義(P<0.001)。左右側股骨滑車角值比較差異無統計學意義。不同年齡組志愿者股骨滑車角值差異無統計學意義。不同體重指數志愿者股骨滑車角值差異無統計學意義(P>0.05)。結論 本研究通過CT測量青少年股骨滑車近端滑車角值，初步分析了滑車角的分布特征，為髕骨不穩疾病的診療提供了相關依據。

膝關節；髕骨不穩；股骨滑車角

髕股關節由股骨滑車、髕骨關節面及周圍軟組織結構組成，在上述組成因素中股骨滑車形成了髕股關節的“軌道”，股骨滑車的解剖學形態在髕股關節的生物力學及相對運動中起著重要的作用[1]。髕骨不穩是一種較常見的髕股關節疾病，多發生于10～17 歲過量運動的人群，每10萬人中有6～43萬人發病[2-3]，髕骨脫位的患者中初次脫位者發病率無明顯性別差異，復發性脫位的患者中女性卻高達3倍以上[4]。何種原因引起了復發性脫位患者發病率在男女性別人群中的差異，為此本研究嘗試從股骨滑車解剖學形態進行研究。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2013年8月至11月在新疆地區募集青少年健康志愿者，納入標準與排除標準見表1。共募集志愿者116人，經篩選后有16人被排除，最終納入健康志愿者100人，其中男性50人，女性50人，年齡(21.7±2.8) 歲，所有志愿者均告知CT檢查相關風險并簽署知情同意書。

1.2 影像學檢查條件及體位 志愿者均穿戴X射線防護設備，于CT檢查床上取仰臥位，下肢肌肉放松狀態下，雙下肢采用中立位，雙側膝關節保持伸直位。采用西門子128層炫速雙源CT(Somatom Definition Flash，Siemens Medical Solutions，Forchheim，Germany)進行檢查，首先常規掃描定位像，然后實施平掃，掃描范圍以髕骨為中心，自髕骨上緣以上2～3 cm至脛骨結節下緣以下2～3 cm。CT設備參數：管電壓120 kV，有效電流60 mAs，間隔0.7 mm，層厚1.5 mm。圖像保存后導入Workspace工作站進行后期處理與相關數據測量。

納入標準：a)年齡16～25 歲；b)體型發育正常；c)既往無嚴重肝腎疾病及影響骨代謝的各種急慢性??；d)無膝關節疾病史(如風濕性疾病等)，無膝關節外傷及手術史。排除標準：a)對X射線高度敏感或不宜接觸X射線者；b)有心理疾病難以配合者；c)脊柱及四肢有明顯畸形者；d)服用影響骨代謝的藥物(如糖皮質激素、雌激素、雙膦酸鹽等)者；e)Lysholm膝關節評分<90分者。

1.3 測量參數及方法 于工作站調取相關信息，并于膝關節軸位圖像上選取通過股骨滑車關節軟骨的第一個掃描平面(定位方法是在這個圖像平面上能夠看到股骨滑車外側關節面的軟骨下骨有輕度的硬化表現，或者股骨髁間窩頂呈現“羅馬拱門”的形態)，連接內外側髁最高點及滑車最低點，所構成的角即為股骨滑車角見圖1，單位為°。工作站采用精度0.1°標尺進行測量。

圖1 股骨滑車角的測量

1.4 質量控制 采用盲法進行相關數據測量及分析。2名數據測量者完成第1次測量后于2周后行第2次重復測量，以前后2次測量的平均值作為最終數據，測量的相關數據匯總后交由數據分析者分析。

2 結 果

2.1 男、女性股骨滑車角值對比 男性股骨滑車角值為(145.7±7.9)°，女性股骨滑車角值為(150.3±7.4)°，男、女性股骨滑車角值差異有統計學意義(P<0.01)。

2.2 左、右側股骨滑車角值對比 右側股骨滑車角值為(148.1±7.5)°，左側股骨滑車角值為(147.9±8.4)°，兩側滑車角值差異無統計學意義(P=0.768)。按照男女性別進行亞組分析，男性左右側股骨滑車角值比較差異無統計學意義(P>0.05)，女性左右側股骨滑車角值比較差異無統計學意義(P>0.05，見表1)。

表1 左、右側股骨滑車角值比較

2.4 不同年齡段志愿者股骨滑車角值對比 將志愿者按照年齡分為兩組：低年齡組(16～20 歲)，高年齡組(21～25 歲)。低年齡組股骨滑車角值為(149.3±8.7)°，高年齡組股骨滑車角值為(147.1±7.3)°。兩組股骨滑車角值差異無統計學意義(P=0.057)。按照男女性別進行亞組分析，低年齡組及高年齡組志愿者股骨滑車角值比較差異無統計學意義(P>0.05，見表2)。

2.5 不同體重指數志愿者股骨滑車角值比較 本研究體重指數(BMI，kg/m2)分類采用WHO標準(BMI，kg/m2，偏瘦<18.5，正常18.5～24.9，超重25.0～29.9，肥胖30.0～34.9，重度肥胖35.0～39.9，極重度肥胖≥40.0)。根據上述分類標準本研究將志愿者分為3組(偏瘦組、正常組、超重及以上組)，3組志愿者股骨滑車角值比較差異無統計學意義(P=0.912，見表3)。

按照男女性別進行亞組分析，3組志愿者男性股骨滑車角值比較差異無統計學意義(P=0.493)，女性股骨滑車角值比較差異無統計學意義(P=0.907)，見表4。

表2 不同年齡段志愿者股骨滑車角值比較

表3 不同體重指數志愿者股骨滑車角值比較

表4 不同體重指數志愿者股骨滑車角值比較

3 討 論

股骨滑車角的CT測量方法為：股骨滑車內外側髁最高點與滑車最低點的連線所組成的夾角，當滑車角>150°時為異常[5]，此時存在引起髕骨不穩的風險。

而通過CT測量股骨滑車角時不同截面滑車角的大小存在差異，部分研究采用軸位圖像上髕骨最大橫徑層面時測量。而關于髕骨在膝關節屈曲多大角度時進入滑車尚沒有統一的結論，文獻報道有10°、15°、20°、30°等[6]，也有研究顯示膝關節伸直位時部分正常膝關節的髕骨已經進入滑車，形成完好的髕股關節。而不同的屈曲角度也將引起不同的滑車角值，即膝關節越屈曲、測量平面越靠近滑車遠端測得的角度越小。這也就造成了不同文獻報道的滑車角大小存在差異。

多數研究表明膝關節屈曲0°～30°范圍時髕骨的運動軌跡最為復雜，此時髕骨尚未進入股骨滑車或剛剛進入滑車。當髕骨進入滑車后隨著膝關節屈曲角度的增大，外側髁的骨性阻擋以及軟組織結構的限制作用更加明顯，髕骨逐漸進入相對穩定的狀態。因此髕骨不穩多發生在屈膝的初始階段即髕骨與股骨滑車初始接觸時段，故本研究選取股骨滑車近端部分層面進行測量，分析滑車角的解剖學結構在髕骨不穩中的價值。

本研究關于圖像截面的選取采用膝關節伸直位股四頭肌放松狀態下選取軸位圖像上滑車近端部分，截面的選取采用脛骨結節股骨滑車間距離測量方法中截面的選取辦法：于膝關節軸位圖像上選取通過股骨滑車關節軟骨的第一個掃描平面，此平面軟骨剛剛完全覆蓋股骨滑車[7]，具體定位方法是在這個掃描平面上能夠看到股骨滑車外側關節面的軟骨下骨有輕度的硬化表現，或者股骨髁間窩頂呈現“羅馬拱門”的形態[8]。此平面的選取較為明確，方法較為簡單，恒定可測，可以更好地反映出滑車近端的解剖學形態。

相關研究顯示髕骨脫位的患者初次脫位者中無明顯性別差異，而在復發性脫位的患者中女性卻高達3倍以上，具體原因目前尚不清楚[4]。Varadarajan等[9]研究顯示髕骨的滑動軌跡明顯受到滑車的影響。本研究結果顯示女性別較男性具有更大的股骨滑車角，即男女性別之間在股骨滑車的解剖學形態上存在差異，而該差異是否是引起上述發病率差異的原因有待進一步研究。相關研究顯示人體在行走過程中大部分人表現為右側肢體優勢[10]，本研究右側滑車較左側值大，但差異無統計學意義?？梢酝茰y人體生長發育進程中，雙下肢行走過程中步態的差異對左右側滑車角的影響較小。

不同年齡段比較，滑車角值差異無統計學意義，可能與股骨遠端骨骺閉合時間有關。研究顯示膝部各長骨干骺端融合時間最晚約在20 歲左右，本組人群高年齡組(21～25 歲)股骨遠端骨骺基本已經閉合，低年齡組(16～20 歲)股骨遠端處于骨骺閉合期，本研究結果表明16～20 歲年齡段雖然部分人股骨遠端干骺端骨骺尚未完全閉合，但此年齡段滑車角值變化不大。

不同體重指數間比較差異無統計學意義，可能與年齡段的選取有關。相關研究顯示肥胖兒童在行走時與正常體重兒童之間存在差異[11]，而該差異可能在兒童膝關節生長發育的過程中產生不同的應力從而引起不同的解剖數值。本研究的研究對象是股骨遠端干骺端接近或已處于骨骺閉合期的人群，在比較不同體重指數組間股骨滑車角值時采用的是當前的體重指數，該體重指數對本人群生長發育時期的肥胖程度代表性相對較差，可能引起偏倚。故關于肥胖對股骨滑車形態的影響有待兒童生長發育期相關肥胖程度記錄的前瞻性隊列研究進一步分析。

本研究通過CT檢查初步分析了青少年正常人群股骨滑車近端滑車角的相關數據，通過對不同性別、年齡、左右側、不同體重指數志愿者進行相關數據分析，初步探討了股骨滑車近端滑車角在青少年人群中的分布特征，并為髕骨不穩患者滑車的解剖學形態提供了參考。

[1]Amis AA，Oguz C，Bull AM，etal.The effect of trochleoplasty on patellar stability and kinematics：a biomechanical study in vitro[J].J Bone Joint Surg Br，2008，90(7)：864-869.

[2]Smith TO，Donell ST，Chester R，etal.What activities do patients with patellar instability perceive makes their patella unstable[J].Knee，2011，18(5)：333-339.

[3]Pennock AT，Alam M，Bastrom T.Variation in tibial tubercle-trochlear groove measurement as a function of age，sex，size，and patellar instability[J].Am J Sports Med，2014，42(2)：389-393.

[4]Fithian DC，Paxton EW，Stone ML，etal.Epidemiology and natural history of acute patellar dislocation[J].Am J Sports Med，2004，32(5)：1114-1121.

[5]Schutzer SF，Ramsby GR，Fulkerson JP.The evaluation of patellofemoral pain using computerized tomography.A preliminary study[J].Clin Orthop Relat Res，1986，(204)：286-293.

[6]Fulkerson JP.Disorders of the patellofemoral joint[M].Baltimore：Williams & Wilkins，2004：85-89.

[7]Chhabra A，Subhawong TK，Carrino JA.A systematised MRI approach to evaluating the patellofemoral joint [J].Skeletal Radiol，2011，40(4)：375-387.

[8]帖小佳，韓亞軍，伊力哈木·托合提.脛骨結節-股骨滑車間距離的CT測量與分析[J].新疆醫科大學學報，2014，37(6)：570-574.

[9]Varadarajan KM，Freiberg AA，Gill TJ，etal.Relationship between three-dimensional geometry of the trochlear groove and in vivo patellar tracking during weight-bearing knee flexion[J].J Biomech Eng，2010，132(6)：061008.

[10]Mezaour M，Yiou E，Le Bozec S.Does symmetrical upper limb task involve symmetrical postural adjustments? [J].Gait Posture，2009，30(2)：239-244.

[11]McGraw B，McClenaghan BA，Williams HG，etal.Gait and postural stability in obese and nonobese prepubertal boys[J].Arch Phys Med Rehabil，2000，81(4)：484-489.

Computerized Tomographic Assessment of Femoral Trochlear Angle in Teenagers

Tie Xiaojia1，Guo Hongliang2，Han Yajun2，etal

(1.Department of Orthopaedics，Baoding Second Central Hospital，Baoding 072750，China；2.The Second Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University，Urumqi 830063，China)

Objective To provide the anatomic parameters and CT data of adolescents about knee joints for the femoral trochlear angle and provide reference for diagnoses and treatment of patellar instability.Methods 100 healthy volunteers(A total of 200 cases of knee joints) with 16 to 25 years were recruited to do a check of CT on knees in August 2013 to November 2013，and analyzed the data.Results In the 100 healthy volunteers the normal femoral trochlear angle was(148.0±7.9)°.There were significant difference between males and females(P<0.001).There are no significant difference between right and left knee，no significant difference between different age and no significant difference between different BMI(P>0.05).Conclusion This study measured the adolescent′s femoral trochlear angle by CT，gave a preliminary analysis of the femoral trochlear angle distribution characteristics，provide the patellar instability of disease diagnosis and treatment related basis.

knee；patellar instability；femoral trochlear angle

新疆維吾爾自治區衛生廳青年科技人才專項科研資金(2013Y02)；*本文通訊作者：韓亞軍

1008-5572(2015)05-0413-04

R322.7+2

B

2015-03-05

帖小佳(1987- )，男，研究生在讀，河北省保定市第二中心醫院骨科，072750。