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本文主要从以下几方面展开论述: 第一部分 儿童髋关节旋转中心的CT、MRI研究 背景: 发育性髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip, DDH)是骨外科的常见下肢畸形,是小儿骨科的常见病与多发病,其发病率为0.1%~0.2%,女性约为男性的5倍。髋关节是人体的一个球窝关节,髋臼与股骨头为同心球结构,髋关节旋转中心、髋臼球中心、股骨头中心为同一中心。正常髋关节的发育生长,依赖于“头臼同心”这种对应关系。当髋关节头臼同心关系被破坏后,髋臼与股骨头的形态、大小、包容关系发生一系列改变,导致了DDH的出现。 目的: 以正常儿童髋关节的同心球结构为基础,尝试将儿童髋关节旋转中心定位于CT、MRI的断层图像上,进而提出一种简洁、准确的临床定位方法。 方法: 1.研究对象 收集山东省立医院2015年6月~2018年6月期间,54例儿童髋关节的CT、MRI影像学资料,54例均行MSCT、MRI检查,年龄1~12岁,平均年龄6.5岁,男性31例,女性23例,研究对象排除标准:1.既往有髋关节外伤、炎症、肿瘤等病史;2.髋关节发育异常等疾病或其他下肢畸形;3.脑性瘫痪、脊髓损伤或其他神经肌肉疾病。 2.检查设备与扫描技术、后处理方法 2.1扫描准备 对于5岁以下不能配合影像学检查的儿童,检查前30分钟给予10%水合氯醛溶液,按照0.5ml/kg剂量口服镇静。MSCT与MRI检查时,采取仰卧位头先进扫描体位,双下肢自然伸直脚尖向上,双踝关节之间及其外侧分别垫条形沙袋固定。在MSCT扫描时,对被检查者的射线敏感部位用铅衣包裹进行防护。 2.2 CT扫描与图像后处理 采用美国GE公司生产的750HD MSCT进行容积扫描,扫描范围上自髂嵴水平、下至股骨近段,扫描完成后对原始数据进行软组织算法薄层重建,将重建数据在CT后处理工作站进行多方位重组,在股骨头斜冠状位、斜矢状位、常规冠状位的中央层面图像上利用后处理工作站的画圆工具,在中间窗图像上拟合圆形与股骨头边缘相吻合,圆心自动生成。在斜冠状位图像上经圆心沿骨骺软骨板走行方向画平行线、与拟合圆形相交,再经圆心向髋臼顶方向画骨骺软骨板平行线的垂线、与股骨头边缘相交;在斜矢状位、常规冠状位中央层面图像上进行相同的操作,获得另外两条垂线。 2.2 MR扫描与图像后处理 采用德国SIEMENS公司生产的Verio3.0T磁共振,进行双髋关节的横断位和冠状位扫描,扫描时以双侧髋臼的“Y”形软骨为参考标志定位,调整扫描层面经过股骨头中心。采用多通道体部线圈,进行TSE序列的轴位T1WI、T2WI,冠状位T1WI;短TI反转恢复序列(short TI inversion recovery sequency,STIR)冠状位扫描。扫描范围从髂嵴上缘至股骨近段,层厚2.5~3 mm,层间距为0.5~0.6mm。在冠状位STIR序列的股骨头中央层面图像上,进行与CT常规冠状位图像相同的操作,拟合圆形与股骨头边缘,获取经过圆心的骨骺软骨板平行线及其垂线。 结果: 1.测量54例儿童(108髋)的股骨头在多方位CT及MRI的半径值(即MSCT斜冠状位、斜矢状位、冠状位、MR冠状位上股骨头垂线长度),方差齐性检验P=0.870,样本方差齐,符合正态分布。髋关节冠状位MRI对儿童股骨头的形态、骨性及软骨性结构显示上优于CT,可以清楚分辨股骨头骨骺、骺软骨。 2.1~4岁组17例儿童股骨头在MSCT斜冠状位、斜矢状位、冠状位及MR冠状位上的半径分别为:左侧(mm)9.51±1.72、8.76±1.68、8.82±1.61、13.11±1.38,右侧(mm)9.44±1.80、8.76±1.77、8.88±1.80、12.96±1.46。 CT三方位测量值与MR冠状位测量值的单向方差分析结果:左侧P值=0,右侧P值=0,差异有统计学意义。 结论: 1.经过多方位CT与冠状位MRI测量证实,在儿童股骨头中央层面图像上,拟合圆心位于骨骺软骨板走行区内,且股骨头半径等于骨骺软骨板平行线长度的1/2,因此骨骺软骨板的中点可以作为股骨头中心,即髋关节旋转中心在CT、MRI上可以进行准确定位。 2.儿童股骨头骨骺软骨随年龄不同存在形态差异。1~4岁组儿童股骨头骨骺软骨较厚、骨化中心较小,MRI对于儿童髋臼、股骨头形态显示优于CT,对髋关节旋转中心的寻找、定位更加准确;而MSCT对股骨头软骨的显示分辨能力有限,此时可以将股骨头中心定位于股骨干骺端上缘的1/2中点处。 3.对于4~12岁组儿童,股骨头骨骺软骨的厚度明显变薄,MSCT与MRI对股骨头形态均显示较好,股骨头边缘分辨清楚,对于股骨头半径测量值及髋关节旋转中心定位上无明显差异。 第二部分 DDH髋关节球形度与IHDI分型的相关性研究 背景: DDH的致残率高,严重影响患儿的身心健康,给家庭带来巨大的负面影响,然而DDH的发病原因仍不明确。患儿诊治时的年龄,髋臼与股骨近端的畸形程度,髋关节邻近肌肉、韧带软组织的病情,均对治疗方案与远期疗效产生影响。 临床上判断DDH的客观依据是影像学,尤其X线平片有多种判断髋关节发育不良或脱位的测量参数,及多种分度、分型方法来评估病情的轻重程度。但是这些X线的经典参数中几乎没有一个明确指标,可以用来直观、量化评价这种球状、弧形髋关节面的形态变化;MRI能够直观显示儿童髋臼软骨、盂唇及未骨化股骨头,可以准确观察髋臼关节面的形态及其变化,然而缺乏评估关节面形态改变的量化指标。 目的: 通过对DDH患儿与正常儿童髋关节面的差异性研究,探索球形度在髋关节面形态改变中的量化评估价值;并根据DDH髋关节的MRI特征,将病变髋关节球形度与国际髋关节发育不良协会(International Hip Dysplasia Institute,IHDI)分型进行对照研究,为临床制定治疗方案、判断关节复位程度及预测远期疗效提供一种新的依据。 方法: 1.研究对象 收集山东省立医院2015年6月~2018年6月期间,经影像与临床证实的49例1~12岁DDH患儿的髋关节MRI资料,其中左髋34例、右髋15例;男15例、女34例,年龄1~12岁、平均8.1岁;54例1~12岁正常儿童的髋关节MRI资料,男性31例、女性23例,年龄1~12岁、平均6.5岁,正常组研究对象排除标准:1.既往有髋关节外伤、炎症、肿瘤等病史;2.髋关节发育异常等疾病或其他下肢畸形;3.脑性瘫痪、脊髓损伤或其他神经肌肉疾病。 2.检查设备与扫描技术、后处理方法 2.1扫描准备:同第一部分 2.2 MR扫描及图像后处理 采用德国SIEMENS公司生产的Verio3.0T磁共振进行髋关节扫描,(1)进行双髋关节的横断位T1WI、T2WI和冠状位T1WI、STIR序列扫描,均以双侧髋臼的“Y”形软骨为参考标志,定位时调整扫描层面均经过股骨头中央;(2)对于DDH患儿,分别进行健侧及患侧的单髋关节冠状位PDWI序列扫描。 结果: 1.54例正常儿童髋关节MRI显示,双髋关节软骨关节面形态基本呈圆形、球状。双侧髋关节球形度得分为:左侧0.95±0.03,右侧0.93±0.03,球形度得分均接近于1。左右双髋球形度的独立样本T检验结果:P值=0.388,差异无统计学意义。 2.本组研究中,正常儿童不同年龄组(1~4岁组和4~12组)髋关节球形度得分的独立样本T检验结果:右侧P值=0.657,左侧P值=0.559,差异无统计学意义。 3.49例DDH患儿依据IHDI标准分型,Ⅰ型17例、Ⅱ型11例、Ⅲ型11例、Ⅳ型10例;Ⅰ~Ⅳ型髋关节球形度得分为:0.77±0.08,0.72±0.13,0.46±0.21,0.39±0.15;单向方差分析结果P值=0,差异有统计学意义。 结论: 1.正常儿童的双髋关节软骨关节面形态基本呈圆形、球状,髋关节球形度与年龄、侧别无明显相关性。 2.IHDI分型与DDH髋关节球形度呈负相关;IHDI分型提高,病变髋关节的球形度减小。DDH随着球形度减小,髋关节MR病理影像改变逐渐加重。 3.髋关节球形度能够直观反映、量化判断髋关节面的形态变化特征。球形度结合IHDI分型有助于指导DDH的治疗,判断关节复位程度及预测远期疗效。