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华南人群与TKA相关股骨后髁形态学研究

华南人群与TKA相关股骨后髁形态学研究

作者：李昌钊南方医科大学

学位级别：硕士

研究背景膝关节骨性关节炎(osteoarthritis,OA)是发生在老年人身上最主要的关节退行性疾病,了解OA的发生机制对于该病的诊治及延缓膝关节退行性改变非常重要。股骨髁形态和运动异常会影响关节面接触应力异常分布而导致膝关节退行性变化... 详细信息

研究背景膝关节骨性关节炎(osteoarthritis,OA)是发生在老年人身上最主要的关节退行性疾病,了解OA的发生机制对于该病的诊治及延缓膝关节退行性改变非常重要。股骨髁形态和运动异常会影响关节面接触应力异常分布而导致膝关节退行性变化,其中后髁是股骨髁主要组成部分,但因为研究困难等原因导致OA发生发展与后髁形态的关系存在很大知识盲区。人工全膝关节置换术(Total Knee Arthroplasty,TKA)是治疗膝关节骨性关节炎(Osteoarthritis,OA)的终极手段,而成功的手术需要合适、匹配的假体。但目前假体后髁部分因为设计不足:其一后髁对称设计导致后外髁悬挂时有发生;此外,目前假体通过衬垫不对称设计而非后髁不对称设计实现膝关节屈曲内轴运动,这与实际解剖生理是不符的。目的运用CT三维重建技术及虚拟手术技术,全面比较后髁相关的各项解剖形态参数,根据比较结果探讨与股骨后髁形态学相关的OA发生发展机制,根据比较结果探讨目前后髁假体设计不合理的地方。方法收集2018年1月-2019年6月因膝关节OA于我院住院治疗的患者及正常人共120名。采集他们的下肢全长CT影像,重建出患侧股骨三维模型。根据股骨力线和旋转轴建立坐标系,并基于该坐标系测量后髁矢状面和冠状面的圆周半径及关节面倾斜角。然后基于该坐标系对股骨进行远髁和后髁截骨,并测量后髁截骨面的中部宽度、高度及倾斜角。运用t检验比较上述参数正常人与OA、内外侧及不同性别间的差异,运用皮尔森相关系数分析参数和身高的关系,运用协方差统计方法排除身高因素影响后分析不同性别间的差异。以p后髁倾斜角及内外后髁的高度和宽度上均存在差异,而女性的差异主要表现在PCA角和内后髁宽度,男性差异表现在内后髁倾斜角、内外后髁宽度及内后髁高度;(2)本研究涉及的所有截骨前解剖参数内外侧均存在显著差异;(3)后髁圆周半径存在显著性别差异,且冠状面圆周半径在排除身高影响后仍然存在显著性别差异;(4)后髁截骨后除了截骨面倾斜角存在显著内外侧差异外,其余宽、高不存在显著内外侧差异;(5)外后髁截骨面的倾斜在距离远端3/4处存在拐点,其中远端向内倾斜、近端向外倾斜;(6)截骨面宽和高存在显著性别差异,倾斜角则不存在性别间显著差异,且排除身高影响后内外后髁截骨面宽度和外后髁截骨面高度仍然存在性别间的显著差异;(7)不同种族不同研究均表现为内后髁相对垂直,外后髁向内明显倾斜,但内外后髁角度差不同。(8)国人不同后髁圆周半径内外侧研究结果差异在1mm以内,但均与欧美人研究相差2-3mm以上;(9)无论是国人还是欧美人研究,后髁截骨后内外后髁宽和高大小是相似的;(10)OA和正常人内外侧宽度比值不相同,且OA表现为内后髁稍宽于外后髁,而正常人则相反。结论与假体设计相关:(1)O目前假体对称性设计容易导致外后髁进度悬挂,外后髁设计时应考虑到倾斜情况;(2)正常人与OA存在形态差异,如果根据正常人的形态进行假体设计,OA患者容易出现悬挂或覆盖不足的情况;(3)男性内外后髁宽度、内后髁高度及内外后髁圆周半径均比女性要大,在进行性别特异性假体设计时要考虑到这一点。(4)后髁各项解剖参数存在明显的种族差异,假体设计时要考虑到这一点,后续需要进一步进行不同种族间的比较研究。与OA发生发展机制相关:(1)OA患者内外侧后髁比正常人更大,可能与运动异常或胫股关节受力异常导致后髁朝内外侧方向形变。(2)OA患者后髁内外侧不对称,可能是导致OA患者发生异常内轴外旋运动的形态学原因;(3)男女OA后髁宽度存在差异,说明性别间导致OA的发生和发展的异常屈曲运动和胫股关节受力有关。

关键词：膝关节置换术股骨后髁三维重建虚拟手术假体设计

非接触性前交叉韧带损伤的股骨后髁形态和骨挫伤分布研究

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非接触性前交叉韧带损伤的股骨后髁形态和骨挫伤分布研究

作者：邱蓝玉重庆医科大学

学位级别：硕士

目的:通过CT图像定量测量非接触性前交叉韧带（anterior cruciate ligament,ACL）损伤的股骨后髁形态学参数和利用MRI图像评估伴随性骨挫伤,以分析非接触性ACL损伤以及伴随骨挫伤的股骨后髁形态特征;通过骨挫伤位置和严重程度来探究ACL... 详细信息

目的:通过CT图像定量测量非接触性前交叉韧带（anterior cruciate ligament,ACL）损伤的股骨后髁形态学参数和利用MRI图像评估伴随性骨挫伤,以分析非接触性ACL损伤以及伴随骨挫伤的股骨后髁形态特征;通过骨挫伤位置和严重程度来探究ACL损伤的模式。方法:回顾性分析了从2014年1月到2019年12月的经关节镜证实的非接触性ACL断裂的患者信息。利用损伤一个月内膝关节MRI图像评估骨挫伤,将股骨髁和胫骨平台同时存在骨挫伤的模式定义为对吻性骨挫伤。在CT图像上定量测量两组膝关节股骨后髁相关形态学参数,包括后髁角（posterior condylar angle,PCA）、髁内外侧宽度（medial-lateral width of epicondyle,MLW）、内侧后髁宽度（medial posterior condyle width,MPCW）、外侧后髁宽度（lateral posterior condyle width,LPCW）、外侧髁长度（lateral condyle length,LCL）、内侧髁长度（medial condyle length,MCL）、外侧后髁长度（lateral posterior condyle length,LPCL）、内侧后髁长度（medial posterior condyle length,MPCL）、内侧后髁高度（medial posterior condyle height,MPCH）、外侧后髁高度（lateral posterior condyle height,LPCH）,另额外计算LPCW/MLW、MPCW/MLW、LPCL/LCL和MPCL/MCL。通过计算类内相关系数（ICC）和95%置信区间来确定观察者内部和观察者之间的信度。4个解剖位置（股骨外侧髁,外侧胫骨平台,股骨内侧髁和内侧胫骨平台）的骨挫伤分别细分为6个亚室,骨挫伤的严重程度分为4个等级。统计分析各组参数之间的差异,并统计分析各个解剖部位的细分部位和严重程度的分布。结果:最终,179例非接触性ACL断裂患者符合标准纳入损伤组,并与182例无病变膝关节进行对照。损伤组内82例患者具有损伤后一个月内的膝关节MRI图像,其中45例存在对吻性骨挫伤。各测量值的组间和组内ICC值均大于0.80。损伤组和对照组间后髁形态学参数差异具有统计学意义。非接触性ACL损伤组的MLW、MPCW、MCL、MPCL、MPCL/MCL和LCL显著高于对照组（P＜0.01）,LPCL/LCL低于正常组（P＜0.001）,差异有统计学意义。两组间内外侧后髁高度和PCA无统计学差异。后髁形态在伴或不伴对吻骨挫伤组间差异无统计学意义。骨挫伤模式表明最常发生骨挫伤的位置是外侧胫骨平台的内后部位、内侧胫骨平台的外后部分和内-外侧髁的外中部分。结论:非接触性ACL断裂的股骨远端后髁形态存在差异,ACL断裂患者中常伴随着对吻性骨挫伤。基于骨挫伤模型发现非接触性ACL损伤机制主要是胫骨内旋、膝关节外翻和胫骨的向前和向外移动。该研究结果可为ACL断裂的解剖相关危险因素提供新的研究方向。

关键词：股骨后髁前交叉韧带非接触性损伤骨挫伤

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前外侧韧带损伤的股骨后髁形态学的初步研究

前外侧韧带损伤的股骨后髁形态学的初步研究

作者：石敏重庆医科大学

学位级别：硕士

目的:使用影像学资料定量地测量并描绘股骨后髁形态特征和评估膝关节前外侧韧带（ALL）损伤,以分析两者之间的关联。方法:回顾性地筛选了重庆医科大学附属第一医院的41例急性ALL损伤的膝关节作为损伤组,并匹配41例膝关节作为对照组。所... 详细信息

目的:使用影像学资料定量地测量并描绘股骨后髁形态特征和评估膝关节前外侧韧带（ALL）损伤,以分析两者之间的关联。方法:回顾性地筛选了重庆医科大学附属第一医院的41例急性ALL损伤的膝关节作为损伤组,并匹配41例膝关节作为对照组。所有的受试者均有膝关节完整的影像资料,利用其CT图像定量地测量两组的膝关节形态学参数,包括髁总宽度（MLW）、内侧后髁宽度（MPCW）、外侧后髁宽度（LPCW）、外侧髁长度（LCL）、内侧髁长度（MCL）、外侧后髁长度（LPCL）、内侧后髁长度（MPCL）、内侧后髁高度（MPCH）、外侧后髁高度（LPCH）。另计算后髁宽度（LPCW/MLW、MPCW/MLW）和长度（LPCL/LCL、MPCL/MCL）比值使得个体差异最小化。统计分析两组各参数之间的差异。采用组内相关系数（ICC）评估各测量值之间的一致性。结果:观察者中以及观察者间的一致性很强（ICC均＞0.80）。两组间后髁形态差异具有统计学意义（P＜0.05）。ALL损伤组（1）宽度:ALL损伤组MLW大于对照组（P=0.042）,LPCW/MLW和MPCW/MLW低于对照组（P＜0.05）;（2）长度:ALL损伤组MCL、MPCL和LCL大于对照组（P＜0.05）,LPCL/LCL低于对照组（P＜0.001）;（3）高度:两组间内、外侧后髁高度的差异无统计学意义（P＞0.05）。结论:ALL损伤组的内侧股骨后髁更窄,外侧股骨后髁更窄更短,ALL损伤与股骨后髁形态特征存在关联,更短小的外侧后髁通过改变膝关节的内部运动而增加ALL损伤的风险。

关键词：前外侧韧带股骨后髁形态学计算机体层成像

CT辅助下观察股骨滑车发育不良伴有髌股关节不稳定的股骨后髁形态学变化

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CT辅助下观察股骨滑车发育不良伴有髌股关节不稳定的股骨后髁形态...

作者：沈杰皖南医学院

学位级别：硕士

目的:髌股关节不稳是骨科日常临床工作中常见的疾病,髌股关节不稳的发病机制复杂多样,依据膝关节解剖结构的特点,通常以骨性结构异常和软组织结构异常作为区分,这样以解剖特点进行分类也助于学者们研究各自的机制。股骨滑车发育不良是... 详细信息

目的:髌股关节不稳是骨科日常临床工作中常见的疾病,髌股关节不稳的发病机制复杂多样,依据膝关节解剖结构的特点,通常以骨性结构异常和软组织结构异常作为区分,这样以解剖特点进行分类也助于学者们研究各自的机制。股骨滑车发育不良是产生髌股关节不稳症状不可忽略的原因之一,股骨远端滑车沟因几何外形和几何深度存在生理解剖学紊乱,股骨内、外髁形状异常会直接导致髌骨与股骨滑车之间形成稳定的骨性对合关系,而以往的学者大多数研究的是滑车形态与相关系数测量进行的研究,本研究旨在利用CT获得滑车发育不良股骨髁影像学资料,以及因轻微外伤于我院就诊正常人的股骨髁影像学资料,分别测量两者相关数据,运用统计学比较是否有差异。方法:本次实验回顾性分析2019年至2022年于我院就诊的58名患者,其中被诊断为股骨滑车发育不良导致的髌股关节不稳定患者共30位35条患膝(实验组),以及同时间段28位正常患者35条正常膝(对照组)。对两组患者膝盖进行多项膝关节影像学(CT)测量:在横断面上找到并选取股骨外髁面积最大的层面,测量并记录股骨内后髁、外后髁以及内外髁的的宽度、股骨内后髁最内后侧到股骨滑车外侧最高点距离和股骨外后髁最后外侧到股骨滑车内侧最高点的距离,并测量这两条线形成的夹角。再选取矢状面,分别选取内、外髁最长、最高的层面,测量并记录股骨内侧髁、股骨内侧髁后髁、股骨外侧髁、股骨外侧髁后髁的长度以及股骨内侧髁后髁和股骨外侧髁后髁的高度。此外,分别计算股骨内后髁、外后髁宽度占内外髁的的宽度的比例;股骨内后髁和外后髁宽度之比;股骨内侧髁后髁占股骨内侧髁以及股骨外侧髁后髁占股骨外侧髁的长度比例;股骨内后髁和外后髁长度之比;股骨内外侧后髁高度比例;股骨内后髁最内后侧到股骨滑车外侧最高点距离与股骨外后髁最后外侧到股骨滑车内侧最高点的距离比例。所有经过MIMICS测量的数据均采用组内相关系数(ICC)的方法进行信度和复测信度检验。采用R语言软件对所采集、优化后数据进行处理分析,比较两组后髁影像学中各项形态学参数,使用两样本秩和检验(Mann-Whitney U Test)进行两组各项参数的统计学检验,再将单因素分析中有统计学差异的形态学因素以及年龄、性别因素,全部纳入多因素Logistic回归分析,进一步判断哪些股骨后髁形态学异常因素是髌股关节不稳定的独立危险因素。结果:两组在年龄、性别构成等差异P>0.05,均无明显统计学意义,两组所有与测量有关数据的组内相关系数(ICC)范围为0.95-0.99之间,在横断面上,两组内、外后髁宽度以及内外髁宽度比较,差值无明显意义;内后髁到滑车外的距离以及外后髁到滑车内的距离比较上也无明显差异,这两条线形成的夹角在两组的统计学中也无明显差异,两组两条对角线距离的比值比较有统计学意义(P=0.001);外后髁宽度与内外髁宽度的比值在统计学中无明显差异,但是内后髁与内外髁宽度的比值有明显的统计学差异(P=0.029)、以及内后髁与外后髁宽度的比值在有明显的统计学差异(P后髁高度以及内、外后髁高度比值的差值比较无明显统计学意义;两组后外髁长度、外髁长度、内髁长度相比均无明显统计学意义;两组外后髁长度与外髁长度比值的比较无明显统计学意义;两组后内髁长度相比有明显统计学差异(P后内髁长度与内髁长度比值相比有明显统计学差异(P后髁与外后髁的长度之比差异有统计学意义(P=0.005;)。多因素Logistic回归分析的评价:内后髁长度对后髁形态学的影响有统计学意义[OR=0.779,95%CI(0.620,0.979),P=0.032]、内后髁长比内髁长的比值对后髁形态学的影响有统计学意义[OR=1.754,95%CI(1.189,2.588),P=0.005]、内后髁宽度与外后髁宽度比值对后髁形态学的影响有统计学意义[OR=1.173,95%CI(1.048,1.314),P=0.006]、髁间对角线距离的比值对后髁形态学的影响有统计学意义[OR=1.206,95%CI(1.037,1.402),P=0.015]。结论:本研究发现,股骨滑车发育不良导致的髌股关节不稳定患者的后髁形态学相对于正常人股骨后髁存在不同,股骨后髁长度相对正常后髁要相对长,股骨后髁的内髁宽度与外髁宽度的比值相对正常后髁两者的比值要大;股骨后髁的内髁长度与外髁长度的比值相对正常后髁两者的比值要大;髁间对角线距离的比值相对正常股骨髁间对角线比值要大。这些差异导致可能会体现于内外后髁长度、宽度的联合畸形,在未来髌股关节不稳定的诊断和治疗中应该引起骨科医生的注意,对于未来的手术治疗具备一定的参考意义。

关键词：股骨滑车发育不良髌股关节不稳定股骨后髁 CT

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股骨远端解剖参数对TKA假体选择的影响

股骨远端解剖参数对TKA假体选择的影响

作者：孙粒斌大连医科大学

学位级别：硕士

目的:全膝关节置换术(TKA)是晚期膝骨关节炎最有效的治疗方法。但临床上所使用的假体设计大多基于欧美人种解剖数据研发,国人膝关节解剖数据缺乏。因此,本实验将通过影像学方法,研究国人股骨远端解剖形态,丰富国人膝关节解剖数据,指导临... 详细信息

目的:全膝关节置换术(TKA)是晚期膝骨关节炎最有效的治疗方法。但临床上所使用的假体设计大多基于欧美人种解剖数据研发,国人膝关节解剖数据缺乏。因此,本实验将通过影像学方法,研究国人股骨远端解剖形态,丰富国人膝关节解剖数据,指导临床TKA股骨组件选择,同时进一步优化假体结构设计。方法:收集2021年11月-2023年1月健康成年人膝关节MRI和DR。纳入标准:(1)年龄30-80岁,男女不限(2)膝骨关节炎0级、1级(KL分级)。排除标准:(1)类风湿关节炎、其他炎性疾病导致膝关节畸形严重或伴有骨缺损(2)膝关节骨赘增生严重(3)膝关节骨折史(4)膝关节感染史(5)膝关节手术史。对纳入符合标准的受试者,使用X线片测量股骨内外径(fML)、股骨前后径(fAP)、股骨内外侧径与前后径比值(fML/fAP)、股骨后髁偏心距(PCO)、股骨后髁偏移比(PCOR);使用MRI测量股骨后髁角(PCA),分析解剖形态的性别差异,同时对照临床使用假体型号参数,进行统计学分析。结果:1、本实验共有受试者213位,根据纳入、排除标准,7位受试者有严重的类风湿关节炎,6位受试者有下肢骨折史。最终纳入的受试者共200位,其中男性84例,女性116例。2、平均股骨内外侧径84.38±7.424mm,股骨前后径64.44±6.489mm,fML/fAP为1.31±0.094。男性股骨内外侧径91.30±5.191mm,前后径68.90±6.179mm,fML/fAP为1.33±0.108,相比较女性股骨内外侧径79.36±3.939mm(P=0.00)、前后径61.20±4.490mm(P=0.00)、fML/fAP 1.30±0.080(P股骨后髁偏心距27.01±3.168mm,后髁偏移比0.46±0.025。男性股骨后髁偏心距28.93±3.161mm,后髁偏移比0.46±0.022;女性分别为25.63±2.352mm,0.46±0.027。男性股骨后髁偏心距和女性数值比较,差异有统计学意义(P=0.00),男性后髁偏移比和女性比较,无统计学差异(P>0.05)。随着股骨前后径增大,股骨后髁偏心距也会增大,二者成正相关(男R2=0.834,女R2=0.099);后髁偏移比与股骨前后径无相关性(男R2=0.012,女R2=0.014)。4、平均后髁角4.08±1.092°,男性为4.68±1.194°,女性为3.64±0.759°。男性后髁角和女性比较,差异有统计学意义(P=0.00)。5、假体A的fML/fAP为1.09±0.010,假体B为1.11±0.010,前者fML/fAP小于后者,即假体B更加扁平。假体型号的增大,对fML/fAP比值无明显影响。同时,fML/fAP测量值均大于两种假体的fML/fAP比值。结论:1.男性的股骨内外径(fML)、股骨内外侧径与前后径比值(fML/fAP)、股骨前后径(fAP)均大于女性,提示男性股骨远端解剖形态更加扁平。研究的两种假体设计参数,与本实验中男性和女性的解剖形态均不适配,应选择fML/fAP比值更接近的股骨假体。2.男性股骨后髁偏心距(PCO)大于女性,随着股骨前后径增大,股骨后髁偏心距也会增大;股骨后髁偏移比无性别差异。3.男性股骨后髁角大于女性股骨后髁角(男4.68±1.194°,女3.64±0.759°)。安装股骨假体时,提高外旋角度,尤其针对男性人群,以更好恢复股骨旋转力线。4.当前膝关节人工假体股骨组件仍需进一步优化,契合解剖结构参数,以期研发多样性、个体化假体,改善膝关节置换术后临床疗效。

关键词：全膝关节置换术膝关节假体膝关节解剖形态股骨径线股骨后髁