不同體位下EBRA法測量人工髖關節假體磨損的差異研究

錢青於, 龔 赟, 樊林峰, 王留蘭

(1. 上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院 放射科, 上海, 200011;2. 同濟大學附屬東方醫院 放射科, 上海, 200011)

目前，人工髖關節置換術是治療成人終末期髖關節疾病的唯一有效方法。影響人工髖關節使用壽命的主要因素是關節假體的磨損和松動。假體界面磨損產生的顆粒及其繼發生物反應可導致假體周圍骨溶解，引起假體松動[1-4]。本研究對隨訪術后髖關節功能良好的全髖置換患者分別進行平臥位和站立位拍攝骨盆正位片，采用EBRA法測量兩種體位下髖臼假體和股骨頭假體的相對位移變化，探討兩種體位對EBRA法的測量假體磨損的影響，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2007年6—8月本院接受人工全髖關節置換術患者30例，其中男17例，女13例，年齡55～73歲，平均65.0歲。納入標準: 假體為金屬對聚乙烯全髖置換關節; 髖關節置換手術后無任何不適癥狀，髖關節功能良好; 雙下肢長度等長。

1.2 測量軟件

EBRA軟件購自奧地利因斯布魯克大學。影像拍片機器格式為DICOM, 使用Acculite軟件將DICOM格式轉換為BMP格式，圖片大小710 mm×580 mm, 電腦顯示器分辨率1 280像素×800像素。

1.3 攝片方法

試驗前告知試驗參加者相關情況，簽署知情同意書。本研究均由同一位X線片技師進行拍攝。試驗當天，所有患者均連續拍攝4張骨盆正位片，包括平臥位2張、站立位2張，拍攝順序是平臥位、站立位、平臥位和站立位，并依次編為1、2、3、4號。每次體位變化過程中，患者需行走5 min。球管距離為120 cm, 球管中心對準恥骨聯合，足尖朝前，保持雙下肢中立位。拍攝過程中，為保證下肢位置無明顯變化，用紙板標記足部位置和方向，雙下肢位置始終保持一致。站立位拍片時，雙下肢均勻負重。

1.4 測量方法

采用盲法將4張平片隨機排序，分別比較不同平片的髖臼假體和股骨頭假體相對位移變化。將拍攝的4張骨盆平片的DICOM格式轉為BMP格式。使用EBRA軟件打開平片，放射平片可比性設定為3 mm[5], 排除無法滿足測量條件的平片。分別測量4張平片間髖臼假體和股骨頭假體相對位移變化。

鑒于均在當天完成檢查，髖關節假體磨損率為0%。理論上而言，相同體位下的骨盆片比較假體間位移變化也為0, 測量出的實際數值為測量誤差。不同體位下的骨盆片比較，測量出的實際數值由體位變化與測量誤差組成。

在可比性為3 mm的條件下，進行同一體位間(平臥位1、3號與站立位2、4號)的平片比較，統計可以進一步測量的次數，并計算比率值。同時測量同一體位平片間髖臼假體和股骨頭假體相對位移變化。

在可比性為3 mm的條件下，進行不同體位間(1、2號間, 1、3號間, 2、4號間, 3、4號間)的平片比較，統計可以進一步測量的次數，并計算比率值。同時測量不同體位下平片間髖臼假體和股骨頭假體相對位移變化。

1.5 統計學方法

采用卡方檢驗，比較平臥位間、站立位間、平臥位與站立位可以進行測量次數的比率差異。采用方差分析，比較平臥位間、站立位間、平臥位與站立位的假體位移的差異。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

在平臥位下拍攝骨盆片，有23次(77.0%)允許進行髖臼和股骨頭假體位移測量。在站立位下拍攝骨盆片，有25次(83.0%)允許進一步測量。不同體位下拍攝骨盆平片比較，有43次(35.0%)允許進一步測量。上述差異均有統計學意義(P<0.05), 其中不同體位下拍攝平片的允許測量次數最低。比較同一體位或不同體位下拍攝骨盆片的髖臼假體和股骨頭假體相對位移變化，平臥位間、站立位間、不同體位間的相對位移依次為為(0.145±0.096)、(0.142±0.100)、(0.186±0.100) cm, 差異無統計學意義(P>0.05)。

3 討 論

早期監測人工關節的磨損有助于深入了解人工關節的失敗機制。目前，臨床監測人工髖關節磨損多采用影像學方法[6], 即通過一段時期內的X線骨盆片前后對比，測量髖臼假體和股骨頭假體的相對位移變化，計算人工關節的磨損率。然而，放射球管的投照距離和角度的變化也會引起二維投照的X線片不同，使對比測量的X線片缺乏可比性，發生測量誤差。此外，投照時患者采用平臥位或站立位等不同體位也可能引起測量誤差。

針對球管位置變化對X線片的影響，臨床上使用了EBRA法[7-8]。采用EBRA法測量假體磨損的前期工作與傳統方法相同，不同的是在后期測量時，其先在X線片上標記多個骨性標志物并測量距離，通過比較不同時間點X線片的骨性標志物間距離，排除因球管位置的變化而導致的X線片改變，然后再測量具有可對比性的X線片。有研究[9]顯示，在體外模擬假體磨損的實驗中, EBRA法的精確度達到0.128 mm。針對拍照時采用的不同體位可能對測量引起的誤差，理論上是由于站立位時體質量的原因導致股骨頭假體更深入于髖臼假體內，而平臥位時髖關節周圍軟組織的張力可能不夠，不能使股骨頭假體很好地位于髖臼假體內。根據影像學測量假體磨損的原理，如果二者的相對位置無可比性，也就無法準確測量關節磨損。

對于某些解剖部位，臨床上進行負重位拍片是非常必要的，如膝關節和腰椎。對于髖關節而言，目前大多采用平臥位拍攝骨盆片，但有時也會采用站立位拍攝，這就對EBRA法測量假體磨損可能造成測量誤差。本研究顯示，對不同體位下的X線片測量，滿足EBRA法測量要求的次數顯著低于對同一體位下的X線片可測量次數。一旦滿足測量要求后，平臥位間、站立位間和不同體位間骨盆片的假體位移變化無顯著差異。結果表明，不同體位下拍攝的骨盆片對比測量，滿足EBRA法測量的骨盆片數量減少; 而對滿足測量要求的骨盆片，體位變化對EBRA法測量假體間位移變化無顯著影響。對比使用不同體位下拍攝的骨盆片來測量假體間距離變化會導致滿足EBRA法要求的骨盆片數量減少，這可能是由于在平臥位和站立位下的人體力線發生變化，負重后骨盆發生前后旋轉，相當于球管的投照方向發生變化，從而使EBRA法的骨盆片排除率增高。

有學者[10]認為，髖關節周圍肌肉張力不足而致人工關節松弛多發生在術后早期，因此建議測量關節磨損應從術后6周后開始。本研究納入的均為術后2年以上的髖關節置換者。多數文獻[10-14]認為不同體位下拍片對于測量假體磨損無影響。Simth[15]研究表明，負重位拍片測量關節磨損會更為顯著，其研究中使用的測量方法是Livermore 法和Scheier-Sandel法，被認為測量精確性低于EBRA法[16], 都不能排除因球管變化而改變X線片。

作為目前被認為“金標準”的RSA法，研究[17-18]表明體位變化對于測量結果無顯著影響。RSA法測量假體磨損的原理是使用2個球管同時曝光，進行三維投照，消除單球管的投照距離及投照角度的變化對X線片的影響。這種方法的缺陷是需要價格昂貴的專用放射儀器，監測的假體需要有標志物[19]。文獻[16]表明與RSA法比較，EBRA法測量磨損的精確度僅相差0.11 mm, 操作也相對容易。