錐形束CT在診斷小型犬髕骨脫位中的應(yīng)用

勝 震 ， 馮 文 ， 張 旗 ， 朱 笛 ， 陳靖華 ， 張 明 ， 鄧干臻

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院 ， 湖北 武漢 430000 ; 2.武漢市科道動物醫(yī)院 ， 湖北 武漢 430000)

犬髕骨脫位是一種由于遺傳或創(chuàng)傷因素導(dǎo)致髕骨脫離滑車溝的疾病[1]。根據(jù)髕骨脫垂的部位，可分為內(nèi)側(cè)髕骨脫位和外側(cè)髕骨脫位。內(nèi)側(cè)脫位多發(fā)生于小型犬，外側(cè)脫位多發(fā)生于大型犬，且小型犬發(fā)病概率是大型犬的10～12倍[2]。髕骨脫位的原因可能涉及多種因素，如關(guān)節(jié)內(nèi)(滑車溝淺平或髕骨形態(tài)改變)和髕股力線的方向(髕股關(guān)節(jié)外翻或內(nèi)旋)[3]。髕股力線是指股四頭肌、髕股關(guān)節(jié)和脛骨粗隆應(yīng)處于一條直線上。如果力線受損，會引起股四頭肌紊亂，導(dǎo)致髕骨脫位[4]。

犬髕骨脫位有較為完善的臨床分級標(biāo)準(zhǔn)，但缺少與之相對應(yīng)的影像學(xué)診斷與分級方法，無法實現(xiàn)風(fēng)險評估與初期定量診斷。關(guān)于犬髕骨脫位的CT評估技術(shù)，特別是小型犬髕骨脫位的CT評估技術(shù)鮮有報道。在應(yīng)用CT測量、評估定量和診斷小型犬髕骨脫位方面，仍然缺乏專業(yè)研究。本研究通過對比健康小型犬與髕骨脫位小型犬之間的CT影像參數(shù)，確定小型犬髕股關(guān)節(jié)參數(shù)的閾值范圍并評價其診斷價值，為小型犬髕骨脫位的影像學(xué)診斷提供科學(xué)依據(jù)與診斷方法。

1 材料與方法

1.1 一般資料 健康組：采集同一時期髕骨脫位臨床檢查陰性、既往無膝關(guān)節(jié)外傷及手術(shù)史、髕股關(guān)節(jié)CT未見特征性異常的健康小型犬膝關(guān)節(jié)42例，年齡0.6～3.8歲[平均(2.2±1.6)歲];其中雄性15只(雙側(cè))、雌性6只(雙側(cè))，每側(cè)計為1例。髕骨脫位組：回顧性采集2020年5月—2020年10月在湖北省武漢科道動物醫(yī)院進(jìn)行膝關(guān)節(jié)錐形束CT掃描的52例確診為髕骨內(nèi)側(cè)脫位的小型犬(體重≤10 kg)的相關(guān)資料，其中，單側(cè)脫位20例、雙側(cè)脫位16例，雄性23只、雌性13只，年齡2.6±2.1歲(平均0.5～4.8歲)。

1.2 髕骨脫位分級標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)Di Dona提出的犬髕骨脫位分級標(biāo)準(zhǔn)[5](表1)，將髕骨脫位組進(jìn)一步分級。

表1 髕骨脫位分級標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Standard classification of patellar dislocation

1.3 掃描條件和測量方法 所有犬只均由同一影像科獸醫(yī)師使用錐形束CT(SONTU6000-G5，深圳市深圖醫(yī)學(xué)影像設(shè)備有限公司)進(jìn)行操作。掃查時犬膝關(guān)節(jié)自然伸展，選取錐形束角25°、最低選層厚度0.5 mm，掃描范圍從髕骨上緣5 cm到脛骨結(jié)節(jié)。

采集CT影像，從不同維度和切面分析圖像，歸納出可能影響髕股關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的滑車和髕骨參數(shù)以及髕股關(guān)節(jié)力線。所有的數(shù)據(jù)采集均由1位熟悉CT技術(shù)的獸醫(yī)師分3個時間點測量獲得，取3次測量的平均值，精確至小數(shù)點后1位；比值精確至小數(shù)點后3位。

1.3.1 滑車參數(shù) 利用軸位片觀察分析滑車的結(jié)構(gòu)特點，最佳測量切面為當(dāng)髁間切跡出現(xiàn)類似羅馬拱形的切面。滑車解剖的參數(shù)主要有滑車溝角(Trochlear groove angle,TGA)、內(nèi)側(cè)滑車傾斜角(Medial trochlear tilting angle,mTGA)、外側(cè)滑車傾斜角(Lateral trochlear tilting angle,lTGA)、滑車溝深度/滑車脊間寬度(Trochlear groove depth/trochlear ridge width,TGD/TRW)和滑車溝深度/滑車溝髁間窩距(Trochlear groove depth/trochlear groove-intercondylar fossa distance,TGD/TGIF)。具體測量方法如圖1所示，圖1A：a為滑車溝最低點與外側(cè)滑車脊最高點連線；b為滑車溝最低點與內(nèi)側(cè)滑車脊最高點連線；ab間的夾角即滑車溝角。圖1B：a為滑車溝最低點與外側(cè)滑車脊最高點連線；b為外側(cè)滑車脊最高點的切線；ab間的夾角即外側(cè)滑車傾斜角。圖1C：a為滑車溝最低點與內(nèi)側(cè)滑車脊最高點連線；b為內(nèi)側(cè)滑車脊最高點的切線；ab間的夾角即內(nèi)側(cè)滑車傾斜角。圖1D：b為兩側(cè)滑車脊最高點的連線，即滑車脊寬度；a為滑車溝最低點到b的垂線，即滑車溝深度。圖1E：a為兩滑車脊最高點連線；b為a的平行線且經(jīng)過滑車溝最低點；ab間的距離定義為滑車溝深度；c為經(jīng)過滑車溝最低點的b的垂線，并延長至股骨髁間窩；滑車溝深度/滑車溝髁間窩距即ab/bc。

圖1 滑車參數(shù)的測量方法Fig.1 Measuring method of pulley parametersA:滑車溝角； B:外側(cè)滑車傾斜角； C:內(nèi)側(cè)滑車傾斜角； D:滑車溝深度/滑車脊間寬度； E:滑車溝深度/滑車溝髁間窩距A:TGA; B:lTGA; C:mTGA; D:TGD/TRW; E:TGD/TGIF

1.3.2 髕骨解剖參數(shù) 髕骨解剖參數(shù)的分析需要在能夠顯示最大髕骨橫徑的切面上進(jìn)行，記錄此切面下髕骨的橫徑和厚度。

1.3.3 髕股關(guān)節(jié)力線參數(shù) 關(guān)節(jié)力線的測量與滑車參數(shù)的測量在同一CT切面上。利用解剖結(jié)構(gòu)的相對關(guān)系來命名對應(yīng)的參數(shù)，即髕骨傾斜角(Patella tilting angle,PTA)、外側(cè)髕骨角(Laurin angle,LA)、髕骨偏移角(Patella bisect offset angle，PBOA)3個參數(shù)。具體測量方法如圖2所示，圖2A：a為兩滑車脊最高點連線；b為髕骨最大長徑所在直線；ab間的夾角即髕骨傾斜角。圖2B：a為外側(cè)滑車脊最高點的切線；b為髕骨最外側(cè)點與髕骨最低點連線所在直線；ab間的夾角即外側(cè)髕骨角。圖2C：a為兩滑車脊最高點的連線；b為滑車溝最低點與髕骨中點連線；ab間的左下夾角即髕骨偏移角。

圖2 髕股關(guān)節(jié)力線的測量方法Fig.2 Method of measuring the patellofemoral joint force linesA：髕骨傾斜角； B：外側(cè)髕骨角； C：髕骨偏移角A:PTA; B:LA; C:PBOA

1.4 髕骨脫位的CT分級 結(jié)合臨床上犬髕骨脫位的分級系統(tǒng)，將髕骨脫位組分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級和Ⅳ級，分析以上差異顯著參數(shù)在不同分級之間的差異，并確定相應(yīng)的閾值范圍。

2 結(jié)果

2.1 髕骨脫位分級 依據(jù)髕骨脫位的臨床分級標(biāo)準(zhǔn)，將髕骨脫位組分為Ⅰ級12例，Ⅱ級20例，Ⅲ級13例，Ⅳ級7例(表2)。

表2 髕骨脫位組的分級結(jié)果Table 2 Grading results of patellar dislocation group

2.2 滑車參數(shù) 由表3可知，健康組與髕骨脫位組滑車溝角(TGA)、外側(cè)滑車傾斜角(lTGA)和滑車溝深度/滑車脊寬度(TGD/TRW)差異極顯著(P<0.001)，內(nèi)側(cè)滑車傾斜角(mTGA)、滑車溝深度/滑車溝髁間窩距(TGD/TGIF)差異不顯著(P>0.05)。為評估兩組差異極顯著的指標(biāo)在小型犬髕骨脫位中的診斷價值，繪制了ROC曲線并且計算了ROC曲線下面積(Area under curve，AUC)。結(jié)果顯示，健康組的滑車溝角(TGA)范圍為130.9°±5.6°，當(dāng)滑車溝角(TGA)>138.8°時，其對髕骨脫位診斷的AUC為0.914，特異度為100.0%，敏感度為74.1%。健康組的外側(cè)滑車傾斜角(lTGA)范圍為24.0°±3.6°，當(dāng)外側(cè)滑車傾斜角(lTGA)<19.3°，其對髕骨脫位診斷的AUC為0.869，特異度為74.1%，敏感度為100.0%。健康組的滑車溝深度/滑車脊寬度(TGD/TRW)范圍為0.223±0.033，當(dāng)滑車溝深度/滑車脊寬度(TGD/TRW)<0.233，其對髕骨脫位診斷的AUC為0.765，特異度為92.6%，敏感度為48.1%(圖3)。以上結(jié)果表明，滑車溝角(TGA)、外側(cè)滑車傾斜角(lTGA)和滑車溝深度/滑車脊寬度(TGD/TRW)可作為小型犬髕骨脫位診斷的影像學(xué)指標(biāo)。

表3 健康組與髕骨脫位組的滑車參數(shù)比較Table 3 Comparison of pulley parameters between healthy group and patellar dislocation group

2.3 髕骨解剖參數(shù) 由表4可知，健康組與髕骨脫位組髕骨厚度差異顯著(P<0.05)，髕骨橫徑差異不顯著(P>0.05)。健康組的髕骨厚度范圍為(4.9±1.0) mm，AUC為0.653，臨界值為6.15 mm，敏感度為40.7%，特異度為92.6%(圖3)。

圖3 各測量指標(biāo)作為小型犬髕骨脫位診斷指標(biāo)的ROC曲線圖Fig.3 ROC curve diagram of measurement index used for small dogs patellar dislocation diagnosis

表4 健康組和髕骨脫位組的髕骨參數(shù)比較Table 4 Comparison of patella parameters between healthy group and patellar dislocated group

2.4 髕股關(guān)節(jié)力線參數(shù) 健康組與髕骨脫位組髕股關(guān)節(jié)力線參數(shù)統(tǒng)計分析結(jié)果見表5，兩組之間髕骨傾斜角(PTA)、髕骨偏移角(PBOA)、外側(cè)髕骨角(LA)差異均極顯著(P<0.001)。健康組的髕骨傾斜角(PTA)范圍為7.0°±1.0°，AUC為0.880，當(dāng)髕骨傾斜角(PTA)>8.0°時，敏感度為74.1%，特異度為88.9%；健康組的外側(cè)髕骨角(LA)范圍為23.1°±3.5°，AUC為0.955，當(dāng)外側(cè)髕骨角(LA)>27.3°時，敏感度為92.6%，特異度為88.9%；健康組的髕骨偏移角(PBOA)范圍為89.2°±4.7°，AUC為0.925，當(dāng)髕骨偏移角(PBOA)<85.4°時，敏感度為85.2%，特異度為81.5%(圖3)。上述結(jié)果表明，髕骨傾斜角(PTA)、髕骨偏移角(PBOA)和外側(cè)髕骨角(LA)可作為小型犬髕骨脫位診斷的影像學(xué)指標(biāo)。

表5 健康組與髕骨脫位組的髕股關(guān)節(jié)力線參數(shù)對比Table 5 Comparison of patellofemoral joint force lines between healthy group and patellar dislocation group

2.5 髕骨脫位CT分級 結(jié)合臨床上犬髕骨脫位的分級系統(tǒng)和髕股關(guān)節(jié)CT力線參數(shù)，分析以上差異顯著參數(shù)在不同分級之間的差異，并確定相應(yīng)的閾值范圍(表6)。結(jié)果顯示，滑車溝角、外側(cè)髕骨角和髕骨偏移角在不同等級的髕骨脫位之間差異均顯著(P<0.05)；在健康組與各等級的髕骨脫位組中，滑車溝角(TGA)的范圍為健康組130.9°±5.6°、Ⅰ級134.5°±2.8°、Ⅱ級136.8°±2.7°、Ⅲ級140.5°±2.1°和Ⅳ級145.9°±2.5°；外側(cè)髕骨角(LA)的范圍為健康組23.1°±3.5°、Ⅰ級33.3°±3.0°、Ⅱ級32.5°±2.5°、Ⅲ級30.9°±3.5°和Ⅳ級30.3°±2.4°；髕骨偏移角(PBOA)的范圍為健康組89.2°±4.7°、Ⅰ級80.7°±2.0°、Ⅱ級78.3°±2.8°、Ⅲ級78.0°±3.5°和Ⅳ級75.2°±3.0°。

表6 健康組與不同等級髕骨脫位組間各參數(shù)的范圍與差異性Table 6 Ranges and differences of parameters between healthy group and different levels patellar dislocation group

3 討論

Schueda等利用CT研究了健康人與滑車發(fā)育不良患者髕股關(guān)節(jié)參數(shù)的差異，結(jié)果表明，健康人與滑車發(fā)育不良者的滑車溝角存在顯著差異，其滑車溝角分別為135.2°±6.4°和142.6°±9.0°[6]。而本研究發(fā)現(xiàn)，健康小型犬和髕骨脫位犬之間的滑車溝角數(shù)值同樣差異顯著，且髕骨脫位犬中滑車溝角變大，說明相對于健康小型犬，髕骨脫位犬的滑車溝更淺，這與犬髕骨脫位的發(fā)病經(jīng)過相契合。王小龍等通過CT測量發(fā)現(xiàn)，健康人與髕骨脫位患者之間的髕骨傾斜角、外側(cè)髕骨角和髕骨偏移角存在顯著差異[7]。本研究在小型犬中也獲得了相類似的結(jié)果，說明髕股力線參數(shù)在評估人類和小型犬髕骨脫位中均具有重要參考價值。在以往的研究中多以滑車溝深度作為一個重要參數(shù)評估，而本研究考慮到不同犬種間存在體型與解剖形態(tài)的差異，首次建立滑車溝深度/滑車脊寬度這一參數(shù)，相較于僅評估滑車溝深度，評估二者比值更為科學(xué)。

本研究將髕骨脫位進(jìn)行臨床分級，并分析以上參數(shù)在不同分級之間的差異后發(fā)現(xiàn)，滑車溝角、外側(cè)髕骨角和髕骨偏移角在分級髕骨脫位組間存在顯著差異，說明這些參數(shù)在髕骨脫位CT分級中有較高的臨床價值；具體的臨界范圍為：滑車溝角健康組130.9°±5.6°、Ⅰ級134.5°±2.8°、Ⅱ級136.8°±2.7°、Ⅲ級140.5°±2.1°和Ⅳ級145.9°±2.5°，這表明隨著髕骨脫位嚴(yán)重程度的遞增，滑車溝角逐漸變大，滑車溝逐漸變淺，這與髕骨脫位的發(fā)病經(jīng)過一致；外側(cè)髕骨角健康組23.1°±3.5°、Ⅰ級33.3°±3.0°、Ⅱ級32.5°±2.5°、Ⅲ級30.9°±3.5°和Ⅳ級30.3°±2.4°，說明隨著髕骨脫位嚴(yán)重程度的遞增，外側(cè)髕骨角越來越小，在解剖中表現(xiàn)為髕骨與外側(cè)滑車脊間距減小，髕骨更易從滑車溝中脫離；髕骨偏移角健康組89.2°±4.7°、Ⅰ級80.7°±2.0°、Ⅱ級78.3°±2.8°、Ⅲ級78.0°±3.5°和Ⅳ級75.2°±3.0°，這表明隨著髕骨脫位嚴(yán)重程度的遞增，髕骨偏移角逐漸變小，髕骨與滑車溝最低點連線夾角變小，髕骨逐漸遠(yuǎn)離滑車溝。

滑車溝角、外側(cè)髕骨角和髕骨偏離角等影像參數(shù)臨界范圍的確立，對細(xì)化髕骨脫位診斷程度、指導(dǎo)后續(xù)治療方案、評估再發(fā)病風(fēng)險均具有顯著的臨床意義。臨床中體格檢查和病史中發(fā)現(xiàn)髕骨脫位時，髕骨脫位易于診斷，但是當(dāng)患犬沒有提供明確的髕骨脫位病史且臨床檢查沒有陽性發(fā)現(xiàn)時，容易漏診或誤診，因此需要借助影像學(xué)方法進(jìn)行診斷并評估髕骨脫位的發(fā)病風(fēng)險。通過髕股關(guān)節(jié)影像參數(shù)的測量與計算，獸醫(yī)師可在術(shù)前定量評估髕骨脫位的嚴(yán)重程度以及髕股關(guān)節(jié)相應(yīng)解剖結(jié)構(gòu)的畸形程度，根據(jù)其發(fā)病的嚴(yán)重程度設(shè)計不同的后續(xù)治療方案，從而取得更好的預(yù)后。

由于不同品種間解剖結(jié)構(gòu)存在一定差別，分單一品種研究可能更具科學(xué)性。綜上所述，在犬髕股關(guān)節(jié)的影像學(xué)參數(shù)中，滑車溝角、外側(cè)髕骨角和髕骨偏移角是診斷小型犬內(nèi)側(cè)髕骨脫位的最佳參數(shù)。