1～15歲單側髖關節發育不良患兒坐骨厚度演變探討

賈國強,申向陽,袁 悅,管之也,金 斌,孫 軍

髖關節發育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)是兒童骨科常見的復雜髖關節疾病譜。根據目前的研究,髖關節發育不良的主要病理改變股骨頭變小呈橄欖樣、前傾增加、頸干角增大、股骨頭塌陷壞死,髖臼外上方的軟骨、盂唇等的形變,包括髖臼前傾、盂唇增厚內翻或外翻、髖臼指數增大、眉弓硬化等[1-6]。目前,對于髖關節的主要受力區髂骨的研究較多,而對于坐骨的形態及其病理改變缺乏研究[7]。

在兒童生長發育過程中,坐骨增厚的主要形式是軟骨化骨,其厚度和形態隨年齡逐漸向成人髖關節演變[8]。而在DDH患兒中,其演變過程并不明確。DDH患兒患側坐骨厚度及形態和對側并不完全相同,部分坐骨髖臼內壁處呈現“凸形”,占據髖關節空間,增加了復位后再脫位及股骨頭的撞擊磨損可能[9-11]。因此,該研究擬通過測量CT不同截面、不同部位坐骨厚度,比較單側DDH患兒兩側坐骨厚度的演變規律及其增厚的相關因素。

1 材料與方法

1.1 一般資料回顧性收集2015年1月—2022年7月安徽醫科大學附屬省兒童醫院骨科接受治療的DDH患兒資料,并進行門診病例檢索。納入標準:① 單側發病患兒,包括全脫位、半脫位、髖臼發育不良;② 包含CT檢查;③ 年齡0～14周歲。排除標準:① 神經肌肉性疾病所致髖脫位、畸形性髖脫位、外傷性髖脫位等;② 雙側脫位患兒;③ 影像學資料不清晰或臨床記錄不完善;④ 行CT檢查前有Pavlik吊帶治療、閉合復位或其他治療等病史。

根據以上納入排除標準,共收集329例DDH患兒,男女比例為66 ∶263,左側 ∶右側為223 ∶106。患兒年齡為1～15歲,平均3.81歲。由于患兒年齡跨度較大,且主要是低年齡兒,本研究采用目前常用的國際髖關節脫位程度標準(international hip displasia institute,IHDI)進行分度[12],Ⅰ度0 例,Ⅱ度86例,Ⅲ度69例,Ⅳ度174例。

1.2 研究方法所有納入研究的373例患兒,在接受任何形式的治療前行CT檢查。低年齡無法配合患兒(<4歲)檢查前30 min使用水合氯醛經肛門灌腸鎮靜(25 mg/kg)。所有患兒檢查時仰臥于檢查臺,雙腿與肩等寬,輕度內旋約15°,處于鎮靜狀態下患兒使用被褥維持肢體位置。所有測量數據均通過醫院的CT圖像存檔和通信系統(Picture Archiving and Communication System,PACS)進行測量。由于兒童期髖關節處于整體發育階段,增厚的坐骨和髂骨厚度、骺板厚度、脫位程度、股骨頭骺商等都可能具有相關性,本研究測量髂骨厚度、骺板厚度和骺商等指標,判斷和坐骨厚度演變的相關性。共有兩名觀察者進行測量,連續變量取平均值,分類變量若有差異以年資最高者為準。CT重建層厚1 mm,并應用工作站進行MPR多平面重組,將測量部位調整至最佳位置進行測量。

1.3 測量方法

1.3.1冠狀面坐骨厚度測量 在冠狀位上,以正常側髖臼為參考系,軸位Y型軟骨坐骨恥骨支最大截面為參考截面,測量冠狀位髖關節截面指標。兩側Y型軟骨中心連線為H線,兩側坐骨最下緣連線為b線,兩連線中間部分被a線平分,分為兩部分,從下往上分為1區和2區,1區代表髖臼邊緣區域,2區代表髖臼中心區域,不同區域中心以P點表示。在兩區等分線中心上垂直于坐骨內板測量坐骨厚度,由脫位側到對側依次為厚度CL1、CL2、CL3、CL4,測量方法如圖1所示。

圖1 磁共振測量時髖關節冠狀面和矢狀面分區示意圖

1.3.2軸面坐骨厚度測量 同樣,在軸位上,以正常側髖臼為參考系,冠狀位Y型軟骨坐骨髂骨支最大截面為參考截面,測量軸位髖關節截面指標。做兩髖臼軟骨中心連線H和兩髖臼軟骨后緣關節邊緣連線a,做一條平分線b將兩者中間區域平分為1區和2區,1區代表髖臼邊緣區域,2區代表髖臼中心區域,測量過1區和2區中心Q點垂直髖臼坐骨內板垂線,分別為厚度AL1、AL2、AL3、AL4。測量方法見圖2。同樣在該截面測量軸位骺板寬度,見圖3。

圖2 CT測量髖關節冠狀面示意圖

圖3 CT測量髖關節軸面骺板厚度示意圖

1.3.3冠狀面相關指標比值測量 在軸面恥骨坐骨骺板厚度最大處相對應的冠狀面上測量髂骨厚度,定義Y型軟骨髖臼處最外緣為點A,髖臼骨性最外緣為點B,點M為點A和點B 弧形中點。過A點做髂骨內板垂線,髂骨厚度為IL1,過髖臼弧形中點M點做內板垂線,為IL2,同樣方法測量對側。CD1為患側骺板厚度,由髖臼骺板外側緣至骨盆側內側緣,CD2為同樣測量方法測量對側。骺商測量方法:股骨頭骨骺骺板厚度為d,高度為h,h/d即為股骨頭骨骺骺商。測量方法見圖4。

圖4 CT測量時髖關節冠狀位髂骨厚、骺板寬度、骺商示意圖

1.4 統計學處理采用SPSS 24.0版(IBM Corp, Armonk, New York, USA)進行統計學分析。連續型變量以均數±標準差表示(Mean±SD),配對樣本t檢驗比較脫位側和對側不同截面坐骨厚度、骺板厚度、髂骨厚度的差異。Pearson、Spearman相關因素分析坐骨厚度和相應骺板厚度、側別、性別、IHDI不同脫位程度、軸位坐骨形態、骺商、軸位坐骨厚度、冠狀位髂骨厚度等的相關性[13]。P<0.05表示差異有統計學意義。相關系數結果如下:0.8～1.0,極強相關;0.6～0.8,強相關;0.4～0.6,中等程度相關;0.2～0.4,弱相關;0～0.2,極弱相關或無相關。

2 結果

2.1 冠狀位不同部位坐骨厚度、骺板厚度、骺商等CT測量結果根據以上納入排除標準,共收集329例DDH患兒,年齡1～15歲,平均3.81歲,其中學齡前兒童占71%,青少年60例(≥10歲)。半脫位患兒86例。患兒冠狀位和軸位坐骨厚度、髂骨厚度、骺板厚度、骺商等見表1、2。根據配對樣本t檢驗結果,相同年齡不同截面和不同區域患側坐骨厚度均大于對側,1～15歲各年齡段差異均有統計學意義(P<0.05)。患側冠狀位骺板寬度、軸位骺板寬度、髂骨厚度等大于對側,差異有統計學意義(P<0.05),骺商小于對側,差異有統計學意義(P<0.05),患側髂骨形變和股骨頭形變程度均大于對側。

表1 冠狀位坐骨厚度CL、骺板厚度CD、h/d及患健側比值

表2 軸位坐骨厚度AL、髂骨厚度CI及左右側比值

2.2 不同截面、部位坐骨厚度及相同區域坐骨厚度比值等結果折線圖演變規律冠狀位CL1-CL4 在1～10歲時隨著年齡的增長,坐骨厚度逐漸增加,意味著骨性坐骨厚度隨年齡增長而增加,10歲時達到頂峰。在11～15歲坐骨厚度逐漸降低,整個演變過程骨性坐骨厚度CL1-CL4的范圍為2.1～16.7 mm、3.3～18.9 mm、2.4～13.6 mm和3.0～14.9 mm。軸位AL1-AL4呈現類似的演變過程,在1～13歲時,隨著年齡的增長,坐骨厚度逐漸增加,坐骨厚度隨年齡增長而增加,13歲時達到頂峰。在13～15歲時,坐骨厚度稍微下降,整個演變過程坐骨厚度AL1-AL4的范圍為4.6～20.4 mm、2.5～17.2 mm、3.4～16.3 mm和2.4～14.2 mm。CL1/CL2、CL3/CL4、AL1/AL2、AL3/AL4平均值均大于1(1.21～1.42),且在9歲之前呈現增加的趨勢,說明1～9歲不同部位雙側坐骨厚度差異逐漸增加,10～15歲差異減小,但雙側差異有統計學意義。同時可見無論冠狀位還是軸位,髖關節中心區域的差異大于邊緣區。

2.3 坐骨厚度和骺板厚度、髂骨厚度、骺商、脫位程度等的相關性在坐骨厚度和年齡、脫位程度的Spearman相關性檢驗結果中,無論是冠狀位還是軸位,坐骨厚度和年齡基本呈中度正相關,和脫位程度基本沒有相關性。具體相關系數r和P值見表3。

表3 不同部位坐骨厚度和脫位程度Spearman相關性檢驗結果

在患側坐骨厚度和骺板厚度CD、骺商h/d、冠狀位髂骨厚度IL等Pearson相關性檢驗中,不同部位、不同截面坐骨厚度和同側相應的骺板厚度、冠狀位髂骨厚度等呈正相關,且和骺板寬度有較強相關性。坐骨厚度和骺商呈一般強度負相關,差異有統計學意義,具體相關系數r和P值見表4。

表4 患側不同部位坐骨厚度和骺板寬度、骺商等因素的相關性檢驗結果

3 討論

臨床上,X線可以觀察到DDH患兒坐骨增厚的現象,CT上不同年齡患兒可見坐骨增厚程度和部位不同,且可能影響著復位方式和復位質量,甚至引起遠期的髖關節撞擊及骨性關節炎[6,14]。在患兒生長發育過程中,坐骨增厚屬于軟骨化骨過程,在CT上測量坐骨的骨性部分發育過程,雖然不像MRI上包含軟骨成分,但揭示了整個坐骨骨性部分發育演變過程,對早期明確坐骨厚度轉歸及是否需要手術干預具有重要意義[15-16]。

本研究冠狀位坐骨和髂骨的發育在1～10歲時快速發育,后發育逐漸下降,具有同步性。目前學者們對髖臼髂骨部分發育的研究較多,DDH髂骨的病變Kim分區的2-3區,此處為站立行走時髖關節受力最大區,因此髖關節病變和受力程度明顯相關[7]。本研究結果顯示,坐骨增厚冠狀位上在1區和2區,軸位上主要在中央區2區。雖然一定年齡內患側軸位上2區先增大后減小,隨著發育過程加大髖臼窩容積,但始終落后于對側。Lu et al[17]對髖關節髖臼的前傾在MRI上進行了研究,正常髖臼前傾在0～2歲時快速發育,2～9歲時基本不發育,且DDH患兒髖臼前傾大于正常患兒。本研究結果是在1～10歲時,患兒的髂骨厚度和坐骨厚度,均和對側同步發育,10歲以后基本保持恒定,說明髖關節的發育在一定的年齡內持續發育,而進入青春期后髖關節軟骨化骨基本不再增加。

由于骺板厚度和坐骨厚度有關,本研究中患側骺板厚度、對側骺板厚度均隨著年齡逐漸增加,且在10歲時到達頂峰,之后又逐漸下降。這和Lu et al[17]研究類似,10歲可能是髖關節發育的一個節點,此時Y形軟骨骨化基本結束,軟骨本身不再增殖。也有學者對青春期DDH髖臼覆蓋情況進行研究,結果在12歲以后,髖臼前傾逐漸減小,這也可能和髖臼邊緣軟骨骨化有關[18-19]。同樣,軸位骺板厚度12歲之前差異有統計學意義,之后雙側差異無統計學意義,這也和Y形軟骨本身的發育有關。

在坐骨厚度的研究中,無論是1區還是2區,坐骨厚度均隨著年齡增加而增加。在患兒生長發育的青春期之前,雙側同一部位的坐骨厚度差異逐漸增大,可能和DDH患兒坐骨軟骨的增殖和凋亡紊亂有關,這需要進一步的基礎實驗研究進行驗證。坐骨增厚在冠狀位和軸位上主要是2區中心區增厚,這可能和脫位后缺少頭臼相互刺激或和骺板的距離有關。

本研究冠狀位和軸位坐骨厚度和年齡呈中度或較強正相關,而冠狀位和脫位程度并不相關。冠狀位上,無論脫位程度如何,一旦坐骨失去了股骨頭的刺激,其發育過程可能就和股骨頭是否和髖臼接觸無關。而在軸位上,坐骨厚度和脫位程度有中度負相關性,脫位程度越低,坐骨厚度越大。髖關節坐骨類似曲面的球形,骺板增寬可能也會影響著坐骨增厚,坐骨增厚和髖臼指數、髖臼軟骨指數一樣,可能也是髖關節發育不良指標之一。而不同坐骨厚度和骺商呈一般強度負相關,說明骺商越小,坐骨厚度越大,也即坐骨增厚和股骨頭發育不良具有相關性。同樣,對側的統計結果和患側類似,DDH患兒各種指標發育不良的始動因素可能具有同源性。

本研究有一定的局限性。首先,樣本量不夠大,且患兒年齡分布不符合正態性,學齡前兒童較多,且半脫位患兒多為大齡兒,可能會導致結果的偏倚。在以后的診療中,會進一步加入新的同質患兒,尤其是學齡期和青春期兒童。其次,本研究測量數據沒有進行組間、組內一致性比較,僅由兩名臨床醫師完成,是否具有可重復性并不確定。最后,由于患兒體位因素或CT掃描層面因素,測量時的標準截面可能并不相同,導致偏倚。

總之,1～15歲單側DDH患兒,1～10歲時冠狀位1區和2區坐骨厚度隨著年齡增長而勻速增加,11～15歲以后增速逐漸下降,無論冠狀位還是軸位,雙側髖關節中心區域的差異性大于邊緣區。坐骨厚度和骺板厚度、冠狀面髂骨厚度等呈正相關性,和骺商呈負相關性。單側脫位DDH患兒髖關節坐骨、髂骨和股骨頭不同空間部位的演變具有同時性,均為1～10歲時快速發育,11～15歲時發育緩慢。