成人单侧发育性髋关节发育不良患者下肢长度测量与分析

Abstract

目的

测量并分析成人单侧发育性髋关节发育不良（developmental dysplasia of the hip，DDH）患者影像学下肢长度差异的特点。

方法

回顾分析 2016 年 1 月—2018 年 6 月符合选择标准的 112 例单侧 DDH 患者临床资料。其中男 16 例，女 96 例；年龄 20～76 岁，平均 42.9 岁。DDH 根据 Crowe 分型，Ⅰ型 25 髋、Ⅱ型 26 髋、Ⅲ型 15 髋、Ⅳ型 46 髋（其中无继发臼形成的ⅣA 型 26 髋、有继发臼形成的ⅣB 型 20 髋）。摄站立位下肢全长 X 线片，测量以下参数：大转子下肢长度（greater trochanter leg length，GTLL）、大转子股骨长度（greater trochanter femoral length，GTFL）、小转子下肢长度（lesser trochanter leg length，LTLL）、小转子股骨长度（lesser trochanter femoral length，LTFL）、胫骨长度（tibial length，TL）、大小转子间距离（intertrochanteric distance，ITD）。比较健患侧上述参数，并计算各参数健患侧差值；以健患侧差值 5 mm 作为阈值，分别统计上述参数健侧较患侧>5 mm（健侧长）以及患侧较健侧>5 mm（患侧长）的例数；比较各影像学参数健患侧差值在不同 Crowe 分型之间以及 Crowe ⅣA 型和ⅣB 型之间的差异。

结果

健患侧 GTLL 和 LTFL 比较差异均无统计学意义（P>0.05）；患侧 LTLL 和 TL 长于健侧，GTFL 和 ITD 短于健侧，差异均有统计学意义（P<0.05）。TL、LTLL 患侧长构成比大于健侧长构成比，而 GTFL、ITD 健侧长构成比大于患侧长构成比，GTLL 和 LTFL 健侧长或患侧长构成比无明显差异。不同 Crowe 分型间比较显示，仅Ⅰ型和Ⅳ型间 TL 健患侧差值比较差异有统计学意义（P<0.05），其余各分型间各影像学参数健患侧差值比较差异均无统计学意义（P>0.05）。与 CroweⅣB 型比较，ⅣA 型 GTLL、TL 和 ITD 健患侧差值较大，差异均有统计学意义（P<0.05）；其余指标ⅣA 型和ⅣB 型间比较差异均无统计学意义（P>0.05）。

结论

成人单侧 DDH 患者双下肢不等长，差异主要来自于 TL 和 ITD，术前规划时需注意这点。

发育性髋关节发育不良（developmental dysplasia of the hip，DDH）是髋关节先天性发育缺陷导致股骨头半脱位或脱位，晚期可继发关节软骨破坏、软骨下骨囊性变、骨质增生、关节间隙狭窄或消失，进而导致关节疼痛明显、活动受限，严重影响患者生活质量，全髋关节置换术（total hip arthroplasty，THA）作为治疗终末期 DDH 的主要手段，其疗效已为临床所证实^[1]。成人单侧 DDH 往往因下肢长度差异（leg length discrepancy，LLD）引起骨盆倾斜、脊柱侧弯及膝关节变化，使得 THA 治疗 DDH 更具挑战性^[2-4]。临床实践中我们发现，单侧 DDH 患者患侧下肢长度较健侧明显延长，且术后患侧下肢延长也是患者对疗效不满意的重要原因^[5]。随着医生和患者观念的转变及假体设计的进步，DDH 患者手术时年龄不断减小，但对术后恢复要求不断提高，这就要求手术医师在术前对患者下肢长度有精准认识。LLD 在术中未完全纠正会造成术后 LLD，进而导致假体脱位^[6]，影响术后髋关节功能和患者满意度，是 THA 重要并发症之一^[6-10]。

LLD 术前评估通常基于骨盆正位 X 线片，以泪滴间线或坐骨间线作为骨盆参考点，以大转子或小转子作为股骨参考点进行测量比较；术中评估则比较双侧髂前上棘到大转子顶点距离或比较双侧髌韧带是否在同一水平。这些测量均以患侧转子区或髌韧带以下长度与健侧相等为前提^[11]，未考虑健患侧下肢远端差异，因此基于上述测量结果进行 THA 有可能进一步加重 LLD。既往研究报道了单侧 DDH 患者下肢长度、股骨和胫骨长度等指标的测量结果，但样本量较小，结果也不尽相同，且对差异原因未进一步分析^{[5, 12-14]}。本研究拟通过测量单侧 DDH 患者站立位下肢全长 X 线片，比较 LLD 并分析导致差异原因，为 THA 术中达到双下肢等长提供理论依据。报告如下。

1. 临床资料

1.1. 患者选择标准

纳入标准：① 年龄>18 岁；② 单侧 DDH；③ 健侧髋关节中心边缘角、髋臼指数正常或接近正常，无髋关节炎；④ 接受初次 THA。排除标准：① 扁平髋畸形（Perthes 病）；② 创伤后髋关节脱位；③ 有骨盆、下肢手术史；④ 继发于中枢神经疾病的髋关节脱位；⑤ 肿瘤、感染、风湿性疾病所致髋关节异常；⑥ 影像资料不全或拍摄体位不佳。2016 年 1 月—2018 年 6 月共 112 例符合选择标准纳入研究。

1.2. 一般资料

本组男 16 例，女 96 例；年龄 20～76 岁，平均 42.9 岁。身高 138～183 cm，平均 160.5 cm；体质量 36～91 kg，平均 59.7 kg；体质量指数 16.4～33.4 kg/m²，平均 23.1 kg/m²。左侧 62 例，右侧 50 例。DDH 根据 Crowe 分型^[15]，Ⅰ型 25 髋、Ⅱ型 26 髋、Ⅲ型 15 髋、Ⅳ型 46 髋（其中无继发臼形成的ⅣA 型 26 髋、有继发臼形成的ⅣB 型 20 髋）。

1.3. 影像学测量方法及评价指标

使用 Revolution XR656 数字 X 线摄影系统（GE Healthcare 公司，美国）和标准 X 线摄影程序拍摄站立位双下肢全长 X 线片。拍摄时要求双下肢内旋，以确保髌骨指向前方，球管方向与地面平行，自骨盆至脚踝拍摄 3～4 张 X 线片，系统拼接成 1 张下肢全长 X 线片^[16-17]。所有参数均在照片归档和通信系统（PACS；UniWeb Viewer，版本 5.0）上进行测量，测量前对照标尺对图形进行校准。测量双下肢以下参数：① 大转子下肢长度（greater trochanter leg length，GTLL）：大转子顶点至胫骨远端踝穴中点的距离；② 大转子股骨长度（greater trochanter femoral length，GTFL）：大转子顶点至股骨远端髁间凹顶点的距离；③ 小转子下肢长度（lesser trochanter leg length，LTLL）：小转子顶点至胫骨远端踝穴中点的距离；④ 小转子股骨长度（lesser trochanter femoral length，LTFL）：小转子顶点至股骨远端髁间凹顶点的距离；⑤ 胫骨长度（tibial length，TL）：胫骨平台髁间棘中点至胫骨远端踝穴中点的距离^[5]；⑥ 大小转子间距离（intertrochanteric distance，ITD）：大小转子顶点向股骨解剖轴所作垂线间的距离^[18]。见图 1。

图 1.

Measurement parameters of lower limbs

双下肢测量参数

为了验证测量的可重复性，分别由 2 名经培训的独立研究员进行测量；4 周后重复相同测量，以了解观测者内差异。若 2 人或 2 次测量结果误差超过 0.5 cm，则重新测量。组内相关系数（intraclass correlation coefficients，ICC）分析显示，观测者间和观测者内均有较好一致性（ICC=0.965，P=0.002；ICC=0.986，P=0.001），有很好的可重复性。

评价指标：① 比较健患侧上述参数，计算健患侧差值。② 以健患侧差值 5 mm 作为阈值^[19]，≤5 mm 认为双下肢等长。分别统计上述参数健侧较患侧>5 mm（健侧长）以及患侧较健侧>5 mm（患侧长）的例数，并进行比较。③ 比较各影像学参数健患侧差值在不同 Crowe 分型之间以及 Crowe ⅣA、ⅣB 型之间的差异。

1.4. 统计学方法

采用 SPSS19.0 统计软件进行分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示，健患侧间比较采用配对 t 检验或方差分析；多组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用 LSD 检验。计数资料以率表示，组间比较采用 χ² 检验。检验水准 α=0.05。

2. 结果

健患侧 GTLL 和 LTFL 比较差异均无统计学意义（P>0.05）；患侧 LTLL 和 TL 长于健侧，GTFL 和 ITD 短于健侧，差异均有统计学意义（P<0.05）。见表 1。TL、LTLL 患侧长构成比大于健侧长构成比，而 GTFL、ITD 健侧长构成比大于患侧长构成比，GTLL 和 LTFL 健侧长或患侧长构成比无明显差异；见图 2。不同 Crowe 分型间比较显示，仅Ⅰ、Ⅳ型间 TL 健患侧差值比较差异有统计学意义（P<0.05），其余各分型间各影像学参数健患侧差值比较差异均无统计学意义（P>0.05）。见表 2。与 CroweⅣB 型比较，ⅣA 型 GTLL、TL 和 ITD 健患侧差值较大，差异均有统计学意义（P<0.05）；其余指标ⅣA、ⅣB型间差异均无统计学意义（P>0.05）。见表 3。

表 1.

Comparison of imaging parameters between healthy and affected sides (n=112, , mm)

健患侧各影像学参数比较（n=112， ，mm）

组别 Group	GTLL	GTFL	LTLL	LTFL	TL	ITD
患侧 Affected side	790.0±57.4	423.2±33.2	734.2±54.1	365.9±29.6	362.5±26.5	57.3±7.7
健侧 Healthy side	791.5±56.2	427.7±32.7	730.3±51.8	365.7±28.2	359.0±24.7	62.0±7.4
双侧差值 Bilateral difference	−1.8±13.3	−4.5±12.1	3.9±13.5	0.2±11.8	3.5±7.8	−4.7±6.1
统计值 Statistic	t=−1.161 P=0.248	t=−3.936 P=0.000	t=3.078 P=0.003	t=0.158 P=0.874	t=4.795 P=0.000	t=−8.127 P=0.000

图 2.

Constituent ratio of length difference between bilateral llower imbs of patients

患者双下肢长度差异构成比

表 2.

Comparison of the differences of imaging parameters between healthy and affected sides in different Crowe types ( , mm)

不同 Crowe 分型各影像学参数健患侧差值比较（ ，mm）

组别 Group	例数 n	GTLL	GTFL	LTLL	LTFL	TL	ITD
*与Ⅰ型比较 P<0.05 *Compared with type Ⅰ, P<0.05
Ⅰ	25	−4.0±13.9	−4.8±11.2	−1.0±13.5	−1.6±10.0	0.3±6.1	−3.2±4.7
Ⅱ	26	−2.4±16.5	−4.4±14.2	3.3±14.9	−0.1±13.8	2.6±7.4	−4.4±3.4
Ⅲ	15	−1.1±10.0	−2.7±9.1	4.9±13.8	3.9±7.6	2.3±4.1	−6.6±4.0
Ⅳ	46	−0.5±12.1	−5.0±12.5	6.6±12.2	0.0±12.7	6.1±8.9*	−5.0±8.1
统计值 Statistic		F=0.401 P=0.753	F=0.139 P=0.937	F=1.788 P=0.154	F=0.692 P=0.559	F=3.698 P=0.014	F=1.045 P=0.376

表 3.

Comparison of the differences of imaging parameters between healthy and affected sides between Crowe type ⅣA and type ⅣB ( , mm)

Crowe ⅣA 型和ⅣB 型各影像学参数健患侧差值比较（ ，mm）

组别 Group	例数 n	GTLL	GTFL	LTLL	LTFL	TL	ITD
ⅣA	26	2.8±13.2	4.6±15.0	7.8±14.6	−1.6±15.6	9.2±9.3	−2.4±7.3
ⅣB	20	−4.7±9.2	−5.5±8.6	5.2±8.3	2.1±7.4	2.2±6.7	−8.4±8.0
统计值 Statistic		F=4.633 P=0.037	F=0.061 P=0.807	F=0.500 P=0.483	F=0.955 P=0.334	F=8.123 P=0.007	F=7.009 P=0.011

3. 讨论

3.1. 髋关节脱位对双下肢长度的影响

本研究表明，对于 GTLL 和 LTFL，患侧长和健侧长的患者例数相近；对于 GTFL 和 ITD，健侧长患者例数多于患侧长例数；而对于 LTLL 和 TL，患侧长例数多于健侧长例数。因 GTLL 大致可分解为 ITD、LTFL 及 TL 3 段，而 LTFL 患侧仅比健侧长平均 0.2 mm 且双侧差异无统计学意义，所以 LLD 主要与患侧 ITD 短缩程度和 TL 增长程度有关。这与 Tamura 等^[13]的研究结论相符，他们利用 CT 三维重建测量股骨长度，得出健患侧股骨长度差异与 ITD 差异显著相关。本研究 ITD 测量显示患侧比健侧短平均 4.7 mm，双侧差异有统计学意义，并且此差异在 CroweⅣ型更为明显、离散系数更大。这可能与出生及婴幼儿时期股骨近端 3 个生长板（股骨颈纵向生长板、大粗隆生长板、股骨颈峡部）异常生长有关^[20]。

已有研究表明单侧 DDH 患者下肢长度并不相等^{[5, 13-14]}，但具体差异有所不同。我们认为这是由两方面因素引起，其一，不同研究选择参考点不一致。Ergin 等^[14]的研究中，单侧 DDH 患者股骨长度（以股骨头上关节面为起点）患侧明显短于健侧［（435.8±31.0）mm vs.（439.4±29.0）mm］。而本研究显示，患侧 LTFL 与健侧［（365.9±29.6）mm vs.（365.7±28.2）mm］比较差异无统计学意义，而患侧 GTFL 明显短于健侧［（423.2±33.2）mm vs.（427.7±32.7）mm］。其二，可能因地域、民族等人群差异导致 LLD。Rai 等^[21]研究表明，DDH 患者患侧 TL 比健侧短 1 cm，Ergin 等^[14]的研究也显示单侧 DDH 患者患侧 TL 较短；而 Zhang 等^[5]研究结果显示 76% 患者患侧 TL 较长。本研究显示患者患侧 TL 较健侧长（3.5±7.8）mm，与 Rai、Ergin 等的研究结论相左。综上，单侧 DDH 患者双下肢长度存在差异，在术前规划时需要注意比较以及参考点的选择。

3.2. 脱位程度及有无假臼形成对下肢长度的影响

本研究结果显示，CroweⅠ～Ⅳ型间比较，仅Ⅰ型和Ⅳ型间 TL 差异有统计学意义，说明脱位程度不同对胫骨生长有显著影响，对股骨干影响较小。在高脱位 DDH 患者中，与有继发臼形成相比，无继发臼形成的 TL、ITD 和 GTLL 会更大。徐海军等^[18]对 54 例 Hartofilakidis C 型患者 ITD 进行测量，发现 C1 型（有继发臼）比 C2 型（无继发臼）短 8 mm（P<0.001），本研究结果与之相似。无髋臼阻力的脱位侧补偿性生长可能是导致肢体延长的一种原因^[5]。继发臼的形成改变了脱位侧受力状态，从而影响了下肢长度变化以及股骨髓腔的发育^[22]。了解这些形态学差异将有助于外科医生对 DDH 患者行手术治疗时，选择最佳的截骨方式和股骨柄。

3.3. 如何避免术后 LLD

利用模板测量或人工智能辅助 THA 三维规划系统可使术前规划更加合理；术中可采用斯氏针定位法、缝线定位法、滑动卡尺定位法等来评估下肢长度^[23]，高脱位 DDH 可采用转子下或转子间截骨术以最大限度减少 LL， 并避免坐骨神经损伤^[12]。而利用机器人辅助 THA 可大幅提高关节置换的精确性^[24]。此外，对每例患者进行仔细的术前宣教，告知因受骨盆倾斜、腰椎侧凸影响，术后短期内重新平衡的下肢会使患者感到不适。

综上述，成年单侧 DDH 患者双下肢长度明显不对称。GTFL、ITD 健侧明显长于患侧，LTLL、TL 患侧明显长于健侧，患侧 TL 增加和 ITD 缩短是导致 LLD 的主要因素。当单侧 DDH 患者行 THA 时，应使用双下肢全长 X 线片来评估实际 LLD。但本研究尚存在以下局限性：由于采用回顾性研究设计，本研究未对影像学 LLD 与患者感知的 LLD 之间相关性进行评估，仍需要前瞻性试验进一步论证；摄双下肢全长 X 线片时虽经过刻度尺校正，但与 CT 测量相比误差仍较大；未设健康对照组。本研究团队正在进行基于 CT 三维重建、设有健康对照组的下肢测量研究，以指导术前规划，进一步提高手术效果。

作者贡献：宋朝晖负责实验设计及实施、数据收集整理及统计分析、起草文章；杨敏之负责实验设计及实施；郭人文、吴东负责影像学测量；陈继营、张卓对文章的知识性内容作批评性审阅；孔祥朋、柴伟对文章的知识性内容作批评性审阅及给予支持性贡献。

利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。

机构伦理问题：本研究经中国人民解放军总医院医学伦理委员会批准（伦审第S2018-087-02号）。受试者均知情同意并签署知情同意书。