计算机X摄影测量正常成人下肢负重轴线.doc

1、计算机 X 摄影测量正常成人下肢负重轴线作者：温宏，胡月正，陈成旺，张宇，史建靖【摘要】 目的:用计算机 X 摄影和数据处理获得正常成人下肢负重轴线。方法:选择平均年龄为 25 岁的志愿者 160 人，男女各 80 例。志愿者的筛选标准：没有下肢疾病、畸形和手术病史，步态正常，没有下肢疼痛和活动功能障碍等病史。两下肢站立负重位，髋、膝、踝各摄片 1 次，由计算机软件合成得到下肢全长图像，并计算出下肢负重轴线角（A 角） 、胫骨内倾角（B 角）和负重轴线与股骨解剖轴线之间的夹角（C 角） 。结果:男女 A 角各为（178.51.7）和（179.01.5），即存在轻度的内翻；男女 B 角分别为(9

2、4.11.8)和(94.11.2)，即男女的膝关节线都有大约 4 左右的内倾；男女 C 角各为(5.70.6)和(5.80.7)。结论:本研究得到的男女 A 角和 C 角与国外报道的西方人数据差异没有显著性。但男女膝关节 B 角要大于西方人 B 角，这可能是中国人容易发生膝关节骨关节炎的主要原因。 【关键词】 计算机 X 摄影；轴线；下肢Abstract: Objective: To obtain weight-bearing axial alignment of the lower extremities in normal adult with computerized radiograp

3、hy and data processing. Methods: The mean age of 80 male and 80 female volunteers was 25-year-old. Screening criterion of these volunteers was no any disease，deformity， surgical history， abnormal gait， pain and motive dysfunction of the lower extremities. A weight-bearing radiograph of both lower ex

4、tremities was made with the X-ray beam centered at the hip， knee and ankle， respectively. The three radiographs were pieced together to form a whole leg photo on which the weight-bearing axial angle of the lower extremity (angle A)， the medial inclination angle of the tibial plateau (angle B) and th

5、e angle between the weight-bearing axis and femoral anatomical axis (angle C) were calculated with computer software. Results: Male and female angles A were (178.51.7)and (179.01.5)respectively. This meant that there was a little varus of lower weight-bearing axis. Male and female angles B were (94.

6、11.8)and (94.11.2)respectively. This meant that there was 4medial incli-nation of knee axis transverse. Male and female angles C were (5.70.6)and (5.80.7)respectively. Conclusion: The angle A and angle C of the study are similar to those of white adults reported by foreigners. But the male and femal

7、e angle B is larger than that of white adults. It may point out that Chinese have a higher tendency of osteoarthritis of the knee.Key words: computerized radiography；axial alignment；lower extremity下肢负重轴线是否正常直接影响膝关节的负荷传导，正常的下肢负重轴线方可达到膝关节负荷的合理分配，轴线的异常改变会导致膝关节内外侧负荷分配的的变化，其结果是膝关节一侧的关节软骨承受过大的应力，导致软骨的逐渐磨损

8、，这种情况是膝关节骨关节炎发病的主要原因之一。为了达到膝关节矫形手术或全膝关节置换术的理想疗效，术后下肢负重轴线是否恢复正常或接近正常至关重要。目前我国使用的正常成人下肢负重轴线数据主要参考国外的数据资料1，2。不同种族是否会存在轴线数据的差异，作者对 160 位正常国人下肢轴线进行计算机X 线摄片和测量，将测量得出的数据进行分析，并与国外的数据进行比较。1 对象和方法1.1 测量对象 选择年龄 2030 岁的志愿者 160 例，男女各 80例，平均年龄 25 岁。志愿者的筛选标准：没有下肢疾病、畸形和手术病史，步态正常，没有下肢疼痛和活动功能障碍等病史。1.2 摄片技术 采用德国爱克发公司的

9、计算机 X 摄片机，配备能容纳 3 个 36 cm43 cm 暗盒的托座，包括 37 cm128 cm 定位板及 39 cm127 cm 防散射光栅。被摄片者均取站立位，以获得准确的负重力线3，双膝伸直，髌骨朝向前方，胶片距 2.5 m，曝光条件为 50 mv.s，7080 kv。中心线位置在于膝关节水平行一次性曝光摄片。摄取的图像数据输入计算机，经爱克发 ADC 全腿软件系统处理，将 3 组 IP 图像组合，自动矫正各种误差和变形，生成精确度极高的下肢全长图像（见图 1） 。1.3 测量方法 在计算机 PACS 系统上打开已合成完毕的下肢全长图像。用摩西圈（Mose circle）确定股骨头

10、中心点（A 点） 。分别点击确定胫骨内外侧平台软骨下骨最低点，连接这两点生成的连线为膝关节横轴，再点击此横轴在胫骨内外侧交界点，系统自动平分这两点后得到膝关节中心点（B 点） 。用同样方法获得距骨踝关节软骨下骨中心点，定为踝关节中点（C 点） 。连接 ABC 三点为理论上的下肢负重轴线。在股骨干上确定两个中心点：点击股骨上下占交界处的内外侧皮质生成一横线，计算机自动平分此线得到股骨髓腔中点用同样方法确定股骨膝关节关节面上方 10 cm 处髓腔中点。两点之间的连线为股骨解剖轴线。由计算机测量出 3 个角度：A 角为负重轴线在膝关节处的内侧角（见图 1） ；B 角为胫骨轴线与膝关节横轴形成的外下角

11、（胫骨内倾角）（见图 2） ；C 角为负重轴线和股骨解剖轴线之间的夹角(见图 3)。2 结果将计算机测得的数据分成男女两组，每组各 80 例。测量的数据详见表 1。从表中发现男女 A 角为 178 左右，并非理论上的 180 。这说明正常人下肢负重轴线不是通过膝关节中点，应在膝关节中点偏内侧，即膝关节内侧室负重要大于外侧室。B 角为 94 左右，说明胫骨的关节面横轴与纵轴不是相互垂直，有 4 的内倾角，要大于国外报道的 3 内倾角1。男女 C 角分别为 5.7 和 5.8 ，与国外报道的一致。3 讨论下肢负重力线的不正可导致膝关节内外侧负重的不平衡，其结果是膝关节一侧的过度负重，这是发生膝关节

12、骨性关节炎的主要原因之一。确定标准的下肢力线是评价和预测下肢矫形手术疗效的重要依据，尤其在进行全膝关节置换手术中，重建正常的力线是手术的基本原则。我国一直以来都参照 Moreland 等1用手工方法对西方人测量的下肢力线数据。另外，1990 年 Hus 等2也报道了类似的研究。2000 年 Tang 等4报道了男女各 25 例的下肢轴线的测量，其测量方法与 Moreland 的方法相同。另外吴其常等5也做过下肢轴线的测量，但测量的片子并非拍摄于下肢负重位，而且采用多张片多次曝光拼凑而成，不能真实地得出下肢负重轴线数据。国内还有一些学者也曾报道过下肢力线的数据，但测量的对象为膝关节骨性关节炎的患

13、者，不能代表正常的下肢力线。本研究采用计算机 X 摄片，并安装了独特的全下肢成像软件，在站立负重位一次性曝光拍得的 3 张片子图像经该成像软件处理后，得到了几何上完全连续、高精确度和高清晰度的下肢全长骨骼图像。数据由计算机自动测量得出，故精确度极高，避免了由手工测量造成的误差。本研究得到的男女 A 角（下肢轴线角）各为(178.51.7)和(179.01.5)，C 角（股骨解剖轴和股骨机械轴之间的夹角）各为(5.70.6)和(5.80.7)，与 Moreland 等1和 Tang 等2报道的数据差异没有显著性。但男女 B 角（胫骨机械轴和膝关节横轴所形成的外下角）测得的度数分别为(94.11.

14、8)和(94.11.2)，即男女胫骨平台在冠状位上约有 4 左右的内倾。西方学者曾提出膝关节平面相对于胫骨机械轴有 3 的内倾5，6，并提出膝关节置换术中将股骨假体 3 外旋放置； Moreland 等1的数据显示同样的度数，而 Hsu 等2测得的西方人度数为：男 1 ，女 0.1 。这些数据与我们的实验结果不同。但 Tang 等4报道香港人膝关节的内倾角大约在 5 。根据实验结果，笔者建议在进行全膝关节置换时，对股骨截骨时，将截骨板置于外旋 4 位可能更能获得接近矩形的屈膝间隙，更符合中国人膝关节的生理状态。中国是膝关节骨关节炎的高发地区，膝关节骨性关节炎的发病率要明显高于髋关节，膝髋骨性关

15、节炎两者的比例大约为(1530):1，要比中东地区的 3:16和瑞典的 1:27明显要高。临床上以膝内翻为主的骨关节炎多见，这应与本研究发现的下肢负重轴线约 178 内侧角（A角）和胫骨存在内倾角（B 角）有关。中国人胫骨平台的明显内倾可能是膝关节骨性关节炎的高发的主要原因，这个问题有待进一步证实。【参考文献】1 Moreland JR, Bassett LW, Hanker GJ. Radiographic analysisof the axial alignment of the lower extremity J. J BoneJoint Surg,1987,69(5):745-749.

16、2 Hsu RW, Himeno S, Coventry MB, et al. Normal axial align-ment of the lower extremity and load-bearing distribution atthe knee J.Clin Orthop Relat Res,1990,255(6):215-227.3 Rauh MA, Boyle J, Mihalko WM, et al. Reliability of measuringlong-standing lower extremity radiographs J.Orthopedics,2007,30(4

17、):299-303.4 Tang WM, Zhu YH, Chiu KY. Axial alignment of the lowerextremity in Chinese adults J. J Bone Joint Surg,82(11):1603-1608.5 吴其常,王春禹,肖光,等. 中国成人下肢轴线 X 线测量J. 中国矫形外科杂志,1999,6(1):37-39.6 Ahlberg A, Linder B, Binhemd TA. Osteoarthritis of the hipand knee in Saudi Arabia J. Int Orthop,1990, 14(1):29-30.7 Danielsson L, Hernborg J. Morbidiity and mortality ofosteoarthritis of the knee (gonarthrosis) in Malmo,SwedenJ.Clin Orthop Relat Res,1970,69: 224-226.