成都华西华科研究所分析髋部定量CT（QCT）骨密度测量体模软件检测方法与髋螺钉置入位置分析

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髋螺钉切割是导致内固定手术治疗老年股骨粗 隆间骨折失败的主要原因之一,其发生与骨密度大小 密切相关。本研究拟对髋部不同空间位置作定量CT 骨密度测定，从骨密度的角度来分析内固定术中置入 髋螺钉的合理位置。

1资料与方法

1.1研究对象选择年龄大于60岁的老年妇女作 为研究对象，其中股骨粗隆间骨折35例(骨折组），患

者均因平地行走不慎跌倒，髋部跌伤导致股骨间 骨折而前来就诊；同时选择31例无骨折的老女 作为对照组。询问病史，排除合并骨代谢性疾病和病 理性骨折，无长期使用类固醇激素史。所有患者签订 志愿同意书，并经伦理委员会讨论同意。

I.   CT扫描方法设备采用东芝16层螺旋CT (Active 16)，将被扫描者双下肢用支架固定于中立 位，双膝和髋关节处于伸直位，分别作双侧髋部CT

II.  扫描。扫描参数：helical mode，pitch 1.375:1,135 kV， 250 mA.s，10 mm beam width, 16 channels。扫描范围： 股骨头顶点至股骨小粗隆下3 cm。CT数据采用1 mm

III.      的层厚扫描和重建。扫描时将骨密度体模（国产，华科 HK-2000)放置于被扫描者髋部的下方。

IV.  1.3兴趣区选择和骨密度值测定利用e-Film95 版软件将影像的窗宽和窗位设定为350和90 HU,建 立经股骨颈中心轴的冠状面和矢状面二维影像（图

V.   1、2)。沿股骨颈中心轴测定从髋外侧到关节腔的CT 值，并记录CT值变化；在经股骨颈中心轴的冠状面 二维影像中，于压力骨小梁(PCT)和其内、外侧选定 纵轴长为2.3 cm、面积为1.4 cm²的椭圆形兴趣区；在 经股骨颈中心轴的矢状面二维影像中，于PCT的前、 后侧选定面积为0.7 cm²的圆形兴趣区。兴趣区选择 后，系统会自动显示此区域的平均CT值（单位HU)。 同一人在不同时间点共测量3次，取平均值为最终的 结果。根据骨密度体模与CT值间的线性关系，将CT 值转化为等效的羟磷酸钙骨密度值(rng/un³)。骨折组 测量无骨折一侧髋关节，对照组测量右侧髋关节。计 算两组PCT及其内侧、外侧、前侧和后侧5个部位的 平均骨密度值。在经股骨颈中心轴的冠状面二维影像 中，将窗宽和窗位设定为1 HU和200 HU,观察髋部 骨皮质的缺损程度和fi•小梁的分布情况。

VI.  图1经股.丨t M中心轴的冠图2经股fi•颈中心轴的矢 状面：维阍像      状面二维阉像

VII.      1.4统计学方法数据采用SPSS 16.0统计学软件 分析。采用独立样本t检验，比较骨折组与对照组间 年龄和5个不同测量部位的平均骨密度值;利用单因

VIII.     素方差分析法分析2组内部不同部位之间平均骨密 度值；以P<0.01为差异有统计学意义。

IX.  2结果

X.   本研究中骨折组35例平均年龄(81.40±6.96)岁， 对照组31例平均年龄(79.97±5.51)岁，两组年龄差异 无统计学意义(t=0.918，P =0.362)。

XI.  骨折组沿股骨颈的中心轴，从髋螺钉入口的骨皮 质内侧缘到股骨头下区域的CT值为负值_n由于水的 标准CT值为0 HU，CT值为负值时，表示此区域骨松 质存在严重的退变，骨髓腔内被大量脂肪组织所填 充,其组织密度接近或低于软组织密度。因此,这一区 域对髋螺钉基本无锚定力量，而股骨头内骨松质是对 髋螺钉起锚定作用的主要部位。

XII.      在经股骨颈中心轴的冠状面二维影像中，当将窗 宽和窗位设定为1 HU和200 HU后，股骨近端唯一 可显示的骨松质为PCT,说明PCT的密度最高，其密 度接近于骨皮质。进一步分析发现PCT起始于股骨 颈下方的皮质，呈柱状斜向内上方，止于股骨头的顶 点；在股骨头横切面上,PCT位于股骨头的中心。所有 测定对象股骨头外上区均有较大的骨皮质缺损区。

XIII.     骨折组与对照组PCT及其内侧、外侧、前侧和后 侧5个区域的平均骨密度采用独立样本t检验，发现 骨折组中各相应部位平均骨密度均低于对照组，差异 有统计学意义(P<0.01)。见表1。

XIV.      利用单因素方差分析发现两组PCT平均骨密度 均显著大于组内其他部位(P <〇.〇1)。两组组内比较， PCT的前、后侧平均骨密度差异均无统计学意义（骨 折组P =0.921,对照组P =0.855 )。骨折组PCT外侧区 域的平均骨密度明显低于其他4个部位，差异有统计 学意义（P<0.01)。对照组PCT外侧区平均骨密度与 内侧区差异无统计学意义（P =0.038),但明显低于其 他3个部位，差异有统计学意义(P <0.01)。见表1。

XV.  3讨论

XVI.      股骨粗隆间骨折是老年人常见的脆性骨折之一， 手术为其首选治疗方案^[1\但内同定术后髋螺钉切割 是导致手术失败的常见原因²¹,髋部在正常受力状态 下主要承受轴向压力，因此髋螺钉位于股骨颈中心偏 下位置时，发生髋螺钉切割的概率可明显减少。Kuzyk

XVII.     注:*表示骨折组PCT前侧与PCT后侧比较，差异无统计学意义（P=0.921);#表示对照组PCT前侧与PCT后侧比较，差异无统计 学意义=0.855); △表示骨折组内与其他邡位比较，差异有统计学意义(P<0.01); ▲表示对照组内与PCT内侧比较，差异无统计学意 义（P =0.038),与其他部位比较差异冇统计学意义(P <0.01)。

等^[3]利用等密度的髋部合成模体做生物力学测试，结 果证实髋螺钉位于股骨颈中心偏下位置时具有更大 的抗轴向压力和抗扭转力；Hsueh等^[4]通过对937例 的临床随访研究也认为股骨颈中心偏下部位为合理 的髋螺钉位置；近几年来，许多学者^t5]认为尖顶距值 的大小与髋螺钉切割密切相关;但是已有的研究均没 有考虑到髋部骨密度特征。事实上，髋部不同空间位 置的骨密度极不均匀，不同部位因其骨密度不同而对 髋螺钉的锚定力也不同。本研究中笔者利用定量CT 骨密度测定，从骨密度的角度来分析内固定手术治疗 老年股骨粗隆间骨折时髋螺钉的合理位置。

研究过程中，笔者首先分析了髋螺钉置入区域的 大体的CT值。发现骨折组中从髋螺钉人口的骨皮质 内侧缘到股骨头下这一较长的区域的CT值为负值。 该区域包括了 Wards三角和股骨粗隆间骨小梁。对 这2个区域的特征，笔者已做过相应的研究吣结果 发现股骨粗隆间骨折组Wards三角区和股骨粗隆间 区骨小梁的平均CT值分别为-53.22 HU和-19.48 HU。由于水的标准CT值为0 HU,这一结果说明此区 域骨松质存在严重的退变，骨髓腔内为大量脂肪组织 所填充，其组织密度接近或低于软组织密度，对髋螺 钉基本上无锚定力量。

因此本研究的重点在股骨头内部。从骨密度测定 结果可以发现，在股骨头内部骨密度最高的部位为 PCT，其周围（前、后、内和外侧）区域平均骨密度值均 明显降低。因此，从骨密度的角度来讲，髋螺钉进人 PCT可达到最大的锚定力量。在解剖位置上,PCT起 始于股骨颈下缘，斜向股骨头内上方，止于股骨头的 顶端偏内侧。从横切面上看,PCT近似于圆形，位于股 骨头的中心。因此，髋螺钉位于股骨颈中心偏下位置 时，可达到最大的锚定力量。这一结果正好与力学上 要求的髋螺钉放置部位一致。

老年股骨粗隆间骨折患者PCT前侧和后侧骨密 度分别为(79.85±24.89)、(79.08±19.99)mg/cm³,明显低 于PCT(229.71±55.58)_mg/cm³。因此，从骨密度角度来 讲，术中确保髋螺钉在侧位影像上位于股骨头的中 心，对防止术后髋螺钉切割的发生非常关键。除此之 外，在PCT的外侧偏上区域存在另一低密度区。骨折 组中PCT外侧骨密度仅为39.5 mg/cm³,明显低于其 他4个部位的骨密度，差异有统计学意义CP <0.01); 在对照组中也明显低于除PCT内侧区的其他3个区 域，差异有统计学意义(P<0.01)。由于股骨头的前、 后和外上存在3个低密度区域，因此置入髋螺钉时必 须防止其进人这3个危险区域。

目前,对骨皮质厚度的测定在技术上存在一定的 困难。但已有研究^[7]初步证实股骨头的外上区骨皮质 的厚度明显低于其他部位。本研究中笔者依靠窗位和

窗宽调节技术，观察冠状面二维影像中股骨颈外上方 骨皮质的缺损程度。笔者将窗宽和窗位设定为1 HU 和200 HU,这此条件下CT值大于200 HU的组织显 示为白色，低于200 HU者为黑色。因为骨皮质的CT 值一般大于600 HU，在设定的窗宽和窗位条件下可 清晰显示。结果发现骨折组和对照组均有不同程度的 股骨头外上方骨皮质的缺损。因此，股骨头的外上区 不仅骨松质的密度低，同时存在骨皮质的缺损，术中 必须防止髋镙钉进人股骨头的外上区。

发生股骨粗隆间骨折的老年妇女股骨近端各部 位均存在不同程度的骨密度的下降。与对照组相比， 其PCT密度从平均（296.36±40.48)mg/cm³下降到平 均(229.71±55.58)mg/_Cm³。因此，对于老年股骨粗隆间 骨折，由于存在严重的骨小梁退变，为防止术后螺钉 切割的发生，正确安放髋螺钉尤其重要。笔者认为，如 果术前有条件对PCT及其周围区域的骨密度值作评 估，对预测术后髋螺钉切割的发生具有重要价值。

本研究中笔者采用了一种较新的定量CT骨密 度测定方法，该方法已有学者^[«开始采用，操作也较 为简单，但其精确性需作进一步论证。同时应当注意 到，当髋螺钉穿透PCT后，可使其强度被破坏。取出 髋螺钉后是否可能导致股骨头无菌性坏死，尚待进一 步研究。

成都华西华科研究所研发生产QCT骨密度测量体模软件系统

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