儿童髋关节脱位“泪滴”影改变与髋臼发育力学机制关系研究

刘坚林，赵黎，沈谷丰，曹俊培，吴振凯，陆佳龙，虞旭初，张君宏

(1.同济大学附属上海市第四人民医院骨科，上海 200081；2.上海英华儿童骨科医生集团小儿骨科，上海 200092；3.上海交通大学附属新华医院骨科，上海 200092)

骨盆正位片一直是髋关节发育不良诊断的重要方法，是临床判断该病严重程度和治疗效果的重要评估方法。在骨盆正位片中，评估和理解髋关节发育不良的重要参数主要有以下几点：髋臼指数的异常、Shenton线连续性中断、股骨头骨化核不在Perkin方格的内下象限、Wiberg中心边缘角减小(>6岁的儿童)、股骨的干骺端和髋臼“泪滴”之间的距离增加、髋臼顶部骨质的改变以及髋臼的“泪滴”影出现变形等相关指标。而髋关节发育不良患者中观察到的上述重要参数改变现象，是可以用头臼匹配，或头臼之间的同心运动这一力学原理来解释的[5,6]。但唯独“泪滴”影变形无法与这一原理联系在一起，并且长期以来没有得到合理解释。

为此，笔者收集了2013年01月-2016年01月在本院诊断为髋关节发育不良的52例患儿(70髋)，我们通过骨盆正位片观察其“泪滴”影的变化，以及“泪滴”外侧支弧形线与脱位股骨头中心点的关系，并认为，“泪滴”影的变形、“泪滴”外侧支弧形线变化和脱位股骨头关系，是髋周肌肉在髋臼发育过程中作用于脱位髋关节的结果。现将研究结果报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2013年1月-2016年1月在本院诊断为髋关节发育不良的患儿52例(70髋)，均符合以下纳入标准：(1)患者≥3岁；(2)确诊为髋关节发育不良髋关节完全脱位(Tönnis III度和IV度)；(3)未接受过任何治疗的延误诊断患儿。其中，患儿平均年龄为77.9个月(36～172个月)；女性43例，男性7例；髋关节脱位：双侧18例，左侧22例，右侧12例。所有患者均经门诊高年资医师确诊为髋关节发育不良，并通过骨盆正位X线片确定为髋关节完全脱位(Tönnis III-IV度)患者，询问病史皆在拍摄骨盆正位X线片前未接受过任何治疗。

1.2 研究方法

52例患儿(70髋)按年龄大小顺序排列分为7组，3-8周岁按每1周岁为一组，共得6组，≥9岁为第7组。按组别计算“泪滴”外侧支弧形线和脱位股骨头中心点为同心圆性关系的髋数百分比。

在骨盆正位X线片上，评估以下指标：(1)“泪滴”是否变形及变形程度。变形的程度定义为四度(图1)：0度：正常“泪滴”影，“泪滴”外侧支弧形线与内侧支呈光滑弧形相续，坐骨支无内收，闭孔无增大；Ⅰ度：轻度变形“泪滴”影，“泪滴”外侧支弧形线与内侧支依然呈弧形相续，但较对侧正常影变形，坐骨支无明显内收，闭孔略增大；Ⅱ度：中度变形“泪滴”影，“泪滴”外侧支弧形线与内侧支呈锐性相续，坐骨支内收，闭孔增大；Ⅲ度：重度变形“泪滴”影，“泪滴”外侧支弧形线与内侧支不相续，坐骨支明显内收，闭孔增大。(2)评估“泪滴”外侧支弧形线与脱位股骨头中心点是否为同心圆性关系：以股骨头中心点为圆心，经过“泪滴”外侧支弧形线的圆如果可以与该线吻合，即为“泪滴”外侧支弧形线与脱位股骨头的中心点为同心圆性关系(图2)。

图1 “泪滴”的变形程度分级

图2 “泪滴”外侧支弧形线和脱位股骨头中心点的同心圆性关系

1.3 统计方法

(1)“泪滴”是否变形及变形程度的指标由2名儿骨科医师分别间隔10 d各做2次评估，经SAS 9.2统计学软件进行处理，采用Kappa检验评估各组观察者之间对变形程度定型的一致性。(2)对“泪滴”是否变形及变形程度的分级与患儿年龄之间进行Kruskal-Wallis检验；以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患儿总体情况

52例患儿的年龄分组情况，以及各组性别、髋关节脱位情况、骨盆“泪滴”影变形程度和“泪滴”外侧支弧形线与脱位股骨头中心点为同心圆性关系的例数分布，见表1所示。

表1 52例(70髋)患儿的髋关节脱位分布及骨盆“泪滴”影变形程度分级情况

注：*表示“泪滴”外侧支弧形线与脱位股骨头中心点为同心圆性关系的髋关节数量

2.2 患儿年龄与“泪滴”是否变形及变形程度的相关性

“泪滴”是否变形及变形程度，由2名儿骨科医师分别间隔10 d在不同地点各做2次评估，评估结果分别记作观察者A1和A2，观察者B1和B2。结果观察者A出现3例评估不一致，观察者B出现2例评估不一致；观察者A和B之间共出现5例评估不一致。通过Kappa检验认为：“泪滴”是否变形及变形程度的分级评估，在观察者内和观察者间是一致的(P<0.001)。

通过Kruskal-Wallis检验，发现年龄与“泪滴”是否变形及变形程度分级之间呈显著的正相关关系(P=0.001)，即“泪滴”是否变形及变形程度随着患儿年龄增加而逐渐加重，见表2。

表2 患儿年龄与“泪滴”变形程度分级的Kruskal-Wallis检验

2.3 各年龄组患儿的同心圆性分布趋势

表3可见，泪滴”外侧线与脱位股骨头中心点同心圆性比例按年龄组别的分布趋势为：同心比例在3-7周岁逐渐增高，至7周岁达最高峰，而7周岁之后呈逐渐下降趋势(表3，图3)。

表3 各年龄组患儿的泪滴”外侧支弧形线与脱位股骨头中心点同心圆性关系分布情况

图3 不同年龄组患儿“泪滴”外侧支弧形线与脱位股骨头中心点同心比例的分布

3 讨论

Bowerman认为“泪滴”影是髋臼内壁结构的重叠影。而在髋关节发育不良患者骨盆正位X线片中，常有“泪滴”影变形的报道，Katz的报道中描述：骨盆存在轻微不对称，脱位侧闭孔增大，“泪滴”外侧线移位，髂骨翼宽度减小，通过比较相关解剖学研究，他们认为“泪滴”外侧线是髋臼最深处的界限。在髋关节发育不良患者行三维CT骨盆重建的研究中，也发现骨盆有变形不对称存在。但这些现象在疾病的诊断治疗过程中并不能得到合理的解释，因此在髋关节发育不良的治疗中这些变形也未得到重视。

此外，尽管“体重和髋周肌肉的作用是髋关节发育的力学环境”这一理论已形成广泛共识，但在临床诊疗中，学者们往往不能深刻考量和综合考虑这两者的作用与关系。具体而言，在分析髋关节相关疾病时，当前研究和临床认知往往只考虑体重对髋关节的影响，而忽略了髋周肌肉对髋关节发育的作用，造成了认识的局限；其次，在考虑髋关节所受外力时，往往只考虑外力作用于股骨头和髋臼之间，却从未考虑过髋臼内部的受力情况。而实际情况是：髋臼由髂骨、坐骨和耻骨构成，它们之间通过髋臼周围软骨相联接，如果将髋臼周围软骨看成是一个“弹力胶”，起到将髂骨、坐骨和耻骨“粘合”在一起的作用，则可以认为，髋周肌肉除了以股骨头为支点、通过牵拉股骨作用于头臼之间外，还通过肌肉附丽处的连接牵动髂骨、坐骨和耻骨，进而对“弹力胶”(髋臼周围软骨)形成牵拉作用而影响髋臼的发育。具体而言，Ponseti的研究表明，髋臼软骨是一个复合体，其周边为“杯型”软骨，中间为“Y”型软骨；在“杯型”软骨的髂骨、坐骨和耻骨边缘有三个骨骺生长区，对应髋臼发育的加深；在“Y”型软骨中心区域存在另一个骨骺生长区，对应髋臼发育的增宽。上述观点即表明，髋周肌肉对髋臼的牵拉将作用于“Y”型软骨中心区域的骨骺生长区；而髂骨、坐骨和耻骨各骨的肌肉牵拉力的大小和方向，决定了未来髋臼在空间上的方向和形态。

本次研究结果证实了这一论断，我们发现：“泪滴”变形程度随着患儿年龄的增加逐渐严重，坐骨内收也逐渐增加。具体如下：(1)变形的产生是股骨头脱位后，髋周肌肉以脱位股骨头中心点为新支点，对坐骨和耻骨牵拉方向的改变，导致髋臼坐骨和耻骨朝着适应新中心点发育的结果；(2)适应新中心点发育的速度和过程分为三个阶段：①适应过程：脱位后的股骨头与骨盆形成了假关节，髋关节周围所有肌肉都将围绕该假关节为中心进行日常活动，而此时真臼中的坐骨和耻骨在髋周肌肉拉力的作用下，也将朝着适应新的“髋关节”中的股骨头中心点发育，逐渐内收。这一过程在脱位早期可能并不明显，此时“泪滴”外侧支弧形线和脱位股骨头中心点同心比例也不高，但伴随年龄增长，呈现逐渐增高趋势。如本研究中(图4(a))所示，在7周岁之前，“泪滴”外侧支弧形线和脱位股骨头中心点同心比例逐渐增高，是坐骨和耻骨在形态上逐渐适应新的关节中心点的过程。此阶段“泪滴”和坐骨支一般变形较轻。②维持过程：伴随年龄增加，在持续的髋周肌肉牵拉作用力下，“泪滴”变形和骨盆变形程度继续加重，髋臼坐骨和耻骨适应了新中心点并发育完全，结果“泪滴”外侧线在多数患者中开始与脱位股骨头中心点完全同心，如本研究中(图4(b))所示，此时“泪滴”影和坐骨支一般呈中度变形状态。③再脱位或无法适应过程：7周岁之后，“泪滴”外侧线和脱位股骨头中心点同心比例又呈现逐渐下降的趋势，这是和髋关节脱位后的演变过程相联系的。脱位的股骨头在长期行走中，受体重的影响，进一步向高位移位，再次形成新的股骨头中心点。而此时，“Y”型软骨已处于大部分闭合的状态，耻骨和坐骨继续发育变形的潜能已丧失，不再有进一步塑形的能力。此时“泪滴”影和坐骨支一般呈重度变形状态，正如本研究中发现(图4(c))所示。(3)7周岁前和7周岁之后观察到的“泪滴”外侧线和脱位股骨头中心点完全同心比例都较7周岁时低。这可能与二者之间发生机理不同有关，7周岁前“泪滴”外侧线和脱位股骨头中心点同心比例低是因为：坐骨和耻骨变形发育没跟上股骨头的新位置，但仍在朝着新的关节中心点发育的过程，此时“泪滴”影变形程度轻。而7周岁之后“泪滴”外侧线和脱位股骨头中心点同心比例低是因为：坐骨和耻骨变形跟上股骨头的新位置后，脱位的股骨头在长期行走中，受体重的影响，进一步向高位形成假臼，但“Y”型软骨已部分闭合，坐骨耻骨再变形的能力消失，而无法再适应新的关节中心点造成的。但从骨盆片上观察“泪滴”影变形程度已经很严重了。这与“泪滴”影和骨盆变形程度伴随年龄增加而逐渐加重这一研究结果，是相一致的。

((a)3岁患儿，髋关节完全脱位，轻度变形“泪滴”影，坐骨支无明显内收，闭孔略增大，泪滴”外侧线和脱位股骨头中心点不同心。(b)6岁半患儿，中度变形“泪滴”影，坐骨支内收，闭孔增大，泪滴”外侧线和脱位股骨头中心点同心。(c)7岁半患儿，重度变形“泪滴”影，坐骨支明显内收，闭孔增大，泪滴”外侧线和脱位股骨头中心点不同心)图4 不同年龄的头臼同心

综上所述，本研究认为，“泪滴”影的变形以及“泪滴”外侧支弧形线与脱位股骨头的关系，是在髋臼发育过程中髋周肌肉以牵拉力作用于脱位髋关节的结果。髋臼的发育是在头臼匹配的基础上，在体重和髋周肌肉造成头臼之间的压力和髋臼内部所受牵拉力的作用下，各骨骺生长区协同生长的结果。

4 结论

(1)髋关节发育不良患者，骨盆正位片中“泪滴”影的变形是由髋臼在发育过程中，坐骨和耻骨长期遭受不正常的髋周肌肉牵拉力造成的。(2)髋臼的发育是在头臼匹配的基础上，在体重和髋周肌肉造成头臼之间的压力和髋臼内部所受牵拉力的作用下，各骨骺生长区协同生长的结果。