论文部分内容阅读
目的:采用三维图像重建技术,利用MR扫描图像构建在体踝关节非负重状态下三维数字化模型,通过测量距腓前韧带（Anterior Talofibular Ligament,ATFL）长度、宽度、厚度、体积以及腓骨起点、距骨止点至各解剖标志的距离,为ATFL损伤的诊断和手术重建提供在体解剖学数据,并探讨ATFL重建术中距骨隧道位置的变化对移植物等长性的影响。方法:（1）构建在体踝关节非负重状态下三维数字化模型:1)使用西门子1.5T多源发射核磁共振,对32名健康志愿者以踝关节间隙为中心线,划定上下各8cm为扫描范围,分别进行双侧踝关节背伸位15°、中立位0°、跖屈位15°、跖屈位30°薄层扫描,扫描序列采用3D-SPACE序列,其参数为:场强1.5T,TR=1300ms,TE41ms,FOVread160×160mm,层厚为0.8mm,主扫描面分辨率为256×256。按照DICOM标准存储踝关节MRI断层影像数据。2)MRI断层图像的三维重建,应用Mimics19.0三维重建软件,根据图像中骨骼、韧带的灰度对图像进行阈值分割、人工修补、生成“3D Object”文件等步骤。对于踝关节胫骨、腓骨、距骨、跟骨、ATFL,分别进行三维建模,最后组合为一体,以STL格式导出保存。（2）踝关节ATFL的相关形态学测量:踝关节分别处于背伸位15°、中立位0°、跖屈位15°、跖屈位30°时,对ATFL长度、宽度、厚度。（3）踝关节中立位时,对体积及ATFL腓骨起点、距骨止点至各解剖标志的距离进行定量测量。（4）踝关节中立位时,足长分别与ATFL长度、宽度、厚度,身高分别与ATFL长度、宽度、厚度,体重分别与ATFL长度、宽度、厚度,体重指数分别与ATFL长度、宽度、厚度,年龄分别与ATFL长度、宽度、厚度之间的相关性分析。（5）通过Geomagic studio14.0软件以腓骨为起始体,分别进行背伸位15°、中立位0°、跖屈位15°、跖屈位30°终末位置配准,获得不同运动角度模型,拟合各运动终末位置踝关节模型距骨隧道定位点A、B、C、D为对照点,计算并分析ATFL距骨附着中心点、各对照点与腓骨附着中心点空间距离的变化。结果:（1）踝关节背伸位15°时,ATFL长度:上边界17.49±2.17mm、中部17.03±2.41mm、下边界15.36±2.64mm,ATFL宽度:腓骨起点6.95±1.89mm、中部7.07±1.88mm、距骨止点6.35±1.93mm,ATFL厚度为1.70±0.50mm。（2）ATFL长度在不同性别间差异无统计学意义（P>0.05）,宽度差异无统计学意义（P>0.05）,厚度差异无统计学意义（P>0.05）;同性别间的ATFL长度左侧与右侧之间差异无统计学意义（P>0.05）。（3）ATFL体积在不同性别的差异无统计学意义（P>0.05）;同一性别的ATFL体积左侧与右侧之间差异均无统计学意义（P>0.05）。（4）ATFL距骨侧止点与距骨颈上缘软骨面的垂直距离为12.68±2.12mm;ATFL在距骨侧止点与距下关节的距离为14.32±2.65mm。ATFL在腓骨侧起点与腓骨隐匿结节的距离为7.32±1.80mm;ATFL在腓骨侧起点与腓骨尖的距离为8.16±1.66mm,ATFL在腓骨侧起点与腓骨前部结节的距离为19.59±2.05mm。以变异度衡量各解剖标志相对稳定性结果如下:ATFL距骨止点至距骨前外侧软骨面AC（16.72%）<AS（18.51%）;ATFL腓骨起点至腓骨前部结节AA（10.46%）<AT（20.34%）<AO（24.59%）。（5）足长与ATFL长度（r=0.353,P=0.0001）、身高与ATFL长度（r=0.356,P=0.046）分别呈正相关关系,其相关程度中等;其中男性足长与ATFL长度（r=0.306,P=0.018）、女性足长与ATFL长度（r=0.376,P=0.0058）、男性身高与ATFL长度（r=0.47,P=0.004）、女性身高与ATFL长度（r=0.342,P=0.012）均呈正相关关系。（6）本研究发现不同的距骨隧道定位点对移植物的长度改变有影响,其中距骨附着区中心点T、固定点C具有良好的等距特性,且随着踝关节屈伸角度的变化,ATFL距骨附着中心点和各对照点到腓骨附着区中心的距离均有不同程度改变。结论:（1）本研究基于4个不同运动终末位置的静态MRI二维影像资料,采用Mimics软件,成功构建了踝关节三维几何实体模型,这种建模方式可行,逼真,无辐射,所建模型与几何实体模型高度相似,为后续踝关节的研究提供数字化平台。（2）ATFL在踝关节不同运动位置时,存在长度差异,相对于中立位,足背伸位时长度缩短,跖屈位时长度伸长;足长与ATFL长度、身高与ATFL长度均呈正相关关系;ATFL起止点中心至各解剖标志的距离存在不同程度的变异,修复或重建ATFL应结合其长度、位置等特点进行个体化治疗。（3）在ATFL重建过程中,在腓骨骨道精确建立情况下,距骨隧道定位点位置的改变对移植物的长度改变有影响,距骨外侧面ATFL距骨附着点T、固定点C之间的区域为最理想的手术等长重建区域。