研究背景股骨粗隆间骨折是股骨颈基底部至小粗隆水平以上部位的骨折。好发于老年人,多与骨质疏松有关。随着社会的老龄化,该骨折的发生率有逐年上升的趋势。因粗隆间骨折保守治疗有诸多并发症,20世纪60年代AO/ASIF学派兴起后,内固定治疗逐渐成为粗隆间骨折治疗的首选治疗。随着内固定器械的不断改良,髓内固定系统从Gamma钉,PFN发展到PFNA。其中辛迪斯公司所生产的AO防旋型股骨近端髓内钉(PFNA)对于骨质疏松的中老年患者,能有效提高稳定性,很好地防止旋转和塌陷,并且抗切出区域明显增加,对骨质疏松患者有更大的优势。但是随着临床的不断开展,发现其近端直径较大,常常导致术中患者股骨近端的劈裂,造成手术失败。对此,韩国、日本及中国部分学者对于PFNA近端17mm的直径提出质疑,此类规格PFNA是否适合亚洲人群。因此,为设计亚洲型PFNA,对亚洲人群股骨近端髓腔解剖学形态研究是十分必要的。传统测量方法常依赖标本、X线、CT或MRI进行。标本测量受标本数量的限制,成本较高,且不能准确测量髓内直径等解剖参数,陈旧尸体标本由于风干等原因,亦会影响测量结果。X线测量虽然简便易行,但由于X线片拍摄过程中,影响因素较多,如投照时中心、角度、距离的不确定性,难以获得可以用来相互比较分析研究的标准正侧位片。另外,由于皮质骨与松质骨在X线片中界限的不确定,也会影响挠骨近端髓腔测量的准确性。而单纯的CT、MRI为逐层排列的二维影像,解剖标志不明确,常会丢失一些重要信息。数字化三维重建技术可直接将连续的断层按原来的空间位置重建起来,呈现物体的三维影像。这种方法丢失信息少,能较真实的反映物体的形态,而且可以从任意角度和方向上进行观察,因此数字化技术能够为股骨近端解剖形态研究提供新的思路和技术方法。本课题利用髋关节CT影像数据进行数字化三维重建,同时应用计算机软件工具测量股骨近端相应解剖参数。同时使用通过辛迪斯公司提供PFNA数据重建出PFNA形态,模拟手术操作步骤将其导入重建后的股骨近端,观察其与国人股骨近端的匹配性关系。研究目的1、基于正常成人股骨近端CT影像数据,利用数字化三维重建技术,在MimiCS10.0软件中三维重建股骨近端,测量股骨近端髓腔的解剖学数据,进而描述股骨近端髓腔形态特点。2、分析身高、性别、年龄与股骨髓腔直径的相关性,并将测量所得数据与国外相关数据进行对比,分析国人股骨近端形态学特点。3、探讨中国人股骨近端匹配辛迪斯公司所生产的PFNA匹配性问题,从而提出适合国人PFNA的初步设计方案。研究方法1、受试对象及图像采集1.1实验资料2008年7月至2009年9月,在南方医院行髋关节CT检查的189名病人中选取120例,男性55例,女性65例,取单侧股骨进行研究,排除股骨病变。年龄16～86岁,平均46岁；身高为147cm～185cm,其中男性身高为158cm～185cm,平均170.7cm,女性身高为147cm～169cm,平均159.7cm。1.2设备硬件：GE公司16排CT。软件：三维建模软件mimics。1.3扫描条件16排多层螺旋CT扫描机,扫描条件：120 KV,300 MA,层厚0.75 mm,螺距0.75 mm,厚度0.75mm,,每层扫描时间200ms,总扫描时间为10-12s,视窗直径为360 mm。扫描范围：患者仰卧于CT床中央,双下肢取旋转中立位,CT焦距中心对准髋关节。设定扫描从股骨头上1cm,向下间隔0.75 mm扫描至峡部以下20 mm,层厚为0.75 mm。2.实验测量2.1三维重建扫描后储存在主机的DICM格式的CT图像数据保存,经由图像储存库的USB端口传入移动硬盘内,再将移动硬盘的数据传至小型计算机工作平台内待后期处理。将CT的图像数据输入Mimics软件,产生股骨近端的髓腔内外线框轮廓图,进而形成股骨近端的三维实体模型。2.2实验对象的测量2.2.1髓腔内径测量包括小粗隆中点上方20mm(T+20)、10 mm(T+10)、小粗隆中点(T)及其下方20 mm(T-20)、峡部的髓腔内径(如图所示)。股骨髓内参数测量分别在所需测量的层面利用计算机进行0mm厚度切割,测量其断端髓腔内径。2.2.2股骨近段髓腔形态参数包括：股骨髓腔开大指数(Canal flare indexCFI)、干骺端髓腔开大指数(T+20／T—20；MCFI, metaphyseal canal flare index)、股骨远端髓腔开大指数(T—20／T峡；DCFI, distal canal flare index)。3.UG软件重建PFNA及与股骨近端匹配根据辛迪斯公司所提供的PFNA数据,用UG软件对其进行三维虚拟重建,重建出的PFNA近端直径分别为17.5mm、17mm、16.5mm、16mm,主钉外偏角分别为5°、6°的外偏角8种规格的PFNA模型。将重建完成的PFNA模型模拟手术过程将其导入股骨近端,使得PFNA导入后的中心线与股骨轴线重叠,并其近端完全没入大转子中；并观察此过程中任何平面上是否出现PFNA与股骨近端外侧重叠,重叠均记为(+)。4.统计学分析所得数据用SPSS13.0软件行统计学处理,数据记录以均数标准差(X±S)表示。将身高、年龄与各项指标进行偏相关检验；率比较采用卡方检验方法,同两组数据间比较采用两样本t检验。结果1.测量数据1.1所得横径结果为：男性与女性组,在小粗隆中点上方20 mm(T+20)内径平均值分别为(44.79±5.42)mm和(39.79±4.96)mm,两组间比较存在显著性差异(t=5.270,P<0.001)；小粗隆中点平面上方10mm(T+10)髓腔内径分别为(34.00±3.64)mm和(32.06±3.29)mm,两组间比较存在显著性差异(t=2.963,P<0.01)；在小粗隆中点平面(T)髓腔内径分别为(26.93±3.71)mm和(24.18±3.31)mm,两组间比较存在显著性差异(t=4.292,P<0.001)；小粗隆中点下方20mm(T-20)处髓腔内径分别为(18.65±2.96)mm和(18.21±2.60)mm,两组间比较无显著性差异(t=0.864,P>0.05)；峡部(10.19±1.44)mm和(10.15±1.05)mm,两组间比较无显著性差异(t=0.192,P>0.05)。1.2髓腔径线、扩大指数与年龄、身高的相关性将身高、年龄与各组数据进行相关性分析,结果提示：简单相关性分析可得各实验组数据均与身高呈正相关,且存在统计学意义；而与年龄相关性分析可见,仅峡部与年龄呈正相关且存在统计学意义,其余各组均无统计学意义(见表3,图9-)。偏相关分析结果提示：在排除性别与年龄的干扰后,身高与各组间存在正相关关系,存在统计学意义(p<0.05),其相关性较简单相关明显,但是与干骺端髓腔开大指数呈负相关,存在统计学意义(p<0.05)；排除性别与身高干扰后,年龄与各组数据髓腔内径参数间存在正相关关系,存在统计学意义(p<0.05),而与各组髓腔开大指数间无明显相关性。2假体导入后阳性率比较2.1近端直径为17.5mm、17mm、16.5mm、16mm,主钉外偏角为6°的PFNA假体模型,其阳性例数分别为35例、21例、12例、3例,其阳性率分别为29.2%、17.5%、10%、2.5%。组间阳性率比较存在显著性差异(X2=36.94,p<0.001)。而主钉外偏角为50的假体模型,近端直径为17.5mm、17mm、16.5mm,16mm,主钉外偏角为5°的PFNA假体模型,与重建后的阳性数据分别为27例,15例,7例,2例,阳性率分别为22.5%、12.5%、5.8%、1.7%。组间阳性率比较存在显著性差异(X2=31.31,p<0.001)。2.2男女性导入标准PFNA阳性率比较,男性阳性率低于女性,存在显著性差异(X2=4.97,p<0.05)。单纯减少主钉外偏角而不改变假体近端直径时其阳性率下降,但不存在统计学意义,即并不能说明单纯改变主钉外偏角。同时改变主钉外偏角及近端直径时其阳性率显著性降低,存在统计学意义。结论1、提出了一种全新的股骨近端髓腔内径的数字化三维解剖测量的方法,重建所得骨性结构图像效果良好,与传统方法比较,不仅可以清晰、直观地观察,而且可以将各个部位分离或透视,并能以任一角度旋转,排除临近组织的干扰。为传统的解剖学研究提供了一种新的尝试。2、男女性股骨近端内径存在显著性差异,男性髓腔内径大于女性。而峡部两者无显著性差异。国人股骨近端髓腔内径与欧美人存在显著性差异。充分研究国人股骨髓腔形态学特点需要行大样本测量实验。3、股骨髓腔内径与身高、年龄呈正相关。不同身高及股骨长度的人群中,其股骨峡部髓腔直径相对固定,但是随着年龄的增长,骨质疏松的发生,其股骨髓腔呈增大趋势。4、辛迪斯公司所生产PFNA近端直径较粗,与国人股骨近端不匹配率较高,应用于粗隆间骨折病人时术中发生股骨近端劈裂的危险性较高。通过减少其主钉外偏角、近端直径能够显著减低不匹配率,为适合国人PFNA改进的可取方向。5、对于女性粗隆间骨折患者,术中更容易发生大粗隆劈裂危险,术前需要充分测量评估其髓腔内径,制定恰当的手术方案,防止术中大粗隆劈裂的发生。6、主钉外偏角为5°的PFNA假体,植入过程中,其上端常常突出于梨状窝,可能会导致术后长期髋部疼痛,设计时应尽量选取6°~5°之间的外偏角。