基于三维重建CT的PTTDII期平足的

在本期的名家专辑中,我们很荣幸的邀请到了医院的马昕院长,通过平足症的解剖和病理机制、分类诊断、成人和青少年平足症的治疗、术后康复、疗效和并发症的介绍,向大家系统讲解了「平足症」相关的知识和临床技术。

为了增进大家对「平足症」相关知识的学习和理解,我们向大家推荐了2篇相关文献。今天向大家介绍「基于三维重建CT的PTTDII期平足的后活动度分析」

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精华摘要

●本研究旨在比较分析PTTDII期平足症患者后足三关节(距下关节、距舟关节、跟骰关节)与正常人相比是否存在关节运动的改变。

●试验方法:纳入20例PTTDII期平足症患者与20例健康受试者。将受试者足部置于最大背伸、跖屈、内翻、外翻、内旋、外旋位置进行CT扫描。采用逆向工程学软件建立三维数字模型,通过「二次配准」的方法计算跟距、距舟、跟骰关节在六个自由度(最大背伸、跖屈、内翻、外翻、内旋、外旋)上的运动。

●结果:与正常受试者相比,PTTDII期平足症患者跟骨相对距骨的位移在六个自由度上均明显增大;舟状骨相对于距骨的位移移在六个自由度上均明显增大;骰骨相对于跟骨的位移则无明显改变。

●该研究发现,PTTDII期平足症在踝关节活动时存在距舟关节、距下关节活动度增大的现象,这与临床上平足症后足关节不稳现象相一致。

文献观点1.目的

Johnson和Strom分型认为,PTTDII期平足症患者存在可复性平足畸形。通过拍摄负重位X线平片,我们可以发现PTTDII期跟骨倾斜角变小、距跟角增大、距舟关节覆盖角增大,这些改变与临床上PTTDII期患者表现出的足弓塌陷、后跟外翻、前足外展畸形相一致。

PTTDII期平足症在非负重位下畸形程度减轻,启示我们此类患者可能存在后足关节活动度偏大的情况。而如何定量分析后足关节活动度则成为关键的问题。平足症患者的关节活动度改变往往涉及骨性关节的三维空间位置改变,包括关节两侧骨的相对移位与旋转。

尽管临床应用较为广泛,X线平片采集的二维图像不能完全精准地反映平足骨关节的移位与旋转改变。而通过CT图像的三维重建,可以更详尽地、精准地展示平足的空间三维改变。

本文通过采集踝关节矢状面(背伸、跖屈)、冠状面(内翻、外翻)、横断面(内旋、外旋)旋转角度最大位置时后足三关节在上述3个平面上的活动度,分析PTTDII期患者后足三关节的活动度较之于正常足有无明显变大。

2.实验方法

●实验对象

实验组选择20例PTTDII期右足平足症,PTTDII期平足的诊断参照Johnson和Strom分型,确诊依赖于临床诊断和足负重位X线平片,2位足踝医师确诊的PTTDII期病例方可进入实验组。

对照组选择20个正常右足,除外了高弓足或是PTTD,既往无踝足损伤。

实验组与对照组均记录了年龄、体重与性别,两组在平均体重(实验组:60.8±6.5kg;对照组:58.3±4.4kg)、性别(实验组:10位男性,10位女性;对照组:11位男性、9位女性)、平均年龄(实验组:26.8±5.5岁;对照组:29.6±6.7岁)上均无明显差异性。

●实验设计

基于CT三维重建技术,分别分析踝关节在矢状面(跖屈、背伸)、冠状面(内翻、外翻)、横断面(内旋、外旋)最大弧度旋转时,后足三关节活动度的改变。

例如,踝关节在某一平面上转动时,距下关节可能产生一定的活动度;将距下关节中的距骨作为参照骨,将跟骨作为观察骨,比较踝关节转动时(如由最大跖屈位到最大背伸位)跟骨相对于距骨的位移与旋转,可以求得跟骨在矢状面、冠状面、横断面上相对于距骨的旋转;同样可以得到距舟关节中舟骨相对于距骨的空间位置改变、跟骰关节中骰骨相对于跟骨的空间位置改变。

对于踝关节每个面上的旋转而言,均可记录后足关节在三个平面上的位移与旋转。

●实验步骤

借助特殊的实验装置(见图1),分别采集踝关节在矢状面(跖屈、背伸)、冠状面(内翻、外翻)、横断面(内旋、外旋)最大角度时(见图2)的CT图像。

图1由足部平板A(4个自由度)、基架B和旋转平板C(2个自由度)构成的6自由度装置

图2踝关节6自由度旋转a:踝关节最大跖屈位;b:踝关节最大背伸位;c:踝关节最大内翻位;d:踝关节最大外翻位;e:踝关节最大内旋位;f:踝关节最大外旋位。

通过Mimics软件重建距舟、距下、跟骰关节,通过Geomagic软件分析了后足三关节的活动度改变,具体包括了距下关节中跟骨相对于距骨的空间位置(包括移位与旋转)改变、距舟关节中舟骨相对于距骨的空间位置改变、跟骰关节中骰骨相对于跟骨的空间位置改变。(图3)

图3a.不同颜色的距骨代表在背伸与跖屈位的位置;b.第一次图像配准:将两周不同颜色的距骨精确拟合;c.通过软件计算拟合误差小于0.1mm;d.不同颜色的跟骨代表在跖屈背伸位时跟骨的相对位置;e.第二次配准:Geomagic软件自动计算出两个不同位置跟骨的相对空间位移;f.软件自动计算出第二次配准的误差小于0.1mm。

●统计分析

距下关节、距舟关节、跟骰关节的活动度采用均值±标准差的形式表示,通过SPSS软件分析各组数据间的相关性,平足组与正常组之间的差异性用成组t检验分析相关性。

3.实验结果

相较于正常足,PTTDII期平足的距下关节、距舟关节的活动度更大。

(1)距下关节活动度

跟骨相对于距骨的活动度增大,表现为:

●踝关节跖屈最大位置至背伸最大位置活动时,跟骨相对于距骨背伸、外翻、内收角度增大,跟骨相对距骨向足前方、向肢体远端移位;

●踝关节内翻最大位置至外翻最大位置活动时,跟骨相对于距骨背伸、外翻、外展角度增大,跟骨相对距骨向足外侧移位;

●踝关节内旋最大位置至外旋最大位置活动时,跟骨相对距骨内收角度明显增大,跟骨相对距骨向足后侧方移位。

(2)距舟关节活动度

舟骨相对于距骨活动度增大,表现为:

●踝关节跖屈最大位置至背伸最大位置活动时,舟骨相对距骨外翻、内收角度增大,舟骨相对距骨向足前方、外侧、肢体远端移位;

●踝关节内翻最大位置至外翻最大位置活动时,舟骨相对距骨外翻、内收角度增大,舟骨相对距骨向足外侧、肢体远端移位;

●踝关节内旋最大位置至外旋最大位置时,舟骨相对距骨外翻、外展角度增大,舟骨相对距骨向足外侧方移位。

(3)跟骰关节活动度

踝关节在3个平面上的运动对于跟骨、骰骨相对位置的改变不明显。

4.讨论

这篇文章首次分析了PTTDII期平足症后足三关节在6自由度中的活动度改变。借助三维重建CT和特殊实验装置,发现PTTDII期平足中的后足距下关节、距舟关节在踝关节运动时活动度增大,提示PTTDII期平足症的后足关节存在不稳定。

本次研究中,踝关节摆放的6个自由度位置为准静态极限位置,与真实步态中的踝关节的位置存在差异;并且该实验中,测量足处于非负重状态,与步态中足部负重状态并不一致。因而此次实验条件与步态中实际条件并不一致,所测得的后足三关节的活动度也不能真实反映实际步态中对应关节的活动度。

后续的研究应当更好地模拟实际步态中的条件,包括选择合适的踝关节活动度、加载步态周期对应的负重,从而得出更接近真实步态中的后足关节活动度,指导手术治疗方案。

文献来源:XuJ,ZhangY,MaX,etal.Invivothree-dimensionalanalysisofhindfootkinematicsinstageIIPTTDflatfoot[J].JournalofOrthopaedicScience,,20(3):-.

声明:为了进行专业信息的传递和交流,本文仅对文献图文资料进行导读和观点呈现,感兴趣的读者可自行下载阅读。

本期专辑既往文章回顾

平足症相关解剖及病理机制

平足症的分类、诊断及鉴别

成人获得性平足症的治疗方案、技术及经验

青少年平足症的治疗方案、技术及经验

平足症的术后康复

平足症的疗效随访及并发症

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长按







































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