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第一部分3D-Slicer和Matlab用于测量髋臼外展角和前倾角的研究目的:髋臼的外展角和前倾角是决定髋关节手术质量的最重要的两个因素,不正确的外展角和前倾角会导致假体脱位。髋臼外展角和前倾角的测量方法有三种,解剖、手术以及影像外展角和前倾角。本研究目的是观测这三种方法测量值的差异,这些差异是否对手术者产生影响。方法:解剖外展角是髋臼中心轴与人体长轴的夹角,解剖前倾角是髋臼中心轴在水平面的投影与冠状轴的夹角。手术外展角是髋臼中心轴和矢状面的夹角,手术前倾角是髋臼中心轴在矢状面的投影与人体长轴的夹角。放射外展角是髋臼中心轴在冠状面的投影与长轴的夹角,放射前倾角是髋臼轴与冠状面的夹角。在本研究中,49例病例(98例髋关节)被纳入标准。使用3D-Slicer软件对骨盆CT数据进行三维重建,根据上述定义用Matlab软件计算出3种测量方法各自的外展角和前倾角。结果:研究发现影像外展角大于手术外展角和解剖外展角。手术前倾角大于解剖前倾角和影像前倾角。结论:三种测量方法所测得的髋臼外展角和前倾角有一定的差异,测量值的不同可能会对关节外科手术造成一定的干扰。第二部分全髋关节置换个性化髋臼参考对髋关节活动影响的研究目的:髋臼假体的角度是全髋关节置换的一项重要指标,假体角度不良会导致髋关节活动度的异常,并增加术后脱位的风险。髋臼横韧带(TAL)和坐骨-髂骨连线(IPL)被推荐为个性化髋臼参考。本研究的目的是评估个性化髋臼参考对髋关节活动的影响。方法:本研究收集49例(98个髋关节)下肢血管造影CT的数据,采用骨骼分割的方法重建双侧股骨和骨盆。髋臼假体角度的目标值为外展角40°、前倾角15°。对于每一例病例,分别在TAL参考和IPL参考下放置髋臼,测量髋臼假体的外展角和前倾角,并与目标值进行对比。安放股骨假体后髋关节围绕股骨头球心分别做外展、内收、后伸和屈曲运动以测量髋关节活动度。髋关节做环转运动用以绘制髋关节活动的边界图以评估髋臼活动度的平衡性。结果:TAL参考和IPL参考的外展角分别为36.35°和36.90°,显著小于目标外展角(p=2.2×10-16和p=2.2×10-16);TAL参考和IPL参考的前倾角分别为23.09°和20.93°,显著大于目标前倾角(P=2.2×10-16和P=2.2×10-16)。TAL参考和IPL参考所测量的外展活动度分别为38.25°±8.30°和38.47°±8.00°,均显著小于目标值获得的外展活动度(48.42°±6.26°,p<2×10-16和p<2×10-16);TAL参考和IPL参考所测量的内收活动度分别为40.75°±6.48°和41.15°±7.00°,均略微但显著大于目标值获得的内收活动度(39.32°±4.67°,p=0.02171和p=0.016219);TAL参考和IPL参考所测量的后伸活动度分别为27.66°±10.18°和25.93°±9.29°,均显著小于目标值获得的后伸活动度(41.38°±12.39°,p<2×10-16和p<2×10-16);TAL参考和IPL参考所测量的屈曲活动度分别为98.47°±9.71°和100.50°±10.44°,均显著大于目标值获得的屈曲活动度(89.86°±12.12°,p<2.2×10-16和p<2.159×10-16)。边界图显示TAL参考和IPL参考可以增加髋关节的屈曲、内收、和屈曲合并内收活动度,但在后伸、外展、以及后伸合并外展活动度有所减少。结论:采用个性化髋臼参考可以增加髋关节屈曲和内收活动度,在后伸和外展活动度有所减少,总体活动度较为平衡。第三部分髋臼横韧带能否成为发育性髋臼发育不良全髋关节置换髋臼假体参考的CT研究目的:髋臼横韧带(TAL)是全髋关节置换(THA)术中髋臼假体前倾角的重要参考标志。TAL能否用于成人发育性髋臼发育不良(DDH)全髋关节置换存在争议。本研究目的是通过比较髋关节活动度(ROM)来研究DDH患者TAL参考的髋臼假体术后脱位的风险。方法:从协和医院医学影像中心回顾性收集DDH患者和非DDH患者骨盆CT和X光片的影像学图像;其中DDH组有42例,合计58个髋关节;对照组病例共51例。骨盆CT三维重建后,以TAL为参考放置髋臼假体,测量髋臼假体的外展角和前倾角。测量髋关节活动度,并绘制髋关节活动的边界图以评估股骨-髋臼撞击的风险。测量患者术后X光片的髋臼假体的外展角和前倾角,将患者CT三维重建的髋臼角度与术后X光片的髋臼角度的对比。结果:DDH组髋臼假体的外展角(37.02°±2.64°)显著大于对照组髋臼假体的外展角(35.87°±2.57°,P=0.04116)。DDH组髋臼假体的前倾角(28.72°±9.80°)显著大于对照组髋臼假体的前倾角(22.53°±4.73°,P=0.0005601)。AP位X光片的髋臼角度与CT重建的髋臼角度的对比发现,DDH组中,AP位X光片测得前倾角(15.01°±5.61°)显著小于CT重建中测得前倾角(P=1.38×10-9)。DDH组的外展活动度(44.84°±4.81°)显著性大于对照组的外展活动度(40.92°±3.78°,P=0.03425)。DDH组的后伸活动度(19.79°±15.14°)显著性小于对照组的后伸活动度(25.31°±6.39°,P=0.02654)。DDH组的屈曲活动度(89.33°±13.01°)显著性大于对照组的屈曲活动度(82.15°±15.30°,P=0.02654)。DDH组的外旋活动度(28.83°±9.53°)显著性大于对照组的外旋活动度(41.55°±9.99°,P=5.737×10-5)。将DDH组前倾角髋臼假体的前倾角减小6°后再次测量DDH组活动度,发现后伸活动度为31.61°±13.51°,显著大于对照组(P=5.002×10-6),外旋活动度为38.39°±14.16°,与对照组相比无显著差异(P=0.006487)。结论:对于DDH的患者采用TAL作为参考标志时,髋臼假体的前倾角增大,导致后伸和外旋活动度减小,增加了手术后前脱位的风险。需要谨慎地判断髋臼假体的前倾角,以获得综合的最大的髋臼活动度为目标,才能得到一个稳定的髋关节。