从三维皮质骨和形状参数预测滑车发育不良

引言股骨远端形状异常是滑车发育不良（TD）的主要特征，会导致髌股关节的异常接触力和早期退化，并增加外侧髌骨脱位的风险。在严重的临床病例中，采用各种手术技术进行治疗，目的是使滑车形态正常化并使髌股膝关节力量居中。目的1）评估正常人和TD之间股骨远端三维骨分布的差异；以及2）证明这些参数如何区分这两组。方法招募20名没有TD放射学体征的健康志愿者和20名患有Dejour B型或D型发育不良和髌骨不稳定的患者，这两组患者年龄均为18-45岁，没有关节炎、结缔组织疾病或需要物理或手术治疗的创伤性膝关节病史。TD组在保守治疗失败后等待手术滑车成形术。在TD组中，左膝和右膝的比例为50:50，随机选择左膝和右膝的50:50进行比较。使用Carestream Onsight©扫描仪对屈曲20°的目标膝盖进行承重计算机断层扫描（WBCT），并提供完整的成像细节。股骨远端使用内部软件Stradview进行半自动分割。使用内部软件wxRegSurf为每个个体登记一个典型的股骨远端，以根据登记建立三维统计形状模型。还对所有股骨进行了皮质骨标测，以测量皮质厚度（CTh）和小梁衰减（TA）的三维分布，然后将其转移到标准股骨。统计参数映射（SPM）测试了骨参数的三维分布对TD存在的依赖性。CTh和TA的平均值取自最大SPM显著感兴趣区域（ROI），并与性别一起使用，受试者操作特征分析中的年龄和形状模式系数，以在TD.RESULTS的留一交叉验证分类器预测模型中提供曲线下面积（AUC）。所有参与者的平均（±SD）年龄为30.5±5.2岁，两组性别平均。SPM显示，TD组沿外侧滑车外侧缘的CTh明显增厚0.6 mm（左图，未遮盖的蓝色斑块）。TD组内侧滑车区的TA显著降低了100个单位（右图，未遮盖的红色斑块）。形状模式3已经在另一项研究中被证明是唯一与TD显著相关的模式（未显示）。预测TD随年龄变化的AUC（95%CI） + 性别为0.75（0.59-0.88），形状模式3为0.84（0.69-0.94），TA ROI平均值为0.84，CTh ROI平均值为0.97（0.87-1）。结论选择用于手术治疗的Trochlear发育不良病例股骨远端皮质骨厚度和密度的三维分布与正常人明显不同，表明接触力横向移动异常。皮质骨厚度是一个很好的分类器，其次是形状模式3。这些三维衍生的参数应在单独的人群中进行进一步评估。由于滑车沟的形态正常化和髌股关节力的内侧化是手术矫正的目标，以保护关节免受早期退化的影响，因此监测这些骨骼和形状参数似乎很有希望，并可能有助于在手术后的长期随访中进行监测。