J Orthop Sci:正常膝关节三维在体运动学分析的新技术_医学资讯

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J Orthop Sci:正常膝关节三维在体运动学分析的新技术
2019-07-19 05:42:16

自从20世纪90年代以来,膝关节的三维在体运动学研究逐步成为热点,研究者可通过多种图像配准技术获取数据(例如,利用二维图像集进行图像配准技术,二维-三维图像配准技术等。)。在早期,该技术主要应用于全膝关节置换的研究。近年来,通过股骨-胫骨接触点作为评估参数,该技术也被应用于正常膝关节的运动学分析。正常膝关节的运动学分析可为病态膝关节的运动分析提供参考,例如骨关节炎、韧带损伤,全膝关节假体设计等。

另一方面,在进行正常膝关节运动学研究中,Asano等提出了股骨髁几何中轴的概念(GCA,geometric center axis;其定义为两侧股骨后髁球形中心的连线。),并将其作为评估参数考察了股骨内、外髁相对胫骨的运动学状况。后来的一些研究提出还可以对股骨髁自动确定其参考轴。但这些研究基本均需要采集膝关节一系列屈曲角度静止状态下的图像,继而进行运动分析。因此这一技术也被称为静止运动分析技术。最近,在J Orthop Sci的一篇文章中,Osamu等报道了其通过GCA作为评估参数,应用三维-二维配准技术考察了正常膝关节完全屈曲下的在体动态运动学,并将其与之前报道中通过静止运动技术获得结果进行了比较。可以说,这是对于原有技术的进一步深化和发展,很值得膝关节在体运动学研究者关注。

1.股骨髁几何中轴:内、外侧股骨后髁球形中心的连线。

Osamu等的研究共对20名健康志愿者的右膝进行了动态运动学分析,其中女10膝,男10膝;平均年龄为37.2岁。在研究对象从站立到蹲坐的过程中,膝关节从完全伸直变为最大屈曲,对这一过程中的膝关节运动的如下参数进行考察:(1)GCA相对于胫骨轴平面的角度变化(旋转角度);(2)GCA内、外侧端点的前后位移;(3)膝关节屈曲中每一时相的运动模式。

 

2.三维-二维图形配准技术:下载膝关节的二维X线透视图像,并将三维骨模型与其作匹配。 

3.股骨相对胫骨的运动:GCA的运动被投影到胫骨坐标系的轴平面上;GCA前后移动的各个位置被考察以作为胫骨坐标系的y值。

    

4.标化前后移动的绝对值:GCA的内、外侧端点的变化通过计算GCA的位置相对胫骨前后端点的百分比变化进行描述。

研究结果表明,所有研究对象在整个屈膝过程中均表现出股骨相对于胫骨的外旋(26.1°)。从完全伸直到屈曲100°,股骨内髁表现为前移;屈膝100°之后表现为后移;而整个屈膝过程中股骨内髁均表现为持续性后移。所有患者从完全伸直到近120°屈曲过程中均表现为内侧旋转中心。在屈膝120°之后,可观察的双髁的后滚(rollback)。

作者在结论部分指出,尽管该研究中得出的股骨内髁的运动行为与之前尸体研究中的数据存在一些差别,但应用动态运动分析获得的该研究结果总体上与之前应用静止运动技术得到的结果是一致的。该研究结果提供了病变膝关节动态运动学分析的对照数据。