人体三维成像技术分析多种膝关节骨关节炎支具有效性的对照性研究.docVIP

The Journal of Bone Joint Surgery In Vivo Three-Dimensional Determination of the Effectiveness of the Osteoarthritic Knee Brace: A Multiple Brace Analysis 人体三维成像技术分析多种膝关节骨关节炎支具有效性的对照性研究 BY MATTHEW C. NADAUD, MD, RICHARD D. KOMISTEK, PHD, MOHAMED R. MAHFOUZ, PHD, DOUGLAS A. DENNIS, MD, AND MATTHEW R. ANDERLE, BS J Bone Joint Surg Am. 87:114-119, 2005. 介绍: 以往对于膝关节支具效果的研究，主要关注前交叉韧带和支具稳定此韧带损伤膝关节的效果1-23。此类研究大多数应用关节动度测量法来分析功能性膝关节支具2,3,5-8,10-15。其他一些研究已经开始关注应用X线立体成像分析技术分析股骨胫骨的移动4,9,16,17，通过膝关节疼痛和功能分级主观评估佩戴支具的效果18-22，最终决定不同膝关节支具的有效性，例如铸塑23-26。虽然目前评估减荷支具治疗单侧关节炎退变患者的有效性的研究较少，但是以往通过应用X线透视分析的研究表明，佩戴支具能有效地治疗在负重情况下的非肥胖型膝关节骨关节炎患者27。在单一种类支具的调查中，其结果不是通过三维模型进行评估的，研究也没有表明不同种类的膝骨关节炎支具在相同条件下的表现优劣。 本研究旨在观察人体在动态负重情况下，通过X线影像28,29测量分析有症状的单侧膝关节骨关节炎受试者，从而评估五种不同减荷膝关节支具分离股骨髁胫骨平台间隙的能力，以期减轻退化一侧的额外负荷。 材料与方法： 有五位确诊膝关节内侧间隙存在骨关节炎的患者经同意，在步行机上通过X线透视监测受试者正常步态时膝关节额状面的情况（图一，a和b）。中间关节间隙是由所有患者站立位经前后X线摄片测量得到的。所有的受试者都是同一个医生（M.C.N.）的病人，并且由临床诊断为单侧退化性关节间隙狭窄。最初，要求受试者在没有减荷支具辅助下进行步行（图一，a）。而后，为了评价安慰剂效应，每位受试者需要佩戴前交叉韧带支具时进行相同测试。最后，每位受试者佩戴五种不同的减荷膝骨关节炎支具，通过X线透射监测受试者正常步态（图一，b）。为了确定每个支具能正确佩戴，我们联系了每个公司，并要求其销售代表指导佩戴。这五个被评估的膝骨关节炎支具分别是Bledsoe Thruster 2 (Bledsoe Brace Systems，Grand Prairie，Texas)，Breg Tradition X2K (Orthofix International，Huntersville，North Carolina)，DJ OAdjuster (dj Orthopedics，Vista，California)，GII Unloader Spirit (Generation II；Richmond，British，Columbia，Canada)，和OAsys (Innovation Sports，Foothill Ranch，California) 每个受试者也进行了断层扫描三维立体成像重建股骨远端及胫骨近端（图二）。由于每个人的骨骼的几何位置是不同的，因此我们利用计算机辅助设计模型为每个患者设计标准的股骨、胫骨和腓骨模型。计算机断层扫描的切面范围被设置在关节界面1mm到3mm之间，以期使患者最少地暴露于射线之下，同时也能准确地建立计算机辅助设计模型。三维立体骨密度数据被导入MIMICS软件包(Materialise, Ann Arbor，Michigan)，设定阈值后经分析，以区分骨骼和周围软组织。骨骼与肌肉的密度区别很大，因此阈值选定在两者之间以去除软组织而保留骨骼部分。分离后的股骨和胫骨边缘在每个计算机断层扫描数据切面上被确认，并通过初始图形交换规范(Pro\ENGINEER，Parameteric Technology；Waltham, Massachusetts)，数据经过反复插入后形成了完整的股骨远端和胫骨腓骨近端表面三维立体模型（图三）。 应用模型拟合技术，三维立体骨骼图像被覆盖在X线透视影像上，以确定内侧减荷的量30,31。未佩戴支具、佩戴前交叉韧带支具和五种膝骨关节炎支具的患者，其正常步态连续的负重期X线透视影像被导入计算机工作站。我们分别在步态负重期捕捉5副影像：跟骨着地期，33%的负重期、支撑中期、66%的负重期和足趾离地期。每个受试者佩戴五种膝骨关节炎支具和未戴支具时测定的数据都进行了分析。我们对每个患