概述
髂腰肌肌腱炎通常由髂腰肌肌腱和髋臼杯之间的撞击引发，影响约 18% 的全髋关节置换术（THA）和 30% 的髋关节表面置换术（HRA）患者。已研究开发出一种用于检测髂腰肌撞击的新型模拟，且在 THA 患者中验证。
本项目将验证扩展到 HRA 患者，比较 THA 和 HRA 患者的结果。使用 Simpleware 软件对 12 名患者的两组 CT 扫描数据进行分割、标记、导出后进行模拟。结果表明，模拟能够显著预测髂腰肌肌腱炎，并在 THA 和 HRA 患者的研究中区分有症状和无症状队列。这种新颖的模拟将为术前髋臼杯的放置决策和术后髂腰肌肌腱炎诊断提供助力。
亮点
- 已开发并验证一种检测髂腰肌撞击的新型模拟
- 在 Simpleware 软件中分割和标记 CT 扫描数据
- 模拟可显著预测髂腰肌肌腱炎
- 改善术前和术后手术决策
介绍
髋关节表面置换术（HRA）是全髋关节置换术（THA）治疗终末期髋关节骨关节炎（OA）的替代手术方案。与 THA 相比，HRA 具有相同的翻修率，同时保留了更多的骨量，能够更好地恢复天然生物力学。然而，腹股沟疼痛和髂腰肌肌腱炎仍是 HRA 后的常见并发症。最常见的原因是由于髋臼植入物的偏位、前倾不足或尺寸过大等因素造成髋臼杯前缘与髂腰肌肌腱的撞击。
本研究在前期 THA 模拟的基础上，通过对有症状和无症状患者的病例对照研究，探讨 HRA 患者髂腰肌肌腱炎的发生机制。然后将这些结果与先前收集的 THA 结果进行比较，研究臼杯撞击和肌腱炎机制的差异。
本研究对两个假设进行检验。首先，有症状 HRA 患者队列在仰卧位和站立位的撞击程度均显著高于无症状 HRA 患者。其次，由于与 HRA 相关的髋臼杯较大，有症状 HRA 队列中的撞击会超过先前研究的 THA 队列。
患者选择
从外科医生的数据库中对接受 HRA 手术并诊断患有髂腰肌肌腱炎的患者进行回顾性检索。纳入标准包括不同腿部位置的疼痛程度，以及接受 HRA 后进行术后 CT 扫描和至少 6 个月随访站立 X 光检查的患者。排除标准主要针对金属离子水平升高的患者。应用纳入和排除标准后，仍有 12 例有症状患者。无症状队列由来自同一外科医生数据库中 12 名接受过 HRA 手术但未被诊断出患有髂腰肌肌腱炎的患者组成。
对实验队列和对照组进行比较，用于表明模拟可以区分有症状和无症状的患者。研究的主要结果是有症状和无症状 HRA 队列以及有症状 THA 和 HRA 队列之间撞击的差异。次要结果是有症状和无症状 HRA 队列之间臼杯方向、仰卧和站立骨盆倾斜、臼杯突出或植入物大小的差异。
模型生成
在 Simpleware 软件中使用手动分割和其他工具组合对 CT 扫描数据进行图像分割，生成每位患者骨盆和手术股骨的 3D 模型，导入髋关节表面置换植入物并配准到原位位置。
在 Simpleware 中标注髂腰肌插入点、骨盆前平面（APP）标志（左右髂前上棘点和耻骨联合）和股骨头中心。在该过程的各个阶段进行质量检查，确认标志点和植入物的放置准确性。然后在 Simpleware FE 模块生成仰卧位（CT）骨骼解剖结构和配准植入物的高质量体积网格模型并导出。
髂腰肌撞击模拟
采用一种新颖的方法追踪从髂腰肌三个上插入点到小转子（LT）下插入点的路径生成髂腰肌的表征。三个上插入点位于 L5 的外侧上平台和横突，靠近骶髂关节。在所有的 CT 扫描中标注这些可重复的标志点，准确表示髂腰肌的宽度和穿过髋臼边缘的位置。每个上、下插入点的组合成为模拟的一部分，都包含环绕骨盆、假体股骨头和手术股骨的绿色路径（无髋臼杯）和红色路径（含髋臼杯）。撞击被量化为这两个路径长度之间的差异或因髋臼杯引发的髂腰肌“伸展”。
在没有发生髂腰肌撞击的情况下，绿色和红色路径长度相等。但有撞击时，红色路径比绿色路径长。获得三个单独的撞击值并计算和报告这些值的平均值和最大值。旋转骨盆获得患者的站立骨盆位置，为每名患者进行 4 次髂腰肌撞击测量。测量臼杯突出，采用一系列指标进行统计分析，确定临床意义和其他变量，如模拟的敏感性和特异性。
结果
本研究表明，有症状和无症状队列在臼杯前倾、臼杯倾斜、臼杯大小、股骨头大小、仰卧位骨盆倾斜或站立位骨盆倾斜方面没有统计学意义差异。然而，有症状队列与无症状队列的平均臼杯突出、仰卧平均撞击的平均值、仰卧最大撞击的平均值、站立平均撞击的平均值、站立最大撞击的平均值具有统计学意义差异。在 logistic 回归模型中，臼杯突出、站立平均撞击和站立最大撞击显著预测髂腰肌肌腱炎的概率。
总结
新型髂腰肌撞击检测模拟已在 HRA 和 THA 患者的研究中得到验证，表明可以检测髂腰肌撞击并区分有症状和无症状患者。有症状 HRA 队列的撞击明显大于无症状队列，模拟预测髂腰肌肌腱炎具有较高的敏感性和特异性。
有趣的是，有症状 THA 队列显示出比 HRA 队列更大的撞击，这与最初假设相矛盾（即由于使用更大的臼杯，HRA 中会观察到更多的撞击）。目前对这一发现的解释表明，髂腰肌肌腱炎和撞击是三维问题，而不仅仅与 CT 扫描二维轴向切片测量的臼杯突出有关。因此，需要进一步研究以了解两种髋关节置换术后髂腰肌肌腱炎的发生率。
该研究还强调了髂腰肌肌腱炎的多因性，两名有症状患者显示没有撞击（称为“假阴性”）。对于其中一名患者，通过术前 CT 扫描在 Simpleware 软件中重建术前骨骼解剖结构并模拟髂腰肌的表现。分析发现，髂腰肌从术前到术后状态延长了约 5 mm，这可能是由于假体股骨头前移，从而导致疼痛和刺激。目前研究的样本量尚不足以得出任何结论，未来的研究应该在更大的队列中探索髂腰肌肌腱炎背后的其他因素，考虑年龄、性别和活动水平等因素。
这项研究对深入了解诊断为髂腰肌肌腱炎的 HRA 患者中观察到臼杯暴露水平提供了新的见解。该模拟有可能作为 3D 术前模板工作流程的一部分，协助优化臼杯方向和定位。
参考
- 致谢和更多信息请参考英文原文：https://www.synopsys.com/simpleware/resources/case-studies/iliopsoas-impingement.html
- Hardwick-Morris M, Twiggs J, Miles B, et al., 2024. Comparison of iliopsoas tendonitis after hip resurfacing arthroplasty and total hip arthroplasty: A case-controlled investigation using a validated simulation, J Orthop Res, 42（7）, 1577-1586.