J Orthop Translat：股骨头坏死软骨下骨折线的三维分布

股骨头骨坏死（Osteonecrosis of Femoral Head， ONFH）是由于股骨头供血不足导致骨细胞和骨髓死亡而引起的，是一个巨大的骨科挑战。随后的塌陷可引发继发性骨关节炎（OA），并伴有剧烈疼痛和功能障碍。早期干预以防止股骨头塌陷是处理这种情况的关键。成功保存治疗的关键在于解开股骨头塌陷背后复杂的机制。现有文献提出了两个关键因素：破骨细胞活性导致骨结构强度降低，硬化坏死区与相邻坏死骨交界面应力集中。这些合力有可能导致股骨头塌陷。然而，尽管进行了广泛的研究，但对ONFH的确切塌陷机制仍未达成共识。值得注意的是，软骨下骨折是一个关键节点，一旦发生，股骨头塌陷不可避免，成为触发事件。因此，仔细检查软骨下骨折的发生和进展对阐明塌陷机制至关重要。虽然先前的研究已经确定了坏死区域外侧边缘软骨下骨折的患病率，但这些研究主要依赖于组织学数据或部分CT图像，无法对股骨头表面的软骨下骨折进行全面的三维映射。

骨折线分布图的概念是由Bryan M. Armitage及其同事在2009年率先应用于肩胛骨骨折模式的分析中。通过计算机图像模拟，他们将多个骨折线实例叠加到正常骨骼模型上，有效地重建了复杂的骨折形态。该方法使医生对骨折有了更直观、立体的认识，从而提高了预防和治疗骨折的临床决策。在此基础上，我们的研究努力将这种广泛应用于创伤骨科的方法引入到分析股骨头坏死软骨下骨折的三维分布中。我们希望对股骨头塌陷区域有一个更直观和准确的了解，并阐明股骨头塌陷的难以捉摸的机制。

综上所述，本研究的目的是通过三维热图和股骨头分区法分析股骨头表面骨折线的分布特征。通过这样做，我们的最终目标是解开导致股骨头塌陷的难以捉摸的机制。这些见解有可能成为加强ONFH预防和治疗临床策略的基础。

方法：我们回顾性分析了75例（包括77个股骨头）诊断为协会循环骨性（ARCO） IIIA或IIIB期股骨头坏死的患者的计算机断层扫描（CT）图像。重建股骨头和软骨下骨折线的三维结构，并随后拟合到正常股骨头模型中。生成骨折线热图，可视化其在股骨头表面的空间分布。观察其分布。除此之外，将股骨头划分为4个区域，计算并分析每条骨折线穿过不同区域的频率。

模板股骨头及软骨下骨折线重建。CT图像中感兴趣的区域用红色表示（A1-A3）。健康股骨头的轮廓是通过半自动软件工具和人工精化相结合得到的（A4）。从轴位、冠状位、矢状位（B1-B3）逐层描摹软骨下骨折线，B1-B3中的红点为软骨下骨折线标记。（B4）重建后骨折线投影。

骨折线投影。A.将塌陷股骨头重建三维模型叠加到模板股骨头上；B.通过调整位置、尺寸等参数，合并2个股骨头模型，将骨折线投射到模板上；C.在模板股骨头上重建骨折线。

股骨头分割法。图A：绿点对应股骨头中心。图B：蓝点代表股骨跟的中点。图C：另一个蓝点表示股骨头内凹的中点。在图D中，两个垂直的平面由这三个点相交而成。股骨头表面分为4个区：III区（图E）：代表后内侧区。IV区（图E）：对应于后外侧区域。此外，在图F中：I区：包括前外侧区域。II区：指前内侧区域。绿色曲线为一条裂缝线的投影，同时穿过I区和II区。

患者登记流程图。最后一组包括75例77个股骨头。协会研究循环骨组织；ONFH=股骨头坏死

股骨头软骨下骨折线分布。A.前视图；B.从上面看；C.内侧视图；d.后视图。

股骨头软骨下骨折线分布热图。A.前视图；B.从上面看；C.内侧视图；D.后视图。

涉及两个或更少区域的软骨下骨折线分布图。A.前视图；B.从上面看；C.内侧视图；D.后视图

股骨头骨折线频率分布在四个区（I-IV）

2例股骨头重建后的软骨下骨折线。A.股骨头塌陷的早期骨折线（绿线标记）。B.股骨头塌陷的晚期骨折线（绿线标记）。在图A和图B中，I、II、III和IV代表股骨头表面的四个不同区域

结果：软骨下骨折线密度最高和最低分别出现在前外侧区和后外侧区。后外侧最稀疏。此外，骨折线的三维热图突出了它们最常发生在前外侧区域，特别是股骨头和颈交界处附近。一条断裂线可以穿过多个区域，在I区、II区、III区和IV区断裂线的通过频率分别为66次（85.7%）、52次（67.5%）、25次（32.5%）和46次（59.7%），I区与其他区域差异显著（P < 0.001）。

结论：股骨头软骨下骨折线多发生在股骨头前外侧，提示股骨头前外侧可能是股骨头塌陷的起始部位。

原文来源： Wu YB;  Liu GB;  Li H;Three-dimensional distribution of subchondral fracture lines in osteonecrosis of the femoral head.J Orthop Translat 2024 Jul;47:97-104