Radiology：统计形状建模的US图像预测在髋关节发育不良中的应用

现阶段，髋关节发育不良（DDH）是新生儿的一个常见问题。DDH诊断分类取决于各种因素，包括筛查的时间和类型以及地区差异。DDH的谱系范围包括稳定的髋关节、轻微的髋臼发育不良到严重的髋臼发育不良。美国Graf分类法考虑了骨性顶角（a角）以及关节盂唇和股骨头的位置，是诊断DDH最常用的分类法之一。a角通过髋臼的倾斜程度来描述髋臼发育不良的情况，大于等于60°为正常。

人们普遍认为，脱位的髋关节（Graf III型和IV型：a角为43°的偏心髋关节）是需要立即治疗的指征。然而，对于如何以及何时治疗稳定的婴儿髋臼发育不良（Graf II型：角度为43°-59°）尚无共识。尽管如此，目前许多中心对于稳定的DDH都是采用外展装置进行治疗。因此，可以得出结论，这些髋关节中有很大一部分可能被过度治疗。

统计学形状建模（SSM）是一种可以用来量化US图像上髋臼形状的方法之一。先前的文献表明，SSM可以将由于方向造成的形状差异与真正的解剖学差异区分开来。与单纯的角度测量相比，用SSM对US图像上的髋臼形状进行量化，可提供更多与髋关节后续发育有关的数据。

近日，发表在Radiology杂志的一项研究利用SSM来确定Graf II型髋关节的髋臼形状特征，从而预测Graf II型髋关节的发展，并确定哪些髋关节更适用于Pavlik束带这一治疗方式，为减少患儿不必要的治疗提供参考依据。

本项研究在2009年至2015年进行的104名3-4个月大的Graf IIb或IIc型髋关节发育不良婴儿的前瞻性多中心随机试验的二级分析的基础上，在基线US图像上建立了一个统计形状模型。通过多变量逻辑回归对婴儿性别和治疗方法（Pavlik束带治疗与主动观察）进行调整，形状模式与12周后随访的US图像上持续的髋关节发育不良（α角<60°）和1岁左右骨盆X线片上残留的髋关节发育不良（Tönnis分类：髋臼指数大于2个标准差）的结果进行相关性风险。使用交互项（治疗与模式）来研究这一结果是否取决于治疗。

共纳入97名婴儿（平均年龄3.37岁±0.43[标准差]；89[92%]名女孩；90例Graf IIb型髋关节发育不良；52例使用Pavlik束带治疗）。统计学形状模型的形状模式2和3与US图像上持续的髋关节发育不良具有相关性（几率比[OR]=0.43；P=0.007和OR=2.39；P=0.02，分别）。模式2也与骨盆X线片上残留的髋关节发育不良相关（OR=0.09；P=0.002）。多变量分析后，交互项仍有意义，表明Pavlik束带治疗对模式2为负值的患者有益（OR = 12.46；P = .01）。

图 用模式3获得的髋部US图像的示例。所呈现的臀部与平均形状相比，（A）-1.90（女孩）和（B）+1.49（女孩）标准差

本研究表明，统计形状模型（SSM）可在Graf II型髋关节的US图像上确定髋臼的形状特征，这些特征可以预测髋臼的进一步发展，并显示出与治疗的关联性。统计形状模型还能够区分由于探头定位造成的髋臼形状差异和真正的解剖学变化。US图像的SSM可改善对婴儿髋关节发育不良的诊断和治疗。同时，髋臼形状模式可作为一个更准确的评估预后的定量参数，并防止目前的进一步过度治疗。

原文出处：

Joshua M Bonsel,Willem Paul Gielis,Virginie Pollet,et al.Statistical Shape Modeling of US Images to Predict Hip Dysplasia Development in Infants.DOI:10.1148/radiol.211057