Μορφομετρική ανάλυση του άνω τριτημορίου του μηριαίου οστού στον ελληνικό πληθυσμό

Abstract

A detailed analysis of specific dimensions and shapes of the upper third of femur, in Greek population, was undertaken. Computed tomography was performed on 80 cadaver femora and extramedullary and intramedullary dimensions, which are necessary for femoral stem design in noncemented hip arthroplasties, were calculated with DICOM Viewer 2.1. image processing software. Each femur was sawn into horizontal slices corresponding to the same level as in CT and the above dimensions were manually measured by electronic caliper ruler. 1. The Extramedullary Parameters (Femoral Head Offset, Head Diameter, Head Center Height, Neck-Shaft Angle and Isthmus Position) were calculated and demonstrated great variability. 2. For medullary canal edge detection, it was found that instead of a constant threshold value, a local value must be computed separately for every image, depending on its density and structure, in problem areas. For the upper metaphysis, the threshold values ranged from 400-800 HU. 3. A dense calcar trabeculation has been observed in this study to modify the femoral canal, in the trochanteric region. This dense calcar septum was divided morphologically in three types. 4. A detailed analysis of the dimensions measured was undertaken. The shape of the metaphyseal canal was highly variable and there was a poor correlation between the dimensions of the diaphyseal and metaphyseal canal. The dimensions at the levels T-20 and T+20 (the supposed bone ingrowth region of a noncemented femoral stem) were poor correlated and thus the prediction of one dimension from another is unreliable. This means, that during hip arthroplasty, it is impossible, in practice, to achieve 100% cortical contact with the femoral stem, especially in the metaphyseal area. It seems reasonable that custom-made noncemented femoral stems are identical solutions for hip arthroplasties. 5. A suitable femoral stem for an individual patient should be selected according to the shape of the metaphyseal canal, which can be described by the Metaphyseal Canal Flare Index (MCFI). Primarily different stem designs could respond to differences in the mediolateral canal opening because the MCFI in the mediolateral and anterioposterior planes are well correlated. 6. There was a mean difference in intramedullary parameters between the CT images and manual measurements with an electronic calliper ruler. The differences were greater in the metaphyseal slices compared with the diaphyseal ones.

Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να μελετηθεί σε βάθος η μορφολογία του άνω τριτημορίου του μηριαίου οστού στον ελληνικό πληθυσμό. Διενεργήθηκε λεπτομερής μορφομετρική ανάλυση του άνω τριτημορίου του μηριαίου οστού, με τη βοήθεια της αξονικής τομογραφίας, του ειδικού συστήματος επεξεργασίας εικόνας DICOM Viewer 2.1. και πραγματικών τομών σε 80 σκελετικά μηριαία οστά. Υπολογίσθηκαν συγκεκριμένες Εξωμυελικές και Ενδομυελικές Παράμετροι οι οποίες είναι απαραίτητες για τον σχεδιασμό μηριαίων στειλεών χωρίς τσιμέντο, σε αρθροπλαστικές του ισχίου. Διαπιστώθηκε ότι: 1. Οι Εξωμυελικές Παράμετροι (η Κεφαλοτροχαντήρια Απόσταση, η Διάμετρος της Μηριαίας Κεφαλής, το Ύψος της Μηριαίας Κεφαλής, η Αυχενοδιαφυσιαία Γωνία και η Θέση του Ισθμού) εμφάνισαν μεγάλο εύρος τιμών. 2. Η απεικόνιση του μηριαίου αυλού μέσω υπολογιστικής τομογραφίας (CT) γίνεται ευκρινέστερη με τη χρήση ξεχωριστής τιμής «ουδού» (threshold value) ακτινοβολίας για κάθε εικόνα (δηλ. τομή), ανάλογα με την υφή και την πυκνότητά της. Αυτό είναι απαραίτητο κυρίως στην περιοχή της άνω μηριαίας μετάφυσης, όπου το πάχος του φλοιού είναι μικρότερο και το σπογγώδες οστούν περισσότερο. Οι τιμές που απεικονίζουν ευκρινέστερα την μυελική κοιλότητα της άνω μετάφυσης θα πρέπει να κυμαίνονται από 400-800 Μονάδες Hounsfield (HU). 3. Στην περιοχή του μηριαίου πλήκτρου, βρέθηκε μια προσεκβολή των δοκίδων του, με μορφολογία διαχωριστικού διαφράγματος, που μετέβαλε τις πραγματικές διαστάσεις της μυελικής κοιλότητας του μηριαίου οστού στο ύψος του ελάσσονα τροχαντήρα. Διενεργήθηκε μια ταξινόμηση του διαφράγματος αυτού σε τρείς τύπους. 4. Το σχήμα της μυελικής κοιλότητας, ιδίως στην περιοχή της άνω μηριαίας μετάφυσης, παρουσίαζε μεγάλη ποικιλομορφία. Βρέθηκε ότι οι διαστάσεις της μυελικής κοιλότητας μεταξύ της διάφυσης και της μετάφυσης εμφανίζουν μικρού βαθμού συσχέτιση μεταξύ τους. Για τα επίπεδα Τ-20 και Τ+20 (όπου διενεργείται η οστεοτομία του αυχένα του μηριαίου οστού στην αρθροπλαστική του ισχίου) η πρόβλεψη μιας διάστασης μέσω της τιμής μιας άλλης αποτελεί μη προβλέψιμο στοιχείο. Λόγω της ποικιλομορφίας του σχήματος της μυελικής κοιλότητας, ιδίως στην περιοχή της άνω μηριαίας μετάφυσης είναι αδύνατο να επιτευχθεί στην πράξη 100% επαφή του ενδοστέου με το μηριαίο εμφύτευμα, κατά τη διενέργεια αρθροπλαστικών του ισχίου. Φαίνεται λοιπόν ότι η χρησιμοποίηση εξατομικευμένων μηριαίων στειλεών χωρίς τσιμέντο κατά παραγγελία (custom-made), αποτελεί ιδανική λύση, παρά τους περιορισμούς που αυτή συνεπάγεται (αυξημένο οικονομικό κόστος, χρονοβόρος διαδικασία κατασκευής). 5. Για κάθε έναν ασθενή που πρόκειται να υποβληθεί σε αρθροπλαστική του ισχίου θα πρέπει να επιλέγεται ο κατάλληλος μηριαίος στειλεός, ανάλογα με το σχήμα της μυελικής κοιλότητας της άνω μετάφυσης, γεγονός που περιγράφεται από τον υπολογισμό του Μεταφυσιακού Δείκτη Διεύρυνσης της Μυελικής Κοιλότητας (Metaphyseal Canal Flare Index - MCFI). Σε πρώτη φάση θα μπορούσαν να επιλεγούν διαφορετικά σχέδια μηριαίων στειλεών που να ανταποκρίνονται στις διαφορές της οριζόντιας διεύρυνσης της μυελικής κοιλότητας, επειδή ο δείκτης MCFI έχει ικανοποιητική συσχέτιση στο μετωπιαίο και οβελιαίο επίπεδο. 6. Υπάρχει διαφορά στις τιμές των ενδομυελικών παραμέτρων όπως αυτές καταγράφηκαν μέσω της αξονικής τομογραφίας και των τιμών που προέκυψαν μετά από εγκάρσια διατομή αυτών. Αυτή είναι ελαφρώς μεγαλύτερη στις τομές που ελήφθησαν στην περιοχή της άνω μετάφυσης, σε σχέση με τις αντίστοιχες τομές στην περιοχή της διάφυσης.