嬰兒股骨扭轉評估：基於 CT 影像生成 3D 模型的股骨頸軸測量方法

 

股骨頸-股骨幹角（Neck-Shaft Angle, α）測量

股骨頸-股骨幹角（Neck-Shaft Angle, α）是評估嬰兒髖關節健康的重要指標。傳統測量方法包括股骨在冠狀面與矢狀面的二維（2D）投影，以及三維（3D）CT 模型生成的方法。在 3D 模型中，股骨頸軸定義為連接股骨頭中心（FHC—紅色）與股骨頸中心（FNC—藍色）的直線；股骨幹軸則定義為連接近端股骨幹（FS1）與遠端股骨幹（FS2）中心點的直線。利用 CT 影像生成的 3D 模型可以更精準地測量股骨頸-股骨幹角及前傾角，有助於嬰兒股骨扭轉的評估。

 

背景與研究重要性

股骨頸軸是評估髖關節發育的重要參數，尤其在嬰兒族群中對早期診斷髖關節異常至關重要。常用的股骨扭轉評估指標包括股骨頸-股骨幹角與股骨前傾角。然而，傳統使用 X 光或 CT 進行二維測量，容易受到觀察者經驗及 2D 測量限制影響，導致誤差。

本研究假設，透過 CT 影像生成的 3D 體積模型，可減少誤差並提高股骨頸軸測量的準確性與可重複性。我們分析了 28 例 0 至 6.5 個月嬰兒的股骨與骨盆樣本，平均估計年齡 4.68 ± 1.80 個月。測量結果顯示，平均股骨頸-股骨幹角為 128.00 ± 4.92 度，股骨前傾角為 35.56 ± 11.68 度，與文獻數值一致，驗證了 3D 模型測量的可靠性。

 

使用 Simpleware 軟體生成 CT 3D 模型

研究中使用 Synopsys Simpleware ScanIP 軟體，從 CT 影像生成嬰兒股骨的三維解剖模型。所有模型採用半自動分割方法（thresholding），透過閾值將灰階影像區分為骨組織與非骨組織區域。本研究對所有樣本設定閾值為 −50 Hounsfield Units。

股骨頸部分，研究人員使用 ScanIP 的 paint 工具選取感興趣區域（ROI），並以 ROI 內完全包覆的球體中心作為幾何中心。股骨幹選取近端（FS1）與遠端（FS2）兩個截面區域，計算內接最佳球體中心，兩球體中心連線即定義為股骨幹軸。所有測量均由兩位觀察者依統一協議完成，確保結果可重複性。

 

研究結果與臨床應用

透過 3D CT 模型測量股骨頸軸的股骨頸-股骨幹角與前傾角，結果顯示測量可靠、與文獻數值一致。3D 方法有效降低了患者擺位對測量的影響，並在不同觀察者間提供可重複和可再現的結果。

這項技術為嬰兒股骨扭轉與髖關節健康評估提供了標準化工具，有助於提升診斷準確性與臨床決策效率。未來研究可進一步驗證其在多樣臨床場景及不同患者族群中的應用價值。

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