Photoshop軟件在研究骨折愈合影響因素中的應(yīng)用

薛若冰，薛華新，王英元(山西省一〇九醫(yī)院法醫(yī)司法鑒定所，太原 00006;山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院骨科;山西醫(yī)科大學(xué)法醫(yī)學(xué)院;通訊作者，E-mail:wyy5808@6．com)

長骨骨折時間的推斷是臨床法醫(yī)鑒定的主要內(nèi)容之一，臨床法醫(yī)實(shí)踐中通常是對X線數(shù)字圖像骨折部位的形態(tài)學(xué)變化進(jìn)行肉眼觀察來推斷骨折的損傷時間。但這種常用的形態(tài)學(xué)描述，觀察指標(biāo)較少，主觀判斷成分大，結(jié)論較為籠統(tǒng)?，F(xiàn)有的法醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)中［1－3］，也缺乏對長骨骨折損傷時間推斷的統(tǒng)計(jì)學(xué)研究。而臨床醫(yī)學(xué)中，對骨折愈合過程進(jìn)行評價的指導(dǎo)骨折的治療已發(fā)展到定量研究階段，只是其方法尚不能普遍應(yīng)用于臨床法醫(yī)實(shí)踐。

本研究選用上肢尺橈骨作為長骨骨折損傷時間的研究對象，是由于在人身傷害事件所致的長骨骨折中，尺橈骨骨折發(fā)生率較高且最為常見。尺橈骨骨折的發(fā)生率占全身骨折的6%，尤以尺橈骨雙骨折最為常見，且多為直接暴力作用所致。

本文通過Photoshop軟件對80例從5－70歲的尺橈骨骨折患者的500張X線數(shù)字圖像，進(jìn)行了骨折愈合過程的相關(guān)放射學(xué)標(biāo)志的肉眼觀察和測量，試圖為臨床法醫(yī)實(shí)踐推斷尺橈骨骨折的損傷時間提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1．1 材料

本研究選用的X線數(shù)字圖像均來源于2012－2014年間在同一家醫(yī)院診斷、治療、隨訪的80例尺橈骨骨干骨折的患者，共計(jì)500張。骨折類型包括橫斷骨折、斜型骨折及粉碎性骨折。治療方式采用石膏固定治療和內(nèi)固定手術(shù)治療。

石膏固定患者一般在固定后4－7 d首次復(fù)查并采集X線數(shù)字圖像，一個月內(nèi)1－2周復(fù)查一次;手術(shù)固定患者一般在固定術(shù)后第2天首次復(fù)查采集圖像。

將16歲以下定位為少兒組，16－40歲為青年組，40－60歲為中年組，60歲以上為老年組。

1．2 方法

采用肉眼觀察與計(jì)算機(jī)圖像分析相結(jié)合的方法:借助計(jì)算機(jī)圖像分析系統(tǒng)(Photoshop CS)的定量功能調(diào)整X線圖像(圖1)的結(jié)構(gòu)層次、亮度、對比度，突出觀察點(diǎn);利用計(jì)算機(jī)圖像處理的測量功能(圖2)，對X線圖像上骨折局部特征和骨折愈合過程相關(guān)放射學(xué)標(biāo)志進(jìn)行定量，定量結(jié)果作為肉眼觀察的依據(jù)和補(bǔ)充，以減少讀片誤差、提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1．3 觀察指標(biāo)

選擇數(shù)字圖像上某些出現(xiàn)最早的影像學(xué)標(biāo)志骨折間隙作為觀察指標(biāo)。骨折間隙表現(xiàn)為骨折斷端的硬化，觀察骨折斷端之間的間隙，表現(xiàn)為灰度(寬窄)的變化。

圖1 橈骨骨折X線數(shù)字圖像

1．4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用SPSS13．0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對放射學(xué)指標(biāo)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，對所獲得的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗(yàn)或SNK兩兩方差分析，P＜0．05表明兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖2 Photoshop軟件測量功能

2 結(jié)果

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析顯示，男性早于女性、中上1/3段較下1/3段早出現(xiàn)骨折間隙增寬表現(xiàn)，少兒、青年早于中、老年出現(xiàn)骨折間隙增寬表現(xiàn)，兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P ＜0．05)。

表1 不同性別骨折間隙增寬的時間(±s，周)

表1 不同性別骨折間隙增寬的時間(±s，周)

與男性比較，*P ＜0．05

性別 n 石膏固定組 手術(shù)治療組男性14 1．05 ±0．27 1．39 ±0．34女性 11 1．23 ±0．58* 1．85 ±0．69*

表2 不同部位骨折間隙增寬的時間(±s，周)

表2 不同部位骨折間隙增寬的時間(±s，周)

與下1/3段比較，*P ＜0．05

部位 n 石膏固定組 手術(shù)治療組下1/3段14 2．09 ±0．97 2．36 ±0．93中、上1/3 段 11 1．48 ±1．56* 1．74 ±1．61*

表3 不同類型骨折間隙增寬的時間(±s，周)

表3 不同類型骨折間隙增寬的時間(±s，周)

與粉碎性骨折比較，P＜0．05

類型 n 石膏固定組 手術(shù)治療組粉碎性骨折7 2．79 ±1．46 3．57 ±1．73斜型骨折 8 2．04 ±0．78* 2．74 ±1．56*橫斷骨折 10 1．87 ±0．44* 2．41 ±1．01*

表4 不同年齡骨折間隙增寬的時間(±s，周)

表4 不同年齡骨折間隙增寬的時間(±s，周)

與少兒比較，*P ＜0．05;與青年比較，#P ＜0．05

年齡 n 石膏固定組 手術(shù)治療組少兒10 0．85 ±0．14 1．25 ±0．22青年 7 1．14 ±0．21* 1．55 ±0．39*中年 5 1．56 ±0．27*# 1．96 ±0．34*#老年 3 2．01 ±0．39*# 2．43 ±0．21*#

3 討論

3．1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

王安武等［3］研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)固定在骨折愈合過程存在不同程度的延遲，尺骨干或橈骨干骨折放射學(xué)標(biāo)志出現(xiàn)時間不存在顯著性差異;年齡和手術(shù)是獨(dú)立影響因素(P＜0．05)，但兩者之間不存在相互作用(P＞0．05)。本文研究結(jié)果與之相符。

有研究［4，5］報道，兒童骨折的愈合能力比成人強(qiáng)，本次觀察結(jié)果與之一致。

本研究結(jié)果表明少兒，青年組出現(xiàn)放射學(xué)標(biāo)志的時間均早于中、老年組、且具有顯著差異，考慮也可能與人群的健康狀況有關(guān)。本次觀察，病人自身情況與營養(yǎng)因子使用存在一定正相關(guān)作用，但尚不具有顯著性差異(P＞0．05)。

3．2 本研究方法的特點(diǎn)

醫(yī)學(xué)影像學(xué)已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字化時代，醫(yī)學(xué)影像學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的完美結(jié)合是醫(yī)學(xué)影像學(xué)的發(fā)展趨勢［6］，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的不斷廣泛深入，計(jì)算機(jī)在影像學(xué)后期處理應(yīng)用方面的作用日益彰顯。X線數(shù)字圖像的特點(diǎn)是可以對圖像進(jìn)行后期處理，如圖像增強(qiáng)、縮放、旋轉(zhuǎn)、分割或拼合。而人類視覺對X線圖像亮度的分辨率低，不能分辨較小的灰度差，利用數(shù)字圖像處理技術(shù)和軟件，可以對采集的圖像進(jìn)行灰階調(diào)整，使結(jié)構(gòu)層次更加清晰，利于進(jìn)一步測量距離、周長、角度、面積等指標(biāo)，為X線數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)化、精確化提供技術(shù)支持。

Photoshop 軟件引入了圖層概念［7，8］，給圖像編輯帶來了歷史性的變革。Photoshop CS版本，提供了色階、對比度、亮度、亮度/對比度、曲線、直方圖以及拼合、重疊等圖層編輯工具，使用Photoshop圖像編輯軟件對醫(yī)學(xué)影像資料進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、拼接、重疊，實(shí)現(xiàn)在一個平面內(nèi)成像并進(jìn)行定量測量。它的“曲線”對話框可以獨(dú)立調(diào)整圖像中的每一組灰階，而不影響其他部分;它的“亮度/對比度”不僅可以對圖像進(jìn)行測量前基本條件的調(diào)節(jié)歸一、提高圖像質(zhì)量，還可以調(diào)節(jié)圖像的銳利度、使骨折斷端得到增強(qiáng)從而突出、利于更清楚地觀察骨折間隙的細(xì)微變化，更可以分辨灰度、對人眼分辨不足的細(xì)小灰征調(diào)節(jié)到適合視覺分析的范圍、將細(xì)節(jié)放大，利于觀察和測量;它的“標(biāo)尺”、“網(wǎng)格”等測量工具可以完成兩點(diǎn)間距離的劃線定位和占據(jù)網(wǎng)格的分布，進(jìn)行對比、測量以及評估。

本研究選用的資料來源于臨床，比動物實(shí)驗(yàn)研究更實(shí)用于臨床法醫(yī)實(shí)踐的真實(shí)情況;本研究使用的圖像處理測量軟件是最常用最普及的Photoshop CS軟件，在臨床法醫(yī)實(shí)踐中可操作性強(qiáng)，統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果也具有一定的代表性。

本研究屬于長骨骨折損傷時間推斷的初步研究，難免有局限性，由于臨床醫(yī)學(xué)對于不同類型、不同治療方式的骨折復(fù)查X線片的時間不一致，間隔過長則會影響指標(biāo)觀察的連續(xù)性;若能對骨折患者從固定后到骨折塑形期結(jié)束持續(xù)規(guī)律觀察，堅(jiān)持定期復(fù)查，觀察統(tǒng)計(jì)結(jié)果將會更加準(zhǔn)確全面。本研究樣本量偏少，尤其是在固定非比較條件，抽取樣本的選擇與分組有一定的局限，對骨折的影響因素不能很好地全面分析，研究結(jié)果只是較大范圍的一個時間段。

4 結(jié)論

借助計(jì)算機(jī)圖像分析系統(tǒng)的定量功能輔助觀察X線數(shù)字圖像，調(diào)整圖像結(jié)構(gòu)層次，突出觀察的放射學(xué)指標(biāo)，并利用計(jì)算機(jī)圖像處理的測量功能，對X線數(shù)字圖像上骨折局部特征和骨折愈合過程中放射學(xué)指標(biāo)進(jìn)行定量，可以提高對X線數(shù)字圖像上骨折相關(guān)放射學(xué)標(biāo)志肉眼觀察的準(zhǔn)確率，是法醫(yī)臨床實(shí)踐中對尺橈骨骨折損傷時間進(jìn)行推斷的可行方法。本方法經(jīng)濟(jì)簡便，在臨床法醫(yī)實(shí)踐中可操作性強(qiáng)，具有臨床使用價值和應(yīng)用推廣意義，統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果也具有一定的代表性。

但在臨床法醫(yī)實(shí)踐過程中，應(yīng)將年齡、性別及骨折部位與個體差異相結(jié)合，提高推斷的精確度。

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