站立負重成像技術(shù)在骨科應(yīng)用進展

程曉光 李娜

述評

站立負重成像技術(shù)在骨科應(yīng)用進展

程曉光 李娜

負重；放射攝影術(shù)；磁共振成像；體層攝影術(shù)，X 線計算機

人體的功能和活動多數(shù)是在站立負重狀態(tài)下完成的，骨科疾病的癥狀也多在站立負重時加重，而臥床休息時減輕。人體骨骼是一個整體，尤其是脊柱和雙下肢在站立狀態(tài)下的空間關(guān)系和力線排列，對人體的運動和支持功能非常重要，所以理想的骨科影像學(xué)檢查應(yīng)該是站立位負重狀態(tài)下，全身三維成像。

目前的影像檢查多數(shù)都是通過 X 線來完成的，過多的輻射對人體有損害。全身多部位 X 線照相和 CT 掃描均使人體接受不同劑量的放射線。所以理想的影像學(xué)檢查應(yīng)該是站立位負重狀態(tài)下，全身低輻射或無輻射成像。但在目前的臨床應(yīng)用中，因為力學(xué)原理和機械制造的限制，多數(shù)骨科影像檢查都是臥位、局部 ［ 如X 線探測器大小為 17× 17（1= 0.0254 米）］ 和有輻射（磁共振除外）的影像檢查。站立位負重狀態(tài)下全身低輻射成像一直是影像設(shè)備生產(chǎn)廠商和骨科醫(yī)師共同的追求，并已取得了明顯的進步，本述評就近年來在站立位負重狀態(tài)下，全身低輻射或無輻射成像技術(shù)進行綜述。

一、站立位負重全身 X 線成像

在數(shù)字化成像技術(shù)出現(xiàn)以前，由于 X 線膠片和 X 線照相暗盒的大小（最大 14× 17）限制，一次曝光最大只能包括 17范圍，無法包括全脊柱或者全下肢。當時的方法是自制一個超長暗盒，再把 X 線片拼接起來照相以解決脊柱或下肢全長照相問題。

隨著臨床 X 線照相的數(shù)字化，即計算機 X 線攝影（computed radiography，CR）和直接數(shù)字化 X 線攝影（digital radiography，DR）成像技術(shù)的出現(xiàn)，目前多數(shù)采用站立位 2～3 次曝光，然后用各種圖形拼接軟件進行全長拼接［1-4］。這種拼接方法是采用 2 次或 3 次分別曝光后再作拼接。以前是把 CR 或 DR 圖像以 JPG 格式轉(zhuǎn)出，再采用 Photoshop 或者 AutoCAD 圖像處理軟件進行拼接［1］。由于不是 Dicom 圖像，這種拼接出來的圖像無法作圖像調(diào)節(jié)和精確測量，因此這種拼接方法目前已經(jīng)很少用。目前多采用專業(yè) Dicom 圖像拼接軟件進行拼接［2-3］。由于 X 線投照時只有中心線所在部位的圖像是沒有變形的，遠離中心線部位的圖像會發(fā)生不同程度的變形，距離中心線越遠變形越明顯；此外，部分骨骼結(jié)構(gòu)如股骨干不同部分差別不大，因此，在拼接時應(yīng)有可靠的參照物，比如鉛尺和刻度，以避免拼接錯誤［4］。

為了避免上述分次曝光遠離中心部位的變形，目前的全長攝影都采用窄縫（slot）連續(xù)掃描拼接技術(shù)，即利用 X 線準直器將 X 線限制到 3～5 cm 寬的窄帶狀，這樣影像增強器或探測器每次只接收 3～5 cm 寬的X 線，每次曝光略有重疊，X 線球管和探測器同時平行移動連續(xù)曝光［5-6］。曝光結(jié)束后，拼接軟件對圖像進行自動拼接，這種成像方法減少了 X 線的變形誤差，并且成像速度快［5-6］。目前，這些全長成像方法都是每次只能照一個方位，通過重新擺位置，可以照另外一個位置；此外，這些成像方法都是平面投影，而不是三維成像。

近年來研發(fā)的雙向站立負重全長成像系統(tǒng)（European orthopedic system，EOS）采用相互垂直的雙 X 線球管進行雙向曝光，2 個窄條氣體探測器成像時與 X 線球管同步移動，實現(xiàn)站立位負重狀態(tài)下全長正、側(cè)位同時成像［7］。該系統(tǒng)采用了微劑量氣體探測器［8］，所以其放射劑量比普通 CR 低 6～9 倍［9］，比普通 DR 低 2～3 倍［10］，比 CT 少得更多［11］。而且圖像質(zhì)量得到了提高，檢查時間縮短［9-10］。而劑量的降低使兒童脊柱或下肢全長的隨訪成為可能［12］。雙向成像的另一個優(yōu)勢是可以從相互成 90° 的正、側(cè)位圖像，通過軟件模擬進行站立負重位的三維成像［13］。目前，這種雙向站立位負重成像技術(shù)在國外已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)已經(jīng)開始在上海瑞金醫(yī)院作臨床驗證［14-15］。

二、站立位負重 CT 掃描

由于目前臨床使用的 CT 機在掃描時，其球管需要高速旋轉(zhuǎn)，造成很大的離心力，所以，目前臨床常用的 CT 掃描都是患者臥位進行掃描。錐束 CT（cone bean CT，CBCT）在牙科成像中使用廣泛，目前已經(jīng)有產(chǎn)品把牙科的 CBCT 技術(shù)用于下肢的負重站立位 CT 掃描，可以做膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的負重掃描［16-18］。臥位與站立負重位掃描膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)間隙寬度有明顯差異，表明站立負重狀態(tài) CT 掃描更能反映真實的生理狀態(tài)［16］。目前，該項技術(shù)在國內(nèi)尚未見報道。

三、站立位負重磁共振檢查

由于磁共振掃描需要有很高的磁場，目前臨床應(yīng)用的磁共振儀采用的多數(shù)是超導(dǎo)磁體，需要封閉的環(huán)形線圈，因此，目前的磁共振檢查多數(shù)是采用患者臥位進行掃描。關(guān)于直立式磁共振的應(yīng)用，國內(nèi)孟悛非等［19］進行了很好地綜述。目前也有采用永磁、低場開放式、站立式磁共振，主要產(chǎn)品是由意大利百勝生產(chǎn)的 G-Scan，在國內(nèi)得到一些臨床應(yīng)用，但應(yīng)用的單位不多［20-23］。研究表明，在站立和臥位狀態(tài)下，腰椎間盤突出的程度、腰椎前凸的程度以及椎管狹窄的程度都有所不同，站立位負重成像更能反映疾病的真實狀態(tài)［21-25］。此外，站立位磁共振檢查對髕骨不穩(wěn)定以及踝關(guān)節(jié)病變的顯示也更清楚［20，26］。

總之，隨著成像技術(shù)的發(fā)展和骨科的進步，必將促進站立位負重狀態(tài)下，全身低輻射或無輻射成像技術(shù)的發(fā)展，及其在骨科的臨床應(yīng)用。

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（本文編輯：王萌）

Progress of weight-bearing position imaging technology in orthopedic application

CHENG Xiao-guang， LI Na. Department of Radiology， Beijing Jishuitan Hospital， Beijing， 100035， PRC

People complete most activities in standing or weight-bearing position. Imaging examination in weight-bearing position may demonstrate the real physiological state of diseases， and its clinical application has made significant progress. This review summarizes the recent progress of the whole body X-ray imaging， CT scanning， and magnetic resonance imaging in weight-bearing position.

Weight-bearing； Radiography； Magnetic resonance imaging； Tomography， X-ray computed

10.3969/j.issn.2095-252X.2016.08.001 中圖分類號：R445

100035 北京積水潭醫(yī)院放射科

（2016-07-06）