雙下肢站立位DR全長(zhǎng)攝影在骨科矯形中的臨床價(jià)值

孔偉　黃慶紅

[摘要]目的探討雙下肢站立位DR全長(zhǎng)攝影圖像在骨科下肢矯形中的臨床應(yīng)用價(jià)值。方法回顧性分析2012年1月～2015年12月間在我院行雙下肢站立位DR全長(zhǎng)攝影45例患者（共90個(gè)膝關(guān)節(jié)）的術(shù)前、術(shù)后影像資料，評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量并測(cè)量冠狀位下肢力線及機(jī)械軸偏距（MAD）、股脛外翻角、股骨遠(yuǎn)端外翻角、FT角、股四頭肌角（Q角）等，對(duì)患者術(shù)前畸形進(jìn)行診斷及術(shù)后假體放置狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。采用配對(duì)f檢驗(yàn)比較患膝術(shù)前及術(shù)后的各關(guān)節(jié)角度，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)果所有病例圖像，除術(shù)后Q角因假體遮擋難以完成測(cè)量外，其余指標(biāo)均完好達(dá)到診斷要求。以機(jī)械軸偏距MAD偏膝關(guān)節(jié)中心內(nèi)側(cè)>15mm為膝內(nèi)翻畸形、位于外側(cè)為膝外翻畸形進(jìn)行判定：術(shù)前診斷內(nèi)翻畸形48膝，外翻畸形15膝，無(wú)畸形27膝。病變膝關(guān)節(jié)術(shù)后的人工關(guān)節(jié)均很好地糾正了冠狀位下肢力線，各關(guān)節(jié)角度亦能達(dá)到正常要求。術(shù)前各病變膝股脛外翻角、股骨遠(yuǎn)端外翻角、FT角、股四頭肌角（Q角）分別為：（-2.44±10.75）°（1.65±7.61）°、（-3.6±10.35）°、（-2.08±13.32）°；術(shù)后各膝股脛外翻角、股骨遠(yuǎn)端外翻角、fTr角分別為：（2 93±0.58）°、（9.05±0.61）°、（4.92±0.28）°。術(shù)前及術(shù)后組股脛外翻角、股骨遠(yuǎn)端外翻角、FT角的組間比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論雙下肢站立位DR全長(zhǎng)攝影對(duì)骨科下肢矯形手術(shù)，尤其是膝關(guān)節(jié)人工關(guān)節(jié)置換術(shù)的術(shù)前診斷及術(shù)后評(píng)價(jià)有重要價(jià)值，應(yīng)該成為臨床術(shù)前、術(shù)后的常規(guī)檢查。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字x線攝影，雙下肢全長(zhǎng)影像，站立位，膝關(guān)節(jié)置換術(shù)

[中圖分類號(hào)]R445

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]2095-0616（2017）03-137-05

骨科下肢矯形手術(shù)，尤其是膝關(guān)節(jié)人工關(guān)節(jié)置換術(shù)對(duì)下肢力線的要求十分嚴(yán)格，通常需要了解股骨解剖軸線和脛骨解剖軸線與力學(xué)軸線之間的角度大小，因此需要提供患者雙下肢整體圖像。隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展并應(yīng)用于直接數(shù)字化x線攝影系統(tǒng)（digital radiography，DR）中，各種能進(jìn)行無(wú)縫拼接數(shù)字影像的新型DR及其配套設(shè)備相繼問(wèn)世，對(duì)骨科矯形手術(shù)的術(shù)前和術(shù)后評(píng)價(jià)都有著重要意義。雙下肢站立位攝影能準(zhǔn)確反映人體在正常生理負(fù)重狀態(tài)下的冠狀位下肢力線及病變情況，為臨床提供可靠的參考依據(jù)。

1.資料與方法

1.1一般資料

選取2012年1月～2015年12月期間我院行雙下肢站立位DR全長(zhǎng)攝影患者45例，其中男35例，女10例，年齡5～76歲，平均58歲。骨性關(guān)節(jié)炎30例（其中10例為雙側(cè)），類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎10例（其中8例為雙側(cè)），陳舊性外傷4例（均為單膝），剝脫性骨軟骨炎1例（單膝），患肢均有不同程度功能障礙。

1.2檢查設(shè)備

采用美國(guó)銳珂公司CARESTREAM DRX-Evolution Plus多功能DR成像系統(tǒng)、適配帶刻度標(biāo)尺的患者站立支架、銳柯公司RIS/PACS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；圖像打印采用CARESTREAM DRYVIEW 6850激光成像儀及DRYVIEW醫(yī)用激光成像膠片。

1.3攝影體位

全部病例均采用站立前后位攝影，即患者面向球管方向站立于攝影支架上，雙手扶支架兩側(cè)扶欄，雙下肢伸直合攏并緊貼攝影支架后板，足尖向前方。

1.4檢查方法

開(kāi)啟自動(dòng)光柵，在系統(tǒng)控制面板選擇“下肢”一“全下肢前后站立位”選項(xiàng)；然后選擇曝光起止位置，即球管中心線上緣超過(guò)髖關(guān)節(jié)，下緣包括踝關(guān)節(jié)；曝光條件根據(jù)患者身體情況系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整，一般為70KV，60mAs；攝影距離為自動(dòng)調(diào)節(jié)。長(zhǎng)按曝光鍵，機(jī)器計(jì)算機(jī)將根據(jù)患者體長(zhǎng)及選定上下中心線范圍自動(dòng)選定2次或3次曝光，球管自動(dòng)調(diào)整上下角度，曝光時(shí)探測(cè)器隨球管上下移動(dòng)，曝光完成后松開(kāi)曝光鍵，計(jì)算機(jī)內(nèi)置軟件自動(dòng)拼接生成雙下肢全長(zhǎng)圖像。最后調(diào)整對(duì)比度和灰階亮度保存圖像，并將調(diào)整好的圖像傳送至激光打印機(jī)。

1.5圖像分析

由本科室兩名高年資主治醫(yī)師在計(jì)算機(jī)工作站上對(duì)患者圖像進(jìn)行骨質(zhì)密度、骨性形態(tài)分析，對(duì)冠狀位的下肢力線及角度等對(duì)下肢矯形具有重要意義的指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。對(duì)術(shù)后人工膝關(guān)節(jié)的放置狀態(tài)參照正常側(cè)下肢力線及角度評(píng)價(jià)，雙下肢關(guān)節(jié)置換者則參照下肢力線及各角度正常參考值評(píng)價(jià)，分析或測(cè)量結(jié)果不一致時(shí)共同協(xié)商得到一致結(jié)論。

1.5.1下肢機(jī)械軸是指股骨頭中心至踝關(guān)節(jié)中心的連線；股骨機(jī)械軸：是指股骨頭中心與膝關(guān)節(jié)中心的連線；脛骨機(jī)械軸：是指膝關(guān)節(jié)中心與踝關(guān)節(jié)中心的連線。

1.5.2股骨頭中心、膝關(guān)節(jié)中心和踝關(guān)節(jié)中心的定位方法股骨頭中心采用同心圓的方法進(jìn)行標(biāo)記；膝關(guān)節(jié)的中心選取股骨髁間凹的頂點(diǎn)或脛骨棘的中點(diǎn)；踝關(guān)節(jié)的中心選取距骨上緣的中點(diǎn)。

1.5.3機(jī)械軸偏距（mechanical axis offsetdistance，MAD）下肢機(jī)械軸與膝關(guān)節(jié)中心點(diǎn)之間的距離，正常情況下MAD在膝關(guān)節(jié)中心點(diǎn)內(nèi)側(cè)（9.7±6.8）mm；股脛外翻角：即股骨機(jī)械軸與脛骨機(jī)械軸的夾角，通常是3°；股骨遠(yuǎn)端外翻角：股骨內(nèi)外髁遠(yuǎn)端切線與股骨長(zhǎng)軸垂線的交角，正常為9°（8～10°）；FT角：小腿機(jī)械軸垂直線與雙側(cè)股骨髁遠(yuǎn)端切線的夾角，國(guó)人FT角為5°；股四頭肌角（Q角）：股骨解剖軸延長(zhǎng)線與髕骨中點(diǎn)和脛骨結(jié)節(jié)連線之間的夾角，反映髕骨力線。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù)，結(jié)果采用（x±s）表示，各膝術(shù)前及術(shù)后組股脛外翻角、股骨遠(yuǎn)端外翻角、FT角、股四頭肌角（Q角）比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.結(jié)果

45例患者均順利完成雙下肢全長(zhǎng)圖像攝取，所得圖像清晰銳利，對(duì)比度良好，無(wú)偽影干擾及明顯拼接線，能在圖像上清晰地描述下肢力線及顯示關(guān)節(jié)畸形（圖1）。以機(jī)械軸偏距MAD偏膝關(guān)節(jié)中心內(nèi)側(cè)>15mm為膝內(nèi)翻畸形、位于外側(cè)為膝外翻畸形進(jìn)行判定：內(nèi)翻畸形48膝，外翻畸形15膝，無(wú)畸形27膝。病變膝關(guān)節(jié)術(shù)后的人工關(guān)節(jié)均很好地糾正了冠狀位下肢力線（圖2），且除Q角因假體遮擋髕骨難以完成測(cè)量外，其余各關(guān)節(jié)角度均能達(dá)到正常要求。術(shù)前及術(shù)后組股脛外翻角、股骨遠(yuǎn)端外翻角、FT角的組間比較均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見(jiàn)表1。

3.討論

隨著近年來(lái)骨科矯形技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其在膝關(guān)節(jié)人工關(guān)節(jié)置換術(shù)方面的治療效果有明顯進(jìn)步，x線骨關(guān)節(jié)攝影已經(jīng)成為膝關(guān)節(jié)置換術(shù)前制定手術(shù)計(jì)劃及術(shù)后評(píng)價(jià)手術(shù)療效的必要手段。下肢作為一個(gè)運(yùn)動(dòng)的整體單位，不論是傳統(tǒng)的x線片還是水平位的下肢全長(zhǎng)片均不能完整的反映出生理狀態(tài)下各部分協(xié)調(diào)和代償?shù)淖饔?。傳統(tǒng)的x線片雖然都能夠顯示下肢各骨與關(guān)節(jié)的病變及骨性形態(tài)，但是不能反映包括髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)及踝關(guān)節(jié)在內(nèi)的下肢整體力線情況，亦不能準(zhǔn)確測(cè)量各關(guān)節(jié)角度數(shù)值；而雙下肢全長(zhǎng)水平位投照由于是非負(fù)重的非功能位投照，與正常人體站立功能位時(shí)的下肢力線及關(guān)節(jié)間隙、角度并不一致。有研究顯示，非負(fù)重位的測(cè)量結(jié)果可能會(huì)低估下肢畸形程度。所以拍攝站立位雙下肢全長(zhǎng)x線片有著重要意義。

為了幫助骨科醫(yī)師構(gòu)建出下肢長(zhǎng)骨的全景圖像，x射線圖像拼接技術(shù)理論孕育而生。在非數(shù)字化攝影時(shí)代，需要在豎立放置的觀片燈上由上至下依次插上骨盆、股骨、膝關(guān)節(jié)、脛腓骨、踝關(guān)節(jié)的照片進(jìn)行全下肢數(shù)據(jù)的測(cè)量；亦有運(yùn)用超長(zhǎng)暗盒匹配超長(zhǎng)膠片通過(guò)普通攝影獲得了較長(zhǎng)幅度肢體圖像的報(bào)道，但是由于x線的放大及伴影效應(yīng)，圖像質(zhì)量較差。數(shù)字化攝影出現(xiàn)后，有人利用CR技術(shù)將多個(gè)大IP板配合特制固定支架豎直排列進(jìn)行長(zhǎng)距離攝影，再進(jìn)行圖像后處理及拼接，但是在IP板交界處拼接痕跡明顯，無(wú)法保證測(cè)量精度，而且CR圖像的空間分辨率和信噪比等遠(yuǎn)不及DR攝影。還有人采用CT定位相作為觀測(cè)依據(jù)，采用多層螺旋CT掃描后做表面遮蓋重建獲得全下肢圖像，但這種方法會(huì)使受檢者接受較高的輻射劑量，而且價(jià)格昂貴，性價(jià)比不高。隨著影像成像技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，DR的應(yīng)用及功能逐漸增多，在圖像拼接技術(shù)方面有了極大的提高。尤其是多功能、大平板探測(cè)器DR的出現(xiàn)，使得真正的數(shù)字化下肢站立位全長(zhǎng)攝影成為現(xiàn)實(shí)。雙下肢站立位DR全長(zhǎng)攝影能得到高質(zhì)量的數(shù)字化圖像。本組病例的圖像有著良好的對(duì)比度和清晰度，能夠反映生理狀態(tài)下負(fù)重功能位的雙下肢整體力線情況，這在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（totalknee arthroplasty，TKA）的評(píng)估中尤為重要。下肢力線即下肢機(jī)械軸是骨科醫(yī)生在手術(shù)評(píng)估時(shí)關(guān)心的首要問(wèn)題，這不僅是判定關(guān)節(jié)畸形的關(guān)鍵，而且根據(jù)下肢力線正確安放假體是手術(shù)成功的關(guān)鍵。許多研究認(rèn)為全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)安放的假體使用壽命在某種程度上取決于下肢力線是否合適。同時(shí)，冠狀位的膝關(guān)節(jié)角度指標(biāo)對(duì)截骨和假體安放位置有重要意義：在正常的膝關(guān)節(jié)中，股骨和脛骨之間存在一生理角度，即股脛外翻角；脛骨近端關(guān)節(jié)面相對(duì)于下肢長(zhǎng)軸存在一定程度的內(nèi)翻，F(xiàn)T角即反映脛骨平臺(tái)的內(nèi)翻情況，在術(shù)中放置股骨假體時(shí)應(yīng)參考FT角外旋放置。股四頭肌角即Q角反映髕骨的力線。髕股關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性是由關(guān)節(jié)面的形狀和軟組織共同維持，增加Q角可增大髕骨的側(cè)方移位力，從而引起髕骨半脫位或脫位。而Masa等認(rèn)為股骨遠(yuǎn)端外翻角對(duì)于評(píng)估遠(yuǎn)端股骨外翻情況則有著重要意義。通過(guò)比照下肢力線及膝關(guān)節(jié)術(shù)前各角度值與正常人群參考值范圍，可以明顯發(fā)現(xiàn)病變關(guān)節(jié)的力線及各角度偏離正常值范圍，為骨科手術(shù)醫(yī)生在術(shù)前整體評(píng)估關(guān)節(jié)提供較為全面的信息，有助于個(gè)體化治療方案的擬定。通過(guò)術(shù)前及術(shù)后攝片的比較，能夠反應(yīng)出手術(shù)對(duì)下肢力線及各關(guān)節(jié)角度的糾正情況。雖然，由于髕骨受假體遮擋，術(shù)后Q角的測(cè)量不能完成，對(duì)評(píng)價(jià)手術(shù)效果有一定的影響，但是，本研究通過(guò)對(duì)股脛外翻角、股骨遠(yuǎn)端外翻角、FT角術(shù)前及術(shù)后數(shù)值的比較，得出了顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，顯示出手術(shù)對(duì)關(guān)節(jié)畸形的明顯改善。由于膝關(guān)節(jié)全長(zhǎng)攝影術(shù)后Q角無(wú)法測(cè)量的這一弊端無(wú)可避免，術(shù)者在術(shù)前應(yīng)充分了解影像學(xué)檢查的局限，術(shù)中嚴(yán)格測(cè)量各關(guān)節(jié)角度，才能真正達(dá)到滿意的手術(shù)效果。

雙下肢站立位DR全長(zhǎng)攝影技術(shù)是在x線管球與平板探測(cè)器相對(duì)的狀態(tài)下，x線球管相對(duì)靜止在選定曝光范圍內(nèi)的中心位置，自動(dòng)調(diào)整光柵，將x線匯聚在一定的狹小區(qū)域內(nèi)，當(dāng)平板探測(cè)器在做垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，x射線球管配合探測(cè)器上下調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并進(jìn)行連續(xù)攝影，將采集到的圖像數(shù)據(jù)和位置信息自動(dòng)拼接成為一幅下肢整體圖像。這種攝影方案相對(duì)于其他雙下肢全長(zhǎng)x線攝影解決方案，如傳統(tǒng)膠片拼接、CR單次曝光攝影及CT全下肢三維重建等有著較為明顯的優(yōu)勢(shì)：首先，DR是直接數(shù)字化成像，操作簡(jiǎn)單且成像速度快，圖像的清晰度與對(duì)比度均優(yōu)于傳統(tǒng)膠片及CR成像；其次，DR圖像為數(shù)字化傳輸，各種測(cè)量能在計(jì)算機(jī)上直接進(jìn)行；同時(shí)圖像上配備標(biāo)尺，即使是在膠片上測(cè)量，結(jié)果也較傳統(tǒng)膠片更精確和可靠；再者，DR全下肢攝影為分段曝光后拼接，對(duì)于減小影像伴影和變形均優(yōu)于單次曝光，圖像更接近于真實(shí)比例；最后，相對(duì)于CT掃描，DR成像有價(jià)格便宜、輻射劑量低及能進(jìn)行站立位成像的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然，下肢為立體的三維物，膝關(guān)節(jié)的畸形可以是多平面上的，雙下肢站立位DR攝影作為一個(gè)冠狀面攝影技術(shù)并不能完全反映與膝關(guān)節(jié)各平面的角度值及所有畸形。如：無(wú)法在冠狀位上測(cè)量的脛骨平臺(tái)后傾角，即脛骨內(nèi)側(cè)平臺(tái)前后緣連線與脛骨結(jié)節(jié)下脛骨中上段軸線垂線的交角。這一指標(biāo)直接關(guān)系到術(shù)中脛骨平臺(tái)截骨角度、假體的安放位置以及與股骨假體的配合，因而有必要結(jié)合側(cè)位x光片或CT掃描三維重建進(jìn)行術(shù)前評(píng)估。同時(shí)，當(dāng)下肢發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)引起膝關(guān)節(jié)中心位置改變，影響下肢力線及角度的測(cè)量。研究表明，外旋導(dǎo)致膝內(nèi)翻角增大，內(nèi)旋則反之。因此，在攝片時(shí)應(yīng)盡量使雙下肢伸直并攏，足尖位正對(duì)前方，以減少膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)；而對(duì)于合并有下肢旋轉(zhuǎn)畸形的患者測(cè)量角度將不可避免的有偏差。此外，雙下肢站立位DR攝影站立時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)站立困難或不能配合者容易產(chǎn)生移動(dòng)偽影而導(dǎo)致圖像攝取失敗也是本檢查的弊端之一。

綜上所述，雙下肢站立位DR全長(zhǎng)攝影雖然一定的缺陷和不足，但是它操作簡(jiǎn)單，并能以高質(zhì)量的數(shù)字化圖像較為全面地反映關(guān)節(jié)畸形、下肢力線及角度等指標(biāo)，為骨科下肢矯形手術(shù)，尤其是膝關(guān)節(jié)人工關(guān)節(jié)置換的手術(shù)方案制定和術(shù)后評(píng)價(jià)起到重要作用，因而，對(duì)于有條件實(shí)施的醫(yī)院，應(yīng)該讓這種攝影技術(shù)作為膝關(guān)節(jié)置換的術(shù)前評(píng)估及術(shù)后評(píng)價(jià)的常規(guī)檢查。