載距突正位X線成像的應(yīng)用解剖學(xué)研究*

王 冰，喬風(fēng)雷，盛亞超，劉 旭，史 航，馬 俊，王德廣，朱裕成△

(1.南京鼓樓醫(yī)院集團宿遷市人民醫(yī)院骨科，江蘇宿遷 223800；2.南京鼓樓醫(yī)院集團宿遷市人民醫(yī)院影像科,江蘇宿遷 223800；3.徐州醫(yī)科大學(xué)人體解剖學(xué)教研室,江蘇徐州 221009)

載距突是位于跟骨內(nèi)側(cè)的骨性結(jié)構(gòu)，起到支撐體重、傳導(dǎo)應(yīng)力和穩(wěn)定足踝平衡作用，周圍的韌帶和關(guān)節(jié)囊等堅韌連接結(jié)構(gòu)使跟骨骨折后的載距突與距骨保持穩(wěn)定關(guān)系，為置入螺釘提供了解剖條件[1]。載距突骨皮質(zhì)豐富，致密骨小梁與跟骨前部、丘部的骨小梁延續(xù)，對螺釘有較好把持力，是維持螺釘固定強度的組織學(xué)和生物力學(xué)基礎(chǔ)[2]。因此，載距突被選為跟骨內(nèi)固定螺釘支點[3]，文獻也報道了多種載距突置釘技術(shù)[4-5]。但自跟骨外側(cè)壁向載距突置釘，載距突為視野盲區(qū)，需要借助X線透視來動態(tài)分析置釘準(zhǔn)確性。臨床上對置向載距突的螺釘是否達到預(yù)期目標(biāo)，術(shù)中多是取決于醫(yī)生的經(jīng)驗判斷，術(shù)后用MSCT分析置釘方向和螺釘長度是否合適，難免會留下一些遺憾。2007年，KENDOFF等[6]報道了用X線3D透視技術(shù)指引跟骨關(guān)節(jié)內(nèi)骨折復(fù)位和螺釘固定，但未用于觀察載距突。2010年，王慶賢等[7]報道“踝穴位”X線平片測量跟骨寬度，也未涉及載距突。為了利用放射影像學(xué)技術(shù)從三維視角指引載距突置釘，筆者提出了載距突正位X線投照和成像的概念，借助45側(cè)成人足踝標(biāo)本，從解剖學(xué)和影像學(xué)兩方面研究載距突正位X線投照的技術(shù)原理和成像方法，測量載距突長、寬、高和前傾角，分析前傾角與正位X線投照關(guān)系，推導(dǎo)載距突正位投照角，應(yīng)用X線成像行術(shù)中透視和術(shù)后攝片，動態(tài)分析跟骨骨折內(nèi)固定術(shù)的載距突置釘質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1材料

1.1.1標(biāo)本 45側(cè)足踝標(biāo)本來自徐州醫(yī)科大學(xué)人體解剖學(xué)教研室，包括小腿中下段、踝關(guān)節(jié)和全足。對每具尸體連續(xù)編號并取1側(cè)足踝標(biāo)本，單數(shù)取左側(cè)計23側(cè)，雙數(shù)取右側(cè)計22側(cè)。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)漢族；(2)年齡大于或等于18 歲，足踝骨骺閉合；(3)尸體身長大于或等于150 cm，足長大于或等于18 cm。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)足踝先天性發(fā)育異常；(2)踝關(guān)節(jié)、后足有外傷和手術(shù)疤痕；(3)足踝痛風(fēng)、類風(fēng)濕性疾病和嚴(yán)重骨性關(guān)節(jié)炎等畸形；(4)足踝腫瘤、骨結(jié)核和慢性骨髓炎等疾病。

1.1.2實驗置釘資料 對45側(cè)足踝標(biāo)本抽取10例，男6例，女4例，左側(cè)和右側(cè)各5例。用作載距突實驗置釘，置釘后對載距突行正位X線攝片，評價成像效果。

1.2方法

1.2.1數(shù)據(jù)定義及測量 用自制的足踝支架固定標(biāo)本于踝關(guān)節(jié)功能位，行MSCT掃描和X線攝片。由1名人體解剖學(xué)教授主持標(biāo)本解剖、拍照并標(biāo)定測量線，1名影像科副主任醫(yī)師指導(dǎo)對標(biāo)本MSCT掃描、X線攝片和圖像處理，1名骨科主治醫(yī)師和1名副主任醫(yī)師分別測量數(shù)據(jù)。測量者對每一指標(biāo)測量2次，取算術(shù)平均值作為個人數(shù)據(jù)，測量者間取個人數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。定義載距突長軸為經(jīng)過載距突的后上-前下沿足的矢狀方向走行的直線，r為長軸線，長軸走向為載距突長軸方向；過r的載距突冠狀方向斜面為載距突長軸面R，R即是足踝經(jīng)過載距突的長軸冠狀面。設(shè)定足底平面M為標(biāo)本測量基準(zhǔn)面，過M與r相交的足底矢狀線為m，m為測量基準(zhǔn)線，R與M或r與m所夾銳角稱為載距突前傾角，以α表示。t為經(jīng)過載距突、r和m且垂直于r的直線，則t為載距突短軸線；過t的載距突冠狀方向斜面為T，T為載距突的短軸冠狀面；設(shè)T位于載距突后緣時為T1,位于前緣時為T2，則載距突介于T1、T2之間。沿t作X線投照，獲得的影像稱為載距突正位X線成像，則T與M或t與m所夾銳角為正位投照角，以β表示，見圖1。

1.2.2形態(tài)解剖 使用骨科手術(shù)工具解剖標(biāo)本，精度0.01 mm的國產(chǎn)電子數(shù)顯卡尺測量線性數(shù)據(jù)，精度0.1°的Materialise 軟件測量角度。解剖方法：(1)保留標(biāo)本一部分淺、深三角韌帶，移除足踝內(nèi)側(cè)其余軟組織，顯露跟骨、內(nèi)踝、距骨和舟骨，同時保持骨骼的解剖關(guān)系穩(wěn)定。從足踝內(nèi)側(cè)面觀察各骨排列關(guān)系，以T1、T2為參照面，觀察內(nèi)踝、距骨、舟骨在載距突短軸方向?qū)線投照是否有影響。用數(shù)碼照相機拍攝足踝內(nèi)側(cè)照片并導(dǎo)入電腦，用Photo Scape 軟件標(biāo)定測量線r和m，圖片導(dǎo)入Materialise 軟件，測量前傾角α值，見圖2。(2)移除踝前及距骨、舟骨背側(cè)軟組織，顯露內(nèi)踝前面和距骨舟骨背側(cè)，觀察載距突與內(nèi)踝、舟骨解剖關(guān)系；觀察距骨與載距突在短軸方向相對位置及距骨對載距突正位X線投照的影響，見圖3。(3)保留跟骨，觀察載距突解剖特點和傾斜方向，測量長、寬和高，見圖4。其中載距突長為基底面的最大前后徑，寬為中后1/3處基底面與內(nèi)側(cè)緣冠狀徑，中后1/3的厚度為高。

M：足底平面；R：載距突長軸冠狀面；T：載距突短軸冠狀面；m：足底矢狀線；r：載距突長軸線；t：載距突短軸線；α：載距突軸位投照角；β：載距突正位投照角，箭頭指向載距突

圖1 足踝標(biāo)本MSCT 3D內(nèi)側(cè)面觀

y：小腿軸線；m：足底矢狀線；r：載距突長軸線；1：載距突；2：距骨頭、距骨頸；3：內(nèi)踝；4：舟骨；α：載距突前傾角

圖2 足踝標(biāo)本內(nèi)側(cè)面觀

1：載距突；2：距骨頭、距骨頸；3:內(nèi)踝;4:舟骨;5:脛骨前肌肌腱

圖3 足踝標(biāo)本前內(nèi)側(cè)和前側(cè)觀

1.2.3MSCT掃描 使用SIEMENS 64排128層MSCT機掃描標(biāo)本，范圍為小腿下段10 cm、踝關(guān)節(jié)和足。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流200 mA，容積掃描層厚4.0 mm，數(shù)據(jù)采集128×0.6 mm。重建條件：層厚0.6 mm，層距0.6 mm。數(shù)據(jù)導(dǎo)入Syngo MMWP VE36A工作站，調(diào)整矢狀、冠狀和水平方向掃描標(biāo)示線，選擇滿足研究條件的T1、T22D層面和合適角度的3D骨骼重建圖像測量和分析。在足踝MSCT 2D上觀察內(nèi)踝、距骨、舟骨與載距突的層面和空間關(guān)系，分析各骨是否在短軸方向會遮擋載距突而影響投照；在足踝內(nèi)側(cè)面3D圖像上標(biāo)定M 、R和T，以m和r作為標(biāo)線測量α值。記錄數(shù)據(jù)。

D：載距突基底分界線；y:小腿軸線;m:足底矢狀線;c:載距突長;w:載距突寬;h:載距突高;1:載距突;2:距骨

圖4 跟骨內(nèi)側(cè)和上面觀

1.2.4X線攝片 采用PHILIPS Digital Diagnos X線照相系統(tǒng)成套設(shè)備，對每個標(biāo)本拍攝足踝正側(cè)位、跟骨軸位、載距突軸位和載距突正位X線圖像。攝片參數(shù)：管電壓55～60 kV，管電流3.2 mA，時間50～55 ms。攝片數(shù)據(jù)傳至DR工作站，采集足踝側(cè)位圖像導(dǎo)入Materialise 軟件，以M為水平面調(diào)整圖像至正向m-y坐標(biāo)，標(biāo)本與圖片比例1∶1，鎖定坐標(biāo)軸和等比相位關(guān)系，在圖像上標(biāo)定m和r，測量r與m所夾銳角α,見圖5。研究各位相X線像的差異。

y：小腿軸線；m：足底矢狀線；r：載距突長軸線；t：載距突短軸線；α：載距突前傾角；β：載距突正位投照角

圖5 足踝X線片側(cè)位觀

1.2.5標(biāo)本實驗置釘和載距突正位X線成像 10例實驗置釘標(biāo)本，每例置釘1枚。置釘方法：取跟骰關(guān)節(jié)面后方5～10 mm的跟骨前部外側(cè)壁為進釘點，用骨鉆自進釘點上斜約20°、后斜約22°向載距突鉆孔[8]，自跟骨前部外側(cè)壁向載距突置入1枚φ3.5 mm、長約46 mm的全螺紋螺釘。攝片方法：使用PHILIPS Digital Diagnos X線照相系統(tǒng)，調(diào)整球管-接收器連線與攝片床垂直，標(biāo)本正向置于攝片床上，趾尖指向球管方向，再以足跟為軸點抬高小腿近端，使y軸與床面夾角約60°，此時中心X線與載距突短軸重合，與中距關(guān)節(jié)面垂直，標(biāo)記內(nèi)踝與舟骨之間的脛骨前肌肌腱為入照點行X線投照，獲得載距突正位X線像，觀察載距突成像效果和螺釘置入情況，見圖6。MSCT掃描驗證。

1:載距突體表投影

圖6 載距突正位X線投照位相圖

1.2.6載距突正位X線成像的臨床應(yīng)用 臨床上對10例跟骨骨折使用接骨板-螺釘內(nèi)固定手術(shù)患者行載距突置釘，其中SandersⅢ型7例，Sanders Ⅳ型3例，每例向載距突置入φ4.0 mm螺釘1枚或2枚，術(shù)中使用美國GE-OEC 9900 Elite C臂機自踝前以與M面呈60°投照角透視，觀察和分析螺釘置入載距突情況，術(shù)后MSCT掃描驗證?；颊呒凹覍僦橥?。

2 結(jié) 果

2.1載距突的形態(tài)解剖與正位X線投照關(guān)系 載距突是位于內(nèi)側(cè)的跟骨構(gòu)成部分，高出跟骨前部的上面并向內(nèi)側(cè)延展翹出，基底與跟骨內(nèi)側(cè)壁平齊并相延續(xù)。載距突矢狀徑長，冠狀徑略窄，中后1/3最厚；后部升高、收攏形成跟骨溝內(nèi)口后壁，前部壓低、收窄止于跟骨前突內(nèi)緣后側(cè)；足踝內(nèi)側(cè)面觀，載距突自后上向前下傾斜，形成前傾角。載距突唯一關(guān)節(jié)面是中距關(guān)節(jié)面，上承距骨，與距骨構(gòu)成中距關(guān)節(jié)。中距關(guān)節(jié)面面向足的前上方，傾斜方向與載距突長軸一致，因此，垂直于長軸的載距突短軸，也垂直于中距關(guān)節(jié)面，沿短軸方向行X線投照，可以正對載距突，顯示載距突正面的長度和寬度，獲得載距突正位像，稱為載距突正位X線投照。根據(jù)這個特點，可以從載距突前傾角α值推算出載距突正位X線投照角β值。

2.1.1載距突與內(nèi)踝解剖關(guān)系 載距突位于內(nèi)踝下方約25 mm，二者被距骨隔開而不構(gòu)成關(guān)節(jié)。觀察顯示，在冠狀方向，內(nèi)踝比載距突更偏靠內(nèi)側(cè)；踝關(guān)節(jié)功能位上，載距突后緣冠狀面T1不經(jīng)過內(nèi)踝，說明內(nèi)踝與載距突在短軸方向不重疊，不遮擋來自載距突前上方的X線，亦即不影響載距突正位X線成像。

2.1.2載距突與距骨解剖關(guān)系 載距突與距骨在跟骨內(nèi)側(cè)構(gòu)成中距關(guān)節(jié)。從標(biāo)本內(nèi)側(cè)面觀察，載距突被距骨在后、上、前3個方位包圍，在短軸方向與距骨頭、距骨頸重疊，X線投照時二者形成骨骼疊加像，影響載距突正位X線投照。

2.1.3載距突與舟骨解剖關(guān)系 在足的矢狀方向，舟骨位于載距突前方，不構(gòu)成關(guān)節(jié)。在載距突短軸上，舟骨位于載距突前緣冠狀面T2前方，不與載距突重疊。

2.2MSCT影像解剖與載距突正位X線投照關(guān)系 MSCT 2D圖像顯示：踝關(guān)節(jié)功能位上，T1層面僅顯示距骨頸、載距突和跟骨外側(cè)部分，T2層面不顯示舟骨，說明位于T1后方的內(nèi)踝和位于T2前方的舟骨，均避開了載距突正面有效投照區(qū)而不在短軸方向重疊。在短軸方向，載距突與距骨頸、距骨頭重疊，使得位于載距突前方的骨骼遮擋較少，能較大程度顯示載距突，見圖7。

y：小腿軸線；m：足底矢狀線；T1：經(jīng)載距突后緣斷面；T2：經(jīng)載距突前緣斷面，箭頭指向載距突

圖7 足踝標(biāo)本MSCT 2D層面觀

2.3載距突長、寬、高和前傾角測量情況 測量標(biāo)本載距突的長、寬、高分別為(24.36±2.25)mm、(14.91±1.58)mm、(11.03±1.24)mm；載距突前傾角為：解剖拍照測量(30.38±1.21)°、MSCT 3D測量(30.47±1.54)°和X線攝片測量(30.17±1.44)°，3種方法測量結(jié)果差異無統(tǒng)計學(xué)意義(F=1.768,P=0.173)。

1：載距突；2：距骨；3：內(nèi)踝；4：舟骨

圖8 跟骨側(cè)位和載距突正位X線片

2.4載距突正位X線成像的實驗效果觀察 10例實驗置釘標(biāo)本，每例自跟骨前部向載距突置入1枚φ3.5 mm,行載距突正位X線投照。9例標(biāo)本首次即獲得清晰的載距突正位X線成像，見圖8；另1例適當(dāng)調(diào)整投照角度后也取得了較好觀察效果。首次投照成像滿意率90%，CT掃描證實螺釘在載距突內(nèi)，見圖9。

圖9 載距突短軸面和水平面MSCT 2D

2.5臨床應(yīng)用 10例臨床病例術(shù)中首次投照有8例獲得滿意的載距突正位X線成像，2例需稍微調(diào)整成像角度，見圖10。MSCT冠狀位掃描證實螺釘在載距突內(nèi)，與透視結(jié)果一致，見圖11。典型病例：患者男，33歲，左跟骨骨折，Sanders Ⅲ型，行接骨板-螺釘內(nèi)固定術(shù)，術(shù)中C形臂X線機透視觀察2枚螺釘置入載距突內(nèi)。

圖10 跟骨骨折患者載距突正向X線透視

圖11 術(shù)后足踝冠狀位MSCT掃描

3 討 論

3.1載距突正位X線成像與側(cè)位、軸位X線成像的關(guān)系 通常，跟骨X線檢查多選擇后足側(cè)位片和跟骨軸位片，術(shù)中也多是采用這兩種位相透視，以顯示跟骨側(cè)位和軸位影像。載距突與跟骨體部和前部、外踝在冠狀方向重疊，且所占的骨量比偏小，成像模糊，不能清晰地反映載距突的解剖特征和影像學(xué)特征。跟骨骨折的接骨板-螺釘內(nèi)固定以冠狀方向向載距突置釘時，不能借助跟骨側(cè)位像判斷螺釘長度是否合適，甚至不能明確螺釘是否置入載距突。

跟骨軸位成像注重觀察跟骨體部、粗隆部和后關(guān)節(jié)面的寬度，入照中心X線對準(zhǔn)第三跖骨基底部，投照角35°～40°，由于投照角與載距突軸線分離，載距突受距骨體部、內(nèi)踝等遮擋而顯示不清[9]。載距突軸位成像是定義了載距突長軸作為X線投照方向?qū)崿F(xiàn)的[10]。載距突長軸為后上-前下走行，沿載距突長軸入射X線稱作軸向投照，顯示載距突的高和寬，但不能顯示載距突的長。

由于側(cè)位成像不可靠和軸位投照的局限性，筆者設(shè)計和命名了載距突正位X線投照這一新的成像方法，即載距突正位X線成像。載距突正位X線成像基于軸位和側(cè)位成像，投照方向垂直于載距突長軸和跟骨冠狀軸，即沿著短軸方向投照，顯示載距突的長和寬，用于觀察螺釘是否穿出了載距突的前緣、后緣，以及螺釘長短是否準(zhǔn)確。因此，載距突側(cè)位、軸位和正位X線投照在3個相互垂直角度顯示載距突，判斷置釘準(zhǔn)確性。術(shù)中對置釘情況多角度透視，可以動態(tài)調(diào)整螺釘進釘方向和長短。

3.2載距突正位X線成像的影響因素和可行性 X線成像原理表明，獲得目標(biāo)物優(yōu)質(zhì)的X線成像前提是：骨骼遮擋少，投照角度佳，入照點準(zhǔn)確。解剖顯示，載距突是位于跟骨內(nèi)側(cè)外形較小的扁平狀骨塊[11]，實測最大長、寬、高分別約24 mm、15 mm和11 mm，較小的小于20 mm長，10 mm寬。載距突的外側(cè)、上方和前后分布內(nèi)踝、距骨、舟骨，均可能影響正位X線成像質(zhì)量。實現(xiàn)載距突正位X線成像，在X線球管與平板探測器之間遮擋載距突的骨骼越少越好。標(biāo)本形態(tài)解剖和MSCT掃描顯示，在載距突短軸方向，內(nèi)踝位于T1的后上方，舟骨位于T2的前下方，均偏離投照軸而不在短軸方向與載距突重疊，表明X線沿短軸投照，內(nèi)踝、距骨都不遮擋載距突。距骨頭、距骨頸位于載距突前上方，與載距突在短軸方向重疊，遮擋X線，但距骨頭和距骨頸為松質(zhì)骨，骨密度較小，載距突以皮質(zhì)骨為主[12]，X線穿過距骨頭、距骨頸以后，載距突正位X線成像能被清晰顯示。在10例標(biāo)本上對載距突置釘后，行正位X線成像，透視和攝片均能清晰顯示載距突的輪廓，同時觀察到螺釘置入情況，MSCT掃描與X線成像結(jié)果一致，由此證明了載距突正位X線成像的可行性和實用價值。

3.3載距突正位X線成像的投照角確定 投照角是指射向目標(biāo)物的中心X線與體表參照線或參照面之間的所夾銳角。準(zhǔn)確的投照角可以使目標(biāo)物和觀察要素的X線成像清晰而又很少失真。本研究中，筆者選擇載距突的前傾角為測量參數(shù)，因為該角在足踝標(biāo)本照片、MSCT 3D 和X線成像上易于標(biāo)注和測量，同時與載距突正位X線投照角有密切聯(lián)系。載距突前傾角以足底平面M為測量基準(zhǔn)面，因為M具備以下要素：(1)標(biāo)本上可以清楚顯示和標(biāo)定；(2)標(biāo)本與人體具有一致性，不隨個體更換而出現(xiàn)解剖部位和方位變化；(3)與載距突有解剖關(guān)聯(lián)；(4)滿足攝片體位要求。M在測量載距突前傾角時用作基準(zhǔn)面，行載距突正位X線投照時，又作為X線入射方向參照面，借以標(biāo)定X線入照點和投照方向。本組標(biāo)本載距突前傾角：解剖拍照測量(30.38±1.21)°、MSCT 3D測量(30.47±1.54)°和X線攝片測量(30.17±1.44)°，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(F=1.768，P=0.173)，結(jié)果具有一致性。由此載距突前傾角取值α≈30°。

根據(jù)載距突正位和軸位X線成像關(guān)系，載距突的短軸線在足的矢狀面垂直于長軸線。依據(jù)幾何原理，當(dāng)載距突前傾角為30°時，正位投照中心X線與足底平面所夾銳角為60°，亦即載距突正位X線投照角β≈60°。對10例標(biāo)本載距突實驗置釘證實，以垂直于載距突長軸，與足底平面呈大約60°投照角行載距突成像，可以滿意顯示載距突正位像和置釘情況。

3.4載距突正位X線投照的臨床意義 目前，MSCT廣泛應(yīng)用于跟骨骨折的診斷和治療[12-13]，MRI對跟骨骨折也有良好的診斷價值[14]，但CT和MRI設(shè)備不易移動性限制了臨床使用，僅用于術(shù)前診斷和術(shù)后評估。由于對X線投照技術(shù)和方法研究不夠，臨床上載距突的精確影像學(xué)分析多依賴于MSCT[15]，但以斷層為主要顯像方式的CT即使3D處理，靜態(tài)影像也不能代替C形臂X線機動態(tài)透視。

跟骨骨折手術(shù)因載距突位于跟骨內(nèi)側(cè)而成為視野盲點，盡管有學(xué)者研究了多種技術(shù)方法[16-17]，載距突準(zhǔn)確置釘仍顯得困難。術(shù)中既要判斷螺釘是否進入載距突，也要把握螺釘長短是否合適。為了隨時觀察螺釘置入情況，術(shù)中使用C形臂X線機對載距突透視是唯一便廉而又適用的方法，JAMES 等[18]指出，借助C形臂X線機觀察跟骨骨折復(fù)位和螺釘置入情況是術(shù)中必要手段。跟骨側(cè)位透視雖然能顯示載距突長和高，但影像模糊，而載距突軸位X線成像對長度顯示不準(zhǔn)確。因此，研究和應(yīng)用載距突正位X線成像可以彌補跟骨側(cè)位和載距突軸位X線透視和攝片的不足，為跟骨骨折診斷治療提供一種新的放射影像學(xué)方法。