基于PACS二維CT重建股骨頸前傾角捷測(cè)法應(yīng)用研究

林長(zhǎng)華 楊 烈 陳 曦 廖良忠 陳宇博 陳 智 林 秧 張 鵬

·論 著·

基于PACS二維CT重建股骨頸前傾角捷測(cè)法應(yīng)用研究

林長(zhǎng)華1楊 烈1陳 曦1廖良忠1陳宇博3陳 智2林 秧4張 鵬1

1.廈門(mén)市中醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，福建廈門(mén) 361009；2.廈門(mén)市中醫(yī)院禾祥骨傷科，福建廈門(mén) 361009；3.廈門(mén)弘愛(ài)醫(yī)院保障部，福建廈門(mén) 361009；4.廈門(mén)醫(yī)學(xué)院，福建廈門(mén) 361023

通過(guò)圖像存檔與通信系統(tǒng)（picture archiving and communication system，PACS）內(nèi)置CT二維重建功能研究?jī)?yōu)化現(xiàn)行及既往股骨頸前傾角（femoral neck anteversion，F(xiàn)NA）的測(cè)量方法，旨在簡(jiǎn)捷、高效且精準(zhǔn)地測(cè)量FNA。回顧性分析2015年9月至2022年3月在廈門(mén)市中醫(yī)院行股骨檢查的患者47例，A/B測(cè)量者采用CT二維重建“優(yōu)化捷測(cè)法”各自測(cè)量FNA，其中A者隔月用斷層CT法復(fù)測(cè)。A者及B者采用CT二維重建“優(yōu)化捷測(cè)法”測(cè)得FNA平均值分別為（14.58°±4.88°）、（14.37°±4.83°），差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（=1.142，=0.256）；A者隔月復(fù)測(cè)FNA平均為（14.68°±4.54°），A者隔月測(cè)量結(jié)果與初次測(cè)量結(jié)果比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（=-0.555，=0.580）。基于PACS系統(tǒng)股骨CT二維重建的“優(yōu)化捷測(cè)法”益于簡(jiǎn)捷、高效、即時(shí)、精準(zhǔn)地測(cè)量FNA。

股骨頸前傾角；二維重建；醫(yī)學(xué)影像儲(chǔ)存與傳輸系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)體層攝影；人本醫(yī)療

股骨頸前傾角（femoral neck anteversion，F(xiàn)NA）是指股骨頸軸線與股骨冠狀面所構(gòu)成的夾角，是股骨發(fā)育和髖部術(shù)后評(píng)估髖關(guān)節(jié)功能的重要角度之一[1]。簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確測(cè)量FNA是骨科領(lǐng)域所關(guān)注的熱點(diǎn)[2]。目前認(rèn)為CT測(cè)量法是FNA常用測(cè)量方法，且種類較多，如CT 3D數(shù)字化模型測(cè)量法及隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展衍生出來(lái)的直接通過(guò)股骨模型進(jìn)行類似實(shí)體標(biāo)本的FNA測(cè)量[2]，但是數(shù)模或3D打印均需將掃描數(shù)據(jù)從圖像存檔與通信系統(tǒng)（picture archiving and communication system，PACS）再導(dǎo)入一個(gè)甚至多個(gè)第三方軟件對(duì)股骨進(jìn)行模型重建，需運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，三維重建過(guò)程中股骨分割與解剖參數(shù)測(cè)量較為復(fù)雜、繁瑣，很難成為臨床常規(guī)檢查；斷層CT測(cè)量法中Murphy法[3]在臨床中應(yīng)用較廣泛，但無(wú)法同時(shí)顯示股骨近端及遠(yuǎn)端完整結(jié)構(gòu)，需利用平移法才能測(cè)量軸線與軸線之間的夾角[4]，操作過(guò)程十分繁瑣并不簡(jiǎn)便[5]。此外，磁共振測(cè)量法[6]無(wú)輻射、軟組織分辨力高，能同時(shí)顯示股骨肌肉、韌帶及髖關(guān)節(jié)情況，但檢查過(guò)程中可能因MR檢查時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致隨機(jī)性移動(dòng)引起測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確[7]。本研究采用影像日常工作普配的PACS系統(tǒng)所自帶的二維重建功能對(duì)完成股骨CT掃描患者進(jìn)行二維重建測(cè)量FNA，旨在優(yōu)化測(cè)量過(guò)程，降減人為失誤，從而便捷、高效、即時(shí)且精準(zhǔn)地測(cè)量FNA，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2015年9月至2022年3月在廈門(mén)市中醫(yī)院行股骨CT檢查的47例患者，其中男33例，女14例，年齡36～87歲，平均（65.21±14.55）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①無(wú)股骨骨折及代謝性骨病病史；②無(wú)既往股骨手術(shù)史；③無(wú)股骨頭壞死塌陷、無(wú)股骨頸縮短等表現(xiàn)；④股骨內(nèi)外側(cè)髁無(wú)明顯骨質(zhì)增生改變；⑤無(wú)各種原因所致的股骨畸形改變。所有檢查者臨床資料完整，并經(jīng)廈門(mén)市中醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)（倫理審批號(hào)：2022-K014-01）。

1.2 儀器與設(shè)備

采用SIEMENS SOMATOM Definition AS 64排128層3D螺旋CT，易聯(lián)眾PACS系統(tǒng)Image Viewer軟件3.6。股骨CT掃描：患者取仰臥位，雙下肢伸直并攏，避免屈髖屈膝，掃描范圍包括雙側(cè)股骨全部范圍，曝光參數(shù)100kV，自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)，參考管電流100mAs，螺距0.8，探測(cè)器組合128mm× 0.6mm，掃描層厚5.0mm，掃描層間距5.0mm，重建層厚1mm，重建層間距1mm，卷積核B30f。

1.3 FNA優(yōu)化測(cè)量方法

測(cè)量者A、B對(duì)所獲得的股骨CT掃描數(shù)據(jù)分別采用影像日常工作的易聯(lián)眾PACS系統(tǒng)Image Viewer軟件3.6進(jìn)行CT二維重建，并以“優(yōu)化捷測(cè)法”獨(dú)自測(cè)量FNA，所測(cè)量數(shù)據(jù)分別標(biāo)注為測(cè)量者A1、測(cè)量者B，其中測(cè)量者A間隔1個(gè)月后采用斷層CT法再次測(cè)量，所測(cè)量數(shù)據(jù)標(biāo)注為測(cè)量者A2。

1.4 CT二維重建FNA“優(yōu)化捷測(cè)法”

①股骨頭中心點(diǎn)的確定：將股骨頭中心擬合成球體中心，通過(guò)二維重建十字中心定位標(biāo)選取同時(shí)滿足股骨頭橫軸位、矢狀位及冠狀位中心的A點(diǎn)做為股骨頭中心點(diǎn)（圖1）。②股骨頸基底部中心點(diǎn)的確定：由于斷層CT非專門(mén)作股骨頸軸線的掃描，在冠狀位通過(guò)易聯(lián)眾PACS系統(tǒng)Image Viewer軟件3.6自帶斜切面工具做一完整股骨頸軸位切面，選取股骨頸基底部標(biāo)準(zhǔn)軸位層面，從該層面選取同時(shí)滿足橫軸位、矢狀位及冠狀位中心的B點(diǎn)做為股骨頸基底部中心點(diǎn)，與股骨頭中心點(diǎn)A建立一直線，該線即為股骨頸軸線（圖1）。③股骨髁后髁線的確定：選取股骨髁最大平面內(nèi)外側(cè)髁最后點(diǎn)C點(diǎn)和D點(diǎn)，連接C點(diǎn)和D點(diǎn)即為后髁線，Image Viewer軟件3.6自帶的畫(huà)點(diǎn)功能，A、B點(diǎn)可自動(dòng)投射至后髁線層面，測(cè)量股骨頸軸線與后髁線夾角的角度即為FNA（圖2），依次測(cè)量并記錄數(shù)值。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 FNA不同測(cè)量方法的數(shù)據(jù)分析

測(cè)量者A1與測(cè)量者B所測(cè)FNA、間隔1個(gè)月后測(cè)量者A2所測(cè)FNA數(shù)據(jù)經(jīng)單因素方差分析，F(xiàn)NA平均值為（14.54°±4.74°），=0.903。測(cè)量者A1及測(cè)量者B采用CT二維重建的“優(yōu)化捷測(cè)法”所測(cè)FNA平均值分別為（14.58°±4.88°）、（14.37°± 4.83°），差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（=1.142，=0.256）。間隔1個(gè)月后測(cè)量者A2所測(cè)FNA平均值為（14.68°±4.54°），測(cè)量者A前后間隔1個(gè)月兩次測(cè)量結(jié)果比較顯示所測(cè)FNA差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（=-0.555，=0.580）。

圖1 股骨頭中心點(diǎn)及股骨頸基底部中心點(diǎn)的確定

注：A.股骨頭中心點(diǎn)；B.股骨頸基底部中心點(diǎn)

圖2 后髁線的確定及FNA的測(cè)量

注：A及B為選取后的股骨頭中心點(diǎn)及股骨頸基底部中心點(diǎn)自動(dòng)投射至后髁線層面，二者連線為股骨頸軸線；C及D為內(nèi)外側(cè)髁最大層面最后點(diǎn)，二者連線為后髁線；股骨頸軸線與后髁線的夾角即為FNA

2.2 FNA不同測(cè)量方法的人機(jī)功效分析

“FNA捷測(cè)法”的簡(jiǎn)捷之處在于通過(guò)影像日常工作普配的PACS系統(tǒng)自帶二維重建的畫(huà)點(diǎn)功能可使兩個(gè)不同層面選定的股骨頭中心點(diǎn)及股骨頸基底部中心點(diǎn)自動(dòng)投射至后髁切線層面，自動(dòng)完成空間信息疊加，以達(dá)到簡(jiǎn)易、迅速的在同一平面完成FNA的測(cè)量，避免了平移法人為疊加空間信息的復(fù)雜過(guò)程，減少人為疊加過(guò)程可能產(chǎn)生的人因失誤。通過(guò)對(duì)FNA不同測(cè)量方法人機(jī)功效比較，得出優(yōu)化捷測(cè)法在重復(fù)性、可靠性、時(shí)效性、性價(jià)比、誤差率等方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，見(jiàn)表1。

圖3 測(cè)量者A1、B所測(cè)FNA的散點(diǎn)圖

圖4 測(cè)量者A1、A2所測(cè)FNA的散點(diǎn)圖

表1 FNA不同測(cè)量方法人機(jī)功效比較

3 討論

3.1 FNA測(cè)量的臨床醫(yī)學(xué)及生理學(xué)意義

FNA的測(cè)量對(duì)于髖關(guān)節(jié)力傳導(dǎo)及運(yùn)動(dòng)具有重要的指導(dǎo)意義，也是描述股骨近端空間定位的重要指標(biāo)；而股骨近端是一個(gè)復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，發(fā)育良好的人類股骨頸整體方向呈向前上傾斜。Leblebici等[8]研究發(fā)現(xiàn)FNA的增加改變了解剖力線，不利于髖關(guān)節(jié)的活動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致功能問(wèn)題。FNA是全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中股骨柄放置的主要參考角度之一，術(shù)中測(cè)量FNA便于術(shù)中準(zhǔn)確定位，提高假體置入的準(zhǔn)確性[9]，將假體置于適當(dāng)?shù)奈恢每蓽p少術(shù)后假體撞擊、關(guān)節(jié)不穩(wěn)定和植入物松動(dòng)等并發(fā)癥。

3.2 FNA不同測(cè)量方法相關(guān)軸線的確定

FNA測(cè)量的關(guān)鍵是股骨頸和股骨遠(yuǎn)端的軸線確定，在量化股骨頸方向時(shí)，通常難以確定其真軸。普通斷層CT掃描是斜向通過(guò)股骨頸，股骨頸的真軸可能很難確定或不準(zhǔn)確，除非股骨頸是完全圓柱體。既往研究表明，股骨頸的形狀不對(duì)稱，股骨頸橫截面由近端到遠(yuǎn)端逐漸由圓形變?yōu)闄E圓形，因此股骨頸軸線從相對(duì)前近端位置旋轉(zhuǎn)到相對(duì)后遠(yuǎn)端位置[10]。

不同F(xiàn)NA測(cè)量方法的結(jié)果因選定的解剖標(biāo)志和股骨頸軸線不同而異，有的將大轉(zhuǎn)子最突出點(diǎn)作為股骨頸軸線的外部標(biāo)志[11]，而大多認(rèn)為大轉(zhuǎn)子的形態(tài)隨同肌肉的附著情況變化；也有將頸部近端和遠(yuǎn)端的中心點(diǎn)連線定義為股骨頸軸線；或?qū)⒐晒墙俗畲髾M切面的圓心作為股骨頭中心與頸干交界橫切面的幾何質(zhì)心作為股骨頸中心點(diǎn)之連線當(dāng)作股骨頸軸線。

目前股骨遠(yuǎn)端軸線主要有四種定義方式：①上髁線法：上髁的最內(nèi)點(diǎn)和最外點(diǎn)的連線；②重心法：內(nèi)外側(cè)髁的重心的連線；③夾角平分法：將前髁線和后髁線之間的夾角平分的線作為股骨遠(yuǎn)端軸線；④后髁線法：即經(jīng)典的桌面法，為內(nèi)側(cè)髁和外側(cè)髁的最后點(diǎn)連線[12]。在確定股骨遠(yuǎn)端軸線的不同方法中，后髁線的位置依賴性最小、重復(fù)性最強(qiáng)；該研究亦采用后髁線作為股骨遠(yuǎn)端軸線。但從生物力學(xué)角度來(lái)看，股骨頸軸線和股骨遠(yuǎn)端軸線最相關(guān)的軸線仍有待確定，因此盡管不同學(xué)者采用不同測(cè)量方法均得到了重復(fù)的測(cè)量，且測(cè)量誤差很小，但測(cè)量結(jié)果可能會(huì)不同[13]。

該項(xiàng)研究將股骨頭中心擬合成球體中心，通過(guò)二維重建十字中心定位標(biāo)選取同時(shí)滿足股骨頭橫軸位、矢狀位及冠狀位中心的點(diǎn)做為股骨頭中心，并運(yùn)用PACS系統(tǒng)Image Viewer軟件3.6自帶斜切面工具做一完整股骨頸軸位切面，選取股骨頸基底部標(biāo)準(zhǔn)軸位層面，從該層面選取同時(shí)滿足橫軸位、矢狀位及冠狀位中心的點(diǎn)做為股骨頸基底部中心點(diǎn)，雖未能如3D數(shù)字化模型很好地完成三維空間定位，但通過(guò)多平面中心定位亦可獲得與實(shí)體最為相近的股骨頭、頸部中心點(diǎn)，且該“捷測(cè)法”簡(jiǎn)單易行、結(jié)果準(zhǔn)確可靠、可重復(fù)性強(qiáng)。

3.3 FNA不同測(cè)量方法所測(cè)數(shù)值相關(guān)性

張海峰等[14]對(duì)140例干性股骨標(biāo)本分別進(jìn)行CT三維重建測(cè)量及標(biāo)本測(cè)量，三維重建測(cè)FNA平均值（14.06°±0.57°），標(biāo)本測(cè)量平均值（14.34°±0.86°）。Jia等[15]通過(guò)對(duì)比研究股骨三維重建模型與普通二維CT掃描測(cè)量FNA，認(rèn)為三維成像與普通二維CT測(cè)量結(jié)果無(wú)明顯差異，該“捷測(cè)法”研究測(cè)量者A1及測(cè)量者B采用CT二維重建捷測(cè)FNA平均數(shù)分別為（14.58°±4.88°）、（14.37°±4.83°），均與文獻(xiàn)報(bào)道相近，二者呈高度相關(guān)關(guān)系。

綜上所述，基于易聯(lián)眾PACS系統(tǒng)Image Viewer軟件3.6股骨CT二維重建在普通配置的PACS系統(tǒng)中簡(jiǎn)捷、高效、即時(shí)、精準(zhǔn)地測(cè)量FNA，操作者無(wú)需特訓(xùn)，易于掌握。捷測(cè)法有助于縮短檢查報(bào)告周期、減少患者等待時(shí)間、加強(qiáng)醫(yī)患醫(yī)療人文情感化互動(dòng)，促進(jìn)診療方案的優(yōu)化制定，積極踐行人本醫(yī)療，從而提高醫(yī)患的診療體驗(yàn)感及臨床FNA精測(cè)效率。

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Application and research of convenient measurement of femoral neck anteversion based on CT two-dimensional reconstruction of PACS

LIN Changhua YANG Lie CHEN Xi LIAO Liangzhong CHEN Yubo CHEN Zhi LIN Yang ZHANG Peng

1.Department of Medical Imaging, Xiamen Hospital of Traditional Chinese Medicine, Fujian, Xiamen 361009, China; 2.Department of Orthopedics and Traumatology, Hexiang of Xiamen Hospital of Traditional Chinese Medicine, Fujian, Xiamen 361009, China; 3.Department of Support, Xiamen Humanity Hospital, Fujian, Xiamen 361009, China; 4.Xiamen Medical College, Fujian, Xiamen 361023, China

Optimization of the current and previous measurement methods of FNA (femoral neck anteversion) based on CT two-dimensional reconstruction of PACS (picture archiving and communication system), is designed to facilitate effortless, efficient and accurate clinical measurement of FNA.A retrospective analysis was performed on 47 patients who underwent femoral CT examination in Xiamen Hospital of Traditional Chinese Medicine from September 2015 to March 2022. FNA was measured respectively by the optimized, convenient and timely measurement method of CT two-dimensional reconstruction for surveyor A and surveyor B, and it was repeated by non-reconstruction a month later for A.The average values of FNA were (14.58°±4.88°) and (14.37°±4.83°) measured by A and B with the optimized, convenient and timely measurement method of CT two-dimensional reconstruction, which showed the difference was not statistically significant (=1.142,=0.256). The average value of FNA was (14.68°±4.54°), which measured a month later by A. IT showed the difference was not statistically significant in FNA of two measurements at an interval of one month by A (=-0.555,=0.580).The optimized, convenient and timely measurement method of CT two-dimensional reconstruction of femoral based on PACS measure the FNA conveniently, efficiently, instantly and accurately.

Femoral neck anteversion (FNA); Two dimensional reconstruction; Picture archiving and communication system; Computed tomography; Human oriented medical treatment

R445.3

A

1673-9701(2022)36-0059-04

張鵬，電子信箱：8087709@qq.com

（2022–08–18）

（2022–09–12）