CT 圖像和重組技術(shù)在骶椎臨床影像解剖學(xué)研究中的應(yīng)用

王詩(shī)鳴，肖智博*，陸云峰，廖軍義，金瑞，李巧琳，何諧

重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 1.放射科，2.骨科，重慶 400016

骶椎是人體在高墜傷、仰倒式摔傷等突發(fā)意外時(shí)易出現(xiàn)骨折等病變的部位，而影像檢查技術(shù)是對(duì)其進(jìn)行術(shù)前精準(zhǔn)診斷、術(shù)后準(zhǔn)確評(píng)估的主要手段[1～6]。目前，骶椎外傷患者影像檢查首選X 線攝影，骶椎正位是最常用的攝影體位之一[5,6]。但臨床應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)依托現(xiàn)有的骶椎正位X 線攝影體位規(guī)范[7]攝取骶椎影像常存在質(zhì)量欠佳的情況，影像中骶椎下段與前方的恥骨聯(lián)合存在一定的組織影像重疊，使骶椎不能得到較完整的顯示，影響對(duì)該部病變的診斷和進(jìn)一步治療[4,6]。因此，有必要對(duì)現(xiàn)有的骶椎正位X 線攝影體位進(jìn)行優(yōu)化。骶椎的解剖形態(tài)及其與周圍組織的位置關(guān)系是體位優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的基礎(chǔ)和主要影響因素。其中對(duì)骶椎正位X 線攝影體位優(yōu)化設(shè)計(jì)影響最大者，一是骶椎上下端中點(diǎn)連線（本文命名為M）與人軀體長(zhǎng)軸的相對(duì)夾角（銳角）A；二是恥骨聯(lián)合上緣與骶椎下緣的連線（本文命名為N）和軀體長(zhǎng)軸垂線之間的夾角B（以軀體長(zhǎng)軸垂線以上夾角為正，以下為負(fù)）。角A 涉及排除周圍其他組織結(jié)構(gòu)影像重疊干擾情況下X 線中心線最佳入射傾斜方向的理想設(shè)計(jì)方案。因恥骨聯(lián)合是唯一可能對(duì)骶椎正位X 片影像形成重疊影干擾的骨組織，角B 關(guān)系到接近理想體位的優(yōu)化體位設(shè)計(jì)方案的最終確定（若B≥A，則取A；若B＜A，則取B，作為優(yōu)化體位中的X 線中心線最佳入射傾斜方向）。筆者回顧性收集患者骨盆腔（顯示全部骶椎和恥骨）CT 影像，借助CT 圖像和圖像重組技術(shù)開展骶椎的影像解剖學(xué)研究，對(duì)角A 和角B 進(jìn)行測(cè)量和分析，提高對(duì)骶椎的解剖形態(tài)及其與恥骨聯(lián)合的位置關(guān)系等的認(rèn)識(shí)，為骶椎正位X 線攝影體位的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供解剖學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

隨機(jī)選取2017 年4 月～2018 年3 月于我院行CT平掃檢查的1000 例骨盆腔CT 影像病例納入本研究，其掃描體位為標(biāo)準(zhǔn)仰臥位，排除可能影響研究結(jié)果的疾病類型：骨盆骨質(zhì)破壞患者；骨盆骨折或腫瘤病變者；骶椎存在明顯移位患者；掃描范圍內(nèi)的脊柱存在側(cè)彎等畸形。其中，年齡最大者99 歲，最小14 歲，平均（50.5±17.9）歲；男性538 例，女性462 例。

1.2 研究方法

1.2.1 檢查 采用SOMATOM Perspective 128 排VCT機(jī)行螺旋掃描，層厚5 mm，螺距0.9：1，130 kV，200 mA，F(xiàn)OV 14～15 cm，重建矩陣512×512。以0.6 mm 的層厚對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行薄層重建，并將之傳輸?shù)絪yngoMMWP VE40C 工作站進(jìn)行圖像重組，主要為容積重組（volume reformation，VR）和多平面重組（multi planar reformation，MPR）。

1.2.2 數(shù)據(jù)采集和分組 利用syngoMMWP VE40C 圖像后處理工作站對(duì)每份病例的影像進(jìn)行VR 技術(shù)處理，觀察骶椎的走形及其與恥骨聯(lián)合的位置關(guān)系，再進(jìn)行MPR 技術(shù)處理，在標(biāo)準(zhǔn)側(cè)位視圖的正中矢狀面層面圖像上進(jìn)行以下參數(shù)測(cè)量：骶椎上下端中點(diǎn)連線（M）與軀體長(zhǎng)軸之間的夾角（銳角）A；恥骨聯(lián)合上緣與骶椎下緣的連線（N）和軀體長(zhǎng)軸垂線之間的夾角B，以軀體長(zhǎng)軸垂線以上夾角為正，以下為負(fù)。見圖1。每份病例角A 和角B 測(cè)量由放射技師、放射醫(yī)師和骨科醫(yī)師各1 人共同完成，取三者均值。同時(shí)，記錄患者的性別和年齡。根據(jù)20 世紀(jì)末聯(lián)合國(guó)世界衛(wèi)生組織年齡分段標(biāo)準(zhǔn)，13～17 歲為青少年、18～45 歲為青年，但因人體進(jìn)入成年期（≥18 歲）后骨骼發(fā)育已成型，而本研究納入的1000 份病例中未成年者極少，且最小者也已過14 歲，故將青少年與青年病例統(tǒng)稱為青少年組（14～45 歲），與中年組（46～69 歲）和老年組（＞69 歲）共同組成3 個(gè)年齡段分組。

圖1 角A 和B 測(cè)量示意圖Fig.1 The schematic diagram of the measurement of angle A and angle B

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

利用SPSS 22 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布，以（）表示，對(duì)性別組間的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較時(shí)，方差齊，采用兩樣本t檢驗(yàn)，方差不齊，采用秩和檢驗(yàn)；采用Pearson 法對(duì)角A、B 與年齡之間的相關(guān)性進(jìn)行分析；對(duì)年齡組間的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較時(shí)，方差齊，采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD 法，方差不齊，采用Kruskal-Wallis 檢驗(yàn)進(jìn)行多重比較；計(jì)數(shù)資料和各組間的差異以率（%）表示，采用χ2檢驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)學(xué)差異有意義表示為P＜0.05。

2 結(jié)果

2.1 骶椎角度及其與恥骨聯(lián)合相對(duì)位置

本研究納入1000 份骶椎CT 影像病例的骶椎均呈底向上、尖向下、前面凹陷、上下端中點(diǎn)連線與人軀體長(zhǎng)軸向下后方向夾角A 為銳角（0 °＜A＜90°），恥骨聯(lián)合位于骶椎的前正中下方或偏下處（圖2）。測(cè)量角A 為（37.00±6.67）°，角B 為（9.27±7.15）°。B＞0 °者占89.7%（897/1000）。

圖2 骶椎角度及其與恥骨聯(lián)合相對(duì)位置示意圖Fig.2 The shape of the sacral vertebra and its relative position with the pubis symphysis

2.2 角A、B 與年齡相關(guān)性及年齡組間測(cè)量結(jié)果比較

角A 和角B 測(cè)量值與年齡之間的Pearson 相關(guān)系數(shù)分別為0.140 和-0.123，分別呈弱的正相關(guān)和負(fù)相關(guān)。對(duì)不同年齡段人群的角A 和角B 的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)：如表1 所示，中年組（46 歲～69 歲）和老年組（＞69 歲）人群的角A 測(cè)量值分別為（37.82±6.34）°和（37.60±6.65）°，二者之間的差異不顯著（P＞0.05），青少年組（14 歲～45 歲）人群的角A 測(cè)量值（35.86±6.88）°與上述兩個(gè)年齡段人群相比較小，差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。中年組和老年組人群的角B 測(cè)量值分別為（8.88±7.23）°和（7.83±6.93）°，二者之間的差異不顯著（P＞0.05），而青少年組人群的角B 測(cè)量值為（10.27±7.02）°，明顯高于上述兩個(gè)年齡段人群（P＜0.05）。

表1 不同年齡段角A 和B 測(cè)量結(jié)果（，°）Tab.1 Comparison of angle A and angle B data in different age groups (Mean±SD,°)

表1 不同年齡段角A 和B 測(cè)量結(jié)果（，°）Tab.1 Comparison of angle A and angle B data in different age groups (Mean±SD,°)

注：* P＜0.05，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義Note:*P＜0.05,there was statistical difference in age groups

2.3 不同性別角A 和角B 測(cè)量

對(duì)不同性別人群的角A 和B 對(duì)比發(fā)現(xiàn)：男性角A結(jié)果低于女性，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；角B男性也明顯低于女性（P＜0.05），見表2。

表2 不同性別角A 和B 測(cè)量結(jié)果（，°）Tab.2 Comparison of angle A and angle B data in different gender (Mean±SD,°)

表2 不同性別角A 和B 測(cè)量結(jié)果（，°）Tab.2 Comparison of angle A and angle B data in different gender (Mean±SD,°)

注：* P＜0.05，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義Note:*P＜0.05,there was statistical difference in gender

3 討論

3.1 骶椎與恥骨聯(lián)合的相對(duì)位置及其臨床意義

骶椎位于骨盆腔內(nèi)，上接第5 腰椎，下續(xù)尾椎，兩側(cè)借骶髂關(guān)節(jié)與髂骨相連，是構(gòu)成骨盆腔后側(cè)的主要骨組織，其整體呈前方凹陷、底向上、尖向下，從底至尖向下后方走形，而恥骨聯(lián)合位于骶椎的前正中下方或偏下位置，是X 線攝影等平面影像檢查時(shí)對(duì)骶椎影像唯一可能存在前后方向上重疊干擾的骨組織。本研究的1000 份病例中，B＞0 °者占89.7%（897/1000），說明普通人群中絕大多數(shù)的恥骨聯(lián)合上緣與骶椎下緣的連線N 和軀體長(zhǎng)軸的垂線間夾角為正，即恥骨聯(lián)合上緣較骶椎下緣的位置更低，此時(shí)，若以標(biāo)準(zhǔn)前后體位（X 線中心線垂直于軀體長(zhǎng)軸入射）進(jìn)行X 線攝影檢查時(shí)，恥骨聯(lián)合不會(huì)對(duì)骶椎的影像形成重疊影干擾，但是由于角A 均大于0，此體位獲取的影像中骶椎的顯示并非最佳，為獲取骶椎正位顯示最佳的影像，需對(duì)檢查體位中X 線中心線入射傾斜角度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，而角A 和B 的測(cè)量值成為其主要的參考依據(jù)。因此，對(duì)骶椎的走形及其與恥骨聯(lián)合的相對(duì)位置關(guān)系研究有重要應(yīng)用價(jià)值。

3.2 骶椎與恥骨聯(lián)合位置關(guān)系的年齡相關(guān)性

在本研究中，1000 例可顯示全部骨盆腔的CT 影像的角A 和角B 測(cè)量值與年齡之間的Pearson 相關(guān)系數(shù)0.140 和-0.123 均較低，角A 和角B 值與年齡分別呈弱的正相關(guān)和負(fù)相關(guān)。將1000 例角A 和B 測(cè)量值按照年齡段分為3 組進(jìn)行比較，結(jié)果顯示隨著年齡的增長(zhǎng)，角A 從青少年到中年過程中逐漸增大，但中年與老年組間的差異不明顯；角B 逐漸減小，但進(jìn)入中年以后其減小趨勢(shì)趨緩。本研究中老年組人群的角A、角B 值均較中年組稍低，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，二者與青少年組之間的差異明顯（P＜0.05），青少年組的角A 值小于中年組和老年組，而角B 值高于較高年齡段兩組。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，隨著年齡的增長(zhǎng)，腰骶椎逐漸退變，腰骶角逐漸變大[8～13]（圖3），腰骶角變大易使本文中角A 值變大，這與本研究結(jié)果相一致。另外，本研究結(jié)果中角B 隨青少年到中、老年年齡的增長(zhǎng)而變小，產(chǎn)生這一變化的原因可能與我國(guó)人群到中年普遍出現(xiàn)一定程度的脊柱退行性變有關(guān)[14]，進(jìn)入中老年后，人體在長(zhǎng)期坐位或站立位等負(fù)重情況下因生物力學(xué)作用出現(xiàn)骶椎向下向前傾斜[15～17]，這一變化除了使角A 變大，還可造成角B 變小。因此，對(duì)45 歲以上中老年人群和以下青少年人群進(jìn)行骶椎前后位X 線攝影檢查時(shí)，應(yīng)參考其對(duì)應(yīng)的不同角A 和角B 的測(cè)量值，分開設(shè)計(jì)、施行。

圖3 腰骶角測(cè)量示意圖1. S1上緣線2.水平線α.腰骶角Fig.3 The schematic diagram of the measurement of lumbosacral angle1, upper margin line of S1; 2, horizontal line; α,lumbosacral angle

3.3 性別因素對(duì)骶椎與恥骨聯(lián)合相對(duì)位置關(guān)系的影響

因生理功能和構(gòu)成原因，骨盆腔存在一定程度的性別差異[18～22]，骶椎與恥骨聯(lián)合二者的相對(duì)位置關(guān)系存在一定的差別。文獻(xiàn)報(bào)道女性平均腰骶角大于男性[10,11]，恥骨聯(lián)合的位置低于男性[23,24]，基于此，理論上女性的角A、角B 均值應(yīng)都大于男性。本研究中女性角A 和角B 均值相比于男性均明顯較大，與文獻(xiàn)報(bào)道相符。因此，對(duì)人群行骶椎前后位X 線攝影等檢查，應(yīng)考慮到不同性別人群間角A、角B 的差異，合理選用體位和方案。

總之，骶椎的解剖形態(tài)及其與恥骨聯(lián)合的相對(duì)位置情況與年齡、性別因素有關(guān)，與青少年相比，中老年人的骶椎上下緣連線更趨于水平（與軀體長(zhǎng)軸的夾角A 更大），骶椎下緣與恥骨聯(lián)合上緣連線與水平線的夾角B 更??；而女性比男性的骶椎上下緣連線更趨于水平，骶椎下緣與恥骨聯(lián)合上緣連線與水平線的夾角B 更大。在對(duì)骶椎進(jìn)行X 線攝影等檢查時(shí)，應(yīng)充分考慮到相關(guān)因素，合理選用檢查體位和操作方案。