數(shù)字化X線攝影技術(shù)在脊柱全長(zhǎng)攝影中的 臨床應(yīng)用價(jià)值

肖 叡

（柳州市人民醫(yī)院放射科，廣西 柳州 545006）

脊柱畸形是以冠狀面偏離、矢狀面失衡、水平面旋轉(zhuǎn)為特征的三維畸形，因影響患者的外觀與功能而備受關(guān)注，脊柱畸形的診治是臨床研究的重點(diǎn)。對(duì)脊柱畸形精準(zhǔn)的測(cè)量和定量有利于對(duì)脊柱畸形進(jìn)行正確的分型診斷，X線檢查是測(cè)量人體負(fù)重生物力線、生理角度等重要的方法，能夠?yàn)榛纬C正患者手術(shù)前后檢查、評(píng)估提供可靠的依據(jù)，但是手術(shù)前后需要拍攝自頸椎至腰椎全脊柱，而頸椎到腰椎長(zhǎng)度大多均大于50 cm，目前常用的計(jì)算機(jī)及數(shù)字化X射線攝影系統(tǒng)最大的探測(cè)器長(zhǎng)度約43 cm，不足以完全顯示全脊柱情況，無(wú)法一次成像，只能將頸椎、胸椎及腰椎分段拍攝，通過(guò)多張X線片重疊區(qū)域的配準(zhǔn)得到全脊柱成像[1]。常規(guī)計(jì)算機(jī)X射線攝影（CR）利用IP板作為X線的探測(cè)器間接成像，會(huì)產(chǎn)生圖像失真和偽影，且成像速度較慢，拍攝過(guò)程中可因患者的呼吸、體位等會(huì)形成測(cè)量誤差，影響診斷效果，同時(shí)其依靠人工拼接將多張X線片局部重疊區(qū)圖像進(jìn)行配比得到全脊柱圖像，測(cè)量不方便[2]；而數(shù)字化X射線攝影（DR）直接將X線轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信號(hào)，在較短的時(shí)間內(nèi)就可以完成整個(gè)圖像的采集，與CR相比有著圖像清晰、圖像質(zhì)量高、圖像存儲(chǔ)便捷、曝光時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，且可運(yùn)用軟件對(duì)所成的圖像進(jìn)行自動(dòng)拼接，若發(fā)現(xiàn)拼接錯(cuò)誤，亦可手動(dòng)進(jìn)行拼接[3]?；诖?，本研究統(tǒng)一采用脊柱全長(zhǎng)正側(cè)位片為主要診斷依據(jù)，行對(duì)照試驗(yàn)，探討DR和CR在脊柱全長(zhǎng)攝影中的臨床意義，并分析兩者的利與弊，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析柳州市人民醫(yī)院2020年1月至2021年7月收治的110例脊柱畸形需行脊柱全長(zhǎng)攝影患者的臨床資料，按照檢查方法的不同分成CR組和DR組，各55例。CR組患者中男性為25例，女性為30例；年齡15～60歲，平均（35.89±6.54）歲；體質(zhì)量指數(shù)（BMI）20～27 kg/m2，平均（22.78±2.13） kg/m2。DR組患者中男性27例，女性為28例；年齡15～62歲，平均（36.44±6.68）歲；BMI 19～28 kg/m2，平均（22.41± 2.24） kg/m2。兩組患者一般資料經(jīng)比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），組間可比。納入標(biāo)準(zhǔn)：符合《實(shí)用骨科 學(xué)》[4]中脊柱畸形的診斷標(biāo)準(zhǔn)；患者均行影像學(xué)脊柱全長(zhǎng)正側(cè)位片檢查確診；未接受過(guò)脊柱、下肢手術(shù)者。排除標(biāo)準(zhǔn)：妊娠期婦女；患有其他器官功能嚴(yán)重障礙者；臨床資料缺失，病例資料不全者。本研究?jī)?nèi)容已經(jīng)院內(nèi)醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)同意。

1.2 診斷方法 指導(dǎo)患者進(jìn)行全脊柱攝影，全脊柱正位：患者直立，背靠探測(cè)板，雙上肢自然下垂，雙下肢自然分開(kāi)，下頜抬高，中心線以第12胸椎至第1腰椎為中心，水平攝入；全脊柱側(cè)位：患者站立位向左轉(zhuǎn)，左側(cè)緊靠平板探測(cè)器，雙下肢抬高緊抓兩側(cè)扶手，中心線對(duì)準(zhǔn)腋中線，以第12胸椎至第1腰椎為中心水平攝入，使用束帶將患者身體固定，進(jìn)而減少患者肢體發(fā)生移位的情況。CR組應(yīng)用計(jì)算機(jī)X線攝影掃描系統(tǒng)（伊士曼柯達(dá)公司，型號(hào)：DIRECTVIEW CR850）檢查，焦片距（FFD）為250 cm，設(shè)置曝光參數(shù)：正位管電壓70～85 kV，管電流250～400 mA，曝光量40～80 mAs；側(cè)位管電壓75～90 kV，管電流250～400 mA，曝光量80～120 mAs。采用平移的曝光方式，將球管和檢測(cè)板同步分別移動(dòng)到頸、胸、腰分別曝光采集原始圖像，根據(jù)患者身高進(jìn)行2～4次曝光，相鄰的圖像應(yīng)采集到部分重復(fù)的椎體，然后通過(guò)機(jī)器自帶的軟件進(jìn)行手動(dòng)拼接，得到全脊柱拼接圖像。DR組應(yīng)用移動(dòng)式數(shù)字醫(yī)用X射線機(jī)（上海康達(dá)醫(yī)學(xué)科技有限公司，型號(hào)：KD-RF2000）檢查，F(xiàn)FD為200 cm，正側(cè)位均采用自動(dòng)曝光控制方式。根據(jù)患者身高進(jìn)行2～3次曝光，將球管對(duì)準(zhǔn)采集范圍的中心，按下曝光按鈕并保持住，球管自動(dòng)傾斜角度且探測(cè)板自動(dòng)同步，按照設(shè)置的曝光次數(shù)（即2次、3次、或4次曝光）獲取原始圖像，將采集的圖像傳入機(jī)器自帶的拼接軟件，進(jìn)行全自動(dòng)拼接，得到完整的全景拼接圖像。

1.3 觀察指標(biāo) ①對(duì)比兩組患者的圖像質(zhì)量，圖像質(zhì)量分為3個(gè)層級(jí)：甲、乙、丙。甲等片：圖像質(zhì)量好，圖像接縫并無(wú)肉眼可見(jiàn)的誤差，有著連續(xù)的解剖學(xué)內(nèi)容，患者骨骼及肌肉成像情況為清晰，相接圖像中的對(duì)比度屬于完全一致的情況。乙等片：圖像質(zhì)量較佳，圖像接縫稍有誤差，患者骨骼及肌肉成像情況為一般清晰，相接圖像中的對(duì)比度屬于略有不一致的情況。丙等片：圖像質(zhì)量不佳，圖像接縫有著明顯的誤差，患者骨骼及肌肉成像情況略有模糊，相接圖像中的對(duì)比度屬于不一致的情況[5]。②對(duì)比兩組患者信噪比（SNR）和Cobb角度，測(cè)定所有脊椎的全長(zhǎng)圖像信息值，其中第1腰椎柱正、側(cè)位正中信息值、背景信息值的選取面積均各為30～50 mm2，在指定區(qū)域內(nèi)取平均值，并記錄所測(cè)數(shù)值，估計(jì)背景信息值和腰椎信息值之比，即為信噪比。Cobb角由兩名醫(yī)師對(duì)患者的全脊柱X線攝影進(jìn)行測(cè)量，以后凸畸形處上端椎體上緣的延長(zhǎng)線與下段椎體下緣延長(zhǎng)線夾角為Cobb角，最終角度為兩者的平均值，角度越大則表明側(cè)彎越嚴(yán)重。③對(duì)CR和DR檢查脊柱畸形的典型影像學(xué)圖片進(jìn)行案例 分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 使用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行此研究的數(shù)據(jù)分析，計(jì)數(shù)資料以[ 例(%)]表示，采用χ2檢驗(yàn)；計(jì)量資料均首先進(jìn)行正態(tài)性和方差齊性檢驗(yàn)，若檢驗(yàn)符合正態(tài)分布且方差齊則以(±s)表示，兩組間比較行t檢驗(yàn)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者圖像質(zhì)量比較 DR組患者甲等片的圖片占比顯著高于CR組，乙等片和丙等片圖片占比均顯著低于CR組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），見(jiàn)表1。

表1 兩組患者圖像質(zhì)量比較[ 例(%)]

2.2 兩組患者SNR值和Cobb角比較 DR組患者正位、側(cè)位SNR值均顯著高于CR組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），而兩組患者Cobb角比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表2。

表2 兩組患者SNR值和Cobb角比較( ±s)

表2 兩組患者SNR值和Cobb角比較( ±s)

注：SNR：信噪比。

組別 例數(shù) 正位SNR值 側(cè)位SNR值 Cobb角(°)CR組 55 68.11±7.11 70.45±7.23 24.10±4.59 DR組 55 118.17±10.12 120.56±11.21 23.49±3.65 t值 30.017 27.859 0.771 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＞0.05

2.3 案例分析 ①患者A，男性，34歲，因強(qiáng)直性脊柱炎入院檢查，患者配合較好。通過(guò)CR檢查，圖像采集后由人工手動(dòng)拼接，用時(shí)長(zhǎng)，各椎間隙顯示清晰，拼接沒(méi)有產(chǎn)生錯(cuò)位，拼接成功，見(jiàn)圖1-A。②患者B，女性，30歲，因腰部不適半年來(lái)檢查，通過(guò)CR檢查，在采集過(guò)程中有左右位移，為保證脊柱手動(dòng)拼接成功，拼接處其他部位會(huì)有錯(cuò)位，見(jiàn)圖1-B。③患者C，男性，17歲，脊柱側(cè)彎畸形矯形術(shù)術(shù)后半年復(fù)查，通過(guò)CR檢查，因投照角度原因，手動(dòng)拼接處的同一螺釘不能完全重合，見(jiàn)圖1-C。④患者D，女性，27歲，因背部疼痛1月余前來(lái)就診，通過(guò)DR檢查，圖像采集后由機(jī)器使用自帶軟件自動(dòng)拼接，用時(shí)短，圖像質(zhì)量高，各椎間隙顯示清晰，拼接處過(guò)渡自然，拼接成功率高，見(jiàn)圖1-D。

圖1 典型病例CR、DR檢查圖像

3 討論

人類脊椎形成與發(fā)展易受到生理、疾病等雙重原因的影響，一般由生理和姿勢(shì)不良引起的脊柱畸形，無(wú)需特別處理，早期發(fā)現(xiàn)并及時(shí)予以調(diào)整即可，而由于佝僂病、外傷、癌癥等疾病原因所引起的嵴椎骨構(gòu)造變化，可以對(duì)嵴椎骨骼產(chǎn)生嚴(yán)重危害，造成雙肩不等寬、駝背等，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)：π呐K功能[6]。目前臨床主要通過(guò)MRI、CT和X射線技術(shù)對(duì)患者實(shí)施診斷，并根據(jù)結(jié)果對(duì)患者進(jìn)行針對(duì)性治療措施。MRI檢查對(duì)軟細(xì)胞有很大的辨識(shí)力，能全面觀測(cè)脊柱、嵴椎骨骼結(jié)構(gòu)及軟細(xì)胞，因此可以檢測(cè)脊髓疾病[7]；CT具有很強(qiáng)的空間分辨率，具有顯像清晰、直觀性強(qiáng)、精確度高等優(yōu)勢(shì)，可以利用多種重建技術(shù)對(duì)脊柱疾病進(jìn)行分類和檢查[8]。雖然CT和MRI能夠獲得脊柱全長(zhǎng)圖像，但兩者均需要在仰臥位成像，無(wú)法在站立時(shí)顯示患者負(fù)重條件下整個(gè)脊柱的真實(shí)狀態(tài)，非負(fù)重狀態(tài)下成像測(cè)量會(huì)增加誤差，無(wú)法反映人體生理功能、形態(tài)變化的情況，同時(shí)兩者具有放射性，成本較高[9]。

X線檢查主要是根據(jù)人體各臟器及組織對(duì)X線吸收的不同，從而使影像形成黑白對(duì)比，X線應(yīng)用在脊柱檢查中較為常見(jiàn)，且可在重力狀態(tài)下顯示脊柱全長(zhǎng)。雖然X線可以提供大段的脊柱滑膜關(guān)節(jié)和受影響部位的信息，但它不能提供整個(gè)脊柱的骨密度、形狀和椎間隙的整體變化，特別是Cobb角和生理曲率的變化，這必須通過(guò)脊柱的全長(zhǎng)膠片來(lái)提供。所以，整個(gè)椎體的前后和側(cè)位攝影在診斷中至關(guān)重要[10]。CR的誕生標(biāo)志著普通X線攝影技術(shù)進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代，其降低了曝光劑量，提高了成像質(zhì)量，還可將影像圖片進(jìn)行長(zhǎng)期保存，并通過(guò)后處理技術(shù)提高診斷準(zhǔn)確率，但其拍攝時(shí)間較長(zhǎng)，可因患者自身配合度影響成像質(zhì)量，且需要標(biāo)記進(jìn)行分區(qū)攝影，并進(jìn)行手動(dòng)拼接，操作相對(duì)繁瑣。DR技術(shù)可以在曝光后的8 s內(nèi)完美地顯示被攝對(duì)象的圖像，具有操作簡(jiǎn)單、攝影時(shí)間短、成像清晰等特點(diǎn)，同時(shí)能夠避免多次成像中體位、呼吸等因素導(dǎo)致的圖像失真，且能夠通過(guò)全自動(dòng)拼接技術(shù)得到一幅完整的全脊柱圖像，操作簡(jiǎn)單[11]。目前，DR成像技術(shù)和“無(wú)縫焊接”的圖像后處理能力已經(jīng)形成了目前公認(rèn)的對(duì)整個(gè)脊柱和全長(zhǎng)骨骼進(jìn)行成像檢查和監(jiān)測(cè)的常規(guī)方式，全脊椎的影像有助于看到整個(gè)頸椎的形狀、密度、椎間隙，以及生理曲度上的改變[12]。

本研究數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，DR組患者甲等片的圖片占比顯著高于CR組，乙等片和丙等片圖片占比均顯著低于CR組，表明DR的圖片質(zhì)量高于CR。分析其原因?yàn)?，由于人體不同部位的組織密度不同，在多次曝光中，曝光條件的設(shè)置也非常重要，如果曝光參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，幾次曝光的密度將不均勻，圖像拼接后會(huì)反映頸椎、胸椎和腰椎的對(duì)比度差異大，圖像模糊，影響拼接后的圖像質(zhì)量[13]。通過(guò)CR技術(shù)進(jìn)行攝影時(shí)，脊柱各段用同一曝光條件，由于腹部側(cè)壁軟組織與胸部肺內(nèi)含氣組織密度差較大，因此所成圖像對(duì)比度差異大。而DR因?yàn)槟軌蛟趲酌腌妰?nèi)連續(xù)多次曝光就能夠獲得患者的脊柱全長(zhǎng)圖像，不單單能夠有效避免患者因?yàn)樾枰L(zhǎng)時(shí)多次曝光而無(wú)法持續(xù)保持同一姿勢(shì)從而增加的測(cè)量誤差，其還采用自動(dòng)條件曝光，能夠降低因曝光條件過(guò)度或者不足所導(dǎo)致的圖像質(zhì)量問(wèn)題，圖像更清晰[14]。此外，DR還有強(qiáng)大的圖像后處理功能，將幾幅分區(qū)連續(xù)、局部重疊的X線圖像圖進(jìn)行配對(duì)整合，計(jì)算機(jī)自動(dòng)拼接成功率高，可以做到真正的無(wú)縫拼接[15]。

CR和DR都屬于數(shù)字化攝影技術(shù)，但是CR屬于間接的成像，原理是將透過(guò)人體包含的影像信息的X線首先記錄于影像板上，然后由激光進(jìn)行讀取并進(jìn)行數(shù)字化，中間要經(jīng)過(guò)記錄、讀取、圖像處理、顯示等過(guò)程才能形成數(shù)字影像；而DR是直接成像，成像速度較快，在攝片時(shí)，探測(cè)器平板接收攜帶影像信息的X線將直接轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并將其數(shù)字化，在信息轉(zhuǎn)化中少了一個(gè)環(huán)節(jié)，圖像信息丟失較少，從而容易獲得對(duì)比優(yōu)良的X線圖[16-17]。SNR指給定區(qū)域內(nèi)的平均圖像信號(hào)除以該區(qū)域周圍的噪聲，是評(píng)價(jià)成像質(zhì)量的常見(jiàn)參數(shù)，可以了解到圖像中存在噪聲的情況，其值越高表示畫(huà)質(zhì)越干凈無(wú)噪點(diǎn)，對(duì)比度高，沒(méi)有由噪聲引起的失真和偽影，其值越低表示畫(huà)面發(fā)灰不通透，成像質(zhì)量越差[18]。評(píng)價(jià)脊柱側(cè)彎的常用方法主要是測(cè)量Cobb角，其能夠?qū)怪鶄?cè)彎的負(fù)重骨骼矯形、頸椎旋轉(zhuǎn)速度和發(fā)育程度等作出準(zhǔn)確的評(píng)估[19]。本研究結(jié)果顯示，DR組患者正位、側(cè)位SNR值均顯著高于CR組，兩組患者Cobb角比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明DR的信噪比高于CR，成像質(zhì)量較好，但兩種檢查方法不影響對(duì)Cobb角的測(cè)量，分析其原因?yàn)?，手?dòng)拼接也是通過(guò)軟件將上下兩幅圖像的骨性標(biāo)志連接點(diǎn)找出來(lái)，確保兩點(diǎn)拼接即可獲得完整、連續(xù)的脊柱全長(zhǎng)圖像，因此不影響對(duì)Cobb角的測(cè)量。

綜上，兩種檢查方法不影響對(duì)Cobb角的測(cè)量，但DR的信噪比和圖像質(zhì)量高于CR，更有利于臨床診療，具有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值。