多層螺旋CT三維重建在骨關節損傷中的應用

宋建忠

隨著生活節奏的加快，骨關節損傷成為臨床常見病、多發病，以往臨床大多通過普通X線DR(digital radiography)平片檢查進行診斷，指導臨床治療。但由于人體的骨關節形態多樣，部分關節結構復雜，DR攝影得到的是重疊影像，使相當一部分細微的隱匿性骨折及較復雜的關節脫位不能清楚顯示[1]。隨著科學進步，大量先進設備應用于臨床，如多排螺旋CT三維成像技術(three-dimensional-reconstruction)的應用，以其強大的圖像后處理能力，多平面、多維圖像的顯示技術，能有效彌補DR攝影的不足[2]。本文回顧分析2015年8月至2017年3月我院骨科收治的骨關節損傷患者共計58例，分別應用DR平片和128層螺旋CT三維重建圖像進行檢查診斷，并進行比較，以探討螺旋CT三維重建在骨關節損傷中的應用價值。

1 材料與方法

1.1 對象 2015年8月至2017年3月我院骨科收治的骨關節損傷患者共計58例作為臨床研究對象，其中男35例，女23例；年齡16～65歲，平均年齡(35.24±6.08)歲；8例患者為擠壓傷，12例患者為暴力傷，15例患者為鈍器傷，23例患者為銳器傷。患者均經臨床確診為外傷性骨折、脫位。

1.2 設備及參數條件 普通X線攝影設備使用德國進口西門子數字DR機，型號：SOMATOM DR 515數字成像儀，主要參數：額定電流300 mA；額定電壓40～150 kV；攝片時間范圍0.01～6 s；濾線柵參數：1∶12(酌情使用)。CT設備使用德國西門子公司進口螺旋CT機，型號：SOMATOMperspective 64排128層螺旋CT，參數：額定電流500 mA，額定電壓150 kV，球管熱容量3.0 kW。

1.3 檢查方法 DR檢查按照攝片規范選取攝影體位，管電壓45～75 kV；管電流50～300 mA；曝光量10～130 mAs；攝影時間≤0.1 s，焦點距平板探測器0.3～1.0 m。CT掃描采取仰臥體位，頭先進體位，下肢掃描足先進體位。先掃描定位像，根據定位像病變部位或臨床需求確定掃描范圍。機器參數：管電流100～150 mA；管電壓80～120 kV；掃描時間0.3～0.5 s；矩陣范圍512×512；掃描層厚1.0 mm；層間距0.8 mm；三維重建FOV根據掃描范圍需要，用VRT、MPR、MIP方式重建。圖像均使用柯達激光自動膠片打印機出片。

1.4 評價指標 檢出率＝某種檢查顯示的骨折病例數/骨折病例總數×100%，用以反映該檢查方式的檢查效果，并用以比較不同檢查方式間檢查效果的差異性。

1.5 統計學方法 應用SPSS 20.0統計學軟件對結果數據進行統計學分析。計量資料以(±s)表示。計數資料采用χ2檢驗進行率/構成比的比較(必要時輔以Fisher確切概率法)。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果(表1)

58例骨折病例中，CT三維重建顯示骨折58例，檢出率100%(58/58)，DR平片顯示骨折32例，檢出率55.2%(32/58)，兩者間檢出率差異有高度統計學意義(χ2=33.51，P＜0.001)。骨關節損傷部位在顱骨、胸廓、脊柱或骨盆時CT三維重建與DR平片間檢出率差異有統計學意義(P＜0.05)，損傷部位在四肢時檢出率間差異無統計學意義(P＞0.05)。

表1 骨關節損傷DR平片與CT三維重建骨關節骨折檢出率比較[n(%)]

3 討論

自從X線應用于臨床，骨關節損傷診斷主要依靠平片檢查，診斷結果供臨床治療參考。隨著科學的進步，數字化影像設備大量應用于臨床，X線攝影DR的出現，使照片空間分辨率有了較大提高，其后處理能力，尤其是窗寬床位的調節技術，使普通X線的檢查上了一個新臺階[3]，但DR攝片常出現投照不理想的情況，主要有以下幾種：①部分老人及兒童不能配合標準攝影體位。②由于患肢疼痛或畸形不能配合。③投照部位不規則或結構比較復雜(如顱骨、脊柱骨、盆骨等)的部位。④攝片時出現較多的重疊影像等；必然會加大投照及正確診斷的難度，使臨床制定良好的治療方案增加了難度[4]。常規CT平掃對于多發骨折的檢出有一定的優勢，尤其是一些平片不能顯示的隱匿性骨折，但同時也存在診斷信息丟失，對于骨折線全景及骨折端移位情況顯示的局限性，出現不能完整提供骨折信息的現象[5]，因此，即便是已經發現了骨折，但對于其確定精確的損傷部位及整體形態也不能進行有效的判斷。

90年代中后期，隨著螺旋CT的發展和應用，三維技術在臨床有了較大發展，從主要應用于血管等檢查外，應用范圍擴大到了骨關節疾病及損傷的檢查，圖像顯示實現了較大提高[6]。CT三維重建的常用方法有：①多平面重建(multi-planar reformation，MPR)是將一組薄層的橫斷面圖像體素數據，通過計算機后處理技術使這些數據重新排列，獲得診斷需要的斷層層面的二維圖像，可根據診斷需要來顯示組織器官內的復雜解剖關系，有利于病變的準確定位。②最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)是通過計算機處理，按照虛擬的操作者觀察方向對被觀察者的容積數據進行線束投影，將每一線束所遇密度最高的體素投影在與線束垂直的平面上，可以從任意平面觀察，特點是圖像分辨率高，組織失真率少。③容積再現(volume rendering，VR)技術是利用螺旋CT容積掃描的所有體素數據，通過圖像重組從而顯示出具有三維立體視覺效果的組織結構，顯示骨骼、關節三維空間解剖關系清晰，可以任意角度旋轉，根據觀察者需要，顯示被觀察物體內部任意層次的形態，幫助確定病變與周圍重要結構的空間位置關系。

本次研究結果發現，DR平片在四肢損傷攝片中，除了少數隱匿性骨折因圖像重疊或攝片體位選擇不當難以顯示以外，均能有效顯示骨關節損傷的情況[7]。對于顱骨、脊柱、骨盆等較復雜部位的檢查，多層螺旋CT三維重建有較大優勢[8]。其中3例肩關節骨折的患者多層螺旋CT三維重建顯示2例患者為肱骨外科頸骨折并肱骨頭不完全脫位，1例患者肩關節骨折伴骨折端肱骨頭內嵌頓。5例眼眶內側壁(紙板)向內塌陷骨折均通過CT三維重建檢出，檢出率為100%。6例髖臼骨折伴股骨頭移位患者通過CT三維重建發現碎骨片脫落并游離。4例頸椎骨折的患者經過多層螺旋CT掃描＋三維重建顯示出現寰樞關節半脫位及寰椎椎弓骨折合并齒狀突多方位移位的比例為1∶3。4例腰椎骨折的患者多層螺旋CT掃描＋三維重建顯示其中3例患者單個椎體骨折，僅1例患者為多個椎體多處骨折，合并碎骨片脫落及椎管狹窄的患者2例。3例脛骨骨折(平臺骨折)的患者CT三維VR重建可以精確顯示平臺劈裂部位和塌陷程度，提供臨床選擇最佳手術方案。

綜上所述，多層螺旋CT掃描速度更快，利用容積掃描采集到的數據進行分析得出冠狀位、矢狀位、三維骨重建以及任意平面的圖像，其優勢主要體現在幾個方面：①清晰的顯示骨折的部位、骨折線的形態、長短、走向等。②具有強烈的空間立體感，對于患者骨折部位的解剖關系顯示良好。③通過切割和旋轉任意層面和方位，可以直觀的觀察骨折移位的情況[9]。④對骨折周圍軟組織內血腫的形成以及關節腔內可能出現的積液情況予以清晰顯示。⑤清晰顯示椎管內或者關節腔內的游離碎骨片等[10]。基于以上這些優勢，說明CT三維重建圖像明顯優于DR攝片，作為DR攝影的補充，可以在臨床上推廣使用。