載距突正位X線成像的應用解剖學研究*

王 冰，喬風雷，盛亞超，劉 旭，史 航，馬 俊，王德廣，朱裕成△

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

載距突是位于跟骨內側的骨性結構，起到支撐體重、傳導應力和穩定足踝平衡作用，周圍的韌帶和關節囊等堅韌連接結構使跟骨骨折后的載距突與距骨保持穩定關系，為置入螺釘提供了解剖條件[1]。載距突骨皮質豐富，致密骨小梁與跟骨前部、丘部的骨小梁延續，對螺釘有較好把持力，是維持螺釘固定強度的組織學和生物力學基礎[2]。因此，載距突被選為跟骨內固定螺釘支點[3]，文獻也報道了多種載距突置釘技術[4-5]。但自跟骨外側壁向載距突置釘，載距突為視野盲區，需要借助X線透視來動態分析置釘準確性。臨床上對置向載距突的螺釘是否達到預期目標，術中多是取決于醫生的經驗判斷，術后用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透視技術指引跟骨關節內骨折復位和螺釘固定，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技術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側成人足踝標本，從解剖學和影像學兩方面研究載距突正位X線投照的技術原理和成像方法，測量載距突長、寬、高和前傾角，分析前傾角與正位X線投照關系，推導載距突正位投照角，應用X線成像行術中透視和術后攝片，動態分析跟骨骨折內固定術的載距突置釘質量。

1 材料與方法

1.1材料

1.1.1標本 45側足踝標本來自徐州醫科大學人體解剖學教研室，包括小腿中下段、踝關節和全足。對每具尸體連續編號并取1側足踝標本，單數取左側計23側，雙數取右側計22側。納入標準：(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。排除標準：(1)足踝先天性發育異常；(2)踝關節、后足有外傷和手術疤痕；(3)足踝痛風、類風濕性疾病和嚴重骨性關節炎等畸形；(4)足踝腫瘤、骨結核和慢性骨髓炎等疾病。

1.1.2實驗置釘資料 對45側足踝標本抽取10例，男6例，女4例，左側和右側各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數據定義及測量 用自制的足踝支架固定標本于踝關節功能位，行MSCT掃描和X線攝片。由1名人體解剖學教授主持標本解剖、拍照并標定測量線，1名影像科副主任醫師指導對標本MSCT掃描、X線攝片和圖像處理，1名骨科主治醫師和1名副主任醫師分別測量數據。測量者對每一指標測量2次，取算術平均值作為個人數據，測量者間取個人數據的算術平均值。定義載距突長軸為經過載距突的后上-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即是足踝經過載距突的長軸冠狀面。設定足底平面M為標本測量基準面，過M與r相交的足底矢狀線為m，m為測量基準線，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形態解剖 使用骨科手術工具解剖標本，精度0.01 mm的國產電子數顯卡尺測量線性數據，精度0.1°的Materialise 軟件測量角度。解剖方法：(1)保留標本一部分淺、深三角韌帶，移除足踝內側其余軟組織，顯露跟骨、內踝、距骨和舟骨，同時保持骨骼的解剖關系穩定。從足踝內側面觀察各骨排列關系，以T1、T2為參照面，觀察內踝、距骨、舟骨在載距突短軸方向對X線投照是否有影響。用數碼照相機拍攝足踝內側照片并導入電腦，用Photo Scape 軟件標定測量線r和m，圖片導入Materialise 軟件，測量前傾角α值，見圖2。(2)移除踝前及距骨、舟骨背側軟組織，顯露內踝前面和距骨舟骨背側，觀察載距突與內踝、舟骨解剖關系；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處基底面與內側緣冠狀徑，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 足踝標本MSCT 3D內側面觀

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：內踝；4：舟骨；α：載距突前傾角

圖2 足踝標本內側面觀

1：載距突；2：距骨頭、距骨頸；3:內踝;4:舟骨;5:脛骨前肌肌腱

圖3 足踝標本前內側和前側觀

1.2.3MSCT掃描 使用SIEMENS 64排128層MSCT機掃描標本，范圍為小腿下段10 cm、踝關節和足。掃描參數：管電壓120 kV，管電流200 mA，容積掃描層厚4.0 mm，數據采集128×0.6 mm。重建條件：層厚0.6 mm，層距0.6 mm。數據導入Syngo MMWP VE36A工作站，調整矢狀、冠狀和水平方向掃描標示線，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上觀察內踝、距骨、舟骨與載距突的層面和空間關系，分析各骨是否在短軸方向會遮擋載距突而影響投照；在足踝內側面3D圖像上標定M 、R和T，以m和r作為標線測量α值。記錄數據。

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 跟骨內側和上面觀

1.2.4X線攝片 采用PHILIPS Digital Diagnos X線照相系統成套設備，對每個標本拍攝足踝正側位、跟骨軸位、載距突軸位和載距突正位X線圖像。攝片參數：管電壓55～60 kV，管電流3.2 mA，時間50～55 ms。攝片數據傳至DR工作站，采集足踝側位圖像導入Materialise 軟件，以M為水平面調整圖像至正向m-y坐標，標本與圖片比例1∶1，鎖定坐標軸和等比相位關系，在圖像上標定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線片側位觀

1.2.5標本實驗置釘和載距突正位X線成像 10例實驗置釘標本，每例置釘1枚。置釘方法：取跟骰關節面后方5～10 mm的跟骨前部外側壁為進釘點，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，調整球管-接收器連線與攝片床垂直，標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，與中距關節面垂直，標記內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線成像的臨床應用 臨床上對10例跟骨骨折使用接骨板-螺釘內固定手術患者行載距突置釘，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，術后MSCT掃描驗證。患者及家屬知情同意。

2 結 果

2.1載距突的形態解剖與正位X線投照關系 載距突是位于內側的跟骨構成部分，高出跟骨前部的上面并向內側延展翹出，基底與跟骨內側壁平齊并相延續。載距突矢狀徑長，冠狀徑略窄，中后1/3最厚；后部升高、收攏形成跟骨溝內口后壁，前部壓低、收窄止于跟骨前突內緣后側；足踝內側面觀，載距突自后上向前下傾斜，形成前傾角。載距突唯一關節面是中距關節面，上承距骨，與距骨構成中距關節。中距關節面面向足的前上方，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，也垂直于中距關節面，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載距突與內踝解剖關系 載距突位于內踝下方約25 mm，二者被距骨隔開而不構成關節。觀察顯示，在冠狀方向，內踝比載距突更偏靠內側；踝關節功能位上，載距突后緣冠狀面T1不經過內踝，說明內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系 載距突與距骨在跟骨內側構成中距關節。從標本內側面觀察，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系 在足的矢狀方向，舟骨位于載距突前方，不構成關節。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線投照關系 MSCT 2D圖像顯示：踝關節功能位上，T1層面僅顯示距骨頸、載距突和跟骨外側部分，T2層面不顯示舟骨，說明位于T1后方的內踝和位于T2前方的舟骨，均避開了載距突正面有效投照區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：經載距突后緣斷面；T2：經載距突前緣斷面，箭頭指向載距突

圖7 足踝標本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種方法測量結果差異無統計學意義(F=1.768,P=0.173)。

1：載距突；2：距骨；3：內踝；4：舟骨

圖8 跟骨側位和載距突正位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例適當調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，見圖9。

圖9 載距突短軸面和水平面MSCT 2D

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

圖10 跟骨骨折患者載距突正向X線透視

圖11 術后足踝冠狀位MSCT掃描

3 討 論

3.1載距突正位X線成像與側位、軸位X線成像的關系 通常，跟骨X線檢查多選擇后足側位片和跟骨軸位片，術中也多是采用這兩種位相透視，以顯示跟骨側位和軸位影像。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特征。跟骨骨折的接骨板-螺釘內固定以冠狀方向向載距突置釘時，不能借助跟骨側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、粗隆部和后關節面的寬度，入照中心X線對準第三跖骨基底部，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線投照方向實現的[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。

由于側位成像不可靠和軸位投照的局限性，筆者設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確。因此，載距突側位、軸位和正位X線投照在3個相互垂直角度顯示載距突，判斷置釘準確性。術中對置釘情況多角度透視，可以動態調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，獲得目標物優質的X線成像前提是：骨骼遮擋少，投照角度佳，入照點準確。解剖顯示，載距突是位于跟骨內側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、上方和前后分布內踝、距骨、舟骨，均可能影響正位X線成像質量。實現載距突正位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。標本形態解剖和MSCT掃描顯示，在載距突短軸方向，內踝位于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骨，骨密度較小，載距突以皮質骨為主[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物的中心X線與體表參照線或參照面之間的所夾銳角。準確的投照角可以使目標物和觀察要素的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，因為該角在足踝標本照片、MSCT 3D 和X線成像上易于標注和測量，同時與載距突正位X線投照角有密切聯系。載距突前傾角以足底平面M為測量基準面，因為M具備以下要素：(1)標本上可以清楚顯示和標定；(2)標本與人體具有一致性，不隨個體更換而出現解剖部位和方位變化；(3)與載距突有解剖關聯；(4)滿足攝片體位要求。M在測量載距突前傾角時用作基準面，行載距突正位X線投照時，又作為X線入射方向參照面，借以標定X線入照點和投照方向。本組標本載距突前傾角：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)°，差異無統計學意義(F=1.768，P=0.173)，結果具有一致性。由此載距突前傾角取值α≈30°。

根據載距突正位和軸位X線成像關系，載距突的短軸線在足的矢狀面垂直于長軸線。依據幾何原理，當載距突前傾角為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設備不易移動性限制了臨床使用，僅用于術前診斷和術后評估。由于對X線投照技術和方法研究不夠，臨床上載距突的精確影像學分析多依賴于MSCT[15]，但以斷層為主要顯像方式的CT即使3D處理，靜態影像也不能代替C形臂X線機動態透視。

跟骨骨折手術因載距突位于跟骨內側而成為視野盲點，盡管有學者研究了多種技術方法[16-17]，載距突準確置釘仍顯得困難。術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位和螺釘置入情況是術中必要手段。跟骨側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確。因此，研究和應用載距突正位X線成像可以彌補跟骨側位和載距突軸位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方法。