基于PACS二維CT重建股骨頸前傾角捷測法應用研究

林長華 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法應用研究

林長華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.廈門市中醫院醫學影像科，福建廈門 361009；2.廈門市中醫院禾祥骨傷科，福建廈門 361009；3.廈門弘愛醫院保障部，福建廈門 361009；4.廈門醫學院，福建廈門 361023

通過圖像存檔與通信系統（picture archiving and communication system，PACS）內置CT二維重建功能研究優化現行及既往股骨頸前傾角（femoral neck anteversion，FNA）的測量方法，旨在簡捷、高效且精準地測量FNA。回顧性分析2015年9月至2022年3月在廈門市中醫院行股骨檢查的患者47例，A/B測量者采用CT二維重建“優化捷測法”各自測量FNA，其中A者隔月用斷層CT法復測。A者及B者采用CT二維重建“優化捷測法”測得FNA平均值分別為（14.58°±4.88°）、（14.37°±4.83°），差異無統計學意義（=1.142，=0.256）；A者隔月復測FNA平均為（14.68°±4.54°），A者隔月測量結果與初次測量結果比較，差異無統計學意義（=-0.555，=0.580）。基于PACS系統股骨CT二維重建的“優化捷測法”益于簡捷、高效、即時、精準地測量FNA。

股骨頸前傾角；二維重建；醫學影像儲存與傳輸系統；計算機體層攝影；人本醫療

股骨頸前傾角（femoral neck anteversion，FNA）是指股骨頸軸線與股骨冠狀面所構成的夾角，是股骨發育和髖部術后評估髖關節功能的重要角度之一[1]。簡便、準確測量FNA是骨科領域所關注的熱點[2]。目前認為CT測量法是FNA常用測量方法，且種類較多，如CT 3D數字化模型測量法及隨著3D打印技術的發展衍生出來的直接通過股骨模型進行類似實體標本的FNA測量[2]，但是數模或3D打印均需將掃描數據從圖像存檔與通信系統（picture archiving and communication system，PACS）再導入一個甚至多個第三方軟件對股骨進行模型重建，需運用計算機輔助設計技術，三維重建過程中股骨分割與解剖參數測量較為復雜、繁瑣，很難成為臨床常規檢查；斷層CT測量法中Murphy法[3]在臨床中應用較廣泛，但無法同時顯示股骨近端及遠端完整結構，需利用平移法才能測量軸線與軸線之間的夾角[4]，操作過程十分繁瑣并不簡便[5]。此外，磁共振測量法[6]無輻射、軟組織分辨力高，能同時顯示股骨肌肉、韌帶及髖關節情況，但檢查過程中可能因MR檢查時間長導致隨機性移動引起測量數據不準確[7]。本研究采用影像日常工作普配的PACS系統所自帶的二維重建功能對完成股骨CT掃描患者進行二維重建測量FNA，旨在優化測量過程，降減人為失誤，從而便捷、高效、即時且精準地測量FNA，現報道如下。

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月在廈門市中醫院行股骨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。納入標準：①無股骨骨折及代謝性骨病病史；②無既往股骨手術史；③無股骨頭壞死塌陷、無股骨頸縮短等表現；④股骨內外側髁無明顯骨質增生改變；⑤無各種原因所致的股骨畸形改變。所有檢查者臨床資料完整，并經廈門市中醫院醫學倫理委員會審核批準（倫理審批號：2022-K014-01）。

1.2 儀器與設備

采用SIEMENS SOMATOM Definition AS 64排128層3D螺旋CT，易聯眾PACS系統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，掃描范圍包括雙側股骨全部范圍，曝光參數100kV，自動管電流調節技術，參考管電流100mAs，螺距0.8，探測器組合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優化測量方法

測量者A、B對所獲得的股骨CT掃描數據分別采用影像日常工作的易聯眾PACS系統Image Viewer軟件3.6進行CT二維重建，并以“優化捷測法”獨自測量FNA，所測量數據分別標注為測量者A1、測量者B，其中測量者A間隔1個月后采用斷層CT法再次測量，所測量數據標注為測量者A2。

1.4 CT二維重建FNA“優化捷測法”

①股骨頭中心點的確定：將股骨頭中心擬合成球體中心，通過二維重建十字中心定位標選取同時滿足股骨頭橫軸位、矢狀位及冠狀位中心的A點做為股骨頭中心點（圖1）。②股骨頸基底部中心點的確定：由于斷層CT非專門作股骨頸軸線的掃描，在冠狀位通過易聯眾PACS系統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準軸位層面，從該層面選取同時滿足橫軸位、矢狀位及冠狀位中心的B點做為股骨頸基底部中心點，與股骨頭中心點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外側髁最后點C點和D點，連接C點和D點即為后髁線，Image Viewer軟件3.6自帶的畫點功能，A、B點可自動投射至后髁線層面，測量股骨頸軸線與后髁線夾角的角度即為FNA（圖2），依次測量并記錄數值。

1.5 統計學方法

2 結果

2.1 FNA不同測量方法的數據分析

測量者A1與測量者B所測FNA、間隔1個月后測量者A2所測FNA數據經單因素方差分析，FNA平均值為（14.54°±4.74°），=0.903。測量者A1及測量者B采用CT二維重建的“優化捷測法”所測FNA平均值分別為（14.58°±4.88°）、（14.37°± 4.83°），差異無統計學意義（=1.142，=0.256）。間隔1個月后測量者A2所測FNA平均值為（14.68°±4.54°），測量者A前后間隔1個月兩次測量結果比較顯示所測FNA差異無統計學意義（=-0.555，=0.580）。

圖1 股骨頭中心點及股骨頸基底部中心點的確定

注：A.股骨頭中心點；B.股骨頸基底部中心點

圖2 后髁線的確定及FNA的測量

注：A及B為選取后的股骨頭中心點及股骨頸基底部中心點自動投射至后髁線層面，二者連線為股骨頸軸線；C及D為內外側髁最大層面最后點，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不同測量方法的人機功效分析

“FNA捷測法”的簡捷之處在于通過影像日常工作普配的PACS系統自帶二維重建的畫點功能可使兩個不同層面選定的股骨頭中心點及股骨頸基底部中心點自動投射至后髁切線層面，自動完成空間信息疊加，以達到簡易、迅速的在同一平面完成FNA的測量，避免了平移法人為疊加空間信息的復雜過程，減少人為疊加過程可能產生的人因失誤。通過對FNA不同測量方法人機功效比較，得出優化捷測法在重復性、可靠性、時效性、性價比、誤差率等方面有明顯的優勢，見表1。

圖3 測量者A1、B所測FNA的散點圖

圖4 測量者A1、A2所測FNA的散點圖

表1 FNA不同測量方法人機功效比較

3 討論

3.1 FNA測量的臨床醫學及生理學意義

FNA的測量對于髖關節力傳導及運動具有重要的指導意義，也是描述股骨近端空間定位的重要指標；而股骨近端是一個復雜的三維結構，發育良好的人類股骨頸整體方向呈向前上傾斜。Leblebici等[8]研究發現FNA的增加改變了解剖力線，不利于髖關節的活動，會導致功能問題。FNA是全髖關節置換術中股骨柄放置的主要參考角度之一，術中測量FNA便于術中準確定位，提高假體置入的準確性[9]，將假體置于適當的位置可減少術后假體撞擊、關節不穩定和植入物松動等并發癥。

3.2 FNA不同測量方法相關軸線的確定

FNA測量的關鍵是股骨頸和股骨遠端的軸線確定，在量化股骨頸方向時，通常難以確定其真軸。普通斷層CT掃描是斜向通過股骨頸，股骨頸的真軸可能很難確定或不準確，除非股骨頸是完全圓柱體。既往研究表明，股骨頸的形狀不對稱，股骨頸橫截面由近端到遠端逐漸由圓形變為橢圓形，因此股骨頸軸線從相對前近端位置旋轉到相對后遠端位置[10]。

不同FNA測量方法的結果因選定的解剖標志和股骨頸軸線不同而異，有的將大轉子最突出點作為股骨頸軸線的外部標志[11]，而大多認為大轉子的形態隨同肌肉的附著情況變化；也有將頸部近端和遠端的中心點連線定義為股骨頸軸線；或將股骨近端最大橫切面的圓心作為股骨頭中心與頸干交界橫切面的幾何質心作為股骨頸中心點之連線當作股骨頸軸線。

目前股骨遠端軸線主要有四種定義方式：①上髁線法：上髁的最內點和最外點的連線；②重心法：內外側髁的重心的連線；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端軸線；④后髁線法：即經典的桌面法，為內側髁和外側髁的最后點連線[12]。在確定股骨遠端軸線的不同方法中，后髁線的位置依賴性最小、重復性最強；該研究亦采用后髁線作為股骨遠端軸線。但從生物力學角度來看，股骨頸軸線和股骨遠端軸線最相關的軸線仍有待確定，因此盡管不同學者采用不同測量方法均得到了重復的測量，且測量誤差很小，但測量結果可能會不同[13]。

該項研究將股骨頭中心擬合成球體中心，通過二維重建十字中心定位標選取同時滿足股骨頭橫軸位、矢狀位及冠狀位中心的點做為股骨頭中心，并運用PACS系統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準軸位層面，從該層面選取同時滿足橫軸位、矢狀位及冠狀位中心的點做為股骨頸基底部中心點，雖未能如3D數字化模型很好地完成三維空間定位，但通過多平面中心定位亦可獲得與實體最為相近的股骨頭、頸部中心點，且該“捷測法”簡單易行、結果準確可靠、可重復性強。

3.3 FNA不同測量方法所測數值相關性

張海峰等[14]對140例干性股骨標本分別進行CT三維重建測量及標本測量，三維重建測FNA平均值（14.06°±0.57°），標本測量平均值（14.34°±0.86°）。Jia等[15]通過對比研究股骨三維重建模型與普通二維CT掃描測量FNA，認為三維成像與普通二維CT測量結果無明顯差異，該“捷測法”研究測量者A1及測量者B采用CT二維重建捷測FNA平均數分別為（14.58°±4.88°）、（14.37°±4.83°），均與文獻報道相近，二者呈高度相關關系。

綜上所述，基于易聯眾PACS系統Image Viewer軟件3.6股骨CT二維重建在普通配置的PACS系統中簡捷、高效、即時、精準地測量FNA，操作者無需特訓，易于掌握。捷測法有助于縮短檢查報告周期、減少患者等待時間、加強醫患醫療人文情感化互動，促進診療方案的優化制定，積極踐行人本醫療，從而提高醫患的診療體驗感及臨床FNA精測效率。

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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）