雙下肢站立位DR全長攝影在骨科矯形中的臨床價值

孔偉　黃慶紅

[摘要]目的探討雙下肢站立位DR全長攝影圖像在骨科下肢矯形中的臨床應用價值。方法回顧性分析2012年1月～2015年12月間在我院行雙下肢站立位DR全長攝影45例患者（共90個膝關節）的術前、術后影像資料，評價圖像質量并測量冠狀位下肢力線及機械軸偏距（MAD）、股脛外翻角、股骨遠端外翻角、FT角、股四頭肌角（Q角）等，對患者術前畸形進行診斷及術后假體放置狀態進行評價。采用配對f檢驗比較患膝術前及術后的各關節角度，以P<0.05為差異有統計學意義。結果所有病例圖像，除術后Q角因假體遮擋難以完成測量外，其余指標均完好達到診斷要求。以機械軸偏距MAD偏膝關節中心內側>15mm為膝內翻畸形、位于外側為膝外翻畸形進行判定：術前診斷內翻畸形48膝，外翻畸形15膝，無畸形27膝。病變膝關節術后的人工關節均很好地糾正了冠狀位下肢力線，各關節角度亦能達到正常要求。術前各病變膝股脛外翻角、股骨遠端外翻角、FT角、股四頭肌角（Q角）分別為：（-2.44±10.75）°（1.65±7.61）°、（-3.6±10.35）°、（-2.08±13.32）°；術后各膝股脛外翻角、股骨遠端外翻角、fTr角分別為：（2 93±0.58）°、（9.05±0.61）°、（4.92±0.28）°。術前及術后組股脛外翻角、股骨遠端外翻角、FT角的組間比較均有統計學意義。結論雙下肢站立位DR全長攝影對骨科下肢矯形手術，尤其是膝關節人工關節置換術的術前診斷及術后評價有重要價值，應該成為臨床術前、術后的常規檢查。

[關鍵詞]數字x線攝影，雙下肢全長影像，站立位，膝關節置換術

[中圖分類號]R445

[文獻標識碼]A

[文章編號]2095-0616（2017）03-137-05

骨科下肢矯形手術，尤其是膝關節人工關節置換術對下肢力線的要求十分嚴格，通常需要了解股骨解剖軸線和脛骨解剖軸線與力學軸線之間的角度大小，因此需要提供患者雙下肢整體圖像。隨著計算機軟、硬件技術的發展并應用于直接數字化x線攝影系統（digital radiography，DR）中，各種能進行無縫拼接數字影像的新型DR及其配套設備相繼問世，對骨科矯形手術的術前和術后評價都有著重要意義。雙下肢站立位攝影能準確反映人體在正常生理負重狀態下的冠狀位下肢力線及病變情況，為臨床提供可靠的參考依據。

1.資料與方法

1.1一般資料

選取2012年1月～2015年12月期間我院行雙下肢站立位DR全長攝影患者45例，其中男35例，女10例，年齡5～76歲，平均58歲。骨性關節炎30例（其中10例為雙側），類風濕性關節炎10例（其中8例為雙側），陳舊性外傷4例（均為單膝），剝脫性骨軟骨炎1例（單膝），患肢均有不同程度功能障礙。

1.2檢查設備

采用美國銳珂公司CARESTREAM DRX-Evolution Plus多功能DR成像系統、適配帶刻度標尺的患者站立支架、銳柯公司RIS/PACS網絡系統；圖像打印采用CARESTREAM DRYVIEW 6850激光成像儀及DRYVIEW醫用激光成像膠片。

1.3攝影體位

全部病例均采用站立前后位攝影，即患者面向球管方向站立于攝影支架上，雙手扶支架兩側扶欄，雙下肢伸直合攏并緊貼攝影支架后板，足尖向前方。

1.4檢查方法

開啟自動光柵，在系統控制面板選擇“下肢”一“全下肢前后站立位”選項；然后選擇曝光起止位置，即球管中心線上緣超過髖關節，下緣包括踝關節；曝光條件根據患者身體情況系統自動調整，一般為70KV，60mAs；攝影距離為自動調節。長按曝光鍵，機器計算機將根據患者體長及選定上下中心線范圍自動選定2次或3次曝光，球管自動調整上下角度，曝光時探測器隨球管上下移動，曝光完成后松開曝光鍵，計算機內置軟件自動拼接生成雙下肢全長圖像。最后調整對比度和灰階亮度保存圖像，并將調整好的圖像傳送至激光打印機。

1.5圖像分析

由本科室兩名高年資主治醫師在計算機工作站上對患者圖像進行骨質密度、骨性形態分析，對冠狀位的下肢力線及角度等對下肢矯形具有重要意義的指標進行測量。對術后人工膝關節的放置狀態參照正常側下肢力線及角度評價，雙下肢關節置換者則參照下肢力線及各角度正常參考值評價，分析或測量結果不一致時共同協商得到一致結論。

1.5.1下肢機械軸是指股骨頭中心至踝關節中心的連線；股骨機械軸：是指股骨頭中心與膝關節中心的連線；脛骨機械軸：是指膝關節中心與踝關節中心的連線。

1.5.2股骨頭中心、膝關節中心和踝關節中心的定位方法股骨頭中心采用同心圓的方法進行標記；膝關節的中心選取股骨髁間凹的頂點或脛骨棘的中點；踝關節的中心選取距骨上緣的中點。

1.5.3機械軸偏距（mechanical axis offsetdistance，MAD）下肢機械軸與膝關節中心點之間的距離，正常情況下MAD在膝關節中心點內側（9.7±6.8）mm；股脛外翻角：即股骨機械軸與脛骨機械軸的夾角，通常是3°；股骨遠端外翻角：股骨內外髁遠端切線與股骨長軸垂線的交角，正常為9°（8～10°）；FT角：小腿機械軸垂直線與雙側股骨髁遠端切線的夾角，國人FT角為5°；股四頭肌角（Q角）：股骨解剖軸延長線與髕骨中點和脛骨結節連線之間的夾角，反映髕骨力線。

1.6統計學處理

采用SPSS17.0統計軟件分析數據，結果采用（x±s）表示，各膝術前及術后組股脛外翻角、股骨遠端外翻角、FT角、股四頭肌角（Q角）比較采用配對t檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

2.結果

45例患者均順利完成雙下肢全長圖像攝取，所得圖像清晰銳利，對比度良好，無偽影干擾及明顯拼接線，能在圖像上清晰地描述下肢力線及顯示關節畸形（圖1）。以機械軸偏距MAD偏膝關節中心內側>15mm為膝內翻畸形、位于外側為膝外翻畸形進行判定：內翻畸形48膝，外翻畸形15膝，無畸形27膝。病變膝關節術后的人工關節均很好地糾正了冠狀位下肢力線（圖2），且除Q角因假體遮擋髕骨難以完成測量外，其余各關節角度均能達到正常要求。術前及術后組股脛外翻角、股骨遠端外翻角、FT角的組間比較均具有統計學意義。見表1。

3.討論

隨著近年來骨科矯形技術的迅速發展，尤其在膝關節人工關節置換術方面的治療效果有明顯進步，x線骨關節攝影已經成為膝關節置換術前制定手術計劃及術后評價手術療效的必要手段。下肢作為一個運動的整體單位，不論是傳統的x線片還是水平位的下肢全長片均不能完整的反映出生理狀態下各部分協調和代償的作用。傳統的x線片雖然都能夠顯示下肢各骨與關節的病變及骨性形態，但是不能反映包括髖關節、膝關節及踝關節在內的下肢整體力線情況，亦不能準確測量各關節角度數值；而雙下肢全長水平位投照由于是非負重的非功能位投照，與正常人體站立功能位時的下肢力線及關節間隙、角度并不一致。有研究顯示，非負重位的測量結果可能會低估下肢畸形程度。所以拍攝站立位雙下肢全長x線片有著重要意義。

為了幫助骨科醫師構建出下肢長骨的全景圖像，x射線圖像拼接技術理論孕育而生。在非數字化攝影時代，需要在豎立放置的觀片燈上由上至下依次插上骨盆、股骨、膝關節、脛腓骨、踝關節的照片進行全下肢數據的測量；亦有運用超長暗盒匹配超長膠片通過普通攝影獲得了較長幅度肢體圖像的報道，但是由于x線的放大及伴影效應，圖像質量較差。數字化攝影出現后，有人利用CR技術將多個大IP板配合特制固定支架豎直排列進行長距離攝影，再進行圖像后處理及拼接，但是在IP板交界處拼接痕跡明顯，無法保證測量精度，而且CR圖像的空間分辨率和信噪比等遠不及DR攝影。還有人采用CT定位相作為觀測依據，采用多層螺旋CT掃描后做表面遮蓋重建獲得全下肢圖像，但這種方法會使受檢者接受較高的輻射劑量，而且價格昂貴，性價比不高。隨著影像成像技術水平的不斷進步，DR的應用及功能逐漸增多，在圖像拼接技術方面有了極大的提高。尤其是多功能、大平板探測器DR的出現，使得真正的數字化下肢站立位全長攝影成為現實。雙下肢站立位DR全長攝影能得到高質量的數字化圖像。本組病例的圖像有著良好的對比度和清晰度，能夠反映生理狀態下負重功能位的雙下肢整體力線情況，這在全膝關節置換術（totalknee arthroplasty，TKA）的評估中尤為重要。下肢力線即下肢機械軸是骨科醫生在手術評估時關心的首要問題，這不僅是判定關節畸形的關鍵，而且根據下肢力線正確安放假體是手術成功的關鍵。許多研究認為全膝關節置換術安放的假體使用壽命在某種程度上取決于下肢力線是否合適。同時，冠狀位的膝關節角度指標對截骨和假體安放位置有重要意義：在正常的膝關節中，股骨和脛骨之間存在一生理角度，即股脛外翻角；脛骨近端關節面相對于下肢長軸存在一定程度的內翻，FT角即反映脛骨平臺的內翻情況，在術中放置股骨假體時應參考FT角外旋放置。股四頭肌角即Q角反映髕骨的力線。髕股關節的穩定性是由關節面的形狀和軟組織共同維持，增加Q角可增大髕骨的側方移位力，從而引起髕骨半脫位或脫位。而Masa等認為股骨遠端外翻角對于評估遠端股骨外翻情況則有著重要意義。通過比照下肢力線及膝關節術前各角度值與正常人群參考值范圍，可以明顯發現病變關節的力線及各角度偏離正常值范圍，為骨科手術醫生在術前整體評估關節提供較為全面的信息，有助于個體化治療方案的擬定。通過術前及術后攝片的比較，能夠反應出手術對下肢力線及各關節角度的糾正情況。雖然，由于髕骨受假體遮擋，術后Q角的測量不能完成，對評價手術效果有一定的影響，但是，本研究通過對股脛外翻角、股骨遠端外翻角、FT角術前及術后數值的比較，得出了顯著的統計學差異，顯示出手術對關節畸形的明顯改善。由于膝關節全長攝影術后Q角無法測量的這一弊端無可避免，術者在術前應充分了解影像學檢查的局限，術中嚴格測量各關節角度，才能真正達到滿意的手術效果。

雙下肢站立位DR全長攝影技術是在x線管球與平板探測器相對的狀態下，x線球管相對靜止在選定曝光范圍內的中心位置，自動調整光柵，將x線匯聚在一定的狹小區域內，當平板探測器在做垂直運動時，x射線球管配合探測器上下調整轉動角度，并進行連續攝影，將采集到的圖像數據和位置信息自動拼接成為一幅下肢整體圖像。這種攝影方案相對于其他雙下肢全長x線攝影解決方案，如傳統膠片拼接、CR單次曝光攝影及CT全下肢三維重建等有著較為明顯的優勢：首先，DR是直接數字化成像，操作簡單且成像速度快，圖像的清晰度與對比度均優于傳統膠片及CR成像；其次，DR圖像為數字化傳輸，各種測量能在計算機上直接進行；同時圖像上配備標尺，即使是在膠片上測量，結果也較傳統膠片更精確和可靠；再者，DR全下肢攝影為分段曝光后拼接，對于減小影像伴影和變形均優于單次曝光，圖像更接近于真實比例；最后，相對于CT掃描，DR成像有價格便宜、輻射劑量低及能進行站立位成像的優勢。當然，下肢為立體的三維物，膝關節的畸形可以是多平面上的，雙下肢站立位DR攝影作為一個冠狀面攝影技術并不能完全反映與膝關節各平面的角度值及所有畸形。如：無法在冠狀位上測量的脛骨平臺后傾角，即脛骨內側平臺前后緣連線與脛骨結節下脛骨中上段軸線垂線的交角。這一指標直接關系到術中脛骨平臺截骨角度、假體的安放位置以及與股骨假體的配合，因而有必要結合側位x光片或CT掃描三維重建進行術前評估。同時，當下肢發生旋轉時會引起膝關節中心位置改變，影響下肢力線及角度的測量。研究表明，外旋導致膝內翻角增大，內旋則反之。因此，在攝片時應盡量使雙下肢伸直并攏，足尖位正對前方，以減少膝關節旋轉；而對于合并有下肢旋轉畸形的患者測量角度將不可避免的有偏差。此外，雙下肢站立位DR攝影站立時間較長，對站立困難或不能配合者容易產生移動偽影而導致圖像攝取失敗也是本檢查的弊端之一。

綜上所述，雙下肢站立位DR全長攝影雖然一定的缺陷和不足，但是它操作簡單，并能以高質量的數字化圖像較為全面地反映關節畸形、下肢力線及角度等指標，為骨科下肢矯形手術，尤其是膝關節人工關節置換的手術方案制定和術后評價起到重要作用，因而，對于有條件實施的醫院，應該讓這種攝影技術作為膝關節置換的術前評估及術后評價的常規檢查。