全脊柱數字化拼接成像技術的臨床應用價值

[摘要] 目的 探討拼接法數字化全脊柱成像在脊柱側彎、旋轉畸形的診斷、治療及治療后復查的臨床應用價值。方法 在DR數字化成像設備及PACS影像處理系統上，檢查134例脊柱側彎、旋轉病例，共獲得168幀全脊柱影像，進行圖像質量評估和圖像觀察、測量。 結果 拼接后的圖像與拼接前的圖像甲片率差異無統計學意義（自由度=2，χ2=1.48，P＞0.05）。全脊柱圖像質量能滿足臨床對全脊柱進行觀察、診斷及對Cobb角、臨床人體平衡線的測量要求。結論 拼接法全脊柱成像清晰顯示全段脊柱結構，滿足臨床脊柱側彎、旋轉畸形測量要求，具有較大臨床應用價值。

[關鍵詞]脊柱側彎；脊柱旋轉；體層攝影術；X線計算機；圖像處理；計算機輔助

[中圖分類號] R681.5 [文獻標識碼] B [文章編號] 1673-9701（2011）22-113-03

Application of the Digital Radiography Joint for the Total Spinal Column

ZHOU Xingning XU Zhongyou ZHOU Yi HE Wanlin TANG Lei ZHOU Zan ZENG Yan

Department of Radiography，Hospital of Tibet Office to Chengdu Branch of West China Hospital， Sichuan University，Chengdu 610041，China

[Abstract] Objective To investigate the digital radiography（DR） having been jointed for the total spinal column in the diagnosis，treating and rechecking for scoliolosis and spinal rotation. Methods All 134 patients who had scoliolosis or spinal rotation were examined with DR equipment and all original imaging were prosessed on PACS，168 jointed total spinal column imaging had been analysed，including imaging quality，spinal observation and measurement. Results The difference of grade A between original and jointed spine imaging showed no statistical siginificance（P＞0.05）. The jointed total spinal imaging were satisfied in observing total spinal structure and measuring Cobb angle and demic balancing line. Conclusion The jointed total spinal column imaging provided significant value in diagnosing and measuring for scoliolosis and spinal rotation ，due to its ability to display spinal structure clearly.

[Key words] Scoliolosis；Spinal rotation；Imaging prosessing；Computer-assisted； Tomography/x-ray computed

脊柱側彎、旋轉矯形是骨科近年來發展迅速的一門學科，全脊柱影像是決定脊柱側彎、旋轉畸形治療方案的主要依據，并對矯形術后的療效評估等臨床應用具有十分重要的意義。人體脊柱是人體的中軸，上承頭顱，下連下肢帶骨，全長較長；目前已有的攝影技術對身高120cm以上患者的脊柱不能一次曝光獲得符合臨床要求的脊柱全長圖像。我院放射科采用DR數字化攝影，通過分段連續、重疊采集數字化圖像信息進行拼接的方式來獲得脊柱全長的圖像，總結報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集我院2008年11月～2010年10月所攝的DR全脊柱影像134例，術前76例，術后58例；男82例，女52例；年齡6～40歲，平均22歲。共拍攝原始圖342幀，拼接后全脊柱圖像168幀。

1.2 設備

使用北島公司BSX-50SC PSA升級型遙控透視DR多功能系統及藍韻影像通PACS系統V6.2，對獲得的數字化影像進行拼接處理。操作系統Microsoft Windows XP Profession；DR平板探測器43cm（14×17英寸）；Agfa Drystar 5302熱敏打印機，Agfa熱敏膠片（14×17英寸）。

1.3 攝影方法

首先確定患者全脊柱的長度，視患者的身高不同、側彎旋轉的程度不同而定：身高≤120cm的患者，全脊柱≤45cm，可直接選擇一次曝光獲得全脊柱圖像，而無需進行圖像拼接；身高為120～180cm的患者，全脊柱長度大致為50～67cm，則需分胸段、腰段二部分連續、重疊采集圖像數據，進行拼接獲得全脊柱圖像。

攝片時，患者站立于機架踏板上，利用球管與探測器聯動功能，左右方向上保持恒定不動，從上至下連續攝取部分重疊的數字化圖像。攝取脊柱全長正側位[1]，拍攝正位（必要時加左、右負重位/Bangding相），背部和臀部緊貼背板，雙手自然下垂輕握扶手，保持體位固定不動，中心線分別對準T8椎體及L3椎體分段曝光進行部分重疊的兩部分影像采集；拍攝側位（必要時加過伸、過屈位）時，雙手上舉輕握攝片架側邊前上方扶手，一側身體（視病情而定）緊貼背板，保持不動，圖像采集同正位。所得正位圖像應包含C5～S1椎體、雙側肩關節及骨盆。焦-探距150cm，曝光條件：正位60～85kV，16～40mAs；側位80～100kV，32～60mAs；深吸氣后呼氣再屏氣后曝光。圖像數據采集完成后，視圖像質量作適當調整后發送工作站。

1.4 拼接方法

登錄技術/診斷工作站，在“工作列表”菜單，點擊“已檢查”欄找到目標患者，雙擊進入圖像顯示界面；選擇2×1（上、下二分格）布局格式，按上下順序分別將胸段、腰段圖像載入“圖像序列布局”界面，在菜單“配置”中找到“設置”選項，將“分格線寬度”、“焦點框寬度”分別設置為0，并點擊“應用”，則上下兩幅圖像間的間隔基本“消失”。再在上下兩幅圖像相互重疊部分圖像的區域內，找到共有的、顯示清晰、特征明確而又固定的解剖部位作為拼接“目標點”，分別移動上下兩幅圖像，使該“目標點”合二為一、融為一體，再視具體情況作適當調整，即可獲得符合臨床觀察、診斷及測量要求的正位全脊柱圖像，全脊柱側位的拼接方法同正位（圖1～4）。所獲得的全脊柱影像需能保持正常的椎體形態、高度和椎間隙寬度。然后點擊右鍵，選擇“發送打印布局”，在打印預覽界面選擇1×1布局，適當調節窗寬、窗位，使上下二者之間的灰度差別盡量縮小，點擊“開始打印”即獲得滿意的全脊柱膠片。若在“圖像序列布局”界面的菜單“常規”選項中找到“文件管理”按鈕，點擊選擇“保存圖像文件”項目，彈出“保存圖像文件”窗口，通過設置“保存范圍（當前選擇圖片、當前屏幕顯示圖片或當前序列所有圖片）”、“文件類型（Bmp、Jpeg或Dicom格式文件）”及“保存途徑”，可獲得Bmp、Jpeg或Dicom格式的數字化圖像文件，進行圖像數字化存儲、傳輸等運用。

1.5 分析方法

由放射科中級以上的醫、技師及中級以上脊柱骨科醫師各兩名，對所有拼接前原片及拼接后脊柱全長圖像進行分析、評估，按照《全國放射科QA、QC學術研究會紀要》的標準及臨床觀察、測量的具體要求，綜合評定甲、乙、丙級片，對拼接前、后的脊柱X線片質量是否有差別和拼接后能否達到優質片等進行評價。

2 結果

2.1 診斷結果

134例脊柱側彎、旋轉病患中，拼接前圖像342幀，拼接后168幀。術前76例，術后58例；主彎56例，次彎79例，代償彎33例；胸椎側彎71例，腰椎側彎62例，胸腰椎側彎35例。

2.2 結果的評定

拼接前、后脊柱X線片的質量評定結果比較，采用χ2檢驗，運用卡方檢驗計算器V1.61計算，得自由度=2，χ2=1.48，P＞0.05，表明了拼接后的圖像與拼接前的圖像甲片率差異無統計學意義。拼接后的全脊柱圖像結構清晰，對比度高，對位對線好，整體上圖像質量完全能滿足臨床對全脊柱進行觀察、診斷及對Cobb角的測量要求[2]。見表1。

3 討論

脊柱側彎、旋轉畸形是青少年的常見病，嚴重者常伴有脊柱后突、斜肩及骨盆偏斜等，如不及時診斷、治療可發展成非常嚴重的畸形，繼而影響心肺功能和行動能力。臨床在診斷、評估脊柱側彎、旋轉畸形時，必須對患者的病情做全面的了解和分析，常見方法有測量側彎角（Cobb角），精確評估脊柱的額狀面負重軸、軀干的傾斜和雙肩平衡[3]。

3.1 全脊柱X線片的臨床應用價值

在立位拍攝的全脊柱X線片上，脊柱側彎角（Cobb角）反映了脊柱側彎的嚴重程度，是決定脊柱側彎、旋轉畸形治療方案制定和選擇的主要依據。一般認為Cobb角在20°～40°時，患者可行以支具（TLSO）矯形為主的非手術治療方法[4]；當Cobb角大于40°時，則必須對脊柱進行新型矯形鉤棒內固定系統（CD系統）矯形內固定和融合的手術。髂骨翼骨骺的成熟度是預測脊柱側彎、旋轉進展的主要內容[5]。全脊柱X線片，還用于評估脊柱在額狀面的負重軸、軀干的傾斜和雙肩平衡；也是對脊柱側彎、旋轉畸形矯形內固定術后療效評價的客觀依據。

全脊柱X線片范圍包括C5～S1椎體，包含雙側肩部及骨盆。片內頸椎、胸椎、腰椎、骶椎、雙肩及骨盆重組影像結構清晰，對比度高，對位、對線好，能清晰顯示全脊柱的全貌，能夠滿足臨床測量脊柱Cobb角及臨床人體平衡線等指標的測量；對矯形術后病例，能清晰顯示CD棒內固定術后的完整而清晰的全脊柱影像。

3.2 拼接法全脊柱成像與其他全脊柱成像方法的比較

拍攝立位脊柱全長X線片，現階段一般有以下幾種解決方法：①常規膠片攝影法：由于常規膠片最長為43cm，對于身高120cm以上的患者，只能采用分段攝片然后人工拼接，很難保證圖像與實體一致[6]。②特制長膠片一次曝光法：對設備要求高，操作復雜，影像密度不均勻、清晰度及分辨率較差。③CR系統專用的全脊柱成像設備，將3個IP板呈上下重疊排列置于專用脊柱攝影架上進行攝影，其缺點是連接處圖像上下密度不均勻、清晰度差，有時可見IP板邊框白色偽影[7]。④全脊柱線掃描，該設備購置費用高昂，患者檢查費用昂貴，且檢查時曝光時間較長，射線照射劑量偏大。⑤本院放射科所有DR數字化攝影拼接法，準入門檻低，對設備要求不高（CR、DR成像系統均適用），檢查費用相對低廉（性價比高），射線照射劑量低，拼接方法簡單、實用，拼接后圖像質量高，完全能滿足臨床觀察、診斷及測量要求，并可多格式進行網絡存儲、傳輸，適合各等級醫院廣泛推廣、應用。

3.3 拼接法全脊柱數字化成像的局限性及注意事項

拼接法所得全脊柱X線片：①由于胸段、腰段相重疊區域射線投照角度相反，且均不處于射線中心區域，則對該區域椎體形態、高度及椎間隙寬度需分別觀察后作適當估計；攝片時，應在保證全脊柱上下兩端包含范圍完整的情況下，中心線盡可能向全脊柱中心方向偏移。②由于胸部、腹部臟器厚度、組織密度及性質不同，在保證脊柱影像得到最佳顯示的情況下，胸部、腹部相交接區域灰度差別可能會比較明顯，故在攝影時應采用高千伏值以降低影像對比度[7，8]。③由于患者體位改變或呼吸運動，可能導致圖像清晰度降低或拼接處肋骨出現“錯位”偽影，故在檢查前與患者充分溝通，使患者密切配合保持體位固定并預先進行屏氣訓練。④拍攝時，攝照范圍必須保證獲得上、下兩幀連續而又部分重疊的影像，否則找不到公共的拼接“目標點”，拼接操作不能完成。

另外，在實際的拼接操作過程中還總結出幾點經驗：①盡可能保持全脊柱相同的放大比例和最小的放大失真；②盡量選擇水平走向、顯示清晰、特征明確而又固定的解剖部位作為公共的拼接“目標點” [2]；③向臨床同時提供全脊柱的原始圖和合成圖，以便在觀察局部的微細結構時相互佐證[5]。

[參考文獻]

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（收稿日期：2011-05-13）