Slot雙下肢全長攝影在全膝關節置換術中的應用價值

韓瑞，董進，蔣鴻，孫秋，梅海清，蔣宇宏

（湖北省武漢市第一醫院 放射科，湖北 武漢 430022）

隨著影像技術的發展和臨床需求，雙下肢全長攝影技術已經被廣泛應用于臨床。但以往雙下肢攝影主要采用計算機X射線攝影（computered radio graphy，CR）或數字化X射線攝影（digital radio graphy，DR）分段攝影，后經拼接而成[1]，然而這種拼接往往存在一些拼接偽影，嚴重影響圖像質量，近年來，狹縫攝影技術（Slot radiography）雙下肢全長攝影已經應用于臨床，其較以往技術具有無可比擬的優勢，本研究將從Slot雙下肢成像技術、圖像質量及其在膝關節置換術的臨床應用進行全面探討。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2013年11月-2017年3月本院89例以膝關節疼痛進行全膝關節置換術患者，手術膝關節99個，年齡46～89歲，平均68.1歲。所有患者手術前后均行Slot雙下肢全長攝影術。

1.2 方法

所有檢查通過Sonialvision safire動態平板透視攝影系統（日本島津公司）完成，選擇Slot中的高質量正位片（high quallty front，HQF），掃描參數如下：管電壓85 kV；管電流400 mA；掃描采取分段進行，一般掃描24～26段，每段長度約80～100 mm。檢查方法如下：患者直立于攝影床的腳踏板上，背部緊靠床面，雙下肢伸直，兩腳稍分開，腳尖向前，呈標準前后位體位，雙手扶穩兩側扶手，胸、腹可用固定帶固定，焦片距150 cm。體位擺好，用脈速率為3.75幀/s脈沖模式進行快速透視定位，定位像：先定下緣，下以踝關節下緣2 cm為準，透視下雙踝關節位于視野正中，然后定上緣，上以股骨頭髖臼上緣3 cm為準，透視下雙髖關節位于視野正中。透視下機器自動設定曝光參數，然后松開透視腳閘，按下曝光按鈕，球管自動從上至下攝影，當顯示屏上出現踝關節關節影像時，松開按鈕停止曝光。

1.3 圖像處理

將采集的分段圖像（約24～26分段圖像）傳輸至Syngo（X VB20D）Workplace，選中分段圖像，點擊工作站中的Slot，選擇Slot HQF，其他選項采用默認值，對圖像進行自動拼接及相關的后處理，得到患者雙下肢全長攝影圖像。

1.4 圖像質量評分

22位具有＞20年的放射診斷醫師分別對圖像質量進行獨立評分。評分方法，該研究采取0～2分的主觀評分辦法：0分：圖像模糊不清，拼接偽影嚴重，部分關節存在拼接錯位；1分：圖像質量尚可，部分區域存在少許拼接偽影，部分骨皮質欠清晰；2分：圖像質量清晰，無拼接偽影，骨皮質顯示清晰。0分表示圖片質量差不能用于診斷；1分表示圖像中等，勉強可用；2分圖像質量優良，可以完全滿足診斷需求，每位患者的圖像質量最終得分最終以2位放射科醫師的評分均分作為圖像質量的最終得分。

1.5 下肢力線及脛股角的測量及假體植入效果評估

1.5.1 在Syngo（X VB20D）Workplace對所有患者質量優良的雙下肢圖像進行下肢應力線及脛股角的測量具體測量標準：下肢力線為由髖關節中點至膝關節中點再至踝關節中點的連線，膝關節外翻畸形，下肢力線位于膝關節的外側，膝關節內翻畸形，下肢力線位于膝關節內側，正常下肢力線與重心垂直線夾角為3°左右；脛股角：應用MORELAND等提出的方法[2]，股骨軸線與脛骨軸線相較于脛骨髁中點所形成的向內側的夾角，正常組（182°～184°），外翻畸形（＞184°），內翻畸形（＜182°），并對比手術前后下肢力線和脛股角。

1.5.2 人工膝關節假體植入效果的X射線評估主要從以下進行評估：①假體對位、對線是否良好，上下假關節面有無錯位；②假體周圍有無骨折；③置換膝關節下肢力線與脛股角是否恢復正常范圍[3]。

1.6 統計學方法

數據分析采用SPSS 19.0統計軟件，計量資料以均數±標準差（±s）表示，術前術后應力線、股脛角采用配對t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

89例患者Slot雙下肢全長攝像一次成功率100%，成像時間短，操作簡便、快捷，每位患者圖像質量評分均為2分，質量優良，完全滿足診斷及臨床的要求。

圖1 患者，女性，72歲右側膝關節置換術前及術后Slot雙下肢全長攝影圖

89例患者術前均得到全面準確的評估，80例為骨性關節炎，9例為創傷性骨關節炎，其中，合并膝內翻畸形17例，下肢力線均位于膝關節的內側，平均脛股角（171.28±5.55）°；膝外翻畸形患者8例，下肢力線均位于膝關節的外側，平均脛股角（189.34±3.48）°；無合并內外翻畸形者64例，下肢力線與重力垂線夾角（2.86±0.18）°，脛股角（183.08±0.81）°。典型病例見圖1～3。

圖2 患者，女性，71歲，右側膝關節置換術前及術后Slot雙下肢全長攝影圖

圖3 患者，男性，59歲，左膝關節置換術前及術后Slot雙下肢全長攝影圖

術后所有患者假體對位、對線良好，假體周圍無骨折，所有患者下肢力線和脛股角均為正常范圍，17例膝關節內翻畸形患者，術后下肢力線與重力垂線夾角（3.01±0.21）°，脛股角（183.09±0.60）°，脛股角較術前比較差異有統計學意義（t=-6.59，P=0.015）；8例膝外翻畸形患者，術后下肢力線與重力垂線夾角（3.00±0.18）°，脛股角（183.08±0.72）°，脛股角較術前比較差異有統計學意義（t=5.597，P=0.001），膝內外翻畸形較術前均得到良好的校正；無合并內外翻畸形64例患者術后下肢力線與重力垂線夾角（2.97±0.05）°，脛股角（182.88±0.53）°，兩者與術前比較，差異均無統計學意義（t前者=0.725，P=0.487，t后者=-2.090，P=0.070）。

3 討論

膝關節是人體最大的關節之一，其解剖結構復雜，易受到外傷和多重病變的困擾，導致其功能受損，嚴重影響到患者的日常生活質量，近年來隨著醫學的發展，全膝關節置換術已經成為膝關節病變患者有效的治療手段，并具有很好的安全性和有效性，但其手術精確度要求高，特別對一些合并膝內外翻畸形患者，所做的手術計劃也不盡相同，稍有偏差可能會影響患者的手術效果，因此在術前及術后都要對其進行全面的評估[4-6]，限于影像技術的發展，以往膝關節置換術患者僅能通過拍攝雙膝關節正位來觀察患膝關節的局部情況，無法對整個下肢（如下肢力線、脛股角等）進行有效的評估，因而不能對手術患者術前手術方案制定及術后療效評估提供有用的參考。

隨著醫學影像技術的不斷發展，當YANIV等人[7]提出X射線圖像拼接技術理論，使得重構人體長骨全景圖像的愿望成為現實。但是在模擬X射線成像時代，因為沒有相對長的暗盒及膠片，只能拍攝骨盆、股骨中上段、股骨中下段、膝關節、脛腓骨及踝關節片，然后從上到下依次將照片進行重合拼接和測量相關數據，該技術耗時長，射線劑量高，圖像質量不佳。上世紀80年代，X射線攝影進入數字化攝影時代，許多CR廠家都開發長骨拼接軟件，但獲得的圖像在“IP板”交界處拼接處痕跡明顯，多次拼接也可導致整體密度不均勻[8]，不能完全滿足臨床的需求。DR的臨床應用，使得雙下肢全長攝影得到一定的改善[9]，許多DR生產廠家并為之提供相應的硬件和軟件支持系統[10]，但大都是采用分段、分次曝光攝影技術，由于拍攝角度的不完全相同、曝光條件的不同，患者在拍攝過程中堅持不久會有細微或較大的晃動等原因，可導致拼接時存在誤差、出現重疊過多過少或拼接不上等問題。為避免該問題，也有醫院采用多層螺旋CT或MR雙下肢掃描后再進行圖像后處理獲得下肢骨全長的圖像，但存在輻射劑量較高，掃描時間長，且價格昂貴等缺點[11-14]。

動態平板系統的狹縫拼接攝影技術彌補以上各種方法的缺陷和不足，是在整個影像系統滑動的同時X射線做狹縫狀攝影，成像速度更快，檢查床和球管在成像過程中可以任意角度進行投射，保證X射線的垂直攝入，在一定程度上消除因體位方向上的放大效應，其探測器采集數據敏感性高，加入多重提高圖像質量的功能，如最少脈速率為3.75 FPS的脈沖透視功能、自動透視濾波器、自動格式準直系統、自動劑量率控制功能等，使圖像更加精確。同時在射線劑量方面，X射線的垂直攝入、探測器采用多重降低輻射劑量的功能在一定程度上減少患者的輻射劑量[15-17]。

89例使用狹縫全景技術雙下肢全長攝影，檢查時間快，部分相對較重的患者也很容易掃描成功，同時成像時球管與平板同步運動，床面保持不動，保持患者和床面的相對穩定，再加上掃描前使用固定帶將患者的胸部及腹部固定，進一步減少因晃動而產生的偽影，保證采集的每段圖像質量，杜絕后期圖像拼接過程中的錯位現象。所有患者檢查前均嚴格擺好體位，在極短的時間內透視確定自動設定曝光參數，患者所受的輻射劑量也大大減低。在圖像后處理方面，掃描的原始分段（24～26段）的圖像傳輸至工作站，通過點擊Slot軟件進行拼接，拼接時間一般在3 s左右，同時可對圖像的窗寬、窗位進行適當的調節，進一步保證圖像的質量，計算機自動拼接有效地避免一些人為的錯誤。

通過筆者從成像技術、圖像質量，以及在膝關節置換術的臨床應用對Slot雙下肢全長攝影全面的探討。筆者認為，與傳統的雙下肢成像技術比較，其具有操作簡單、成功率高、畸變率低、測量精度高、圖像質量好以及無拼接痕跡等優點，對患者術前評估及術后復查具有重要的臨床價值。但是在檢查中要求技師必須熟練掌握其性能，嚴格擺位，在圖像拼接完成后必須標有相應的比例刻度標尺，以利于膠片打印長度的測量計算。而且對嚴重“X”形或“O”形腿患者，由于掃描部位不在視野范圍內，不能進行檢查。同時全景影像涉及到圖像拼接技術和后處理方法，設備的可靠性及效準很重要，需要定期進行質控和調試。

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