全脊柱數字化X線拼接攝影技術在脊柱側彎診斷的臨床應用

余靈光 張光輝

（惠州市中醫醫院醫學影像科，廣東 惠州，516001）

近年來，隨著人們學習壓力和工作壓力逐漸增加，伴隨不良的生活行為習慣，患有不同程度脊椎側彎的人數不斷增長，特別是坐姿不正、肩上背包負荷較重的青少年，長期體力勞動者以及骨質疏松老年人。脊柱側彎會導致軀體外觀不正，出現高低肩或者骨盆不平衡以及“長短腿”現象，可導致椎間盤病變壓迫神經，出現軀體疼痛。嚴重的軀體畸形影響心肺功能，引起胸悶胸痛、呼吸困難、行走不便等情況。脊柱是人體的承重骨，支撐著整個人體的架構，對日常生活、工作、學習有著非常重要的作用。脊柱的側彎對患者的正常生活造成很多不良影響，需要及時進行診療。在傳統檢查中，非全脊柱攝影由于探測器的尺寸受限，只能頸椎、胸椎、腰椎、骶尾椎分別單幅成像，不能在同一張圖片上顯示全脊柱全景圖像，無法精確顯示和測量患者的全脊柱力線軸線結構。而全脊柱數字化X線拼接攝影技術通過對脊椎分段多次曝光，然后采用自身系統內置的拼接軟件拼接成一幅完整的從頸椎至骶尾椎的全脊柱正或側位片，能完整顯示全脊柱的病情特征，更為準確地測量全脊柱側彎曲度，為脊柱側彎的檢查提供診斷依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021年7月～2022年2月于惠州市中醫醫院就診并進行全脊柱數字化X線拼接攝影技術（DR）檢查的脊柱側彎患者共50例，其中男15例，女35例，年齡6～66歲，平均年齡（19.83±1.86）歲。所有患者的圖像均顯示不同程度的脊柱側彎。

1.2 技術方法

1.2.1 影像設備

影像設備采用X光機數字化透視攝影X線DR系統（生產企業：安健科技公司，型號：DTP573），此DR設備主要包括高壓發生器X線球管曝光系統、平板探測器信息采集系統、檢查床運動輔助系統、操作臺計算機控制系統、數字化圖像處理系統等。平板探測器為14×17英寸規格的直接轉換型平板探測器。數字化圖像處理系統為DXRay Diagnost系統，該系統可實現圖像自動拼接功能，用于全脊柱全長拼接攝影技術。

1.2.2 攝影技術

拍攝全脊柱正位片時，囑咐患者先除去身上附著金屬異物的衣物和飾品，然后前后位方向站立于攝影架專用踏板上面，臀部和肩背部緊貼攝影床，雙手自然下垂抓住兩旁的固定護手，保持身體穩定，防止肢體運動而產生運動偽影。拍攝全脊柱側位片時，患者一側身體緊靠于攝影床板，雙手上舉并握住攝影床側面上方的固定扶手保持身體平穩。技師核對檢查申請單，選定患者信息和全脊柱攝影部位進入攝影程序，設置攝影最高點和最低點，囑咐患者肢體保持不動平靜呼吸下屏住呼吸，X線球管和平板探測器自上而下移動，分三次曝光，分別攝取頸椎、胸椎、腰骶椎三張圖像，身高較高者需四次曝光攝取四張圖像。攝取的圖像范圍最上端平雙耳連線，最下端平恥骨聯合，圖像銜接處應盡可能保留30～50 mm的重疊區域，為了更好地實行圖像的拼接。攝片焦-肢體距離選擇1.8 m，以減小幾何放大變形失真的發生。曝光條件采用AEC自動曝光參數，AEC可以根據部位的肥瘦程度不同適時調整攝影參數，使攝取的圖像對比度、灰階度更適中，拼接過度更為平順。曝光結束后運用系統軟件中的拼接功能選中三幅圖像自動拼接成全景脊柱全長片。如果有重疊不完全或者出現錯位現象需二次選擇拼接匹配點重新進行拼接，拼接后的圖像邊緣可適當修剪使圖像更加整齊、大小更合適，必要時適當調整窗寬、窗位以達到最佳顯示效果。標注體位右（R）或者左（L）標記后保存并傳送至激光干式膠片打印機和PACS影像儲存診斷工作站。

1.3 圖像分析研究

1.3.1 圖像質量評估

由醫學影像科高年資主治醫師、主管技師對所有患者全脊柱的圖像質量進行評價評分。評分方式：此評分方式主要運用0～2分的主觀經驗觀察評分方式，0分一般指顯示的圖像模糊不清，拼接偽影嚴重，而且出現明顯關節拼接錯位的情況；1分通常是指圖像質量一般，對比度、灰階度尚且可以，少部分骨皮質骨紋理清晰度不夠，沒有或只有小部分區域出現拼接不良的情況；2分則是指圖像質量較高，且清晰對比度、灰階度適中，且骨皮質骨紋理清晰度較高，拼接良好沒有偽影的情況出現。用這種評分方式時，0分的圖像說明圖片質量較差，不能作為診斷使用；1分的圖像提示圖像質量中等，可以應用于診斷；2分的圖像是指圖像顯現效果質量優秀，完全可以達到診斷所需的各種要求。本研究納入標準為質量評價評分達到2分的圖像。

1.3.2 圖像診斷分析

由醫學影像科高年資主治醫師對所有患者全脊柱的圖像進行分析診斷、測量，完成初步報告，由高級職稱醫師審核報告。診斷的內容主要包括椎體骨質、形態、椎間隙、相鄰關節關系、生理力線、軸線曲度等。

脊柱側彎通常采用對側彎曲角度的測量來評估，而角度測量最常運用Cobb角度測量方法。用來測量的X線片為脊柱標準全長的正位相片。要測量Cobb角度首先需要確定脊柱側彎的端椎。上端椎、下端椎是指側彎中向脊柱側彎凹側傾斜度最大的椎體。脊柱側彎凸側的椎間隙較寬，而在凹側椎間隙開始變寬的第一個椎體被認為不屬于該彎曲的一部分，因此其相鄰的一個椎體被認為是該彎曲的端椎。然后在脊柱側彎的上端椎椎體上邊緣畫一條平行線，在脊柱彎曲的下端椎椎體下邊緣畫一條平行線，在兩條平行線上最合適的點上分別作出兩條垂直線，這兩條垂直線所形成的夾角就是側彎Cobb角（比較大的側彎時，上述兩條橫線的直接交角就等同于Cobb角）。根據所測出來的Cobb角度大小來評估治療方案。當Cobb角≤15°時，考慮保守治療方案，可以在康復理療師的指導下進行姿勢矯正的動作訓練，定期隨訪復查，實行動態觀察；當15°＜Cobb角≤40°時，配合支具進行治療；當Cobb角 ＞40°時，建議通過手術方式治療。治療前后對所測的Cobb角度進行對比則可以用來評價治療的效果情況。

2 結果

本研究的50例患者的全脊柱圖像均可以清晰明顯地呈現在同一張膠片之中，整體直觀，清晰顯示脊柱椎體骨質、相鄰關節結構關系，可進行長度測量、椎體定位、軸線側彎方向和角度測量，能很好地滿足臨床要求。拼接過程中49例一次性自動拼接完成，圖像質量評分達到2分；1例拼接輕度對位不齊需二次選取拼接匹配點重新拼接，重新拼接后沒有出現拼接錯位現象，圖像質量評分達到2分，符合本研究評分標準。

3 討論

隨著社會的發展，科學技術水平的不斷進步，信息技術水平的逐漸提高，對脊柱側彎的檢查設備越來越先進，方法也越來越多。現在有很多醫院采用普通X線機或數字化X線DR拼接的方式，對脊柱全長進行攝影拼接，也有些醫院運用計算機斷層掃描技術CT或者磁共振成像MRI進行掃描，然后再用后處理軟件重建來得到脊柱全長影像。現就各種技術的成像方法和優缺點進行如下討論。

3.1 傳統膠片拼接技術

由于X線設備比較落后，不具備自動拼接功能軟件，只能在顯示屏拼接打印在同一張膠片上。攝影時患者立于專用站臺保持身體平穩，并在體部邊緣貼置標度卡尺，X線球管和平板探測器自上而下移動，分別攝取頸椎、胸椎、腰骶椎三張圖像，然后膠片采用三分格把三幅圖像根據卡尺標度和解剖位置銜接對齊排版發送至打片機打印膠片，在膠片上進行生理力線、軸線曲度的測量。這種方法可以對全脊柱角度進行大致的測量，但由于膠片分格排版存在間隙，所以得出的圖像并不是無縫拼接的，測量的結果也會產生誤差。這種方法適用于一些影像設備條件較差的基層醫院，大致對脊柱側彎進行測量評估。

3.2 CT全脊柱拼接技術

CT全脊柱拼接技術是使患者仰臥于檢查床后，對其全脊柱椎體進行螺旋掃描得到椎體原始數據，運用圖像后處理功能重建出全脊柱的VR圖像或多平面（冠矢狀）MPR圖像。在冠狀位MPR圖像上進行Cobb角度測量。CT全脊柱拼接技術雖然可以得到全長影像并進行相關測量，但由于采用的體位是仰臥位，所以無法獲取脊柱立位負重狀態下的生理力線相關功能影像信息。且CT成像相比于普通DR攝影輻射劑量有所增加，價格較高，患者接受程度相對降低。

3.3 MRI全脊柱拼接技術

MRI全脊柱拼接技術和CT全脊柱拼接技術同樣是采取仰臥位檢查，檢查前排除禁忌證，除去身上磁性、金屬異物。囑咐患者仰臥于檢查床，采用脊柱專用線圈，選擇患者信息進入掃描程序。常規掃描序列：TWI、TWI和TWI抑脂序列矢狀位，TWI橫斷位。選用矢狀位圖像進行全長拼接時，只能查看脊柱前后彎突曲度情況。而脊柱側向彎突必需增加冠狀位掃描進行拼接，然后在冠狀位圖像上進行Cobb角度測量。由于脊柱生理曲度的存在，MRI拼接冠狀位圖像可能出現椎體不在同一平面的現象，影響測量的精準度。且MRI檢查禁忌證多、檢查時間長、費用高，同樣無法獲取脊柱立位負重狀態下的生理力線相關功能影像信息，所以MRI全脊柱拼接技術不適合作為脊柱側彎檢查的首選方法。

3.4 全脊柱數字化X線拼接攝影技術

全脊柱數字化X線拼接攝影技術方法便捷，禁忌證少，短時間曝光X線輻射劑量較低，檢查費用便宜，患者容易接受。圖像傳送至PACS工作站能夠運用圖像后處理軟件進行窗寬窗位調節、長度測量、椎體定位、軸線側彎方向和角度分析等操作，滿足臨床所需。雖然X線投影為二維平面成像，對椎體內部結構和軟組織顯示不如CT和MRI，但在冠狀面測量脊柱側彎曲度有較大優勢，并能提供立位負重位功能性影像。而且圖像的變形失真現象可以通過調整焦-肢-膠距來改善，當焦-肢距越大，肢-膠距越小時失真率越低，圖像越接近真實尺寸。本次研究，影像技師提高了焦點到肢體間的距離，并使患者肢體盡可能地貼近攝影床，降低肢-膠距，保證了拼接后的圖像長度真實、力線準確、測量數據可靠。

綜上所述，全脊柱數字化X線拼接攝影技術，操作簡單方便，性價比高，能夠實現圖像無縫拼接，全景成像清晰完整，可全面觀察椎體、椎間盤、生理曲度等情況，精準測量脊柱長度、角度，能夠獲取立位負重功能準確信息，為臨床診斷和評估治療提供可靠的依據，具有重要的臨床應用價值。