數字化斷層融合技術在骨骼病變診斷中的應用進展

吳二豐，李京徽，梁海波，張鑫鑫，劉 建，劉晨昊，馬鵬鵬，徐小威

（晉城市人民醫院醫學影像科，山西 晉城 048000）

骨骼病變是指骨骼因外傷、退化、勞損、腫瘤等因素導致的病理性變化，不同類型骨骼病變的臨床治療方式差異較大[1]，故高特異度、靈敏度的骨骼病變診斷方法極為重要。目前，臨床多通過計算機斷層掃描（Computed Tomography，CT）、磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）及數字X 線攝影（Digital radiography，DR）等傳統影像學檢查手段對骨骼病變進行鑒別診斷，通過辨別骨骼病變形態、信號強弱、密度及與周圍組織的關系等來鑒別骨骼病變的類型[2]。但此類傳統的影像學檢查方法存在輻射量大、圖像質量易受周圍重疊組織干擾、圖像分辨率低等缺點，臨床用于鑒別診斷骨骼病變時，存在一定的誤診、漏診率。近年來隨著科學技術的不斷發展，數字化斷層融合技術（Digital Tomosynthesis，DTS）被逐步應用于臨床診斷中，具有高效率、低劑量、高檢出率等優勢，可清晰顯示所選范圍內的多層面圖像，具有較高的臨床應用價值[3]。本研究擬針對DTS 的原理、特點及其在骨骼病變診斷中的應用進行論述，現報道如下。

1 DTS

DTS 是一種基于DR 的新型成像技術，由系統計算機、X 線球管、高壓裝置、X 線球管驅動系統、碘化銫平板探測器、圖像采集工作站等組件構成，可通過一次低劑量曝光，獲得所選范圍內清晰的多層面重建圖像。其原理為通過簡單的位移- 疊加生成斷層圖像，在位移- 疊加時，隨X 線球管移動，位于平板探測器上方的物體可隨著探測器距離的變化被投射在探測器的不同位置，這些投射的圖像經過適當移動，可疊加起來以生成感興趣層面的圖像，而該層面以外的圖像則因彌散而被模糊化[4]。當目標層面為支點層面（X線球管與平板探測器進行平行運動時，圍繞支點所在層面）時，探測器采集的圖像可自動疊加成為該層面的斷層圖像，無需位移，與傳統X 線掃描相同。相較于傳統的X 線體層成像技術，DTS 一次曝光即可獲得多層面的清晰圖像，能顯著減少受檢者的輻射吸收劑量。有報道顯示，DTS 于X-Y 軸層面上所得圖像的空間分辨率約為CT 的3 倍；CT 檢查時的輻射劑量約為11.95 mSv，而DTS 檢查時的輻射劑量約為0.85 mSv，明顯低于CT[5]。說明相較于CT，使用DTS 進行檢查具有空間分辨率高、輻射劑量低的優勢。此外，DTS 還具有掃描速度快、成像時間短、操作簡便、可取自由體位等優勢，被臨床廣泛應用于骨骼病變的診斷中。

2 DTS 在不同骨骼病變診斷中的應用價值

2.1 骨折

骨折是急診科常見的病種之一。目前，X 線檢查是創傷性骨折的首選檢查方式，但X 線成像技術是將三維空間結構疊加生成二維圖像，外來偽影、組織重疊影較多，導致位于較深部位﹑復雜部位的骨折或未發生錯位的骨折極易發生漏診、誤診。報道顯示，CT檢查對骨折來說具有較高的檢出率，但患者受到的輻射劑量較大，且檢查費用高昂，臨床無法以CT 檢查為常規、首選的創傷性骨折檢查方法[6]。近年來，計算機技術不斷進步，新的檢查方式不斷涌現。DTS 是一種基于數字化重建理論的全新X 線圖像重建技術，經計算機重建可獲得斷層圖像，去除金屬偽影，避免深處骨折及復雜部位形成的組織重疊偽影給臨床診斷造成干擾，可很好地觀察骨痂形成及骨折斷端的對線對位情況，對提高臨床診斷準確率、改善治療效果具有重要意義[7]。Perloff 等[8]研究顯示，DTS 對臨床鑒別診斷關節、手臂及股骨等處的隱匿性骨折具有較高的價值。Meena 等[9]在采用DTS 鑒別診斷腕舟骨骨折的相關研究中發現，DTS 可清晰顯示骨皮質及骨小梁處的骨折情況，診斷腕關節骨折尤其是舟骨骨折的敏感性及特異性均明顯高于傳統X 線檢查，還可輔助臨床鑒別跖骨關節裂傷與骨折碎片。此外，有報道顯示，DTS 用于鑒別診斷肋骨的不完全陳舊性骨折、骨折斷端無移位的完全陳舊性骨折時，其圖像顯示能力明顯優于CT，DTS 掃描重建圖像可清晰顯示未完全愈合的骨折斷端的內骨痂影[10]。但Liao 等[11]指出，DTS在鑒別診斷肋軟骨附近肋骨前段不完全性骨折，尤其是膈下肋骨骨折時，診斷較為困難；在鑒別診斷肋骨腋段處骨折時，患者需變換體位進行DTS 掃描，以提高臨床診斷準確率，減少誤診、漏診的發生。Allard 等[12]研究顯示，傳統X 線檢查用于診斷骶尾骨骨折時，誤診、漏診率約為61%，將DTS 應用于骶尾骨骨折的診斷中，有7 例行傳統X 線檢查未發現骨折征象的患者，在進一步行DTS 檢查后診斷為骶尾骨骨折。以上研究說明，DTS 用于骨折的診斷及鑒別診斷中可有效提高診斷的準確率，具有較高的臨床應用及推廣價值。

2.2 骨質侵蝕、破壞

類風濕關節炎（RA）是一種病因不明的慢性自身免疫性疾病，可導致關節內骨質侵蝕、軟骨破壞，嚴重者可發生殘疾。以往臨床常通過對RA 患者的手部、腕關節進行X 線檢查以評估其治療效果。但傳統X 線檢查對骨質侵蝕，尤其是RA 早期的骨質侵蝕敏感性較低，同時手、腕部解剖結構較為復雜，組織結構的重疊嚴重影響臨床診斷的準確性。而DTS 檢查可以早期發現骨質侵蝕、破壞，有助于臨床對RA、強直性脊柱炎骶髂關節病變進行準確分級，還可以早期發現腫瘤的骨質破壞。Prusinowska 等[13]研究證明，臨床經DTS 檢查顯示的骨質侵蝕檢出數明顯高于經傳統X 線檢查顯示的檢出數，且DTS 檢出骨質侵蝕的靈敏度較傳統X 線檢查提高約20%，說明DTS 檢查診斷骨質侵蝕的敏感性遠高于傳統X 線檢查。此外，Cajamarca-Baron 等[14]研究發現，CT 掃描檢出的骨質侵蝕數較DTS、傳統X 線均更多，敏感性更強。原因可能是，CT 掃描可為臨床提供矢狀位及軸位圖像，而DTS 檢查僅能提供冠狀位圖像，缺乏矢狀位及軸位圖像，進而影響了臨床診斷的準確性。Kirchgesner等[15]研究表明，相較于MRI 掃描，DTS 的靈敏性、特異性、準確性均更高，而DTS 與MRI 的檢查結果具有較高的一致性。上述研究說明，DTS 檢出骨質侵蝕的能力遠高于傳統X 線檢查，但低于CT 檢查，與MRI 檢查的結果一致。故DTS 可替代傳統X 線檢查作為臨床篩查RA 患者是否存在骨質侵蝕的有效手段，具有較高的靈敏度及特異度。

2.3 脊柱感染性病變

脊柱結核的發病率位于全身骨骼結核的首位，占40% ～50%，患者多為青壯年人群，兒童次之，老年人亦存在患病風險。成年人患病率最高的脊柱結核為腰椎結核，其次為胸椎結核，頸椎、骶椎結核的患病率最低，兒童則是胸椎、胸腰段結核的發病風險最高。目前，結核病的臨床診斷方法多為DR 聯合結核菌素試驗，但普通DR 檢查的誤診、漏診率較高。布魯氏桿菌性脊柱炎臨床檢查可見椎體骨質破壞及椎間隙狹窄等現象，與脊柱結核較為相似，不同的是布魯氏桿菌感染時未出現椎旁膿腫。普通X 線檢查時脊柱結核易與布魯氏桿菌性脊柱炎、其他脊柱非特異性感染等脊柱病變混淆，臨床難以鑒別。而DTS 具有輻射劑量低、空間分辨率高等特點，可發現深層部位的感染，如脊柱結核、布魯氏桿菌性脊柱炎以及其他脊柱非特異性感染等，且能夠清晰顯示病變位置全貌、脊柱整體情況、椎間隙狹窄程度等，有利于臨床鑒別診斷脊柱結核、布魯氏桿菌性脊柱炎等脊柱感染性病變。研究顯示，脊柱正側位DTS 掃描及X 線平掃的圖像質量良好率分別為100%、86.09%，DTS 掃描時椎體骨質破壞、椎旁膿腫及死骨形成的檢出率分別為100.00%、63.64%、68.18%，而X 線平掃時椎體骨質破壞、椎旁膿腫及死骨形成的檢出率分別為86.36%、36.36%、31.82%，說明DTS 掃描可用于診斷脊柱結核，能清晰顯示脊柱各處的病變情況，值得臨床推廣[16]。究其原因主要是，X 線平掃時圖像分辨率較差，同時組織器官疊加造成干擾，對早期骨骼細微病變的顯示能力有限，對椎旁膿腫、椎管受累等病變的顯示敏感性較低；而DTS 檢查克服了常規X 線平掃的不足，能夠清晰顯示掃描部位的復雜結構及病變與周圍組織的關系，同時脊柱結核早期細微的骨質破壞、死骨形成也可清晰顯示。DTS 用于診斷脊柱結核，可有效消除腸道氣便影的影響，還能清晰顯示骨質破壞、死骨片、骨質鈣化、椎旁膿腫、椎管受累等各種骨骼病變，對脊柱結核的早期診斷、治療均有重要意義，可在臨床上應用及推廣。

2.4 關節病變

陳劉成等[17]研究顯示，DTS 圖像質量明顯高于傳統的DR 圖像質量，普通X 線檢查對關節脫位的漏診率較高；兒童的關節囊、關節韌帶等較為松弛，頸部的肌肉力量不強，頸椎關節極易發生錯位，普通X線檢查時，張口位對患兒具有較高的要求，兒童年齡小、活潑好動，依從性較差，故X 線攝影的成功率較低；同時，寰樞椎的位置較為特殊，枕骨、門齒等極易遮擋寰樞椎，影響攝片效果；而DTS 的斷層性質，使臨床檢查時不必采取張口位亦可消除其他骨骼組織的遮擋，可清晰顯示寰樞椎結構與關節間隙，大幅度降低臨床檢查時鑒別診斷的難度。邱先發[18]研究發現，DTS 是臨床評估關節病變程度的最佳檢查方式，可清晰顯示關節間隙狹窄的程度及關節結構等，且臨床診斷快速、簡便，檢出率高。Ha 等[19]報道，DTS 用于掃描髖關節具有極好的顯示效果，患者分別于標準站位與模擬發病的站立位下行DTS 矢狀面掃描成像，在重建圖像中選取患側股骨頭及髖關節等顯示最為完整的層面，觀察髖關節前覆蓋不同體位下的區別、變化，有助于臨床研究髖關節前脫位的機制。

2.5 關節置換術后效果評估及隨訪

關節置換術是臨床治療重度關節病變的常用外科術式，可有效緩解關節疼痛，提高病變關節的活動度，改善患者的生活質量。但人工關節隨著使用時間的延長，會發生無菌性松動，影響患者的預后。目前，臨床多通過影像學檢查來評估關節置換術后患者的恢復效果，常用的有DR、CT、MRI 等檢查。但上述檢查方式均可出現金屬偽影，不能清晰顯示假體與骨、骨水泥交界處的解剖結構，嚴重影響臨床診斷、評估。而DTS 具有極佳的去金屬偽影功能，可早期發現假體位置不良、松動、微小骨折等情況。研究顯示，DTS檢查的優片率明顯高于DR 檢查及CT 檢查，僅可見少許的金屬偽影[20]。綜上，患者在關節置換術后采用DTS 進行復查，可明顯減少因金屬高原子序數導致的線束硬化性偽影，明顯提高圖像質量，為臨床提供更為優質、可靠的影像學結果。

3 小結與展望

綜上所述，臨床可通過DTS 鑒別診斷各類骨骼病變，相較于其他傳統的影像學檢查方式，DTS 具有更高的靈敏度、特異度及準確性，且圖像質量高、輻射劑量低、價格低廉，具有極高的臨床推廣價值。但目前DTS 的相關研究較少，需要更多的研究數據及臨床數據為進一步完善DTS 的軟件開發及臨床應用提供支持，后續研究中可進一步加大樣本量，深入研究DTS 對其他各類疾病的診斷價值，使DTS 能夠在臨床上得到進一步推廣。