数字化全下肢力线测量与X光片手工测量对照研究

黄向辉，凌 鸣，易 智，徐洪海，时 亮，陈 明，杨 波，张卫华

(陕西省人民医院骨二科，陕西 西安 710068)

数字化全下肢力线测量与X光片手工测量对照研究

黄向辉，凌 鸣，易 智，徐洪海，时 亮，陈 明，杨 波，张卫华

(陕西省人民医院骨二科，陕西 西安 710068)

目的 探讨数字化全下肢力线测量在人工膝关节置换术中较X光片手工测量的优越性。方法 选取34例(40膝)退行性膝关节炎患者，进行负重位全下肢X线片检查，分别采用传统方法进行下肢力线测量，以及将数字影像直接导入AutoCAD软件进行自动化测量。由两名观察者各自独立测量，测量时每种方法平行测量3次。以组内相关系数ICC评价同一测量者自身信度和不同测量者间的信度，并对比两种测量方法耗时差异。结果 各角度测量数据进行Fisher转换Z检验，不同观察者间ICC值AutoCAD法为0.943～0.995，手工测量法0.728～0.979，观察者自身ICC值AutoCAD法为0.940～0.999，手工测量法0.758～0.947，具有统计学差异(P＜0.05)。对比两种测量方法耗时差异，AutoCAD法平均耗时90.7s，显著少于手工测量法98.5 s(P＜0.05)。结论 将负重位全下肢X线片的数字资料直接导入图像分析软件进行数字化力线测量，较传统手工测量法误差小、可重复性好、快捷可靠。

全下肢力线;数字化测量;组内相关系数

目前临床评价下肢力线最重要的影像学检查为负重位全下肢X线片，其已经成为膝关节置换术的常规检查，也是进行术前评估、手术方案制定、术后疗效评估的重要依据［1］。而进行下肢力线分析的传统方法是X光片手工测量法，这种方法测量精度低，受人为因素影响较大。现将负重位全下肢X线片的数字资料直接导入AutoCAD图像分析软件进行自动化测量及力线分析，并与X光片手工测量方法进行对比分析。

1 资料与方法

1.1 病例选择

选取陕西省人民医院骨二科2014-03～2014 -09期间收治的34例退行性膝关节炎患者，共40膝，男性8例，女性26例;年龄58～81岁，平均65.42岁;左膝22例，右膝18例。

1.2 研究方法

1.2.1 采集影像资料 所有患者进行全下肢数字X线片检查，取站立负重前后位，采用Philips数字化X线摄影系统进行摄片，对股部、膝部、胫部进行分段曝光后，软件合成为全长相。收集下肢全长成像胶片以及原始数字化影像资料，分别用于手工测量及AutoCAD软件数字化自动测量。

1.2.2 测量指标及程序 首先设定主要标记线:包括股骨机械轴，股骨解剖轴，胫骨机械轴，下肢机械轴;再设定主要测量角度:髋-膝-踝角即股骨机械轴与胫骨机械轴的夹角，膝关节外翻角，股骨解剖外翻角［2］。设定统一测量指标及统一测量程序后，由我科两名固定的骨科医生进行测量，每位医师分别采用手工测量法及AutoCAD软件数字化自动测量法。对每位患者资料进行编号，阅片、测量时采取随机顺序，每种方法在不同时间点平行测量3次，时间点间隔大于1周以上，两名观察者各自独立测量，并记录每次测量耗时。

1.2.3 AutoCAD图像分析软件数字化测量法 将负重位全下肢X线片的数字资料直接导入Auto CAD图像分析软件，选取解剖标记点后两点自动连接形成各标记线，其中股骨头中心由AutoCAD软件自动生成，具体生成方法:在股骨头轮廓内上方、外上方、内下方各选取1点，内上方及内下方选取时注意避开股骨头小凹部位，以Autocad“绘图-园-三点画圆”命令生成股骨头圆形线，并自动生成圆心点，即为股骨头中心点。连线形成后自动测量两条相应轴线夹角。

1.2.4 手工测量法 将X光胶片置于观片灯箱，以记号笔直接在X光胶片上标记各定位点，以直尺连接相应两个定位点划线，以量角器手工测量相应轴线夹角。具体标记线及测量角同上。确定股骨头中心位置为双弦中垂线相交点，即在股骨头轮廓内上方、外上方、内下方共选取3点，做两条弦并做这两条弦的中垂线，相交点即为股骨头中心。量角器读数精确到1度，完成测量并记录测量值、测量耗时后，用酒精纱布完全去除标记，避免影响下次读数。

1.3 统计学分析

采用SPSS14.0软件，各角度测量值所得数据进行Fisher转换Z检验，每名医师应用两种方法测量所耗时长进行配对t检验，检验水准P＜0.05。

2 结果

2.1 组内相关系数ICC比较

应用AutoCAD法进行各角度测量，不同观察者间ICC值最小为0.943，最大为0.995，应用手工法测量时，不同观察者间ICC值最小为0.728，最大为0.979。观察者自身 ICC值 AutoCAD法最小为0.940，最大为0.999，而手工法最小为0.758，最大为0.947，各角度测量不同观察者间、以及同一观察者自身两种方法比较均具有统计学差异(P＜0.05)。

2.2 两种测量方法耗时比较

对比两种测量方法耗时差异，AutoCAD法平均耗时90.7 s，显著少于手工测量法98.5s(P＜0.05)。

3 讨论

随着我国人口老龄化的加重，临床进行人工膝关节置换病例数明显增多，而且人工膝关节置换术时根据下肢力线正确安放假体是手术成功的关键，因此，术前对下肢力线的准确测量与提高手术疗效具有直接关系。目前评价下肢力线最重要的影像学检查为负重位X线片(全下肢片)，其已经成为膝关节置换术的常规检查，也是进行术前评估、手术方案制定、术后疗效评估的重要依据［3-4］。而进行下肢力线分析的传统方法是将X线胶片置于灯箱上，采用蜡笔或标记铅笔直接在X线胶片上标记，再使用量角器进行各轴线间夹角测量。使用这种方法较耗时且误差较大，测量的精度受诸多因素影响，例如笔尖粗细、测量尺、量角器精准度等均可能导致定位点标记不准确、量角读数不准确、划线偏移误差等;另外，人工测量过程中也可由于受人为因素影响产生读数误差，即便是很有经验的医生用肉眼来多次判别同一张X线片时也可能产生不同结果。

目前数字摄影技术与图像处理软件在医学领域广泛应用。其中AutoCAD软件在数字医学领域应用最为广泛，该程序完全可以利用计算机程序达到定位点自动选取、自动连线，并进行长度、角度的精确测量，以及图像灰度、对比度、亮度等随意调节及复原［5］。本研究将负重位全下肢X线片的数字资料直接导入AutoCAD图像分析软件进行测量，并与手工测量方法进行比较，结果发现应用AutoCAD法测量时，对多个角度测量值，不同观察者间ICC值以及观察者自身ICC值均明显优于X片手工测量法，且耗时明显少于传统测量方法，结果具有统计学差异(P＜0.05)。因此，我们认为应用AutoCAD软件进行数字化全下肢力线测量，可以最有效地利用影像数据，避免图像变形，并且有助于测量者准确确定骨干中心点或关节中心点等定位标志，自动化连线、测量等功能可消除画线误差、量角器误差、读数误差等人工误差，可重复性好。而且计算机系统可以更加安全方便的保存数据，并进行数据对比分析。

［1］黄钢勇，夏军，郑余泽，等，下肢负重位全长X线片在全膝关节置换术前准备中的价值［J］，国际骨科学杂志，2012，33(6):404-406.

［2］王大伟，Lo Nagi Nung，Yeo Seng Jing.全膝关节置换的放射学力线测量［J］.中华骨科杂志，2005，25(9):565-567.

［3］李武.不同年龄阶段老年膝关节退行性骨关节炎患者关节置换手术时机选择及疗效评价［J］，中国地方病防治杂志，2014，29(5):367-368.

［4］Wai Huang CL，Wai Pan Y，Kwong Yuen C，et al.Interobserver and intraobserver error in distal femur transepicondylar axismeasurementwith computed tomography［J］.Journal of Arthroplasty.2009，24(1):96-100.

［5］陆春花，赵文荣，周汝康，等.数字化功能位全下肢X线摄影在膝关节置换术中的应用［J］，现代医学，2010，38 (5):513-514.

R814

A

1672-2639(2015)03-0045-02

2015-03-10;责任编辑 徐文梅］

2013年西安市科技计划项目SF1325(1)

黄向辉(1978—)，男，山西运城人，硕士研究生，副主任医师，研究方向:髋、膝关节退行性骨关节病诊治。