站立负重成像技术在骨科应用进展

程晓光 李娜

述评

站立负重成像技术在骨科应用进展

程晓光 李娜

负重；放射摄影术；磁共振成像；体层摄影术，X 线计算机

人体的功能和活动多数是在站立负重状态下完成的，骨科疾病的症状也多在站立负重时加重，而卧床休息时减轻。人体骨骼是一个整体，尤其是脊柱和双下肢在站立状态下的空间关系和力线排列，对人体的运动和支持功能非常重要，所以理想的骨科影像学检查应该是站立位负重状态下，全身三维成像。

目前的影像检查多数都是通过 X 线来完成的，过多的辐射对人体有损害。全身多部位 X 线照相和 CT 扫描均使人体接受不同剂量的放射线。所以理想的影像学检查应该是站立位负重状态下，全身低辐射或无辐射成像。但在目前的临床应用中，因为力学原理和机械制造的限制，多数骨科影像检查都是卧位、局部 ［ 如X 线探测器大小为 17× 17（1= 0.0254 米）］ 和有辐射（磁共振除外）的影像检查。站立位负重状态下全身低辐射成像一直是影像设备生产厂商和骨科医师共同的追求，并已取得了明显的进步，本述评就近年来在站立位负重状态下，全身低辐射或无辐射成像技术进行综述。

一、站立位负重全身 X 线成像

在数字化成像技术出现以前，由于 X 线胶片和 X 线照相暗盒的大小（最大 14× 17）限制，一次曝光最大只能包括 17范围，无法包括全脊柱或者全下肢。当时的方法是自制一个超长暗盒，再把 X 线片拼接起来照相以解决脊柱或下肢全长照相问题。

随着临床 X 线照相的数字化，即计算机 X 线摄影（computed radiography，CR）和直接数字化 X 线摄影（digital radiography，DR）成像技术的出现，目前多数采用站立位 2～3 次曝光，然后用各种图形拼接软件进行全长拼接［1-4］。这种拼接方法是采用 2 次或 3 次分别曝光后再作拼接。以前是把 CR 或 DR 图像以 JPG 格式转出，再采用 Photoshop 或者 AutoCAD 图像处理软件进行拼接［1］。由于不是 Dicom 图像，这种拼接出来的图像无法作图像调节和精确测量，因此这种拼接方法目前已经很少用。目前多采用专业 Dicom 图像拼接软件进行拼接［2-3］。由于 X 线投照时只有中心线所在部位的图像是没有变形的，远离中心线部位的图像会发生不同程度的变形，距离中心线越远变形越明显；此外，部分骨骼结构如股骨干不同部分差别不大，因此，在拼接时应有可靠的参照物，比如铅尺和刻度，以避免拼接错误［4］。

为了避免上述分次曝光远离中心部位的变形，目前的全长摄影都采用窄缝（slot）连续扫描拼接技术，即利用 X 线准直器将 X 线限制到 3～5 cm 宽的窄带状，这样影像增强器或探测器每次只接收 3～5 cm 宽的X 线，每次曝光略有重叠，X 线球管和探测器同时平行移动连续曝光［5-6］。曝光结束后，拼接软件对图像进行自动拼接，这种成像方法减少了 X 线的变形误差，并且成像速度快［5-6］。目前，这些全长成像方法都是每次只能照一个方位，通过重新摆位置，可以照另外一个位置；此外，这些成像方法都是平面投影，而不是三维成像。

近年来研发的双向站立负重全长成像系统（European orthopedic system，EOS）采用相互垂直的双 X 线球管进行双向曝光，2 个窄条气体探测器成像时与 X 线球管同步移动，实现站立位负重状态下全长正、侧位同时成像［7］。该系统采用了微剂量气体探测器［8］，所以其放射剂量比普通 CR 低 6～9 倍［9］，比普通 DR 低 2～3 倍［10］，比 CT 少得更多［11］。而且图像质量得到了提高，检查时间缩短［9-10］。而剂量的降低使儿童脊柱或下肢全长的随访成为可能［12］。双向成像的另一个优势是可以从相互成 90° 的正、侧位图像，通过软件模拟进行站立负重位的三维成像［13］。目前，这种双向站立位负重成像技术在国外已经得到广泛应用。该系统已经开始在上海瑞金医院作临床验证［14-15］。

二、站立位负重 CT 扫描

由于目前临床使用的 CT 机在扫描时，其球管需要高速旋转，造成很大的离心力，所以，目前临床常用的 CT 扫描都是患者卧位进行扫描。锥束 CT（cone bean CT，CBCT）在牙科成像中使用广泛，目前已经有产品把牙科的 CBCT 技术用于下肢的负重站立位 CT 扫描，可以做膝关节和踝关节的负重扫描［16-18］。卧位与站立负重位扫描膝关节的关节间隙宽度有明显差异，表明站立负重状态 CT 扫描更能反映真实的生理状态［16］。目前，该项技术在国内尚未见报道。

三、站立位负重磁共振检查

由于磁共振扫描需要有很高的磁场，目前临床应用的磁共振仪采用的多数是超导磁体，需要封闭的环形线圈，因此，目前的磁共振检查多数是采用患者卧位进行扫描。关于直立式磁共振的应用，国内孟悛非等［19］进行了很好地综述。目前也有采用永磁、低场开放式、站立式磁共振，主要产品是由意大利百胜生产的 G-Scan，在国内得到一些临床应用，但应用的单位不多［20-23］。研究表明，在站立和卧位状态下，腰椎间盘突出的程度、腰椎前凸的程度以及椎管狭窄的程度都有所不同，站立位负重成像更能反映疾病的真实状态［21-25］。此外，站立位磁共振检查对髌骨不稳定以及踝关节病变的显示也更清楚［20，26］。

总之，随着成像技术的发展和骨科的进步，必将促进站立位负重状态下，全身低辐射或无辐射成像技术的发展，及其在骨科的临床应用。

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（本文编辑：王萌）

Progress of weight-bearing position imaging technology in orthopedic application

CHENG Xiao-guang， LI Na. Department of Radiology， Beijing Jishuitan Hospital， Beijing， 100035， PRC

People complete most activities in standing or weight-bearing position. Imaging examination in weight-bearing position may demonstrate the real physiological state of diseases， and its clinical application has made significant progress. This review summarizes the recent progress of the whole body X-ray imaging， CT scanning， and magnetic resonance imaging in weight-bearing position.

Weight-bearing； Radiography； Magnetic resonance imaging； Tomography， X-ray computed

10.3969/j.issn.2095-252X.2016.08.001 中图分类号：R445

100035 北京积水潭医院放射科

（2016-07-06）