双下肢全长负重位拼接摄影对全膝关节置换术的应用评估

刘九保，李林林，李晓芬

(江西省人民医院，南昌 330006)

近年来，我国罹患膝关节骨性关节炎或类风湿性关节炎的人数不断上升，临床骨科对治疗晚期膝关节疾病的有效手段是全膝关节置换术（total knee arthroplasty，TKA）。随着医学影像技术的飞速发展，下肢全长拼接摄影越来越受到临床骨科的重视，有研究证实，下肢力线重建在患者术后人工假体关节生存率及功能恢复方面具有重要的作用[1]。由于传统的非下肢全长摄片仅包括胫骨近端及股骨远端，对患者的下肢力线结构不能精准显示[2]，而下肢全长拼接摄影术，是通过对下肢分段多次曝光，利用自带的软件拼接成一幅完整的从髋关节至踝关节的双下肢正位片，能真实测量双下肢力线数据，反映全下肢的病变情况，为人工膝关节置换术提供指导依据。

1 材料与方法

1.1 一般资料 选取2017年10月-2018年6月在我科行双下肢全长负重位拼接摄片的患者45例，其中男20例，女25例；年龄40-77岁，平均52.7岁。45例患者均行人工膝关节置换手术治疗。

1.2 摄片仪器 采用岛津UNI-VISION全数字动态平板数字胃肠一体机，该系统主要由高压发生器系统、平板探测器系统，运动系统，计算机控制系统，数字图像处理系统等构成。探测器为14cm×17cm寸直接转换型平板探测器。数字图像处理系统自带图像拼接功能软件，可用于双下肢全景摄影。

1.3 检查方法 将木质台阶置于平板探测器系统(FPD)前，嘱咐患者前后位站在台阶上，尽量保持身体平稳不动。确认病人信息，进入四肢拼接程序，选择下肢全长正位项。由上向下移动平板探测器，水平拍摄，起始部位为髂骨嵴，分段摄取双髋、双膝、双踝关节正位片，终止部位包括双足，分段摄取时尽量保留3-5cm的相同重叠区。摄片条件为60-70kV，6-10mAs。摄片距离为 1.5-1.8m。检查曝光之后，摄片保存图像，点击工作站自带的内置自动拼接键，生成双下肢全长片，手动调节图像对比度及灰阶度，并发送至激光打印机。

1.4 关节置换术后摄片 对关节严重变形行关节置换术的45例病人，含单侧或双侧膝关节置换术，术后随访采用相同的摄片拼接技术获取全下肢正位片，检查时嘱咐患者尽量保持足尖向上，患侧膝关节稳定不动，并与术前全下肢正位片进行对比评估分析。

1.5 图像分析 由两名放射科高年资的主治医师分别对45例患者的下肢全长位进行膝关节形态学结构分析，并对所有下肢全长拼接图像进行下肢力线及胫股角的精准测量。

⑴下肢力线测量标准 （见图1）：①下肢机械轴：由股骨头中心点至踝关节中心点（距骨中点）的连线。股骨机械轴：股骨头中心点与膝关节中心点（胫骨髁间嵴中点）的连线；胫骨机械轴：膝关节中心点与踝关节中心点的连线。②机械轴偏距（MAD）：膝关节中心点即胫骨髁间嵴的中点，MAD即指下肢机械轴与膝关节中心点之间的距离，正常情况下，MAD位于膝关节中心点内侧 （9.7±6.8）mm。膝关节外翻畸形，下肢力线位于膝关节中心点外侧；膝关节内翻畸形，下肢力线位于膝关节中心点内侧[3]。③胫股角：应用MORELAND等提出的方法，股骨机械轴与胫骨机械轴对于膝关节中心点所形成向关节内侧的夹角[4]，正常范围182°-184°，若角度大于184°，提示外翻畸形；若小于182°，提示内翻畸形。⑵膝关节置换术后的疗效评估标准：①膝关节术后置换的下肢力线与胫股角是否达到正常范围内；②假体对位对线是否良好；③关节对应有无错位[5]。

1.6 统计学方法 数据分析采用SPSS 19.0统计软件，结果以（x±s）表示，膝关节术前及术后下肢应力线、胫股角比较均采用配对t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

45例病人均顺利完成双下肢全长拼接，图像质量清晰，无伪影及拼接线，且关节形态情况显示完整，基本符合影像诊断要求。所有图像能清晰标注膝关节下肢力线，反映患者关节畸形的整体改变，且对术后下肢力线及胫股角的改变能做出精准量化评估。MAD偏膝关节中心内侧＞15mm为膝内翻畸形，位于外侧说明膝外翻。胫股角若大于184°，提示外翻畸形；若小于182°，则提示内翻畸形。

本组病例中，膝内翻20例，下肢力线均位于膝关节中心点内侧，平均胫股角（172.34±2.16）°；膝外翻12例，下肢力线均位于膝关节中心点外侧，平均胫股角（188.78±4.25）°；无合并膝关节畸形13例，MAD 距离膝关节中心内侧 （8.82±7.16）mm，胫股角（180.14±0.63）°。术后所有患侧膝关节的下肢力线均得到纠正，达到正常范围内。20例膝关节内翻畸形患者，术后MAD距离膝关节中心内侧（8.35±7.08）mm，测量胫股角为（183.08±0.54）°，胫股角较术前比较差异有统计学意义 （t=-7.83，P=0.016）；12例膝外翻畸形患者，术后MAD距离膝关节中心内侧（8.23±7.19），测量胫股角为（183.07±0.68）°，胫股角较术前比较差异有统计学意义（t=5.613，P=0.001），膝内外翻畸形较术前均得到良好的校正（见图2-3）；无合并内外翻畸形13例患者，术后MAD距离膝关节中心内侧（8.05±7.02），测量胫股角为（182.46±0.23）°，手术前后比较，差异均无统计学意义。

3 讨论

图1 女性，40岁，无合并膝内外翻畸形

图2 患者，女性，52岁，左膝关节置换术前及术后双下肢全长摄影片

图3 患者，女性，61岁，右膝关节置换术前及术后双下肢全长摄影片

随着骨科关节矫形技术的迅猛发展，全膝关节置换术（TKA）已成为晚期膝关节病损的有效治疗手段，国内外学者[6-8]认为，TKA手术能有效改善患者的关节疼痛，恢复部分的膝关节功能，并且根据不同的膝内外翻患者，制定详尽的手术计划[6]。因此临床骨科医生要求手术前后的下肢力线及角度要做出精准的测量，对X线双下肢全长拼接摄影的高标准要求则愈发强烈。

传统的X线摄影CR拼接技术应用多个特大的IP板进行长距离摄影后行拼接，但获得的图像在IP板交界处有较明显的拼接痕迹，导致整体图像的密度不均匀失真，影响临床的精准测量及评估分析。目前，随着医学影像技术水平的飞速发展，DR双下肢全长拼接摄影愈发进步，它能够采用分次曝光、分段摄片，后期软件自动拼接，调整灰阶度，自动生成一幅完整的下肢全长的图像，并且能在PACS工作站上对力线及角度进行精准测量和量化判断，而这些都直接关系到TKA手术的方案制定和术后疗效评估。本组45例病人的双下肢全长摄影拼接，检查速度较快，有较高的对比度和清晰度，能精准的测量双下肢整体力线及内外翻畸形角度，利于下肢力线的重建，更好的为临床手术方案提供诊断依据。下肢力线的精准测量是决定假体安放成功与否的关键问题[9]。许多学者分析发现全膝关节置换术安放的假体使用寿命在某种程度上取决于下肢力线的测量是否准确[10]。

通过本次研究的术前各下肢力线及不同角度的测量发现，患侧膝关节的下肢力线及胫股角均偏离正常人群的参考值范围，有显著的统计学差异，体现了TKA对治疗关节畸形的整体疗效。然而，下肢全长X线拼接的摄影技术和测量方法很大程度上会影响下肢力线结果的精准度，特别是病人的摄片体位或合并有下肢畸形。由于下肢全长拼接术是通过拍摄髋、膝、踝为中心的三段正位片拼接而成的，并通过PCACS系统上的测量划线工具而获得相关的数据。所以正确的拍照体位是双下肢尽量伸直并拢，足尖指向前方，防止膝关节向内外旋转，其呈现的标准正位表现为：股骨髁轮廓对称，胫骨棘轮廓呈笔架样，胫腓骨近端部分重叠约占腓骨小头的1/3[11]。研究表明：外旋导致胫股角增大，内旋则反之。体位摆放偏差对下肢全长摄片测量下肢力线有着重要的影响，尤其在合并下肢关节畸形的情况下对测量结果影响会更加显著[12]。另外，双下肢负重位全长摄影对不能长久站立或者不能配合者会出现移动伪影，影响观察。

综上所述，双下肢全长拼接摄影术虽有一定的局限和缺点，但其操作简便，容易掌握，能用简洁清晰的图像反映骨科下肢畸形，并能对下肢力线及胫股角进行精准测量与重建，为临床医生在行TKA手术前提供手术参考依据，并依此制订精准的手术方案，以及对TKA术后疗效评估具有重要的临床价值。