多层螺旋CT三维重建在骨关节损伤中的应用

宋建忠

随着生活节奏的加快，骨关节损伤成为临床常见病、多发病，以往临床大多通过普通X线DR(digital radiography)平片检查进行诊断，指导临床治疗。但由于人体的骨关节形态多样，部分关节结构复杂，DR摄影得到的是重叠影像，使相当一部分细微的隐匿性骨折及较复杂的关节脱位不能清楚显示[1]。随着科学进步，大量先进设备应用于临床，如多排螺旋CT三维成像技术(three-dimensional-reconstruction)的应用，以其强大的图像后处理能力，多平面、多维图像的显示技术，能有效弥补DR摄影的不足[2]。本文回顾分析2015年8月至2017年3月我院骨科收治的骨关节损伤患者共计58例，分别应用DR平片和128层螺旋CT三维重建图像进行检查诊断，并进行比较，以探讨螺旋CT三维重建在骨关节损伤中的应用价值。

1 材料与方法

1.1 对象 2015年8月至2017年3月我院骨科收治的骨关节损伤患者共计58例作为临床研究对象，其中男35例，女23例；年龄16～65岁，平均年龄(35.24±6.08)岁；8例患者为挤压伤，12例患者为暴力伤，15例患者为钝器伤，23例患者为锐器伤。患者均经临床确诊为外伤性骨折、脱位。

1.2 设备及参数条件 普通X线摄影设备使用德国进口西门子数字DR机，型号：SOMATOM DR 515数字成像仪，主要参数：额定电流300 mA；额定电压40～150 kV；摄片时间范围0.01～6 s；滤线栅参数：1∶12(酌情使用)。CT设备使用德国西门子公司进口螺旋CT机，型号：SOMATOMperspective 64排128层螺旋CT，参数：额定电流500 mA，额定电压150 kV，球管热容量3.0 kW。

1.3 检查方法 DR检查按照摄片规范选取摄影体位，管电压45～75 kV；管电流50～300 mA；曝光量10～130 mAs；摄影时间≤0.1 s，焦点距平板探测器0.3～1.0 m。CT扫描采取仰卧体位，头先进体位，下肢扫描足先进体位。先扫描定位像，根据定位像病变部位或临床需求确定扫描范围。机器参数：管电流100～150 mA；管电压80～120 kV；扫描时间0.3～0.5 s；矩阵范围512×512；扫描层厚1.0 mm；层间距0.8 mm；三维重建FOV根据扫描范围需要，用VRT、MPR、MIP方式重建。图像均使用柯达激光自动胶片打印机出片。

1.4 评价指标 检出率＝某种检查显示的骨折病例数/骨折病例总数×100%，用以反映该检查方式的检查效果，并用以比较不同检查方式间检查效果的差异性。

1.5 统计学方法 应用SPSS 20.0统计学软件对结果数据进行统计学分析。计量资料以(±s)表示。计数资料采用χ2检验进行率/构成比的比较(必要时辅以Fisher确切概率法)。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果(表1)

58例骨折病例中，CT三维重建显示骨折58例，检出率100%(58/58)，DR平片显示骨折32例，检出率55.2%(32/58)，两者间检出率差异有高度统计学意义(χ2=33.51，P＜0.001)。骨关节损伤部位在颅骨、胸廓、脊柱或骨盆时CT三维重建与DR平片间检出率差异有统计学意义(P＜0.05)，损伤部位在四肢时检出率间差异无统计学意义(P＞0.05)。

表1 骨关节损伤DR平片与CT三维重建骨关节骨折检出率比较[n(%)]

3 讨论

自从X线应用于临床，骨关节损伤诊断主要依靠平片检查，诊断结果供临床治疗参考。随着科学的进步，数字化影像设备大量应用于临床，X线摄影DR的出现，使照片空间分辨率有了较大提高，其后处理能力，尤其是窗宽床位的调节技术，使普通X线的检查上了一个新台阶[3]，但DR摄片常出现投照不理想的情况，主要有以下几种：①部分老人及儿童不能配合标准摄影体位。②由于患肢疼痛或畸形不能配合。③投照部位不规则或结构比较复杂(如颅骨、脊柱骨、盆骨等)的部位。④摄片时出现较多的重叠影像等；必然会加大投照及正确诊断的难度，使临床制定良好的治疗方案增加了难度[4]。常规CT平扫对于多发骨折的检出有一定的优势，尤其是一些平片不能显示的隐匿性骨折，但同时也存在诊断信息丢失，对于骨折线全景及骨折端移位情况显示的局限性，出现不能完整提供骨折信息的现象[5]，因此，即便是已经发现了骨折，但对于其确定精确的损伤部位及整体形态也不能进行有效的判断。

90年代中后期，随着螺旋CT的发展和应用，三维技术在临床有了较大发展，从主要应用于血管等检查外，应用范围扩大到了骨关节疾病及损伤的检查，图像显示实现了较大提高[6]。CT三维重建的常用方法有：①多平面重建(multi-planar reformation，MPR)是将一组薄层的横断面图像体素数据，通过计算机后处理技术使这些数据重新排列，获得诊断需要的断层层面的二维图像，可根据诊断需要来显示组织器官内的复杂解剖关系，有利于病变的准确定位。②最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)是通过计算机处理，按照虚拟的操作者观察方向对被观察者的容积数据进行线束投影，将每一线束所遇密度最高的体素投影在与线束垂直的平面上，可以从任意平面观察，特点是图像分辨率高，组织失真率少。③容积再现(volume rendering，VR)技术是利用螺旋CT容积扫描的所有体素数据，通过图像重组从而显示出具有三维立体视觉效果的组织结构，显示骨骼、关节三维空间解剖关系清晰，可以任意角度旋转，根据观察者需要，显示被观察物体内部任意层次的形态，帮助确定病变与周围重要结构的空间位置关系。

本次研究结果发现，DR平片在四肢损伤摄片中，除了少数隐匿性骨折因图像重叠或摄片体位选择不当难以显示以外，均能有效显示骨关节损伤的情况[7]。对于颅骨、脊柱、骨盆等较复杂部位的检查，多层螺旋CT三维重建有较大优势[8]。其中3例肩关节骨折的患者多层螺旋CT三维重建显示2例患者为肱骨外科颈骨折并肱骨头不完全脱位，1例患者肩关节骨折伴骨折端肱骨头内嵌顿。5例眼眶内侧壁(纸板)向内塌陷骨折均通过CT三维重建检出，检出率为100%。6例髋臼骨折伴股骨头移位患者通过CT三维重建发现碎骨片脱落并游离。4例颈椎骨折的患者经过多层螺旋CT扫描＋三维重建显示出现寰枢关节半脱位及寰椎椎弓骨折合并齿状突多方位移位的比例为1∶3。4例腰椎骨折的患者多层螺旋CT扫描＋三维重建显示其中3例患者单个椎体骨折，仅1例患者为多个椎体多处骨折，合并碎骨片脱落及椎管狭窄的患者2例。3例胫骨骨折(平台骨折)的患者CT三维VR重建可以精确显示平台劈裂部位和塌陷程度，提供临床选择最佳手术方案。

综上所述，多层螺旋CT扫描速度更快，利用容积扫描采集到的数据进行分析得出冠状位、矢状位、三维骨重建以及任意平面的图像，其优势主要体现在几个方面：①清晰的显示骨折的部位、骨折线的形态、长短、走向等。②具有强烈的空间立体感，对于患者骨折部位的解剖关系显示良好。③通过切割和旋转任意层面和方位，可以直观的观察骨折移位的情况[9]。④对骨折周围软组织内血肿的形成以及关节腔内可能出现的积液情况予以清晰显示。⑤清晰显示椎管内或者关节腔内的游离碎骨片等[10]。基于以上这些优势，说明CT三维重建图像明显优于DR摄片，作为DR摄影的补充，可以在临床上推广使用。