载距突正位X线成像的应用解剖学研究*

王 冰，乔风雷，盛亚超，刘 旭，史 航，马 俊，王德广，朱裕成△

(1.南京鼓楼医院集团宿迁市人民医院骨科，江苏宿迁 223800；2.南京鼓楼医院集团宿迁市人民医院影像科,江苏宿迁 223800；3.徐州医科大学人体解剖学教研室,江苏徐州 221009)

载距突是位于跟骨内侧的骨性结构，起到支撑体重、传导应力和稳定足踝平衡作用，周围的韧带和关节囊等坚韧连接结构使跟骨骨折后的载距突与距骨保持稳定关系，为置入螺钉提供了解剖条件[1]。载距突骨皮质丰富，致密骨小梁与跟骨前部、丘部的骨小梁延续，对螺钉有较好把持力，是维持螺钉固定强度的组织学和生物力学基础[2]。因此，载距突被选为跟骨内固定螺钉支点[3]，文献也报道了多种载距突置钉技术[4-5]。但自跟骨外侧壁向载距突置钉，载距突为视野盲区，需要借助X线透视来动态分析置钉准确性。临床上对置向载距突的螺钉是否达到预期目标，术中多是取决于医生的经验判断，术后用MSCT分析置钉方向和螺钉长度是否合适，难免会留下一些遗憾。2007年，KENDOFF等[6]报道了用X线3D透视技术指引跟骨关节内骨折复位和螺钉固定，但未用于观察载距突。2010年，王庆贤等[7]报道“踝穴位”X线平片测量跟骨宽度，也未涉及载距突。为了利用放射影像学技术从三维视角指引载距突置钉，笔者提出了载距突正位X线投照和成像的概念，借助45侧成人足踝标本，从解剖学和影像学两方面研究载距突正位X线投照的技术原理和成像方法，测量载距突长、宽、高和前倾角，分析前倾角与正位X线投照关系，推导载距突正位投照角，应用X线成像行术中透视和术后摄片，动态分析跟骨骨折内固定术的载距突置钉质量。

1 材料与方法

1.1材料

1.1.1标本 45侧足踝标本来自徐州医科大学人体解剖学教研室，包括小腿中下段、踝关节和全足。对每具尸体连续编号并取1侧足踝标本，单数取左侧计23侧，双数取右侧计22侧。纳入标准：(1)汉族；(2)年龄大于或等于18 岁，足踝骨骺闭合；(3)尸体身长大于或等于150 cm，足长大于或等于18 cm。排除标准：(1)足踝先天性发育异常；(2)踝关节、后足有外伤和手术疤痕；(3)足踝痛风、类风湿性疾病和严重骨性关节炎等畸形；(4)足踝肿瘤、骨结核和慢性骨髓炎等疾病。

1.1.2实验置钉资料 对45侧足踝标本抽取10例，男6例，女4例，左侧和右侧各5例。用作载距突实验置钉，置钉后对载距突行正位X线摄片，评价成像效果。

1.2方法

1.2.1数据定义及测量 用自制的足踝支架固定标本于踝关节功能位，行MSCT扫描和X线摄片。由1名人体解剖学教授主持标本解剖、拍照并标定测量线，1名影像科副主任医师指导对标本MSCT扫描、X线摄片和图像处理，1名骨科主治医师和1名副主任医师分别测量数据。测量者对每一指标测量2次，取算术平均值作为个人数据，测量者间取个人数据的算术平均值。定义载距突长轴为经过载距突的后上-前下沿足的矢状方向走行的直线，r为长轴线，长轴走向为载距突长轴方向；过r的载距突冠状方向斜面为载距突长轴面R，R即是足踝经过载距突的长轴冠状面。设定足底平面M为标本测量基准面，过M与r相交的足底矢状线为m，m为测量基准线，R与M或r与m所夹锐角称为载距突前倾角，以α表示。t为经过载距突、r和m且垂直于r的直线，则t为载距突短轴线；过t的载距突冠状方向斜面为T，T为载距突的短轴冠状面；设T位于载距突后缘时为T1,位于前缘时为T2，则载距突介于T1、T2之间。沿t作X线投照，获得的影像称为载距突正位X线成像，则T与M或t与m所夹锐角为正位投照角，以β表示，见图1。

1.2.2形态解剖 使用骨科手术工具解剖标本，精度0.01 mm的国产电子数显卡尺测量线性数据，精度0.1°的Materialise 软件测量角度。解剖方法：(1)保留标本一部分浅、深三角韧带，移除足踝内侧其余软组织，显露跟骨、内踝、距骨和舟骨，同时保持骨骼的解剖关系稳定。从足踝内侧面观察各骨排列关系，以T1、T2为参照面，观察内踝、距骨、舟骨在载距突短轴方向对X线投照是否有影响。用数码照相机拍摄足踝内侧照片并导入电脑，用Photo Scape 软件标定测量线r和m，图片导入Materialise 软件，测量前倾角α值，见图2。(2)移除踝前及距骨、舟骨背侧软组织，显露内踝前面和距骨舟骨背侧，观察载距突与内踝、舟骨解剖关系；观察距骨与载距突在短轴方向相对位置及距骨对载距突正位X线投照的影响，见图3。(3)保留跟骨，观察载距突解剖特点和倾斜方向，测量长、宽和高，见图4。其中载距突长为基底面的最大前后径，宽为中后1/3处基底面与内侧缘冠状径，中后1/3的厚度为高。

M：足底平面；R：载距突长轴冠状面；T：载距突短轴冠状面；m：足底矢状线；r：载距突长轴线；t：载距突短轴线；α：载距突轴位投照角；β：载距突正位投照角，箭头指向载距突

图1 足踝标本MSCT 3D内侧面观

y：小腿轴线；m：足底矢状线；r：载距突长轴线；1：载距突；2：距骨头、距骨颈；3：内踝；4：舟骨；α：载距突前倾角

图2 足踝标本内侧面观

1：载距突；2：距骨头、距骨颈；3:内踝;4:舟骨;5:胫骨前肌肌腱

图3 足踝标本前内侧和前侧观

1.2.3MSCT扫描 使用SIEMENS 64排128层MSCT机扫描标本，范围为小腿下段10 cm、踝关节和足。扫描参数：管电压120 kV，管电流200 mA，容积扫描层厚4.0 mm，数据采集128×0.6 mm。重建条件：层厚0.6 mm，层距0.6 mm。数据导入Syngo MMWP VE36A工作站，调整矢状、冠状和水平方向扫描标示线，选择满足研究条件的T1、T22D层面和合适角度的3D骨骼重建图像测量和分析。在足踝MSCT 2D上观察内踝、距骨、舟骨与载距突的层面和空间关系，分析各骨是否在短轴方向会遮挡载距突而影响投照；在足踝内侧面3D图像上标定M 、R和T，以m和r作为标线测量α值。记录数据。

D：载距突基底分界线；y:小腿轴线;m:足底矢状线;c:载距突长;w:载距突宽;h:载距突高;1:载距突;2:距骨

图4 跟骨内侧和上面观

1.2.4X线摄片 采用PHILIPS Digital Diagnos X线照相系统成套设备，对每个标本拍摄足踝正侧位、跟骨轴位、载距突轴位和载距突正位X线图像。摄片参数：管电压55～60 kV，管电流3.2 mA，时间50～55 ms。摄片数据传至DR工作站，采集足踝侧位图像导入Materialise 软件，以M为水平面调整图像至正向m-y坐标，标本与图片比例1∶1，锁定坐标轴和等比相位关系，在图像上标定m和r，测量r与m所夹锐角α,见图5。研究各位相X线像的差异。

y：小腿轴线；m：足底矢状线；r：载距突长轴线；t：载距突短轴线；α：载距突前倾角；β：载距突正位投照角

图5 足踝X线片侧位观

1.2.5标本实验置钉和载距突正位X线成像 10例实验置钉标本，每例置钉1枚。置钉方法：取跟骰关节面后方5～10 mm的跟骨前部外侧壁为进钉点，用骨钻自进钉点上斜约20°、后斜约22°向载距突钻孔[8]，自跟骨前部外侧壁向载距突置入1枚φ3.5 mm、长约46 mm的全螺纹螺钉。摄片方法：使用PHILIPS Digital Diagnos X线照相系统，调整球管-接收器连线与摄片床垂直，标本正向置于摄片床上，趾尖指向球管方向，再以足跟为轴点抬高小腿近端，使y轴与床面夹角约60°，此时中心X线与载距突短轴重合，与中距关节面垂直，标记内踝与舟骨之间的胫骨前肌肌腱为入照点行X线投照，获得载距突正位X线像，观察载距突成像效果和螺钉置入情况，见图6。MSCT扫描验证。

1:载距突体表投影

图6 载距突正位X线投照位相图

1.2.6载距突正位X线成像的临床应用 临床上对10例跟骨骨折使用接骨板-螺钉内固定手术患者行载距突置钉，其中SandersⅢ型7例，Sanders Ⅳ型3例，每例向载距突置入φ4.0 mm螺钉1枚或2枚，术中使用美国GE-OEC 9900 Elite C臂机自踝前以与M面呈60°投照角透视，观察和分析螺钉置入载距突情况，术后MSCT扫描验证。患者及家属知情同意。

2 结 果

2.1载距突的形态解剖与正位X线投照关系 载距突是位于内侧的跟骨构成部分，高出跟骨前部的上面并向内侧延展翘出，基底与跟骨内侧壁平齐并相延续。载距突矢状径长，冠状径略窄，中后1/3最厚；后部升高、收拢形成跟骨沟内口后壁，前部压低、收窄止于跟骨前突内缘后侧；足踝内侧面观，载距突自后上向前下倾斜，形成前倾角。载距突唯一关节面是中距关节面，上承距骨，与距骨构成中距关节。中距关节面面向足的前上方，倾斜方向与载距突长轴一致，因此，垂直于长轴的载距突短轴，也垂直于中距关节面，沿短轴方向行X线投照，可以正对载距突，显示载距突正面的长度和宽度，获得载距突正位像，称为载距突正位X线投照。根据这个特点，可以从载距突前倾角α值推算出载距突正位X线投照角β值。

2.1.1载距突与内踝解剖关系 载距突位于内踝下方约25 mm，二者被距骨隔开而不构成关节。观察显示，在冠状方向，内踝比载距突更偏靠内侧；踝关节功能位上，载距突后缘冠状面T1不经过内踝，说明内踝与载距突在短轴方向不重叠，不遮挡来自载距突前上方的X线，亦即不影响载距突正位X线成像。

2.1.2载距突与距骨解剖关系 载距突与距骨在跟骨内侧构成中距关节。从标本内侧面观察，载距突被距骨在后、上、前3个方位包围，在短轴方向与距骨头、距骨颈重叠，X线投照时二者形成骨骼叠加像，影响载距突正位X线投照。

2.1.3载距突与舟骨解剖关系 在足的矢状方向，舟骨位于载距突前方，不构成关节。在载距突短轴上，舟骨位于载距突前缘冠状面T2前方，不与载距突重叠。

2.2MSCT影像解剖与载距突正位X线投照关系 MSCT 2D图像显示：踝关节功能位上，T1层面仅显示距骨颈、载距突和跟骨外侧部分，T2层面不显示舟骨，说明位于T1后方的内踝和位于T2前方的舟骨，均避开了载距突正面有效投照区而不在短轴方向重叠。在短轴方向，载距突与距骨颈、距骨头重叠，使得位于载距突前方的骨骼遮挡较少，能较大程度显示载距突，见图7。

y：小腿轴线；m：足底矢状线；T1：经载距突后缘断面；T2：经载距突前缘断面，箭头指向载距突

图7 足踝标本MSCT 2D层面观

2.3载距突长、宽、高和前倾角测量情况 测量标本载距突的长、宽、高分别为(24.36±2.25)mm、(14.91±1.58)mm、(11.03±1.24)mm；载距突前倾角为：解剖拍照测量(30.38±1.21)°、MSCT 3D测量(30.47±1.54)°和X线摄片测量(30.17±1.44)°，3种方法测量结果差异无统计学意义(F=1.768,P=0.173)。

1：载距突；2：距骨；3：内踝；4：舟骨

图8 跟骨侧位和载距突正位X线片

2.4载距突正位X线成像的实验效果观察 10例实验置钉标本，每例自跟骨前部向载距突置入1枚φ3.5 mm,行载距突正位X线投照。9例标本首次即获得清晰的载距突正位X线成像，见图8；另1例适当调整投照角度后也取得了较好观察效果。首次投照成像满意率90%，CT扫描证实螺钉在载距突内，见图9。

图9 载距突短轴面和水平面MSCT 2D

2.5临床应用 10例临床病例术中首次投照有8例获得满意的载距突正位X线成像，2例需稍微调整成像角度，见图10。MSCT冠状位扫描证实螺钉在载距突内，与透视结果一致，见图11。典型病例：患者男，33岁，左跟骨骨折，Sanders Ⅲ型，行接骨板-螺钉内固定术，术中C形臂X线机透视观察2枚螺钉置入载距突内。

图10 跟骨骨折患者载距突正向X线透视

图11 术后足踝冠状位MSCT扫描

3 讨 论

3.1载距突正位X线成像与侧位、轴位X线成像的关系 通常，跟骨X线检查多选择后足侧位片和跟骨轴位片，术中也多是采用这两种位相透视，以显示跟骨侧位和轴位影像。载距突与跟骨体部和前部、外踝在冠状方向重叠，且所占的骨量比偏小，成像模糊，不能清晰地反映载距突的解剖特征和影像学特征。跟骨骨折的接骨板-螺钉内固定以冠状方向向载距突置钉时，不能借助跟骨侧位像判断螺钉长度是否合适，甚至不能明确螺钉是否置入载距突。

跟骨轴位成像注重观察跟骨体部、粗隆部和后关节面的宽度，入照中心X线对准第三跖骨基底部，投照角35°～40°，由于投照角与载距突轴线分离，载距突受距骨体部、内踝等遮挡而显示不清[9]。载距突轴位成像是定义了载距突长轴作为X线投照方向实现的[10]。载距突长轴为后上-前下走行，沿载距突长轴入射X线称作轴向投照，显示载距突的高和宽，但不能显示载距突的长。

由于侧位成像不可靠和轴位投照的局限性，笔者设计和命名了载距突正位X线投照这一新的成像方法，即载距突正位X线成像。载距突正位X线成像基于轴位和侧位成像，投照方向垂直于载距突长轴和跟骨冠状轴，即沿着短轴方向投照，显示载距突的长和宽，用于观察螺钉是否穿出了载距突的前缘、后缘，以及螺钉长短是否准确。因此，载距突侧位、轴位和正位X线投照在3个相互垂直角度显示载距突，判断置钉准确性。术中对置钉情况多角度透视，可以动态调整螺钉进钉方向和长短。

3.2载距突正位X线成像的影响因素和可行性 X线成像原理表明，获得目标物优质的X线成像前提是：骨骼遮挡少，投照角度佳，入照点准确。解剖显示，载距突是位于跟骨内侧外形较小的扁平状骨块[11]，实测最大长、宽、高分别约24 mm、15 mm和11 mm，较小的小于20 mm长，10 mm宽。载距突的外侧、上方和前后分布内踝、距骨、舟骨，均可能影响正位X线成像质量。实现载距突正位X线成像，在X线球管与平板探测器之间遮挡载距突的骨骼越少越好。标本形态解剖和MSCT扫描显示，在载距突短轴方向，内踝位于T1的后上方，舟骨位于T2的前下方，均偏离投照轴而不在短轴方向与载距突重叠，表明X线沿短轴投照，内踝、距骨都不遮挡载距突。距骨头、距骨颈位于载距突前上方，与载距突在短轴方向重叠，遮挡X线，但距骨头和距骨颈为松质骨，骨密度较小，载距突以皮质骨为主[12]，X线穿过距骨头、距骨颈以后，载距突正位X线成像能被清晰显示。在10例标本上对载距突置钉后，行正位X线成像，透视和摄片均能清晰显示载距突的轮廓，同时观察到螺钉置入情况，MSCT扫描与X线成像结果一致，由此证明了载距突正位X线成像的可行性和实用价值。

3.3载距突正位X线成像的投照角确定 投照角是指射向目标物的中心X线与体表参照线或参照面之间的所夹锐角。准确的投照角可以使目标物和观察要素的X线成像清晰而又很少失真。本研究中，笔者选择载距突的前倾角为测量参数，因为该角在足踝标本照片、MSCT 3D 和X线成像上易于标注和测量，同时与载距突正位X线投照角有密切联系。载距突前倾角以足底平面M为测量基准面，因为M具备以下要素：(1)标本上可以清楚显示和标定；(2)标本与人体具有一致性，不随个体更换而出现解剖部位和方位变化；(3)与载距突有解剖关联；(4)满足摄片体位要求。M在测量载距突前倾角时用作基准面，行载距突正位X线投照时，又作为X线入射方向参照面，借以标定X线入照点和投照方向。本组标本载距突前倾角：解剖拍照测量(30.38±1.21)°、MSCT 3D测量(30.47±1.54)°和X线摄片测量(30.17±1.44)°，差异无统计学意义(F=1.768，P=0.173)，结果具有一致性。由此载距突前倾角取值α≈30°。

根据载距突正位和轴位X线成像关系，载距突的短轴线在足的矢状面垂直于长轴线。依据几何原理，当载距突前倾角为30°时，正位投照中心X线与足底平面所夹锐角为60°，亦即载距突正位X线投照角β≈60°。对10例标本载距突实验置钉证实，以垂直于载距突长轴，与足底平面呈大约60°投照角行载距突成像，可以满意显示载距突正位像和置钉情况。

3.4载距突正位X线投照的临床意义 目前，MSCT广泛应用于跟骨骨折的诊断和治疗[12-13]，MRI对跟骨骨折也有良好的诊断价值[14]，但CT和MRI设备不易移动性限制了临床使用，仅用于术前诊断和术后评估。由于对X线投照技术和方法研究不够，临床上载距突的精确影像学分析多依赖于MSCT[15]，但以断层为主要显像方式的CT即使3D处理，静态影像也不能代替C形臂X线机动态透视。

跟骨骨折手术因载距突位于跟骨内侧而成为视野盲点，尽管有学者研究了多种技术方法[16-17]，载距突准确置钉仍显得困难。术中既要判断螺钉是否进入载距突，也要把握螺钉长短是否合适。为了随时观察螺钉置入情况，术中使用C形臂X线机对载距突透视是唯一便廉而又适用的方法，JAMES 等[18]指出，借助C形臂X线机观察跟骨骨折复位和螺钉置入情况是术中必要手段。跟骨侧位透视虽然能显示载距突长和高，但影像模糊，而载距突轴位X线成像对长度显示不准确。因此，研究和应用载距突正位X线成像可以弥补跟骨侧位和载距突轴位X线透视和摄片的不足，为跟骨骨折诊断治疗提供一种新的放射影像学方法。