MSCT三维重建技术及X线在后踝骨折诊断中的应用

孙宇晨

(鞍山市中医院影像科,辽宁 鞍山 114001)

后踝骨折是急诊骨伤科常见的创伤性骨折之一,据统计约7%-44%踝关节损伤患者同时存在后踝关节骨折,因此后踝骨折也是临床常见的下肢骨折之一。关于踝关节骨折既往多采取X线拍片诊断,但是无法全方位检查骨折部位,从而导致疾病的误诊漏诊风险,影响骨折的早期诊断和临床治疗工作。MSCT三维重建技术基于多角度查看骨折部位情况,具有较高的分辨率,可以清晰地显示骨折部位情况,骨折诊断准确率非常高。基于此,本文就我院2019年9月-2020年8月收治的疑似踝骨折疾病患者为例进行研究。报告如下。

临床资料

1 一般资料:研究对象选自2019年9月-2020年8月收治的疑似踝骨折疾病患者120例,患者有踝关节肿大以及疼痛等表现。120例患者中,男性70例、女性50例;患者年龄最小20岁、最大68岁,平均年龄为(43.30±5.60)岁;患者致伤原因:车祸伤患者45例,高处坠落伤患者40例,扭伤患者25例,其他伤患者10例。全部患者均进行不同检查,基线资料一致(P＞0.05)。该研究经过医院伦理委员会批准。(1)纳入标准:病历资料完整;＞18岁成人;出现踝关节肿大、伴剧烈疼痛,活动受限临床症状者;常规外科查体可见明显踝关节畸形,外踝和(或)内踝关节不耐受触诊,稍有触碰即有明显疼痛感;可以正常完善MSCT或X线检查;患者知情同意,无检查禁忌者;既往无严重踝关节损伤史。(2)排除标准:有踝关节损伤史患者;丧失配合能力患者;严重免疫疾病患者;检查禁忌患者;具有精神类疾病,有认知功能缺陷者;合并其他多部位骨折损伤者;有造影剂过敏史者;合并严重肝肾功能不全者,无法正常代谢造影剂者。

2 检查方法:X线片检查。检查使用西门子Ysio型X线机,设置管电压50kv、管电流6mAs/s、焦距90cm,拍摄患者踝关节正、侧位,X线片进行读片处理。MSCT检查。检查使用飞利浦16排螺旋CT,设置管电压130kv、管电流80mA、层厚以及间距均为3mm、螺距0.8、矩阵512×512。辅助受检患者仰卧体位、足先进床,扫描胫腓骨下段1/4-足部2/3处。经静脉注射造影剂,踝关节骨骼处骨窗窗宽4000HU、骨窗窗位400HU扫描。软组织扫描窗宽350HU、窗位400HU扫描。三维重建,重建6mm横断面图像后上传到分析处理工作站,以容积再现(Volume Rendering,VR)、多平面重建(multi-planner reformation,MPR)、最大密度投影(maximal intensity projectionMIP)技术三维重建图像。阅片时遵循随机双盲原则,选择2位副主任职称以上经验丰富的影像诊断医师,查看患者MSCT及X线影像资料,通过影像并结合患者送检申请报告单对患者病史及体征描述进行综合判断,判断患者后踝关节骨折情况,如2位医师诊断意见不同时,最后经讨论后做出最终诊断意见。

3 观察指标:以手术结果作为金标准,分析踝骨折患者经MSCT三维重建技术、X线诊断后的准确率以及旋后内收型、旋后外旋型、旋前外展型、旋前外旋型检出情况,骨折类型分型选择Lauge-Hansen。

4 统计学分析:基于统计学软件SPSS21.0版本,建立数据分析模型,对踝骨折患者研究数据进行统计处理。诊断准确率、骨折类型分型检出率以例(n)、率(%)的形式描述,采用x2值进行检验。若观察指标结果P值＜0.05,表示两者比较存在显著性差异。

5 结果

5.1 2种不同影像方法对后踝骨折诊断情况比较:与手术病理结果进行对比,MSCT三维重建技术诊断准确率为100.00%、X线诊断诊断准确率为85.21%。经统计学计算,x2=18.3568、P＜0.05。见表1。

表1 2种不同影像方法对后踝骨折诊断情况比较(n,%,n=120)

5.2 2种不同影像方法诊断骨折类型分型比较:手术结果显示:旋后内收型30例、旋后外旋型35例、旋前外展型20例、旋前外旋型30例。与手术病理结果进行对比,MSCT三维重建技术旋后外旋型检出率为100.00%,明显高于X线诊断,经统计学计算,P＜0.05。见表2。

表2 2种不同影像方法诊断骨折类型分型比较(n,%)

讨 论

足部踝关节解剖结构复杂,是经多个骨骼、韧带、神经、血管及其他软组织共同构成,包括内踝、外踝、前踝、后踝、跟骨、距骨、跖骨、趾骨以及韧带、血管、神经等。踝关节如遭遇外力引发骨折,多为合并伤,常可累及多个骨骼,因此,临床上踝关节损伤的表现也呈多样性。后踝上端源自腓骨窝下胫腓后韧带的外切迹,向下延伸到胫骨远端后缘,是胫骨远端向后方形成的凸起,主要有增加胫骨与距关节接触面积,限制距骨过于后伸的作用,是下肢保障踝关节稳定的重要骨性支撑。范磊[1]等研究指出,后踝还是胫腓后韧带的附着点,后者从后踝起始,向外斜行最终至腓骨远端后方隆起,该韧带将胫骨与腓骨远端紧紧相连起来,是构成胫腓复合体的一分子。吴发财[2]等研究证实,下胫腓后韧带对踝关节稳定有重要作用,对下胫腓关节持续稳定也有至少40%的贡献参与度。外力对后踝造成冲击超出骨骼承受范围后,就会引发后踝骨折,此时下胫腓后韧带因失去附着点,无法继续维持关节稳定,导致踝关节功能丧失。后踝骨折常累及多个骨骼,这是因为踝关节结构复杂,各骨骼及韧带相互约束,踝关节出现损伤后,韧带及原有骨骼束缚改变,常引发距骨向后脱位,这也是后踝关节出现退行病变的主要病理基础。刘洋[3]经研究指出,后踝出现骨折损伤后可能累及关节骨性及韧带功能异常,导致踝关节稳定性改变,局部骨骼及软骨结构受力分布不均,增加踝关节进一步病变可能,可见,踝关节出现损害后,能否对受损伤骨骼进行功能复位及固定,对踝关节进一步退行性病变的发展有重要临床意义。尽管目前后踝骨折后引发其他骨骼及韧带等出现连带损伤的机制还有待进一步分析,但目前普遍认为,后踝关节的损伤机制与遭受外力时踝关节所处体位姿势以及外力强度、角度有明显相关性。陈健[4]等研究指出,当踝关节处于外旋或外展时,遭受瞬间扭转外力时,外力可通过下胫腓后韧带传导至后踝,对其造成较大的牵拉,进而引发后踝撕脱性骨折;当踝关节处于跖屈位时,突然遭受从后向前下方外力冲击时,距骨会被动向后方运动,对后踝造成猛烈的冲击引发骨折。王冰[5]等研究指出,胫骨远端遭受扭转外力冲击与临床后踝骨折发生率成明显正相关。有学者认为,踝关节是结构复杂的关节,属于负重关节,踝关节周围缺乏软组织保护,所以骨折发生率一直较高[6]。分析踝骨折原因,主要是间接暴力、损伤所致,患者有踝关节骨结构连续性断裂症状,患者疼痛主诉强烈,直接影响基本活动、导致运动功能障碍。另外,临床工作中发现,病情严重患者还有神经系统、血管损伤风险。踝关节出现骨折损伤后经常合并后踝骨折,而后者也是影响整体踝关节治疗的主要因素之一。方沉[7]研究指出,合并后踝骨折的病例中,患者对治疗后恢复情况满意度均明显低于单纯踝关节骨折,且单纯踝关节骨折整体预后明显比合并后踝骨折患者更好。李晓卿[8]等研究认为,后踝骨折患者恢复情况受多种因素影响,患者年龄、骨折后碎块形态、解剖位置、复位后踝关节稳定情况、关节软骨恢复情况以及下胫腓韧带损伤情况等都对患者预后有重要影响。因此他们认为,后踝骨折只是影响踝关节骨折恢复的一个影响因素,不足以决定患者预后情况。章文[9]等研究认为,后踝骨折后对胫距关节面的解剖恢复具有重要意义,如恢复不到位,存在解剖移位,即便骨折块很小,只占据不到胫骨远端5%,仍会增加踝关节出现骨关节炎风险,此外,如骨折碎块进行解剖复位时发生1-2mm移位,也会增加关节炎的发病率。总之,后踝骨折碎块越大,复位时移位越大,恢复期出现创伤性关节炎不良反应的发生率就越高,预后也越差。因此笔者认为,对于后踝骨折需尽早诊断,并进行有效的治疗。踝关节解剖结构复杂、骨折类型多,增加了治疗难度,为了保障治疗效果,需明确踝关节骨折类型。所以,对术前诊断工作提出了较高的要求。后踝骨折的确诊主要借助影像技术。其中X线是常用诊断方法,可以进行多种骨折早期诊断,但基于踝关节结构复杂特点,影响诊断的准确率。因此,X线片主要用于踝关节损伤患者的初筛措施,杨凯[10]等研究后建议对后踝骨折患者行X线检查时嘱患者踝关节保持50°外旋后额外加拍斜位片,因为经他们研究后提出,该角度斜位片有助于发现后踝骨折线。一般而言,临床可以通过X线发现后踝骨折线,但X线提示未见骨折线,但患者踝关节临床表现出疼痛,肿胀,伴活动受限,或有明确外伤史时,不可以除外后踝骨折,应进一步借助MSCT或MRI进行鉴别诊断。周志强[11]指出,X线片检查存在局限性,容易出现漏诊或误诊,而MSCT通过断层扫描对后踝骨折诊断准确率更高。并指出出现这种情况的原因在于踝关节结构复杂,本身由多个骨骼构成,骨骼之间互相重叠,后踝骨折损伤机制又复杂,常累及多个骨组织,因此仅凭某一个角度的X线无法进行骨折线与重叠影的鉴别,因此X线检查只适合做初筛。并且X线片是二维图像,尽管有些角度能够显示骨折线,但是对于具体的踝骨块碎片形态及大小,是否发生移位等无法进一步准确提供,对踝关节关节面是否出现压缩性损伤也不能精准显示。因此,许多临床医生及影像医师呼吁,将MSCT扫描直接作为踝关节损伤的常规检查,认为这有助于借助MSCT断层扫描及三维重建技术,清晰显示不同层次的骨折线,同时方便扩大扫描范围,对多个角度进行骨折碎片扫描,并分析碎片形状、大小以及观察骨折线走行、骨折移位等情况,以方便临床医师对踝关节损伤做出整体的正确评估,并有针对性的制定手术方案。MSCT在骨折损伤类型诊断中可以从多个轴位清晰显示骨折形态、位置等情况,具有较高的准确率、灵敏度、特异度,助于骨折有效分型、治疗,可以提升疾病治疗预后。踝关节出现损伤后怀疑合并后踝骨折时应用MSCT诊断的优势包含以下几点:(1)对后踝骨折患者诊断敏感度更高,尤其对于无明显移位的后踝骨折患者的诊断。杨明悦[12]等报道指出,应用MSCT对67例胫骨干骨折患者进行扫描检查,最终发现有20例合并后踝骨折,因此杨明悦团队也推荐将MSCT检查作为踝关节及周边损伤的常规检查手段。孙永刚[13]等报道指出,他们团队对228例胫骨中远端螺旋形骨折进行MSCT筛查,最终发现100例患者合并后踝骨折,且有83例患者存在明显移位,他们也同意将MSCT检查作为诊断踝关节损伤的常规检查方式之一。(2)MSCT检查有助于明确后踝骨折患者的分型。刘晓梅[14]报道指出,对57例后踝骨折患者行MSCT检查,分析其横断面几何形态,并根据检查结果将患者骨折分为3种类型,包括I型内翻内收型17例,II型外翻外展型29例,III型外翻外旋型11例。胡忠[15]等报道对78例Pilon骨折患者完善MSCT检查,结果提示90%的Pilon骨折患者合并有后踝骨折,依据MSCT横断面扫描,可以明确患者骨折线的走行,并初步判断患者遭受外力的来源方向,并据此将患者骨折分为矢状面及冠状面骨折2种类型。(3)能够清晰对后踝骨折情况进行评估。邵华平[16]报道,将120例后踝骨折患者分别行X线及MSCT检查,最终结果发现X线单独诊断误诊约19%,结果说明与MSCT相比,X线诊断准确率明显偏低,且MSCT及三维重建技术对踝关节及软组织损伤以及关节面压缩情况检出率更高。(4)MSCT轴位图像能清晰显示各骨骼解剖部位。李忠南[17]研究指出,MSCT及后处理技术,能够清晰显示各骨体是否有骨折线,如存在,可以看清骨折线数量及走行方向,同时对受到损伤部位外周组织出血、水肿及关节腔内有无积液等均能明确诊断。研究还提出,单纯借助MSCT横断面扫描无法明确骨折线上下及水平方向的线性骨折及多发或粉碎性骨折的三维立体影像关系,若想明确骨折碎块移位、形态、旋转方向等需借助三维重建图像处理技术明确诊断。三维重建技术可以多方位、多角度对骨折损伤部位进行观察,明确骨折位置、发生程度及走行;尤其擅长对轴位无法直接显示上下关系,可以多平面显示下胫腓联合的分离、内外踝与距骨位置关系,如有粉碎性骨折还可清晰显示碎块大小形态、数目、分离情况;通过对多轴向、多角度进行三维图像重建,能够清晰的查看微小骨折病变及关节腔内的骨折碎片侵入情况。郭凯[18]等报道认为,尽管MSCT具有扫描速度快、没有固定体位摆放要求、无创、且成像清晰,对骨折线、骨折走行、骨折碎块形态、大小、压缩程度、移位情况等都能准确诊断,同时对韧带损伤及关节腔内微小结构也能较好显示;但其经济成本高,所以运用该检查时,应熟练掌握其应用适应证,不宜将其作为常规筛查手段,以免对患者造成过重的经济负担。MSCT适应证主要包括以下几点:(1)经初筛时经X线检查无法鉴别是骨折还是脱位损伤;(2)X线片检查可确诊骨折或脱位,需进一步手术治疗,治疗前手术方案制定时需完善立体影像;(3)初筛时X线检查未见异常,但患者临床症状及病史支持诊断。王栋[19]等研究指出,MSCT扫描联合三维图像重建后处理技术,比如多平面重组技术及容积再现三维成像技术等,可以通过三维立体图像形式展现骨折部位实际情况,所提供的三维图像能够满足医师对任意角度进行观察,同时可以对重叠的图像进行技术消除,以提高对复杂骨折分型的临床诊断准确度。针对不同损伤分型的踝关节骨折患者,临床的治疗方案也有所不同,而治疗方式的选择,有时对患者预后有非常重大的影响,甚至关乎患者术后功能恢复及生活质量。因此,完善影像检查,明确诊断对患者及临床治疗意义重大。邓奇凯[20]等认为,踝关节骨折分型不同,不仅决定了手术入路方式及整个手术方案,对术后固定方式及功能康复锻炼也有重要影响。并且手术方式及固定手段不同,对踝关节骨折术后所能承重能力也有很大影响,患者何时能进行康复锻炼,手术彻底恢复后,负重能力如何,对生活方式等都有很大影响。因此该团队研究人员强调,术前明确诊断及确定骨折分型非常重要。本研究依据患者踝关节损伤发生机制不同,以Lauge-Hansen分型法对患者进行分析,具体措施为:踝关节出现损伤时足部与踝关节对应的位置关系及遭受外力的性质、方向对踝关节骨折各种分析进行描述,以后踝骨折为例,分为旋后-外旋III型损伤、旋后-外旋IV型损伤和旋前-外旋IV型损伤等。上述分型方式是目前我国针对后踝骨折常用的分型手段,其重点不在于后踝骨折本身,而是将双踝骨折都考虑在内的情况下去对后踝骨折进行描述。本文结果显示:经不同影像方法诊断后,MSCT三维重建技术诊断准确率以及骨折类型分型检出率均为100.00%,均明显高于X线诊断,P＜0.05。结果说明,单一X线对踝关节损伤有一定诊断价值,但是受分辨率、二维图像等因素影响,只适合做初筛。而MSCT无论是准确率、特异度、灵敏度还是对三维立体图像显示方面均优于X线检查。因此,许多学者提议将MSCT作为常规检查对踝关节损伤患者进行检查,笔者认为考虑经济成本因素,还是建议遵循以X线片为初筛检查方式,对于有MSCT适应证患者再予以必要的复查,以通过断层的扫描及三维图像后处理基础,进行进一步空间立体诊断[21]。

综上所述,与X线诊断比较,MSCT诊断能够清晰地显示患者的踝关节解剖结构,诊断敏感度、特异度高,提高了疾病的检出准确率。