应用数字化断层融合技术诊断足骨骨折的价值

谢伟， 马俊芳， 王文斌， 张擎， 王涛



应用数字化断层融合技术诊断足骨骨折的价值

谢伟， 马俊芳， 王文斌， 张擎， 王涛

目的：探讨X线数字化断层融合成像(DTS)在诊断足骨骨折中的价值。方法：搜集经临床证实的71例足骨骨折患者的病例资料，所有患者均行数字化X线摄影(DR)、DTS(Volume RAD技术)和CT检查。根据骨折是否累及关节，将患者分为骨折通过关节面组(A组)和骨折未通过关节面组(B组)。根据CT结果，对DR和DTS对两组患者的诊断结果进行比较，并对所有患者的DR和Volume RAD图像质量进行评估(2级评分法)。结果：A组中Volume RAD的诊断符合率(84.21%)高于DR(68.42%)，差异有统计学意义(P<0.05)；B组中DR和Volume RAD诊断结果的差异无统计学意义(P>0.05)。71例患者Volume RAD优质图像的构成比(52/71)高于DR(64/71)。结论：X线数字化断层融合成像较DR能够更准确地显示通过关节面的足骨骨折，具有更好的图像质量，是临床诊断足骨骨折的良好辅助检查方法。

足骨； 骨折； 放射摄影术； X线容积成像； 数字化断层融合成像

足骨骨折是一种临床上较常见的骨折类型，目前数字X线摄影(digital radiography，DR)是诊断本病的首选检查方法。由于足跗骨为不规则骨，在各种体位的DR图像上均存在不同程度的骨质结构重叠[1]，因而极大地影响了对骨折的诊断和对正常结构的观察，可能导致漏诊和误诊[2]。CT常作为临床上最终确诊不典型或隐匿性足骨骨折的诊断方法，但由于CT检查中电离辐射较大，因此它并未作为诊断骨折的首选检查方法。X线容积成像(volume radiography,Volume RAD)是一种数字化断层融合成像(digital tomosynthesis，DTS)技术，是近几年在DR机上开发的新技术，应用该技术采集的骨骼图像上无骨质结构的重叠，因此特别适用于解剖结构复杂的部位，而且检查中患者接受的X线剂量也显著低于CT，因此该技术已逐步应用于胸部和骨关节病变的诊断[1,3-7]。然而目前国内外关于应用Volume RAD观察足骨骨折的文献报道非常少，本研究以CT结果作为金标准，对比分析常规DR和Volume RAD的图像质量及对足骨骨折的诊断准确性，旨在评价Volume RAD在诊断足骨骨折中的应用价值。

材料与方法

1.临床资料

我院2012年10月-2014年9月经CT证实的足骨骨折患者71例，男33例，女38例，年龄14～88岁，中位年龄43.5岁。其中距骨骨折30例，跟骨骨折12例，骰骨骨折9例，跖骨骨折15例，趾骨骨折5例。所有患者均行DR和Volume RAD及CT检查。纳入标准：①外伤后初诊患者；②有完整的术前DR、Volume RAD和CT资料；③既往无足骨骨折病史。

图1　右足距骨骨折。a) DR示距骨未见明确骨折征象； b) Volume RAD示距骨纵形骨折线(箭)累及跟距关节面； c) CT冠状面重组图像证实距骨骨折(箭)，骨折线到达跟距关节面。

2.检查技术

DR和Volume RAD检查均使用GE Discovery XR650数字化X线成像系统。DR采用自动曝光技术，根据外伤的不同部位，在卧位检查床取足正位、斜位及踝关节正位(观察距骨)投照，曝光后图像传至PACS工作站。Volume RAD采用自动曝光技术，起始高度50～55 mm，终止高度65～70 mm，扫描层数55～60，采样因子为1，层间距1 mm，层厚1 mm，重建矩阵1024×1024，视野≥8 cm，管球旋转角度54°，扫描时间7～10 s。先预采集一帧足斜位或踝关节正位图像作为定位像，管球在-27°～+27°、由起始高度至终止高度连续进行一系列低剂量曝光，得到连续扫描的容积数据，经重建后得到一组连续的数字断层融合影像。将所有图像传输至PACS工作站。

3.研究方法

根据CT检查结果，按骨折线是否通过关节面，将71例患者分为两组：骨折通过关节面(A组)38例，骨折未通过关节面(B组)33例。由两位有经验的放射科医师采用双盲法分别观察和分析两组的DR和Volume RAD图像，当意见不统一时经讨论达成一致意见。以CT结果为金标准，分析A组和B组中DR和Volume RAD的诊断准确性。

由两位有经验的高年资影像诊断医师和技师对71例患者的DR和Volume RAD图像质量进行评级。甲级：骨折线及其与邻近解剖结构的关系显示清晰，图像清晰度、对比度好；乙级：骨折线及其与邻近解剖结构关系显示不够清晰，图像清晰度、对比度尚良好，能够达到影像诊断要求。丙级：骨折线与邻近解剖结构关系显示模糊，图像清晰度、对比度差，不能达到影像诊断的要求。

4. 统计学处理

采用SPSS 17.0统计分析软件，采用卡方检验分别对A、B两组中DR和Volume RAD的诊断结果和图像质量进行分析，P<0.05为差异有统计学意义。

结　果

A、B组的DR与Volume RAD诊断和统计分析结果见表1。A组中，Volume RAD的诊断符合率显著高于DR，差异有统计学意义(χ2=5.067，P<0.05)。B组中DR与Volume RAD诊断符合率相似，差异无统计学意义(χ2=2.933，P>0.05)。

表1　两组中DR和Volume RAD诊断结果及比较

A组中，常规DR诊断正确的26例骨折全部被Volume RAD检出，诊断错误的12例中有8例被Volume RAD检出(图1～2)，其余4例Volume RAD亦未能诊断正确，最终由CT确诊。

图像质量的评估：71例患者的DR图像中，图像质量的甲级率为73.2%(52/71)，Volume RAD图像的甲级率为90.1%(64/71)，两种图像间差异有统计学意义(χ2=6.780，P=0.009<0.01)。

表2　DR和Volume RAD图像质量评级结果　(例)

图2　左足骰骨骨折。a) DR斜位片示骰骨未见明确骨折； b) Volume RAD示骰骨骨折线(箭)到达跗跖关节面； c) CT横轴面图像证实骰骨多发骨折(箭)，骨折线到达跗跖关节面。

讨　论

足骨包括足跗骨(距骨、跟骨、骰骨、舟骨和3个楔骨)、跖骨和趾骨，其中足跗骨属于不规则骨。DR是目前临床上诊断足骨骨折和关节脱位的首选影像检查方法，其图像质量较传统非数字化摄影有了显著提高，但由于图像存在解剖结构重叠的问题，因此对于不规则骨和骨质结构相对复杂的足跗骨、踝关节和腕关节等部位的骨折仍然存在显示效果欠佳的问题，有可能导致漏诊和误诊[4,8]。 Volume RAD是在DR机上开发的数字化断层融合扫描技术，通过一定的参数设定，管球在规定的角度内做多次连续低剂量扫描，产生一组容积影像[9-10]。由于Volume RAD减少了解剖结构的重叠，因此在诊断不规则骨的骨折和结构复杂关节的脱位等方面较常规DR更有优势[8-9]。文献报道，应用Volume RAD能够得到一组近似CT的容积影像，提高骨折的诊断准确性，并且其产生的X线剂量不足CT的1.5%，因此这项技术具有极大的临床应用前景[10]。

当骨折线通过关节面时属于关节内骨折，临床可能采取手术治疗，而骨折线未通过关节面的骨折通常选择保守治疗。由于骨折线是否到达关节面是临床确定治疗方案的重要依据之一，因此本研究中将患者分为骨折通过关节面组(A组)和骨折未通过关节面组(B组)，以CT结果为参照标准，对比分析2组中Volume RAD和DR诊断结果的差异。本组研究结果显示，A组中DR和Volume RAD诊断结果的差异有统计学意义，Volume RAD的诊断符合率(84.21%)明显高于DR(68.42%)。此外，全部71例患者中，Volume RAD图像质量的甲级率明显高于DR。笔者分析原因认为，足跗骨间关节属于微动关节，在足或踝关节的正位、足斜位片上，跗骨间关节、跗跖关节的各组成骨均存在不同程度的重叠。由于DR是二维图像，因此不能显示或不能完全显示通过跗骨间关节以及跗跖关节面的骨折线，易出现漏诊和误诊。Volume RAD通过一系列连续曝光，得到多角度的容积数据，通过像素位移、叠加等重建方法得到多层面的数字化图像。由于锥形光束效应，层面中覆盖的解剖结构的范围随着其到探测器的距离增加而减少，可见层面内的解剖结构显示清晰的，而相邻层面的结构是模糊的，这样Volume RAD就减少了骨质结构重叠的影响，克服了关节内各个骨骼之间相互重叠的干扰，因而Volume RAD比DR能更容易地显示通过关节面的骨折线，图像的清晰度也更佳。此外，Volume RAD能够较好地显示骨质深部结构及其与周围结构的关系，增加了图像的空间分辨率[11-13]，使图像质量明显提高，从而提高了对通过关节面骨折的诊断准确性。

本研究中B组的DR和Volume RAD诊断结果的差异无统计学意义。笔者分析原因，可能由于未通过关节面的骨折位于足骨内部，在足正位或斜位投照时，远离关节面的骨质内部结构重叠较少，因此在DR和Volume RAD图像上均能较好地显示，使二种图像间诊断结果的差异无统计学意义。

本研究中，有4例通过关节面的骨折未被DR和Volume RAD检出。笔者分析认为，首先可能是由于两种检查技术的局限性所造成。Volume RAD尽管可以减少解剖结构的重叠，但两种检查方法均只能投照冠状位、矢状位和斜位，不能进行横轴位检查，因此对部分呈水平走行的通过关节面的骨折显示欠佳，仍然需要行CT检查才能明确诊断；其次，Volume RAD图像的空间分辨率虽然较高，但密度分辨率仍低于CT，仍不易于显示部分通过跗骨间关节和跗跖关节面的隐匿性骨折；此外，部分骨质疏松表现也可能被误诊为骨折线，而CT检查能明确诊断。

综上所述，与传统DR相比，应用Volume RAD技术的DTS可以减少足跗骨间关节和跗跖关节面骨质的重叠，能更准确地显示通过关节面的骨折；同时其图像质量明显改善。作为一种DR的延伸技术，X线数字化断层融合成像可以成为临床诊断足骨骨折的良好辅助检查手段。

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Value of X-ray digital tomosynthesis in diagnosing foot bone fracturesXIE Wei,MA Jun-fang,WANG Wen-bin,et al.Department of Radiology,the Affiliated Beijing Huguosi Hospital of Traditional Chinese Medicine,Beijing University of Chinese Medicine,Beijing 100035,P.R.China

Objective:To assess the value of X-ray digital tomosynthesis (DTS) in diagnosing foot bone fractures.Methods:Seventy-one patients with clinically proven foot bone fracture underwent digital radiography (DR),DTS (Volume RAD technique) and CT examinations.All cases were classified into two groups according to whether the articular surface was involved by the fractures (group A) or not (group B).According to the CT results which were regarded as the golden standard,the diagnostic accuracy of DR and DTS in group A and B was compared respectively.The image quality of DR and volume-RAD was evaluated (two grade: excellent or good) and compared.Results:In group A,the diagnostic accuracy of volume RAD is 84.21%,which is superior to that of DR (68.42%),there was statistically significant difference between DR and volume-RAD (P<0.05).In group B,there was no statistically significant difference of diagnostic accuracy between DR and volume RAD (P>0.05).In volume RAD images of all patients,the proportion of excellent images was 52/71,which is higher than that of DR (64/71).Conclusion:Volume RAD technique can provide better image quality and is more accurate in diagnosing foot bone fracture involving articular surface,volume RAD could be a good examination for clinical diagnosis of foot bone fracture.

Foot bone； Fracture； Tomography，X-ray computed； Volume RAD； Digital tomosynthesis

2014-10-10)

100035北京，北京中医药大学附属护国寺中医医院放射科

谢伟(1976-)，男，北京人，硕士，主治医师，主要从事X线及CT影像诊断工作。

·影像技术学·

R814.41；R814.42；R683.4

A

1000-0313(2015)04-0381-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2015.04.019