双下肢站立位DR全长摄影在骨科矫形中的临床价值

孔伟　黄庆红

[摘要]目的探讨双下肢站立位DR全长摄影图像在骨科下肢矫形中的临床应用价值。方法回顾性分析2012年1月～2015年12月间在我院行双下肢站立位DR全长摄影45例患者（共90个膝关节）的术前、术后影像资料，评价图像质量并测量冠状位下肢力线及机械轴偏距（MAD）、股胫外翻角、股骨远端外翻角、FT角、股四头肌角（Q角）等，对患者术前畸形进行诊断及术后假体放置状态进行评价。采用配对f检验比较患膝术前及术后的各关节角度，以P<0.05为差异有统计学意义。结果所有病例图像，除术后Q角因假体遮挡难以完成测量外，其余指标均完好达到诊断要求。以机械轴偏距MAD偏膝关节中心内侧>15mm为膝内翻畸形、位于外侧为膝外翻畸形进行判定：术前诊断内翻畸形48膝，外翻畸形15膝，无畸形27膝。病变膝关节术后的人工关节均很好地纠正了冠状位下肢力线，各关节角度亦能达到正常要求。术前各病变膝股胫外翻角、股骨远端外翻角、FT角、股四头肌角（Q角）分别为：（-2.44±10.75）°（1.65±7.61）°、（-3.6±10.35）°、（-2.08±13.32）°；术后各膝股胫外翻角、股骨远端外翻角、fTr角分别为：（2 93±0.58）°、（9.05±0.61）°、（4.92±0.28）°。术前及术后组股胫外翻角、股骨远端外翻角、FT角的组间比较均有统计学意义。结论双下肢站立位DR全长摄影对骨科下肢矫形手术，尤其是膝关节人工关节置换术的术前诊断及术后评价有重要价值，应该成为临床术前、术后的常规检查。

[关键词]数字x线摄影，双下肢全长影像，站立位，膝关节置换术

[中图分类号]R445

[文献标识码]A

[文章编号]2095-0616（2017）03-137-05

骨科下肢矫形手术，尤其是膝关节人工关节置换术对下肢力线的要求十分严格，通常需要了解股骨解剖轴线和胫骨解剖轴线与力学轴线之间的角度大小，因此需要提供患者双下肢整体图像。随着计算机软、硬件技术的发展并应用于直接数字化x线摄影系统（digital radiography，DR）中，各种能进行无缝拼接数字影像的新型DR及其配套设备相继问世，对骨科矫形手术的术前和术后评价都有着重要意义。双下肢站立位摄影能准确反映人体在正常生理负重状态下的冠状位下肢力线及病变情况，为临床提供可靠的参考依据。

1.资料与方法

1.1一般资料

选取2012年1月～2015年12月期间我院行双下肢站立位DR全长摄影患者45例，其中男35例，女10例，年龄5～76岁，平均58岁。骨性关节炎30例（其中10例为双侧），类风湿性关节炎10例（其中8例为双侧），陈旧性外伤4例（均为单膝），剥脱性骨软骨炎1例（单膝），患肢均有不同程度功能障碍。

1.2检查设备

采用美国锐珂公司CARESTREAM DRX-Evolution Plus多功能DR成像系统、适配带刻度标尺的患者站立支架、锐柯公司RIS/PACS网络系统；图像打印采用CARESTREAM DRYVIEW 6850激光成像仪及DRYVIEW医用激光成像胶片。

1.3摄影体位

全部病例均采用站立前后位摄影，即患者面向球管方向站立于摄影支架上，双手扶支架两侧扶栏，双下肢伸直合拢并紧贴摄影支架后板，足尖向前方。

1.4检查方法

开启自动光栅，在系统控制面板选择“下肢”一“全下肢前后站立位”选项；然后选择曝光起止位置，即球管中心线上缘超过髋关节，下缘包括踝关节；曝光条件根据患者身体情况系统自动调整，一般为70KV，60mAs；摄影距离为自动调节。长按曝光键，机器计算机将根据患者体长及选定上下中心线范围自动选定2次或3次曝光，球管自动调整上下角度，曝光时探测器随球管上下移动，曝光完成后松开曝光键，计算机内置软件自动拼接生成双下肢全长图像。最后调整对比度和灰阶亮度保存图像，并将调整好的图像传送至激光打印机。

1.5图像分析

由本科室兩名高年资主治医师在计算机工作站上对患者图像进行骨质密度、骨性形态分析，对冠状位的下肢力线及角度等对下肢矫形具有重要意义的指标进行测量。对术后人工膝关节的放置状态参照正常侧下肢力线及角度评价，双下肢关节置换者则参照下肢力线及各角度正常参考值评价，分析或测量结果不一致时共同协商得到一致结论。

1.5.1下肢机械轴是指股骨头中心至踝关节中心的连线；股骨机械轴：是指股骨头中心与膝关节中心的连线；胫骨机械轴：是指膝关节中心与踝关节中心的连线。

1.5.2股骨头中心、膝关节中心和踝关节中心的定位方法股骨头中心采用同心圆的方法进行标记；膝关节的中心选取股骨髁间凹的顶点或胫骨棘的中点；踝关节的中心选取距骨上缘的中点。

1.5.3机械轴偏距（mechanical axis offsetdistance，MAD）下肢机械轴与膝关节中心点之间的距离，正常情况下MAD在膝关节中心点内侧（9.7±6.8）mm；股胫外翻角：即股骨机械轴与胫骨机械轴的夹角，通常是3°；股骨远端外翻角：股骨内外髁远端切线与股骨长轴垂线的交角，正常为9°（8～10°）；FT角：小腿机械轴垂直线与双侧股骨髁远端切线的夹角，国人FT角为5°；股四头肌角（Q角）：股骨解剖轴延长线与髌骨中点和胫骨结节连线之间的夹角，反映髌骨力线。

1.6统计学处理

采用SPSS17.0统计软件分析数据，结果采用（x±s）表示，各膝术前及术后组股胫外翻角、股骨远端外翻角、FT角、股四头肌角（Q角）比较采用配对t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2.结果

45例患者均顺利完成双下肢全长图像摄取，所得图像清晰锐利，对比度良好，无伪影干扰及明显拼接线，能在图像上清晰地描述下肢力线及显示关节畸形（图1）。以机械轴偏距MAD偏膝关节中心内侧>15mm为膝内翻畸形、位于外侧为膝外翻畸形进行判定：内翻畸形48膝，外翻畸形15膝，无畸形27膝。病变膝关节术后的人工关节均很好地纠正了冠状位下肢力线（图2），且除Q角因假体遮挡髌骨难以完成测量外，其余各关节角度均能达到正常要求。术前及术后组股胫外翻角、股骨远端外翻角、FT角的组间比较均具有统计学意义。见表1。

3.讨论

随着近年来骨科矫形技术的迅速发展，尤其在膝关节人工关节置换术方面的治疗效果有明显进步，x线骨关节摄影已经成为膝关节置换术前制定手术计划及术后评价手术疗效的必要手段。下肢作为一个运动的整体单位，不论是传统的x线片还是水平位的下肢全长片均不能完整的反映出生理状态下各部分协调和代偿的作用。传统的x线片虽然都能够显示下肢各骨与关节的病变及骨性形态，但是不能反映包括髋关节、膝关节及踝关节在内的下肢整体力线情况，亦不能准确测量各关节角度数值；而双下肢全长水平位投照由于是非负重的非功能位投照，与正常人体站立功能位时的下肢力线及关节间隙、角度并不一致。有研究显示，非负重位的测量结果可能会低估下肢畸形程度。所以拍摄站立位双下肢全长x线片有着重要意义。

为了帮助骨科医师构建出下肢长骨的全景图像，x射线图像拼接技术理论孕育而生。在非数字化摄影时代，需要在竖立放置的观片灯上由上至下依次插上骨盆、股骨、膝关节、胫腓骨、踝关节的照片进行全下肢数据的测量；亦有运用超长暗盒匹配超长胶片通过普通摄影获得了较长幅度肢体图像的报道，但是由于x线的放大及伴影效应，图像质量较差。数字化摄影出现后，有人利用CR技术将多个大IP板配合特制固定支架竖直排列进行长距离摄影，再进行图像后处理及拼接，但是在IP板交界处拼接痕迹明显，无法保证测量精度，而且CR图像的空间分辨率和信噪比等远不及DR摄影。还有人采用CT定位相作为观测依据，采用多层螺旋CT扫描后做表面遮盖重建获得全下肢图像，但这种方法会使受检者接受较高的辐射剂量，而且价格昂贵，性价比不高。随着影像成像技术水平的不断进步，DR的应用及功能逐渐增多，在图像拼接技术方面有了极大的提高。尤其是多功能、大平板探测器DR的出现，使得真正的数字化下肢站立位全长摄影成为现实。双下肢站立位DR全长摄影能得到高质量的数字化图像。本组病例的图像有着良好的对比度和清晰度，能够反映生理状态下负重功能位的双下肢整体力线情况，这在全膝关节置换术（totalknee arthroplasty，TKA）的评估中尤为重要。下肢力线即下肢机械轴是骨科医生在手术评估时关心的首要问题，这不仅是判定关节畸形的关键，而且根据下肢力线正确安放假体是手术成功的关键。许多研究认为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是否合适。同时，冠状位的膝关节角度指标对截骨和假体安放位置有重要意义：在正常的膝关节中，股骨和胫骨之间存在一生理角度，即股胫外翻角；胫骨近端关节面相对于下肢长轴存在一定程度的内翻，FT角即反映胫骨平台的内翻情况，在术中放置股骨假体时应参考FT角外旋放置。股四头肌角即Q角反映髌骨的力线。髌股关节的稳定性是由关节面的形状和软组织共同维持，增加Q角可增大髌骨的侧方移位力，从而引起髌骨半脱位或脱位。而Masa等认为股骨远端外翻角对于评估远端股骨外翻情况则有着重要意义。通过比照下肢力线及膝关节术前各角度值与正常人群参考值范围，可以明显发现病变关节的力线及各角度偏离正常值范围，为骨科手术医生在术前整体评估关节提供较为全面的信息，有助于个体化治疗方案的拟定。通过术前及术后摄片的比较，能够反应出手术对下肢力线及各关节角度的纠正情况。虽然，由于髌骨受假体遮挡，术后Q角的测量不能完成，对评价手术效果有一定的影响，但是，本研究通过对股胫外翻角、股骨远端外翻角、FT角术前及术后数值的比较，得出了显著的统计学差异，显示出手术对关节畸形的明显改善。由于膝关节全长摄影术后Q角无法测量的这一弊端无可避免，术者在术前应充分了解影像学检查的局限，术中严格测量各关节角度，才能真正达到满意的手术效果。

双下肢站立位DR全长摄影技术是在x线管球与平板探测器相对的状态下，x线球管相对静止在选定曝光范围内的中心位置，自动调整光柵，将x线汇聚在一定的狭小区域内，当平板探测器在做垂直运动时，x射线球管配合探测器上下调整转动角度，并进行连续摄影，将采集到的图像数据和位置信息自动拼接成为一幅下肢整体图像。这种摄影方案相对于其他双下肢全长x线摄影解决方案，如传统胶片拼接、CR单次曝光摄影及CT全下肢三维重建等有着较为明显的优势：首先，DR是直接数字化成像，操作简单且成像速度快，图像的清晰度与对比度均优于传统胶片及CR成像；其次，DR图像为数字化传输，各种测量能在计算机上直接进行；同时图像上配备标尺，即使是在胶片上测量，结果也较传统胶片更精确和可靠；再者，DR全下肢摄影为分段曝光后拼接，对于减小影像伴影和变形均优于单次曝光，图像更接近于真实比例；最后，相对于CT扫描，DR成像有价格便宜、辐射剂量低及能进行站立位成像的优势。当然，下肢为立体的三维物，膝关节的畸形可以是多平面上的，双下肢站立位DR摄影作为一个冠状面摄影技术并不能完全反映与膝关节各平面的角度值及所有畸形。如：无法在冠状位上测量的胫骨平台后倾角，即胫骨内侧平台前后缘连线与胫骨结节下胫骨中上段轴线垂线的交角。这一指标直接关系到术中胫骨平台截骨角度、假体的安放位置以及与股骨假体的配合，因而有必要结合侧位x光片或CT扫描三维重建进行术前评估。同时，当下肢发生旋转时会引起膝关节中心位置改变，影响下肢力线及角度的测量。研究表明，外旋导致膝内翻角增大，内旋则反之。因此，在摄片时应尽量使双下肢伸直并拢，足尖位正对前方，以减少膝关节旋转；而对于合并有下肢旋转畸形的患者测量角度将不可避免的有偏差。此外，双下肢站立位DR摄影站立时间较长，对站立困难或不能配合者容易产生移动伪影而导致图像摄取失败也是本检查的弊端之一。

综上所述，双下肢站立位DR全长摄影虽然一定的缺陷和不足，但是它操作简单，并能以高质量的数字化图像较为全面地反映关节畸形、下肢力线及角度等指标，为骨科下肢矫形手术，尤其是膝关节人工关节置换的手术方案制定和术后评价起到重要作用，因而，对于有条件实施的医院，应该让这种摄影技术作为膝关节置换的术前评估及术后评价的常规检查。