低剂量双能量CT成像与MRI成像在跟腱撕裂诊断中的对比研究

广东省中医院珠海医院(广东 珠海 519015)

肖梦强 黄培楷 罗妮苑张 萌 刘晓玲 徐旺东刘金丰

跟腱在人体运动中具有重要作用，急性跟腱断裂多见于活跃的年轻患者，其主要致病原因为闭合性运动伤。急性跟腱断裂若未及时治疗，会导致下肢功能障碍，及时、准确地诊断跟腱撕裂对于制定治疗方案、评估预后情况十分重要[1]。目前常见跟腱损伤的检查方法有CT、超声、MRI。MRI检查具有软组织分辨力高和可多方位成像等优点，可显示骨挫伤及软组织结构如肌腱、韧带等损伤，是目前软组织最重要的检查方法[2]，但部分患者(如幽闭症、带磁性内固定患者)不能接受MRI检查；高频超声的诊断正确率相对较低；常规CT对肌腱、韧带的显示不佳。在保证影像质量的前提下,探索减低辐射剂量的办法，是近来CT设备发展和影像检查研究的热点之一[3-4]。本文对怀疑跟腱损伤患者进行双能量低剂量CT扫描，通过对图像数据包进行双能量技术分析，探讨低剂量双能量CT成像在诊断跟腱损伤中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 病例资料收集2015年11月30日～2018年6月25日广东省中医院珠海医院临床怀疑跟腱损伤行东芝640层双能CT扫描和MRI检查的42例，男34例，女8例；年龄18～65岁，平均(33.67±11.29)岁。所有患者均有急性外伤病史，具有踝不能自主活动和足跖屈功能障碍等临床症状，跟腱损伤区明显压痛，部分触诊空虚感，小腿挤压试验阳性，均于15天内行CT、MRI检查和1月内行跟腱手术。本研究为前瞻性研究，研究方案经广东省中医院珠海医院伦理委员会批准，全部患者对研究知情同意且签署知情同意书，病例纳入标准：年龄≥18岁，外伤病史，临床怀疑跟腱断裂患者。排除标准：踝关节肿瘤，感染病史，内固定术后。CT扫描采用脚先进，双踝关节同时扫描，自跟骨下缘起向上延伸范围160mm，CT扫描参数：单源双能量CT常规扫描参数为(80KeV、290mAs，135KeV、50mAs)；本研究双能量CT常规扫描参数为(80KeV、200mAs，135KeV、35 mAs)，横断面重建层厚1.0mm，间距1.0mm。

1.2 图像处理和分析单源双能量CT检查后，将原始数据进行重建，得到两组数据包(层厚0.5mm，间距0.5mm)。在东芝操作台上把数据包导入双能软件，可得到80-135KeV单能图，选择自动最佳信噪比，得到所有软组织最佳KeV图为100KeV。为得到跟腱最佳信噪比图，采取手动计算方式，方法如下：在重建单能90KeV-110KeV图上，测量健侧跟腱CT值和标准差3次、跟腱前方脂肪囊CT值3次，各取其平均值。噪声=跟腱的平均标准差，信噪比(SNR)=跟腱CT均值/跟腱标准差均值，对比信噪比(CNR)=(跟腱CT均值-脂肪CT均值)/跟腱标准差均值。由1位副主任医师测量80KeV图像、135KeV图像上患侧跟腱较粗的图像层面上低密度区域及健侧跟腱中心区域CT值三次，各取其平均值，计算撕裂及正常跟腱80KeV图像与135KeV图像上的CT差，CT差=CT均值135-CT均值80。

利用东芝三维肌腱3D容积再现(VR)对最佳跟腱信噪比图像进行重建，得到三维跟腱图像。根据三维跟腱图像，由两位高年资骨肌系统诊断主治医生采用双盲法评估，判断跟腱断裂情况，如评估结果有差异，两人协商形成统一意见后录入结果。

在东芝操作台上把双能CT扫描数据包导入双能虚拟去钙图，评估水肿区域并测量该区域CT值。两位高年资骨肌系统诊断主治医生对CT成像和 MRI 图像独立做出对比分析。按照跟腱形态、体积改变、连续性、跟腱密度及信号强度变化、腱周组织损伤情况等，综合做出诊断并与手术结果和随访结果相对照。

1.3 统计学方法统计学分析采用SPSS软件(19.0，芝加哥、美国)进行处理。计量资料采用(±s)表示，对比撕裂跟腱、正常跟腱两组图像的CT差，组间两两比较采取T检验。P＜0.05为差异具有统计学意义的标准。

2 结 果

42例怀疑跟腱撕裂患者中，跟腱正常6例，跟腱撕裂36例，其中25例跟腱完全撕裂、11例不完全性撕裂。36例跟腱撕裂的发生位置，4例在跟骨止点附近，29例在跟腱中段，3例跟腱、肌肉结合部，撕裂范围为(0.5-6.0)cm。跟腱撕裂患者中，2处跟骨骨折、1处足舟骨骨折、3处距骨撕脱性骨折、4处内外踝骨折，16处骨质水肿。

经过统计分析及调试，得到99KeV为跟腱最佳KeV图，该图像对比信噪比最好。99KeV骨窗图像上诊断10处骨折，99KeV软组织图像上横断面结合MPR(图1B、2B)对25例跟腱完全撕裂患者全部进行了准确诊断，11例部分撕裂患者中9例确诊、2例漏诊；跟腱完全撕裂灵敏性100%、特异性100%，跟腱部分撕裂的灵敏性81.8%、特异性100%。VR图像上(图1A、2A)，对25例跟腱完全断裂患者全部给予准确诊断，11例部分撕裂患者中7例给予正确诊断、4例漏诊；跟腱完全撕裂灵敏性100%、特异性100%，跟腱部分撕裂的灵敏性63.6%、特异性100%。虚拟去钙图上，诊断12处骨质水肿，漏诊4处、误诊4例，灵敏性77.5%、特异性80%。MRI(图1C、2C)能100%诊断完全及部分跟腱断裂患者，灵敏性100%、特异性100%；16处骨质水肿患者，灵敏性100%、特异性100%；诊断出4处骨折、漏诊6处，灵敏性40%、特异性100%。

计算并统计分析跟腱的CT差，撕裂跟腱CT差=(6.77±4.20)，正常跟腱CT差=(7.75±3.76)，两两对比采用T检验得到P=0.163，无统计学意义。

3 讨 论

跟腱是人体内最长、最强、最粗的肌腱，长约为15cm，由腓肠肌肌腱、比目鱼肌肌腱组成。跟腱由上向下逐渐变厚变窄，最窄位于踝关节后部，但较厚，至止点上方4cm处向下逐渐展阔，由小腿中部后方开始，至跟骨结节中点终止[5]。跟腱是足踝部肌腱中最容易断裂的肌腱，跟腱断裂是临床常见病症，以单纯性外伤引起最为常见，类风湿性关节炎、高血脂、黄色瘤等的病理基础上，即使轻微的外伤也可引起跟腱断裂。急性跟腱断裂有多种形式，其中包括横断型、撕脱型及撕裂型，临床主要是撕裂型。撕裂型表现为马尾状，多发生在跟腱狭部，即跟腱止点上约2cm～6cm处。跟腱断裂有很多种治疗方法，不同的治疗方法对预后有重要的影响[6-8]，因此，及时准确地判断跟腱断裂的程度、部位及是否合并骨折等，对制定治疗方案及判断预后情况具有重要意义。

随着CT技术的进步，如软硬件、图像数据采集、重建算法，CT的图像质量、诊断能力明显提高，东芝双能量CT具有各向同性的高空间分辨率，有强大、多样的后处理功能，如多平面重组(MPR)、肌腱3D容积再现(VR)、曲面重组(CPR)，肌腱3D容积再现(VR)成像可立体直观地显示肌腱及其周围组织，能够从任意角度观察肌腱的情况，为肌腱的显示提供良好平台。通过东芝CT双能成像，可以得到从80KeV到135 KeV的无数个单能量图像，从而选择最佳KeV的图像，即肌腱与周围组织的最佳对比图像，大大提高了跟腱图像的显示质量。除显示肌腱外，还可以利用虚拟去钙图像判断骨质水肿情况。本研究结果显示99KeV单能图时能够清楚显示肌腱及周围组织的关系，跟腱与周围肌肉组织的对比最好，图像质量最高。

跟腱撕裂的双能量CT影像学表现：3D肌腱重建图像上表现为：跟腱连续性中断，跟腱明显增粗，边界不清，轮廓毛糙，断端形态可以是拖把状、絮状或杵状(图1、图4)，个別病例表现为犬牙交错状。最佳KeV图像上表现为：连续性欠佳，跟腱增粗，密度不均匀，CT值较对侧正常跟腱降低，边界不清，轮廓毛糙(图2、图5)，跟腱前方脂肪密度增高，部分病例可表现踝关节撕脱性骨折。虚拟去钙图像上表现为：水肿区密度增高，CT值增高。MRI表现：跟腱连续性中断，跟腱断端回缩，断面呈“毛刷”状、波浪状或“柞”状改变，断裂处出现积血、积液等提示跟腱完全撕裂，与CT表现相似(图3)；跟腱连续性存在，跟腱增粗，T2WI信号不均匀增高，见斑片状、条状高信号提示跟腱部分撕裂(图6)。

图1-3 同一患者，男，45岁，跟腱完全撕裂，密度减低，跟腱连续性中断，跟腱回缩增粗，边界不清，轮廓毛糙，断端形态杵状。图4-6 同一患者，男37岁，跟腱不完全撕裂，跟腱明显增粗或密度略减低。

CT和MRI诊断跟腱撕裂及伴随其他部分损失的准确性：东芝单源双能量CT通过与对侧正常跟腱的比较，根据跟腱断端的密度变化及形态的改变并结合临床，可作出100%的正确诊断。MRI也能够100%正确诊断，两者无显著差异。东芝单源双能量CT根据撕裂的程度，只要跟腱增粗或密度改变，就能够做出正确诊断。跟腱密度及形态均无明显变化，或跟腱轻度增大，缺乏特异性，不能完全作出正确诊断。当跟腱撕裂并发撕脱性骨折(小骨片)时，CT均能够做出正确诊断，且明显优于MRI。诊断骨质水肿方面，大片水肿区域时，双能量CT虚拟去钙图像与MRI诊断无明显差别；小片水肿区域由于范围较小，CT图像容积效应，虚拟去钙图像诊断效果逊于MRI。

医用X线球管管电压均≤140KeV，射线在此能量范围内，随着X线能量降低，康普顿效应减少，光电效应增加，组织的衰减系数上升，CT值增加，与管电压成反比关系[9]。有学者研究得到管电压对器官组织CT值是有影响，影响的大小因组织类型不同而不同，低KeV组织CT值-高KeV组织CT值的差值，随着组织密度的升高，差值越明显[10-13]。本研究对跟腱进行东芝双能扫描，把数据导入东芝双能软件进行测量和分析，比较正常跟腱135KeV图像上的CT值减80KeV图像上的CT差值和断裂跟腱135KeV图像上的CT值减80KeV图像上的CT差值，得到撕裂跟腱CT差值小于正常跟腱CT差值，符合随着组织密度的升高，差值越明显这一特性，但是两者差异无统计学意义。同时也得到撕裂和正常跟腱均随着KeV增加CT值而增加，与CT值增加跟管电压成反比这一原理相矛盾，这种矛盾现象，部分小于水密度的组织也有这种矛盾特性[11-12]。彭文献等[11]推测，出现这种现象的原因，可能是CT机在对CT值校正时候，水的CT值为0HU，空气的CT值为-1000HU，根据这个为基点绘制各种衰减系数图和CT值，而未对其他组织进行CT值校正，这可能会造成CT管电压与活体组织CT值关系不一致。

综上所述，在跟腱撕裂时，MRI是首选检查方法，当患者有禁忌症(如严重外伤、体内有金属植物、起搏器或有空间幽闭症)不能进行MRI检查时，或怀疑合并骨折时候，应首选单源双能CT检查。该成像检查快捷、方便，扫描后可以进行多种后处理，能够清晰显示肌腱、骨骼的三维关系，明确诊断跟腱完全性和较严重的需要做手术的部分断裂，为临床医生提供较准确的诊断信息。