VR透明化处理在评价腰椎内固定螺钉空间位置中的应用

赵 霞，邹瑞琪

（1.山东中医药大学附属医院东区放射科，山东 济南 250014；2.山东中医药大学，山东 济南 250014）

螺钉内固定系统目前已被广泛应用于腰椎疾病患者，术后医师和患者最关心的是内固定螺钉的位置状态。术后随访检查中，X线正侧位片的骨质重叠遮挡及CT常规断面图像的金属放射状伪影，均干扰椎体与螺钉的立体位置关系的显示，进而影响手术效果评价。常规VR虽能去掉金属伪影的影响，但无法去除周围骨质的遮挡显示腰椎骨质内螺钉的立体位置；若对VR图像进行一定程度透明化处理，得到的3D立体影像既可去掉金属伪影的影响，又可大大减少椎体骨质对内部螺钉的遮挡，其效果接近于病理解剖，为临床医师评价手术效果提供了重要的影像学依据。现对我院2019年1—2月收治的44例腰椎螺钉内固定术后患者的MSCT图像进行VR透明化处理，以消除金属伪影及周围骨质遮挡，从而对椎体内固定螺钉的立体位置进行影像学评价。

1 资料与方法

1.1 一般资料44例（共置入238枚螺钉）中，男21例，女23例；年龄14～83岁，平均57.45岁。每例患者置入椎弓根螺钉4～10枚，平均5.4枚。其中骨折9例，滑脱11例，腰椎间盘退变伴椎管狭窄24例。

1.2 仪器与方法 所有患者均在内固定术后行腰椎正侧位X线摄片及MSCT检查。X线设备为锐珂DR 7500 X线机，扫描参数：80 kV，75 mAs，患者取卧位。CT选择日本东芝320层Activion One MSCT机，患者取仰卧位，扫描参数：120 kV，180 mA，矩阵512×512，扫描范围从T12椎体上缘至S1椎体下缘，重建层厚1 mm，层距0.8 mm。

1.3 图像分析 将数据包传至CT工作站行MPR及VR。选取平行钉道长轴的横断位、矢状位及垂直于螺钉长轴的冠状位行MPR。VR时进行2种方式的重建：①常规重建显示骨组织（低阈值一般为100 HU，透明度为0.87）；②选择合适阈值及透明度对椎体骨质进行透明化处理（低阈值一般为200 HU，透明度为0.1），再对螺钉进行单独重建，最后将2种重建图像叠加融合。选取术区内双侧椎弓根长轴位置保存矢状位图像，再选择合适的轴位显示螺钉长轴并进行保存，多角度立体显示螺钉走向及与椎体、椎管的立体位置关系，仔细观察螺钉有无断裂、松动、移位，以及椎体滑脱复位情况。

1.4 评价标准 应用MSCT数据包重建获取的图像来评估置钉优良率，并评估螺钉置入的准确性和安全性。由2名放射科医师综合阅片评价内固定螺钉与椎体的空间位置关系、置钉准确率和安全率。椎体内固定螺钉的位置评估标准采用Certzbein-Robbins改良分级［1］：Ⅰ类，螺钉完全位于皮质内；Ⅱ类，螺钉穿出皮质，但穿出部分＜2 mm；Ⅲ类，螺钉穿出皮质，穿出部分≥2 mm。目前关于椎弓根螺钉置入准确性的评价，具体标准目前尚未统一［2-3］，本研究将置钉准确率定义为：Ⅰ类螺钉数/组内置入螺钉总数×100%；置钉安全率定义为：（Ⅰ类+Ⅱ类）/组内置入螺钉总数×100%［2］。

2 结果

44例共238枚螺钉，Ⅰ类螺钉184枚（其中松动5枚，断裂1枚），Ⅱ类螺钉32枚，Ⅲ类螺钉22枚。置钉准确率为77.31%（184/238）；置钉安全率为90.76%（216/238）。5枚松动螺钉均发生于老年患者，其中4例明显骨质疏松（图1），1例明显骨质疏松合并炎症反应，1枚断裂螺钉原因未查明。

图1 女，83岁，4个月前因“腰椎间盘突出症”行内固定手术治疗，于L4～S1内共置入螺钉6枚。3个月前无明显诱因出现腰痛伴双下肢疼痛，15 d前腰痛加重，活动受限再次来诊 图1a MPR矢状位示L4椎体内固定螺钉周围骨质密度减低，螺钉与正常骨小梁结构间隙明显增大，螺钉头端上翘，但无法全程显示钉道，椎体内固定螺钉周围存在明显线束硬化伪影，头端位置是否穿透皮质无法评价 图1b，1c普通VR骨组织图像，可直观显示骨皮质及骨质增生，椎体内固定螺钉几乎完全被掩盖 图1d，1e将骨组织单独进行透明化后的VR图像与螺钉单独重建的VR图像融合后，能清晰显示L4椎体内双侧内固定螺钉上翘移位，部分钉体位于L3～4椎间隙内，右侧明显，提示螺钉松动；L5、S1内螺钉位置未见明显改变。临床最终诊断为骨质疏松所致螺钉松动

3 讨论

螺钉内固定系统目前已被广泛应用于腰椎疾病的手术治疗，因此术后椎体内固定螺钉的位置评价极为重要。在腰椎术后评估影像学技术中，X线平片最为常用但却存在重叠显像的不足；MSCT容积扫描使2D断层成像及3D立体成像成为可能，断层成像能清楚观察术区脊柱三柱解剖结构及病变，如X线片无法发现的碎骨片、移位及椎管狭窄程度等［4］，但却无法全面显示椎体及内固定螺钉的空间相对位置关系，且金属植入物周围产生的线束硬化伪影严重干扰了对椎体、螺钉与椎管等结构的立体空间关系的观察与评估［5］。

VR是利用计算机后处理软件获取ROI内组织立体结构的非损伤性立体解剖3D后处理技术，其所需数据是通过薄层厚、小螺距扫描获取的ROI内的容积数据包，目的是提高重建图像的空间分辨力［6］。常规VR骨组织重建技术仅能对骨骼表面进行3D展示，对髓腔内的结构及改变完全没有优势，当螺钉松动、移位甚至退钉等异常情况发生时，常规VR图像无法显示。但在常规VR过程中引入透明化处理，即将骨皮质进行一定程度的透明化，可去掉其对髓腔内部结构的遮挡，术区椎体及螺钉周围的金属硬化伪影也可被清除；将内固定螺钉单独重建的VR图像与透明化骨组织VR图像进行融合，内固定螺钉与椎体的相对空间位置关系便可直观显示。同时，结合裁剪技术和切割技术去除ROI周围骨骼结构，能够真实显示椎体及内固定部位螺钉的形态及相对空间位置关系，如螺钉轨迹、偏斜角度及头端位置等，为临床术后评估提供影像学依据。

综上所述，MSCT VR中引入透明化处理技术，在去除骨皮质对髓腔内结构遮挡的同时降低线束硬化伪影对图像质量的影响，使椎体与内固定螺钉的空间位置关系得到清晰、真实、充分显示，使图像更加符合临床工作的需要，便于临床医师评价内固定位置及手术效果，也便于与患者的沟通。