DR全脊柱摄影技术在脊柱侧弯中的应用价值

孙玉霞 林致苏

脊柱骨骼结构出现异常势必会累及周围神经组织，轻者可能仅表现为肢体酸麻，重者或出现内脏功能失调或其他慢性疾病；脊柱侧弯为脊柱结构畸形的重要体现，该病患者脊柱部分节段不同程度地向侧方弯曲且椎体旋转性变形[1]。为抑制椎体稳定性减弱、阻止侧弯进展，临床多以运动改善法、手术为治疗手段，而早期对椎体侧弯情况进行细致的分析可为临床诊治提供参考依据，有利于医者基于患者腰椎畸形程度、畸变腰椎走向来合理选择腰椎功能修复方案。数字化X线摄影（digital radiography，DR）技术充分发挥了数字化信息处理技术的优势，此项高曝光宽容度摄影技术能够利用自身组织均衡方面的优势，减少组织密度、灰度差异对成像质量的影响，医者可将图像上传至多种重建平台进行处理，进而形成层次分明的X线图像，弱化周围组织与照射野内组织的毗邻关系[2]。为研究此项摄影技术在脊柱侧弯诊治中的应用价值，本研究选取80例脊柱侧弯病例对其施以DR技术影像诊断，现将结果报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

抽取2020年7月-2021年3月在福州市第二医院接受治疗的80例脊柱侧弯患者作为研究对象。纳入标准：出现双肩不等高、胸廓不对称、呼吸困难等脊柱侧弯典型症状。排除标准：（1）体内有金属植入物；（2）神志不清、易发癫痫或心脏骤停等疾病。80例患者中男35例，女45例；年龄15 ～29岁，平均（22.52±4.09）岁；侧弯部位：41例为腰椎侧弯，29例为胸椎侧弯，其余10例为胸腰椎侧弯；侧弯方向：52例偏左，28例偏右；分型：先天性脊柱侧弯7例，青少年特发性脊柱侧弯42例，成人型特发性脊柱侧弯31例。本研究获得医学伦理委员会批准，80例患者及其家属已签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 扫描设备 采用SIEMENS Collimater ALO1C Ⅱ型X射线陨乘器[注册证号：CFDA（I）20142310034]、患者支架、1 m长铅标尺、图像后处理工作站及干式激光相机进行扫描及图像处理工作。

1.2.2 扫描方法 患者站立于拍摄架上，脚跟紧贴定位器，尽量伸直下肢及躯干，躯干紧贴定位器。铅标尺置放于曝光野内，水平投照，结合最大图像及重叠区域进行曝光，根据重合情况微调曝光参数，拍摄正位脊柱像时设定焦片距为180 cm（管电压 85 ～95 kV，管电流 250 ～400 mA），患者应保持背部紧靠摄影床，双手可自然下垂，曝光第7颈椎——骶椎、两侧肋骨及髂嵴；拍摄侧位像时（管电压80 ～100 kV，管电流250 ～400 mA），患者应侧立于摄影床上，双手握拳放于锁骨，肘部稍往前以免上肢与胸椎影像重叠，曝光全脊柱生理曲度、椎体形态、椎间隙狭窄程度等，注意观察患者矢状位是否出现平背畸形或后凸。合理设定平板探测器宽度，以40mm以内为宜。X线管与平板探测器同步上移至曝光位时，嘱咐患者尽量屏气，实行分段平移法投照，在明确窗宽、窗位合适后利用X射线管自动跟踪功能对全脊柱进行第1 次曝光，9 s后第2次曝光，第3次与第2次曝光间隔同样为9 s。采集图像后传入图像后处理工作站，使用全脊柱拼接软件对图像进行拼接，拼接过程中注意参考已知各分段图像中的金属标记物作为距离衡量标准，运用长度测量工具综合各段影像中椎体、关节的结构情况进行微调，生成清晰的脊柱全长正、侧位图像。

1.3 观察指标及评价标准

由经验丰富的放射科医师对成片进行观察分析，评估DR全脊柱摄影技术展示脊柱侧弯情况的图像质量，并根据图像对患者椎体Cobb’s角进行测量。观察参数：胸椎后凸角、腰椎前凸角、骨盆入射及倾斜角、骶骨倾斜角、骶股角、膝部及脚踝关节角、骨盆位移情况及矢状面垂直轴偏距。全脊柱成像有效标准：图像顶部应包括外耳孔情况，底部应显示耻骨联合影像，双侧需包含肩部图像；经图像可看见脊柱清晰且完整的结构物，不包含运动伪影；各段影像密度均匀，拼接线周围影像需呈现自然延续状态，未出现椎体丢失或部分椎体结构图像失真、变形的情况，拼接处最多可容纳1 mm错位图像。Cobb’s角测量方式：参考全脊柱图像明确侧弯上下端椎位置，分别于上端椎体上缘、下端椎体下缘作一横线，接着对两条横线各作一垂线，所得交线夹角即为Cobb’s角。

2 结果

80例全脊柱图像中，76例患者获得有效正侧位全脊柱成像，要求图像对比度良好且各段图像密度均匀，拼接处错位未超过1 mm误差，见图1。76例患者颈部、胸部、腰部及骶尾骨处椎体能够全部展示于一张图片内，椎体侧弯部位、顶椎及上下端椎位置均得以清晰显示，观察图像可明确椎间隙、对称椎弓根、跟间距及椎体侧弯对周围脏器的影响。80例患者中4例患者的全脊柱图像未达到标准，其中2例因配合度不足而造成图像出现伪影，其余2例因曝光不足而致图像质量不佳。对出现伪影的2例患者行人工校正处理后图像清晰度、对比度达到成片标准，2例曝光条件欠佳者的图像经手动调整图像黑化度、密度、对比度后图像整体质量有显著提升，符合成片标准。80例患者中Cobb’s角≥50°者共 15 例，25°＜Cobb’s 角 ＜50°者共 19 例，Cobb’s 角≤25°者共46例。

图1 DR技术曝光所得脊柱侧弯患者正侧位全脊柱拼接图像

3 讨论

脊柱侧弯成因较复杂，神经或肌群受损、骨骼发育异常、创伤应激等均可能是脊柱侧弯的形成原因，其中未成年人、成人在脊柱侧弯发病特征上有所不同，青少年特发性脊柱侧弯占据未成年人脊柱侧弯发病率的80%左右，成人则以退变性脊柱侧凸为主要类型，此病在影像学检测结果中不仅常表现为脊柱水平性弯曲，部分患者还会出现三维旋转性椎体变形症状；此外，该病多呈现进行性发展直至腰椎停止发育，较易影响个体活动功能[3-4]。由此可见，尽早施以相关治疗是有效抑制脊柱侧弯症状发展的关键，而采取能够清晰显示脊柱变化情况的影像学检查措施，可为改善脊柱手术临床效果产生有利影响。目前，计算机X线摄影（computed radiography，CR）、DR等X线摄影技术均在临床有所应用，以上摄影技术在图像质量、后处理技术方面均有所不同，临床一直致力于从中找到高效且能够清晰展示腰椎骨骼病变程度的摄影技术，从而为临床腰椎疾病诊治提供有效参考依据。

本研究中，80例脊柱侧弯患者经DR全脊柱摄影技术检查后，76例患者的脊柱正侧位椎体变化情况均得以清晰显示，其余4例患者的图像经人工手动处理后同样达到成片标准；提示于脊柱侧弯患者临床诊治期间应用DR全脊柱摄影技术构建X线图像有效可行。DR全脊柱摄影技术的成像原理是利用自动曝光技术将椎体经X线照射后得出的数据转化为数字信号，并将多段影像的局部重叠区域经配比后实现清晰成像，与传统CR相比具有较高的图像质量，不易受到体位变化、组合IP板间隙过宽、受测者身高等因素的影响[5-6]。目前临床X线摄影图像后处理技术已逐渐成熟且仍处于不断发展的阶段，摄影成像经缩放、窗宽调节等多种后处理技术介入后可呈现出较清晰、具体的全脊柱图像，同时能够借助数字化信息平台及时上传、快捷储存等优势减少不必要的时间成本[7]。人体脊柱各部位组织密度具有一定差异，曝光时需考虑到组织密度差异从而避免对比度过大而造成图像模糊的情况。DR全脊柱摄影技术实施狭缝状X射线曝光摄影期间合理设定平板探测器宽度及照射层间距，有利于X射线垂直射入人体，最大程度减少散射对图像质量的影响，同时减少平板检测器的散射线接收量，各段图像间密度差具有较高的可控性，临床可由此获取对比度优良的脊柱图像[8]。

研究指出，对脊柱-骨盆矢状面平衡度变化情况进行分析，可为脊柱疾患发展现状诊断提供参考依据；脊柱-骨盆矢状面平衡度变化情况可反映出脊柱直至下肢各力线矢量和的改变，而腰椎或骨盆椎体所发生的旋转性变形均是维持矢状面平衡的关键机制[9]。DR全脊柱摄影技术能够在短时间以连续曝光的形式实现多幅图像局部重叠，于X线管与平板探测器沿摄影架轴作同步上移运动时进行曝光，避免传统扇形X线束光器对影像两侧产生的放大效应，同时减少边缘斜射失真度，最大程度减少图像中运动伪影、拼接缝等情况的出现；选用站立位测量Cobb’s角可利用重力作用促使患者实际腰椎畸形程度及功能状态得以明确显示[10]。临床脊柱侧弯诊断中，Cobb’s角是确认患者是否需要进行手术治疗的关键指标，Cobb’s角能够反映脊柱侧弯的严重程度；本研究中80例患者的椎体Cobb’s角情况均得以展现，提示DR全脊柱摄影技术可为临床诊断脊柱侧弯病情发展提供参考依据。通过观察DR全脊柱摄影技术构建的数字化全脊柱X线片，临床可明确患者病变椎体骨骼连接处是否出现帽性，并能够对脊柱解剖形态、大体观进行分析，还原患者脊柱整体平衡情况，从而对患者现阶段脊柱侧弯发展时期进行准确的判断[11]。

随着目前卫生放射学研究的不断深入，放射性检查的剂量控制已逐渐成为临床关注的重点内容，传统X线断层扫描、多层螺旋CT等常用影像学检查方式在辐射剂量控制效果上未呈现出显著优势。与多层螺旋CT相比，DR全脊柱摄影技术的辐射剂量较低，且该项技术在降低辐射剂量的同时能够保证扫描物体结构、层次得以清晰显示，其借助自身高分辨率优势及强大的后处理能力为临床脊柱侧弯诊治提供了清晰、全面的诊断依据，并将平板检测器作为直接转换介质，最大程度降低照射野周围图像失真率[12]。

需要注意的是，患者接受扫描时需尽量保持静止状态以免产生伪影影响成片质量。观察本研究结果可见，80例患者中，有2例因配合度不足而造成图像出现伪影，其余2例因曝光不足而致图像质量不佳。出现以上结果的原因或与DR摄影进行中照射野、入射角度及患者呼吸活动有关。首先，为取得清晰的图像，受检者需在摄片期间保持不动；因此，选用摄影操作熟练度较高的人员进行摄片可缩短受检者固定不动的时间，避免患者因时间过程而无法控制呼吸。其次，人体正常腰椎曲线会有一定的曲度，在进行DR正、侧位摄片应灵活调整受检者的体位以弥补正常曲度对图像质量的影响，加上X线球管同步人体组织结构进行移动摄像，图像失真的可能性或得到有效控制。DR摄影技术可手动设置曝光量，同时利用组织均衡技术弱化肺实质组织与骨骼组织的对比，本研究结果显示，2例曝光条件欠佳者的图像经手动调整图像黑化度、密度、对比度后图像整体质量有显著提升，符合成片标准；提示DR摄影技术强大的后处理技术可进一步提高成像质量，其所包含的标记、黑白翻转、窗位调节等多项功能可从多个方面优化图像对比度、锐利度。

综上，DR全脊柱摄影技术可反映脊柱侧弯患者脊柱整体结构、形态变化情况，在脊柱侧弯诊治中具有显著价值。