多排螺旋CT对青少年扁平足支具个性化打印的指导价值

权红军,刘豪佳,张樱枝

(郑州大学第五附属医院 影像科,河南 郑州 450052)

扁平足是常见足部疾病,表现为足弓发育低平,后足外翻,前足外展[1],患者长久站立和行走后足部疼痛、疲劳感明显,常因过度运动或代偿引发其他部位疼痛不适。既往扁平足的诊断常依赖于足印分析及X线,其中X线测量指标主要包括内、外侧纵弓角,当内侧纵弓角大于130°,外侧纵弓角大于150°时,结合症状,可得出扁平足的诊断[2]。但普通X线重叠影像会导致误差,即使做出正确的诊断,在后续指导支具打印时也会影响打印的准确性,一旦支具的3D打印出现较大误差,将直接影响支具佩戴效果。随着现代计算机断层显像技术发展,利用多排螺旋CT(multi-slice spiral computed tomgraphy,MSCT)进行足部扫描可以校正普通X线重叠影像导致的误差,再结合患者症状、体征及足印分析,可以得到更为准确的判断,或许对后续指导支具个性化打印有一定价值。基于此,本文旨在探讨MSCT双足均衡负重成像对青少年扁平足支具个性化打印的指导价值。

1 对象与方法

1.1 研究对象回顾性收集2016年1月至2022年12月在郑州大学第五附属医院脊柱骨病科就诊的40例青少年扁平足患者的临床资料,其中男33例,女7例,年龄7～20岁,平均(14.30±2.51)岁,均接受X线检查及MSCT检查。患者符合下列扁平足4项诊断。(1)足印检查:足底沾水踩在纸上,看印迹形状,前后足无缝连接。(2)站立直视:患者站立,医生观察足弓内侧是否存在凹陷的情况,若无空白区,提示可能存在扁平足。(3)影像学:CT检查及X线检查,发现足弓角度小于正常。(4)不适症状:患者存在行走后足底疼痛、步态异常等。排除因出生时足底脂肪丰富无足弓的患者;排除3～6岁时,足弓迅速发育,先出现内侧弓,然后逐渐形成足弓直到生长停止的患者[3]。

1.2 检查方法(1)MSCT:平板加压模拟负重状态扫描,脚先进,进床扫描,扫描范围从踝关节上方至足底。扫描参数:100～140 kV,200 mAs,FOV 200～300 mm,层厚0.9 mm,扫描间隔0.45 mm,螺距0.16。扫描方式为螺旋扫描。(2)X线:使用新东方1000FA型直接数字化X线摄影机和平板探测器WDF 4343RWi,4343RWi材料为非晶硅碘化铯。患者站立位(负重)摄片,以第一跖骨中点为中心,胫侧靠近感光板,射线由腓侧向胫侧投照,以减少胫侧影像放大系数,采用60 kV,100 mA,100 ms,10 mAs标准参数投照,采用万东医疗图像采集系统WD-ACQUIRE,校正图像窗宽、窗位。由标准侧位片观察测量内、外侧纵弓角。(3)足印分析:采用三线分析法[4]画出40例患者负重足印三线图,并利用足印法判断病情轻重程度。具体三线分析:足印内缘最突出部位连一直线作为第1线,足跟后沿中点至第三趾中心点连成第2线,第1线和第2线之间夹角的分角线为第3线。足内缘在第2线外侧者为正常足(图1A),足内缘在第2、3线之间者为轻度扁平足(图1B),在第1、3线之间者为中度扁平足(图1C),越过第1线者为重度扁平足(图1D)。

A为正常足足印;B为轻度扁平足足印;C为中度扁平足足印;D为重度扁平足足印。

1.3 MSCT图像重建数据传输至Philips Extended Brilliance Workspace工作站进行容积再现(volume rendering,VR)、多平面重组(multi-planar reconstruction,MPR)的矢状位、冠状位及矫正轴位等分析处理。VR可立体、直观显示足底内、外侧纵弓角的大小。MPR图像结合原始轴位图像,观察扁平足跗骨和跖趾骨形态、位置、密度、跖趾关节、跗骨关节及踝关节间隙和关节形态变化以及足底肌群的发育状况,为选择个性化支具打印或早期手术做准备。

1.4 3D个性化支具打印得到影像学数据后,使用足部扫描系统进行非负重与负重足部扫描,采集足部数据,主要包括足底压力、足底形态,结合X线及MSCT测得结果,从舒适性与矫形效果方面考虑,确定支具材料并设计。

1.5 观察指标(1)诊断结果:结合影像学检查、三线法分析等明确诊断。(2)纵弓角测量结果:比较X线、MSCT测得的纵弓角。(3)支具佩戴舒适度:采用打分的方式让患者对支具佩戴舒适度进行打分,按照视觉模拟评分法进行,总分值为0～10分,0分为非常不舒适,10分为非常舒适,分值越高舒适度越好。

2 结果

2.1 成像结果本组40例患者均顺利完成X线和MSCT成像检查,结合影像学检查、三线法分析结果,并综合患者症状表现,所有扁平足患者均得到明确定性诊断,诊断符合率100%。40例患者经查,3例症状较为严重,占比7.50%,患者足弓低平、基本消失,后足外翻;13例患者出现足外翻,步态改变,占比32.50%;24例内侧足弓角变大,占比60.00%。

2.2 纵弓角测量比较X线与MSCT测量结果发现,MSCT测得的内、外侧纵弓角度数均小于X线测得结果,差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 MSCT与X线对扁平足内、外侧纵弓角测量比较

2.3 支具佩戴舒适度X线指导打印支具的舒适性得分为5～8分,平均(7.05±0.45)分,MSCT指导打印支具舒适性得分为7～10分,平均(8.75±0.54)分,MSCT指导支具打印穿戴舒适性得分高于X线,差异有统计学意义(t=15.296,P<0.05)。

2.4 扁平足典型病例影像学图示扁平足患儿经三线法、X线、MSCT检测结果见图2。

患者,男,15岁,①为三线法显示为轻度扁平足;②为X线测量内侧纵弓角为141.5°;③为X线测量外侧纵弓角为161.8°;④为MSCT重建MPR图像点对点测量内侧纵弓角为137.4°;⑤为MSCT重建MPR图像测量外侧纵弓角为156.7°;⑥为MSCT检查VR图像重建点对点测量内侧纵弓角为137°,跟骨载距突向内侧异常发育,导致距骨下降,纵弓扁平;⑦为MSCT检查VR图像重建点对点测量外侧纵弓角为158°。

3 讨论

扁平足的传统诊断是以足印分析结合X线测量为标准,临床常用比值法和三线法做足印分析,而影像医生则常用X线测量内侧纵弓角、外侧纵弓角等参数来判断[5]。

X线一直是评估、判断扁平足的主要影像学方法,但随着影像技术发展,X线在使用时的局限逐渐暴露,如在测量内、外侧纵弓角时是将三维结构二维投影,以二维投影所测角度为准,导致内、外侧纵弓角与实际角度存在较大误差,直接影响判断及治疗[6]。相较于X线,MSCT被用来模拟足弓形状及分析足部各部分结构发育状态,因其采集方式为容积采集,可以在完成扫描后对不同方位数据重新计算,达到足部结构全方位重建,可在轴位、矢状位、冠状位及任意斜面上呈现MPR图像,还可以进行VR重建,完成不同组织层次的显示,其中包含全足骨骼和软组织影像[7-8]。因此,通过VR及MPR成像,能达到准确测量内、外侧纵弓角的目的,指导支具个性化打印。此外,MSCT进行模拟负重全足成像时完全是点对点地测量角度大小,准确性较高,不仅能够准确显示并测量内、外侧纵弓角,还能够完整显示足内肌及肌腱发育状况。并且,MSCT的实际操作简便,测量数据客观,能够随时为成长中有扁平足的青少年患者提供个性化支具打印的可靠数据[9]。

本研究结果显示,MSCT测得的内、外侧纵弓角度数均小于X线测得结果,这可能是MSCT检查对X线检查校正的结果,并不能直接表明MSCT的确切应用价值。本研究还结合不同影像学方法测得结果为患者打印个性化支具,对比两种方法指导支具打印穿戴舒适性结果显示,MSCT指导支具打印穿戴舒适性得分高于X线,表明 MSCT测量青少年扁平足内、外侧纵弓角较X线检查更为可靠,在指导个性化支具打印穿戴中更具应用价值。这可能与MSCT的成像方法、数据采集方法等更具优势有关,而传统的X线成像智能二维投影,导致误差较大,故指导意义欠佳。虽然MSCT较X线更具应用价值,但仍需注意,MSCT的应用仍有局限,如在患者病变较严重时,会引起继发下肢肌群适应性改变,对于此类软组织显像,MSCT并不算最佳成像方法,需要采用MRI软组织成像。因此,在临床实际诊疗时若遇到病变严重的青少年扁平足患者,还需要进行MRI检查,以确保检查的准确性,指导正确的个性化支具打印。

综上所述,MSCT测量青少年扁平足内、外侧纵弓角准确度较X线检查高,指导打印个性化支具佩戴舒适性更高。