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全身拼接在全下肢成像中的应用(一)

一、使用背景

随着社会的进步和经济的不断发展，人口老龄化已日益成为中国严峻的社会现象，且风湿性关节炎、骨性关节炎等疾病在老年群体中的发病率逐年提高，严重影响老年患者生活质量。关节炎等疾病常常危及髋、膝盖及踝等关节，随着生物材料的发现和创新，髋关节置换术、全膝关节置换术及膝关节单髁置换术等临床应用率大幅提高，其中下肢全长成像对病情评估、治疗方案制定及术后预后评估等方面具有重要的作用。下肢全长成像可在同一张胶片上显示髋关节至踝关节的整体图形，可为临床准确提供全下肢的角度、力线及长度测定。数字化X射线摄影(DigitalRadiography，简称DR)技术与传统胶片拼接方式相比，其可根据下肢厚度选择适宜的曝光条件，并将摄取图像专业化处理后拼接在一起，使下肢各部位无缝拼接，从而获得清晰度和对比度高的全下肢图像，具有方便快捷、电子信息化及患者依从性高等特点。

图一：传统膝关节X光片

图二：传统股骨颈X光片

传统X光片只能观察每个部位的局部情况，无法在统一体上进行连续、全面的观察，全脊柱及下肢全长片则能直观地看到整体形变。通过DR全身拼接功能实现完整的成像，为诊治脊柱及下肢畸形提供了完美的临床影像依据，对临床诊断、术前手术方案的制定和术后疗效的评估等临床应用具有十分重要的意义，有效满足了此类疾病临床诊断和治疗的要求。然而，DR全长拼接技术步骤复杂、专业要求高，同时需要患者密切配合，若不能完整、准确展现患者下肢成像，将会干扰临床方案制定，影响手术成功率，甚至威胁患者生命安全。

通过对比可以发现，在缺少DR全身拼接功能的条件下，传统X光摄片无法有效解决骨科常见疾病如脊柱侧弯及下肢畸形的临床诊断。在国家大力推进健康中国、人民不断增长的医疗需求的大背景下，医疗缺陷将不断被合理技术替代，因此从对立面评测，如今，没有全身拼接功能的DR就不是合格的DR。

图三：全脊椎及双下肢DR摄影全身拼接成像

二、图像评估

2.1摄影方法

根据临床要求采取卧位或负重立位摄影，下肢采取解剖学姿势放置于摄影台中心，肢体旁放置标记尺，标尺应垫高同骨骼水平，并尽可能靠近被摄肢体，中心线对准铅尺和被摄肢体中间，球管与被照体距离应尽量远，一般是mm。视患者身高情况采用2～4次曝光，从患者头侧至足侧平行移动X线球管，根据肢体厚度依次选择合适的曝光条件，每次曝光区间要有所重叠，摄影全过程要求肢体和标尺均保持不动。探测器接受X线信息后直接转换为数字信号，经计算机后处理形成数字化影像。供在浏览终端或报告终端进行观察。

2.2图像拼接

在图像后处理工作站的应用软件界面上，选取工具栏中的图像分析一栏，点击图像拼接，选择单帧或多帧拼接模式，导入所需的原始股骨、胫腓骨等图像，分别调节各图像透明度直到合适的窗宽窗位，再通过点击移动鼠标右键来拖动图像进行对线对位，使得标尺及图像的位置一致，获得满意效果后可点击拼接全图。拼接好的图像可用影像工作站上的测量工具进行长度、角度、力线等测量，并将测量结果传到PACS或打印成胶片供临床参考。

三、结论

骨性关节炎、风湿性关节炎是常见病、多发病，常累及下肢髋、膝、踝3个负重关节，引起膝关节的内、外翻畸形，影响患者的生活，甚至丧失工作能力。随着生物材料的不断创新和手术水平的提高，人工膝关节置换被越来越多的患者所接受,负重位全下肢X线摄影能较真实地反映术前膝关节内外翻畸形和术后纠正结果，为骨科医生制订治疗方案和术后的评估提供重要的参考价值。肢体全长数字化专用X线机价格昂贵并不普及，而比起传统的胶片拼接法，DR分段摄影可根据肢体厚度依次选择合适的曝光条件，且图像可进行窗宽窗位调整等后处理，使得不同密度的各个部位均能同时良好显示。这样拼接后就可得到各部位均显示满意、清晰的高质量全下肢图像。而且拼接方法简单，网络传输可满足远程会诊的需要，适应了数字化放射影像科的发展趋势。在拼接图像的视觉连贯性方面，研究结果显示，由于X线球管放射源为中心放射X线，因此，靠近投影中心处X线束可近似视为平行射线束，而边缘处的射线束则为中心发散束，离中心线越远则发散现象越明显，这便导致了X线照片所存在的放大、变形的不足，为减少射线束效应，可适当增大焦点到肢体的距离，以及使肢体贴近摄影架等，都可以减少射线束效应。因此只有肢体和标尺都完全重合，才说明肢体和标尺的放大率基本一致，这样拼接后的图像才会长度真实、力线准确。而如果标尺与肢体不能同时重合，则有可能是标尺与骨骼所在平面不等高，或者中心线偏离标尺与骨骼的中心射入所造成的放大率不一致。另外，为了减少由于患者移动导致的影像拼接失败，还可适当使用外固定支架或家属协助固定。

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