占宇　邱偉健　王馭愷　羅從風(fēng)

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·臨床研究·

脛骨平臺(tái)后外側(cè)骨折理想透視角度研究

占宇邱偉健王馭愷羅從風(fēng)

目的探討脛骨平臺(tái)后外側(cè)骨折的理想透視角度。方法采集24例膝關(guān)節(jié)周?chē)鷵p傷患者膝關(guān)節(jié)術(shù)中三維CT原始數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括可旋轉(zhuǎn)的同心透視二維圖像集，基于該圖像集，在0°～90°之間每隔固定幀數(shù)測(cè)量脛骨平臺(tái)后外側(cè)的實(shí)際成像寬度，結(jié)合脛骨平臺(tái)形態(tài)的幾何分析，計(jì)算出相應(yīng)透視角度下來(lái)自脛骨平臺(tái)其他部分影像的干擾，利用成像寬度減去干擾寬度所得到的差值來(lái)評(píng)估透視的綜合效應(yīng)，尋找成像寬度大而干擾程度小的理想透視角度。結(jié)果透視角度為0°～34°時(shí)，脛骨平臺(tái)后外側(cè)成像寬度緩慢遞減，然后遞減開(kāi)始加速，在42°附近遞減速度最大；透視角度為0°～90°時(shí)，脛骨平臺(tái)后外側(cè)影像受到的干擾呈持續(xù)遞減；透視角度為34°時(shí)，脛骨平臺(tái)后外側(cè)成像寬度與干擾寬度的差值最大。結(jié)論透視角度為34°時(shí)脛骨平臺(tái)后外側(cè)成像相對(duì)孤立，有助于術(shù)中判斷脛骨平臺(tái)后外側(cè)骨折塊、塌陷的復(fù)位質(zhì)量和固定情況，因此34°是綜合效應(yīng)最佳的理想透視角度。

后外側(cè)脛骨平臺(tái)；術(shù)中透視；透視角度

脛骨平臺(tái)后外側(cè)骨折是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，其形態(tài)學(xué)[1-4]及手術(shù)入路[5-11]、內(nèi)固定方法[12]等多有報(bào)道。盡管有關(guān)研究不斷深入，但其手術(shù)治療原則仍是解剖復(fù)位和堅(jiān)強(qiáng)固定。因此，術(shù)前清晰攝片有利于脛骨平臺(tái)后外側(cè)骨折診斷和形態(tài)評(píng)估，而術(shù)中透視的質(zhì)量將直接影響骨折復(fù)位程度的判斷。

術(shù)中三維CT掃描能充分評(píng)估關(guān)節(jié)面的復(fù)位情況，是最佳成像手段，但1次完整的術(shù)中三維CT掃描加上醫(yī)生閱片平均耗時(shí)9 min，因此它無(wú)法成為需在術(shù)中頻繁使用的常規(guī)透視技術(shù)[13-14]。有鑒于此，二維透視仍是骨科手術(shù)中普遍采用的常規(guī)透視手段。但根據(jù)常用的膝關(guān)節(jié)正側(cè)位透視(0°、90°)圖像不能對(duì)脛骨平臺(tái)后外側(cè)骨折形態(tài)作出充分評(píng)估[15]，術(shù)中需額外進(jìn)行45°斜位透視作為補(bǔ)充。然而，45°斜位僅僅是臨床習(xí)慣的透視位置，其實(shí)際應(yīng)用效果如何，尚缺乏評(píng)估和比較研究。本研究擬利用三維CT掃描獲得的影像對(duì)不同透視角度下脛骨平臺(tái)后外側(cè)的成像寬度(PLW)和干擾寬度(EIW)進(jìn)行測(cè)量和評(píng)估，從中尋求顯示脛骨平臺(tái)后外側(cè)部成像寬而干擾小的理想透視角度。

1　 資料與方法

1.1一般資料

膝關(guān)節(jié)周?chē)鷵p傷患者透視圖像的納入標(biāo)準(zhǔn)為CT掃描時(shí)脛骨平臺(tái)外側(cè)沒(méi)有放置鋼板(不存在鋼板對(duì)測(cè)量的干擾，便于測(cè)量脛骨平臺(tái)外側(cè)寬度)。排除標(biāo)準(zhǔn)為接受CT掃描時(shí)脛骨平臺(tái)外側(cè)已置入鋼板(鋼板金屬影使脛骨平臺(tái)后外側(cè)測(cè)量受到的干擾過(guò)大)。

本研究共納入24例膝關(guān)節(jié)周?chē)鷵p傷患者，其中男性12例，女性12例，平均年齡42.4歲。左側(cè)膝關(guān)節(jié)周?chē)鷵p傷女性7例，男性6例；右側(cè)膝關(guān)節(jié)損傷女性5例，男性6例?；颊吣挲g和腿側(cè)分布經(jīng)卡方檢驗(yàn)無(wú)顯著性差異(P>0.05)。術(shù)中均使用擁有190°同心旋轉(zhuǎn)角的移動(dòng)式C形臂X射線機(jī)Arcadis Orbic 3D(西門(mén)子醫(yī)療集團(tuán), 德國(guó))進(jìn)行三維CT掃描，同時(shí)采集圍繞膝關(guān)節(jié)的同心二維透視圖像，共計(jì)100幀。瀏覽二維透視圖像集時(shí)，快速切換會(huì)在視覺(jué)上呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的效果。這100幀透視圖像覆蓋了190°的旋轉(zhuǎn)范圍，因此每旋轉(zhuǎn)1幀，實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度為1.92°[計(jì)算公式：190/(100-1)]。本研究對(duì)這些二維透視圖像集的測(cè)量得到了醫(yī)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)。

1.2測(cè)量脛骨平臺(tái)后外側(cè)PLW

PLW是指影像上從髁間棘到脛骨平臺(tái)最外側(cè)邊緣的距離(圖1)，可以直接在透視圖像上測(cè)量。測(cè)量時(shí)，首先根據(jù)“髕骨位于股骨遠(yuǎn)端的中心，腓骨頭與脛骨髁部分重疊”這一標(biāo)準(zhǔn)，在二維透視圖像集中確定膝關(guān)節(jié)正位片(圖2a)，然后向后外側(cè)脛骨平臺(tái)方向逐幀旋轉(zhuǎn)二維圖像集(圖2a～c)。每旋轉(zhuǎn)4幀透視圖像(約7.68°)測(cè)量1次PLW直至第47幀(約90.20°)?？紤]到術(shù)中透視圖像比例不準(zhǔn)的問(wèn)題，將術(shù)中正位透視圖像與術(shù)后正位X線片的比例差異作為換算標(biāo)準(zhǔn)，得出術(shù)中PLW的實(shí)際數(shù)值(圖2d)。

1.3計(jì)算有效EIW

透視影像上，脛骨平臺(tái)后外側(cè)影像會(huì)與脛骨平臺(tái)其他部分影像發(fā)生重疊(圖3a)，其程度可通過(guò)EIW進(jìn)行量化評(píng)估。脛骨平臺(tái)后外側(cè)EIW是指在特定角度的透視影像上，脛骨平臺(tái)后外側(cè)影像與脛骨平臺(tái)其他部分影像重疊的寬度(圖3)。

圖1　脛骨平臺(tái)后外側(cè)PLW定義

注：PLW0°表示0°透視時(shí)脛骨平臺(tái)后外側(cè)PLW; PLWX°表示X°透視時(shí)脛骨平臺(tái)后外側(cè)PLW

圖2脛骨平臺(tái)后外側(cè)PLW測(cè)量a. 0°透視時(shí)脛骨平臺(tái)后外側(cè)PLWb. 34°透視時(shí)脛骨平臺(tái)后外側(cè)PLWc. 90°透視時(shí)脛骨平臺(tái)后外側(cè)PLWd. 術(shù)后正位X線片

脛骨平臺(tái)后外側(cè)影像同時(shí)受到來(lái)自于前外側(cè)影像和后內(nèi)側(cè)影像的干擾，在0°～90°兩者分別呈現(xiàn)遞減和遞增的趨勢(shì)，它們?cè)斐傻母蓴_在P°時(shí)相等。鑒于PLW隨著透視角度增加而逐漸遞減的趨勢(shì)(前一步的測(cè)量結(jié)果)，從P°旋轉(zhuǎn)至90°時(shí)，透視圖像的PLW將非常小，而其受到的干擾程度卻逐漸遞增，從P°～90°區(qū)間的透視角度不可能成為最理想的透視角度，因此該角度區(qū)間的數(shù)據(jù)我們不予考慮和分析。在0°～P°范圍內(nèi)，由于來(lái)自脛骨平臺(tái)后內(nèi)側(cè)的EIW小于來(lái)自脛骨平臺(tái)前外側(cè)的EIW，可以在計(jì)算中不考慮來(lái)自脛骨平臺(tái)后內(nèi)側(cè)的干擾，而僅考慮脛骨平臺(tái)前外側(cè)影像對(duì)脛骨平臺(tái)后外側(cè)影像的干擾，因此僅需計(jì)算來(lái)自脛骨平臺(tái)前外側(cè)影像的干擾數(shù)值即可，評(píng)估EIW的公式也可簡(jiǎn)化為：EIWX°=ALEIWX°=PLW0°*cosX°(0°

圖3脛骨平臺(tái)后外側(cè)EIW計(jì)算a. 當(dāng)透視角度X°P°時(shí)，來(lái)自脛骨平臺(tái)前外側(cè)的EIW小于后內(nèi)側(cè)的EIW

鑒于上述，我們測(cè)定的流程為：①測(cè)量不同透視角度下脛骨平臺(tái)后外側(cè)的PLW，分析其變化趨勢(shì)；②將正位透視圖像上的PLW0°及透視角度(X°)代入公式計(jì)算得到EIW；③用PLW減去EIW，差值最大時(shí)的透視角度為脛骨平臺(tái)后外側(cè)最理想的透視角度。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

本研究使用SPSS 21.0軟件來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，包括PLW、EIW、ALEIW、PLW與EIW差值等，應(yīng)用Origin 9.0軟件來(lái)對(duì)PLW曲線求導(dǎo)，導(dǎo)數(shù)數(shù)值即為曲線斜率，以此量化分析曲線的變化趨勢(shì)。

2　結(jié)果

2.1脛骨平臺(tái)后外側(cè)PLW和EIW演變趨勢(shì)

比較PLW值(0°～90°每4幀透視圖像測(cè)量1次)發(fā)現(xiàn)，隨著透視角度的遞增，PLW呈明顯遞減趨勢(shì) (圖4)，而后外側(cè)脛骨平臺(tái)透視影像受到的EIW隨著透視角度的增加(0°～59°)呈遞增趨勢(shì)。這意味著并不存在同時(shí)擁有最大PLW和最小EIW的絕對(duì)最佳透視角度。

脛骨平臺(tái)后外側(cè)PLW曲線顯示，透視角度為0°～30°時(shí)PLW遞減緩慢，透視角度為30°～61°時(shí)PLW遞減迅速，透視角度為61°～90°時(shí)雖然PLW遞減也很緩慢，但脛骨平臺(tái)后外側(cè)PLW變得很小，不適于用來(lái)評(píng)估脛骨平臺(tái)后外側(cè)。因此，精確評(píng)估脛骨平臺(tái)后外側(cè)需要進(jìn)一步細(xì)化0°～61°透視角度區(qū)間PLW的測(cè)量(圖4)和EIW的計(jì)算(圖5)，即從每4幀(約7.68°)測(cè)量1次PLW增加到每2幀(3.84°)測(cè)量1次。此外，我們對(duì)PLW曲線每點(diǎn)進(jìn)行求導(dǎo)，計(jì)算出PLW曲線在各個(gè)不同透視角度下的斜率(圖6)。將每次測(cè)定的脛骨平臺(tái)后外側(cè)PLW減去該透視角度對(duì)應(yīng)的EIW，得到一個(gè)差值，結(jié)果如下頁(yè)圖7所示。

圖4　脛骨平臺(tái)后外側(cè)PLW曲線

圖5　脛骨平臺(tái)后外側(cè)EIW曲線

圖6　脛骨平臺(tái)后外側(cè)PLW導(dǎo)數(shù)曲線

圖7　脛骨平臺(tái)后外側(cè)PLW與EIW差值曲線

2.2臨床應(yīng)用

C形臂X射線機(jī)軸位旋轉(zhuǎn)可以定量到每5° 1個(gè)刻度，因此旋轉(zhuǎn)約7個(gè)刻度可以達(dá)到34°。一般來(lái)說(shuō)，脛骨平臺(tái)后外側(cè)透視時(shí)，如果上脛腓聯(lián)合出現(xiàn)“間隙征”，其顯影效果最理想，而且由于脛骨平臺(tái)后外側(cè)骨折術(shù)后畸形愈合者脛骨平臺(tái)后外側(cè)多呈塌陷形態(tài)，34°透視可以通過(guò)減少脛骨平臺(tái)前外側(cè)干擾影來(lái)展現(xiàn)脛骨平臺(tái)畸形最大面。我們?yōu)?0例患者膝關(guān)節(jié)進(jìn)行術(shù)中34°斜位透視，其中5例仰臥位，4例漂浮體位，1例俯臥位，透視圖像質(zhì)量均較好(圖8)。雖然尚未在側(cè)臥位手術(shù)患者中應(yīng)用，但有理由相信亦可取得較好效果，因?yàn)樗畜w位下的透視原理基本一致。需注意的是，雖然放置鋼板會(huì)影響后外側(cè)脛骨平臺(tái)的透視(圖9)，但該技術(shù)能在術(shù)中最為重要的復(fù)位和臨時(shí)固定步驟中發(fā)揮作用。

圖834°透視的優(yōu)勢(shì)a. 0°透視時(shí)脛骨平臺(tái)后外側(cè)異常不明顯b. 34°透視時(shí)脛骨平臺(tái)前外側(cè)影像干擾減少，脛骨平臺(tái)后外側(cè)高度丟失(塌陷)得以明顯展現(xiàn)

圖9脛骨平臺(tái)后外側(cè)放置鋼板影響透視效果a. 34°透視b. 0°透視

當(dāng)然，術(shù)中透視是為手術(shù)服務(wù)的，可根據(jù)需要進(jìn)行不同角度的透視。正(0°)、側(cè)(90°)位透視可以觀察脛骨平臺(tái)高度和后傾角，而34°斜位透視可用于手術(shù)復(fù)位和臨時(shí)固定過(guò)程中脛骨平臺(tái)后外側(cè)骨折塊形態(tài)、位置和復(fù)位滿(mǎn)意程度的檢查和評(píng)估，因?yàn)樵诖私嵌韧敢暱梢垣@得脛骨平臺(tái)后外側(cè)相對(duì)獨(dú)立的影像，有助于判斷后外側(cè)骨折塊、塌陷復(fù)位質(zhì)量和固定情況，是脛骨平臺(tái)后外側(cè)骨折手術(shù)治療最關(guān)鍵步驟的輔助手段。

3　討論

3.1術(shù)中斜位透視的必要性

累及脛骨平臺(tái)后側(cè)的骨折占所有脛骨平臺(tái)骨折的28.8%，其中35.1%累及脛骨平臺(tái)后外側(cè)，19.2%同時(shí)累及脛骨平臺(tái)后內(nèi)側(cè)和后外側(cè)[16]。術(shù)前CT掃描和重建不僅有助于骨折診斷[17-19]，還能指導(dǎo)骨折的手術(shù)治療[1-2,4]。術(shù)中透視也必不可少，有學(xué)者認(rèn)為術(shù)中透視較術(shù)前影像能提供更多的關(guān)節(jié)內(nèi)情況。然而，從哪個(gè)角度透視最有價(jià)值、最能準(zhǔn)確全面地顯示骨折復(fù)位質(zhì)量及固定效果，尚無(wú)定論。有研究認(rèn)為，根據(jù)膝關(guān)節(jié)正側(cè)位透視圖像不足以充分判斷脛骨平臺(tái)后外側(cè)的骨折情況，應(yīng)加行45°內(nèi)斜位透視(球管方向)以觀察脛骨平臺(tái)后外側(cè)形態(tài)。該結(jié)論得到了Hackl等[17]的支持。理論上，正位透視能顯示脛骨平臺(tái)后側(cè)劈裂(多見(jiàn)于后內(nèi)側(cè))和關(guān)節(jié)面塌陷(多見(jiàn)于后外側(cè))，但平臺(tái)后側(cè)與前側(cè)的影像完全重疊；側(cè)位透視能顯示劈裂骨折塊和塌陷關(guān)節(jié)面前后相對(duì)位置，但平臺(tái)后內(nèi)側(cè)與后外側(cè)的影像也彼此重疊。若需要對(duì)脛骨平臺(tái)后外側(cè)骨折形態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，需加行斜位透視[14]。然而，透視度數(shù)45°只是相對(duì)粗糙的中值，并沒(méi)有得到實(shí)驗(yàn)的確證。本研究顯示，從0°開(kāi)始，脛骨平臺(tái)后外側(cè)PLW隨透視角度的增加而減少，至34°時(shí)遞減趨勢(shì)開(kāi)始加速，到達(dá)42°時(shí)，PLW曲線斜率最大，透視角度大于42°后，后外側(cè)脛骨平臺(tái)PLW將發(fā)生銳減。由此可見(jiàn)，臨床常用的習(xí)慣性45°斜位效果欠佳且十分不穩(wěn)定(圖10)，加上術(shù)中C形臂X射線機(jī)的操作并非絕對(duì)嚴(yán)格和精確，采用34°～42°透視角度可能由于操作不精確導(dǎo)致PLW變化較大，因此并非謹(jǐn)慎的選擇。

圖10不同透視角度下影像的區(qū)別a. 0°透視b. 34°透視c. 45°透視

注：黑色虛線表示外側(cè)平臺(tái)邊緣

3.2術(shù)中斜位透視的理想角度

本研究顯示，當(dāng)透視角度在0°～34°范圍內(nèi)遞增時(shí)，PLW變化很小，而從34°開(kāi)始隨著透視角度的增加，PLW曲線開(kāi)始變陡(斜率變大)，PLW曲線最大斜率出現(xiàn)在透視角度42°附近 (距離正位片22幀)。因此，應(yīng)選擇0°～34°的透視角度來(lái)獲得相對(duì)穩(wěn)定和較寬的成像，由于PLW在這個(gè)范圍內(nèi)遞減的趨勢(shì)非常緩慢，不同透視角度下細(xì)微的PLW差別不足以影響評(píng)估，因此為了確定理想的透視角度，還需要同時(shí)考慮EIW、PLW與EIW差值等其他變量。

本研究顯示，PLW隨著透視角度的增加而呈逐漸遞減的趨勢(shì)，其遞減速度變化較小，而PLW與EIW差值則呈先遞增而后遞減的趨勢(shì)，在34°達(dá)到峰值，這意味著此時(shí)后外側(cè)平臺(tái)邊緣部分的影像不受平臺(tái)其他部分影像的干擾(圖3a)，從而有利于對(duì)脛骨平臺(tái)后外側(cè)骨折形態(tài)的評(píng)估。因此，透視角度為34°時(shí)PLW較大、EIW較小且成像素質(zhì)較穩(wěn)定(34°附近PLW曲線斜率不高)，這使其成為最為理想的斜位透視角度。

本研究還存在一些不足：①透視圖像集的旋轉(zhuǎn)軸可能與脛骨中軸存在偏差；②樣本量較有限；③所有患者均來(lái)自中國(guó)，應(yīng)用于黃種人以外的其他人種時(shí)，可能需要做一些數(shù)據(jù)上的調(diào)整。此外，其他人種的適用性也需要進(jìn)一步的研究。

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(收稿：2016-03-17；修回：2016-07-11)

(本文編輯：萬(wàn)文)

Optimal fluoroscopic angle for the evaluation of posterolateral tibial plateau fractures

ZHAN Yu1, QIU Wei-jian2, WANG Yu-kai1, LUO Cong-feng1.

Department of Orthopaedics, the Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiaotong University1, Shanghai 200233, China; the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University2, Zhengzhou 450052, China

LUOCong-fengE-mail:cong_fengl@hotmail.com

ObjectiveTo investigate the optimal fluoroscopic angle to display the posterolateral tibial plateau fractures. Methods Radiographic data concerning the intra-operative three-dimensional CT scans of 24 knees were colleted, including rotatable and concentric two-dimensional images. Based on such images, the reading width of the posterolateral tibial plateau was measured on every slice from 0° to 90° view at a fixed interval. The overlapping effect resulting from other parts of the tibial plateau was calculated by the formula based on the tibial plateau morphologic analysis. The comprehensive effect of the fluoroscopy at different angles was evaluated by the value of width minus overlap value so as to determine the optimal fluoroscopic angle through which an imaging of the poterolateral tibial plateau with greater reading width and smaller overlap could be achieved. Results The reading width of the posterolateral tibial plateau decreased slowly when fluoroscopic angle was increased from 0° to 34°, and the largest ratio of width reduction was observed at 42°. The overlapping value at the posterolateral tibial plateau was reduced gradually from 0° to 90°. So it was at 34° that the difference between the reading width and the overlapping value was most significant. Conclusion The optimal fluoroscopic angle to display the posterolateral tibial plateau with greatest reading width and smallest overlap is 34°. A fluoroscopic imaging at 34° could demonstrate a relatively isolated posterolateral tibial plateau thus to facilitate the evaluation of reduction and fixation of the displaced and/or collapsed articular fragments.

Posterolateral tibial plateau; Intra-operative fluoroscopy; Fluoroscopic angle

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(81572118)

200233，上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院骨科(占宇、王馭愷、羅從風(fēng))；450052，鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院骨科(邱偉健)

羅從風(fēng)E-mail: cong_fengl@hotmail.com

10.3969/j.issn.1673-7083.2016.05.012