竺 陳，王莎莎，張 楠，郭 斌，荀 沖

(南京醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院放射科，江蘇 南京 210008)

脊柱側(cè)彎作為常見的兒童脊柱疾病，脊柱側(cè)彎畸形矯正治療作為主要的治療方式，但是在手術(shù)前后需要拍攝自頸椎至腰椎全脊柱正位、側(cè)位，對(duì)于手術(shù)方式，及治療療效有著重要的意義[1，2]。脊柱長(zhǎng)度60～80 cm，頸椎到腰椎長(zhǎng)度大多數(shù)大于50 cm，而目前我國(guó)大多數(shù)醫(yī)院常用的計(jì)算機(jī)及數(shù)字化X射線影像系統(tǒng)最大的探測(cè)器長(zhǎng)度約43 cm，因此全脊柱一次成像顯影，只能將頸椎、胸椎及腰椎只能分別成像，但是因?yàn)榕臄z過程中患者的呼吸、體位及圖片拼接技術(shù)的測(cè)量誤差，會(huì)影響矯正的效果[3，4]。近年來隨著影像技術(shù)的發(fā)展，Siemens Yiso 17多功能數(shù)字平板X射線攝影系統(tǒng)逐漸應(yīng)用于臨床，該系統(tǒng)可以通過狹縫曝光采集技術(shù)在一張圖片中一次完成全脊柱的攝影，避免了因?yàn)槎啻纬上裰泻粑Ⅲw位及圖片拼接而導(dǎo)致的圖像失真[5，6]。本研究探討數(shù)字化X射線攝影全脊柱成像技術(shù)在兒童脊柱疾病中的應(yīng)用價(jià)值，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料2016年8月至2018年6月南京醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院收治的87例脊柱側(cè)彎患兒，均拍攝數(shù)字化X射線攝影全脊柱成像96幀。其中男47例，女49例，年齡5～18歲[(12.05±2.78)歲]，術(shù)后影像59例，其中腰椎側(cè)彎27例，胸椎43例，腰椎17例，脊柱側(cè)凸角(Cobb)22～145度，平均57.8度。

1.2設(shè)備采用德國(guó)Siemens Yiso全自動(dòng)懸吊式X射線診斷系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化全脊柱攝影，平板探測(cè)器采用17英尺×17英寸(43 cm)非晶硅及碘化銫。右側(cè)是有鉛刻度標(biāo)記的鉛標(biāo)尺，體位固定架。拍攝的數(shù)字化影像經(jīng)鉆石窗軟件處理后再用長(zhǎng)骨拼接功能性脊柱全景影像拼接。

1.3體位與方法患兒身高≤120 cm，無需拼接，曝光一次即可獲得全脊柱影像；患兒身高120～180 cm，脊柱長(zhǎng)度50～70 cm，曝光2～3次拼接后即可獲得全脊柱影像。將體位固定于攝片架前方，拍攝正位片時(shí)患兒立于固定架，頭、肩背、臀緊貼固定架，雙手下垂；拍攝側(cè)位片，一側(cè)肩、臀部緊貼固定架。選擇Ortho SPine模式確定整個(gè)脊柱攝影的上限和下限。范圍應(yīng)包括C.S，椎骨，骨盆和雙側(cè)肩關(guān)節(jié)。該系統(tǒng)可自動(dòng)選擇曝光次數(shù)，分別為2、3、4次。源像距離(SID)為3.0 m，球管位置相對(duì)固定，平板探測(cè)器從上到下移動(dòng)，球管以不同角度旋轉(zhuǎn)，自動(dòng)跟蹤平板探測(cè)器進(jìn)行間歇曝光。曝光后，拼接軟件自動(dòng)拼接整個(gè)脊柱圖像。暴露參數(shù)：根據(jù)患者的身體大小和厚度，一般采用80～90 kV，20～30 MASS和85～95 kV，30～45 mAs。

1.4評(píng)價(jià)方法根據(jù)鉛標(biāo)記的刻度是否連續(xù)，重疊部位的解剖結(jié)構(gòu)是否完整，以及拼接重疊區(qū)兩側(cè)的密度是否存在差異，可以根據(jù)拼接圖像上鉛標(biāo)記的刻度是否連續(xù)來判斷自動(dòng)拼接的成功與否。其中放射科醫(yī)師2名，中級(jí)以上技術(shù)人員1名。根據(jù)QA、QC放射學(xué)學(xué)術(shù)研究會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合臨床診斷和測(cè)量的具體要求，獲得拼接后的原始圖像和脊柱全景圖像。A、B、C級(jí)片的綜合評(píng)價(jià)87例患者中，術(shù)前選擇標(biāo)準(zhǔn)前后脊柱側(cè)凸圖像及相應(yīng)的全脊柱拼接圖像。對(duì)其原始冠狀位圖像、后冠狀位圖像的Cobb角進(jìn)行了測(cè)量。每隔一周，對(duì)上述兩組圖像進(jìn)行置亂和測(cè)量。根據(jù)脊柱側(cè)凸的嚴(yán)重程度，分為20～40度、40～70度、>70度，3組按隨機(jī)順序測(cè)量，記錄Cobb角測(cè)量結(jié)果。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 19.0軟件分析數(shù)據(jù)，計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)；計(jì)量資料比較采用t檢驗(yàn)，圖像評(píng)價(jià)采用重復(fù)測(cè)量方差分析和Pearson相關(guān)分析。P< 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1手術(shù)前后全脊柱攝影原始影像及拼接影像87例脊柱側(cè)彎患兒拍攝數(shù)字化X射線攝影全脊柱成像96幀。其中85例長(zhǎng)骨拼接功能一次成功，2例因因體位改變導(dǎo)致自動(dòng)縫合錯(cuò)誤，通過手動(dòng)調(diào)整，達(dá)到拼接要求。所有患者均不重復(fù)拍照，圖像對(duì)齊性好，比例高。椎骨、附屬物和解剖關(guān)系的細(xì)節(jié)清晰，剪接點(diǎn)上下部的解剖結(jié)構(gòu)清晰完整，沒有縫合偽跡。圖像質(zhì)量完全滿足脊柱外科的臨床診斷、觀察、測(cè)量和手術(shù)要求(圖1，圖2)。

圖1 術(shù)前全脊柱X射線攝影圖像 a：原始影像；b、c：拼接后全脊柱影像

圖2 術(shù)后全脊柱X射線攝影圖像 a：原始影像；b、c：拼接后全脊柱影像

2.2影像質(zhì)量評(píng)價(jià)拼接前影像213幀，甲級(jí)197幀，乙級(jí)13幀，丙級(jí)3幀；拼接后影像96幀，甲級(jí)94幀，乙級(jí)1幀，丙級(jí)1幀。拼接成功率97.92%。拼接前后影像評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P> 0.05)，見表1。

表1 拼接前后X射線影像質(zhì)量評(píng)價(jià)表 (n)

2.3重復(fù)測(cè)量Cobb角的方差分析兩組圖像在縫合前后進(jìn)行兩次測(cè)量，并通過重復(fù)測(cè)量的方差分析，對(duì)影響測(cè)量的因素(測(cè)量人、圖像組)進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，兩因素對(duì)Cobb角的影響差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P> 0.05)。對(duì)圖像組和測(cè)量組進(jìn)行非參數(shù)Wilcoxon檢驗(yàn)，結(jié)果表明不同圖像組的Cobb角差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P> 0.05)，見表2。

表2 Cobb角重復(fù)測(cè)量方差分析

ICC：組內(nèi)相關(guān)系數(shù)

2.4Cobb角測(cè)量一致性分析本組25例患者脊柱側(cè)凸38個(gè)側(cè)凸，24～137度，平均59.8度，誤差1～7度，平均5.8度。38個(gè)脊柱側(cè)凸ICC為0.995，總體可靠性較好；40～70度一致性佳，為0.988；20～40度及>70度分別為0.962及0.976，見表3。

表3 Cobb角測(cè)量一致性分析

P1/P2兩位測(cè)量者；G1拼接前原始影像；G2拼接后全景影像

3 討論

脊柱側(cè)凸是最常見的脊柱畸形之一，也是青春期前或骨成熟前青少年骨畸形最常見的形式。嚴(yán)重者脊柱側(cè)凸常伴有后凸、肩斜、骨盆偏轉(zhuǎn)等，不僅影響患者的外貌，而且影響心肺功能和心理健康[7，8]。Cobb角是評(píng)價(jià)脊柱側(cè)凸嚴(yán)重程度、確定脊柱側(cè)凸患者手術(shù)治療和手術(shù)方案的重要依據(jù)。通常Cobb角大于40。超過70%的患者需要外科治療[9，10]。常見的脊柱影像學(xué)檢查包括X射線、CT、MRI等，雖然CT、MRI也可以通過軟件處理獲得整個(gè)脊柱的圖像，甚至可以通過重建獲得脊柱的三維圖像，但均無法在站立時(shí)顯示脊柱在重力作用下的工作能量和狀態(tài)。Cobb角測(cè)量的意義在于觀察脊柱在重力作用下的真實(shí)畸形程度和功能狀態(tài)。立位全脊柱X射線片是脊柱側(cè)凸的診斷、測(cè)量和術(shù)前評(píng)估的首選，具有非常重要的臨床意義[11]。

醫(yī)學(xué)全景成像的原理是實(shí)現(xiàn)多張X射線片重疊區(qū)域的配準(zhǔn)。如何獲得高質(zhì)量的脊柱全景圖像是脊柱畸形矯形手術(shù)的重要內(nèi)容。通常有兩種原始圖像采集的DR拼接。一是X射線管是相對(duì)固定的，球通過旋轉(zhuǎn)角度跟蹤垂直于地面的移動(dòng)平板探測(cè)器和曝光。另一種是球管與探測(cè)器平行地與地面平行移動(dòng)[12]。這兩種方法的不同之處在于圖像拼接點(diǎn)的X射線投影方向不同，導(dǎo)致拼接部分相鄰兩幀重疊圖像的密度和放大率不同，從而導(dǎo)致拼接圖像的失真程度增加。由于整個(gè)脊柱圖像的重點(diǎn)是觀察椎體的形狀、旋轉(zhuǎn)角、側(cè)彎角，所以原始圖像的每一幀的放大和變形都必須是一致的。為了保證全景圖像上脊柱解剖結(jié)構(gòu)和位置的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，尤其是靠近拼接點(diǎn)的解剖結(jié)構(gòu)。為了獲得相同的解剖結(jié)構(gòu)和拼接圖像的放大度，拼接點(diǎn)的中心X射線投影的方向和角度必須是相同的，這樣才能獲得拼接點(diǎn)上方和下方的兩幅圖像的密度。對(duì)比與變形相似，解剖結(jié)構(gòu)更精確，視覺效果更連貫[13，14]。

我院使用了第一種方法對(duì)87例脊柱側(cè)凸患者進(jìn)行全脊柱攝影后，獲得脊柱全景圖像，并利用圖像后處理技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，具有高度銳利和清晰解剖結(jié)構(gòu)的脊柱全景。對(duì)原始圖像和全景圖像的Cobb角測(cè)量和統(tǒng)計(jì)分析表明，拼接前后Cobb角測(cè)量的圖像質(zhì)量和精度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，尤其是大角度脊柱側(cè)凸，具有很高的準(zhǔn)確性和一致性。通過改善側(cè)位X射線片的位置，雙側(cè)肱骨頭最大限度地避免了上胸椎的閉塞，使上胸椎的顯示更加清晰。