黃向輝，凌 鳴，易 智，徐洪海，時 亮，陳 明，楊 波，張衛(wèi)華

(陜西省人民醫(yī)院骨二科，陜西 西安 710068)

數(shù)字化全下肢力線測量與X光片手工測量對照研究

黃向輝，凌 鳴，易 智，徐洪海，時 亮，陳 明，楊 波，張衛(wèi)華

(陜西省人民醫(yī)院骨二科，陜西 西安 710068)

目的 探討數(shù)字化全下肢力線測量在人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中較X光片手工測量的優(yōu)越性。方法 選取34例(40膝)退行性膝關(guān)節(jié)炎患者，進(jìn)行負(fù)重位全下肢X線片檢查，分別采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行下肢力線測量，以及將數(shù)字影像直接導(dǎo)入AutoCAD軟件進(jìn)行自動化測量。由兩名觀察者各自獨(dú)立測量，測量時每種方法平行測量3次。以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)ICC評價同一測量者自身信度和不同測量者間的信度，并對比兩種測量方法耗時差異。結(jié)果 各角度測量數(shù)據(jù)進(jìn)行Fisher轉(zhuǎn)換Z檢驗(yàn)，不同觀察者間ICC值A(chǔ)utoCAD法為0.943～0.995，手工測量法0.728～0.979，觀察者自身ICC值A(chǔ)utoCAD法為0.940～0.999，手工測量法0.758～0.947，具有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)。對比兩種測量方法耗時差異，AutoCAD法平均耗時90.7s，顯著少于手工測量法98.5 s(P＜0.05)。結(jié)論 將負(fù)重位全下肢X線片的數(shù)字資料直接導(dǎo)入圖像分析軟件進(jìn)行數(shù)字化力線測量，較傳統(tǒng)手工測量法誤差小、可重復(fù)性好、快捷可靠。

全下肢力線;數(shù)字化測量;組內(nèi)相關(guān)系數(shù)

目前臨床評價下肢力線最重要的影像學(xué)檢查為負(fù)重位全下肢X線片，其已經(jīng)成為膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的常規(guī)檢查，也是進(jìn)行術(shù)前評估、手術(shù)方案制定、術(shù)后療效評估的重要依據(jù)［1］。而進(jìn)行下肢力線分析的傳統(tǒng)方法是X光片手工測量法，這種方法測量精度低，受人為因素影響較大?，F(xiàn)將負(fù)重位全下肢X線片的數(shù)字資料直接導(dǎo)入AutoCAD圖像分析軟件進(jìn)行自動化測量及力線分析，并與X光片手工測量方法進(jìn)行對比分析。

1 資料與方法

1.1 病例選擇

選取陜西省人民醫(yī)院骨二科2014-03～2014 -09期間收治的34例退行性膝關(guān)節(jié)炎患者，共40膝，男性8例，女性26例;年齡58～81歲，平均65.42歲;左膝22例，右膝18例。

1.2 研究方法

1.2.1 采集影像資料 所有患者進(jìn)行全下肢數(shù)字X線片檢查，取站立負(fù)重前后位，采用Philips數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)進(jìn)行攝片，對股部、膝部、脛部進(jìn)行分段曝光后，軟件合成為全長相。收集下肢全長成像膠片以及原始數(shù)字化影像資料，分別用于手工測量及AutoCAD軟件數(shù)字化自動測量。

1.2.2 測量指標(biāo)及程序 首先設(shè)定主要標(biāo)記線:包括股骨機(jī)械軸，股骨解剖軸，脛骨機(jī)械軸，下肢機(jī)械軸;再設(shè)定主要測量角度:髖-膝-踝角即股骨機(jī)械軸與脛骨機(jī)械軸的夾角，膝關(guān)節(jié)外翻角，股骨解剖外翻角［2］。設(shè)定統(tǒng)一測量指標(biāo)及統(tǒng)一測量程序后，由我科兩名固定的骨科醫(yī)生進(jìn)行測量，每位醫(yī)師分別采用手工測量法及AutoCAD軟件數(shù)字化自動測量法。對每位患者資料進(jìn)行編號，閱片、測量時采取隨機(jī)順序，每種方法在不同時間點(diǎn)平行測量3次，時間點(diǎn)間隔大于1周以上，兩名觀察者各自獨(dú)立測量，并記錄每次測量耗時。

1.2.3 AutoCAD圖像分析軟件數(shù)字化測量法 將負(fù)重位全下肢X線片的數(shù)字資料直接導(dǎo)入Auto CAD圖像分析軟件，選取解剖標(biāo)記點(diǎn)后兩點(diǎn)自動連接形成各標(biāo)記線，其中股骨頭中心由AutoCAD軟件自動生成，具體生成方法:在股骨頭輪廓內(nèi)上方、外上方、內(nèi)下方各選取1點(diǎn)，內(nèi)上方及內(nèi)下方選取時注意避開股骨頭小凹部位，以Autocad“繪圖-園-三點(diǎn)畫圓”命令生成股骨頭圓形線，并自動生成圓心點(diǎn)，即為股骨頭中心點(diǎn)。連線形成后自動測量兩條相應(yīng)軸線夾角。

1.2.4 手工測量法 將X光膠片置于觀片燈箱，以記號筆直接在X光膠片上標(biāo)記各定位點(diǎn)，以直尺連接相應(yīng)兩個定位點(diǎn)劃線，以量角器手工測量相應(yīng)軸線夾角。具體標(biāo)記線及測量角同上。確定股骨頭中心位置為雙弦中垂線相交點(diǎn)，即在股骨頭輪廓內(nèi)上方、外上方、內(nèi)下方共選取3點(diǎn)，做兩條弦并做這兩條弦的中垂線，相交點(diǎn)即為股骨頭中心。量角器讀數(shù)精確到1度，完成測量并記錄測量值、測量耗時后，用酒精紗布完全去除標(biāo)記，避免影響下次讀數(shù)。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS14.0軟件，各角度測量值所得數(shù)據(jù)進(jìn)行Fisher轉(zhuǎn)換Z檢驗(yàn)，每名醫(yī)師應(yīng)用兩種方法測量所耗時長進(jìn)行配對t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)P＜0.05。

2 結(jié)果

2.1 組內(nèi)相關(guān)系數(shù)ICC比較

應(yīng)用AutoCAD法進(jìn)行各角度測量，不同觀察者間ICC值最小為0.943，最大為0.995，應(yīng)用手工法測量時，不同觀察者間ICC值最小為0.728，最大為0.979。觀察者自身 ICC值 AutoCAD法最小為0.940，最大為0.999，而手工法最小為0.758，最大為0.947，各角度測量不同觀察者間、以及同一觀察者自身兩種方法比較均具有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)。

2.2 兩種測量方法耗時比較

對比兩種測量方法耗時差異，AutoCAD法平均耗時90.7 s，顯著少于手工測量法98.5s(P＜0.05)。

3 討論

隨著我國人口老齡化的加重，臨床進(jìn)行人工膝關(guān)節(jié)置換病例數(shù)明顯增多，而且人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)時根據(jù)下肢力線正確安放假體是手術(shù)成功的關(guān)鍵，因此，術(shù)前對下肢力線的準(zhǔn)確測量與提高手術(shù)療效具有直接關(guān)系。目前評價下肢力線最重要的影像學(xué)檢查為負(fù)重位X線片(全下肢片)，其已經(jīng)成為膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的常規(guī)檢查，也是進(jìn)行術(shù)前評估、手術(shù)方案制定、術(shù)后療效評估的重要依據(jù)［3-4］。而進(jìn)行下肢力線分析的傳統(tǒng)方法是將X線膠片置于燈箱上，采用蠟筆或標(biāo)記鉛筆直接在X線膠片上標(biāo)記，再使用量角器進(jìn)行各軸線間夾角測量。使用這種方法較耗時且誤差較大，測量的精度受諸多因素影響，例如筆尖粗細(xì)、測量尺、量角器精準(zhǔn)度等均可能導(dǎo)致定位點(diǎn)標(biāo)記不準(zhǔn)確、量角讀數(shù)不準(zhǔn)確、劃線偏移誤差等;另外，人工測量過程中也可由于受人為因素影響產(chǎn)生讀數(shù)誤差，即便是很有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生用肉眼來多次判別同一張X線片時也可能產(chǎn)生不同結(jié)果。

目前數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)與圖像處理軟件在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。其中AutoCAD軟件在數(shù)字醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛，該程序完全可以利用計算機(jī)程序達(dá)到定位點(diǎn)自動選取、自動連線，并進(jìn)行長度、角度的精確測量，以及圖像灰度、對比度、亮度等隨意調(diào)節(jié)及復(fù)原［5］。本研究將負(fù)重位全下肢X線片的數(shù)字資料直接導(dǎo)入AutoCAD圖像分析軟件進(jìn)行測量，并與手工測量方法進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)應(yīng)用AutoCAD法測量時，對多個角度測量值，不同觀察者間ICC值以及觀察者自身ICC值均明顯優(yōu)于X片手工測量法，且耗時明顯少于傳統(tǒng)測量方法，結(jié)果具有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)。因此，我們認(rèn)為應(yīng)用AutoCAD軟件進(jìn)行數(shù)字化全下肢力線測量，可以最有效地利用影像數(shù)據(jù)，避免圖像變形，并且有助于測量者準(zhǔn)確確定骨干中心點(diǎn)或關(guān)節(jié)中心點(diǎn)等定位標(biāo)志，自動化連線、測量等功能可消除畫線誤差、量角器誤差、讀數(shù)誤差等人工誤差，可重復(fù)性好。而且計算機(jī)系統(tǒng)可以更加安全方便的保存數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)對比分析。

［1］黃鋼勇，夏軍，鄭余澤，等，下肢負(fù)重位全長X線片在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)前準(zhǔn)備中的價值［J］，國際骨科學(xué)雜志，2012，33(6):404-406.

［2］王大偉，Lo Nagi Nung，Yeo Seng Jing.全膝關(guān)節(jié)置換的放射學(xué)力線測量［J］.中華骨科雜志，2005，25(9):565-567.

［3］李武.不同年齡階段老年膝關(guān)節(jié)退行性骨關(guān)節(jié)炎患者關(guān)節(jié)置換手術(shù)時機(jī)選擇及療效評價［J］，中國地方病防治雜志，2014，29(5):367-368.

［4］Wai Huang CL，Wai Pan Y，Kwong Yuen C，et al.Interobserver and intraobserver error in distal femur transepicondylar axismeasurementwith computed tomography［J］.Journal of Arthroplasty.2009，24(1):96-100.

［5］陸春花，趙文榮，周汝康，等.數(shù)字化功能位全下肢X線攝影在膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中的應(yīng)用［J］，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，2010，38 (5):513-514.

R814

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1672-2639(2015)03-0045-02

2015-03-10;責(zé)任編輯 徐文梅］

2013年西安市科技計劃項(xiàng)目SF1325(1)

黃向輝(1978—)，男，山西運(yùn)城人，碩士研究生，副主任醫(yī)師，研究方向:髖、膝關(guān)節(jié)退行性骨關(guān)節(jié)病診治。