方 敏，喬中偉，楊 賓

復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院放射科，上海 201102

青少年發(fā)育過程中，常常由于一些不良的生活、學(xué)習(xí)姿勢而產(chǎn)生一系列骨骼形態(tài)異常，常見的骨骼畸形多為脊柱側(cè)彎和雙下肢先天發(fā)育異常，其中雙下肢畸形主要包括膝關(guān)節(jié)內(nèi)外翻、雙下肢不等長及髖關(guān)節(jié)脫位等[1-2]。如不及時矯正治療，將會影響患兒的發(fā)育；脊柱側(cè)彎更是會影響兒童的心肺功能發(fā)育，也會影響以后的正常生活和勞動能力[3-4]。而在骨科干預(yù)治療前，需要以X光片為主要依據(jù)來對病變部位的整體形態(tài)進行準(zhǔn)確的顯示和測量，即全脊柱、雙下肢全長的負重位測量片。以往X線檢查探測器規(guī)格為35.56 cmh43.18 cm，無法顯示全脊柱和全雙下肢的整體形態(tài)，只能以做標(biāo)記的方法分開拍攝[5]。而X線數(shù)字化拼接成像技術(shù)可以將分段連續(xù)、重疊采集的幾幅數(shù)字化圖像合成一幅整體形態(tài)的圖像，因為該方法即可以清晰地顯示畸形的整體形態(tài)，又可以對畸形結(jié)構(gòu)進行測量和評估。因此，該方法是目前評價脊柱與雙下肢畸形的最佳影像學(xué)檢查方法[6]。

1 資料和方法

1.1 一般資料

收集復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院2015年7月—2017年2月骨科門診及住院治療的患兒共50例，男性24例，女性26例，年齡8～15歲，平均11.8歲。患者主要以脊柱側(cè)彎和雙下肢不等長就診。其中手動拼接及自動拼接成像攝片各25例，包括脊柱全長站立全景像25例(自動拼接10例和手動拼接15例)，雙下肢全長站立全景像25例(自動拼接15例和手動拼接10例)。所有圖像由1名主治醫(yī)師及1名主管技師進行雙盲法評價。

1.2 設(shè)備

銳珂DRX-1 EvolutionX線成像系統(tǒng)；GE Definium 6000直接數(shù)字化X線成像系統(tǒng)；其他：墊高凳、立位人體固定支架及體位架等。

1.3 攝影方法

1.3.1 攝影前準(zhǔn)備

先把球管、攝影架、墊高凳、測量標(biāo)尺各就各位，接著錄入患兒信息，選用相應(yīng)的曝光部位和參數(shù)。

1.3.2 擺放體位

囑咐患兒面向X射線球管方向，身體背面緊貼攝影架面板。按照解剖姿勢站立于墊高凳上，雙手抓緊支架的兩邊扶手，并用束帶固定身體，減少肢體移位。脊柱全長片一般攝正側(cè)位片，脊柱正位上端包括下頜骨，下端包括股骨頭，兩側(cè)包括胸廓和髂骨外緣。側(cè)位按照實際情況選擇需要的左側(cè)或右側(cè)位，上端包括第1頸椎，下端包括股骨頭，兩側(cè)包括整個軀干。全雙下肢以前后正位攝片，雙下肢正位上端包括髂骨，下端包括踝關(guān)節(jié)，兩側(cè)包括下肢全長。投照時患兒雙臂屈肘呈90e，水平舉于胸前。以主彎凸側(cè)靠探測器，X線由主彎凹側(cè)射入。正位80 kV，側(cè)位85 kV，8.0 mA，電離室自動曝光，攝影距離為180 cm。在實際工作中，應(yīng)注意根據(jù)患兒的體質(zhì)量大小適當(dāng)增減攝影條件。

1.3.3 曝光方法及拼接處理

全自動拼接(GE Definium 6000型)：球管組件與探測平板先同步上移到第一節(jié)段中心位置高度定位，然后繼續(xù)逐次同步垂直下移到需包含身體下端最低中心位置并定位，最后微調(diào)各節(jié)段曝光參數(shù)后，按下曝光鍵手閘一直不放15～20 s，一般可得4～5幅圖像，最多可得7幅圖像。手動拼接(銳珂DRX-1 Evolution X線成像系統(tǒng))：球管組件與探測平板先同步上移到感興趣區(qū)中心位置高度定位，定位后X射線球管向頭側(cè)轉(zhuǎn)動適度角度，角度大小以整個感興趣區(qū)的1/4為宜，然后曝光得第1幅圖像。隨后還原球管角度，第2次曝光得第2幅圖像。最后轉(zhuǎn)動球管向足側(cè)打角度(角度大小同第1次角度)，曝光后得第3幅圖像。等候5 s左右，通過計算機拼接軟件成像得出最終的全景拼接圖像。

1.3.4 評判標(biāo)準(zhǔn)

甲等片：圖像質(zhì)量好，圖像接縫無誤差，擁有連續(xù)的解剖學(xué)內(nèi)容，骨骼及肌肉顯示清晰，相接圖像對比度完全一致；乙等片：圖像質(zhì)量較好，圖像接縫略有誤差，骨骼及肌肉顯示基本清晰，相接圖像對比度略不一致；丙等片：圖像質(zhì)量較差，圖像接縫有明顯誤差，骨骼及肌肉顯示略模糊，相接圖像對比度不一致。

2 結(jié) 果

根據(jù)評判標(biāo)準(zhǔn)，GE全自動拼接圖像甲等片率為100%(25/25)，乙及丙等片率為0。銳珂DRX-1手動拼接圖像甲等片率為48%(12/25)，乙等片率為4 4%(1 1/2 5)，丙等片率為8%(2/25)。其中，手動拼接主要問題體現(xiàn)為拼接對位誤差略大，相鄰拼接部位圖像對比度不一致。其中1例患兒需重拍，是由于其攝片時好動所致，重拍后基本達到攝片要求。甲等片見圖1、2，乙等片見圖3、4，丙等片見圖5。

圖 1 患兒，女性，11歲，特發(fā)性脊柱側(cè)彎全自動拼接攝片

圖 2 患兒，女性，14歲，先天性脊髓栓系綜合征，持重位下全自動拼接攝片

圖 3 患兒，男性，13歲，脊柱側(cè)彎，手動拼接攝片

圖 4 患兒，男性，11歲，右側(cè)股骨骨骺阻滯術(shù)后，手動拼接攝片

圖5 患兒，男性，13歲，雙下肢不等長，手動拼接攝片

3 討 論

DR全景拼接圖像是通過多幅圖像局部重疊區(qū)域的圖像配準(zhǔn)而實現(xiàn)的。DR系統(tǒng)使用時，通過X線照射非晶硒后，在晶體管陣列上產(chǎn)生正比于X線強度的電荷，然后由電子設(shè)備將其讀出，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后形成數(shù)字信號，因成像系統(tǒng)是全固體化結(jié)構(gòu)，所以能直接顯示圖像，成像速度快[7]。而圖像配準(zhǔn)技術(shù)有基于面積法和基于特征法2種。GE Definium 6000型為特征法匹配。一般包括特征匹配、特征檢測、圖像混合和空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等步驟。特征匹配是計算出圖像中2幅圖像的特征點的相似性，并找出圖像對應(yīng)的匹配點。特征檢測是將圖像中的突出特征像素，如角度、交叉點等檢測出來。圖像混合是將2幅重疊的圖像進行像素混合，使重疊區(qū)像素取值緩慢過渡?？臻g坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是根據(jù)找到的特征匹配點的坐標(biāo)來估計空間變換模型中的參量，將目標(biāo)圖像坐標(biāo)投射到參考圖像坐標(biāo)中。通過這些步驟，GE Definium 6000型能更精確地拼接出全景圖像[8-9]。

DR全景拼接圖像的原始圖像采集方式有2種：① 一種圖像拼接是在X線管垂直上下移動的同時，DR平板探測器跟隨X線管同時垂直上下移動，GE Definium 6000型就是運用了這種方式；② 另一種圖像拼接是X線管相對靜止在一個感興趣區(qū)的中心位置，在DR平板探測器上下做垂直運動的同時，X線管上下轉(zhuǎn)動角度，銳珂DRX-1就是運用了這種方式。而GE Definium 6000型采用的方式更省時省力[10-11]。

本研究結(jié)果顯示，DR全自動拼接的圖像可完全達到甲等攝片等級，其優(yōu)片率(100%)也明顯高于手動拼接圖像的甲等片率(48%)。自動拼接圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于手動拼接圖像，其中一個原因為GE Definium 6000型在進入全景拼接模式后采用小視野、小焦點，并增加曝光次數(shù)的方法，最大程度減少了邊緣的斜射失真度，使拼接出來的圖像更精準(zhǔn)。而銳珂DRX-1為大視野曝光，照射野越大，圖像邊緣的斜射失真就越大，拼接出的圖像失真也就越大。并且GE Definium 6000型數(shù)字平板DR擁有組織均衡高級應(yīng)用軟件?；跀?shù)字平板的寬動態(tài)范圍檢測，組織均衡突破了模擬膠片對組織顯示的局限性，使得在以往多次曝光才可顯示的不同密度的組織在一次曝光后同時清晰顯示，提高了不同層次的整體可視性。同時對于頸椎的顯示，可見到常規(guī)模擬膠片難以看清的第7頸至第1胸椎體結(jié)構(gòu)，相對于銳珂DRX-1更容易獲得密度、對比度優(yōu)良的圖像。全自動拼接另一優(yōu)勢在于圖像拼接的精確度上，其可見短時間內(nèi)自動連續(xù)曝光，探測器自動同步定位，比手動拼接更有效地降低了由于患兒多動引起的拼接誤差率。青少年是一個比較特殊的群體，他們的特點之一就是好動。手動拼接操作更繁瑣、費時，需要手動分割曝光次數(shù)，手動打一定角度(角度以整個感興趣區(qū)的1/4為宜)。完全由操作醫(yī)師的經(jīng)驗與熟練程度來決定拼接是否成功，極易造成誤差。同時，青少年在接受拍片時很難堅持長時間一動不動，所以操作者要盡可能的簡化操作步驟，盡可能縮短檢查時間。

曝光次數(shù)的對比：GE Definium 6000和銳珂DRX-1都是可以應(yīng)用AEC自動曝光，在不影響影像質(zhì)量的情況下，可根據(jù)臨床要求拼接圖像等來增減劑量，但在同一個患兒且曝光條件相同下，GE Definium 6000的拼接曝光次數(shù)至少為4次，而銳珂DRX-1曝光次數(shù)一般為2～3次，明顯少于GE Definium 6000。

曝光野的對比：在同一個患兒且曝光條件相同時，GE Definium 6000在進行全景拼接模式時，預(yù)設(shè)視野功能可以自動縮小曝光范圍，采用小視野曝光，為35.56 cmh25.40 cm曝光野，而銳珂D R X-1的曝光野始終為35.56 cmh43.18 cm。所以銳珂DRX-1的曝光野明顯要大于GE Definium 6000。

但由于銳珂DRX-1手動拼接操作耗時，很多患兒不能太長時間保持不動，往往會造成較嚴(yán)重的拼接誤差而導(dǎo)致重拍，一旦重拍會導(dǎo)致總的曝光計量大幅增加。

全自動數(shù)字化站立位攝影拼接技術(shù)在青少年骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)疾病的測量診斷、術(shù)前方案的制定和術(shù)后評價中起特別重要的作用。雙下肢不等長、膝外翻及脊柱側(cè)彎等是青少年中最常見的骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)疾病，大大提高了全自動拼接技術(shù)的使用率。其操作快捷簡便，降低了機器對操作醫(yī)師的要求，同時可以簡單、快捷地利用球管電動旋轉(zhuǎn)功能，球管焦點距地的位置不發(fā)生改變，從上自下自動分割曝光次數(shù)，確保整個拼接部分達到無縫拼接。不僅提高了工作效率，降低了勞動強度，更省時省力[12-13]。同時，自動拼接圖像更清晰直觀，拼接精確度高，便于測量肢體長度，尤其在雙下肢畸形和脊柱側(cè)彎負重位的全景拼接中突出了作用優(yōu)勢。相對于CT、MRI檢查更廉價、更快捷，在低劑量檢查中優(yōu)勢明顯[14-15]。目前，廣泛輔助應(yīng)用于3D打印技術(shù)，必將擁有更加廣闊的應(yīng)用前景。

DR全自動拼接=技術(shù)相對于傳統(tǒng)手動拼接技術(shù)攝片質(zhì)量更準(zhǔn)確、快速和清晰，可顯示整個部位的形態(tài)與長度，完全滿足了臨床需要，可為治療方案提供有價值的參考依據(jù)，是目前評價脊柱與雙下肢畸形較好的影像學(xué)檢查方法。

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