夏巍巍，范志剛，徐周繼，陳金美

·論 著·

基于灰度差分法對隱匿性跖骨行軍骨折X線片診斷能力的研究

夏巍巍，范志剛，徐周繼，陳金美

目的 提高隱匿性跖骨行軍骨折的X線片診斷能力，為相關(guān)方案的借鑒及推廣提供依據(jù)。 方法 收集解放軍第359醫(yī)院放射科影像學(xué)資料，以首診時X線片中跖骨行軍骨折未被明確，而復(fù)診時確診的病例為對象，共計129例。收集同期接受影像學(xué)檢查的腳部無異常100例作為對照組。運用醫(yī)學(xué)圖像灰度差分法對其進行回顧性分析研究。 結(jié)果 結(jié)合灰度差分法，隱匿性跖骨行軍骨折處灰度波形曲線異常，局部呈現(xiàn)陡增波峰或陡降波谷征象。多次采集可有效界定隱匿性跖骨行軍骨折線的范圍。基于灰度差分法對隱匿性跖骨行軍骨折的診斷率分別為第1跖骨100%，第2跖骨91.14%，第3跖骨100%，第4跖骨91.67%，第5跖骨92.00%。 結(jié)論 基于灰度差分法可有效提高X線片對隱匿性跖骨行軍骨折的診斷能力，此種方案可在部隊基層醫(yī)院廣泛推廣。

灰度差分法；跖骨；行軍骨折；診斷

跖骨行軍骨折好發(fā)于高強度、高負荷運動人群，尤其在一線軍事人員中，已成為困擾諸多指戰(zhàn)員的主要病患之一[1-2]。前期的文獻已證實，行軍骨折不同于外界暴力導(dǎo)致的骨折，其屬于長期應(yīng)力性骨折，故病程具備由輕至重至折發(fā)展這一鮮明的特點[3-4]，亦決定了該病變在早中期時X線片診斷的局限性即隱匿性[5-6]?，F(xiàn)代影像學(xué)設(shè)備的革命性發(fā)展，包括CT、MR的應(yīng)用，雖然已使隱匿性跖骨行軍骨折的診斷能力得到極大提高[7]，然不同于地方醫(yī)院的屬性，部隊醫(yī)院特別是野戰(zhàn)救援醫(yī)院的設(shè)施往往難以實現(xiàn)上述診療條件，普通X線機器仍是主要醫(yī)療裝備?；诖?，本文以新興的灰度差分法為手段，探討該方案在提高X線片對隱匿性跖骨行軍骨折的診斷能力中的作用和價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2010年1月至2016年12月在我科確診的跖骨行軍骨折病例作為病例組。入組標準：①初診主訴為跖骨處疼痛；②初診X線片診斷未發(fā)現(xiàn)明顯異常；③復(fù)診時經(jīng)影像學(xué)資料(X線、CT、MRI)確診；④男性官兵。排除標準：①外傷性骨折；②跖骨其他病變。共收集129例符合上述標準病例，均為單發(fā)病變，其中平均年齡(17.8±3.4)歲，平均身高(169.3±12.6)cm，平均體重(55.8±7.4)kg；第1跖骨骨折8例，第2跖骨骨折79例，第3跖骨骨折5例，第4跖骨骨折12例，第5跖骨骨折25例。收集同期接受影像學(xué)檢查的腳部無異常100例作為對照組，用以明確正常受試者跖骨灰度差分法下的形態(tài)，為辨別及診斷病例組骨折提供參照和依據(jù)。其中平均年齡(21.9±3.5)歲，平均身高(154.5±12.8)cm，平均體重(49.3±8.6)kg。2組受試者一般資料比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(批準號：002017018)，所有受試官兵對其一般資料及X線片檢查資料的使用知情并簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 X線片資料收集 以跖骨正位X線片為觀測對象，舍棄側(cè)位或斜位圖像，并對詳細主訴部位做對應(yīng)記錄。

1.2.2 灰度差分法 以光盤將工作站所有篩選出的待試跖骨X線片導(dǎo)出，后轉(zhuǎn)入IMAGE J1.46r軟件中，加載灰度數(shù)據(jù)分析工具包。光盤中的DICOM圖像轉(zhuǎn)換為8bit格式，由2名放射科高年資醫(yī)師按患者主訴疼痛部位勾畫感興趣區(qū)。在興趣區(qū)跖骨顯影圖像范圍內(nèi)做長短不一數(shù)條灰度檢測線，由此對應(yīng)生成灰度波形曲線。正常骨質(zhì)灰度曲線波形整齊規(guī)則，波峰波谷起伏規(guī)律。如檢測線穿越骨折處，灰度曲線失去正常波形，呈現(xiàn)局限性陡增或陡降征象。采用多次測量，舍棄因設(shè)置超出范圍的檢測線對應(yīng)的曲線圖，確保檢測線與灰度波形曲線圖位置對應(yīng)。

2 結(jié) 果

2.1 隱匿性跖骨行軍骨折的X線片及灰度差分法表現(xiàn) X線片表現(xiàn)：病變跖骨形態(tài)規(guī)則，骨密度均勻，邊緣光滑光整，未見明顯骨折線影，見圖1a；圖1b為與圖1a同一跖骨灰度差分法圖，灰度波形圖形態(tài)異常，局部呈現(xiàn)明顯陡降波谷，提示對應(yīng)檢測線處骨質(zhì)均度異常，與對照組正常骨質(zhì)相比，該處存在應(yīng)力損傷導(dǎo)致的骨質(zhì)損傷、骨密度減低。圖1c為另一隱匿性跖骨行軍骨折病例，X線片中未見明顯骨折線影；圖1d為與圖1c同一跖骨灰度差分法表現(xiàn)，其灰度波形圖形態(tài)異常，局部呈現(xiàn)明顯陡增波峰，提示對應(yīng)檢測線處骨質(zhì)均度異常，與對照組正常骨質(zhì)相比，該處存在應(yīng)力損傷導(dǎo)致的骨質(zhì)增生、骨密度增高。

a：隱匿性跖骨行軍骨折常規(guī)X線片(骨折處骨密度局部減低)；b：與a同一跖骨灰度差分法圖；c：隱匿性跖骨行軍骨折常規(guī)X線片(骨折處骨密度局部增高)；d：與c同一跖骨灰度差分法圖 A和B紅色箭頭所指處為對應(yīng)檢測中局部骨折異常部位

圖1 隱匿性跖骨行軍骨折的灰度差分法示意圖

2.2 灰度差分法對X線片中隱匿性跖骨行軍骨折線范圍的界定 單次測量僅能以點的形式提示該處存在隱匿性骨折，故在2.1的基礎(chǔ)上，以初次提示點為中心采用多次測量，形成數(shù)個骨質(zhì)異常點，并以此作跖骨行軍骨折的隱匿骨折線，其與復(fù)診時X線片上呈現(xiàn)的實際骨折線所在的部位、骨折線形態(tài)以及骨折線長度均無顯著差異。見圖2。

a:圖示1～4分別為灰度檢測線；b: 圖示1～4分別為對應(yīng)局部骨質(zhì)異常點，4個異常的點的紅色連線為隱匿性骨折線走形

圖2 隱匿性骨折線范圍界定示意圖

2.3 隱匿性跖骨行軍骨折的灰度差分法診斷能力評估 灰度差分法對隱匿性跖骨行軍骨折的診斷率分別為第1跖骨100%(8/8)，第2跖骨91.14%(72/79)，第3跖骨100%(5/5)，第4跖骨91.67%(11/12)，第5跖骨92.00%(23/25)。

3 討 論

跖骨行軍骨折又名跖骨疲勞性骨折，嚴格的軍事化訓(xùn)練使其成為部隊一線指戰(zhàn)員最好發(fā)的疾病之一[8-9]。不同于外界暴力所致骨折時疼痛感與骨折線出現(xiàn)的同時性，跖骨行軍骨折多由長期的高強度應(yīng)力所致，其疼痛感往往明顯先于骨折線的出現(xiàn)[10-11]，直至局部骨質(zhì)的損傷、骨細胞破壞與骨細胞修復(fù)、增生并存這一狀態(tài)最終失衡時，方可在X線片上顯示清晰骨折線影。在主訴足部疼痛而X線診斷未能提供有價值診斷信息的背景下，許多就診官兵甚至接診醫(yī)務(wù)人員多將其歸因于訓(xùn)練中足部韌帶或肌肉損傷，臨床診斷誤診率極高[12]，直至疼痛加劇再次就診時骨折線被明確后方做出正確的行軍骨折診斷。雖然近年來駐軍醫(yī)院中CT及MRI設(shè)備的應(yīng)用，已使行軍骨折的提前診斷能力大大提高，遺憾的是特殊的軍事條件及訓(xùn)練機動性，限制了這些大型檢查設(shè)備在一線部隊中的裝備，X線機仍是檢查指戰(zhàn)員骨質(zhì)病變的重要方式。故在現(xiàn)有X線機仍為部隊主流診斷設(shè)備的條件下，引入新型圖像分析法，提高對該病變的診斷能力當屬燃眉之急、勢在必行。

灰度差分法是近年來醫(yī)學(xué)圖像后處理的重要手段，極其敏感且定量顯示圖像像素值及其排列方式的細微變化，亦稱為圖像顯微鏡[13]。以灰度差分法為手段的圖像紋理質(zhì)地研究已取得豐富的成果[14]，并廣泛應(yīng)用于臨床工作中。然國內(nèi)以灰度差分法為手段進行臨床及科學(xué)研究尚處起步階段，偶現(xiàn)其中樞神經(jīng)類疾病中應(yīng)用的報道，鮮見有關(guān)骨折病變的研究。本文以此為基礎(chǔ)，以首診跖骨行軍骨折未被明確，而復(fù)診時確診的病例資料為對象，提煉其隱匿性這一特征，運用灰度差分法對其分析。本文結(jié)果提示，跖骨局部病變處呈現(xiàn)陡增或陡降征象，與行軍骨折病理過程基本一致，即對應(yīng)該處應(yīng)力損傷導(dǎo)致的骨質(zhì)損傷、骨密度減低或骨質(zhì)修復(fù)、增生[15]。同時，本文采用多次測量、以點作線方式可以準確印證實際骨折線影，且灰度差分法對129例不同部位的隱匿性跖骨行軍骨折的檢測率均在90%以上。另外，簡單便捷的灰度差分法亦易于在一線部隊的醫(yī)療單位甚至是裝備X線機的流動車輛上實施，其應(yīng)用范圍可拓展至包括外傷骨折的診斷、骨折愈后的評價等多個醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

綜上，本文以基層醫(yī)療單位的臨床實際工作不足之處為切入點，以簡單易行的新型圖像后處理技術(shù)為手段，以跖骨行軍骨折為病種觀察對象，實例論證了灰度差分法在X線骨折診斷中的科學(xué)性及可行性，相關(guān)方案可值得借鑒及推廣應(yīng)用。同時，其應(yīng)用局限性亦應(yīng)被注意，如：現(xiàn)有分析多局限于單樣本之間的比較，未開展多樣本組間比較。其次，其較高的敏感性易會造成部分結(jié)果的假陽性。另外，縱使其有較高的精確性，仍依托于人工或經(jīng)驗法對初始興趣區(qū)進行劃定。

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(本文編輯：葉華珍； 英文編輯：王建東)

A study on the diagnostic capability of the X ray of the occult metatarsal fracture based on the gray difference method

XIA Wei-wei, FAN Zhi-gang, XU Zhou-ji, CHEN Jin-mei

(DepartmentofRadiology,the359thHospitalofPLA,Zhenjiang212001,Jiangsu,China)

Objective To improve the diagnostic ability of X ray in occult metatarsal fracture, and provide basis for reference and promotion. Methods Collecting the radiology data of the 359th Hospital of PLA, data of patient whose metatarsal fracture was not clear in the first diagnosis of X ray and diagnosed after the follow-up visit were included in the study. 129 cases were included in the case group, and 100 cases in the normal control group. A retrospective analysis was made by using the medical method of gray difference. Results Combining the gray difference method, occult fracture of metatarsal bone gray curve showed abnormal local steep peak or trough steep signs. Multiple collections can effectively define the range of occult metatarsal fractures. The diagnostic rate of occult metatarsal fractures was showed as followed, the first metatarsal bone 100%, the second metatarsal bone 91.14%, the third metatarsal 100%, the fourth metatarsal 91.67%, and the fifth metatarsal bone 92.00%, respectively. Conclusion Based on the gray difference method, the diagnostic capability of X ray in the occult metatarsal fracture could be effectively improved. This kind of scheme could be widely used in the primary hospitals of PLA.

Gray difference method; Metatarsal bone; Marching fracture; Diagnosis

212001鎮(zhèn)江，解放軍第359醫(yī)院放射科

范志剛，E-mail：fzg359@163.com

夏巍巍，范志剛，徐周繼，等.基于灰度差分法對隱匿性跖骨行軍骨折X線片診斷能力的研究[J].東南國防醫(yī)藥，2017,19(4): 365-367.

R683.42

A

1672-271X(2017)04-0365-03

10.3969/j.issn.1672-271X.2017.04.008

2017-05-06;

2017-06-06)