陳進(jìn)良，袁華，馮劍楠，宮林海

本溪鋼鐵（集團(tuán)）總醫(yī)院 a. 放射科；b. 骨外科，遼寧 本溪 117000

引言

隨著骨科下肢各種矯形技術(shù)廣泛開展，下肢全長(zhǎng)攝影檢查能在一幅圖像上同時(shí)顯示髖關(guān)節(jié)至踝關(guān)節(jié)諸骨的影像，可為臨床提供全下肢長(zhǎng)度、角度、力線的測(cè)量，對(duì)于下肢關(guān)節(jié)置換等手術(shù)方案的制定和術(shù)后的評(píng)價(jià)具有特殊意義[1]。但由于全長(zhǎng)成像步驟多，技術(shù)難度較大，并且需要患者高度配合，如何保證全長(zhǎng)攝影的拼接成功率和臨床測(cè)量的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。本文對(duì)工作中數(shù)字化X線攝影（Digital Radiography，DR）雙下肢全長(zhǎng)拼接成像技術(shù)進(jìn)行質(zhì)控分析，制定相應(yīng)控制策略，從而減少重復(fù)攝影，降低患者輻射劑量，確保圖像質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

選取2016年4月至2017年12月期間我院行雙下肢站立位DR全長(zhǎng)攝影圖像200幅（質(zhì)量控制前后各100幅），其中男73例，女127例，年齡從12～86歲。其中行全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（Total Knee Arthroplasty，TKA）術(shù)32例；行脛骨高位截骨術(shù)（High Tibial Osteotomy，HTO）19例；髖關(guān)節(jié)置換術(shù)12例；膝關(guān)節(jié)單髁置換術(shù)5例，術(shù)前術(shù)后均攝取全長(zhǎng)片共計(jì)136幅，其中單膝手術(shù)47例，雙膝手術(shù)11例，其他64幅。

1.2 檢查設(shè)備

采用美國(guó)銳珂公司DRX-Evolution DR成像系統(tǒng)、無線平板探測(cè)器、配帶刻度標(biāo)尺的全長(zhǎng)站立專用支架、中聯(lián)RIS/PACS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；圖像打印采用銳珂DRYVIEW 6950激光成像儀及DRYVIEW醫(yī)用激光成像膠片。

1.3 檢查方法

全部病例均采用站立前后位攝影，即患者面向球管方向站立于攝影支架上，雙手扶支架兩側(cè)扶手使身體站穩(wěn)，骨盆呈正位，兩側(cè)髂嵴在同一水平線上，雙腿靠攏，雙膝關(guān)節(jié)、雙踝關(guān)節(jié)呈正位，雙髕骨朝正前方，通?；颊唠p足尖應(yīng)平行向前，不要內(nèi)外八字，脛骨嵴朝向正前方。在系統(tǒng)控制面板選擇“全下肢前后站立位超長(zhǎng)成像”選項(xiàng)；選擇曝光次數(shù)，根據(jù)患者體型的不同選擇不同的曝光次數(shù)，曝光覆蓋范圍上界包括髂嵴上3 cm，下界包括雙踝關(guān)節(jié)下3 cm。曝光完成后，通過計(jì)算機(jī)內(nèi)置軟件自動(dòng)拼接生成雙下肢全長(zhǎng)圖像，通過標(biāo)尺判斷拼接效果，自動(dòng)拼接不理想，可利用拼接軟件進(jìn)行上下、左右移動(dòng)拼接處，達(dá)到理想效果，必要時(shí)進(jìn)行重新投照。調(diào)節(jié)窗寬、窗位使圖像更清晰，最后打印成膠片。

1.4 圖像分析

由本科室一名副主任醫(yī)師、一名主治醫(yī)師和一名骨科主任醫(yī)師在計(jì)算機(jī)工作站上對(duì)患者圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)。按拼接圖像質(zhì)量分為甲、乙、丙三級(jí)，甲級(jí)片：圖像清晰、對(duì)比度好，體位準(zhǔn)確、拼接處無痕跡，無運(yùn)動(dòng)等偽影，圖像完全滿足診斷和臨床需求；乙級(jí)片：圖像清晰度、對(duì)比度稍差，體位稍差，拼接處有輕微痕跡，有輕微偽影，基本滿足診斷和臨床需求；丙級(jí)片：圖像模糊，對(duì)比度差，體位不佳，拼接痕跡明顯、拼接錯(cuò)位，影響診斷和臨床需求。下肢力線的測(cè)量：下肢力線是股骨頭中心與踝關(guān)節(jié)中心的連線，在負(fù)重位全下肢X線片上，下肢正常力線與膝關(guān)節(jié)中心在一條直線上，如果下肢力線在膝關(guān)節(jié)中心的內(nèi)側(cè)，為膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻；反之，為膝關(guān)節(jié)外翻[2]。

2 結(jié)果

2.1 質(zhì)控前后圖像質(zhì)量對(duì)比

雙下肢全長(zhǎng)攝影質(zhì)量控制前100幅：甲級(jí)片55幅、乙級(jí)片38幅、丙級(jí)片7幅，甲級(jí)片率為55%，下肢力線測(cè)量準(zhǔn)確率81%，重復(fù)攝影率33%；質(zhì)量控制后圖像100幅：甲級(jí)片75幅、乙級(jí)片25幅、丙級(jí)片0幅，甲級(jí)片率為75%，下肢力線測(cè)量準(zhǔn)確率98%，重復(fù)攝影率5%（表1）。

表1 質(zhì)量控制前后圖像優(yōu)質(zhì)率對(duì)比

2.2 質(zhì)控前后圖像拼接失敗原因?qū)Ρ确治?/h3>

圖像拼接成功與患者配合、技術(shù)人員操作等因素密不可分。在攝影過程中，患者移動(dòng)較小會(huì)引起拼接錯(cuò)位（圖1箭頭所示），移動(dòng)較大會(huì)引起拼接失敗。如果攝影體位不準(zhǔn)確，即使很好的完成拼接，也無法滿足臨床測(cè)量需要（圖2）。

圖1 攝影過程中移動(dòng)引起的拼接錯(cuò)位

圖2 膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻患者DR結(jié)果

同一患者不同體位時(shí)力線測(cè)量存在差異，影響患者術(shù)前和術(shù)后的肢體變形的評(píng)估。通過對(duì)拼接失敗的圖像進(jìn)行分析，總結(jié)對(duì)比引起拼接失敗的原因（表2）。應(yīng)對(duì)拼接失敗因素，質(zhì)控小組制定了控制策略：① 保障設(shè)備的穩(wěn)定性；②操作技術(shù)的規(guī)范化；③ 熟練掌握拼接技術(shù)；④ 拼接圖像的標(biāo)準(zhǔn)化；⑤ 輻射劑量的最小化；⑥ 嚴(yán)格監(jiān)督質(zhì)控計(jì)劃的實(shí)施。質(zhì)控后拼接圖像質(zhì)量得到很大提升，甲級(jí)片率提升20%，重復(fù)攝影率下降28%，下肢力線測(cè)量準(zhǔn)確率提升17%，質(zhì)控后，由技術(shù)人員和設(shè)備因素導(dǎo)致的拼接失敗大幅度下降，臨床下肢力線等測(cè)量準(zhǔn)確率大幅度提升，得到臨床認(rèn)可。

表2 質(zhì)量控制前后拼接圖像失敗原因?qū)Ρ龋ǚ?/p>

3 討論

3.1 全長(zhǎng)拼接技術(shù)的發(fā)展與成像原理

圖像拼接技術(shù)是指將多幅重疊部分的圖像，利用計(jì)算機(jī)或人工拼接成一幅大型無縫的、高清晰的并具有高分辨率圖像的影像學(xué)技術(shù)[3]。最初，Yaniv等[4]提出的X線圖像拼接技術(shù)理論，拼接攝影技術(shù)先后經(jīng)歷了模擬X線成像時(shí)代，通過超長(zhǎng)的暗盒匹配超長(zhǎng)膠片獲得了較長(zhǎng)幅度的全長(zhǎng)像，到數(shù)字化X線攝影時(shí)代，采用計(jì)算機(jī)X線攝影技術(shù)將多個(gè)影像板配合特制固定支架豎直排列進(jìn)行長(zhǎng)距離攝影，再進(jìn)行圖像后處理及拼接。拼接方法從將觀片燈箱豎直放置，從上到下依次插上局部照片進(jìn)行重合拼接，到有文獻(xiàn)報(bào)道采用Photoshop軟件、多層螺旋CT掃描表面陰影后處理技術(shù)、MRI進(jìn)行全脊柱拼接成像等[5-10]，但由于受到散射線、投照條件、成像介質(zhì)、伴影和變形等因素影響，使成像質(zhì)量下降，影響觀察和測(cè)量，CT和磁共振存在費(fèi)用較高且CT輻射劑量較大，所以很少使用。目前DR在圖像拼接方面有了很大的發(fā)展，全數(shù)字化DR拼接技術(shù)采用專用拼接支架和專用拼接軟件，在全脊柱、全下肢檢查中，圖像拼接技術(shù)操作簡(jiǎn)便快捷，費(fèi)用低廉，拼接的影像準(zhǔn)確、清晰、密度均勻、拼接處過渡自然，被廣泛應(yīng)用臨床。目前圖像拼接方法按照球管是否移動(dòng)大致可分為兩種方式：一種是球管在垂直方向上下移動(dòng)，平板探測(cè)器也同步移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)圖像的分次采集；另一種是球管固定法，攝影時(shí)球管在垂直方向上下偏轉(zhuǎn)角度，而平板探測(cè)器通過自動(dòng)或手動(dòng)跟蹤實(shí)現(xiàn)圖像采集[11]。前一種DR成像方式適用多次小范圍曝光自動(dòng)拼接[12]，后一種成像方式X線照射方向移動(dòng)采用仰角、俯角的攝影方式，由于X線源發(fā)自同一點(diǎn)，2個(gè)錐形光束重疊部分的X線投射方向一致，光線相互平行，當(dāng)探測(cè)器沿扇形光束切割線的方向移動(dòng)時(shí)，在分次接受的圖像邊緣，被照物體的投影可以基本相同，使圖像在重疊部分達(dá)到一致，拼接后在拼接處無拼接痕跡，一般采用2～3次曝光。我院采用的是后一種成像方式。

3.2 全下肢攝影質(zhì)控策略制定和有效實(shí)施

3.2.1 保障設(shè)備的穩(wěn)定性

包括探測(cè)器定期校準(zhǔn)、中心線的準(zhǔn)直、照射野與光野一致性、全長(zhǎng)攝影支架的安放位置和穩(wěn)定性等。

3.2.2 操作技術(shù)的規(guī)范化

掌握適應(yīng)癥和禁忌癥，熟練掌握拼接技術(shù)，嚴(yán)格按照要求進(jìn)行擺位，曝光條件的個(gè)性化制定，球管傾斜角度，攝影距離，標(biāo)尺的擺放位置、使用專用濾線柵等。

全下肢DR采集需要多次曝光，成像時(shí)間較長(zhǎng)，需要考慮呼吸運(yùn)動(dòng)和肢體活動(dòng)，一般下肢攝影平靜呼吸即可。在檢查前要向受檢者說明檢查過程，囑其不要活動(dòng)，一般術(shù)前大部分受檢者配合較好，由于術(shù)后患者行動(dòng)不便，不能長(zhǎng)時(shí)間站立，在攝影過程中移動(dòng)幾率較大，移動(dòng)較小會(huì)引起拼接錯(cuò)位，移動(dòng)較大會(huì)引起拼接失敗。因此對(duì)于術(shù)后患者一般要求臨床在7 d以后攝取效果較好。對(duì)于配合不好的受檢者使用專用束帶加以固定，對(duì)于不能站立者不能勉強(qiáng)。在日常工作中，大部分患者都能進(jìn)行正常擺位，還有一些患者內(nèi)翻、外翻、曲屈、先天畸形非常嚴(yán)重，給體位設(shè)計(jì)帶來困難，如何對(duì)患者進(jìn)行擺位至關(guān)重要，Lonner等[13]發(fā)現(xiàn)肢體的內(nèi)旋、外旋、曲屈等會(huì)明顯影響下肢力線的測(cè)量結(jié)果。因此在拍攝下肢全長(zhǎng)片時(shí)，應(yīng)根據(jù)解剖標(biāo)志準(zhǔn)確擺放肢體位置，下肢盡量伸直，以最大限度地減少旋轉(zhuǎn)、曲屈造成的誤差。由于輕度旋轉(zhuǎn)對(duì)測(cè)量的影響很小，所以不需要特殊支具調(diào)節(jié)肢體的體位，如果有屈曲攣縮嚴(yán)重者應(yīng)加支具固定。遇到有一側(cè)肢體縮短時(shí)，投照應(yīng)當(dāng)用腳墊墊高縮短肢體，使骨盆保持水平，這樣下肢短縮測(cè)量才能精確。遇到有旋轉(zhuǎn)畸形時(shí)，還是以髕骨朝前為標(biāo)準(zhǔn)，雖然此時(shí)雙足可能不能保持平行。關(guān)節(jié)變形嚴(yán)重時(shí)，如果無法顯示關(guān)節(jié)間隙情況，必要時(shí)調(diào)整X線的入射角度。對(duì)于特殊受檢者，要及時(shí)與臨床醫(yī)生進(jìn)行溝通，如果攝影體位不準(zhǔn)確，即使很好的完成拼接，也無法滿足臨床測(cè)量需要，引起下肢體力線測(cè)量誤差，影響患者術(shù)前和術(shù)后肢體變形的評(píng)估。對(duì)于檢查技師要求熟練掌握檢查過程，盡量縮短檢查時(shí)間，也是拼接成功的關(guān)鍵。

DR攝影使用了電離室技術(shù)，根據(jù)投照部位的不同選擇不同的電離室，曝光后會(huì)產(chǎn)生不同的圖像密度值，如果選擇3次曝光拼接，3幅圖像密度值偏差較大，會(huì)使拼接的圖像分明，影響圖像整體感。通過不使用電離室，根據(jù)不同部位、不同體型選擇不同曝光條件，使3幅圖像獲得基本相似的密度值，利用后處理軟件進(jìn)行處理后，增加了圖像的整體觀，使成像效果更佳。首先關(guān)閉AEC（自動(dòng)曝光控制），全下肢骨盆使用曝光條件為70～80 kV，50～80 mAs，股骨及膝關(guān)節(jié)部位使用60～75 kV，30～40 mAs，脛腓骨及踝關(guān)節(jié)部位使用50～60 kV，20～30 mAs，攝影距離SID為190～200 cm。球管傾斜角度以手動(dòng)曝光方式，采用14×17規(guī)格探測(cè)器為例，其中選擇2次和3次曝光，探測(cè)器豎放，球管傾斜角度依次為100°→90°、100°→90°→80°；選擇4次和5次曝光，探測(cè)器橫放，球管傾斜角度依次為104°→97°→90°→83°、104°→97°→90°→83°→76°。其中以3次曝光最常使用。

3.2.3 拼接圖像的標(biāo)準(zhǔn)化

參照《全國(guó)放射科QA、QC學(xué)術(shù)研討會(huì)紀(jì)要》的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)全下肢拼接圖像按照軸線連續(xù)性、完整性、圖像清晰度、對(duì)比度、密度、移動(dòng)偽影、拼接線顯示等因素對(duì)拼接圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2.4 嚴(yán)格監(jiān)督質(zhì)控計(jì)劃的實(shí)施

通過質(zhì)控小組制定了攝片體位操作規(guī)范和全長(zhǎng)攝影的標(biāo)準(zhǔn)片，通過建立標(biāo)準(zhǔn)片可作為評(píng)估圖像等級(jí)的標(biāo)尺，對(duì)技師攝片操作起到積極的規(guī)范作用，成功減少了體位不正導(dǎo)致的重?cái)z率。定期對(duì)全長(zhǎng)攝影圖像進(jìn)行分析，對(duì)檢查技師進(jìn)行監(jiān)督，是保障拼接圖像優(yōu)質(zhì)率不斷提升的關(guān)鍵。

3.3 全下肢拼接X線攝影的臨床意義

隨著TKA、HTO、膝關(guān)節(jié)單髁置換術(shù)、全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)等各種下肢手術(shù)被臨床廣泛開展，術(shù)前、術(shù)后通過攝取下肢全長(zhǎng)X線片，為臨床手術(shù)提供幫助。Scott首先提出下肢力線的重要性，下肢力線即下肢機(jī)械軸是骨科醫(yī)生在手術(shù)評(píng)估時(shí)關(guān)心的首要問題，這不僅是判定關(guān)節(jié)畸形的關(guān)鍵，而且根據(jù)下肢力線正確安放假體是手術(shù)成功的關(guān)鍵[14]。全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)安放的假體使用壽命在某種程度上取決于下肢力線是否合適[15]。Longstaff等[16]認(rèn)為力線良好的TKA患者術(shù)后恢復(fù)更快，功能更好。不論是傳統(tǒng)的X線片還是水平位的下肢全長(zhǎng)片，雖然都能夠顯示下肢各骨與關(guān)節(jié)的病變及骨性形態(tài)，但是不能反映包括髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)及踝關(guān)節(jié)在內(nèi)的下肢整體力線情況，不能準(zhǔn)確測(cè)量各關(guān)節(jié)角度數(shù)值，亦不能完整的反映出生理狀態(tài)下各部分協(xié)調(diào)和代償?shù)淖饔肹17]。有研究顯示，雙下肢全長(zhǎng)水平位投照由于是非負(fù)重的非功能位投照，與正常人體站立功能位時(shí)的下肢力線及關(guān)節(jié)間隙、角度并不一致[18]，非負(fù)重位的測(cè)量結(jié)果可能會(huì)低估下肢畸形程度[19]。所以，攝取站立位雙下肢全長(zhǎng)X線片，用來了解髖膝踝關(guān)節(jié)參數(shù)、下肢力線情況，測(cè)量肢體長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)假體植入位置、高度等評(píng)價(jià)手術(shù)療效提供重要依據(jù)，對(duì)骨科開展下肢各種矯形手術(shù)的術(shù)前、術(shù)后評(píng)估有著重要意義（圖1所示，病變膝關(guān)節(jié)術(shù)前下肢力線內(nèi)移，術(shù)后下肢力線得到完美矯正）。

綜上所述，DR全長(zhǎng)拼接攝影屬于特殊X線攝影檢查，有必要對(duì)其實(shí)施有效的質(zhì)量控制措施，制定圖像質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，定期分析圖像重?cái)z因素并制定相應(yīng)改善策略，在保障正確的臨床測(cè)量和影像質(zhì)量前提下，爭(zhēng)取攝影成功率，減少患者的輻射劑量。