胫骨平台后外侧骨折理想透视角度研究

占宇　邱伟健　王驭恺　罗从风



·临床研究·

胫骨平台后外侧骨折理想透视角度研究

占宇邱伟健王驭恺罗从风

目的探讨胫骨平台后外侧骨折的理想透视角度。方法采集24例膝关节周围损伤患者膝关节术中三维CT原始数据，该数据包括可旋转的同心透视二维图像集，基于该图像集，在0°～90°之间每隔固定帧数测量胫骨平台后外侧的实际成像宽度，结合胫骨平台形态的几何分析，计算出相应透视角度下来自胫骨平台其他部分影像的干扰，利用成像宽度减去干扰宽度所得到的差值来评估透视的综合效应，寻找成像宽度大而干扰程度小的理想透视角度。结果透视角度为0°～34°时，胫骨平台后外侧成像宽度缓慢递减，然后递减开始加速，在42°附近递减速度最大；透视角度为0°～90°时，胫骨平台后外侧影像受到的干扰呈持续递减；透视角度为34°时，胫骨平台后外侧成像宽度与干扰宽度的差值最大。结论透视角度为34°时胫骨平台后外侧成像相对孤立，有助于术中判断胫骨平台后外侧骨折块、塌陷的复位质量和固定情况，因此34°是综合效应最佳的理想透视角度。

后外侧胫骨平台；术中透视；透视角度

胫骨平台后外侧骨折是近年来研究的热点，其形态学[1-4]及手术入路[5-11]、内固定方法[12]等多有报道。尽管有关研究不断深入，但其手术治疗原则仍是解剖复位和坚强固定。因此，术前清晰摄片有利于胫骨平台后外侧骨折诊断和形态评估，而术中透视的质量将直接影响骨折复位程度的判断。

术中三维CT扫描能充分评估关节面的复位情况，是最佳成像手段，但1次完整的术中三维CT扫描加上医生阅片平均耗时9 min，因此它无法成为需在术中频繁使用的常规透视技术[13-14]。有鉴于此，二维透视仍是骨科手术中普遍采用的常规透视手段。但根据常用的膝关节正侧位透视(0°、90°)图像不能对胫骨平台后外侧骨折形态作出充分评估[15]，术中需额外进行45°斜位透视作为补充。然而，45°斜位仅仅是临床习惯的透视位置，其实际应用效果如何，尚缺乏评估和比较研究。本研究拟利用三维CT扫描获得的影像对不同透视角度下胫骨平台后外侧的成像宽度(PLW)和干扰宽度(EIW)进行测量和评估，从中寻求显示胫骨平台后外侧部成像宽而干扰小的理想透视角度。

1　 资料与方法

1.1一般资料

膝关节周围损伤患者透视图像的纳入标准为CT扫描时胫骨平台外侧没有放置钢板(不存在钢板对测量的干扰，便于测量胫骨平台外侧宽度)。排除标准为接受CT扫描时胫骨平台外侧已置入钢板(钢板金属影使胫骨平台后外侧测量受到的干扰过大)。

本研究共纳入24例膝关节周围损伤患者，其中男性12例，女性12例，平均年龄42.4岁。左侧膝关节周围损伤女性7例，男性6例；右侧膝关节损伤女性5例，男性6例。患者年龄和腿侧分布经卡方检验无显著性差异(P>0.05)。术中均使用拥有190°同心旋转角的移动式C形臂X射线机Arcadis Orbic 3D(西门子医疗集团, 德国)进行三维CT扫描，同时采集围绕膝关节的同心二维透视图像，共计100帧。浏览二维透视图像集时，快速切换会在视觉上呈现旋转的效果。这100帧透视图像覆盖了190°的旋转范围，因此每旋转1帧，实际旋转角度为1.92°[计算公式：190/(100-1)]。本研究对这些二维透视图像集的测量得到了医院伦理委员会的批准。

1.2测量胫骨平台后外侧PLW

PLW是指影像上从髁间棘到胫骨平台最外侧边缘的距离(图1)，可以直接在透视图像上测量。测量时，首先根据“髌骨位于股骨远端的中心，腓骨头与胫骨髁部分重叠”这一标准，在二维透视图像集中确定膝关节正位片(图2a)，然后向后外侧胫骨平台方向逐帧旋转二维图像集(图2a～c)。每旋转4帧透视图像(约7.68°)测量1次PLW直至第47帧(约90.20°)。考虑到术中透视图像比例不准的问题，将术中正位透视图像与术后正位X线片的比例差异作为换算标准，得出术中PLW的实际数值(图2d)。

1.3计算有效EIW

透视影像上，胫骨平台后外侧影像会与胫骨平台其他部分影像发生重叠(图3a)，其程度可通过EIW进行量化评估。胫骨平台后外侧EIW是指在特定角度的透视影像上，胫骨平台后外侧影像与胫骨平台其他部分影像重叠的宽度(图3)。

图1　胫骨平台后外侧PLW定义

注：PLW0°表示0°透视时胫骨平台后外侧PLW; PLWX°表示X°透视时胫骨平台后外侧PLW

图2胫骨平台后外侧PLW测量a. 0°透视时胫骨平台后外侧PLWb. 34°透视时胫骨平台后外侧PLWc. 90°透视时胫骨平台后外侧PLWd. 术后正位X线片

胫骨平台后外侧影像同时受到来自于前外侧影像和后内侧影像的干扰，在0°～90°两者分别呈现递减和递增的趋势，它们造成的干扰在P°时相等。鉴于PLW随着透视角度增加而逐渐递减的趋势(前一步的测量结果)，从P°旋转至90°时，透视图像的PLW将非常小，而其受到的干扰程度却逐渐递增，从P°～90°区间的透视角度不可能成为最理想的透视角度，因此该角度区间的数据我们不予考虑和分析。在0°～P°范围内，由于来自胫骨平台后内侧的EIW小于来自胫骨平台前外侧的EIW，可以在计算中不考虑来自胫骨平台后内侧的干扰，而仅考虑胫骨平台前外侧影像对胫骨平台后外侧影像的干扰，因此仅需计算来自胫骨平台前外侧影像的干扰数值即可，评估EIW的公式也可简化为：EIWX°=ALEIWX°=PLW0°*cosX°(0°

图3胫骨平台后外侧EIW计算a. 当透视角度X°P°时，来自胫骨平台前外侧的EIW小于后内侧的EIW

鉴于上述，我们测定的流程为：①测量不同透视角度下胫骨平台后外侧的PLW，分析其变化趋势；②将正位透视图像上的PLW0°及透视角度(X°)代入公式计算得到EIW；③用PLW减去EIW，差值最大时的透视角度为胫骨平台后外侧最理想的透视角度。

1.4统计学方法

本研究使用SPSS 21.0软件来进行统计描述并进行统计检验，包括PLW、EIW、ALEIW、PLW与EIW差值等，应用Origin 9.0软件来对PLW曲线求导，导数数值即为曲线斜率，以此量化分析曲线的变化趋势。

2　结果

2.1胫骨平台后外侧PLW和EIW演变趋势

比较PLW值(0°～90°每4帧透视图像测量1次)发现，随着透视角度的递增，PLW呈明显递减趋势 (图4)，而后外侧胫骨平台透视影像受到的EIW随着透视角度的增加(0°～59°)呈递增趋势。这意味着并不存在同时拥有最大PLW和最小EIW的绝对最佳透视角度。

胫骨平台后外侧PLW曲线显示，透视角度为0°～30°时PLW递减缓慢，透视角度为30°～61°时PLW递减迅速，透视角度为61°～90°时虽然PLW递减也很缓慢，但胫骨平台后外侧PLW变得很小，不适于用来评估胫骨平台后外侧。因此，精确评估胫骨平台后外侧需要进一步细化0°～61°透视角度区间PLW的测量(图4)和EIW的计算(图5)，即从每4帧(约7.68°)测量1次PLW增加到每2帧(3.84°)测量1次。此外，我们对PLW曲线每点进行求导，计算出PLW曲线在各个不同透视角度下的斜率(图6)。将每次测定的胫骨平台后外侧PLW减去该透视角度对应的EIW，得到一个差值，结果如下页图7所示。

图4　胫骨平台后外侧PLW曲线

图5　胫骨平台后外侧EIW曲线

图6　胫骨平台后外侧PLW导数曲线

图7　胫骨平台后外侧PLW与EIW差值曲线

2.2临床应用

C形臂X射线机轴位旋转可以定量到每5° 1个刻度，因此旋转约7个刻度可以达到34°。一般来说，胫骨平台后外侧透视时，如果上胫腓联合出现“间隙征”，其显影效果最理想，而且由于胫骨平台后外侧骨折术后畸形愈合者胫骨平台后外侧多呈塌陷形态，34°透视可以通过减少胫骨平台前外侧干扰影来展现胫骨平台畸形最大面。我们为10例患者膝关节进行术中34°斜位透视，其中5例仰卧位，4例漂浮体位，1例俯卧位，透视图像质量均较好(图8)。虽然尚未在侧卧位手术患者中应用，但有理由相信亦可取得较好效果，因为所有体位下的透视原理基本一致。需注意的是，虽然放置钢板会影响后外侧胫骨平台的透视(图9)，但该技术能在术中最为重要的复位和临时固定步骤中发挥作用。

图834°透视的优势a. 0°透视时胫骨平台后外侧异常不明显b. 34°透视时胫骨平台前外侧影像干扰减少，胫骨平台后外侧高度丢失(塌陷)得以明显展现

图9胫骨平台后外侧放置钢板影响透视效果a. 34°透视b. 0°透视

当然，术中透视是为手术服务的，可根据需要进行不同角度的透视。正(0°)、侧(90°)位透视可以观察胫骨平台高度和后倾角，而34°斜位透视可用于手术复位和临时固定过程中胫骨平台后外侧骨折块形态、位置和复位满意程度的检查和评估，因为在此角度透视可以获得胫骨平台后外侧相对独立的影像，有助于判断后外侧骨折块、塌陷复位质量和固定情况，是胫骨平台后外侧骨折手术治疗最关键步骤的辅助手段。

3　讨论

3.1术中斜位透视的必要性

累及胫骨平台后侧的骨折占所有胫骨平台骨折的28.8%，其中35.1%累及胫骨平台后外侧，19.2%同时累及胫骨平台后内侧和后外侧[16]。术前CT扫描和重建不仅有助于骨折诊断[17-19]，还能指导骨折的手术治疗[1-2,4]。术中透视也必不可少，有学者认为术中透视较术前影像能提供更多的关节内情况。然而，从哪个角度透视最有价值、最能准确全面地显示骨折复位质量及固定效果，尚无定论。有研究认为，根据膝关节正侧位透视图像不足以充分判断胫骨平台后外侧的骨折情况，应加行45°内斜位透视(球管方向)以观察胫骨平台后外侧形态。该结论得到了Hackl等[17]的支持。理论上，正位透视能显示胫骨平台后侧劈裂(多见于后内侧)和关节面塌陷(多见于后外侧)，但平台后侧与前侧的影像完全重叠；侧位透视能显示劈裂骨折块和塌陷关节面前后相对位置，但平台后内侧与后外侧的影像也彼此重叠。若需要对胫骨平台后外侧骨折形态进行准确评估，需加行斜位透视[14]。然而，透视度数45°只是相对粗糙的中值，并没有得到实验的确证。本研究显示，从0°开始，胫骨平台后外侧PLW随透视角度的增加而减少，至34°时递减趋势开始加速，到达42°时，PLW曲线斜率最大，透视角度大于42°后，后外侧胫骨平台PLW将发生锐减。由此可见，临床常用的习惯性45°斜位效果欠佳且十分不稳定(图10)，加上术中C形臂X射线机的操作并非绝对严格和精确，采用34°～42°透视角度可能由于操作不精确导致PLW变化较大，因此并非谨慎的选择。

图10不同透视角度下影像的区别a. 0°透视b. 34°透视c. 45°透视

注：黑色虚线表示外侧平台边缘

3.2术中斜位透视的理想角度

本研究显示，当透视角度在0°～34°范围内递增时，PLW变化很小，而从34°开始随着透视角度的增加，PLW曲线开始变陡(斜率变大)，PLW曲线最大斜率出现在透视角度42°附近 (距离正位片22帧)。因此，应选择0°～34°的透视角度来获得相对稳定和较宽的成像，由于PLW在这个范围内递减的趋势非常缓慢，不同透视角度下细微的PLW差别不足以影响评估，因此为了确定理想的透视角度，还需要同时考虑EIW、PLW与EIW差值等其他变量。

本研究显示，PLW随着透视角度的增加而呈逐渐递减的趋势，其递减速度变化较小，而PLW与EIW差值则呈先递增而后递减的趋势，在34°达到峰值，这意味着此时后外侧平台边缘部分的影像不受平台其他部分影像的干扰(图3a)，从而有利于对胫骨平台后外侧骨折形态的评估。因此，透视角度为34°时PLW较大、EIW较小且成像素质较稳定(34°附近PLW曲线斜率不高)，这使其成为最为理想的斜位透视角度。

本研究还存在一些不足：①透视图像集的旋转轴可能与胫骨中轴存在偏差；②样本量较有限；③所有患者均来自中国，应用于黄种人以外的其他人种时，可能需要做一些数据上的调整。此外，其他人种的适用性也需要进一步的研究。

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(收稿：2016-03-17；修回：2016-07-11)

(本文编辑：万文)

Optimal fluoroscopic angle for the evaluation of posterolateral tibial plateau fractures

ZHAN Yu1, QIU Wei-jian2, WANG Yu-kai1, LUO Cong-feng1.

Department of Orthopaedics, the Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiaotong University1, Shanghai 200233, China; the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University2, Zhengzhou 450052, China

LUOCong-fengE-mail:cong_fengl@hotmail.com

ObjectiveTo investigate the optimal fluoroscopic angle to display the posterolateral tibial plateau fractures. Methods Radiographic data concerning the intra-operative three-dimensional CT scans of 24 knees were colleted, including rotatable and concentric two-dimensional images. Based on such images, the reading width of the posterolateral tibial plateau was measured on every slice from 0° to 90° view at a fixed interval. The overlapping effect resulting from other parts of the tibial plateau was calculated by the formula based on the tibial plateau morphologic analysis. The comprehensive effect of the fluoroscopy at different angles was evaluated by the value of width minus overlap value so as to determine the optimal fluoroscopic angle through which an imaging of the poterolateral tibial plateau with greater reading width and smaller overlap could be achieved. Results The reading width of the posterolateral tibial plateau decreased slowly when fluoroscopic angle was increased from 0° to 34°, and the largest ratio of width reduction was observed at 42°. The overlapping value at the posterolateral tibial plateau was reduced gradually from 0° to 90°. So it was at 34° that the difference between the reading width and the overlapping value was most significant. Conclusion The optimal fluoroscopic angle to display the posterolateral tibial plateau with greatest reading width and smallest overlap is 34°. A fluoroscopic imaging at 34° could demonstrate a relatively isolated posterolateral tibial plateau thus to facilitate the evaluation of reduction and fixation of the displaced and/or collapsed articular fragments.

Posterolateral tibial plateau; Intra-operative fluoroscopy; Fluoroscopic angle

国家自然科学基金面上项目(81572118)

200233，上海交通大学附属第六人民医院骨科(占宇、王驭恺、罗从风)；450052，郑州大学第一附属医院骨科(邱伟健)

罗从风E-mail: cong_fengl@hotmail.com

10.3969/j.issn.1673-7083.2016.05.012