下肢负重位DR片全长拼接对全膝关节置换术的评估

李 静，白雪琴，赵小春，冯海霞，时克伟

随着临床膝关节置换手术量的增加，临床对下肢全长摄片的需求也日益增多[1]。 下肢负重位(即生理功能状态位)摄全长DR片检查能在同一张片子上同时显示髋关节至踝关节诸骨的影像，可测量全下肢长度、角度、力线，对术前制定膝关节置换手术方案和术后疗效评价具有特殊意义。但目前医用X线成像设备很少可以对下肢全长一次性成像。本研究选取2017年6月～2019年3月在我院关节与运动医学科行全膝关节置换术的86例患者资料，利用简易的手动拼接方法在现有软件上拼接出精确、无缝、高质量的全长DR片，探讨下肢负重位DR片全长拼接对全膝关节置换术术前计划及术后疗效评估的价值，报道如下。

1 材料与方法

1.1 病例资料本组86例，男18例，女68例,年龄53～85岁。膝关节骨关节炎患者 67 例，类风湿关节炎患者 19 例。行全膝关节置换术单侧72例、双侧14例。患者术前、全膝关节置换术术后1周内及随访时均在我院医学影像科行双下肢负重位DR全长拼接摄像。

1.2 研究方法

1.2.1仪器设备 应用西门子直接数字化X射线摄影系统(VX Plus)摄片，应用西门子工作站Syngo MultiModality图像后处理软件多图像进行手动拼接处理。

1.2.2投照方法及曝光参数 将专用负重位下肢全长拼接外固定支架、木质台阶置于探测器前，嘱患者前后位直立于木质台阶上，双手握住支架，尽量保持身体不动。由上而下移动探测器(X 线球管与探测器前呈联动状态)，水平拍摄，分4次曝光采集髋关节、双股骨、双胫腓骨及双踝关节正位图像。第1次曝光参数：85 kV，75 mAs；第2次曝光参数：80 kV，50 mAs；第3次曝光参数：75 kV，40 mAs；第4次曝光参数：68 kV，20 mAs。投照距离(焦-胶距)：300 cm；投照视野：43.18 cm×43.18 cm。

1.2.3图像分析与数据测量 由2名主治医师分别应用PACS系统对整个下肢骨骼的形态、生理力线进行观察及分析，并2次测量患者全膝关节置换术术前、术后髋-膝-踝角(即股骨干轴线与胫骨轴线夹角)及股骨下角(即股骨干下段轴线与膝关节股骨下端线在膝关节外侧所形成的角)。取2名医师2次测量的平均值进行统计分析。

2 结果

2.1 图像质量及全膝关节置换术术后下肢形态评价86例患者髋关节至踝关节的双下肢全长拼接DR片均能清晰地显示在同一胶片上，且关节变形情况显示完整，图像质量可满足临床要求；肉眼观察患者全膝关节置换术术后较术前下肢骨骼形态及生理力线位置均明显改善。

2.2 手术前后髋-膝-踝角及股骨下角比较髋-膝-踝角及股骨下角术后1周均较术前明显改善，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1 手术前后髋-膝-踝角及股骨下角比较

2.3 典型病例见图1～4。

3 讨论

3.1 图像摄影及拼接技术目前双下肢全长摄影可采用专用X线机或DR拼接的方式，也有采用 CT 和MRI三维处理后获得双下肢全长图像。但是肢体全长数字化专用X线机的费用较高， CT 辐射剂量大，CT及MR设备无法完成负重位拍摄，所以不利于广泛推广。而下肢DR片全长拼接法价格便宜，拼接方法简单，可网络传输，满足远程会诊的需要；且在负重状态下DR分段摄影可根据肢体厚度依次选择合适的曝光条件；并对图像进行窗宽、窗位调整后处理，使得不同密度的各个部位均能同时良好显示[2]，从而得到各部位显示满意、清晰的高质量全下肢图像。本研究发现，由于X线球管放射源为中心放射X线，靠近投影中心处X线束可近似视为平行射线束，而边缘处的射线束则为中心发散束，离中心线越远则发散现象越明显，这便导致了X线片存在放大、变形的不足；为减少射线束效应，可适当增大焦点到肢体的距离，或让肢体贴近摄影架都可以减少射线束效应。只有肢体和标尺都完全重合，才说明肢体和标尺的放大率基本一致，这样拼接后的图像才会长度真实、力线准确。另外，为了减少由于患者移动导致的影像拼接失败，我们制作了专用负重位下肢全长拼接外固定支架。

3.2 拼接图像临床应用价值下肢全长摄影尤其是负重位DR片的目的是观察从髋关节到踝关节的整个下肢骨骼的形态、生理角度、生理力线、生理特征以及测量其全长等。临床医师行下肢全膝关节置换术前需要评估股骨角、胫骨角和膝外翻角，测量下肢力线，同时观察双膝关节、双踝关节的关节面是否平行[3]；而术后可通过观察下肢骨骼的形态及测量下肢生理力线的长度和股骨下角来评价全膝关节置换术的效果，如下肢力线正常情况下该线通过髌骨中心，当发生膝关节骨关节炎时，关节间隙内外受损程度不一，关节面发生倾斜导致膝关节发生内翻或外翻，生理力线会不同程度的向内侧或外侧移位。本研究显示，下肢生理力线位置在全膝关节置换术术前均不同程度向内侧或外侧移位，术后均得到改善，生理力线基本通过人工关节中部。正常成人理想的髋-膝-踝角度为180°[4]，当该角度减小可提示膝关节面受损。本研究中患者术前膝关节均有不同程度的内翻或外翻，术后DR片显示均明显改善。正常成人的股骨下角为80°，该角增大或减小提示膝内翻或膝外翻[5]，本研究中全膝关节置换术术后1周股骨下角较术前明显改善。

图1 患者，男，63岁，因左膝关节疼痛、活动受限1年，加重3周入院，临床诊断为左膝关节骨关节炎，行左膝关节置换术 A.术前下肢全长拼接DR片，显示左膝关节骨质边缘变尖，股胫关节内侧间隙变窄，轻度膝内翻；B.左膝关节置换术术后下肢全长拼接DR片，显示左膝关节间隙改善 图2 患者，男，57岁，因右膝关节疼痛、活动受限3年，加重1周入院，临床诊断为右膝关节骨关节炎，行右膝关节置换术 A.术前下肢全长拼接DR片，显示右膝关节骨质边缘变尖，股胫关节内侧间隙变窄，轻度膝内翻；B.右膝关节置换术术后下肢全长拼接DR片，显示右膝关节内翻畸形改善并轻微外翻

图3 患者，女，73岁，因左膝疼痛活动受限10余年，右膝关节疼痛、活动受限5年，加重半年入院，临床诊断为双膝关节骨关节炎，行双膝关节置换术 A.术前下肢全长拼接DR片，显示双膝关节明显变形、内翻，内侧股胫关节间隙消失，左膝为著；B.左膝关节置换术术后3 d下肢全长拼接DR片，显示左膝关节内翻畸形改善并轻微外翻；C.右膝关节置换术术后5 d、左膝关节置换术后42 d下肢全长拼接DR片，显示双膝胫股关节间隙改善 图4 患者，女，69岁，因左膝疼痛活动受限10余年，右膝疼痛活动受限8年，加重1年入院，临床诊断为双膝关节骨关节炎，行双膝关节置换术 A.术前下肢全长拼接DR片，显示双膝关节明显变形、内翻，左膝为著；B.左膝关节置换术术后5 d下肢全长拼接DR片，显示内翻畸形明显改善，关节间隙较术前增宽；C.左膝关节置换术术后1年4个月、右膝关节置换术术后7 d下肢全长拼接DR片，显示内翻畸形明显改善

综上所述，下肢负重位全长拼接DR片能为全膝关节置换术提供可靠的术前、术后测量，同时为术后疗效评估提供有力依据。