全脊柱数字化X线拼接摄影技术在脊柱侧弯诊断的临床应用
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作者:余灵光 张光辉
摘 要：目的 研究全脊柱数字化X线拼接摄影技术（DR）在脊柱侧弯诊疗中的临床应用价值。方法 选取2021年7月～2022年2月于惠州市中医医院就诊并进行全脊柱数字化X线拼接摄影技术检查的50例脊柱侧弯患者为研究对象。所有患者采用数字化透视摄影X线DR系统进行分段摄影，将各段图像经DXRay Diagnost软件进行拼接成全脊柱全景图像，并对图像质量进行评估，对全脊柱各椎体骨骼骨质、形态、椎间隙、相邻关节关系、生理力线、轴线曲度等进行观察分析做出诊断，对比CT、MRI全脊柱成像进行讨论。结果 50例行全脊柱数字化X线拼接摄影技术的图像均能够清晰地显示在同一胶片上，并且拼接效果优良，图像质量评分优秀。全脊柱全景成像清晰显示脊柱各椎体、相邻关节结构关系，可进行长度测量、椎体定位、侧弯轴线方向和角度分析等，能够有效满足影像诊断和临床治疗评估的要求。结论 全脊柱数字化X线拼接摄影技术性价比高，操作简单方便，图像完整清晰，诊断测量准确，能够为临床的治疗评估提供可靠的依据，具有较高的临床应用价值，值得应用。
关键词：全脊柱;数字化X线;拼接摄影技术;脊柱侧弯;临床应用
中图分类号：R681.5 文献标识码：A 文章编号：1009-8011（2022）-18-0-03
近年来，随着人们学习压力和工作压力逐渐增加，伴随不良的生活行为习惯，患有不同程度脊椎侧弯的人数不断增长，特别是坐姿不正、肩上背包负荷较重的青少年，长期体力劳动者以及骨质疏松老年人[1]。脊柱侧弯会导致|体外观不正，出现高低肩或者骨盆不平衡以及“长短腿”现象，可导致椎间盘病变压迫神经，出现躯体疼痛。严重的躯体畸形影响心肺功能，引起胸闷胸痛、呼吸困难、行走不便等情况。脊柱是人体的承重骨，支撑着整个人体的架构，对日常生活、工作、学习有着非常重要的作用。脊柱的侧弯对患者的正常生活造成很多不良影响，需要及时进行诊疗。在传统检查中，非全脊柱摄影由于探测器的尺寸受限，只能颈椎、胸椎、腰椎、骶尾椎分别单幅成像，不能在同一张图片上显示全脊柱全景图像，无法精确显示和测量患者的全脊柱力线轴线结构[2]。而全脊柱数字化X线拼接摄影技术通过对脊椎分段多次曝光，然后采用自身系统内置的拼接软件拼接成一幅完整的从颈椎至骶尾椎的全脊柱正或侧位片，能完整显示全脊柱的病情特征，更为准确地测量全脊柱侧弯曲度，为脊柱侧弯的检查提供诊断依据[3]。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取2021年7月～2022年2月于惠州市中医医院就诊并进行全脊柱数字化X线拼接摄影技术（DR）检查的脊柱侧弯患者共50例，其中男15例，女35例，年龄6～66岁，平均年龄（19.83±1.86）岁。所有患者的图像均显示不同程度的脊柱侧弯。
1.2 技术方法
1.2.1 影像设备
影像设备采用X光机数字化透视摄影X线DR系统（生产企业：安健科技公司，型号：DTP573），此DR设备主要包括高压发生器X线球管曝光系统、平板探测器信息采集系统、检查床运动辅助系统、操作台计算机控制系统、数字化图像处理系统等。平板探测器为14×17英寸规格的直接转换型平板探测器。数字化图像处理系统为DXRay Diagnost系统，该系统可实现图像自动拼接功能，用于全脊柱全长拼接摄影技术。
1.2.2 摄影技术
拍摄全脊柱正位片时，嘱咐患者先除去身上附着金属异物的衣物和饰品，然后前后位方向站立于摄影架专用踏板上面，臀部和肩背部紧贴摄影床，双手自然下垂抓住两旁的固定护手，保持身体稳定，防止肢体运动而产生运动伪影。拍摄全脊柱侧位片时，患者一侧身体紧靠于摄影床板，双手上举并握住摄影床侧面上方的固定扶手保持身体平稳。技师核对检查申请单，选定患者信息和全脊柱摄影部位进入摄影程序，设置摄影最高点和最低点，嘱咐患者肢体保持不动平静呼吸下屏住呼吸，X线球管和平板探测器自上而下移动，分三次曝光，分别摄取颈椎、胸椎、腰骶椎三张图像，身高较高者需四次曝光摄取四张图像。摄取的图像范围最上端平双耳连线，最下端平耻骨联合，图像衔接处应尽可能保留30～50 mm的重叠区域，为了更好地实行图像的拼接[4]。摄片焦-肢体距离选择1.8 m，以减小几何放大变形失真的发生。曝光条件采用AEC自动曝光参数，AEC可以根据部位的肥瘦程度不同适时调整摄影参数，使摄取的图像对比度、灰阶度更适中，拼接过度更为平顺[5]。曝光结束后运用系统软件中的拼接功能选中三幅图像自动拼接成全景脊柱全长片[6]。如果有重叠不完全或者出现错位现象需二次选择拼接匹配点重新进行拼接，拼接后的图像边缘可适当修剪使图像更加整齐、大小更合适，必要时适当调整窗宽、窗位以达到最佳显示效果。标注体位右（R）或者左（L）标记后保存并传送至激光干式胶片打印机和PACS影像储存诊断工作站。
1.3 图像分析研究
1.3.1 图像质量评估
由医学影像科高年资主治医师、主管技师对所有患者全脊柱的图像质量进行评价评分。评分方式：此评分方式主要运用0～2分的主观经验观察评分方式，0分一般指显示的图像模糊不清，拼接伪影严重，而且出现明显关节拼接错位的情况;1分通常是指图像质量一般，对比度、灰阶度尚且可以，少部分骨皮质骨纹理清晰度不够，没有或只有小部分区域出现拼接不良的情况;2分则是指图像质量较高，且清晰对比度、灰阶度适中，且骨皮质骨纹理清晰度较高，拼接良好没有伪影的情况出现[7]。用这种评分方式时，0分的图像说明图片质量较差，不能作为诊断使用;1分的图像提示图像质量中等，可以应用于诊断;2分的图像是指图像显现效果质量优秀，完全可以达到诊断所需的各种要求。本研究纳入标准为质量评价评分达到2分的图像。
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1.3.2 图像诊断分析
由医学影像科高年资主治医师对所有患者全脊柱的图像进行分析诊断、测量，完成初步报告，由高级职称医师审核报告。诊断的内容主要包括椎体骨质、形态、椎间隙、相邻关节关系、生理力线、轴线曲度等。
脊柱侧弯通常采用对侧弯曲角度的测量来评估，而角度测量最常运用Cobb角度测量方法[8]。用来测量的X线片为脊柱标准全长的正位相片。要测量Cobb角度首先需要确定脊柱侧弯的端椎。上端椎、下端椎是指侧弯中向脊柱侧弯凹侧倾斜度最大的椎体。脊柱侧弯凸侧的椎间隙较宽，而在凹侧椎间隙开始变宽的第一个椎体被认为不属于该弯曲的一部分，因此其相邻的一个椎体被认为是该弯曲的端椎[9]。然后在脊柱侧弯的上端椎椎体上边缘画一条平行线，在脊柱弯曲的下端椎椎体下边缘画一条平行线，在两条平行线上最合适的点上分别作出两条垂直线，这两条垂直线所形成的夹角就是侧弯Cobb角（比较大的侧弯时，上述两条横线的直接交角就等同于Cobb角）[10]。根据所测出来的Cobb角度大小来评估治疗方案。当Cobb角≤15°时，考虑保守治疗方案，可以在康复理疗师的指导下进行姿势矫正的动作训练，定期随访复查，实行动态观察;当15°<Cobb角≤40°时，配合支具进行治疗;当Cobb角>40°时，建议通过手术方式治疗。治疗前后对所测的Cobb角度进行对比则可以用来评价治疗的效果情况[11]。
2 结果
本研究的50例患者的全脊柱图像均可以清晰明显地呈现在同一张胶片之中，整体直观，清晰显示脊柱椎体骨质、相邻关节结构关系，可进行长度测量、椎体定位、轴线侧弯方向和角度测量，能很好地满足临床要求。拼接过程中49例一次性自动拼接完成，图像质量评分达到2分;1例拼接轻度对位不齐需二次选取拼接匹配点重新拼接，重新拼接后没有出现拼接错位现象，图像质量评分达到2分，符合本研究评分标准。
3 讨论
随着社会的发展，科学技术水平的不断进步，信息技术水平的逐渐提高，对脊柱侧弯的检查设备越来越先进，方法也越来越多。现在有很多医院采用普通X线机或数字化X线DR拼接的方式，对脊柱全长进行摄影拼接，也有些医院运用计算机断层扫描技术CT或者磁共振成像MRI进行扫描，然后再用后处理软件重建来得到脊柱全长影像。现就各种技术的成像方法和优缺点进行如下讨论。
3.1 传统胶片拼接技术
由于X线设备比较落后，不具备自动拼接功能软件，只能在显示屏拼接打印在同一张胶片上。摄影时患者立于专用站台保持身体平稳，并在体部边缘贴置标度卡尺，X线球管和平板探测器自上而下移动，分别摄取颈椎、胸椎、腰骶椎三张图像，然后胶片采用三分格把三幅图像根据卡尺标度和解剖位置衔接对齐排版l送至打片机打印胶片，在胶片上进行生理力线、轴线曲度的测量[12]。这种方法可以对全脊柱角度进行大致的测量，但由于胶片分格排版存在间隙，所以得出的图像并不是无缝拼接的，测量的结果也会产生误差。这种方法适用于一些影像设备条件较差的基层医院，大致对脊柱侧弯进行测量评估。
3.2 CT全脊柱拼接技术
CT全脊柱拼接技术是使患者仰卧于检查床后，对其全脊柱椎体进行螺旋扫描得到椎体原始数据，运用图像后处理功能重建出全脊柱的VR图像或多平面（冠矢状）MPR图像[13]。在冠状位MPR图像上进行Cobb角度测量[14]。CT全脊柱拼接技术虽然可以得到全长影像并进行相关测量，但由于采用的体位是仰卧位，所以无法获取脊柱立位负重状态下的生理力线相关功能影像信息。且CT成像相比于普通DR摄影辐射剂量有所增加，价格较高，患者接受程度相对降低。
3.3 MRI全脊柱拼接技术
MRI全脊柱拼接技术和CT全脊柱拼接技术同样是采取仰卧位检查，检查前排除禁忌证，除去身上磁性、金属异物。嘱咐患者仰卧于检查床，采用脊柱专用线圈，选择患者信息进入扫描程序[15]。常规扫描序列：T1WI、T2WI和T2WI抑脂序列矢状位，T2WI横断位。选用矢状位图像进行全长拼接时，只能查看脊柱前后弯突曲度情况。而脊柱侧向弯突必需增加冠状位扫描进行拼接，然后在冠状位图像上进行Cobb角度测量。由于脊柱生理曲度的存在，MRI拼接冠状位图像可能出现椎体不在同一平面的现象，影响测量的精准度。且MRI检查禁忌证多、检查时间长、费用高，同样无法获取脊柱立位负重状态下的生理力线相关功能影像信息，所以MRI全脊柱拼接技术不适合作为脊柱侧弯检查的首选方法。
3.4 全脊柱数字化X线拼接摄影技术
全脊柱数字化X线拼接摄影技术方法便捷，禁忌证少，短时间曝光X线辐射剂量较低，检查费用便宜，患者容易接受。图像传送至PACS工作站能够运用图像后处理软件进行窗宽窗位调节、长度测量、椎体定位、轴线侧弯方向和角度分析等操作，满足临床所需[16]。虽然X线投影为二维平面成像，对椎体内部结构和软组织显示不如CT和MRI，但在冠状面测量脊柱侧弯曲度有较大优势，并能提供立位负重位功能性影像。而且图像的变形失真现象可以通过调整焦-肢-胶距来改善，当焦-肢距越大，肢-胶距越小时失真率越低，图像越接近真实尺寸[17]。本次研究，影像技师提高了焦点到肢体间的距离，并使患者肢体尽可能地贴近摄影床，降低肢-胶距，保证了拼接后的图像长度真实、力线准确、测量数据可靠[18]。
综上所述，全脊柱数字化X线拼接摄影技术，操作简单方便，性价比高，能够实现图像无缝拼接，全景成像清晰完整，可全面观察椎体、椎间盘、生理曲度等情况，精准测量脊柱长度、角度，能够获取立位负重功能准确信息，为临床诊断和评估治疗提供可靠的依据，具有重要的临床应用价值。
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