螺旋CT诊断髋关节病变的探讨及临床应用价值研究

【关键词】  髋关节

　　［关键词］ CT；髋关节；应用价值

    三维CT成像技术(three dimentional computed tomography,3DCT)通过2DCT容积扫描，经过机算法实现三维重建。目前骨与关节疾病的螺旋CT三维重建主要采用SSD技术。螺旋CT尤其多层螺旋CT将二维采样改为三维容积采样。3DCT成像技术在髋关节疾病的诊断及术后疗效评价中发挥了日益重要的作用。X线片和二维CT扫描很难全面客观地显示其骨折和移位程度。本文着重对螺旋CT三维重建(SSD技术)在髋关节创伤及先天性髋关节脱位的临床应用价值从定性分析及定量分析两个角度进行综述。CT三维重建用以指导临床诊断和取得了满意的效果。

　　1  临床资料与方法

　　1.1  一般资料 

　　2002年8月至2005年4月行CT三维重建资料记载完整的髋臼骨折和先天性髋关节脱位病人65例，髋臼骨折病人中男40例，女12例。先天性髋脱位患者男8例，女5例，年龄22岁~60岁，平均42.7岁。骨折类型：52例中左侧30例，右侧21例，双侧1例。除15例单纯骨折外，50例合并其他器官损伤。全部病人均摄标准骨盆平片，并进行双髋关节CT检查。

　　1.2  螺旋CT扫描与三维重建技术 

　　采用美国GE公司生产的ProspeedⅡ型双螺旋CT扫描机，连续扫描。通常选择双髂前上棘连线为扫描上缘，下缘为双股骨粗隆连线，以髂棘为界做正位定位。髋关节的扫描准直宽度一般为2.5 mm～4 mm，螺距为1.0，重建间隔2 mm～3 mm。扫描时间35 s~65 s。原始图像数据通过工作站利用3D软件进行表面遮挡(SSD)法重建和体积重建(VRT)。

　　1.3  由三位有经验的放射科医生采用双盲法独立阅片，观察分析和记录3种影像学表现，采用等级资料秩和检验对CT SSD、CT、X线平片检查的准确性进行比较。

　　2  结果

　　各种影像学检查的敏感性准确性统计结果如下。本组65例共66髋不同检查方法的确诊例数、可疑例数、阴性例数见表1。表1  不同检查方法结果(略)

　　根据等级资料秩和检验，表1中3种检查成像方法的诊断差异有显著性意义(P＜0.01)。两两比较，CT SSD与CT间χ2=7.91，P＜0.01；CT SSD与X线平片χ2=22.90，P＜0.01。因此综合比较诊断髋关节外伤性病变和先天性髋关节病变准确性CT SSD最好，其次CT，X线平片最次。

　　根据X线平片将病变髋关节分为确诊、可疑和阴性3组，每组中CT SSD、CT、确诊例数、可疑例数和阴性例数见表2~表4。表2  CT SSD、CT对X线确诊的髋关节骨折或脱位的23髋的诊断情况(略)表3  CT SSD、CT对X线诊断可疑的髋关节骨折或脱位(略)表4  CT SSD、CT对X线诊断阴性的髋关节骨折或脱位 (略)

　　根据等级资料秩和检验,表2、表3两种检查方法的诊断差异无显著性意义(P＞0.005)。即X线平片确诊组和可疑组的CT SSD、CT和X线平片诊断的准确性综合比较相同或结果相当；表4中两种检查方法的诊断差异有显著性意义，CT SSD与CT间χ2=12.26，P＜0.01。由此表明，X线平片阴性组，CT SSD诊断的敏感性准确性综合比较高于常规CT。40例新鲜骨折全部解剖复位，12例陈旧性骨折解剖复位。手术切口均一期愈合。随访3个月~2 a，平均18个月，临床标准：优良率84.6%；X线标准：优良率92%。

　　3  讨论

　　CT三维重建技术是指经过计算机软件将连续断层CT扫描所收集的信息重建为直观的立体图像。目前用于髋臼骨折三维图像重建有表面遮挡法重建技术(surface shaded display,SSD)、体积重建技术(volume rendered technique,VRT)和多层面重叠重建法(multiplanar reconstructions MPR)，SSD法是预先设定域值，低于域值的组织结构均不显示，CT值高于确定阈值的所有象素组成一个表面模型，即以经过薄层重建的轴面图像为基础，确定兴趣区的合适阈值(拟成像组织的CT值界线)，将二维图像进行三维合成。如阈值选择过高，骨密度略低部位或骨质较薄处会被漏掉，形成假孔或不规则裂隙；过低会将骨边缘的其他组织也包括在成像范围内，使三维图像边缘模糊。因此骨性结构阈值的合理选择极为重要，一般认为阈值的上界以200 Hu～230 Hu为宜，也要根据骨密度的具体情况适当调整。图像编辑的常用方法有两种：整体切割法与分层切割法。整体切割法用于所观察的骨组织与邻近组织密度差别大且骨与骨分界清晰，能将整个骨关节或单个骨分离显示；相反，所观察的骨结构与邻近组织密度差别小且骨与骨分界不清(如先天性髋关节脱位或髋臼骨折使股骨头与髂骨间无确切分界)则适用分层切割法，保证三维图像不受其他组织的干扰或使单个骨清晰显示。图像的编辑过程可选择适当分辨率和平滑等级，使其图像清晰、柔和。

　　3.1  双螺旋CT在髋关节创伤外科中的临床应用 

　　髋臼由耻骨、坐骨和髂骨构成，分别称为前柱、后柱和臼顶，解剖位置深窄结构复杂。对于髋关节骨折，三维CT重建能很直观地显示骨折关节的损伤情况，有助于骨折正确分型，为骨科医师进行合适的方案选择提供依据。髋关节骨折如不能准确复位、坚强内固定，常常会导致创伤性关节炎甚至功能残疾。手术前进行认真的规划是骨科医生治疗成功的关键，包括手术指征的正确掌握、骨折分型的正确判定、选择合适的手术入路、内固定方法及内固定物等。而在手术时,无论采用何种切口，手术野中只能显露目标的一部分，对病变组织之间或病变组织与正常组织之间的空间位置关系并不知晓，所以手术操作经常有相当的难度。

　　以往骨科医生制定手术计划主要依靠X线摄片，X线摄片是二维图像，由于髋关节结构的复杂性，X线平片为骨重叠影，不论让病人如何变换体位，改变投照方向所得的二维X线摄片都因为骨块重叠及软组织叠影而不能很全面直观地显示关节面情况。在诊断髋臼骨折方面能力有限。髋关节其表面为不规则曲面，关节越深、关节面曲度越大,X线片就越难准确、直观地反映关节面塌陷及骨折块位移的情况。CT可以发现X线平片难以发现的骨折，但由于二维结构的限制难以形成整体的观察，对复合性骨折不能进行多方位的观察。表1中3种检查成像方法的两两比较，CT SSD与CT间χ2=7.91，P＜0.005；CT SSD与X线平片χ2=22.90，P＜0.01。也说明了诊断髋关节外伤性病变和先天性髋关节病变准确性CT SSD最好，其次CT，X线平片最次。应用3DCT对髋臼骨折进行研究，螺旋CT快速扫描，病人无需变换体位，使重症病人可以做全面的骨盆影像检查。较传统X线摄片相比大大减少了病人的痛苦及X线照射量。比X线平片和CT更能清晰反映整个髋臼，尤其臼顶及后缘的骨折。通过机图像数字技术，将二维CT图像进行三维重建后，可以将其他骨及软组织影、肠腔气体、粪便、石膏影等隐去，只剩下单独的目标骨关节，对该关节的损伤情况获得一个较全面的认识。也可将股骨头、髋臼分离观察，清晰观察髋臼与股骨头，确切显示髋臼与股骨头的关系以确定骨折的类型。可以清楚地显示平片和CT平扫难以达到的臼顶、髋臼内壁方形区以及髂骨翼和髋臼的关系，有助于手术方案的设计：3DCT能多方位显示骨折及脱位，将得到的图像在屏幕上进行任意旋转，可以从任意角度观察该关节面，尤其能清晰显示粉碎性骨折及移位情况，通过将形成的三维图像在图形工作站上实时旋转，可以清楚地看到骨折线、骨折线的走行方向、主要骨折块的体积、形状及如何相对位移；关节面损伤情况或者塌陷发生的位置及程度，证实骨折的存在。有助于手术者确切判断病变。提高了手术安全性及有效性。为手术后进行相对早期的功能锻炼创造条件。

　　3DCT为观察手术效果提供依据，可利用3DCT去掉内固定的金属伪影。从而肯定了3DCT髋关节创伤外科的临床应用价值。

　　3.2  螺旋CT在先天性髋关节脱位中的临床应用

　　3.2.1  定性观察 

　　对病理形态进行观察是3DCT的一项重要功能。先天性髋关节脱位(congental dislocation of the hip；CDH)是一种常见的先天畸形，此病的关键在于早诊治，CDH的主要原因是髋臼和股骨头先天发育不良或异常。主要发生在髋臼、股骨头、颈和关节囊四部分。3DCT可以客观反映髋关节各骨的立体结构，对髋臼及股骨头进行分离重建，360°空间任意角度观察。Azuma等［1］对髋关节脱位、半脱位、骨关节炎患者进行手术前后观察，作者特别指出3DCT能充分地检出髋臼后唇的缺损，强调对于后唇缺损的患者手术时应将被截骨的髋臼向外侧移位，而不是向前外侧移位。因此，3DCT使术者能在术前充分地估计术中情况，有利于复杂病例的处理。Kim等［2］用3DCT技术对24例NMD患者(neuromuscular disease)共41髋关节进行形态观察，全面地报道了髋臼发育的病理形态、髋臼缺损的类型，并且指出缺陷部位与关节脱位及半脱位的位置有关。其类型包括前缺损(29％)，中上缺损(15％)，混合型缺损(19％)，后髋臼缺损多约占37％，同时，Roach等［3］也有类似报道，他们对14例髋臼发育不良患者进行关节3DCT成像，在定性分析中，他们指出髋臼的畸形程度与脱位程度密切相关。

　　3.2.2  定量分析

　　股骨头脱位、髋臼发育差和股骨颈前倾角(FNA)的增大是髋关节脱位的三个主要骨性变化，主要包括颈干角(NSA,普通CT不能测量)、股骨前倾角(FA)、髋臼前倾角(AA)、轴髋臼指数(AAI)、髋臼深度/股骨头直径(AD/FHD)、上内侧髋臼指数(SMAI)。而X线测量难以全面估计各个部位的畸形程度，给诊断造成困难。3DCT测量克服了由于骨盆倾斜外展畸形严重难以捕捉双侧影像这一缺点，扩大了测量范围，能够清晰地显示出髋关节的形态，3DCT测量主要目的之一还是通过参数反应形态，从而了解关节的发育情况。表1中3种检查成像方法的诊断差异有显著性意义(P＜0.01)，说明3DCT对先天性髋关节脱位从定性分析及定量分析两个角度的临床临床诊断有较高的辅助诊断价值。

　　3.3  螺旋CT三维重建诊断髋关节病变的临床应用前景展望及其局限性 

　　3DCT重建是一种新的影像学技术，在骨盆和髋臼骨折的诊断治疗中的作用已越来越受到重视。随着高速、高清晰度、高精确、低射线量、低价三维图像设备和CT机的出现，三维CT重建技术正趋向更简单实用，图像更加清晰。将在骨盆成像中有着良好的应用前景。然而，所有的3DCT研究均有一个共同的难题-软骨的处理［4］。因而有些作者指出应把3DCT应用于大于6个月的小儿，这将大大降低3DCT的临床效能［5］。不仅如此，理论上3DCT对移位小于2 mm或无错位的骨折显示欠清，3DCT还存在着整体效果与细微结构的矛盾，即提高阈值观察细小的骨折，则造成其他区域的假孔，对细微骨折可利用2DCT加以补充。

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　　［1］Azuma H.Preoperative and postoperative assessment of rotational acetabular osteotomy for dysplatic hip in chridren by threedimensional surface reconstruction computed tomography imaging ［J］.J of Pediatr Orthop,1990,10:3538.

　　［2］Kim K,Wenger DR,Perren SM,et al.Location of acetabular defieciency and associated hip dislocation in neuromuscular hip dysplasia:Threedimensional computed tomographic analysis ［J］.J of Pediatric Orthop,1997,17:143151.

　　［3］Roach JW.Theredimensional computed analysis of comples acetabular insufficiency ［J］.J Pediatr Orthop,1997,17:158164.

　　［4］Lang P,Genant Hk,Steiger P,et al.Threedimensional digital display in congental dislocation of hip:preliminary experience ［J］.J of Pediatr Orthop,1989,19(6):532537.

　　［5］毕万利.三维CT在先天性髋关节脱位及髋臼骨折的临床应用［J］.医学影像技术，2004，17(11)：1122.