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關(guān)鍵詞： 三維CT 骨盆
摘要: 采用多種三維CT重建方法對骨盆病變的診斷和治療開辟了美好前景。本文綜述了國外研究人員采用這項(xiàng)新興技術(shù)在骨盆骨折、各種原因?qū)е碌墓桥璋l(fā)育不良疾病診治中的應(yīng)用。此外三維CT對骨盆的正常解剖結(jié)構(gòu)、病理及特殊疾病診治也提供了新的定性、定量的方法
Clinial diagnosis of pelvis diseases with three-dimentional computed tomography
Abstract：Three-dimentional CT reconstruction adopted in the diagnosis and treatment of the diseases of pelvis. The adaptable diseases of this new method include the factures and the hypogenesises arising from many reasons.The paper reviewed the application and progress of this technique .A new quantative and qualitive methods are provided for the pelvis anatomical structure,pathology.and the diagnosis-treatment of some special diseases as well.
Key words：three-dimensional CT; pelvis
骨盆解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜,單純使用平片結(jié)構(gòu)重疊,圖像變形,難以清楚顯示病變。二維CT(Two-dimensional CT,2DCT)雖然可以避免前后重疊因素,但顯示的是一系列二維斷層圖像,缺乏立體和直觀感。九十年代三維CT(Three-dimensional CT,3DCT)的出現(xiàn),其圖像體現(xiàn)了骨盆三維解剖結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對病變的診斷水平有較大提高。此外,通過對手術(shù)目標(biāo)進(jìn)行三維圖像重建使臨床醫(yī)生對手術(shù)區(qū)域內(nèi)的情況在術(shù)前加以認(rèn)識,并進(jìn)行術(shù)前手術(shù)設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)模擬手術(shù)操作等充分演練,縮短了真正手術(shù)所需要的時(shí)間,提高了手術(shù)的安全性及手術(shù)質(zhì)量。
1 三維CT的掃描、重建、顯示技術(shù)
3DCT圖像是指經(jīng)過計(jì)算機(jī)軟件將連續(xù)斷層CT掃描所收集到的信息重建為直觀的立體圖像。對于常規(guī)CT,影響三維圖像質(zhì)量的掃描參數(shù)有層厚、重疊,螺旋CT則還包括螺矩、圖像指數(shù)。當(dāng)選擇掃描參數(shù)時(shí),層間隔是確定圖像質(zhì)量的首要因素,層厚居次。重疊掃描可有效減輕3DCT圖像臺階表現(xiàn),但可能出現(xiàn)假性關(guān)節(jié)融合、骨折線模糊的現(xiàn)象。對于常規(guī)CT增加層厚/指數(shù)比率將改善3D圖像的質(zhì)量。觀察細(xì)小的骨結(jié)構(gòu),可選用薄層(2～6 mm)及約50%重疊的層面指數(shù)。但薄層、大的層間重疊將增加放射劑量。螺旋CT能提供同一層厚的多層重疊圖像,縮短掃描時(shí)間,減少了放射劑量和掃描偽影,但螺矩應(yīng)小于1.0(1)。通過改善螺旋內(nèi)插、采用特殊的3D分割法將會進(jìn)一步提高3DCT的圖像質(zhì)量。3DCT骨重建與顯示技術(shù)有多層面體積重建(multiplanar volume reconstructions,MPVR),包括最大密度投影(Maximum intensity projection, MIP)、最小密度投影(Minimum intensity projection, MinP),表面明暗顯示(,surface shaded display ,SSD),體繪制(volume reconstructures rendering)等方式。顯示包括2D、3D的顯示。2D顯示丟失了3D圖像的深度信息(2),主要依靠醫(yī)生的構(gòu)思生成3D立體圖像。而3D顯示是兩幅圖像視覺上的重疊,其信噪比為每幅圖像信噪比的平均值,恢復(fù)了圖像的深度信息,圖像的清晰度、表面分辨率得到提高,獲得了骨骼在空間的相互關(guān)系,對于易于混淆、隱藏的骨折和平面更易辨認(rèn)。
2 三維CT 在骨盆疾病診斷中的臨床應(yīng)用
2.1骨盆骨折
骨盆骨折是造成發(fā)病、死亡的因素之一。無移位型愈后較佳。對于移位型骨折,精確快速地確定骨折的范圍、粉碎的程度、髖臼和股骨頭的適度性及軟組織損害的程度,決定了治療、與手術(shù)方式及愈后。常規(guī)CT估計(jì)前、后柱旋轉(zhuǎn)、髖臼前緣的骨折較優(yōu),提高了臼、頭適度、骶髂關(guān)節(jié)損害、關(guān)節(jié)內(nèi)骨折的診斷,但缺乏立體直觀感。3DCT圖像彌補(bǔ)了平片、二維CT片的不足,任意旋轉(zhuǎn)獲得各種角度、傾斜度的立體圖像。從三維的角度描述了骨折的位置、類型、走行、范圍。不再需要外科醫(yī)師從一系列斷層圖像中,“構(gòu)思”出骨盆骨折的立體結(jié)構(gòu)。有助于臨床醫(yī)師整體、全面的理解、認(rèn)識骨盆環(huán)這一特殊解剖結(jié)構(gòu),以及外傷導(dǎo)致這一環(huán)狀結(jié)構(gòu)扭動的發(fā)生機(jī)理,有助于手術(shù)入路、復(fù)位、固定的設(shè)計(jì)。特別是3D體全息術(shù),提供了完全的物理和視覺上的深度信息(3),對于SSD方式重建圖像中難以發(fā)現(xiàn)的無移位的骨折、小骨折、關(guān)節(jié)內(nèi)骨折,其診斷靈敏度、特異度都有所提高。
有關(guān)3DCT 在骨盆外傷中的應(yīng)用,國外學(xué)者針對不同類型的骨折作了較為深入的研究。M.S.I.White(4)認(rèn)為3DCT的優(yōu)點(diǎn)在于:(1)在最小的不適、痛苦下得到患者骨盆的全面圖像; (2)低射線量:射線量低于正、側(cè)、斜位片;(3)3D圖像能重建于任何時(shí)間而無須病人重復(fù)配合;(4)以最優(yōu)形式顯示病變(X軸顯示髖臼頂、髖關(guān)節(jié),Z軸顯示髂骨、坐骨后部、后壁、后柱);(5)更清晰獲得髖臼頂、四邊形板的圖像;(6)可消除腸容物的重疊。
D.Magid(5)等對小于16歲的兒童的髖臼、骨盆骨折進(jìn)行了2D/3D的研究。三維圖像上下、左右旋轉(zhuǎn)及編輯后獲得了感興趣區(qū)的最佳顯示角度。重建后利用透明技術(shù)估計(jì)小的無移位骨折最優(yōu),半透明重建可用于評價(jià)髖臼。在一例創(chuàng)傷性脊柱骨盆分離中采用3D多層面重建,提供了最佳的術(shù)前圖像,更好的認(rèn)識了骨折的類型,從而運(yùn)用Galveston技術(shù)通過螺釘將骨折片固定于骨盆,并用雙側(cè)的骶髂螺釘增加穩(wěn)定性。
3DCT以最易理解的形式顯示骨折病變的復(fù)雜性,為外科醫(yī)師采用腹股溝入路手術(shù)提供了信息。從半側(cè)骨盆的內(nèi)面能夠清楚地顯示橫跨四邊形板的骨折。此外,3DCT在教學(xué)中有特殊的價(jià)值。調(diào)查結(jié)果證明3D技術(shù)改變45%的原有手術(shù)入路,對50%的病例綜合利用2D與3D技術(shù)更好地確定了骨折。
3DCT可作為復(fù)雜型骨盆骨折的重要檢查手段。但對無移位骨折的顯示尚不盡滿意(除非層面非常薄),骨折移位小于2 mm、關(guān)節(jié)間隙、關(guān)節(jié)內(nèi)骨折顯示較模糊,術(shù)后內(nèi)固定物減低了其效果。嬰兒的未骨化、軟骨性的股骨頭,甚至股骨頭已形成但骨化不足時(shí),則降低了其有用性。3DCT現(xiàn)階段還不能代替好的平片和CT,單獨(dú)運(yùn)用有一定限制性,應(yīng)和CT結(jié)合。此外由于射線劑量關(guān)系,除非嚴(yán)重、復(fù)雜的骨盆外傷,兒童不易常規(guī)運(yùn)用三維重建。
2.2 骨盆發(fā)育不良
由先天性、后天性、小兒麻痹性、遺傳性、代謝性等原因引起的骨盆發(fā)育不良是一種復(fù)雜的關(guān)節(jié)畸形。對其殘廢功能的重新建立和畸形的矯正依賴于快速精確的早期診斷和及時(shí)治療;否則,貽誤時(shí)機(jī)造成終身疾病和痛苦。3DCT在術(shù)前、術(shù)后骨盆解剖結(jié)構(gòu)的描述、手術(shù)計(jì)劃的制定及手術(shù)效果的評價(jià)中有極其重要的價(jià)值。
M.B.Millis(6)等發(fā)現(xiàn)了正常與發(fā)育不良髖關(guān)節(jié)的兩個(gè)重要差別,即C-E(中央-邊緣角)和容納角。外側(cè)C-E角從正常的22°降至15°,前C-E角減少了31°,后C-E角減少了25%(P＜0.001);容納角的分析反映發(fā)育不良的髖臼為1/3球形,且缺陷的區(qū)域有很大的變異。術(shù)前Salter、Dial截骨術(shù)的模擬預(yù)測了對髖發(fā)育不良治療的效果。
Roach JW. (7)等對14例髖臼發(fā)育不良患兒進(jìn)行了三維重建的研究。所有股骨頭均失去圓形結(jié)構(gòu),髖臼上緣有不同缺損,且半脫位時(shí)明顯。半脫位患兒髖臼輕度前傾,前方發(fā)育差。全脫位者全髖發(fā)育淺,以后方為主。股骨頭覆蓋三維像直視其受力情況和覆蓋缺損區(qū),偏心率反映了頭臼的相稱性及復(fù)位的距離及可能性。
H.Azuma(8)等認(rèn)為采用3DCT測量ACP角(髖臼前緣-股骨頭中心-髖臼后緣)更有效的反映了髖發(fā)育不良中髖臼的被覆情況,正常人接近180°,而髖發(fā)育不良的角度減少,股骨頭脫位特別是假性髖臼形成時(shí),則不可能估計(jì)ACP角。髖臼向前旋轉(zhuǎn)造成股骨頭向后脫位,去掉股骨可觀察髖臼的形態(tài)、變化、及假性髖臼的形態(tài)。
3DCT對先天性復(fù)雜、或易忽略髖脫位、Legg-Calve-Perthes病和髖發(fā)育不良的髖臼的形狀、髖臼缺陷的程度、股骨頭覆蓋率、髂骨的厚度、髖脫位的方向,可進(jìn)行快速、精確的描述�？梢远繙y量髖臼、股骨扭轉(zhuǎn)角度。術(shù)后3D顯示了Chiari切骨線及位置、股骨頭覆蓋、移位的改善、及切骨術(shù)對骨盆解剖關(guān)系的影響。Chiari截骨術(shù)和關(guān)節(jié)外增補(bǔ)術(shù)后的3DCT顯示股骨頭后外側(cè)1/4的被覆嚴(yán)重不足(9),確定了增補(bǔ)物與老的髖臼面的不和諧,增補(bǔ)物易損害,滑囊形成、邊緣分離是Chiari截骨術(shù)失敗的原因。
M.F.Abel(10)等采用3D的方法測量小兒麻痹(Ⅰ組為行走組、Ⅱ組為不能行走組的)性髖關(guān)節(jié),因體位不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的誤差被降到最低。Ⅱ組較Ⅰ組及正常組前、后壁發(fā)育更差、髖臼頂缺陷更大,AD/FHD(髖臼深度/股骨頭直徑比率)顯著降低,NSA(頸干角)顯著增加(平均151°)。Ⅰ組NSA中度增加(平均140°6′),但FA(股骨前傾)最明顯,NSA、SMAI(上中髖臼指數(shù))、AAI(軸位髖臼指數(shù))與年齡顯著負(fù)相關(guān),而Ⅱ組無年齡相關(guān)。SMAI、AAI、AD/FHD的增加伴脫位程度增加,MI和SMAI的顯著相關(guān)說明髖臼頂?shù)陌l(fā)育是影響髖脫位的最主要的因素。3D定量研究表明,Ⅱ組后上方髖脫位、伴隨股骨的屈曲、內(nèi)收、攣縮,其強(qiáng)直型有股骨頭發(fā)育不良。當(dāng)內(nèi)收髖開始脫位,髖臼、關(guān)節(jié)囊、臀肌對股骨頭的壓力,形成了股骨頭外翻、及發(fā)育不良,精確地確定了肌肉攣縮及影響髖發(fā)育的不利因素
N.Sugano(11)等對持續(xù)性髖發(fā)育不良的股骨(用Growe法分為Ⅰ～Ⅳ級)進(jìn)行分析,患者的身高、股骨的長度(包括Ⅰ級股骨顯著畸形,股骨頸更短,骨干髓內(nèi)腔更窄)與對照組無顯著差異。嚴(yán)重的髖發(fā)育不良和脫位均伴股骨的發(fā)育不良,股骨頸有明顯的前傾,髓腔的定向則為股骨在小轉(zhuǎn)子和峽部間扭轉(zhuǎn)的增加。正常人和髖發(fā)育不良峽部髓腔的方向相同,髓腔前后徑比最大中側(cè)徑更大。髖外翻是股骨的典型表現(xiàn),Ⅰ級髖外翻頸干角與對照組無顯著差異,但隨脫位增加頸傾斜輕微減少。Ⅳ級中髖內(nèi)翻多于正常對照組。認(rèn)為選擇股骨假體應(yīng)基于股骨脫位、前傾的程度。Growe分級對選擇股骨假體有價(jià)值。在大多數(shù)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級病人可用常規(guī)設(shè)計(jì)的假體,然后當(dāng)前傾大于40°,后傾插入假體行矯形骨切開術(shù)應(yīng)調(diào)整股骨前傾。Ⅳ級保存股骨頸的髖置換術(shù)中,選用直、窄的髓腔和少許彎曲的直干。
M.Yazici(12)等肯定并補(bǔ)充Sponseller et al運(yùn)用2DCT對膀胱外翻中骨盆解剖結(jié)構(gòu)的研究。認(rèn)為3DCT對病變的顯示是十分必要的。3D圖像清晰顯示骨盆前部(坐骨、恥骨)和后部(髂骨)反常外旋,前部長度短于正常對照組,后部長度正常,骨盆環(huán)分開、周長短。確定了髖臼的中心,髂骨翼向內(nèi)、垂直,在矯形切骨術(shù)前,3D測量可獲得肥大、短、反常定向的韌帶的解剖結(jié)構(gòu)。在三維模擬髂骨切骨術(shù)中,前、后部應(yīng)內(nèi)旋,并結(jié)合恥骨支切除術(shù)以增加髂骨的周長。為了克服韌帶的張力,股骨環(huán)應(yīng)逐漸閉合。
此外,對髖發(fā)育不良繼發(fā)髖關(guān)節(jié)炎軟骨厚度的3DCT研究表明;隨髖關(guān)節(jié)炎Ⅰ～Ⅳ期的發(fā)展,負(fù)重的軟骨前上區(qū)壓力增加,其前部軟骨由厚變薄,甚至比后部軟骨更薄,以及中間區(qū)域的退變,髖的后部被覆比前部被覆更大。
2.3 三維CT在骨盆其他方面中的應(yīng)用
3DCT的立體圖像對骨盆的正常解剖結(jié)構(gòu)、病理、及特殊疾病的診治提供了新的定性、定量的方法。M.F.Abel(13)等認(rèn)為與CT相比,3D圖像定量的確定FA(股骨前傾)、AA(髖臼前傾)、NSA更精確(＞99%,與尸體標(biāo)本對比),當(dāng)骨盆屈曲增加時(shí)髖臼前傾逐漸減少(準(zhǔn)確率＞96%)。K.L.Hermann(14)等認(rèn)為與平片相比,3DCT對FNA(股骨頸前傾)測量具有高精確性、再現(xiàn)率,平片中股骨長軸、短軸測量的平均差異為18°,原因?yàn)楣晒禽S前屈及近段股骨軸投影的誤差。當(dāng)腿處于0°～20°內(nèi)旋位,側(cè)位片長軸測量FNA有可接受的精確性、再現(xiàn)率。D.J.Samani(15)等運(yùn)用3DCT分析,認(rèn)為骨盆“淚滴征”隨縱軸、水平軸的旋轉(zhuǎn)發(fā)生變化,不是解剖上的靜態(tài)結(jié)構(gòu),當(dāng)考慮“淚滴征”加寬、變窄與Legg-Calve-Perthes病、先天性髖發(fā)育不良的關(guān)系時(shí),必須保持體位的正確性。
G.L.Smidt(16)等對5例52～68歲新鮮尸體處于極度髖關(guān)節(jié)位置中的骶髂關(guān)節(jié)的運(yùn)動進(jìn)行了3DCT的測定。矢狀面中骶髂關(guān)節(jié)動度最大,相對于骶骨,后上部髂骨的運(yùn)動范圍為4～8 mm,關(guān)節(jié)軟骨厚度為1.2 mm,關(guān)節(jié)形狀類似于飛機(jī)螺旋槳。此外在尸體研究的基礎(chǔ)上,通過CT三維重建對20例正常人的第一骶骨體、骶骨根部、骶骨翼中心、翼邊緣中心、骶髂關(guān)節(jié)皮層區(qū)域的密度測定,顯示翼區(qū)域密度最低,并得出結(jié)論在骶髂關(guān)節(jié)下、外側(cè)第一骶椎根部放置螺釘,并相對于矢狀面向前傾斜10°有最強(qiáng)的抗撕脫力。P.D.Zook(17)等對18例胎兒尸體骨盆進(jìn)行了3D重建測量。唐氏綜合癥胎兒,在上中下不同水平,髂骨的角度逐漸變窄分別為95°36′,84°30′,78°6′,大于正常胎兒76°24′～57°30′的范圍。認(rèn)為在產(chǎn)前超聲中測量髂骨最上部的角度更標(biāo)準(zhǔn),有助于疾病的檢出。
Gorham綜合癥是一種非家族性起源于骨質(zhì)的薄壁血管增生導(dǎo)致大片骨質(zhì)溶解的一種疾病。3DCT更精確的確定骨質(zhì)溶解的范圍,對矯形計(jì)劃極有價(jià)值。髖關(guān)節(jié)為PVNS(色素性絨毛結(jié)節(jié)性滑膜炎)第二多發(fā)的關(guān)節(jié)部位(18)。3DCT可確定髖臼骨質(zhì)侵蝕性破壞、結(jié)構(gòu)疏松及坐骨侵犯的位置和程度。3D模型幫助預(yù)測骨缺失的體積、確定置換假體、植骨的數(shù)量,可用于術(shù)前計(jì)劃。J.M.Matta(19)等采用3DCT定量測量異位骨的體積、位置,認(rèn)為在髖臼骨折術(shù)后消炎痛對異化骨的產(chǎn)生無顯著作用),并比較了性別、不同手術(shù)方式等因素對骨化的影響。
在肛門、直腸畸形成形術(shù)中,經(jīng)靜脈尿道造影術(shù)、結(jié)腸直腸、陰道充氣術(shù)后,3DCT描述其骨盆術(shù)前、術(shù)后解剖結(jié)構(gòu)是十分必要的(20)。因?yàn)橐郧岸际峭ㄟ^劃區(qū)、選閾值,在CT圖像中顯示的密度和位置中勾畫出一些軟組織輪廓,主要依靠醫(yī)師讀片正確性、準(zhǔn)確性,帶有一定的主觀性。
此外,D.D.Robertson(21)等對3D骨盆模型、平片顯示全髖置換導(dǎo)致的髖臼缺陷進(jìn)行了比較。平片低估骨缺陷至少1級,3D模型低估骨缺陷平均0.15級,更好地顯示了病變。通過3D模型,外科醫(yī)生可更好地觀察骨缺失,預(yù)選假體類型、尺寸、幾何形狀,并將假體置入模型中,檢查其覆蓋率、穩(wěn)定性,降低了手術(shù)時(shí)間,減少了術(shù)中并發(fā)癥。
3 展望
3DCT重建是一種新的影像學(xué)技術(shù),在骨盆病變定性、定量、術(shù)前、術(shù)后計(jì)劃的應(yīng)用已受到越來越大地重視。隨著高速、高清晰度、高精確、低射線量、低價(jià)三維CT機(jī)的出現(xiàn),特別是可以把包含骨骼信息的CT圖像和包含組織信息的MRI圖像進(jìn)行融合三維重建技術(shù)的發(fā)展,可以獲得包括更多信息如神經(jīng)、血管、肌腱、骨骼等的三維立體圖像,對骨盆病變的診斷、分類、及手術(shù)入路、固定方法的選擇,提供了充分的依據(jù),將在骨盆成像中有著良好的應(yīng)用前景。
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