螺旋CT三维重建在髋膝关节骨折脱位中的应用
何伟东 柯楚群 龙光锋 司徒良 梁寒洁
摘 要：目的：探讨用螺旋CT三维重建评价髋、膝关节骨折脱位的临床应用价值。方法：收集髋关节骨折脱位7例，胫骨平台骨折4例，采用螺旋CT三维重建检查。结果：11例15次检查均取得清晰立体图像，且可消除某一骨性结构，单独观察髋臼骨折、股骨头骨折或胫骨平台骨折情况，还可消除术后扫描图像的金属放射状伪影。结论：螺旋CT三维重建在髋、膝关节骨折脱位的诊断、手术方案的设计、术后复查及教学等有较高价值。
关键词：螺旋CT 三维图像 髋关节 膝关节
髋、膝关节结构复杂，骨块互相重叠，X片和二维CT扫描很难全面客观地显示其骨折和移位的程度。1999年1月～1999年7月，我院采用螺旋CT扫描三维重建技术检查了11例髋、膝关节骨折脱位，获得清晰的立体图像，对诊断、治疗及教学等有很大帮助，报告如下。
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1 临床资料
本组11例患者中髋关节脱位伴骨折7例，胫骨平台骨折4例，男性9例，女性2例，年龄28～53岁，平均42岁。交通事故10例，高处坠落1例。全组7个髋、4个膝均行螺旋CT扫描三维重建，其中3例髋关节、1例膝关节术后行螺旋CT三维重建复查。
2 方法
检查选用HITACHRADIX-Turbo 螺旋CT扫描机。患者取仰卧，双髋双膝伸直位，横轴扫描。扫描范围髋关节自髂骨体部相应平面至坐骨体相应平面，包括髋臼和股骨头。而膝关节从股骨内、外上髁至胫骨骨折线的远端。扫描条件：120kV，250mA，1S，512×512矩阵，扫描层厚为2～5mm。重建软件为Hitach Medical System， CT阈值上限为4 000Hu,下限为80～200Hu，再重建间隔为1～2mm。按临床要求或根据不同部位不同要求，选择特殊图像。如髋关节可使用切割程序，去除股骨头，直接观察髋臼窝，或去除髋臼，直接观察股骨头；而膝关节则可去除股骨内、外髁，直接观察胫骨平台；对术后复查病例采用调节下限值技术，消除金属内固定物伪影。
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3 结果
11例15次髋、膝关节螺旋CT三维重建技术均能清楚地立体地显示病变的部位和范围或术后的情况。7例髋关节骨折脱位(后脱位5例、中心性脱位2例)中有5例为髋臼骨折，2例为后脱位伴股骨头骨折。5例髋臼骨折通过消除股骨头像能单独显示出髋臼的立体图像，其中臼后缘骨质大块崩裂2例，臼底粉碎2例，横形骨折伴后缘骨折1例。2例股骨头骨折通过消除髋臼单独观察股骨头，均为股骨头凹尾侧的骨折，属Pipkin Ⅰ型。以上7例髋关节骨折有5例经手术治疗，其中3例术后复查螺旋CT三维重建，通过消除金属放射状伪影，能清楚地显示出髋臼后缘大块骨折复位或股骨头复位及内固定的情况；而4例胫骨平台骨折，通过消除股骨内、外髁，可清楚显示胫骨平台的骨折情况。其中1例为劈裂骨折，1例为边缘撕脱骨折，1例为边缘压缩骨折，另1例为胫骨髁间隆突撕脱骨折。4例均行手术治疗。其中1例术后复查消除钢丝伪影后清楚显示胫骨髁间隆突撕脱骨折复位情况。
4 讨论
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4.1 关于螺旋CT三维重建技术
目前骨关节疾病的螺旋CT三维重建主要采用表面轮廓重建技术(surface redering technique)及容积性重建技术(volumetric redering technique)。前者成像时保留CT扫描物体的表面数据，以不同灰白度衡量密度，重建目标物体表面轮廓。后者成像时利用特殊的成像系统，保留CT扫描物体的内部和外部的所有数据，经软件处理，以不同颜色和透明度来衡量密度，形成更为清楚逼真的三维立体图像〔1〕；前者只能显示骨表面的改变，但耗时较小，后者可获得骨皮质和髓质的信息，但耗时较多。本研究采用前者。
4.2 螺旋CT三维重建的价值和好处
4.2.1 对复杂部位的骨折脱位显示好，提高诊断的准确率 髋、膝关节骨块重叠较多，结构复杂，常规X片对其关节面骨折的真实情况不易显示，而二维CT检查可逐层观察病变，较明确作出诊断，但观察水平、多发或粉碎骨折不理想，且不够直观。而三维CT图像则弥补了上述不足，它可以直观病变与周围结构的立体关系，显示骨折全面、清晰，减少了漏诊或误诊。
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4.2.2 对骨折、碎骨片观察无重叠、遮盖 螺旋CT三维重建技术利用图像再处理功能消除某一骨性结构(切割程序)以便更好地观察骨折及碎骨片。如本组髋关节病例，消除股骨头影，清楚显示髋臼骨折及碎骨片情况，而膝关节病例，则消除股骨内、外髁，清楚显示胫骨平台骨折及塌陷情况。同时三维图像可以任意轴向和角度旋转，选择暴露病变的最佳视角观察。
4.2.3 有助于手术方案的设计 螺旋CT三维重建图像能立体多方位全面地显示骨折脱位，从而有助于术者准确判断病变，采用相应的手术入路，指导术中准确复位及选择合理的内固定。不远的将来，可利用三维重建技术和快速生成的塑性模型，预先确定内固定螺钉或钢板的位置，并对钢板进行术前预成形。对减少手术创伤，缩短手术时间，创造了有利条件。
4.2.4 有助于术后复查和随访 螺旋CT三维重建技术可通过调节下限值去除金属伪影，对内固定术后病例的复查和随访提供了独特的作用，避免了二维CT所产生的大片金属放射状伪影，遮敝观察区域。也克服了带金属内固定病人不能复查MRI的缺点。
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4.2.5 给教学和临床解释工作带来方便 螺旋CT三维重建可用一种旋转光照技术通过光线亮度和投射角度的变化，产生立体感强而逼真的图像，使教学收到简单明了的效果，而且在临床上对病人及家属的解释工作更简单直接。
4.2.6 扫描速度快，病人不需特殊体位，无痛苦，易于接受。
4.3 螺旋CT三维重建的局限性
4.3.1 三维图像质量的好坏，很大程度上取决于扫描的层厚。扫描层厚越薄，空间分辨率就高，图像的逼真性就越高。本组研究表明层厚1～2mm的三维图像较清晰，层厚5mm或更大的，则有“梯田样”的表现，严重影响观察。
4.3.2 理论上对移位较小(小于2mm)或无移位的骨折显示欠清。
4.3.3 CT阈值的选择会影响观察结果 阈值设定过高可造成假孔，过低周围轮廓分辨不清楚，存在的间隙显示不出来。
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4.3.4 价格较昂贵 螺旋CT三维重建扫描一般需扫40～60层，层数越多，螺旋CT机的工作耗损就越大，检查的费用就越高，故目前仍是有选择地使用。
螺旋CT三维重建是CT扫描方式的革命。一次性体积数据的采集，短时间内即可完成，数据的回顾性后处理，产生了高质量的清晰的立体三维图像。对复杂的创伤如髋、膝关节骨折脱位的诊断、观察、手术设计、术后复查、教学等有很高的价值，值得应用推广。
作者简介：何伟东(1966-)，男，广东顺德人，主治医师，电话：(0750)3333237-2013
作者单位：何伟东(广东省江门市人民医院骨科，广东 529051)
柯楚群(广东省江门市人民医院骨科，广东 529051)
龙光锋(江门市人民医院CT室)
司徒良(广东省江门市人民医院骨科，广东 529051)
梁寒洁(广东省江门市人民医院骨科，广东 529051)
参考文献：
[1]张 峻，侯筱魁，王以友，等.三维CT重建在胫骨平台骨折中的应用[J].中华骨科杂志，1998，7：387～390., 百拇医药
摘 要：目的：探讨用螺旋CT三维重建评价髋、膝关节骨折脱位的临床应用价值。方法：收集髋关节骨折脱位7例，胫骨平台骨折4例，采用螺旋CT三维重建检查。结果：11例15次检查均取得清晰立体图像，且可消除某一骨性结构，单独观察髋臼骨折、股骨头骨折或胫骨平台骨折情况，还可消除术后扫描图像的金属放射状伪影。结论：螺旋CT三维重建在髋、膝关节骨折脱位的诊断、手术方案的设计、术后复查及教学等有较高价值。
关键词：螺旋CT 三维图像 髋关节 膝关节
髋、膝关节结构复杂，骨块互相重叠，X片和二维CT扫描很难全面客观地显示其骨折和移位的程度。1999年1月～1999年7月，我院采用螺旋CT扫描三维重建技术检查了11例髋、膝关节骨折脱位，获得清晰的立体图像，对诊断、治疗及教学等有很大帮助，报告如下。
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1 临床资料
本组11例患者中髋关节脱位伴骨折7例，胫骨平台骨折4例，男性9例，女性2例，年龄28～53岁，平均42岁。交通事故10例，高处坠落1例。全组7个髋、4个膝均行螺旋CT扫描三维重建，其中3例髋关节、1例膝关节术后行螺旋CT三维重建复查。
2 方法
检查选用HITACHRADIX-Turbo 螺旋CT扫描机。患者取仰卧，双髋双膝伸直位，横轴扫描。扫描范围髋关节自髂骨体部相应平面至坐骨体相应平面，包括髋臼和股骨头。而膝关节从股骨内、外上髁至胫骨骨折线的远端。扫描条件：120kV，250mA，1S，512×512矩阵，扫描层厚为2～5mm。重建软件为Hitach Medical System， CT阈值上限为4 000Hu,下限为80～200Hu，再重建间隔为1～2mm。按临床要求或根据不同部位不同要求，选择特殊图像。如髋关节可使用切割程序，去除股骨头，直接观察髋臼窝，或去除髋臼，直接观察股骨头；而膝关节则可去除股骨内、外髁，直接观察胫骨平台；对术后复查病例采用调节下限值技术，消除金属内固定物伪影。
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3 结果
11例15次髋、膝关节螺旋CT三维重建技术均能清楚地立体地显示病变的部位和范围或术后的情况。7例髋关节骨折脱位(后脱位5例、中心性脱位2例)中有5例为髋臼骨折，2例为后脱位伴股骨头骨折。5例髋臼骨折通过消除股骨头像能单独显示出髋臼的立体图像，其中臼后缘骨质大块崩裂2例，臼底粉碎2例，横形骨折伴后缘骨折1例。2例股骨头骨折通过消除髋臼单独观察股骨头，均为股骨头凹尾侧的骨折，属Pipkin Ⅰ型。以上7例髋关节骨折有5例经手术治疗，其中3例术后复查螺旋CT三维重建，通过消除金属放射状伪影，能清楚地显示出髋臼后缘大块骨折复位或股骨头复位及内固定的情况；而4例胫骨平台骨折，通过消除股骨内、外髁，可清楚显示胫骨平台的骨折情况。其中1例为劈裂骨折，1例为边缘撕脱骨折，1例为边缘压缩骨折，另1例为胫骨髁间隆突撕脱骨折。4例均行手术治疗。其中1例术后复查消除钢丝伪影后清楚显示胫骨髁间隆突撕脱骨折复位情况。
4 讨论
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4.1 关于螺旋CT三维重建技术
目前骨关节疾病的螺旋CT三维重建主要采用表面轮廓重建技术(surface redering technique)及容积性重建技术(volumetric redering technique)。前者成像时保留CT扫描物体的表面数据，以不同灰白度衡量密度，重建目标物体表面轮廓。后者成像时利用特殊的成像系统，保留CT扫描物体的内部和外部的所有数据，经软件处理，以不同颜色和透明度来衡量密度，形成更为清楚逼真的三维立体图像〔1〕；前者只能显示骨表面的改变，但耗时较小，后者可获得骨皮质和髓质的信息，但耗时较多。本研究采用前者。
4.2 螺旋CT三维重建的价值和好处
4.2.1 对复杂部位的骨折脱位显示好，提高诊断的准确率 髋、膝关节骨块重叠较多，结构复杂，常规X片对其关节面骨折的真实情况不易显示，而二维CT检查可逐层观察病变，较明确作出诊断，但观察水平、多发或粉碎骨折不理想，且不够直观。而三维CT图像则弥补了上述不足，它可以直观病变与周围结构的立体关系，显示骨折全面、清晰，减少了漏诊或误诊。
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4.2.2 对骨折、碎骨片观察无重叠、遮盖 螺旋CT三维重建技术利用图像再处理功能消除某一骨性结构(切割程序)以便更好地观察骨折及碎骨片。如本组髋关节病例，消除股骨头影，清楚显示髋臼骨折及碎骨片情况，而膝关节病例，则消除股骨内、外髁，清楚显示胫骨平台骨折及塌陷情况。同时三维图像可以任意轴向和角度旋转，选择暴露病变的最佳视角观察。
4.2.3 有助于手术方案的设计 螺旋CT三维重建图像能立体多方位全面地显示骨折脱位，从而有助于术者准确判断病变，采用相应的手术入路，指导术中准确复位及选择合理的内固定。不远的将来，可利用三维重建技术和快速生成的塑性模型，预先确定内固定螺钉或钢板的位置，并对钢板进行术前预成形。对减少手术创伤，缩短手术时间，创造了有利条件。
4.2.4 有助于术后复查和随访 螺旋CT三维重建技术可通过调节下限值去除金属伪影，对内固定术后病例的复查和随访提供了独特的作用，避免了二维CT所产生的大片金属放射状伪影，遮敝观察区域。也克服了带金属内固定病人不能复查MRI的缺点。
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4.2.5 给教学和临床解释工作带来方便 螺旋CT三维重建可用一种旋转光照技术通过光线亮度和投射角度的变化，产生立体感强而逼真的图像，使教学收到简单明了的效果，而且在临床上对病人及家属的解释工作更简单直接。
4.2.6 扫描速度快，病人不需特殊体位，无痛苦，易于接受。
4.3 螺旋CT三维重建的局限性
4.3.1 三维图像质量的好坏，很大程度上取决于扫描的层厚。扫描层厚越薄，空间分辨率就高，图像的逼真性就越高。本组研究表明层厚1～2mm的三维图像较清晰，层厚5mm或更大的，则有“梯田样”的表现，严重影响观察。
4.3.2 理论上对移位较小(小于2mm)或无移位的骨折显示欠清。
4.3.3 CT阈值的选择会影响观察结果 阈值设定过高可造成假孔，过低周围轮廓分辨不清楚，存在的间隙显示不出来。
, http://www.100md.com
4.3.4 价格较昂贵 螺旋CT三维重建扫描一般需扫40～60层，层数越多，螺旋CT机的工作耗损就越大，检查的费用就越高，故目前仍是有选择地使用。
螺旋CT三维重建是CT扫描方式的革命。一次性体积数据的采集，短时间内即可完成，数据的回顾性后处理，产生了高质量的清晰的立体三维图像。对复杂的创伤如髋、膝关节骨折脱位的诊断、观察、手术设计、术后复查、教学等有很高的价值，值得应用推广。
作者简介：何伟东(1966-)，男，广东顺德人，主治医师，电话：(0750)3333237-2013
作者单位：何伟东(广东省江门市人民医院骨科，广东 529051)
柯楚群(广东省江门市人民医院骨科，广东 529051)
龙光锋(江门市人民医院CT室)
司徒良(广东省江门市人民医院骨科，广东 529051)
梁寒洁(广东省江门市人民医院骨科，广东 529051)
参考文献：
[1]张 峻，侯筱魁，王以友，等.三维CT重建在胫骨平台骨折中的应用[J].中华骨科杂志，1998，7：387～390., 百拇医药