数字化断层融合成像在诊断腓骨骨折中的应用评价

谢伟,张擎

北京中医药大学附属护国寺中医医院放射科,北京 100035

[摘 要]目的 探讨X线数字化断层融合成像(Digital Tomosynthesis,DTS)在诊断腓骨骨折中的价值。方法 搜集107例腓骨外伤患者,经CT证实骨折66例,未见骨折41例,所有患者均行数字化X线摄影(Digital Radiography,DR)、DTS(应用Volume RAD技术)和CT检查。按照Danis-Weber分型,将骨折病例分为平于或低于胫距关节面的骨折(A型)40例、平下胫腓联合的骨折(B型)16例、高于下胫腓联合的骨折(C型)10例。根据CT结果,对全部107例、41例未见骨折和三型骨折的DR和DTS诊断结果分别进行分析。结果 全部病例和16例B型骨折Volume RAD的诊断符合率均明显高于DR,差异有统计学意义(P<0.05)。未见骨折病例、40例A型和10例C型骨折的DR和Volume RAD诊断符合率的差异没有统计学意义(P>0.05)。结论 当常规DR怀疑平下胫腓联合(Weber B型)的腓骨骨折时,可首选X线数字化断层融合成像做进一步检查。

[关键词]腓骨;骨折;放射摄影术;数字化断层融合成像;DR

引言

腓骨骨折是临床常见的骨折类型,数字X线摄影(Digital Radiography,DR)是诊断本病的首选检查。由于DR图像属于二维影像,下胫腓联合存在部分骨质重叠,因而影响了对胫腓骨骨折的观察,这种二维影像的组织重叠和分辨率不足对隐蔽骨折容易漏诊或误诊,结构复杂部位和深在部位骨折成为X线诊断的难点[1-2]。CT对于不典型或隐匿性骨折的诊断优势明显,但鉴于辐射剂量较高,并未作为诊断骨折的首选检查。X线容积成像(Volume Radiography,Volume RAD)是一种数字化断层融合成像(Digital Tomosynthesis,DTS)技术,是近几年在DR机上开发的延伸技术,应用该技术采集的图像大大减少了骨质结构的重叠,特别适用于解剖结构复杂、组织结构有重叠和体层较厚部位的隐匿性骨折,病人接受的X线剂量也远远低于CT,因此该技术已逐步应用于胸部和骨关节病变的诊断[3-10]。本研究以CT结果作为金标准,对照分析DR和Volume RAD对腓骨外伤的诊断准确性,旨在评价Volume RAD在诊断腓骨骨折中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

我院2013年5月~2016年4月经CT证实的腓骨骨折患者66例,男30例,女36例,未见骨折患者41例,男21例,女20例,总计患者107例,年龄16~89岁,中位年龄45.8岁。按照Weber分型[11],将66例骨折患者分为平于或低于胫距关节面的骨折(A型)、平下胫腓联合的骨折(B型)、高于下胫腓联合的骨折(C型),其中A型40例,B型16例,C型10例。所有107名患者均行DR和Volume RAD及CT检查。纳入标准:① 外伤后初诊患者;② 有完整DR、Volume RAD和CT资料;③ 既往无腓骨骨折病史。

1.2 检查技术

DR和Volume RAD均使用GE Discovery XR650型数字化X线成像系统。根据外伤的不同部位,在卧位检查床取踝关节正侧位或胫腓骨正侧位投照,曝光后图像传至PACS工作站。Volume RAD技术参数如下:管电压65 kV,管电流250 mA,起始高度111.4 cm,终止高度106.5 cm,扫描层数45,采样因子1,层间距1 mm,层厚1 mm,重建矩阵1024×1024,视野(FOV)不少于8 cm,管球旋转角度54o,扫描时间7~10 s。先预采集一幅踝关节正位或胫腓骨正位图像作为定位图,根据该定位像,管球在-27o~+27o范围内由起始高度至终止高度连续进行一系列低剂量曝光,得到连续扫描的容积数据,经重建后得到一组连续的数字断层融合影像,并将图像传至PACS工作站。

1.3 研究方法

由两名有经验的影像诊断医师采用双盲法分别阅读全部107例患者的DR和Volume RAD图像,诊断有无骨折,当意见不统一时,两位医师共同阅片以达到诊断结果一致。以CT结果为诊断依据,根据Weber分型,将66例骨折患者分为A、B、C 3型,分别计算全部107例(66例骨折和41例无骨折)患者的DR和Volume RAD诊断符合率。

1.4 统计学分析

采用SPSS 17.0统计分析软件,采用χ2检验(Fisher精确检验)分别对全部107例、未见骨折病例和各型骨折的DR和Volume RAD的诊断结果进行分析,P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

全部107例和16例B型骨折病例中Volume RAD与DR诊断符合率的差异有统计学意义(P=0.001、0.015,P<0.05),见表1~2。Weber B型骨折CT图像,见图1。41例未见骨折病例、40例A型和10例C型骨折病例的Volume RAD诊断符合率虽高于DR,但差异无统计学意义(P=0.155、0.494、1.000,P>0.05)。

图1 CT确诊为Weber B型骨折病例

注:a.DR正位腓骨下胫腓联合水平未见骨折;b.DR侧位;c.Volume RAD腓骨下胫腓联合处斜形骨折线(黑箭)。

3 讨论

踝关节周围损伤是一种常见创伤,其中踝关节骨折约占全身骨折的3.9%。Danis-Weber分型重点描述了腓骨骨折为主的踝关节损伤,尤其是下胫腓联合的损伤情况。胫骨下段外缘有腓骨切迹与腓骨下段借韧带连接成下胫腓联合,此处腓骨偏后,胫腓骨相互间形成部分重叠,于骨干并行分开,在踝关节活动过程中,下胫腓联合形成微动[12]。DR是目前临床诊断踝关节和腓骨骨折的首选影像检查,其图像质量较传统非数字化摄影有了显著提高,但由于图像存在解剖结构重叠的情况,因此在不规则骨和骨质结构有重叠的足跗骨、踝关节等部位骨折的显示上仍然存在不足,可能会出现漏诊和误诊[8]。由于下胫腓联合存在特殊的解剖特点,因此常规DR在诊断腓骨下胫腓联合处骨折(即Weber B型)时可能会出现漏诊。Volume RAD是在DR机上开发的数字化断层融合扫描技术,通过一定的参数设定,管球在规定的角度内做多次连续的低剂量扫描,产生一组不同断层的二维图像[13-14]。由于不同断层的图像减少了解剖结构的重叠,因此Volume RAD在诊断有骨质重叠的骨折方面较常规DR更有优势[9-10]。文献报道[5,13-17],应用Volume RAD能够提高骨折的诊断准确性,并且其一次扫描患者接受的X线剂量只有常规CT辐射剂量的1.0%,因此这项技术具有极大的临床应用前景。

表1 全部病例和无骨折病例的DR与Volume RAD诊断结果

表2 骨折病例Weber分型中DR与Volume RAD诊断结果比较

笔者认为,在DR怀疑下胫腓联合处骨折(B型骨折)时,可以首选断层融合技术检查,因为Volume RAD的技术特点且该检查的辐射剂量低、无需预约和检查费用低。本研究中B型骨折病例的Volume RAD诊断准确率明显高于DR,差异有统计学意义。下胫腓联合处胫腓骨处于前后重叠关系,由于DR是二维影像,因此不能显示或不能完全显示骨质重叠处的骨折线,易出现漏诊和误诊。Volume RAD通过一系列连续曝光,得到多幅不同断层的二维图像,通过像素位移、叠加等重建方法得到多层面的数字化图像。由于锥形光束效应,层面中覆盖的解剖结构的范围随着其到探测器的距离增加而减少,可见层面中的解剖结构是清晰的,而相邻的层面以外的结构是模糊的,这样Volume RAD就减少了骨质结构重叠,克服了重叠的干扰,使Volume RAD比DR能够更容易发现下胫腓联合处的骨折线。此外,Volume RAD能够较好的显示骨质深部结构及其与周围结构的关系,增加了图像的空间分辨率[17-20],使图像质量明显提高,进一步提升了对下胫腓联合处骨折的诊断准确率。尽管Volume RAD密度分辨率不如CT,但其空间分辨率高于CT,一般可达到16 LP/cm,CT能到达12 LP/cm[21];最后,虽然Volume RAD的辐射剂量高于DR,但却只有CT剂量的1.0%,且Volume RAD检查无需预约,更适合夜间急诊患者的快速确诊。另外该技术的检查费用同常规DR,减轻了患者的经济负担,相对于CT更容易被病人接受。因此笔者认为,在常规DR怀疑下胫腓联合处骨折(B型骨折)时,建议临床首选断层融合成像做进一步检查,而不必直接做CT检查。

本研究中Weber A型和C型骨折的DR和Volume RAD诊断符合率的差异均无统计学意义。笔者认为,当DR怀疑腓骨A型或C型骨折时,断层融合成像的诊断价值接近常规DR,无需增加Volume RAD检查,建议临床直接做CT进一步检查以明确诊断。腓骨远端(即外踝)不存在骨质重叠,DR可以较好地显示外踝横形和斜形骨折线,漏诊率较低;腓骨中上段(高于下胫腓联合水平)与胫骨是并行关系,无骨质前后重叠,因而DR和Volume RAD均能较好地显示斜形和螺旋形骨折线,使二者诊断结果的差异并无统计学意义。

本研究有一例B型骨折均未被DR和Volume RAD检出。笔者认为,首先可能是由于两种检查技术的局限性造成。Volume RAD尽管可以减少解剖结构的重叠,但两种检查方法均只能投照冠状位、矢状位和斜位,不能进行横轴位检查,因此对部分下胫腓联合处接近纵向走行的骨折显示欠佳,仍需CT检查才能明确诊断;其次,Volume RAD图像的空间分辨率虽然较高,但密度分辨率仍低于CT,个别下胫腓联合处的隐匿性骨折仍不易被发现。

综上所述,与传统DR相比,使用Volume RAD技术的DTS可以减少下胫腓联合处胫腓骨的重叠干扰,更准确地显示该处的腓骨骨折(Weber B型),且DTS检查方便、辐射剂量和检查费用远低于CT,建议临床首选DTS作为Weber B型腓骨骨折的首选补充检查。DTS技术正在成为诊断以腓骨骨折为主的踝关节损伤的良好检查方法。

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本文编辑 聂孝楠

Application Evaluation of Diagnosing Fibula Fractures with X-ray Digital Tomosynthesis

XIE Wei, ZHANG Qing

Department of Radiology, Affiliated Beijing Huguosi Hospital of Traditional Chinese Medicine, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100035, China

Abstract:Objective To investigate the value of X-ray Digital Tomosynthesis (DTS) in diagnosing fi bula fractures. Methods Total of 107 fi bula trauma patients, including 66 fracture cases and 41 non-fracture cases conf i rmed by CT, all patients underwent digital radiography (DR), DTS (Volume RAD technique) and CT examinations. According to the standard of Danis-Weber, fractures can be classif i ed into below syndesmosis (Weber A) 40 cases, syndesmosis (Weber B) 16 cases, and above syndesmosis (Weber C) 10 cases. According to the CT results which were regarded as the golden standard, the diagnostic accuracy of DR and DTS in all cases, non-fracture cases and three groups of Weber A, B, C was compared respectively. Results In all cases and the group of Weber B, the diagnostic accuracy of Volume RAD were signif i cantly higher than that of DR, and there was statistically signif i cant difference in accuracy of diagnosis between DR and Volume RAD (P<0.05). Non-fracture cases and two groups of Weber A and C were no statistically signif i cant difference in accuracy of diagnosis between DR and Volume RAD (P>0.05). Conclusion When the diagnosis of fi bula fractures in syndesmosis (weber B) with DR is suspected, Volume RAD technique may be the fi rst choice of further examin ation on clinic.

Key words:fi bula; fracture; tomography; digital tomosynthesis; digital radiography

[中图分类号]R683;R814

[文章标识码]B

doi:10.3969/j.issn.1674-1633.2017.05.023

[文章编号]1674-1633(2017)05-0091-03

收稿日期:2016-08-10

修回日期:2016-09-02

作者邮箱:gugu_1108@sina.com