常规X射线和DTS成像技术在下肢骨折内固定术后骨痂成型过程中的应用价值探究引言对骨折愈合程度的监控是对骨折患者恢复以及进行下一步康复治疗的重要观察标准[1]。在对骨折的临床治疗中,常规采用骨固定术进行治疗,而在术后适当选择功能锻炼的时间或者取出固定物的时间则需要参照患者骨痂的生长情况,所以在骨折情况诊断中,骨痂的准确检测具有重要的价值[2]。目前检测骨痂情况的方法有很多种,在临床中经常使用的是X射线技术,但是因为重叠成像的缺点使诊断误差较大。X线断层融合(Digital Tomosynthesis,DTS)技术是在X射线的基础上开发的一种新的成像方法,能够通过特定的算法对任意扫面的数字化图像进行采集分析,而且照射剂量远小于常规X射线,同时能够不受骨折手术后金属固定物的干扰,受到了广大患者的喜爱和关注[3]。目前国内外关于DTS技术的研究还相对较少,大多数机构对于该项技术的运用不够成熟,以至于其在临床上的应用也不够广泛。本文通过将DTS成像技术与常规X射线成像的对比,探讨DTS成像技术在下肢骨折固定术后骨痂形成过程中的诊断价值。 1 材料与方法1.1 材料研究对象:选取2017年5月~2018年5月于我院进行固定手术治疗的下肢骨折患者500例,其中男性患者314例,女性患者186例,年龄21~62岁,平均(38.4±12.1)岁。跌倒摔伤176例,交通意外224例,高处坠落77例,其他23例。病例纳入标准:根据影像检查均符合下肢骨折诊断标准。排除标准:心、肝、肾脏等器官功能严重不全者;有手术禁忌症者。本文研究患者及家属均知情,并签署知情同意书。 主要仪器:进口平板DR数字化X射线摄影机PLD3600(北京朗普新技术有限公司)。 1.2 方法1.2.1 诊断检查 所有患者均在手术后1个月和手术后6个月使用大平板数字X射线机进行常规X射线和DTS成像技术进行检测。DTS成像检查时根据患者不同的检查部位对机位进行适当旋转,以及对机器设置条件进行调整,将源像距设置为1100 mm,调整为“TOMOS”图像采集模式。在透视光下进行定位,调整窗高,将要检测的位置移动到视野中央区域,对设定摄像的终点和起点位置。对患者进行嘱咐,在制动状态下进行连续拍摄。X射线的射线管与准直器的运动要同步,将摄像条件设定为:电流160 mA,峰电压为80 kVp,单次曝光时间为200 ms,断层角度设定为40°,DTS成像技术则采用1 mm间隔和1 mm层厚进行图像重建处理,常规照射选取普通模式,照射条件为15~25 mAs,60~70 kV,源像距离为1100 mm。诊断完成后挑选出合适的图像对其窗位、窗宽进行调整,使能够在视觉上得到最完美的影像,并且对两种技术检测后的图像进行对比,由本院专业的放射医师对图像中骨痂的显示情况进行观察,观察结果按照有无骨痂进行记录,如果能满足放射医师判断骨折愈合的情况,便定义为正常显示,如果图像中骨痂情况不能够满足医师对骨折愈合的诊断需求,便定义为未显示。并比较两种影像技术的骨痂检出率。 1.2.2 图像分析 由我院经验丰富的2名放射医师对常规X射线和DTS技术在患者骨折固定术后1个月和术后6个月骨痂的生长情况进行判定评价。研究采用半定量方式和主观评估的方式对500名患者的骨痂生长情况进行评价。评价的主要标准包括:经影像技术检查后,金属内固定以及周围的组织结构非常清晰,将图像评为优秀,并记2分;由于轻微的伪影或者因为图像分辨率等原因限制了图像整体,清晰度受到了影响,但是对图像的观察基本不影响,则将图像评为中等,并记1分;因为金属内固定的原因导致图像中伪影面积较大,使图像的清晰度变差,对图像的观察造成了严重的影响,则将图像评为差,并记0分。在患者术后1个月和6个月对两种诊断技术的图像质量评分分布进行统计对比,并通过计算Kappa系数对两位医师的评价结果进行一致性分析[4],Kappa系数的范围是[-1,+1],Kappa系数值大于0则说明统计数据有意义,Kappa系数越大一致性越高,Kappa系数在0.81~1.00范围内说明具有高度一致性。 1.2.3 辐射剂量测定 参照韩晓璐等[5]研究中的检测方法并进行适当改动,使用科室内计量仪及配套设备对两种技术应用过程中所受辐射剂量参数空气比释动能、剂量面积乘积及有效剂量进行测定、比较。 1.3 统计学分析本文研究采用SPSS 21.0统计软件分析,计数资料采用百分率描述,组间比较采用χ2检验,P<0.05则说明差异具有统计学意义。 2 结果2.1 两种诊断方式的骨痂检出率比较如表1所示,对常规X射线和DTS成像技术在术后1个月和术后6个月时的骨折愈合骨痂检出率进行比较,在术后一个月时DTS成像技术的骨痂检出率为64.80%,显著高于常规X射线的骨痂检出率52.60%(P<0.05);在术后6个月时DTS成像技术的骨痂检出率为98.40%,明显高于常规X射线的骨痂检查率84.60%,差异具有统计学意义(P<0.05)。 表1 常规X射线和DTS成像技术在术后1个月和术后6个月时的骨痂检出率比较 [n(%)] ![]() 检测方法 术后1个月 术后6个月常规X射线 263 (52.60) 423 (84.60)DTS成像技术 324 (64.80) 492 (98.40)χ2 15.35 61.22 P 0.01 0.00 2.2 两种诊断技术的图像质量评分分布对比如表2所示,对常规X射线和DTS成像技术在术后一个月和术后6个月时的图像质量评分分布进行比较,DTS成像技术在术后一个月图片评分为2分的分布率为64.80%,显著高于常规X射线的2分分布率49.60%(P<0.05),且DTS成像技术术后1个月图像的0分分布率为10.00%,显著低于常规X射线0分分布率30.80%(P<0.05);在术后6个月时,DTS成像技术的图像2分分布率为81.20%,显著高于常规X射线的分布率62.80%(P<0.05),且DTS成像技术的0分图像分布率为6.40%,明显低于常规X射线的分布率16.60%,差异具有统计学意义(P<0.05)。 表2 常规X射线和DTS成像技术在术后1个月和6个月时图像质量评分分布比较 [n(%)] ![]() 检测方法 术后1个月 术后6个月0分 1分 2分 0分 1分 2分常规X射线 154(30.80)406(81.20)χ2 66.61 4.51 23.59 25.56 12.20 41.98 P 0.00 0.04 0.00 0.00 0.01 0.00 314(62.80)DTS成像技术 50(10.00)98(19.60)248(49.60)83(16.60)103(20.60)126(25.20)324(64.80)32(6.40)62(12.40) 2.3 两位医师对术后6个月DTS成像技术下图像分析的一致性如表3所示,两位医师图像评价结果一致性分析,Kappa系数值高达0.92,可以认为两位医师图像评价结果一致性较高。 表3 两位医师对术后6个月DTS成像技术下图像分析的一致性(n) ![]() 0分 1分 2分 合计医师1 32 61 407 500医师2 32 62 406 500 Kappa系数 0.92 2.4 两种检测技术检测影像图的影像学特征治疗前常规X射线下骨折部位正位、侧位检测影像图,见图1。 由图1可以看出,常规X射线下治疗前骨折处检测影像图显示效果不够理想,图像不是特别清晰,没能较为完整、清晰地显示出患者的骨折线,对后续手术治疗带来一定的难度。 常规X射线、DTS成像技术下骨折部位侧位、正位与矢状位和冠状位检测影像图,见图2。 ![]() 图1 治疗前常规X射线下骨折部位正位、侧位检测影像图 ![]() 图2 常规X射线、DTS成像技术下骨折部位侧位、正位与矢状位和冠状位检测影像图 注:a、b分别为患者固定手术治疗后一个月,常规X射线下骨折处正位和侧位的检测影像图;c、d分别为患者固定手术治疗后一个月,DTS成像技术下骨折处矢状面和冠状面的检测影像图。 由图2可以看出常规X射线检测影像图质量相对较差,一部分患者没有检测出确切骨痂,易造成漏诊;DTS成像技术检测影像图效果较为理想,图像质量明显优于常规X射线下检测影像图。由于DTS成像技术检测影像显示的是多层体层图像,可以克服X射线中重叠成像的问题,还能克服金属内置物形成的伪影,可以较好显示出骨折线。 2.5 两种技术应用过程辐射剂量相关参数对比如表4所示,两种技术在临床应用过程中,DTS成像技术的辐射剂量相关参数均明显低于常规X射线,差异具有统计学意义(P<0.05)。 2.6 两种检测技术的诊断效能比较如表5所示,对常规X射线和DTS成像技术的诊断效能进行比较,DTS成像技术的特异度、敏感度、准确度以及阳性检出率均显著高于常规X射线技术,差异具有统计学差异(P<0.05)。 表4 两种技术应用过程辐射剂量相关参数对比(x-±s) ![]() 组别 空气比释动能 (J/kg)剂量面积乘积 (dGy·cm2)有效剂量(J/kg)常规X射线 1.12±0.25 1.11±0.10 0.34±0.05 DTS成像技术 0.88±0.12 1.03±0.06 0.18±0.03 t 19.35 15.34 61.35 P 0.00 0.01 0.00 表5 常规X射线和DTS成像技术的诊断效能评价(%) ![]() 检测方法 特异度 敏感度 准确度 阳性检出率常规X射线 82.64 83.37 86.84 78.67 DTS成像技术 95.71 96.66 98.84 92.21 3 讨论骨折后的愈合过程是一个非常复杂的细胞组织学修复过程,也属于特定意义上的连续性重建过程[6]。在骨折愈合的过程中,对骨痂情况的观察是对骨折愈合判定的重要指标之一,通过对骨痂情况的观察能够客观明确、直观明了地了解到患者的骨折恢复程度,在临床治疗中发挥了重要的指导作用[7]。所以,在骨折固定术后对患者骨痂情况来作出准确诊断,在临床治疗中具有非常重要的意义,而一种高效的影像技术在评价骨折愈合程度的过程中就显得尤为重要[8-9]。 然而,在经过实验后DTS成像技术的骨痂检出效率是非常高的,X射线对骨痂的检出情况并不是那么理想,即使X射线在临床中的应用最为广泛,但是由于X射线技术重叠成像的缺点,在诊断骨愈合过程中的敏感性较低,在对患者骨折愈合分析的过程中就会有所限制。由于某些骨骼的特殊性,尤其是那些具有不规则骨形态的骨骼,在X射线平片中会有一些关节部位或者其他的组织结构造成重叠现象,导致某处细微的骨折无法明显显示或者不显示,使诊断过程中的漏诊率上升[10-11]。而DTS在临床中的应用虽然没有X射线广泛,但是对在骨折恢复的应用中效果还是非常好的。DTS是一种新型的X射线短程技术,以数字化重建为基础,能够在一次低剂量的曝光后得到被扫描物体的多个层面的摄影数值,采用计算机技术对所获得的摄影数值进行重建,可以得到任意层面多数目的影响,并且以连放的形式清晰地显示出被检查部位内部结构情况以及周围的组织分布情况。对于骨骼和肺部等器官的检查都具有特殊的用途[12]。在诊断骨折后的患者情况中,对于骨折后出现的骨折断端、骨折线的错位现象以及完全性骨折断端没有发生错位的不完全性陈旧性骨折或者陈旧性骨折,DTS都能够将骨折没有完全愈合前的断端骨痂非常清楚地显示出来,为患者的临床治疗和诊断提供便利条件[13]。结果显示DTS成像技术对骨痂的检出情况较为理想,说明在对于患者骨折愈合程度的观察上,DTS成像技术能够避免一些组织结构重叠成像的问题,使一些细微处的骨折愈合情况可以清晰地被检查到,提升了诊断效率。高向东等[14]在其研究中指出,DTS成像技术作为新型的一种诊断技术,能够在常规X射线的检测基础上,发挥其优点,避免X射线的检测缺陷,为骨折患者的康复提供了重大帮助,与本文结论一致。 DTS在与常规X射线诊断技术的优化比较中,X射线检测的球管和探测器的相对位置不会发生改变,采用的是窄束的X射线,而DTS检测成像中的球管和探测器的相对位置是能够发生变化的,使用锥形X线束,对扫描物体进行近似直线扫描或者直线轨迹扫描[15]。在图像质量的比较中,DTS技术的成像空间分辨率要高于常规X射线技术,一般情况下可以达到16 LP/cm,而X射线只能达到12 LP/cm,常规的X射线没有办法克服金属内植物的线束硬化伪影,对临近结构的观察和显示造成影响,DTS恰好能够克服这一缺点,通过对含有金属内植物的关节处具有绝对的优势[16]。DTS成像技术在图像质量上,也是能够通过仪器大角度多方位的检测过程以及高分辨率的检测,为疾病的诊断提供最高质量的影像,同时本身能够克制固定术对检测造成的伪影阻碍,所以图像质量要优于常规X射线。朱洪军等[17]在其研究中也指出,骨折患者在经过固定术固定后,金属固定物会对后期的恢复判断造成一定的影响,造成影像的清晰度不佳,使用DTS成像技术能够最大程度地避免这种现象,为患者的后期诊断做出巨大帮助,与本文结论一致。患者在接受X射线检测的过程中,很有可能会受到较大剂量的辐射,而大剂量的辐射很可能会使患者发生一些放射性疾病,严重威胁患者的身体健康,因此,在保证图像质量的前提下选择一种对患者造成放射性损伤较小的检测手段是目前临床研究的重点。本文研究结果显示,在辐射剂量比较中,DTS的辐射剂量相关参数空气比释动能、剂量面积乘积以及有限剂量均明显低于X射线技术,说明DTS成像技术更适合用于骨折愈合情况的检测过程中,使患者在检测过程中受到更小的辐射伤害。 综上所述,在对下肢骨折患者愈合情况的诊断评价中,使用DTS成像技术能够更好地对患者的骨痂情况进行检测,判定患者的骨折愈合程度,为患者的健康恢复提供重要的参考价值。 [1] 王龙龙,黎宇飞,蒲涛,等.法医学骨折愈合时间评估的研究进展[J].中国司法鉴定,2017,92(3):31-35. [2] 宋文超,张思森,陈勇,等.可控性应力与微动对骨折愈合影响的CT影像结果[J].中华创伤骨科杂志,2015,17(7):624-628. [3] Machida H,Yuhara T,Tamura M,et al.Whole-body clinical applications of digital tomosynthesis[J].Radiographics,2016,36(3):735-750. [4] 唐万,胡俊,张晖,等.Kappa系数:一种衡量评估者间一致性的常用方法[J].上海精神医学,2015,27(1):62-67. [5] 韩晓璐,王海玲,王成国,等.内蒙古自治区X射线放射诊断所致受检者辐射剂量的研究[J].中华放射医学与防护杂志,2016,36(11):842-846. [6] 潘小文,高艳,张德洲,等.X线断层融合成像在下肢骨折内固定术后骨痂生长情况评估中的应用价值[J].实用医院临床杂志,2017,14(4):182-184. [7] Ha AS, Lee AY,Hippe DS,et al.Digital Tomosynthesis to Evaluate Fracture Healing: Prospective Comparison With Radiography and CT[J].AJR Am J Roentgenol,2015,205(1):136-141. [8] 任庆国,南晓敏,张海英,等.肋骨隐匿性骨折骨痂形成时间的CT研究[J].实用放射学杂志,2017,33(10):1640-1642. [9] 马张稳,田红英,白立榜,等.儿童长骨骨折治疗后骨痂形成评估新方法的临床应用研究[J].中国现代医学杂志,2017,27(25):74-78. [10] 陈玉权,吴勇江.多层螺旋CT与MRI对膝关节隐匿性骨折的诊断价值比较[J].实用医院临床杂志,2017,14(6):252-254. [11] 张雷,臧海军,庞国庆,等.高频超声与X线和CT三维成像在肋骨骨折诊断中的比较研究[J].河北医药,2018,40(3):437-439. [12] 谢伟,马俊芳,王文斌,等.应用数字化断层融合技术诊断足骨骨折的价值[J].放射学实践,2015,30(4):381-384. [13] 陈明,陈巍,袁吴晟.数字断层融合技术在舟状骨隐匿性骨折诊断中的应用[J].中国医学装备,2015,12(1):116-117. [14] 高向东,郝晓光.数字化融合断层用于评价内固定术后骨折愈合情况分析[J].中国药物与临床,2014,14(7):935-936. [15] 杨林巧.断层融合技术在骨关节外伤检查中的应用价值探讨[J].现代医用影像学,2015,24(6):946-947. [16] 谢伟,张擎.数字化断层融合成像在诊断腓骨骨折中的应用评价[J].中国医疗设备,2017,32(5):91-93. [17] 朱洪军,张远超,杨超.X线数字断层融合技术在骨关节摄影中的应用价值分析[J].影像研究与医学应用,2017,1(3):68-69. Application of Conventional X-Ray and DTS Imaging in the Process of Callus Formation After Internal Fixation of Lower Limb Fracture |