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【摘 要】目的：探讨16层螺旋CT（MSCT）后处理重建关节分离技术在膝关节创伤中的应用优势。方法：回顾性分析68例经手术证实的膝关节涉及关节面骨折的MSCT资料，所有病例均行MSCT扫描，并行后处理重建，重建技术有多平面重組（MPR），最大密度投影（MIP）和容积再现（VR）及关节分离技术，对照普通X线膝关节正侧位，分析显示骨折情况。结果：胫骨髁骨折42例，股骨髁骨折19例，髌骨骨折4例，混合性骨折3例。X线共发现62例，66处骨折，MSCT轴扫发现68例，73处骨折，VR及关节分离技术共发现68例75处骨折。对所有涉及关节面的骨折，VR可清晰显示骨的三维图像，而关节分离技术显示关节面受累最佳。结论：16层螺旋CT后处理关节分离技术在膝关节涉及关节面的骨折中具有很大的优势。
【关键词】图像后处理；关节面骨折；膝关节；体层摄影技术；X线计算机
【中图分类号】R68 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7484（2013）11-0769-01
膝关节是全身第二大关节，由股骨髁、胫骨髁和髌骨组成。膝关节有较大范围的功能活动和强有力的支持作用，最易遭受外伤（1）导致骨折。普通X线片骨科医生对骨折是否累及关节面以及对合适的治疗方案的选择比较困难，以往CT三维重建技术在骨关节疾病的诊断由于受到设备条件的限制，很少涉及四肢小关节部位（2），随着多层面螺旋CT三维重建技术的不断完善，特别是关节分离技术的应用，可以为医生显示复杂结构的每个骨与软组织情况（3）。在本文中，笔者使用常规X线片，多层面重组（MPR），最大密度投影（MIP）和容积再现（VR）及关节分离技术对68例经手术证实的膝关节涉及关节面骨折的图像进行回顾性研究，旨在探讨VR关节分离技术的优势，为临床提供更多的诊断信息。
1 材料和方法
选择68例经手术证实的膝关节涉及关节面骨折的MSCT资料，男53例，女15例。年龄14～68岁，平均（36.7+1.8）岁，所有病例均有常规X线片和CT后处理图像。
CT扫描使用GE公司16层螺旋CT机（BrightSpeed Elite Select），层厚5mm，螺距1.375：1，床速27.5，120Kv，150-200mA，重建1.25mm或0.625mm，采用标准算法。将薄层图像进行MPR，MIP，VR以及将VR图像进行剪切，实现关节分离，结合轴位图像做出综合分析、比较和诊断。重点对比常规X线片，MPR，MIP，VR及VR关节分离技术对显示骨折类型、骨折范围、关节腔内游离体及数目的显示情况。
2 结果
膝关节涉及关节面骨折68例。X线共发现62例，66处骨折，对于关节面受累情况不能完整显示，对于微小骨折不易显示，对于关节游离体存在显示不清或显示数目少于实际数目的情况，同时对于外伤性游离体的来源较难判断。MSCT轴位扫描和MPR对于68例骨折都有显示，可以清晰的看到关节面的受累情况，但对于相邻其他部位的微小骨折容易忽视，造成漏诊，同时缺乏立体感，不能任意角度旋转。而VR及其关节分离技术，对于MSCT轴位扫描和MPR所显示骨折均能清晰显示出来，而且新发现两处细微骨折。它既可以清晰显示空间关系，又可以通过关节切割分离技术，清晰显示骨折全貌和关节面受累情况，并且可以进行任意角度，任意方向旋转，将病变部位完全呈现出来，同时通过阈值的调整，可以呈现常规X线片和CT轴位扫描所不能清晰显示的肌腱，韧带和皮肤表面血管解剖。
3 讨论
3.1 膝关节创伤的X线诊断，必须密切协助临床从最大限度恢复伤员的劳动能力出发，做到正确分析骨折解剖和创伤转机，为临床提供确切的诊断，认真观察复位是否合乎功能要求，正确估计预后，使病人获得应有的功能恢复（4）。CT对于骨盆、髋、肩、膝等关节以及脊柱和面骨外伤的检查非常重要，可以了解这些解剖结构比较复杂的部位有无骨折和骨折碎片的数目及位置，三维重建时可以立体显示骨折的详情，有利于临床处理（5）。
3.2 VR及其关节分离技术优势 膝关节的损伤骨折一直以来以常规X线片为主，但由于常规X线片是把具有三维的立体结构摄成二维的平面图像，影像相互重叠，相邻的器官或组织，则不能形成对比构成图像。如对X线的吸收差别小，则不能形成对比构成图像（6）在膝关节骨折中，由于患者疼痛和功能障碍，往往造成膝关节正侧位片位置不标准，胫骨、股骨髁相互重叠，射线不能径直穿过关节间隙，加之胫骨、股骨髁密度差别不大，所以对于膝关节关节面显示不佳。CT横断图像的特点是检查方便、迅速而安全，检查时只要病人不动的卧于检查床上，即可顺利完成检查（6）。其图像为断面图像，密度分辨率高，虽然提高了骨折的检出率和诊断的准确率，但空间分辨率不高，缺乏立体感。多层面螺旋CT技术使得CT的数据采集实现了容积采集和各向同性三维后处理，VR技术应用而生。VR技术首先确定扫描容积内的像素密度直方图，以直方图的不同峰值代表不同组织，然后计算每个像素的不同组织百分比，继而换算成不同灰阶，以不同的灰阶（或色彩）及不同的透明度三维显示扫描容积内的各种结构（7）。VR是最好的三维重组方法，它保持了原始CT数据中的解剖关系，既可以进行任意角度，任意方向旋转，将病变部位完全呈现出来，同时通过阈值的调整，可以呈现常规X线片和CT轴位扫描所不能清晰显示的肌腱，韧带和皮肤表面血管解剖；还可以应用切割法实现关节分离，去除遮挡病变组织的其他组织，清晰显示骨折线和关节面的受累情况。
3.3 VR及其关节分离技术局限性 VR由于能够进行任意角度，任意方向旋转，决定了VR的数据量很大，所成图像很多，虽然在工作站上可以随心所欲的旋转切割，但要把大量有用的信息显示在有限的图像介质上，则有点促襟见肘；故只能将主观认为是病变的部位进行旋转、切割体现出来。这样一来，VR图像则与三位重建后处理操作者息息相关，由于操作者水平和思维的不同，可能造成在旋转、切割时将有用的信息丢失，不能客观显示病变。还有，VR技术通过阈值调整，可以清晰显示肌腱，韧带和皮肤表面血管解剖，对于肌腱、韧带的完全断裂可以显示，但对于肌腱、韧带的不全损伤、出血、水肿，半月板的损伤则不能很好显示；而MRI可多层面，多序列、多方位成像，可以清晰显示膝关节韧带损伤的程度、部位及其他的合并损伤（8），故MRI应作为膝关节创伤的首选。
3.4 VR及其关节分离技术的临床应用 基层医院骨与关节的创伤相对较多，且临床有条件进行各种手术及固定处理，对影像学检查依赖性较高。在膝关节骨折的应用中，尽管VR技术相对于MRI成像技术有不足的地方，但对于基层医院来说，往往因为没有MRI设备而导致MRI检查无法进行。而多层面CT近年来逐渐广泛在县级医院开展起来了，使得VR的应用成为可能。这个时候，VR技术相对于常规X线片，横断面CT图像则其优越性明显显现出来，不失为一种相对全面的检查技术。故16层螺旋CT后处理关节分离技术在膝关节骨折的诊断中有很大的优势
参考文献：
[1] 王云钊.骨与关节创伤.见：吴恩惠 ，张景荣，曹来宾主编.放射学.下册.北京：人民卫生出版社，1996，5：98-99.
[2] 罗建光，杨东益，李德泰，等.颌面部骨折的CT扫描和三维重建.临床放射学杂志，1998，17（4）：205-207.
[3] 李金平，高波，李涛，等.64层VCT后处理重建对手足关节疾病的评价.实用放射学杂志，2010，4：533-535.
[4] 王云钊.骨与关节创伤.见：吴恩惠 ，张景荣，曹来宾主编.放射学.下册.北京：人民卫生出版社，1996，5：86-90.
[5] 孟浚非，肖恩华.骨骼与软组织的创伤.见吴恩惠主编.医学影像学.第5版. 北京：人民卫生出版社，2003，12：64.
[6] 吴恩惠 CT发展概况. .见：刘玉清，李铁一，陈炽贤 主编.放射学.上册.北京：人民卫生出版社，1996，5：18.
[7] 黄飚，梁长虹，张水兴. 常见图像后处理方法 .见：梁长虹，赵振军 主编.多层螺旋CT血管成像.北京：人民军医出版社，2008，5：91-94.
[8] 雷杰，杨海山，韩志国，等. 膝关节韧带损伤的MRI诊断 . 实用放射学杂志，2010，1：60-70.
【关键词】图像后处理；关节面骨折；膝关节；体层摄影技术；X线计算机
【中图分类号】R68 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7484（2013）11-0769-01
膝关节是全身第二大关节，由股骨髁、胫骨髁和髌骨组成。膝关节有较大范围的功能活动和强有力的支持作用，最易遭受外伤（1）导致骨折。普通X线片骨科医生对骨折是否累及关节面以及对合适的治疗方案的选择比较困难，以往CT三维重建技术在骨关节疾病的诊断由于受到设备条件的限制，很少涉及四肢小关节部位（2），随着多层面螺旋CT三维重建技术的不断完善，特别是关节分离技术的应用，可以为医生显示复杂结构的每个骨与软组织情况（3）。在本文中，笔者使用常规X线片，多层面重组（MPR），最大密度投影（MIP）和容积再现（VR）及关节分离技术对68例经手术证实的膝关节涉及关节面骨折的图像进行回顾性研究，旨在探讨VR关节分离技术的优势，为临床提供更多的诊断信息。
1 材料和方法
选择68例经手术证实的膝关节涉及关节面骨折的MSCT资料，男53例，女15例。年龄14～68岁，平均（36.7+1.8）岁，所有病例均有常规X线片和CT后处理图像。
CT扫描使用GE公司16层螺旋CT机（BrightSpeed Elite Select），层厚5mm，螺距1.375：1，床速27.5，120Kv，150-200mA，重建1.25mm或0.625mm，采用标准算法。将薄层图像进行MPR，MIP，VR以及将VR图像进行剪切，实现关节分离，结合轴位图像做出综合分析、比较和诊断。重点对比常规X线片，MPR，MIP，VR及VR关节分离技术对显示骨折类型、骨折范围、关节腔内游离体及数目的显示情况。
2 结果
膝关节涉及关节面骨折68例。X线共发现62例，66处骨折，对于关节面受累情况不能完整显示，对于微小骨折不易显示，对于关节游离体存在显示不清或显示数目少于实际数目的情况，同时对于外伤性游离体的来源较难判断。MSCT轴位扫描和MPR对于68例骨折都有显示，可以清晰的看到关节面的受累情况，但对于相邻其他部位的微小骨折容易忽视，造成漏诊，同时缺乏立体感，不能任意角度旋转。而VR及其关节分离技术，对于MSCT轴位扫描和MPR所显示骨折均能清晰显示出来，而且新发现两处细微骨折。它既可以清晰显示空间关系，又可以通过关节切割分离技术，清晰显示骨折全貌和关节面受累情况，并且可以进行任意角度，任意方向旋转，将病变部位完全呈现出来，同时通过阈值的调整，可以呈现常规X线片和CT轴位扫描所不能清晰显示的肌腱，韧带和皮肤表面血管解剖。
3 讨论
3.1 膝关节创伤的X线诊断，必须密切协助临床从最大限度恢复伤员的劳动能力出发，做到正确分析骨折解剖和创伤转机，为临床提供确切的诊断，认真观察复位是否合乎功能要求，正确估计预后，使病人获得应有的功能恢复（4）。CT对于骨盆、髋、肩、膝等关节以及脊柱和面骨外伤的检查非常重要，可以了解这些解剖结构比较复杂的部位有无骨折和骨折碎片的数目及位置，三维重建时可以立体显示骨折的详情，有利于临床处理（5）。
3.2 VR及其关节分离技术优势 膝关节的损伤骨折一直以来以常规X线片为主，但由于常规X线片是把具有三维的立体结构摄成二维的平面图像，影像相互重叠，相邻的器官或组织，则不能形成对比构成图像。如对X线的吸收差别小，则不能形成对比构成图像（6）在膝关节骨折中，由于患者疼痛和功能障碍，往往造成膝关节正侧位片位置不标准，胫骨、股骨髁相互重叠，射线不能径直穿过关节间隙，加之胫骨、股骨髁密度差别不大，所以对于膝关节关节面显示不佳。CT横断图像的特点是检查方便、迅速而安全，检查时只要病人不动的卧于检查床上，即可顺利完成检查（6）。其图像为断面图像，密度分辨率高，虽然提高了骨折的检出率和诊断的准确率，但空间分辨率不高，缺乏立体感。多层面螺旋CT技术使得CT的数据采集实现了容积采集和各向同性三维后处理，VR技术应用而生。VR技术首先确定扫描容积内的像素密度直方图，以直方图的不同峰值代表不同组织，然后计算每个像素的不同组织百分比，继而换算成不同灰阶，以不同的灰阶（或色彩）及不同的透明度三维显示扫描容积内的各种结构（7）。VR是最好的三维重组方法，它保持了原始CT数据中的解剖关系，既可以进行任意角度，任意方向旋转，将病变部位完全呈现出来，同时通过阈值的调整，可以呈现常规X线片和CT轴位扫描所不能清晰显示的肌腱，韧带和皮肤表面血管解剖；还可以应用切割法实现关节分离，去除遮挡病变组织的其他组织，清晰显示骨折线和关节面的受累情况。
3.3 VR及其关节分离技术局限性 VR由于能够进行任意角度，任意方向旋转，决定了VR的数据量很大，所成图像很多，虽然在工作站上可以随心所欲的旋转切割，但要把大量有用的信息显示在有限的图像介质上，则有点促襟见肘；故只能将主观认为是病变的部位进行旋转、切割体现出来。这样一来，VR图像则与三位重建后处理操作者息息相关，由于操作者水平和思维的不同，可能造成在旋转、切割时将有用的信息丢失，不能客观显示病变。还有，VR技术通过阈值调整，可以清晰显示肌腱，韧带和皮肤表面血管解剖，对于肌腱、韧带的完全断裂可以显示，但对于肌腱、韧带的不全损伤、出血、水肿，半月板的损伤则不能很好显示；而MRI可多层面，多序列、多方位成像，可以清晰显示膝关节韧带损伤的程度、部位及其他的合并损伤（8），故MRI应作为膝关节创伤的首选。
3.4 VR及其关节分离技术的临床应用 基层医院骨与关节的创伤相对较多，且临床有条件进行各种手术及固定处理，对影像学检查依赖性较高。在膝关节骨折的应用中，尽管VR技术相对于MRI成像技术有不足的地方，但对于基层医院来说，往往因为没有MRI设备而导致MRI检查无法进行。而多层面CT近年来逐渐广泛在县级医院开展起来了，使得VR的应用成为可能。这个时候，VR技术相对于常规X线片，横断面CT图像则其优越性明显显现出来，不失为一种相对全面的检查技术。故16层螺旋CT后处理关节分离技术在膝关节骨折的诊断中有很大的优势
参考文献：
[1] 王云钊.骨与关节创伤.见：吴恩惠 ，张景荣，曹来宾主编.放射学.下册.北京：人民卫生出版社，1996，5：98-99.
[2] 罗建光，杨东益，李德泰，等.颌面部骨折的CT扫描和三维重建.临床放射学杂志，1998，17（4）：205-207.
[3] 李金平，高波，李涛，等.64层VCT后处理重建对手足关节疾病的评价.实用放射学杂志，2010，4：533-535.
[4] 王云钊.骨与关节创伤.见：吴恩惠 ，张景荣，曹来宾主编.放射学.下册.北京：人民卫生出版社，1996，5：86-90.
[5] 孟浚非，肖恩华.骨骼与软组织的创伤.见吴恩惠主编.医学影像学.第5版. 北京：人民卫生出版社，2003，12：64.
[6] 吴恩惠 CT发展概况. .见：刘玉清，李铁一，陈炽贤 主编.放射学.上册.北京：人民卫生出版社，1996，5：18.
[7] 黄飚，梁长虹，张水兴. 常见图像后处理方法 .见：梁长虹，赵振军 主编.多层螺旋CT血管成像.北京：人民军医出版社，2008，5：91-94.
[8] 雷杰，杨海山，韩志国，等. 膝关节韧带损伤的MRI诊断 . 实用放射学杂志，2010，1：60-70.