三维CT重建在胸腰椎骨折中的应用
作者：张 峻1 侯筱魁1 王以友1 朱振安1
单位：1 上海第二医科大学附属第九人民医院骨科 200011
关键词：胸腰椎骨折；体层摄影术；X线计算机
中国脊柱脊髓杂志980501 摘要 目的:探讨三维CT重建在评估胸腰椎骨折中的临床应用价值。方法:对14例胸腰椎骨折患者行X线片、CT扫描和三维CT重建检查，评估胸腰椎骨折脱位的程度，拟定治疗方案。结果：14例胸腰椎骨折X线片、CT扫描和三维CT重建诊断的创伤量分别为29、49和50。其中13例采取手术治疗。结论:三维CT重建能多角度立体显示椎体及附件的骨折，显示小关节水平方向的移位；能立体定位椎管内的碎骨块，显示继发性椎管狭窄的程度，指导术者对胸腰椎骨折准确分型，术中良好复位，解除骨块对脊髓的压迫，取得良好疗效。
, http://www.100md.com
Applications of three-dimensional computed tomography reconstruction in thoracolumbar fractures/ZHANG Jun HOU Xiaokui WANG Yiyou,et al//Chinese Journal of Spine and Spinal Cord,1998,8(5):242～244
Abstract Objective:To study the clinical significance of three-dimensional computed tomography (3-D CT) in thoracolumbar fractures.Method:14 cases of thoracolumbar fractures took the preoperative examination of X-ray,CT scan and 3-D CT.Based on these images,appopriate treatment were selected.Result:Analyzing 3-D CT images of 14 cases of thoracolumbar fractures,the traumatic quantity was 50,while in X-ray plains and axial CT was 29 and 49.13 cases had got surgical treatment.Conclusion:Through different views of spine,3-D CT can show the fractures of vertebral body and appendix clearly.And it is superior to CT scan in demonstrating the horizontal displacement of articular processes. It can help us locating the fragments in the vertebral canal spatially and evaluating the secondary narrowness of vertebral canal.So that the operator can evaluate fractures correctly,selecte the appropriate surgical approach.Remove the fragments in vertebral canal successfully and perform ideal reduction and fixation.
, 百拇医药
Authoraddress Department of Orthopaedics,Ninth Peoples Hospital，Shanghai Second Medical University,200011
Key words:Thoracolumbar fracture X-ray computer Tomography
近年来，国外将先进的计算机图像重建技术和CT扫描相结合，形成三维CT重建〔1、2〕。这项新技术在骨关节损伤中较多运用于髋臼骨折，有关胸腰椎骨折的三维CT重建国内外报导较少。作者收集了14例胸腰椎骨折患者的三维CT重建资料，就三维CT的临床应用进行探讨。
1 资料和方法
1.1 临床资料
我院1996年来对14例胸腰椎骨折的患者进行三维CT重建。14例患者中6例伴不全瘫痪，2例完全瘫痪。所有病例接受X线平片、CT扫描和三维CT重建的检查。
, http://www.100md.com
1.2 三维CT重建技术
我们选用Simens Somaton-ART CT扫描机。患者仰卧位，扫描范围从损伤椎体上一椎体的上缘至下一椎体的下缘。扫描条件：130kV，70mA，5S，512×512矩阵。扫描层厚为2mm。CT扫描数据传送到计算机工作台，采用3D-DISPLAY重建软件进行处理，根据程序要求选择阈值(150HU)进行计算，完成图像重建。按人体解剖坐标轴的原则，图像围绕X轴(身体左右横轴)和Z轴(身体上下纵轴)旋转并摄取图像。
2 胸腰椎骨折的三维图像分析
2.1 重建完成后，图像围绕X轴和Z轴旋转并切割可获得多个面的立体图像。
2.1.1 围绕Z轴旋转主要记录10幅图像：(1)前位、左前斜、左位、左后斜、后位、右后斜、右位、右前斜图像。从各个方向观察椎体及后面附件的骨折移位情况(图1，插Ⅱ)。(2)椎管内侧位图像。矢状面切割等分脊柱，剖开椎管，去除一半椎管，另一半绕Z轴旋转90°。观察椎体后缘有无骨折碎块突入椎管，造成椎管的继发性狭窄；观察椎体的排列有无前后移位，椎间孔有无狭窄(图2，插Ⅱ)。(3)椎管后位图像。以横突为连线额状面切割，去除后侧附件。观察椎体后缘碎入椎管的骨块的大小、形态以及后突的方向(图3，插Ⅱ)。
, 百拇医药
2.1.2 围绕X轴旋转主要记录2幅图像：损伤椎体俯视位和仰视位图像。重建单个损伤椎体，绕X轴旋转，观察爆裂性骨折导致椎体上下表面的粉碎程度，有无碎骨块突入椎管(图4、5，插Ⅱ)。
2.2 三维CT对胸腰椎骨折创伤量的观察
统计本组14例胸腰椎骨折X线平片、CT扫描和三维CT重建显示的创伤量(例如单个椎体、单侧椎板和单侧横突骨折累计创伤量为3)分别为29、49和50，经卡方检验，CT扫描和三维CT重建方法明显优于X线平片(P<0.01)；三维CT重建与CT扫描相比，在创伤量统计方面没有显著性差异，但在显示创伤量的质量上，前者有明显的优越性。
2.3 爆裂型胸腰椎骨折在三维CT上的表现
本组8例爆裂型骨折，三维图像上发现椎体上1/2粉碎严重，椎体骨折块分别向前后左右移位，常有碎骨块突入椎管(图4)。椎体下1/2的损伤程度较轻，下表面可见一条或数条裂纹(图5)。椎管内侧位显示椎体后缘有碎骨块突出，造成以上1/2为主的椎管继发性狭窄(图2)。椎管后位图像能明确碎骨块后突的方向(图3)，同时，能清晰显示上下关节突在额状面和矢状面的位置异常。椎管内侧位上可以观察到由于脱位引起的骨性椎管的台阶状改变(图2)。
, 百拇医药
3 讨论
三维CT重建是用横轴CT的资料,由计算机处理而获得的图像。目前有表面轮廓重建〔3～5〕和容积性重建〔6～8〕两种方法。从技术上讲，并没有提供新的数字信息〔9〕，但它却是以人们熟悉的方式显示，通过轴的旋转和切割，形成直观的图像，增加了人们对解剖结构和病理改变的认识能力，避免了因某些思维的误差而导致的误诊，从而提高了诊断水平。
3.1 三维CT重建在胸腰椎骨折分型中价值
3.1.1 三维CT重建对显示椎管内立体图像的价值 三维CT重建通过旋转和切割，多方位提供椎管内的立体图像，这是X线平片和CT扫描无法达到的。脊柱俯视位和仰视位，能观察骨折对骨性椎管完整性的影响；椎管内侧位能清晰显示脊柱骨折脱位所造成的继发性椎管和椎间孔的狭窄，显示椎体和关节突在矢状面上的移位；椎管后侧位为完整地认识椎体后缘碎裂骨块的大小、形态和移位方向提供了帮助。
, http://www.100md.com
3.1.2 三维CT重建在评估胸腰椎爆裂型骨折中的价值 胸腰椎爆裂型骨折多系垂直压缩暴力引起的损伤，椎体往往粉碎，常有碎骨块突入椎管压迫脊髓，有时还伴有小关节的脱位〔8〕。本组爆裂型骨折8例，X线仅显示椎体有骨折，但难以确定骨折的类型。三维CT发现椎体粉碎程度因暴力大小而不同。多数椎体往往上1/2爆裂严重，而下1/2椎体表现为一条或数条裂纹。其原因可能是暴力首先作用于椎体的上表面，引起粉碎性骨折，部分能量得以释放，椎体下1/2受到的力量逐渐减轻，损伤较轻。椎管内侧位和椎管后侧位图像能清晰显示来源于椎体后缘碎骨块的大小、形态和移位的方向。常规CT扫描虽然也能对椎管、椎间孔、附件等清晰显示，但它是平面影像，缺乏对脊柱立体的观察，对脊柱水平方向脱位也显示不佳〔10〕。三维CT能显示脊柱的整体形态，能清楚观察椎体前后和左右方向的移位、上下关节突的绞锁、骨性椎管台阶状改变等脱位征象。
3.2 三维CT重建在胸腰椎骨折手术方案选择中的价值
, 百拇医药
三维CT重建不仅具有X线平片对脊柱整体观察的优点，同时有CT扫描对脊柱附件骨折的高分辨率，使手术者对骨折有了全面的认识。尤其对爆裂型骨折伴碎骨块突入椎管，造成椎管继发性狭窄的病例，三维CT重建能多角度地立体定位骨折碎块，明确其来源、大小、形态和移位的方向，使手术者在术前对椎管内的情况充分认识。本组8例胸腰椎爆裂骨折，均有不同程度的碎骨块突入椎管。术前三维CT定位，术中复位骨折的同时将碎骨块去除或击入椎体后缘，减轻了对脊髓的压迫，对患者的预后有较好的作用。根据三维CT重建对椎板和椎弓根等附件的显示，指导我们合理地放置内固定器，取得加强脊柱稳定的效果。
3.3 三维CT重建应用中应注意的问题
3.3.1 高质量的三维CT重建依赖于超薄层的扫描 本研究采用2mm层厚的扫描，其图像质量优于5mm层厚的图像。5mm层厚或层厚更大的三维CT重建，图像表面的台阶十分明显，严重影响对骨关节的观察。
, http://www.100md.com 3.3.2 CT阈值的选择会影响观察结果 通过设定CT阈值，可去除无关组织对骨结构的遮挡。一般选择CT阈值150HU。阈值选定过高，原先正常的骨组织会出现许多稀疏影。而某些严重骨质疏松的患者，即便是常规的CT阈值，也会产生类似的稀疏影。
3.3.3 三维CT重建图像的伪影 在CT扫描过程中，患者的移动会在重建的图像上出现一条水平方向的“骨折线”。此外，CT机在扫描金属时会产生大片伪影，遮蔽了观察区域。本院CT机未配置去除金属伪影的程序，所以术后因为金属内固定物的影响而无法用三维重建的方法观察比较手术效果。
3.3.4 三维CT重建对部分骨折无法显示 我们采用CT扫描层厚为2mm，对于无移位的或移位<2mm的骨折无法显示。本组1例无明显移位的椎板骨折在三维CT中未能显示。
三维CT重建是一种较新的影像学技术，它既有X线平片对脊柱整体观察的优点，又兼有CT扫描对脊柱附件骨折的高分辨率，特别是对骨性椎管的立体显示是前二种检查方法无法达到的。由于技术限制，三维CT重建还存在着一些问题，所以它是一种与X线平片和CT扫描互补的检查手段。随着图像重建技术和CT机的发展，该技术在骨关节损伤中有着良好的应用前景。
, 百拇医药
4 参考文献
1 Deborah P,Donald R,Micheal A,et al.Perspective three-dimensional imaging of the musculoskelebal system.AJR,1986,147:545.
2 Elliot KF,Donna M,Derek RN,et al.Three-dimensional imaging.Radiology,1991,181:321.
3 Jeffrey LM,Micheal WV,et al.Surface imaging from computerized tomographic scans.Surgery,1983,94(2):159.
4 White MS.Three-dimentional computed tomography in the assessment of fractures of the acetabulum.Injury,1991,22(1):13.
, 百拇医药
5 Elliot KF,Donna M,Robert AD,et al.Advanced three-dimensional evaluation of acetabular trauma:Volumetricimage processing.J Trauma,1989,29(1):214.
6 William WS,Elliot KF,Donna M.Acetabular fractures:Optimal imaging.Radiology,1987,165:537.
7 Donna M,Elliot KF.Imaging of musculoskeletal trauma in three-dimensions .Radiology Clinics of North America,1989,27(5):945.
8 Thomas McC,Eldin K,Robert WG.The loading sharing classification of spine fractures.Spine,1994,19(15):1741.
, 百拇医药
9 Micheal WV, William GT,Stevens WG,et al.Musculoskeketal applications of three-dimensional surface reconstruction.Orthopedic Clinics of North America,1985,16(3):543.
10 Mark DM,Solomon B,John MB.Diagnostic imaging of spinal trauma.Radiology Clinics of North America,1984,27(5):855.收稿日期：1997-12-08 修回日期：1998-07-23
, http://www.100md.com(张 峻1 侯筱魁1 王以友1 朱振安1)
单位：1 上海第二医科大学附属第九人民医院骨科 200011
关键词：胸腰椎骨折；体层摄影术；X线计算机
中国脊柱脊髓杂志980501 摘要 目的:探讨三维CT重建在评估胸腰椎骨折中的临床应用价值。方法:对14例胸腰椎骨折患者行X线片、CT扫描和三维CT重建检查，评估胸腰椎骨折脱位的程度，拟定治疗方案。结果：14例胸腰椎骨折X线片、CT扫描和三维CT重建诊断的创伤量分别为29、49和50。其中13例采取手术治疗。结论:三维CT重建能多角度立体显示椎体及附件的骨折，显示小关节水平方向的移位；能立体定位椎管内的碎骨块，显示继发性椎管狭窄的程度，指导术者对胸腰椎骨折准确分型，术中良好复位，解除骨块对脊髓的压迫，取得良好疗效。
, http://www.100md.com
Applications of three-dimensional computed tomography reconstruction in thoracolumbar fractures/ZHANG Jun HOU Xiaokui WANG Yiyou,et al//Chinese Journal of Spine and Spinal Cord,1998,8(5):242～244
Abstract Objective:To study the clinical significance of three-dimensional computed tomography (3-D CT) in thoracolumbar fractures.Method:14 cases of thoracolumbar fractures took the preoperative examination of X-ray,CT scan and 3-D CT.Based on these images,appopriate treatment were selected.Result:Analyzing 3-D CT images of 14 cases of thoracolumbar fractures,the traumatic quantity was 50,while in X-ray plains and axial CT was 29 and 49.13 cases had got surgical treatment.Conclusion:Through different views of spine,3-D CT can show the fractures of vertebral body and appendix clearly.And it is superior to CT scan in demonstrating the horizontal displacement of articular processes. It can help us locating the fragments in the vertebral canal spatially and evaluating the secondary narrowness of vertebral canal.So that the operator can evaluate fractures correctly,selecte the appropriate surgical approach.Remove the fragments in vertebral canal successfully and perform ideal reduction and fixation.
, 百拇医药
Authoraddress Department of Orthopaedics,Ninth Peoples Hospital，Shanghai Second Medical University,200011
Key words:Thoracolumbar fracture X-ray computer Tomography
近年来，国外将先进的计算机图像重建技术和CT扫描相结合，形成三维CT重建〔1、2〕。这项新技术在骨关节损伤中较多运用于髋臼骨折，有关胸腰椎骨折的三维CT重建国内外报导较少。作者收集了14例胸腰椎骨折患者的三维CT重建资料，就三维CT的临床应用进行探讨。
1 资料和方法
1.1 临床资料
我院1996年来对14例胸腰椎骨折的患者进行三维CT重建。14例患者中6例伴不全瘫痪，2例完全瘫痪。所有病例接受X线平片、CT扫描和三维CT重建的检查。
, http://www.100md.com
1.2 三维CT重建技术
我们选用Simens Somaton-ART CT扫描机。患者仰卧位，扫描范围从损伤椎体上一椎体的上缘至下一椎体的下缘。扫描条件：130kV，70mA，5S，512×512矩阵。扫描层厚为2mm。CT扫描数据传送到计算机工作台，采用3D-DISPLAY重建软件进行处理，根据程序要求选择阈值(150HU)进行计算，完成图像重建。按人体解剖坐标轴的原则，图像围绕X轴(身体左右横轴)和Z轴(身体上下纵轴)旋转并摄取图像。
2 胸腰椎骨折的三维图像分析
2.1 重建完成后，图像围绕X轴和Z轴旋转并切割可获得多个面的立体图像。
2.1.1 围绕Z轴旋转主要记录10幅图像：(1)前位、左前斜、左位、左后斜、后位、右后斜、右位、右前斜图像。从各个方向观察椎体及后面附件的骨折移位情况(图1，插Ⅱ)。(2)椎管内侧位图像。矢状面切割等分脊柱，剖开椎管，去除一半椎管，另一半绕Z轴旋转90°。观察椎体后缘有无骨折碎块突入椎管，造成椎管的继发性狭窄；观察椎体的排列有无前后移位，椎间孔有无狭窄(图2，插Ⅱ)。(3)椎管后位图像。以横突为连线额状面切割，去除后侧附件。观察椎体后缘碎入椎管的骨块的大小、形态以及后突的方向(图3，插Ⅱ)。
, 百拇医药
2.1.2 围绕X轴旋转主要记录2幅图像：损伤椎体俯视位和仰视位图像。重建单个损伤椎体，绕X轴旋转，观察爆裂性骨折导致椎体上下表面的粉碎程度，有无碎骨块突入椎管(图4、5，插Ⅱ)。
2.2 三维CT对胸腰椎骨折创伤量的观察
统计本组14例胸腰椎骨折X线平片、CT扫描和三维CT重建显示的创伤量(例如单个椎体、单侧椎板和单侧横突骨折累计创伤量为3)分别为29、49和50，经卡方检验，CT扫描和三维CT重建方法明显优于X线平片(P<0.01)；三维CT重建与CT扫描相比，在创伤量统计方面没有显著性差异，但在显示创伤量的质量上，前者有明显的优越性。
2.3 爆裂型胸腰椎骨折在三维CT上的表现
本组8例爆裂型骨折，三维图像上发现椎体上1/2粉碎严重，椎体骨折块分别向前后左右移位，常有碎骨块突入椎管(图4)。椎体下1/2的损伤程度较轻，下表面可见一条或数条裂纹(图5)。椎管内侧位显示椎体后缘有碎骨块突出，造成以上1/2为主的椎管继发性狭窄(图2)。椎管后位图像能明确碎骨块后突的方向(图3)，同时，能清晰显示上下关节突在额状面和矢状面的位置异常。椎管内侧位上可以观察到由于脱位引起的骨性椎管的台阶状改变(图2)。
, 百拇医药
3 讨论
三维CT重建是用横轴CT的资料,由计算机处理而获得的图像。目前有表面轮廓重建〔3～5〕和容积性重建〔6～8〕两种方法。从技术上讲，并没有提供新的数字信息〔9〕，但它却是以人们熟悉的方式显示，通过轴的旋转和切割，形成直观的图像，增加了人们对解剖结构和病理改变的认识能力，避免了因某些思维的误差而导致的误诊，从而提高了诊断水平。
3.1 三维CT重建在胸腰椎骨折分型中价值
3.1.1 三维CT重建对显示椎管内立体图像的价值 三维CT重建通过旋转和切割，多方位提供椎管内的立体图像，这是X线平片和CT扫描无法达到的。脊柱俯视位和仰视位，能观察骨折对骨性椎管完整性的影响；椎管内侧位能清晰显示脊柱骨折脱位所造成的继发性椎管和椎间孔的狭窄，显示椎体和关节突在矢状面上的移位；椎管后侧位为完整地认识椎体后缘碎裂骨块的大小、形态和移位方向提供了帮助。
, http://www.100md.com
3.1.2 三维CT重建在评估胸腰椎爆裂型骨折中的价值 胸腰椎爆裂型骨折多系垂直压缩暴力引起的损伤，椎体往往粉碎，常有碎骨块突入椎管压迫脊髓，有时还伴有小关节的脱位〔8〕。本组爆裂型骨折8例，X线仅显示椎体有骨折，但难以确定骨折的类型。三维CT发现椎体粉碎程度因暴力大小而不同。多数椎体往往上1/2爆裂严重，而下1/2椎体表现为一条或数条裂纹。其原因可能是暴力首先作用于椎体的上表面，引起粉碎性骨折，部分能量得以释放，椎体下1/2受到的力量逐渐减轻，损伤较轻。椎管内侧位和椎管后侧位图像能清晰显示来源于椎体后缘碎骨块的大小、形态和移位的方向。常规CT扫描虽然也能对椎管、椎间孔、附件等清晰显示，但它是平面影像，缺乏对脊柱立体的观察，对脊柱水平方向脱位也显示不佳〔10〕。三维CT能显示脊柱的整体形态，能清楚观察椎体前后和左右方向的移位、上下关节突的绞锁、骨性椎管台阶状改变等脱位征象。
3.2 三维CT重建在胸腰椎骨折手术方案选择中的价值
, 百拇医药
三维CT重建不仅具有X线平片对脊柱整体观察的优点，同时有CT扫描对脊柱附件骨折的高分辨率，使手术者对骨折有了全面的认识。尤其对爆裂型骨折伴碎骨块突入椎管，造成椎管继发性狭窄的病例，三维CT重建能多角度地立体定位骨折碎块，明确其来源、大小、形态和移位的方向，使手术者在术前对椎管内的情况充分认识。本组8例胸腰椎爆裂骨折，均有不同程度的碎骨块突入椎管。术前三维CT定位，术中复位骨折的同时将碎骨块去除或击入椎体后缘，减轻了对脊髓的压迫，对患者的预后有较好的作用。根据三维CT重建对椎板和椎弓根等附件的显示，指导我们合理地放置内固定器，取得加强脊柱稳定的效果。
3.3 三维CT重建应用中应注意的问题
3.3.1 高质量的三维CT重建依赖于超薄层的扫描 本研究采用2mm层厚的扫描，其图像质量优于5mm层厚的图像。5mm层厚或层厚更大的三维CT重建，图像表面的台阶十分明显，严重影响对骨关节的观察。
, http://www.100md.com 3.3.2 CT阈值的选择会影响观察结果 通过设定CT阈值，可去除无关组织对骨结构的遮挡。一般选择CT阈值150HU。阈值选定过高，原先正常的骨组织会出现许多稀疏影。而某些严重骨质疏松的患者，即便是常规的CT阈值，也会产生类似的稀疏影。
3.3.3 三维CT重建图像的伪影 在CT扫描过程中，患者的移动会在重建的图像上出现一条水平方向的“骨折线”。此外，CT机在扫描金属时会产生大片伪影，遮蔽了观察区域。本院CT机未配置去除金属伪影的程序，所以术后因为金属内固定物的影响而无法用三维重建的方法观察比较手术效果。
3.3.4 三维CT重建对部分骨折无法显示 我们采用CT扫描层厚为2mm，对于无移位的或移位<2mm的骨折无法显示。本组1例无明显移位的椎板骨折在三维CT中未能显示。
三维CT重建是一种较新的影像学技术，它既有X线平片对脊柱整体观察的优点，又兼有CT扫描对脊柱附件骨折的高分辨率，特别是对骨性椎管的立体显示是前二种检查方法无法达到的。由于技术限制，三维CT重建还存在着一些问题，所以它是一种与X线平片和CT扫描互补的检查手段。随着图像重建技术和CT机的发展，该技术在骨关节损伤中有着良好的应用前景。
, 百拇医药
4 参考文献
1 Deborah P,Donald R,Micheal A,et al.Perspective three-dimensional imaging of the musculoskelebal system.AJR,1986,147:545.
2 Elliot KF,Donna M,Derek RN,et al.Three-dimensional imaging.Radiology,1991,181:321.
3 Jeffrey LM,Micheal WV,et al.Surface imaging from computerized tomographic scans.Surgery,1983,94(2):159.
4 White MS.Three-dimentional computed tomography in the assessment of fractures of the acetabulum.Injury,1991,22(1):13.
, 百拇医药
5 Elliot KF,Donna M,Robert AD,et al.Advanced three-dimensional evaluation of acetabular trauma:Volumetricimage processing.J Trauma,1989,29(1):214.
6 William WS,Elliot KF,Donna M.Acetabular fractures:Optimal imaging.Radiology,1987,165:537.
7 Donna M,Elliot KF.Imaging of musculoskeletal trauma in three-dimensions .Radiology Clinics of North America,1989,27(5):945.
8 Thomas McC,Eldin K,Robert WG.The loading sharing classification of spine fractures.Spine,1994,19(15):1741.
, 百拇医药
9 Micheal WV, William GT,Stevens WG,et al.Musculoskeketal applications of three-dimensional surface reconstruction.Orthopedic Clinics of North America,1985,16(3):543.
10 Mark DM,Solomon B,John MB.Diagnostic imaging of spinal trauma.Radiology Clinics of North America,1984,27(5):855.收稿日期：1997-12-08 修回日期：1998-07-23
, http://www.100md.com(张 峻1 侯筱魁1 王以友1 朱振安1)