CT三维图像重建在关节内骨折诊断中的应用
作者：袁元杏 刘康 唐秉航
单位：中山市人民医院骨科， 广东 中山 528403
关键词：骨折；关节；体层摄影术；X线计算机
临床骨科杂志000404
【摘要】 目的 探讨螺旋CT三维图像重建显示关节内骨折的价值。方法 在20例关节内骨折患者中应用Hispeed螺旋CT机进行扫描，再将资料通过Windows工作站应用成像软件进行表面遮盖法三维成像，或再以关节解体技术充分显示损伤的关节面，细致观察关节损伤情况。结果 CT三维图像重建能清晰显示所有病例的关节内骨折及损伤细节情况，结合关节解体技术，能逼真地显示关节损伤的立体形态。所示结构清晰，与临床实际相符，无失真现象。结论 螺旋CT三维重建技术，结合关节解体技术和图像旋转技术，能显示关节内骨折的细节，术前应用有利于选择手术入路及内固定方法，减少手术创伤和手术失误。
, 百拇医药
【中图分类号】 R684 【文献标识码】 A 【文章编号】 1008-0287(2000)04-0251-04
Three-dimensional image reconstruction of intra-articular fracture with spiral computed tomography
Yuan Yuanxing, Liu Kang, Tang Binghang
(Dept of Orthopaedics, The People's Hospital of Zhongshan City, Zhongshan，Guangdong 528403)
【Abstract】 Objective To discuss the value of spiral computed tomography in revealing details of intra-articular fractures with three-dimensional image reconstruction and related clinical significance. Methods 20 cases of intra-articular fracture were scanned with Hispeed spiral CT scanner,and the data obtained were processed in consequence Windows work station for three-dimensional image reconstruction with shaded surface display technique. Joint-separation technique was used to show details of the fractures. Results Spiral CT revealed every detail of the fractures in three-dimensional images of all patients. three-dimensional images clearly drew the stereoscopic injured surface with the help of joint-separation technique. The images were so clear and as true as the original anatomy without any deviation. Conclusion With the combination of three-dimenensional image reconstruction, joint-separation and image-rotation technique, the details of intra-articular fracture can be perceived. three-dimensional image reconstruction is helpful in designing operative approach and internal fixation，even diminishing the operative trauma and mismanagement.
, 百拇医药
【Key words】 fractures; joints; tomography, X-ray computer
为恢复关节功能、减少远期并发症，对关节内骨折的治疗，首先是要最大限度地恢复关节面的光滑与平整，这就要求术者术前对关节内骨折的部位、形态、骨折移位方向及程度等有关情况有立体的感性认识，从而选择相应的手术入路及手术方法，确保手术达到预期目的。1998年2月～1999年12月，我院在关节内骨折患者中开展CT三维图像重建以指导手术，应用20例，效果良好。
1 材料与方法
1.1 病例资料 本组20例，男13例，女7例，年龄18～45岁。膝关节内骨折16例(包括膝关节交叉韧带损伤3例，胫骨平台骨折7例，股骨髁骨折6例)，髋关节内骨折4例(4例均为髋臼骨折)。致伤原因：车祸17例，打击伤3例。入院后均行X线检查确认为关节内骨折，为进一步了解骨折情况并指导治疗，于术前作CT三维图像重建，检查时间为伤后1～7天。
, 百拇医药
1.2 统计方法 为了解CT三维图像重建对手术的指导作用和效果，分别对本组各例手术情况(包括手术切口大小、出血量、手术时间)和住院时间作记录，并对临床愈合时间、关节功能进行随访。关节功能于术后半年作评分，膝关节按日本膝关节损伤功能评分法〔1〕评定；髋关节按我国赵文宽髋臼骨折功能等级评价法〔2〕评定。为便于比较，将等级量化，具体等级分值如下：优4分，良3分，尚可2分，差1分。另取同期因各种原因而未能行CT三维图像重建的24例患者(包括交叉韧带撕脱骨折2例，胫骨平台骨折9例，股骨髁骨折8例，髋臼骨折5例)作相应项目的记录对比。统计方法以SPSS 7.5软件包进行非配对计量资料组间t检验。
1.3 CT扫描及重建技术 使用Hispeed螺旋CT机及Windows工作站，将原始扫描的二维图像信息转送至工作站，应用重建软件进行三维表面遮盖法重建，构造出受伤关节的各方向立体图像。具体对髋关节的三维重建，是将表面重建图像沿Z轴(人体纵轴)旋转，即可逼真地显示髋关节前柱、前唇、后柱、后唇。并可显示表面骨折线及骨折移位情况及关节缺损形态，同时在X轴上调整观察方向，了解髋臼全型骨折形态。另外还可进行关节解体处理，去掉股骨头，直接观察髋臼全型。而对膝关节的三维重建，是将图像沿Z轴旋转，可观察到胫股骨的前外、后、内等各个侧面的骨质形态。再沿X轴旋转观察股骨髁的骨折细节。若将关节解体处理，可观察胫骨平台情况。
, 百拇医药
2 结果
本组20例关节内骨折患者，术前应用CT三维图像重建所示关节损伤情况与术中探查所见完全一致，据CT三维图像重建所见而确定的手术入路均能直接进入受伤区域。术前应用CT三维图像重建的膝关节内骨折组和髋关节内骨折组患者所选择的手术切口较小，手术所需的时间较短，术中出血少及创伤较小，术后恢复较快，住院时间较短；另外，髋臼骨折组骨折愈合时间缩短(见表1)。本组术后复查X线片示关节面光滑，内固定符合力学原理。在随访时的关节功能评价方面，膝关节内骨折组术后关节功能评分重建组明显高于未重建组；髋关节内骨折组术前应用CT三维图像重建与否，其术后的关节功能评分，经检验却未见明显差异，可能与病例数少有关，有待于进一步积累资料。
3 典型病例
例1，男，19岁。因摩托车车祸致左膝疼痛活动障碍2 h入院。查体：左膝肿胀、压痛，以膝后明显，屈伸活动障碍、疼痛，常规X线正侧位片(图1)示胫骨隆突骨折。再行CT三维图像重建(图2、3)示后交叉韧带胫骨止点撕脱骨折，骨折块前移至胫骨隆突位置。再复查膝关节斜位片，证实胫骨后唇有骨折块撕脱。遂在硬膜外麻醉下于膝后方入路，显露关节后方，证实为后叉韧带后附着点有1 cm×1 cm×0.8 cm骨折块撕脱，并向前上方移位进入关节内。行撕脱骨折切开复位钢丝内固定术，术后石膏托外固定。随诊3个月，骨折愈合，功能恢复良好。
, 百拇医药
例2，男，29岁。因摩托车车祸致左髋疼痛、活动障碍1 h入院。查左下肢缩短，轻度内收内旋，左髋肿胀、压痛、活动障碍。X线片(图4)示左髋臼骨折伴后脱位。即行左下肢骨牵引，术前再行CT三维图像重建(图5)示左股骨头脱位已整复，左髋臼后缘骨折，并见后缘一三角形骨折块脱落进入关节内。遂取左髋后外侧入路，显露左髋臼后缘，发现髋臼后缘粉碎性骨折，臼壁有一碎骨块脱落于关节腔内，而后缘较大骨折块向后下方移位。予骨折复位后钢板内固定，术后复查X线片示关节面恢复满意。
图1 左膝X线片示胫骨隆突骨折，可疑前交叉韧带损伤
A.正位；B.侧位
表1 术前行CT三维图像重建组与未重建组手术情况及预后比较(
±s) 组别
, 百拇医药
观察项目
切口大小(cm)
出血量(ml)
手术时间(min)
住院时间(天)
愈合时间(天)
关节功能(分)
膝关节内骨折
未重建组(n=19)
14.74±2.31
292.11±57.89
88.95±9.66
, 百拇医药
19.05±2.32
97.63±14.47
84.32±3.40
重建组(n=16)
11.88±3.10
210.63±67.78
67.50±8.94
16.25±2.27
92.75±9.39
94.19±2.14
t值
, 百拇医药 3.13
3.84
6.77
3.60
1.20
10.05
P值
0.004
0.001
0.000
0.001
0.239
0.000
, 百拇医药
髋关节内骨折
未重建组(n=5)
22.40±1.14
326.00±37.14
85.00±5.00
18.20±0.84
109.20±6.26
3.40±0.55
重建组(n=4)
11.25±0.96
155.00±26.46
, 百拇医药 56.25±4.79
13.50±0.58
80.50±4.04
4.00±0.00
t值
15.95
8.05
8.78
9.95
8.31
2.16
P值
0.000
, http://www.100md.com
0.000
0.000
0.000
0.000
0.068
图2 左膝CT三维图像重建矢状纵切，示胫骨后上缘撕脱骨折，证实后交叉韧带损伤
图3 左膝CT三维图像重建后面观，示胫骨后上缘骨块撕脱移位，证实后交叉韧带损伤
4 讨论
4.1 CT三维图像重建的应用原理 CT三维图像重建是利用计算机技术，通过对组织的连续薄层扫描，将所得数据储存，然后重新调出，通过表面遮盖法对图像进行三维接合而得出的纯三维图像。重建质量高，无失真现象〔3〕。三维表面遮盖法只是螺旋CT三维重建技术之一，它可较好地显示骨折的表面形态〔4〕。据报道，四维重建通过容积重建技术，能在显示立体结构的同时显示实体内部或后方结构，达到四维显示效果。至于关节解体技术是在二维图像上移去某一表层结构，然后再行三维或四维重建，从而能更直观地演示深层结构。
, http://www.100md.com
图4 左髋正位X线片示髋臼骨折伴左股骨头向后上方脱位
图5 左髋CT三维图像重建俯视图，脱位股骨头已复位，示髋臼后壁大块骨折移位，伴臼窝内骨碎块脱落占位
4.2 CT三维图像重建的临床意义 CT三维图像重建可让术者从不同方向角度观察受损关节，甚至可对遮挡部分进行“搬开”观察，图像清晰，不仅使诊断更精确，而且能使术者于术前形成对关节损伤情况的立体感性认识，准确指导手术入路，使手术能以最小的创伤精确而细致地完成。另外，通过对骨折线形态、骨折移位方向及相邻损伤组织的直接观察，更便于术者术前对受伤机制正确判断和在力学上作初步分析，有利于选择合适的内固定方法，不仅在生理上达到解剖复位，更能从力学上达到牢靠固定。
既往髋臼粉碎性骨折，由于仅有X线片资料作参考，对髋臼骨折的骨折片来源、方位形态等了解欠细致。一般先从在阅片时认为损伤较重的一方(前侧或后侧)入路，探查后发现实际骨折情况与片中所见不一致或单一切口尚不能完全解决问题时，再另加切口协同手术。这样不仅会加大创伤，而且手术费时，内固定效果亦常有不尽人意之处，这正是术者术前了解伤情细节并制订相应的手术计划的重要性所在。本组例1后交叉韧带撕脱骨折即在X线片上误以为胫骨隆突骨折(意味着前叉韧带损伤)。在膝关节肿胀以及检查时患者不十分合作的情况下，易误诊。在本组资料的综合分析中已明确，术前行CT三维图像重建，可使手术切口缩小、术中出血减少，住院时间缩短。因而，我们认为，对关节损伤患者，尤其是X线片不能提供充分的细节资料者，应行CT三维图像重建，协助诊断并指导治疗。
, 百拇医药
作者简介：袁元杏(1967-)，男，主治医师。研究方向：骨关节
参考文献
1，王亦璁主编. 膝关节外科的基础和临床[M]. 第1版， 北京: 人民卫生出版社，1999：552～554
2，赵炬才, 张铁良主编. 髋关节外科学[M]. 第1版， 北京: 中国医药科技出版社，1992：235～238
3，刘怀军主编. 螺旋CT与三维图像诊断学[M]. 第1版， 石家庄: 河北科学技术出版社， 1996:3～26
4，熊传之，郝敬明，胡春艾 等. 螺旋CT三维及四维重建在关节内骨折中的应用[J]. 中华骨科杂志，1999；19(11): 665～668
2000-06-06收稿，2000-09-12修回, http://www.100md.com
单位：中山市人民医院骨科， 广东 中山 528403
关键词：骨折；关节；体层摄影术；X线计算机
临床骨科杂志000404
【摘要】 目的 探讨螺旋CT三维图像重建显示关节内骨折的价值。方法 在20例关节内骨折患者中应用Hispeed螺旋CT机进行扫描，再将资料通过Windows工作站应用成像软件进行表面遮盖法三维成像，或再以关节解体技术充分显示损伤的关节面，细致观察关节损伤情况。结果 CT三维图像重建能清晰显示所有病例的关节内骨折及损伤细节情况，结合关节解体技术，能逼真地显示关节损伤的立体形态。所示结构清晰，与临床实际相符，无失真现象。结论 螺旋CT三维重建技术，结合关节解体技术和图像旋转技术，能显示关节内骨折的细节，术前应用有利于选择手术入路及内固定方法，减少手术创伤和手术失误。
, 百拇医药
【中图分类号】 R684 【文献标识码】 A 【文章编号】 1008-0287(2000)04-0251-04
Three-dimensional image reconstruction of intra-articular fracture with spiral computed tomography
Yuan Yuanxing, Liu Kang, Tang Binghang
(Dept of Orthopaedics, The People's Hospital of Zhongshan City, Zhongshan，Guangdong 528403)
【Abstract】 Objective To discuss the value of spiral computed tomography in revealing details of intra-articular fractures with three-dimensional image reconstruction and related clinical significance. Methods 20 cases of intra-articular fracture were scanned with Hispeed spiral CT scanner,and the data obtained were processed in consequence Windows work station for three-dimensional image reconstruction with shaded surface display technique. Joint-separation technique was used to show details of the fractures. Results Spiral CT revealed every detail of the fractures in three-dimensional images of all patients. three-dimensional images clearly drew the stereoscopic injured surface with the help of joint-separation technique. The images were so clear and as true as the original anatomy without any deviation. Conclusion With the combination of three-dimenensional image reconstruction, joint-separation and image-rotation technique, the details of intra-articular fracture can be perceived. three-dimensional image reconstruction is helpful in designing operative approach and internal fixation，even diminishing the operative trauma and mismanagement.
, 百拇医药
【Key words】 fractures; joints; tomography, X-ray computer
为恢复关节功能、减少远期并发症，对关节内骨折的治疗，首先是要最大限度地恢复关节面的光滑与平整，这就要求术者术前对关节内骨折的部位、形态、骨折移位方向及程度等有关情况有立体的感性认识，从而选择相应的手术入路及手术方法，确保手术达到预期目的。1998年2月～1999年12月，我院在关节内骨折患者中开展CT三维图像重建以指导手术，应用20例，效果良好。
1 材料与方法
1.1 病例资料 本组20例，男13例，女7例，年龄18～45岁。膝关节内骨折16例(包括膝关节交叉韧带损伤3例，胫骨平台骨折7例，股骨髁骨折6例)，髋关节内骨折4例(4例均为髋臼骨折)。致伤原因：车祸17例，打击伤3例。入院后均行X线检查确认为关节内骨折，为进一步了解骨折情况并指导治疗，于术前作CT三维图像重建，检查时间为伤后1～7天。
, 百拇医药
1.2 统计方法 为了解CT三维图像重建对手术的指导作用和效果，分别对本组各例手术情况(包括手术切口大小、出血量、手术时间)和住院时间作记录，并对临床愈合时间、关节功能进行随访。关节功能于术后半年作评分，膝关节按日本膝关节损伤功能评分法〔1〕评定；髋关节按我国赵文宽髋臼骨折功能等级评价法〔2〕评定。为便于比较，将等级量化，具体等级分值如下：优4分，良3分，尚可2分，差1分。另取同期因各种原因而未能行CT三维图像重建的24例患者(包括交叉韧带撕脱骨折2例，胫骨平台骨折9例，股骨髁骨折8例，髋臼骨折5例)作相应项目的记录对比。统计方法以SPSS 7.5软件包进行非配对计量资料组间t检验。
1.3 CT扫描及重建技术 使用Hispeed螺旋CT机及Windows工作站，将原始扫描的二维图像信息转送至工作站，应用重建软件进行三维表面遮盖法重建，构造出受伤关节的各方向立体图像。具体对髋关节的三维重建，是将表面重建图像沿Z轴(人体纵轴)旋转，即可逼真地显示髋关节前柱、前唇、后柱、后唇。并可显示表面骨折线及骨折移位情况及关节缺损形态，同时在X轴上调整观察方向，了解髋臼全型骨折形态。另外还可进行关节解体处理，去掉股骨头，直接观察髋臼全型。而对膝关节的三维重建，是将图像沿Z轴旋转，可观察到胫股骨的前外、后、内等各个侧面的骨质形态。再沿X轴旋转观察股骨髁的骨折细节。若将关节解体处理，可观察胫骨平台情况。
, 百拇医药
2 结果
本组20例关节内骨折患者，术前应用CT三维图像重建所示关节损伤情况与术中探查所见完全一致，据CT三维图像重建所见而确定的手术入路均能直接进入受伤区域。术前应用CT三维图像重建的膝关节内骨折组和髋关节内骨折组患者所选择的手术切口较小，手术所需的时间较短，术中出血少及创伤较小，术后恢复较快，住院时间较短；另外，髋臼骨折组骨折愈合时间缩短(见表1)。本组术后复查X线片示关节面光滑，内固定符合力学原理。在随访时的关节功能评价方面，膝关节内骨折组术后关节功能评分重建组明显高于未重建组；髋关节内骨折组术前应用CT三维图像重建与否，其术后的关节功能评分，经检验却未见明显差异，可能与病例数少有关，有待于进一步积累资料。
3 典型病例
例1，男，19岁。因摩托车车祸致左膝疼痛活动障碍2 h入院。查体：左膝肿胀、压痛，以膝后明显，屈伸活动障碍、疼痛，常规X线正侧位片(图1)示胫骨隆突骨折。再行CT三维图像重建(图2、3)示后交叉韧带胫骨止点撕脱骨折，骨折块前移至胫骨隆突位置。再复查膝关节斜位片，证实胫骨后唇有骨折块撕脱。遂在硬膜外麻醉下于膝后方入路，显露关节后方，证实为后叉韧带后附着点有1 cm×1 cm×0.8 cm骨折块撕脱，并向前上方移位进入关节内。行撕脱骨折切开复位钢丝内固定术，术后石膏托外固定。随诊3个月，骨折愈合，功能恢复良好。
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例2，男，29岁。因摩托车车祸致左髋疼痛、活动障碍1 h入院。查左下肢缩短，轻度内收内旋，左髋肿胀、压痛、活动障碍。X线片(图4)示左髋臼骨折伴后脱位。即行左下肢骨牵引，术前再行CT三维图像重建(图5)示左股骨头脱位已整复，左髋臼后缘骨折，并见后缘一三角形骨折块脱落进入关节内。遂取左髋后外侧入路，显露左髋臼后缘，发现髋臼后缘粉碎性骨折，臼壁有一碎骨块脱落于关节腔内，而后缘较大骨折块向后下方移位。予骨折复位后钢板内固定，术后复查X线片示关节面恢复满意。
图1 左膝X线片示胫骨隆突骨折，可疑前交叉韧带损伤
A.正位；B.侧位
表1 术前行CT三维图像重建组与未重建组手术情况及预后比较(
±s) 组别, 百拇医药
观察项目
切口大小(cm)
出血量(ml)
手术时间(min)
住院时间(天)
愈合时间(天)
关节功能(分)
膝关节内骨折
未重建组(n=19)
14.74±2.31
292.11±57.89
88.95±9.66
, 百拇医药
19.05±2.32
97.63±14.47
84.32±3.40
重建组(n=16)
11.88±3.10
210.63±67.78
67.50±8.94
16.25±2.27
92.75±9.39
94.19±2.14
t值
, 百拇医药 3.13
3.84
6.77
3.60
1.20
10.05
P值
0.004
0.001
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0.001
0.239
0.000
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髋关节内骨折
未重建组(n=5)
22.40±1.14
326.00±37.14
85.00±5.00
18.20±0.84
109.20±6.26
3.40±0.55
重建组(n=4)
11.25±0.96
155.00±26.46
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13.50±0.58
80.50±4.04
4.00±0.00
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15.95
8.05
8.78
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P值
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图2 左膝CT三维图像重建矢状纵切，示胫骨后上缘撕脱骨折，证实后交叉韧带损伤
图3 左膝CT三维图像重建后面观，示胫骨后上缘骨块撕脱移位，证实后交叉韧带损伤
4 讨论
4.1 CT三维图像重建的应用原理 CT三维图像重建是利用计算机技术，通过对组织的连续薄层扫描，将所得数据储存，然后重新调出，通过表面遮盖法对图像进行三维接合而得出的纯三维图像。重建质量高，无失真现象〔3〕。三维表面遮盖法只是螺旋CT三维重建技术之一，它可较好地显示骨折的表面形态〔4〕。据报道，四维重建通过容积重建技术，能在显示立体结构的同时显示实体内部或后方结构，达到四维显示效果。至于关节解体技术是在二维图像上移去某一表层结构，然后再行三维或四维重建，从而能更直观地演示深层结构。
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图4 左髋正位X线片示髋臼骨折伴左股骨头向后上方脱位
图5 左髋CT三维图像重建俯视图，脱位股骨头已复位，示髋臼后壁大块骨折移位，伴臼窝内骨碎块脱落占位
4.2 CT三维图像重建的临床意义 CT三维图像重建可让术者从不同方向角度观察受损关节，甚至可对遮挡部分进行“搬开”观察，图像清晰，不仅使诊断更精确，而且能使术者于术前形成对关节损伤情况的立体感性认识，准确指导手术入路，使手术能以最小的创伤精确而细致地完成。另外，通过对骨折线形态、骨折移位方向及相邻损伤组织的直接观察，更便于术者术前对受伤机制正确判断和在力学上作初步分析，有利于选择合适的内固定方法，不仅在生理上达到解剖复位，更能从力学上达到牢靠固定。
既往髋臼粉碎性骨折，由于仅有X线片资料作参考，对髋臼骨折的骨折片来源、方位形态等了解欠细致。一般先从在阅片时认为损伤较重的一方(前侧或后侧)入路，探查后发现实际骨折情况与片中所见不一致或单一切口尚不能完全解决问题时，再另加切口协同手术。这样不仅会加大创伤，而且手术费时，内固定效果亦常有不尽人意之处，这正是术者术前了解伤情细节并制订相应的手术计划的重要性所在。本组例1后交叉韧带撕脱骨折即在X线片上误以为胫骨隆突骨折(意味着前叉韧带损伤)。在膝关节肿胀以及检查时患者不十分合作的情况下，易误诊。在本组资料的综合分析中已明确，术前行CT三维图像重建，可使手术切口缩小、术中出血减少，住院时间缩短。因而，我们认为，对关节损伤患者，尤其是X线片不能提供充分的细节资料者，应行CT三维图像重建，协助诊断并指导治疗。
, 百拇医药
作者简介：袁元杏(1967-)，男，主治医师。研究方向：骨关节
参考文献
1，王亦璁主编. 膝关节外科的基础和临床[M]. 第1版， 北京: 人民卫生出版社，1999：552～554
2，赵炬才, 张铁良主编. 髋关节外科学[M]. 第1版， 北京: 中国医药科技出版社，1992：235～238
3，刘怀军主编. 螺旋CT与三维图像诊断学[M]. 第1版， 石家庄: 河北科学技术出版社， 1996:3～26
4，熊传之，郝敬明，胡春艾 等. 螺旋CT三维及四维重建在关节内骨折中的应用[J]. 中华骨科杂志，1999；19(11): 665～668
2000-06-06收稿，2000-09-12修回, http://www.100md.com