【 影像技術 】數字化拼接

數字化拼接在全脊柱、全下肢的臨床應用

【醫學影像園】

王國亮 供稿

2016年1月10日

[摘要]

目的：探討數字化拼接在全脊柱、全下肢X線攝片中的的臨床應用價值。

方法：利用數字化攝影技術（DR）將分次取得的多幅脊柱或下肢的圖像，通過軟體拼接成一幅完整的全景圖像與一般成像技術進行對比，並對圖像進行質量控制便於臨床觀察、測量。

結果：80例中，全脊柱或全下肢成功拼接80例，拼接圖像能達到臨床診斷和治療要求。

結論：數字化拼接在全脊柱、全下肢的成像具有較大臨床應用價值。

［關鍵詞］數字化攝影；拼接；全脊柱；全下肢。

The clinical application of Digital stitching in the whole spine、the lower extremities

WANG Guo-liang,HU Mao-neng,ZENG min,WANG Li-fei,YU Liang,HAN xiao,DU dan

The third people』s hospital of hefei

[Abstract] Objective: to explore the digital stitching across the whole spine、the lower extremities X-ray film of the clinical value. Methods: using the technology of digital radiography (DR) ,get more images of the whole spine or the lower extremities, by joining together into a complete software panoramic image compared with the general imaging technology, and the image quality control to facilitate clinical observation and measurement.

Results: 80 cases, the whole spine or total 80 cases of lower extremity success stitching, stitching images to achieve the clinical diagnosis and treatment requirements.

Conclusion: the digital stitching across the whole spine、the lower extremities imaging has higher clinical value.

[Key words] digital photography; stitching; the whole spine;the whole extremities.

脊柱側彎畸形是多發於青少年的一種常見骨骼畸形，骨性關節炎、風濕性關節炎及雙下肢畸形如膝關節內外翻、「X」型和「O」型腿等也是骨科常見病、多發病，常累及下肢髖、膝、踝3個負重關節，引起膝關節的內、外翻畸形，影響患者的生活，甚至喪失工作能力。隨著醫療技術的發展這些疾病漸漸都可以外科手術和器械矯正的方法治癒或緩解癥狀。臨床在診治這類疾病時，往往需要以X光片為主要依據來對病變部位進行測量。以往X線檢查IP板成像或探測器規格多為14×17英寸，無法顯示全脊柱和全下肢的整個形態。因此拍攝全脊柱以及全下肢負重位X線片對脊柱側彎和膝關節置換術前計劃和術後評估具有特殊意義。我院於2012年1月開始，通過DR數字化攝影，分段連續、重疊採集數字化圖像，利用軟體對圖像進行拼接的方式來獲得全脊柱、全下肢的圖像，滿足了臨床需要，現總結如下。

1.資料和方法

1.1一般資料

收集2012年1月至2014年1月80例骨科門診和住院治療的患者，其中男性32例，女性48例；年齡15～80歲，平均年齡（44.5±6.5）歲；其中全脊柱攝影30例；全下肢攝影50例。主要病種為脊柱側彎和膝關節退變畸形等。

1.2設備

美國GE Definium 6000型DR，Photoshop CS3 10.0軟體，eFilm2.1免費軟體，KONICA乾式激光相機，KONICA醫用紅外激光膠片。自製寬80cm高200cm體位架和長60cm寬50cm高40cm墊高凳見圖1。直徑6mm鋼珠一枚作為體表標記物。

1.3攝影方法

攝片時患者站立於探測器前體位架內（拍攝全下肢時需要患者站在墊高凳上），攝影距離（焦片距）180cm-200cm，攝影方法取消球管與探測器自動跟蹤功能，改為手動曝光模式，將球管固定在全脊柱或全下肢範圍中點，全脊柱中心線一般在T12-L1之間，全下肢中心線一般在膝關節髕骨上緣，探測器從上至下對脊柱或下肢連續攝取部分重疊的數幅圖像。攝取脊柱全長正、側位片，正位背部和臀部緊貼背板，雙手自然下垂輕握扶手，固定身體不動，從上至下連續攝取部分重疊的2~3幅圖像；攝側位時，雙手上舉輕握攝片架側面上方扶手，一側身體緊貼背板，保持不動，圖像採集同正位。下肢全長一般攝取正位，擺位前在股骨和脛骨中點上下約10～15 cm 處、骨幹中心平面外側皮膚上各粘貼1個直徑6mm 的鋼珠。因探測器有效下緣距地面為30 cm，故患者須站立於體位架墊高凳上，面向球管,雙下肢緊貼背板，雙足併攏足尖向前，雙手自然下垂輕握扶手，固定身體不動。從上至下連續攝取部分重疊的三幅圖像。

1.4拼接方法

1.4.1全脊柱拼接方法

全脊柱拼接方法，攝片結束後圖像由網路傳至eFilm工作站，對圖像的窗寬窗位做細微的調整，使分段圖像重疊之間部分的灰度與對比度相近，再將圖像導出為JEPG格式，通過PS軟體進行拼接，在脊柱拼接時，以椎體為拼接參照物，拼接重疊部分圖像的椎體，為了圖像更好的重疊，PS軟體可以將拼接的圖像透明度調節成50%，待脊柱完全重疊後，再將透明度調節成100%，可見圖像完全重合，如果此時兩幅圖像之間灰度對比度還有較細微的差異可以通過PS軟體中的曲線調節使得兩幅圖像之間的灰度對比度完全一致，這時點擊合併圖像，再對接縫處進行美化處理，保存圖像為JEPG格式，再將圖像導入EFLIM中，進行後處理和列印。

1.4.2全下肢的拼接方法

全下肢的拼接方法與全脊柱大致相同，由於骨性標誌不是非常明顯，所以要以體表標記物6mm鋼珠為拼接參考，由於X線影像的放大與變形受X線投影過程中幾何條件的控制，所以對於全下肢的拼接要結合標記物與骨性標誌共同為參考。全下肢圖像導入eFilm後，對圖像進行放大，對鋼珠直徑進行像素測量給予測得的像素值賦予6mm的長度，軟體自動生成比例尺，便於臨床後期測量。

2.結果

本組80例中全脊柱30例，全下肢50例，一次拼接成功79例。評價標準：頸椎、胸椎、

腰椎及骶椎或雙髖關節、股骨、膝關節及踝關節重組影像結構清晰，對比度高，對位對線好，整體上能對全下肢或全脊柱進行觀察診斷，影像質量完全達到臨床對下肢力線、長度和COBB角測量要求[1]（圖2）。1例由於膝關節嚴重變形站立不穩，導致圖像無法對位，第一次拼接失敗，重新攝片後拼接成功。

3.討論

3.1攝片時的注意事項

全脊柱、全下肢DR採集需要多次曝光，就要考慮呼吸和肢體活動，呼吸主要引起肋骨的運動，軀體的運動會使拼接部位產生移位，影響圖像質量[2,3]。對於呼吸運動，筆者採取拼接點避開肋骨的方法，用下頸椎和上端腰椎拼接。因此攝影時一定要注意在這兩個位置有重疊點且餘量要大，以便選擇最佳點。對肢體運動，在檢查前要向受檢者說明檢查過程，囑其不要活動，筆者所在科室自製了外固定架，讓受檢者有所依靠，目前因患者活動造成失敗的很少。在滿足以上條件外，圖像的拼接點盡量避開臨床興趣區域，進一步減少興趣區域的失真。在攝片期間，照射野大小不可調整，患者呼吸要盡量平靜，要囑患者不可移動，如果投照中有移動，應重新攝正或側位的全系列片，圖像質量滿意時可以結束檢查。

3.2攝片條件的選擇及照片的整體密度

DR攝影使用了電離室技術，根據電離室部位不同會產生不同的密度值，如果這樣拼接，會產生影像密度三截分明，無整體觀[4]。不用電離室自定義曝光條件，不同部位選擇不同條件，並使用的組織均衡軟體，弱化了對比，全片獲得了基本相似的密度。全脊柱正位頸、胸椎部分使用70-80Kv，30-40mAs，腰椎、骶尾椎和骨盆部分使用80-90Kv，40-60mAs。全脊柱側位90-100Kv，50-70mAs。全下肢骨盆部分使用80Kv，60mAs，股骨及膝關節部分使用70Kv，40mAs，脛腓骨及踝關節部分使用60Kv，30mAs。

3.3全脊柱、全下肢X線片的臨床應用價值

全脊柱、全下肢X線片要求站立位負重下拍攝，是CT和MR無法達到的[5]。全脊柱X 線片範圍包括C5-S1 椎體，包含雙側肩部及骨盆。片內頸椎、胸椎、腰椎、骶椎、雙肩及骨盆重組影像結構清晰，對比度高，對位、對線好，能清晰顯示全脊柱的全貌，能夠滿足臨床測量脊柱Cobb 角及臨床人體平衡線等指標的測量。全下肢X線片範圍包括骨盆、股骨、膝關節、脛腓骨和踝關節，拼接後影像清晰, 密度呈線性變化，放大率低，功能位影像質量完全達到臨床對下肢力線、長度測量要求，為下肢髖、膝及踝關節置換術治療方案選擇及術後療效評價起重要作用[6]。

本院放射科所有數字化攝影拼接法，准入門檻低，對設備要求不高（CR、DR 成像系統均適用），檢查費用相對低廉（性價比高），射線照射劑量低，拼接方法簡單、實用，拼接後圖像質量高，完全能滿足臨床觀察、診斷及測量要求，並可多格式進行網路存儲、傳輸，適合各等級醫院廣泛推廣、應用。

參考文獻：

[1]史建靜,許宗永,趙曉君.全下肢及全脊柱成像技術的臨床應用.放射學實踐.2005,20(9):833-834.

[2]ZHANG Xin-hua,QIU Yong,ZHANG Bin,et al.The study and application of extra-long X-ray set of total spine photography[J].Chinese Journal of Radiology,2002,36(1):82-83.[張新華,邱勇,張冰,等.X線超長規格全脊柱攝影裝置的研製與應用[J].中華放射學雜誌, 2002,36(1):82-83.]

[3]秦民益,吳瓊班,邱勇,等.負重位全下肢、骨盆及脊柱的整體成像研究[J].醫學影像學雜誌,2003,13(10):788-789.

[4]王振毅.採用分段攝影法讓無脊柱攝影功能的DR實現全脊柱成像的方法探討.生物工程醫學與臨床,2010，14(4):311-312.

[5] 楊勇,賈勤剛,徐常傑,等.MRI 全脊柱移床掃描對脊柱疾病的診斷[J].實用放射學雜誌,2004,20(7):614- 616.

[6]周興寧,徐中佑，等.全脊柱數字化拼接成像技術的臨床應用價值.中國現代醫生,2011,22(49):113-115.

總編：花亭湖 審稿：春曉 編輯：小靜