专利名称：多排ct三维重建测量肱骨头扭转角的方法
技术领域：
本发明涉及一种骨科医学中肱骨头扭转角的测量方法，特别涉及利用多排X线CT(X-ray computed Tomography)三维重建测量肱骨头扭转角的方法。
背景技术：
肱骨头扭转角(retroversion angle or retrotorsion angle)，是指肱骨头中轴线与肱骨远端内外上髁连线或滑车轴线的夹角，肱骨头扭转角是肩关节假体设计、假体选择及肩关节重建手术的核心指标之一，有着非常重要的临床意义。其测量方法包括直接解剖学测量、X线平片测量、CT二维法测量等。
直接解剖学测量Pearl ML，Volk AG.Retroversion of the proximalhumerus in relationship to prosthetic replacement arthroplasty.J ShoulderElbow Surg.1995，4(4)286-289用21例尸体肱骨标本，肱骨头侧定义线为头关节面直径(头周直径)的垂线，远端定义线滑车轴线，定义线上贯穿钢针，肱骨在夹骨器上可以旋转，肱骨头扭转角测值29.8°±11.3°(10°～55°)，直接解剖学测量用夹骨器等装置，仅用于标本，不能适用于患者，没有实用性。
X线平片测量Kronberg M，Brostm LA，Soderlund V.Retroversion ofthe humeral head in the normal shoulder and its relationship to the normal rangeofmotion.Clin OrthopRelat Res.1990，253113-117用50位健康人100例肩关节X线平片测量，病人仰卧位，肩关节90°屈曲、外展10°，肘关节90°屈曲，上臂旋转中立位，其平片投照位置是半轴位(Semiaxial view)，肱骨头侧定义线为关节面直径的垂线，远端定义线为内外上髁连线，肱骨头扭转角测值优势侧33°±9.3°，非优势侧29°±8.4°，X线平片测量由于受X线拍片距离、射线中心线角度及投照体位影响，不够精准。
CT二维法测量Hernigou P.Duparc F.Hemigou A.Determining humeralretroversion with computed tomography.J Bone Joint Surg(Am).2002，84(10)1753-176使用CT二维法测量120例标本，肱骨头侧定义线关节面的垂线，远端定义线为内外上髁连线，头扭转角17.6°±12.3°，如果远端定义线为前臂轴线的垂线，头扭转角28.8°±6.4°。这种方法由于肱骨头侧最大层面难以精确获得，肱骨远端的内外上髁又不在同一层面显示，因此扭转角定义线难以精准获得，同时CT二维法求肱骨头扭转角受体位影响较大，要求肱骨中立旋转位、0°后伸、0°外展，X线束垂直于床面。由于这些原因，造成该测值方法欠准确，而且很费时。
也有CT三维重建测量，Boileau P，Walch G.The three-dimensionalgeometry of the proximal humerus.Implications for surgical technique andprosthetic design.J Bone Joint Surg(Br)，1997，79(5)857-865.使用与计算机相连的数字化测量装置分析65例标本，肱骨头侧定义线为关节面直径(头周直径)的垂线，当远端定义线为肱骨内外上髁最凸点连线，肱骨头扭转角测值17.9°±13.7°(-6.7°～47.5°，负值表示头扭转角向前成角)，当远端定义线为内侧髁和滑车连线的平行线，又称肘切线，其测值为21.5°±15.1°(-10.3°～56.5°)，该研究清晰地给出肱骨头扭转角定义线的示意图，但没有涉及如何在标准的俯视位把肱骨头、及远端的肱骨内外上髁重叠在同一幅图像里，同时要保证其定义线所需的骨性标志清楚，这样也造成测量结果不准确。
发明内容
本发明的目的是提供一种简便、快捷、准确的肱骨头扭转角的测量方法。具体技术方案如下一种多排CT三维重建测量肱骨头扭转角的方法，包括以下步骤(1)、肩关节标本或人体置于检查床上，以正交定位线分别居于肱骨前面中轴、侧面中轴为准；(2)、CT扫描 使用多排CT扫描仪对肩关节进行连续扫描数据采集，扫描范围从肩峰到肱骨滑车末端，CT扫描参数是120～140KV，有效mAs130～160，准直器宽度0.75mm，采集层厚1～8mm，重叠0.5～1.5mm重建，重建层厚1～3mm；(3)、三维重建 用容积再现成像处理方式重建肩关节，再用容积再现技术中的肩关节模式，切割分离肩胛骨，获得肱骨三维重建图像；(4)、获取肱骨扭转角的定义线 俯视位观察，用CT扫描仪工具栏中的画圆工具，拟合重叠肱骨头关节面画圆，该圆与肱骨头关节面分离处的交点为A、B两点，其连线AB为头周直径，作线AB的垂直平分线EF为肱骨头中轴线即为肱骨头扭转角的近端定义线，当肱骨头远端前关节面被肱骨头重叠，内上髁C点为俯视位观察的最凸点，外上髁D点为俯视位观察露出小三角形的最凸点，作内上髁、外上髁最凸点的连线CD即为肱骨扭转角的远端定义线，线EF与线CD的夹角为肱骨头扭转角，用CT扫描仪自带的角度测量工具测出该角度值。
步骤(1)中以正交定位线分别居于肱骨前面中轴、侧面中轴为准，如果不能居中轴者用小布袋调整使其中轴线居中。
步骤(2)中肩关节的扫描范围是从肩峰到肱骨滑车末端，因为肩峰是肩关节最高处，滑车末端是肱骨最远端。
步骤(4)对于A、B两点和C、D两点的确定非常重要，直接关系到肱骨头扭转角测量值的准确性，用目测法观察肱骨头关节面弧度变化最明显处作连线，这种方法是根据人的主观判断，受人为因素的影响误差较大。本发明采用标准的俯视位观察，用CT扫描仪自带的工具栏中的画圆工具，拟合肱骨头关节面，该圆与肱骨头关节面分离处的交点为A、B两点，其连线AB为头周直径，作线AB的垂直平分线EF为肱骨头中轴线，即肱骨头扭转角的近端定义线。俯视位观察，当肱骨头远端前关节面被肱骨头重叠，内上髁C点为俯视位观察的最凸点，外上髁D点为俯视位观察露出小三角形的最凸点时，作内上髁、外上髁最凸点的连线CD，即为肱骨扭转角的远端定义线(见附图1)。线EF与线CD的夹角为肱骨头扭转角，用CT扫描仪自带的角度测量工具测出该角度值。使用这种方法定义线的获得比较客观，受人为因素影响小，从而提高了测量的准确性。
本发明的有益效果是使用这种方法定义线的获得比较客观，受人为因素影响小，从而提高了测量的准确性，是一种简便、快捷、准确的测量方法。该方法采用标准俯视位观察，无论肩关节扫描如何摆位，肱骨头与远端的内外上髁位置相对固定，因此不仅可以适用于肩关节标本，也可以适用于人体。适用于人体时受检者仰卧于检查床上，最好是上臂置于掌心向前的解剖学位置，并以正交定位线分别居于其前面中轴、侧面中轴为准。
为了证实该方法的准确性，作了如下对比试验用多排CT三维重建测量24侧肱骨头扭转角值为A组与CT二维法测量值B组进行分析比较。
CT二维测量方法用Symeonides PP，Hatzokos I，Christoforides J，et al.Humeral headtorsion in recurrent anterior dislocation of the shoulder.J Bone Joint Surg(Br)，1995，77687-690类似的方法，在重叠1.4mm、重建层厚2mm的原始CT轴位图像中找到肱骨头最大层面及远端的内外上髁均显示较好的层面，骨窗观察，连同浏览器用光盘存入，打开电脑，用捕获软件拼接肱骨头最大层面和远端的内外上髁层面。求出肱骨头最大层面头周直径AB，作其垂直平分线EF(即肱骨头中轴线)。肱骨远端内外上髁层面，画内外上髁连线CD，作线CD的平行线EG，与线EF相交，以JPG格式存入，在Photoshop 7.0中打开，求线EG与线EF的夹角∠FEG，为CT二维法测量的肱骨扭转角(见附图2)。为减少非系统误差在测量过程中的影响，每侧肱骨头扭转角测量三次，取其均值为原始数据。
A组采用本发明所述的方法测量，B组为CT二维法。试验结果如下表24侧肱骨头扭转角CT三维重建测量值与CT二维测量值比较
注t值2.073875，P值0.46377，大于0.05。
统计学检验两种方法所测量的结果差异无显著性，证实多排CT三维重建测量肱骨头扭转角的方法不受扫描体位的影响，是更快捷、简便更准确的方法。
图1是本发明方法定义线示意2是试验中CT二维测量方法定义线示意图具体实施方式
(共2例)实施例1用本发明所述方法测量肩关节标本肱骨头扭转角，步骤如下(1)、将肩关节标本置于检查床上，以正交定位线分别居于肱骨前面中轴、侧面中轴为准；
(2)、使用Siemens Somatom Sensation 16排螺旋CT扫描仪，CT扫描参数120KV，有效mAs 150，准直器宽度0.75mm，采集层厚5mm，连续扫描数据采集，重叠1mm重建，重建层厚2mm，扫描范围从肩峰到肱骨滑车末端；(3)、三维重建 用容积再现成像处理方式重建肩关节，用容积再现技术中的肩关节模式，切割分离肩胛骨，获得肱骨三维重建图像；(4)、获取肱骨扭转角的定义线 俯视位观察，用CT扫描仪工具栏中的画圆工具，拟合重叠肱骨头关节面画圆，该圆与肱骨头关节面分离处的交点为A、B两点，其连线AB为头周直径，作线AB的垂直平分线EF为肱骨头中轴线即为肱骨头扭转角的近端定义线，当肱骨头远端前关节面被肱骨头重叠，内上髁C点为俯视位观察的最凸点，外上髁D点为俯视位观察露出小三角形的最凸点，作内上髁、外上髁最凸点的连线CD即为肱骨扭转角的远端定义线，线EF与线CD的夹角为肱骨头扭转角，用多排CT自带的测量工具测该角度值31.8°。
实施例2用本发明所述方法测量人体肱骨头扭转角，步骤如下(1)、受检者仰卧于检查床上，上臂置于掌心向前的解剖学位置，以正交定位线分别居于其前面中轴、侧面中轴为准。
(2)、使用Siemens Somatom Sensation 16排螺旋CT扫描仪，CT扫描参数扫描的千伏值130KV，有效毫安秒160，准直器宽度0.75mm，采集层厚8mm，连续扫描数据采集，重叠1.5mm重建，重建层厚2mm。扫描范围从肩峰到肱骨滑车末端；(3)、三维重建 用容积再现成像处理方式重建肩关节，用容积再现技术中的肩关节模式，切割分离肩胛骨，获得肱骨三维重建图像；(4)、获取肱骨扭转角的定义线 俯视位观察，用CT扫描仪工具栏中的画圆工具，拟合重叠肱骨头关节面画圆，该圆与肱骨头关节面分离处的交点为A、B两点，其连线AB为头周直径，作线AB的垂直平分线EF为肱骨头中轴线即为肱骨头扭转角的近端定义线，当肱骨头远端前关节面被肱骨头重叠，内上髁C点为俯视位观察的最凸点，外上髁D点为俯视位观察露出小三角形的最凸点，作内上髁、外上髁最凸点的连线CD即为肱骨扭转角的远端定义线，线EF与线CD的夹角为肱骨头扭转角，用多排CT自带的测量工具测该角度值24.5°。
权利要求
1.一种多排CT三维重建测量肱骨头扭转角的方法，包括以下步骤(1)、肩关节标本或人体置于检查床上，以正交定位线分别居于肱骨前面中轴、侧面中轴为准；(2)、CT扫描 使用多排CT扫描仪对肩关节进行连续扫描数据采集，扫描范围从肩峰到肱骨滑车末端，CT扫描参数是120～140KV，有效mAs130～160，准直器宽度0.75mm，采集层厚1～8mm，重叠0.5～1.5mm重建，重建层厚1～3mm；(3)、三维重建 用容积再现成像处理方式重建肩关节，再用容积再现技术中的肩关节模式，切割分离肩胛骨，获得肱骨三维重建图像；(4)、获取肱骨扭转角的定义线 俯视位观察，用CT扫描仪工具栏中的画圆工具，拟合重叠肱骨头关节面画圆，该圆与肱骨头关节面分离处的交点为A、B两点，其连线AB为头周直径，作线AB的垂直平分线EF为肱骨头中轴线即为肱骨头扭转角的近端定义线，当肱骨头远端前关节面被肱骨头重叠，内上髁C点为俯视位观察的最凸点，外上髁D点为俯视位观察露出小三角形的最凸点，作内上髁、外上髁最凸点的连线CD即为肱骨扭转角的远端定义线，线EF与线CD的夹角为肱骨头扭转角，用CT扫描仪自带的角度测量工具测出该角度值。
2.如权利要求1所述的多排CT三维重建测量肱骨头扭转角的方法，其中步骤(2)中CT扫描参数是120KV，有效mAs150，准直器宽度0.75mm，采集层厚5mm，连续扫描数据采集，重叠1mm重建，重建层厚2mm。
全文摘要
本发明提供了一种多排CT三维重建测量肱骨头扭转角的方法，该方法用多排X线CT进行扫描，用容积再现技术中的肩关节模式，切割分离肩胛骨，获得肱骨三维重建图像，标准俯视位观察，用CT扫描仪自带的画圆工具，拟合重叠肱骨头关节面画圆，该圆与肱骨头关节面分离处的交点为A、B两点，其连线AB为头周直径，作线AB的垂直平分线EF为肱骨头中轴线即为肱骨头扭转角的近端定义线，当肱骨头远端前关节面被肱骨头重叠，内上髁C点为俯视位观察的最凸点，外上髁D点为俯视位观察露出小三角形的最凸点，作内上髁、外上髁最凸点的连线CD即为肱骨扭转角的远端定义线，线EF与线CD的夹角为肱骨头扭转角。多排CT三维重建测量肱骨头扭转角的方法不受扫描体位的影响，是一种更快捷、简便、更准确的方法。
文档编号G06T1/00GK1903126SQ20061009501
公开日2007年1月31日 申请日期2006年8月7日 优先权日2006年8月7日
发明者唐康来, 李锦青, 王健, 陈伟 申请人:中国人民解放军第三军医大学第一附属医院