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    對比能譜CT與超聲監(jiān)測骨搬移過程的價值

    2019-04-19 11:39:28陳雪峰趙衛(wèi)東張永紅石華南史曉麗
    關(guān)鍵詞:液性機化能譜

    陳雪峰,趙衛(wèi)東,張永紅,石華南,史曉麗

    (1.山西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像系,山西 太原 030001;2.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院影像科,3.骨科, 山西 太原 030001;4.開封市中心醫(yī)院骨科,河南 開封 475000)

    肢體復(fù)雜創(chuàng)傷后遺留的大段骨缺損為目前創(chuàng)傷骨科較常見的疾患,骨搬移術(shù)也稱骨段滑移術(shù),是常用治療手段[1]。在骨搬移過程中,新生組織的情況在一定程度上決定著搬移區(qū)成骨結(jié)果,故在搬移過程中需要一些監(jiān)測手段評估新生組織形成情況,以指導(dǎo)后續(xù)搬移進程。既往主要依靠X線檢查評價搬移過程中新生骨痂質(zhì)量,但X線對早期骨痂顯示有限,不能作為早期評價手段。超聲可早于X線評估早期骨痂形成,已逐漸用于監(jiān)測早期骨搬移過程[2-4],但不能全面評估新生組織,且監(jiān)測過程明顯受時間及探頭頻率的限制[5-7]。單能量成像使能譜CT的密度分辨力明顯提高,能譜曲線可用于鑒別物質(zhì)、分析其同源性,物質(zhì)分離技術(shù)可定量測定物質(zhì)組成成分的濃度及含量[8],有效原子序數(shù)可分析物質(zhì)成分,已廣泛應(yīng)用于臨床。本研究比較能譜CT與超聲監(jiān)測骨搬移過程的價值,探討采用能譜CT監(jiān)測骨搬移過程中再生組織形成的可行性。

    1 資料與方法

    1.1 一般資料 收集2016年11月—2018年10月在我院接受骨搬移術(shù)治療的18例脛骨骨缺損患者,男15例,女3例,年齡20~60歲,平均(45.1±1.0)歲;骨搬移前骨缺損長度4~9 cm,平均(5.21±1.23)cm。納入標準:①脛骨骨缺損行骨搬移術(shù);②隨訪依從性好。排除標準:①骨搬移過程中感染復(fù)發(fā);②無完全民事行為能力。18例中,11例為交通事故,3例摔傷,4例骨髓炎;骨缺損位于左側(cè)8例,右側(cè)10例;脛骨上段5例,中段9例,下段4例。所有患者均簽署知情同意書。

    1.2 儀器與方法 于原骨進行低能量截骨,固定12日后,每日搬移1 mm,分別在術(shù)后第2、4、6、8周對搬移區(qū)進行超聲探查和能譜CT掃描。

    1.2.1 能譜CT掃描 采用GE Revolution能譜CT機。囑患者仰臥,雙下肢并攏,足尖朝上。掃描范圍為髕骨上緣至脛骨下緣,管電壓80 kVp/140 kVp瞬時切換,自動毫安秒,40%的自適應(yīng)迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction, ASIR)掃描,層厚5 mm,層間距5 mm,螺距0.992∶1,重建層厚及層間距1.25 mm,加用Mar后處理技術(shù)。

    1.2.2 超聲檢查 采用GE Logiq E9彩色多普勒超聲診斷儀,探頭頻率6~15 MHz,于骨搬移處12點及3點方向做縱橫切掃查(圖1;6點及9點方向由于穿過組織層過厚,不宜作為探查點),由同1名超聲專業(yè)醫(yī)師完成所有操作。

    圖1 脛骨超聲探查點示意圖

    1.3 圖像分析 將能譜CT掃描Mar后處理數(shù)據(jù)傳至AW 4.7工作站,由2名影像學(xué)診斷主治醫(yī)師采用GSI Volume Viewer軟件共同觀察,并達成共識。首先獲取最佳單能量圖像,采用偽彩著色,分別在矢狀位、冠狀位、軸位圖像觀察外側(cè)骨痂搭建情況、髓腔內(nèi)骨痂形成情況、機化血腫范圍及液性囊泡區(qū)性質(zhì),并測量骨延長區(qū)及機化血腫范圍長度。于液性囊泡及同層面血管劃定ROI,大小為該層面液性囊泡密度均勻區(qū)及血管直徑的1/2~2/3,盡量避開邊緣[9],根據(jù)50、60、70、80、90 keV的CT值獲得能譜曲線,并計算液性囊泡和血管ROI斜率。

    于超聲圖縱橫切面觀察外側(cè)骨痂搭建情況、髓腔內(nèi)骨痂形成情況、機化血腫范圍及液性囊泡區(qū)性質(zhì),并測量骨延長區(qū)長度及機化血腫范圍長度。機化血腫范圍定義為髓腔內(nèi)及其周圍與肌肉密度或回聲相當、但低于骨痂密度或回聲的軟組織。

    表1 2種方法不同時間點測得機化血腫范圍長度的比較(mm,±s,n=18)

    表1 2種方法不同時間點測得機化血腫范圍長度的比較(mm,±s,n=18)

    方法術(shù)后第2周術(shù)后第4周術(shù)后第6周術(shù)后第8周能譜CT9.76±0.1126.74±0.1240.41±0.1365.63±1.70超聲9.56±0.0826.57±0.1235.09±0.11—t值1.451.2833.74—P值0.170.22<0.01—

    1.4 輻射劑量 記錄CT容積劑量指數(shù)(CT dose index volume, CTDIvol)、劑量長度乘積(dose-length product, DLP),計算有效劑量(effective dose, ED),ED=K×DLP,K值參照歐盟CT質(zhì)量標準指南K=0.002 3[9]。

    1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件。計量資料以±s表示,不同時間點2種方法測得的骨延長區(qū)及機化血腫范圍長度比較采用配對t檢驗,液性囊泡檢出率比較采用配對χ2檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

    2 結(jié)果

    2.1 CT與超聲表現(xiàn) 術(shù)后第2、4、6周CT和超聲均可測得機化血腫范圍長度,第8周超聲不能明確測量機化血腫范圍長度。2種方法不同時間點測得機化血腫范圍長度的比較見表1。

    外側(cè)骨痂搭建情況(圖2~5):術(shù)后2~8周,CT和超聲均可見截骨間隙近截骨端及沿截骨方向的原始骨痂搭建。隨搬移進程,CT顯示骨痂邊緣逐漸清晰,超聲顯示新形成骨痂邊緣逐漸模糊,第8周時超聲已經(jīng)不能區(qū)分新形成骨痂與骨皮質(zhì)。

    機化血腫范圍及髓腔內(nèi)骨痂形成情況(圖2~5):術(shù)后第2周,CT可見沿骨皮質(zhì)及截骨間隙的線樣機化血腫,近截骨邊緣骨痂可見礦化;超聲可見沿骨皮質(zhì)的骨痂,沿截骨間隙機化血腫顯示不清,后方髓腔骨痂無法探及。術(shù)后第4周,CT和超聲均可見機化血腫范圍隨骨搬移進程延長,CT可見髓腔內(nèi)及軟組織周圍機化血腫及其內(nèi)點線狀骨痂形成,超聲不能完全探及髓腔內(nèi)機化血腫,血腫內(nèi)點狀骨痂較CT顯示更多。術(shù)后第6周,機化血腫情況同術(shù)后第4周,CT和超聲均可見點線狀骨痂連成片。術(shù)后第8周,CT和超聲顯示骨痂形成均較術(shù)后第6周增多,骨痂由小片狀連成大片狀。

    液性囊泡:術(shù)后第2周,超聲和CT未發(fā)現(xiàn)液性囊泡;術(shù)后第4周,CT均未發(fā)現(xiàn)液性囊泡,超聲探及3例液性囊泡,2例位于脛骨12點方向骨痂內(nèi),1例位于脛骨3點方向、截骨近端2.64 cm骨痂內(nèi),分別命名為囊泡a、b、c;術(shù)后第6周,超聲未發(fā)現(xiàn)新液性囊泡,囊泡a、c體積增大,形態(tài)更加飽滿,囊泡b形態(tài)未見變化,將囊泡a、b對應(yīng)于CT圖像相同位置,獲得囊泡及相應(yīng)層面血管的CT值和能譜曲線斜率;距截骨近端2.62 cm脛骨3點方向CT發(fā)現(xiàn)液性囊泡,與超聲囊泡c位置相同,由于液性囊泡密度不均勻,故在液性囊泡區(qū)分別劃定3個ROI(c1、c2、c3),并在相應(yīng)層面血管劃定1個ROI,能譜曲線見圖6D;50~90 keV單能量各囊泡和血管CT值及能譜曲線斜率見表2;術(shù)后第8周,超聲仍未發(fā)現(xiàn)新液性囊泡,囊泡a、b、c均變小,囊泡a、b內(nèi)可見點狀高回聲,囊泡c回聲未見增高,CT未發(fā)現(xiàn)新液性囊泡,囊泡c減小(圖6)。

    圖2 術(shù)后第2周,單能量圖像和超聲表現(xiàn) A.骨窗; B.軟組織窗; C.偽彩圖; D.聲像圖 圖3 術(shù)后第4周,單能量圖像和超聲表現(xiàn) A.骨窗; B.軟組織窗; C.偽彩圖; D.聲像圖

    表2 術(shù)后第6周各液性囊泡和相應(yīng)層面血管50~90 keV單能量CT值及能譜曲線斜率

    圖4 術(shù)后第6周,單能量圖像和超聲表現(xiàn) A.骨窗; B.軟組織窗; C.偽彩圖; D.聲像圖 圖5 術(shù)后第8周,單能量圖像和超聲表現(xiàn) A.骨窗; B.軟組織窗; C.偽彩圖; D.聲像圖

    圖6 患者男,46歲 A~C.囊泡c在術(shù)后第4(A)、6(B)、8(C)周的聲像圖; D.術(shù)后第6周囊泡c的3個ROI(黃色、粉色、紅色)及血管(藍色)的能譜曲線圖

    能譜CT超聲有囊泡無囊泡合計有囊泡101無囊泡21517合計31518

    表4 2種方法不同時間點測得骨延長區(qū)長度的比較(mm,±s,n=18)

    表4 2種方法不同時間點測得骨延長區(qū)長度的比較(mm,±s,n=18)

    方法術(shù)后第2周術(shù)后第4周術(shù)后第6周術(shù)后第8周能譜CT1.81±0.1615.26±1.0328.81±1.1943.36±0.79超聲1.74±0.1915.30±0.9624.55±1.22—t值1.20-0.1512.10—P值0.250.89<0.01—

    超聲與CT對液性囊泡檢出率分別為16.67%(3/18)、5.56%(1/18),差異無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=0.50,P>0.05),見表3。

    骨延長區(qū)長度:術(shù)后第2、4周,CT和超聲測得骨延長區(qū)長度差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(t=1.20、-0.15,P=0.25、0.89);術(shù)后第6周,2種方法測得骨延長區(qū)長度差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=12.10,P<0.01);術(shù)后第8周,超聲不能明確區(qū)分骨痂與骨皮質(zhì)及測量骨延長區(qū),見表4。

    2.2 能譜掃描劑量 CTDIvol為(5.64±0.14)mGy,DLP為(309.29±4.55)mGy·cm,ED為(0.71±0.71)mSv。

    3 討論

    Ilizarov技術(shù)是目前國際公認的治療四肢伴有感染及嚴重骨缺損等復(fù)雜骨不連的金標準[10],其核心生物力學(xué)理論是“張力-應(yīng)力法則”,通過給予活體組織持續(xù)而穩(wěn)定的緩慢牽拉,可刺激某些組織細胞再生,骨與軟組織也因有效牽拉而再生[11]。在骨搬移過程中,新形成組織在一定程度上決定著搬移成骨的形成結(jié)果,故在牽拉過程中應(yīng)采取監(jiān)測手段對新生組織形成情況進行評估。

    在肢體延長過程中,采用多普勒超聲可評估骨痂早期形成及周圍血流情況,及時發(fā)現(xiàn)相關(guān)并發(fā)癥[2-4]。本研究對比能譜CT與超聲在早期骨搬移過程中的監(jiān)測結(jié)果,發(fā)現(xiàn)術(shù)后第2周能譜CT與超聲均能觀察到骨痂形成,隨時間推移,兩者均能監(jiān)測到外側(cè)骨痂及髓腔內(nèi)骨痂量的增多及密度增高;術(shù)后第6周,超聲測得延長區(qū)長度及機化血腫范圍長度明顯小于CT測值,與截骨端邊緣變鈍模糊有關(guān);術(shù)后第8周超聲已不能區(qū)分骨皮質(zhì)和新生外側(cè)骨痂及測量延長區(qū)長度和機化血腫,而能譜CT測量延長區(qū)長度、機化血腫范圍長度及觀察外側(cè)及髓內(nèi)骨痂不受時間影響,且超聲在監(jiān)測過程中由于脛骨6點及9點鐘方向組織較厚,無法清楚探測脛骨外側(cè)緣及后側(cè)的骨痂形成情況,而能譜CT觀察不受影響。本組超聲和能譜CT液性囊泡檢出率差異無統(tǒng)計學(xué)意義,可能與病例數(shù)少有關(guān)。Young等[12]采用超聲發(fā)現(xiàn)骨延長過程中延長區(qū)液性囊泡會影響骨痂形成和礦化,早期利用超聲技術(shù)將囊性結(jié)構(gòu)中的液體抽出,可避免囊性結(jié)構(gòu)帶來的骨痂生長緩慢及礦化延長。張宇[5]發(fā)現(xiàn)囊性樣結(jié)構(gòu)并未影響骨痂形成及礦化,且后期延長過程中囊性樣結(jié)構(gòu)逐漸減小、消失,推測為血腫。本組囊泡a、b與相應(yīng)層面血管能譜曲線斜率基本一致,確定囊泡a、b與血液同源,且隨時間延長超聲可見囊泡內(nèi)點狀骨痂形成,確定囊泡a、b為血腫,與能譜分析結(jié)果一致。1例在術(shù)后第8周囊泡變小,但其內(nèi)未見回聲增高,能譜曲線走行與血管走行不一致,CT值始終低于血管,提示囊泡性質(zhì)與血液不同源,推測為囊腫,但此點是否可作為鑒別要點,還需長期大樣本觀察。

    超聲和能譜CT均可觀察外側(cè)骨痂搭建情況、髓腔內(nèi)骨痂形成及其數(shù)量。超聲可通過觀察骨痂周圍血流情況、預(yù)測骨痂形成情況;能譜CT則在測量骨延長區(qū)長度、鑒別液性區(qū)囊泡區(qū)性質(zhì)及顯示機化血腫范圍方面具有優(yōu)勢。Eyres等[13]發(fā)現(xiàn)骨密度達到正常骨45%時超聲波已無法穿透骨皮質(zhì),故超聲不能監(jiān)測后期骨痂礦化情況;而能譜CT觀察不受骨密度影響,且可在保證圖像質(zhì)量的情況下顯著降低輻射劑量[14]。

    總之,對于監(jiān)測早期骨搬移過程,能譜CT可作為一種新的手段,與超聲互補,早期指導(dǎo)臨床治療。

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