2024年4月6日发(作者：)
改良双下肢站立位全长X线摄影、拼接技术在全膝关节置换
术中的应用价值
郑玉劲;吴庆德;何旭霞
【摘 要】Objective:To explore the application value of improved double
lower limbs full-length standing X-ray photography,splicing technology in
total knee s:We used the image data collected by
same focal distance,X-ray vision,the tube center and exposure conditions
points three times,obtaining 180 pieces from 60 patients by digital X-ray
Microsoft office Excel and PicPick software to synthesise
over 60 pieces of digital double lower limbs standing X-ray film,and to
analyze the stitching double lower limbs length X-ray film,including the
sites,image clarity,film density to see whether they have obvious
differences,to evaluate the quality of image distortion and the reason of
the knee joint deformity of abnormal line s:The
success rate of double lower limbs image matching is up to
95％.Besides,after mosaics of images tissue density is the same,and the
image is clear and importantly,it can accurately measure
and analyze the cause of abnormal line in knee joint
sion:The improved double lower limbs full-length
standing X-ray photography,splicing technology has certain application
value in total knee arthroplasty,and is worthy of popularization and
application in grassroots hospital.%目的:探讨无自动拼接功能的普通DR机采
用改良双下肢站立位和拼接技术在全膝关节置换术中的应用价值.方法:在数字化X
线设备上,采用相同焦片距、X线视野、球管中心及曝光条件分三次采集双下肢站
立位的影像数据,获得60例受检者的原始图像180幅,用Microsoft office Excel
及PicPick软件合成60张数字化双下肢站立位全长X线片,对拼接好的双下肢全长
X线片按照包括部位、图像清晰度、全片密度有无差异、拼接线是否明显、全片各
部位是否失真来评价照片质量并对膝关节畸形的对线异常原因进行测量分析.结果:
双下肢图像拼接成功率达95％,拼接后的图像组织密度相同,图像清晰,视觉连贯,能
对膝关节畸形的对线异常原因进行准确测量分析.结论:改良双下肢站立位全长X线
摄影、拼接技术在全膝关节置换术中具有一定应用价值,值得在基层医院推广应用.
【期刊名称】《中国临床医学影像杂志》
【年(卷),期】2018(029)005
【总页数】4页(P355-358)
【关键词】下肢;膝关节,人工;放射摄影术
【作 者】郑玉劲;吴庆德;何旭霞
【作者单位】广州中医药大学顺德医院放射科,广东佛山528333;广州中医药大学
顺德医院放射科,广东佛山528333;广州中医药大学顺德医院放射科,广东佛山
528333
【正文语种】中 文
【中图分类】R681.8;R687.4;R814.41
全膝关节置换术（Total knee arthroplasty，TKA）是一种治疗晚期膝关节病变的
有效方法，双下肢站立位全长X线片在TKA术前评估、手术方案的制订和术后疗
效的评估中都具有十分重要的意义[1]。目前，国内常用的DR平板只有43 cm长，
常规X线摄影技术对身高120 cm以上的患者不能一次曝光获得双下肢站立位全
长X线片，国内大多数三甲医院[2-4]采用器械厂家生产的双下肢全长专用摄片架
及拼接软件、超长影像板、加长胶片来摄取双下肢站立位全长X线片，但这些设
备价格昂贵，基层医院难以推广应用。本研究采用改良双下肢站立位全长X线摄
影、拼接技术获得图像优良的双下肢站立位全长X线片，现报道如下。
1 材料与方法
1.1 病例资料
搜集我院2015年9月—2016年8月间临床诊断下肢畸形进行双下肢站立位全长
摄片的病例60例，男 11例，女49例，年龄11～75岁，平均56岁。共拍摄原
始图像180张，拼接后图像60张。
1.2 设备及软件
日本东芝公司DR拍片机、Kodak8900激光打印机；Kodak激光胶片（14英寸
×17英寸）、Microsoft office Excel软件、PicPick截图软件、东华公司Pass系
统。
1.3 摄影方法
在立柱平板探测器前安放并固定支架，球管焦点与探测器距离200 cm，平板与支
架之间的距离1～2 cm，让患者脱去鞋袜，面向球管，两手扶住支架以固定体位，
检查过程中患者保持不动，双膝关节保持伸直，髌骨朝向前方，如果患者下肢不等
长，用木板垫高脚部，使两髂前上棘保持水平。3次曝光过程中照射野（髋臼上缘
3 cm至踝关节下缘3 cm）、曝光参数（80 kV、320 mA、0.12 mAs）保持不变，
探测器与X线球管不联动，球管位置保持不动，球管中心对准膝关节中点。移动
探测器上缘到髋臼上缘3 cm左右行第1次曝光；向下移动探测器，探测器中点对
准膝关节的中点，行第2次曝光；向下移动探测器下缘到双踝关节下缘3 cm，行
第3次曝光。
1.4 拼接方法
将DR摄取的3张图像发送到后处理工作站，通过图像的“另存”功能，把3张
DICOM格式的图像转换为JPG格式。打开Microsoft office Excel软件，先将3
张图片插入到Microsoft office Excel，点击第2张图片并按右键选择置于顶层，
再按住左键拖动第2图片使其与第1张图片重叠的部分完全重合，再利用Excel
软件的“裁剪”功能剪去第2张图片与第1张图部分重叠的部分使2张图片无缝
拼接一起。重复上述步骤拼接第3张图片。最后用PicPick截图软件的滚动截图功
能将双下肢站立位全长X线片截图下来并存储在电脑，传送给临床医生调阅，也
可通过柯达8900激光打印机打印成胶片给临床医生阅览（图1）。
1.5 图片分析与评价
1.5.1 图片分析方法
由放射科中级以上的医、技师各两名对所有拼接的双下肢站立位全长X线片进行
分析，按一定标准分别评级[5]。
①全片上要包括髋臼上缘3 cm，下要包括踝关节下缘3 cm。②图像清晰度高，
全段双下肢都能看见完整结构，无运动伪影。③全片密度均匀，拼接线上下图像无
明显密度差异。④拼接线上下图像过渡自然延续，无肢体丢失。⑤股骨、胫骨、膝
关节等结构无明显变形失真，拼接点错位不超过1 mm。
1.5.2 评价标准
以上各项符合为优，①②项中任一项不符为良，2项不符为可，能用于诊断。其他
3项任一项不符均为差，需要重照。
图1 a 在Microsoft office Excel软件中插入患者3次曝光图片。图1b 点击第2
张图片并按右键选择置于顶层，再按住左键拖动第2图片使其与第1张图片重叠
的部分完全重合。图1c 利用Excel软件的“裁剪”功能剪去第2张图片与第1张
图部分重叠的部分使2张图片无缝拼接一起。图1d，1e 重复上述步骤拼接第3
张图片后利用PicPick截图软件的滚动截图功能将双下肢站立位全长X线片截图下
来并存储在电脑。Figure three patients’ exposure images in
Microsoft office Excel software. Figure the second image and press
right-click to select the function of setting to the top'then hold down left
button and roll the mouse to make the overlap between those two
pictures coincident partial overlapping region by the
function of ‘tailor’ in Excel soft to make an absence of fissure between
those two pictures. Figure 1d, repeating the above steps to joint
the third 'using screenshot function of Picpick screenshot
software to get the screenshot of the double-legged full-length standing
X-ray and stored in the computer.
1.6 下肢生物力学测量
关节中心点：髋关节的中心点位于股骨头圆形的中心点；膝关节的中心点：股骨髁
间窝的顶点或胫骨棘的中心；踝关节中心点：距骨宽度的中点。
膝关节关节走行方向线：胫骨近端膝关节走行方向线：连接内外胫骨平台的平面；
股骨远端膝关节走行方向线：内外侧股骨髁弧形最远点的切线。
关节走行方向角[6]：股骨远端机械轴外侧角（mLDFA）：正位片股骨机械轴线与
股骨膝关节线之间的外侧夹角；胫骨近端机械轴内侧角（MPTA）：正位片胫骨机
械轴线与胫骨膝关节线之间的内侧夹角。
机械轴偏距：股骨头中心到踝关节中心的直线为下肢机械轴，下肢机械轴与膝关节
中心点之间的距离即为机械轴偏距 （MAD），在正常情况下MAD在膝关节内侧
（8±7）mm。
对线异常测量方法[6]：①测量机械轴偏距（MAD）确定MAD位于膝关节中心的
内侧还是外侧。②测量股骨远端机械轴外侧角（mLDFA）正常范围85°～90°。③
测量胫骨近端机械轴内侧角（MPTA）正常范围85°～90°。④测量股骨与胫骨膝
关节线之间的相交角（JLCA），在关节线内侧相交，正常范围是 0°～2°。
2 结果
通过测量优良双下肢站立位全长X线片的对线能够准确诊断膝关节是否畸形及其
产生畸形的原因。本组病例拼接成的60张双下肢站立位全长X线片中，优44例，
良10例，可3例，差3例，拼接成功率达95%（表1）。本组病例双下肢站立位
全长X片能全面地反映下肢畸形患者整体的畸形改变，并对对线异常的原因做出
量化判断，MAD偏膝关节中心内侧＞15 mm为膝内翻畸形，位于外侧说明膝外
翻。mLDFA＞90°股骨畸形引起膝内翻，＜85°股骨畸形引起膝外翻 （图2）。
MPTA＞90°胫骨畸形引起膝外翻，＜85°胫骨畸形引起膝内翻（图3）。如JLCA
相交于内侧，角度＞2°，则外侧副韧带-关节囊松弛或内侧软骨丢失引起膝内翻
（图4），相反JLCA在外侧相交意味着内侧副韧带-关节囊松弛或外侧软骨丢失
引起膝外翻。本组膝内翻45例，外翻6例，无膝关节畸形9例。股骨畸形引起
MAD 17例；胫骨畸形引起MAD 29例，股骨与胫骨同时畸形引起MAD 9例，
膝关节松弛引起MAD 5例。通过临床手术畸形均得到改善，取得良好的临床效果
（图5）。
表1 60例双下肢站立位全长X片质量评定注：①部位包括髋臼上缘3 cm～踝关
节下缘3 cm；②图像清晰度高，无运动伪影；③全片密度均匀，无明显密度差异；
④拼接线上下图像过渡自然延续，无肢体丢失；⑤肢体无明显变形失真，拼接点错
位不超过1 mm。①～⑤全部符合 ①②一项不符 ①②二项不符 ③～⑤一项不符例
数 44 10 3 3符合率 73% 17% 5% 55拼接成功率（优+良+可）
73%+17%+5%=95%优良可差
图2 mLDFA＜85°。图3 MPTA＜85°。图4 JLCA相交于内侧，角度＞2°。图5
图2病人全膝关节置换术后，外翻畸形纠正。Figure less than 85°.
Figure less than 85°. Figure JLCA intersection is on the
inside'angle more than 2°. Figure 2 patients valgus deformity has
been corrected after the operation of total knee replacement.
3 讨论
3.1 双下肢站立位全长X线片的临床应用
TKA已经成为治疗晚期骨性关节炎、类风湿性关节炎等膝关节疾病的有效方法。
大量的临床实践资料证实[7-9]，TKA能显著改善患者疼痛等症状，并获得良好的
膝关节功能。而TKA对下肢力线要求很高，下肢对线异常的准确测量和量化判断
与疗效直接相关，MAD偏向内侧或外侧超出正常范围，则存在髋关节、膝关节和
踝关节的对线异常。利用关节走行方向线及关节走行方向角判定畸形的骨干，确定
畸形骨干的机械轴和解剖轴成角旋转中心，制定有效的手术方案。因此，双下肢站
立位全长X片是骨科医生量化分析畸形部位、程度，术前确定手术方案，术后评
估手术效果的重要手段。
3.2 改良双下肢站立位全长X线摄影、拼接技术的应用价值
双下肢站立位全长X线片由于受患者身高及DR探测器尺寸限制，技术和设备都
有较高的要求，目前国内大多数三甲医院[2]采用器械厂家生产的全长专用摄片架
及拼接软件对患者进行2-3次曝光，然后再将图片拼接成双下肢站立位全长X线
片；也有部分医院[3-4]采用全长片专用超长影像板或加长胶片，采用一次曝光法
获取双下肢站立位全长X线片；近年来随着数字化医疗器械的发展，一些医院[11]
引进的DR机具备专门下肢全长摄影程序，它采用双下肢全长专用固定滤线栅，焦
片距、自动曝光控制系统自动对患者完成分段拍摄并自动拼接成双下肢全长X线
片。但这些设备或胶片价格昂贵，基层医院难以推广应用。本研究在原有设备的基
础上采用改良三次曝光法，其原理与一次曝光成像的原理相类似，即三次曝光采用
相同焦片距、X线视野、球管中心及曝光参数，仅移动3次探测器，得到的3幅
重合部分完全匹配的图像。与传统的三次曝光法相比，其优点在于克服了传统三次
曝光因投照条件不一致所造成的三张图像组织密度不同及下肢长度、力线失真等问
题，提高了图像拼接成功率。
本研究拼接使用的Microsoft office Excel及PicPick软件是常用办公室使用软件，
可在互连网上免费下载。Microsoft office Excel图片插入不受页面限制，图片单
向裁剪不会造成图片缩放，可使二张部分重合图像无缝的拼接在一起。利用
PicPick软件的滚动截图功能对不在同一屏幕视野的同一图片进行连续截图获得高
像素的双下肢站立位全长X线片。此外，PicPick软件还可以对合成的双下肢站立
位X线片进行准确的对线测量。
本研究双下肢图像拼接成功率达95%，高于既往研究[10]报道采用传统三次曝光
法的85%，拼接后的图像组织密度相同，图像清晰，视觉连贯，能准确测量双下
肢对线，判断有没无膝关节畸形及量化分析畸形部位、程度，为骨科医生制定手术
方案及术后疗效评估提供准确数据。
本组需重新投照的3个病例均因患者在投照中稍微变动体位造成拼接时错位，与
使用双下肢专用的超长影像板或加长胶片相比，这正是本摄影方法的缺点：需三次
曝光，有严重骨性关节炎的老年患者易出现体位变动。因此，要提高无缝拼接的双
下肢站立位全长X线片成功率还需注意以下几点：向患者充分解释检查步骤，要
求患者配合。熟练操作，缩短检查时间。采用专用体位固定支架。
总之，改良双下肢站立位摄影、拼接技术方法简捷，容易掌握，无需追加硬件设备
及软件，拥有DR的医院都可以开展，拼接后的图像组织密度相同，图像清晰，视
觉连贯，能对膝关节畸形的对线异常原因进行准确测量分析，为骨科医生在TKA
术前评估、手术方案的制订和术后疗效的评估中提供依据，值得在基层医院推广应
用。
[参考文献]
【相关文献】
[1]王军帅，姜娥先，魏本和，等.双下肢全长负重位与非负重位摄影在全膝关节置换术前评估的研
究 [J].医学影像学杂志，2014，24（9）：1608-1611.
[2]陈育锋，陈晴，郑大伟，等.双下肢直立位全长X片在下肢矫畸中的应用[J].中国伤残医学，
2015，23（19）：86-88.
[3]姜荣，贺文，原媛，等.下肢全长拼接摄影在下肢截骨术中的应用价值[J].放射学实践，2014，
29（6）：698-700.
[4]蒋青，宋知非，骆东山，等.双下肢全长负重位X线片在全膝关节置换术中的应用价值[J].中华骨
科杂志，2002，22（5）：284-287.
[5]郑玉劲.光影魔术手软件作为全脊柱摄影技术在基层医院中的应用价值[J].现代医用影像学，2015，
24（5）：805-807.
[6]夏和桃.实用骨外固定学[M].北京：人民卫生出版社，2013：711.
[7]谭振，康鹏德，裴福兴，等.多模式镇痛下收肌管与股神经阻滞在全膝关节置换术后初期镇痛及
早期康复中的作用[J].中华骨科杂志，2015，35（9）：914-920.
[8]Feng B'Weng X'Lin J'et -Term Follow-Up of Cemented Fixed-
BearingTotalKneeArthroplastyin aChinese Population:A Survival Analysis of More Than 10
Years[J].J Arthroplasty'2013'28(10):1701-1706.
[9]张永战.计算机导航辅助全膝关节置换定位与软组织平衡[J].中国组织工程研究，2016，20（9）：
1302-1308.
[10]李亚雄，王矛生，赵海竹，等.DR在肢体全长成像中的应用[J].中国临床医学影像杂志，2009，
20（5）：396.
[11]刘鹏，荀冲，张楠，等.直接数字化X线摄影负重位双下肢站立位全长X线摄影技术在儿童下
肢骨关节疾病诊断中的应用价值[J].实用医技杂志，2015，22（2）：145-146.
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