在肌肉骨骼疾病和外周關(guān)節(jié)損傷中，由于MRI的高對比分辨率，在識別肌腱、韌帶、肌肉和關(guān)節(jié)軟骨的細(xì)微軟組織損傷方面具有高度可靠性，因此人們對MRI的使用有著壓倒性的偏好。然而，CT技術(shù)的新進(jìn)展為在更適合在時(shí)間敏感和緊急臨床環(huán)境（如急性創(chuàng)傷）中進(jìn)行快速檢查的情況下檢查肌肉骨骼系統(tǒng)提供了令人興奮的機(jī)會(huì)。此外，這些創(chuàng)新還允許CT在MRI臨床禁忌癥或不可行的情況下使用（例如，原位起搏器和幽閉恐懼癥）。

幾種新興的CT采集技術(shù)已專門針對肌肉骨骼應(yīng)用開發(fā)和驗(yàn)證，包括允許檢查運(yùn)動(dòng)中的外周關(guān)節(jié)的四維CT（4DCT）、允許進(jìn)行負(fù)重（WB）檢查的錐束CT（CBCT）以及允許進(jìn)行材料特異性成像的雙能量CT（DECT）。如果在臨床實(shí)踐中適當(dāng)使用，這些技術(shù)可以極大地影響和增加診斷價(jià)值，補(bǔ)充各種肌肉骨骼疾病患者的MRI檢查。

最新發(fā)表的一篇綜述文章中，討論了4DCT、CBCT和DECT在肌肉骨骼成像中的作用和獨(dú)特的診斷價(jià)值，以檢測和表征各種肌肉骨骼異常和周圍關(guān)節(jié)損傷。我們一塊學(xué)習(xí)一下。

4DCT

4DCT用于在第四維（時(shí)間）上對特定的感興趣解剖區(qū)域進(jìn)行成像采集。周圍關(guān)節(jié)的4DCT通常通過在不同關(guān)節(jié)位置的預(yù)定義運(yùn)動(dòng)（例如，脛股關(guān)節(jié)的屈伸）期間對關(guān)節(jié)進(jìn)行連續(xù)掃描獲得。CT技術(shù)人員使用預(yù)定義和經(jīng)驗(yàn)證的協(xié)議對受試者進(jìn)行訓(xùn)練，以在特定時(shí)間范圍內(nèi)完成特定運(yùn)動(dòng)，從而優(yōu)化動(dòng)態(tài)生物力學(xué)紊亂的檢測。在每個(gè)離散時(shí)間點(diǎn)，將獲得的容積CT采集進(jìn)行整合和組合，以隨時(shí)間創(chuàng)建多個(gè)連續(xù)的3D容積。由于完成這項(xiàng)研究所需的數(shù)據(jù)量巨大，必須特別注意優(yōu)化空間和時(shí)間分辨率，同時(shí)減少掃描時(shí)間和輻射暴露。原理與傳統(tǒng)檢查相同。掃描時(shí)間通過增加掃描架速度而得到改善，掃描速度與所獲得的投影數(shù)量成反比，從而對圖像質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。然而，通過使用諸如迭代重建的若干技術(shù)，可以在保持低掃描時(shí)間的同時(shí)提高圖像質(zhì)量，其中迭代重建使用來自相鄰時(shí)間幀的數(shù)據(jù)來重建特定容積數(shù)據(jù)。

輻射暴露

4DCT檢查的有效輻射劑量高于其單次MDCT采集當(dāng)量。例如，膝關(guān)節(jié)的平均4DCT檢查的有效劑量為1.57 mSv（單次采集MDCT=0.1 mSv）。腕關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)4DCT輻射劑量也在高達(dá)1mSv的類似范圍內(nèi)，與其他外周關(guān)節(jié)4DCT采集的測量劑量相當(dāng)。皮膚是外周關(guān)節(jié)4DCT視野中唯一的輻射敏感組織。因此，四肢轉(zhuǎn)換系數(shù)相當(dāng)?shù)停ɡ?，膝關(guān)節(jié)和其他外周關(guān)節(jié)分別為0.005和0.001）。因此，即使對于累積輻射暴露量顯著增加的4D掃描，有效輻射劑量也低于常規(guī)臨床實(shí)踐中常見的單次采集MDCT采集部位，如頭頸部、胸部或腹部。無論如何，隨著未來的創(chuàng)新與臨床實(shí)踐的結(jié)合越來越緊密，CT掃描儀供應(yīng)商應(yīng)提供準(zhǔn)確的劑量學(xué)測量所需的信息，以正確估計(jì)癌癥風(fēng)險(xiǎn)。

膝關(guān)節(jié)成像

膝關(guān)節(jié)的4DCT有助于表征髕股關(guān)節(jié)的生物力學(xué)紊亂，特別是在闡明髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)定性和髕股關(guān)節(jié)斷裂之間的關(guān)系方面。髕骨股骨畸形的傳統(tǒng)評估在體檢期間進(jìn)行，通過檢測髕骨在末端伸展期間的急性橫向平移，也稱為“J征”。

先前的一項(xiàng)研究對髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)定患者進(jìn)行了4DCT評估，表明這類患者有癥狀和無癥狀的膝關(guān)節(jié)中異常追蹤模式的患病率很高，而只有有癥狀的膝（即，膝關(guān)節(jié)疼痛和僵硬，運(yùn)動(dòng)時(shí)膝關(guān)節(jié)卡住或屈曲，以及復(fù)發(fā)性慢性脫位，無論手術(shù)干預(yù)如何）的患病率更高。此外，該研究使用采集的圖像從放射學(xué)上識別了J征和畸形程度，揭示了在存在X射線J征的情況下，較高程度的畸形與癥狀性髕骨不穩(wěn)定呈正相關(guān)。

4DCT采集還顯示，與具有臨床指征而非髕股病理（如膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷）的受試者的匹配膝關(guān)節(jié)檢查相比，單側(cè)髕股不穩(wěn)定患者的對側(cè)無癥狀膝關(guān)節(jié)存在異常髕股形態(tài)學(xué)特征。與對照組相比，這包括滑車溝深度降低，脛骨結(jié)節(jié)滑車溝（TT-TG）距離增加，髕骨高度比增加，膝關(guān)節(jié)彎曲不同角度下髕骨平分線偏移增加。這項(xiàng)工作還表明，從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)掃描中獲得的數(shù)據(jù)可用于識別早期髕股關(guān)節(jié)炎。

4DCT檢查還顯示，與無癥狀的對側(cè)膝關(guān)節(jié)相比，髕骨股骨不穩(wěn)定患者在不同程度的膝關(guān)節(jié)屈曲時(shí)，不穩(wěn)定膝關(guān)節(jié)的TT-TG距離、髕骨外側(cè)傾斜和二等分偏移測量值更高。還觀察到屈曲水平增加時(shí)測量值的下降趨勢，表明動(dòng)態(tài)評估可以提高診斷準(zhǔn)確性。

4DCT的使用也有助于評估髕骨股骨矯正手術(shù)的結(jié)果。例如，在一項(xiàng)對進(jìn)行髕股內(nèi)側(cè)韌帶重建的患者進(jìn)行術(shù)前和術(shù)后評估的研究中，4DCT證實(shí)髕骨穩(wěn)定成功，對檢測髕骨殘余傾斜和移位非常敏感（圖1）。

圖1：一名患者的術(shù)前和術(shù)后4DCT采集，右側(cè)脛骨結(jié)節(jié)截骨術(shù)，髕股內(nèi)側(cè)韌帶修復(fù)，新診斷為左側(cè)髕骨不穩(wěn)定。A、在完全伸展術(shù)前，兩個(gè)關(guān)節(jié)半脫位，右側(cè)更嚴(yán)重（箭頭）。B、完全屈曲時(shí)半脫位消失，對應(yīng)于畸形的X線“J征”。骨贅（*）的存在與輕度至中度繼發(fā)性骨關(guān)節(jié)炎一致。C、完整的術(shù)后圖像顯示右側(cè)maltracking與殘余左側(cè)maltracking（箭頭）的糾正。D、 術(shù)后關(guān)節(jié)完全屈曲。

4DCT在膝關(guān)節(jié)中的作用也超出了髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)定性的特征。膝關(guān)節(jié)的4DCT檢查也可用于研究韌帶和半月板缺陷導(dǎo)致的膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)紊亂。由于4DCT前景廣闊，已經(jīng)描述了半自動(dòng)工作流程，允許計(jì)算屈伸運(yùn)動(dòng)期間的TT-TG和髕骨中心滑車溝距離。進(jìn)一步優(yōu)化工作流程的研究可能會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)4DCT在臨床實(shí)踐中的應(yīng)用，以診斷和干預(yù)后評估髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)定和其他膝關(guān)節(jié)疾病。

足部和踝關(guān)節(jié)成像

4DCT評估可大大改善踝關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)復(fù)雜性及其可能的相關(guān)生物力學(xué)紊亂，尤其是取代目前用于關(guān)節(jié)聯(lián)合損傷等病理的不可靠臨床操作和2D射線測量。

一項(xiàng)初步研究概述了單側(cè)踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定患者的無癥狀踝關(guān)節(jié)的脛腓骨聯(lián)合的5個(gè)特征（聯(lián)合體前后距離、聯(lián)合體平移、聯(lián)合體脛腓角和踝關(guān)節(jié)脛腓角）的基線測量，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合體平移值在最大背屈和最大跖屈之間存在明顯差異。在相同的背屈/跖屈運(yùn)動(dòng)下，對單側(cè)不穩(wěn)定患者的無癥狀踝部進(jìn)行的研究也發(fā)現(xiàn)，除了聯(lián)合運(yùn)動(dòng)寬度的變化外，腓骨也有外旋。隨著更多的研究開始勾勒出關(guān)節(jié)在生理和病理?xiàng)l件下的運(yùn)動(dòng)行為，4DCT中可靠的定量評估可以成為診斷和最佳描述聯(lián)合運(yùn)動(dòng)損傷的一種有希望的方式。

Gondim Teixeira等人在試圖解決類似的不可靠診斷的難題時(shí)，對小腿關(guān)節(jié)進(jìn)行了生理測量。隨后，在健康人和關(guān)節(jié)僵硬和/或慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定的病人之間，使用4DCT對前傾過程中的小腿關(guān)節(jié)進(jìn)行了比較研究，結(jié)果顯示僵硬關(guān)節(jié)的冠狀和軸狀距骨角的測量值明顯下降，不穩(wěn)定關(guān)節(jié)的最大后方小腿面的覆蓋度下降。

腕關(guān)節(jié)成像

與踝關(guān)節(jié)一樣，腕關(guān)節(jié)也是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械關(guān)節(jié)，為臨床應(yīng)用4DCT提供了另一個(gè)潛在的機(jī)會(huì)。腕關(guān)節(jié)不穩(wěn)定的一個(gè)常見病因是舟骨間韌帶（SLIL）損傷和功能不全，傳統(tǒng)上在考慮CT、MRI和關(guān)節(jié)鏡檢查之前，首先使用平片、2D電影攝影和臨床操作進(jìn)行檢查。二維模式可能無法捕捉關(guān)節(jié)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，侵入性措施通常是不可取的。三維CT已被證明是比較3種預(yù)定義運(yùn)動(dòng)（放松至握拳、彎曲/伸展和橈/尺偏）期間無癥狀和有癥狀腕關(guān)節(jié)的一種可行的替代方法。在這項(xiàng)研究中，在所有運(yùn)動(dòng)中，無癥狀腕關(guān)節(jié)的平均舟骨間隔變化均小于1mm，而在臨床懷疑SLIL功能不全的有癥狀腕關(guān)節(jié)中，其平均間隔大于2mm。此外，SL間期變化與癥狀的存在之間存在輕度/中度相關(guān)性。

根據(jù)SLIL評估，在最近的一個(gè)病例系列中，使用4DCT診斷患有尺側(cè)疼痛的患者的腕關(guān)節(jié)患上了豆三角不穩(wěn)定（PTI）。PTI是腕關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)生物力學(xué)紊亂的一種罕見病因，傳統(tǒng)上使用X線平片進(jìn)行評估。使用4DCT，1名懷疑PTI和腕關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)疼痛的患者出現(xiàn)了豆?fàn)铙w異常掌側(cè)半脫位，而另一名患者出現(xiàn)了慢性“咔嚓”感覺的豆?fàn)铙w近端半脫位。在11次測量中，動(dòng)態(tài)評估豆?fàn)罴∠鄬τ谌羌〉淖钚∏昂箝g隔和近端/遠(yuǎn)端平移被證明分別有助于檢測每個(gè)病例中的細(xì)微PTI。

使用4DCT研究的其他腕關(guān)節(jié)疾病包括馬德隆畸形（Madelung deformation），該畸形涉及月骨和三叉肌運(yùn)動(dòng)減少，觸發(fā)月骨綜合征和Kienb?ck病，血液供應(yīng)中斷導(dǎo)致月骨壞死。

為了進(jìn)一步確定4DCT在常規(guī)實(shí)踐中的作用，已經(jīng)進(jìn)行了一些研究，以根據(jù)預(yù)定義的運(yùn)動(dòng)和4DCT采集協(xié)議來建立腕關(guān)節(jié)中各種小關(guān)節(jié)的正常運(yùn)動(dòng)范圍。在旋前-旋后運(yùn)動(dòng)中，使用改良的橈尺線和震中方法對患者無癥狀的遠(yuǎn)端橈尺關(guān)節(jié)進(jìn)行對齊測量，結(jié)果表明，前者方法可以檢測尺骨頭的掌側(cè)/背側(cè)運(yùn)動(dòng)，具有良好的觀察者間可靠性，最近還報(bào)道了使用4DCT對健康個(gè)體的舟骨、月骨和頭骨運(yùn)動(dòng)進(jìn)行量化，也對不同的腕關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了類似的研究，例如在橈尺側(cè)偏、旋前旋入時(shí)。

肘關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)成像

肘關(guān)節(jié)4DCT有助于傳統(tǒng)臨床診斷實(shí)體的分類，如雙頭撞擊和骨關(guān)節(jié)炎，以及復(fù)雜疾病，如半肢畸形和開放復(fù)位/內(nèi)固定植入物對橈骨頭和橈骨小頭的撞擊。

由于與傳統(tǒng)的單次采集MDCT相比，4DCT檢查中的累積輻射暴露量增加，人體的近端關(guān)節(jié)（如髖關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)）與輻射敏感器官（如甲狀腺和生殖器官）非常接近，4DCT并不是運(yùn)動(dòng)學(xué)評估的理想位置。盡管對輻射安全性存在潛在擔(dān)憂，但研究已經(jīng)概述了4DCT在顯示凸輪型和鉗型股骨髖臼撞擊和相關(guān)半脫位中的潛在價(jià)值。在加載和卸載狀態(tài)下手臂內(nèi)收期間肩鎖關(guān)節(jié)的生理運(yùn)動(dòng)以及胸鎖關(guān)節(jié)不穩(wěn)定性的診斷也已經(jīng)使用運(yùn)動(dòng)學(xué)4DCT采集進(jìn)行了描述。肩胛骨檢查已用于詳細(xì)描述肩胛骨折斷綜合征患者的動(dòng)態(tài)撞擊。

在我們的研究機(jī)構(gòu)，由于輻射暴露問題，避免使用4DCT對近端關(guān)節(jié)進(jìn)行檢查。然而，隨著使用人工智能的新的輻射減少協(xié)議和劑量減少算法，我們可能會(huì)重新審視4DCT在評估近端關(guān)節(jié)（如髖關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)）生物力學(xué)紊亂方面的潛在應(yīng)用。

CBCT

CBCT是指一組CT系統(tǒng)，其使用具有足夠縱向?qū)挾鹊腻F形X射線束，以允許使用大面積平板探測器（FPD）在單個(gè)機(jī)架旋轉(zhuǎn)中對整個(gè)器官進(jìn)行成像。這種廣泛的軸向覆蓋在MDCT技術(shù)及其在常規(guī)臨床實(shí)踐中的應(yīng)用中變得越來越普遍。在肌肉骨骼成像中，基于FPD的CBCT的采用產(chǎn)生了新的下肢WB容積成像診斷能力。在WB-CBCT中，X射線源（通常為輕型、低功率、固定式X射線管）和FPD在與地面平行的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，受試者站在機(jī)架內(nèi)。一些WB-CBCT設(shè)計(jì)允許通過將掃描架旋轉(zhuǎn)到垂直方向來對坐著的受試者的無負(fù)荷四肢進(jìn)行成像。正在進(jìn)行的全自動(dòng)X射線成像室的開發(fā)可能會(huì)為未來專門的肌肉骨骼應(yīng)用提供復(fù)雜的采集軌道，例如WB脊柱成像、金屬偽影減少、以及WB脊柱、足部和踝關(guān)節(jié)CBCT采集期間的劑量效率提高。

下面，我們回顧了CBCT在肌肉骨骼成像中的應(yīng)用、其功能的不斷發(fā)展以及WB體積成像的新興臨床應(yīng)用所面臨的一些圖像質(zhì)量挑戰(zhàn)。

運(yùn)動(dòng)偽影補(bǔ)償

FPD-CBCT的技術(shù)特點(diǎn)使其非常適合緊湊型、特定于應(yīng)用的3D成像平臺，但其代價(jià)是面臨幾個(gè)獨(dú)特的圖像質(zhì)量挑戰(zhàn)。例如，相對較長的采集時(shí)間（通常超過15秒）使其易于出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偽影。新的CBCT硬件通過實(shí)現(xiàn)快速成像顯示了解決這一問題的前景。然而，在可預(yù)見的未來，補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)緩解和補(bǔ)償策略對于CBCT的廣泛應(yīng)用仍然至關(guān)重要。

CBCT中的患者運(yùn)動(dòng)可以通過輕度固定來緩解。然而，即使在允許相對容易地應(yīng)用約束墊的封閉孔末端WB-CBCT中，也觀察到了中度到重度運(yùn)動(dòng)偽影。因此，需要補(bǔ)償算法，由于肌肉骨骼CBCT中患者運(yùn)動(dòng)的非周期性（與心臟或呼吸運(yùn)動(dòng)不同），使得補(bǔ)償算法的開發(fā)具有挑戰(zhàn)性，從而排除了門控的使用。因此，大多數(shù)適用于肌肉骨骼CBCT的補(bǔ)償算法首先估計(jì)每個(gè)投影視圖中的患者位移，通常僅假設(shè)剛性變換。然后，在圖像重建的反向投影步驟中，將該估計(jì)應(yīng)用于修改每個(gè)視圖的投影幾何圖形。

已經(jīng)提出了各種運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法。一類利用3D-2D配準(zhǔn)，該配準(zhǔn)找到一系列空間變換，將FOV中存在的已知參考對象最佳映射到測量投影。參考對象的可能選擇包括皮膚附著基準(zhǔn)、次相同解剖結(jié)構(gòu)的先前無運(yùn)動(dòng)掃描、以及運(yùn)動(dòng)污染掃描中高衰減結(jié)構(gòu)的輪廓。前兩種方法受到工作流程限制，而最后一種方法在處理嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)時(shí)可能不是最佳的。替代方法依賴于投影或圖像質(zhì)量度量來估計(jì)沒有3D-2D配準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)。其中包括投影一致性條件和基于圖像的自動(dòng)聚焦的應(yīng)用，后者顯示了對肌肉骨骼CBCT的適用性。

在自動(dòng)聚焦方法中，通過執(zhí)行數(shù)值優(yōu)化以估計(jì)運(yùn)動(dòng)軌跡來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，該運(yùn)動(dòng)軌跡最小化運(yùn)動(dòng)引起的圖像域失真的某些度量；在肌肉骨骼CBCT中，圖像梯度的方差被用作度量。在涉及運(yùn)動(dòng)污染的肢體CBCT掃描的專家觀察者研究中，自動(dòng)聚焦校正體積顯示出改進(jìn)的診斷質(zhì)量（圖2）。

圖2. WB-CBCT中的自動(dòng)聚焦運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。A、帶有特征偽影圖案（條紋和雙輪廓）的運(yùn)動(dòng)污染掃描（箭頭）。B、自動(dòng)聚焦補(bǔ)償可顯著減少偽影（箭頭）。

足部和踝關(guān)節(jié)成像

準(zhǔn)確及時(shí)地診斷聯(lián)合韌帶損傷對于預(yù)防慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定和預(yù)防繼發(fā)性骨關(guān)節(jié)炎至關(guān)重要。常規(guī)CT檢查分析了非WB條件下的遠(yuǎn)端脛腓關(guān)節(jié)。如前所述，WB-CBCT有助于補(bǔ)充非WB檢查的診斷產(chǎn)量；然而，前者的重要性尚待闡明。對于無癥狀的未受傷踝關(guān)節(jié)，已經(jīng)表明，除了內(nèi)側(cè)間隙外，WB檢查似乎在聯(lián)合測量方面沒有明顯差異。相反，在臨床懷疑有聯(lián)合韌帶損傷的既往踝關(guān)節(jié)損傷患者中，非WB和WB檢查的平均脛腓后距離、間隔和角度測量值存在差異，觀察者之間的可靠性接近完美水平。與脛骨平臺附近不同水平的對側(cè)未受傷踝關(guān)節(jié)相比，單側(cè)聯(lián)合不穩(wěn)定患者的受傷踝關(guān)節(jié)顯示3D容積WB-CBCT測量值增加；健康對照組中沒有這種差異（圖3）。

圖3：一名40歲患者的WB-CBCT表現(xiàn)為左踝關(guān)節(jié)疼痛和腫脹。病史顯示，兩次受傷相隔8年，均接受保守治療。體檢顯示中性愈合和足部對齊，但可能會(huì)引發(fā)一些臨床操作。冠狀（A）和矢狀（B）視圖用于確定脛骨平臺上方的橫向成像平面（紅線）。C和D，創(chuàng)建2條相交線，即內(nèi)側(cè)腓骨皮質(zhì)和外側(cè)脛骨皮質(zhì)切跡，有助于確定所選平面上的聯(lián)合區(qū)。WB檢查中，左側(cè)聯(lián)合面積為125 mm2，而對側(cè)面積為110.1 mm2。

三維WB-CBCT有效地表征了成年后天扁平足畸形患者的外翻-后足排列（圖4）。從平面放射線照相術(shù)中采用了用于后足對齊的各種放射測量，并在3D WB-/非WB CBCT圖像中進(jìn)行了驗(yàn)證。這些測量值，包括放射學(xué)測量的后足對準(zhǔn)角和跟腱/跟骨結(jié)節(jié)角，與臨床測量的后腳對準(zhǔn)角的平均值有顯著差異。后者低估了外翻對齊的放射學(xué)評估10到15度，這表明使用CBCT而不是物理測量的準(zhǔn)確性更高。還注意到成人后天扁平足畸形的WB和非WB檢查之間的測量差異，其中最可靠的包括內(nèi)側(cè)楔形至地板距離、冠狀前足弓角、矢狀長方體至地板距離和矢狀舟骨至地板距離（圖5）。此外，WB射線照片和WB-CBCT之間的測量結(jié)果（如內(nèi)側(cè)楔形到地板的距離、舟骨到地板的間距、矢狀距骨旁第一跖骨角和內(nèi)側(cè)楔形到第一跖骨的角度）明顯不同。

圖4：使用WB-CBCT對一名56歲男子的足部軟組織輪廓進(jìn)行三維繪制，該男子患有8年來進(jìn)展的成人獲得性扁平足畸形。愈合處和跗骨竇區(qū)域的足底表面周圍存在疼痛。體格檢查顯示，跖弓平坦，后腳、前腳和中足區(qū)域外翻外展，與提供的病史相符的區(qū)域有壓痛，背屈受限，活動(dòng)過度的第一射線。

圖5.來自圖4的患者WB-CBCT的多平面重建的測量值。A，足弓角的測量值。B、第一跖骨基底到地板的角度。C、?50%的中間面露出，由測量的未覆蓋（D2）除以距骨中間面（D1）的寬度計(jì)算。

考慮到WB-CBCT提供的體積信息的復(fù)雜性，3D關(guān)節(jié)對準(zhǔn)的定量度量的廣泛采用將可能依賴于自動(dòng)化測量工具來提高人體讀取器的可靠性。提出的解決方案包括需要手動(dòng)選擇解剖標(biāo)志的方法，以及基于擬合踝關(guān)節(jié)計(jì)算機(jī)模型的算法，以自動(dòng)檢測標(biāo)志。在未來，足部和踝關(guān)節(jié)CBCT的定量評估可能會(huì)擴(kuò)展到本文所述的點(diǎn)對點(diǎn)度量，包括使用統(tǒng)計(jì)形狀模型對人群中的形態(tài)變化進(jìn)行綜合分析。

自動(dòng)聚焦運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膮^(qū)域應(yīng)用使得能夠單獨(dú)估計(jì)和校正關(guān)節(jié)中每個(gè)骨骼的運(yùn)動(dòng)。通過在各個(gè)感興趣區(qū)域之間執(zhí)行時(shí)空插值，已經(jīng)證明將該方法擴(kuò)展到可變形軟組織運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償是可行的。最近提出了一種基于深度學(xué)習(xí)的無參考版本的視覺信息保真度標(biāo)準(zhǔn)，以開發(fā)魯棒的圖像失真度量，防止局部最小或退化運(yùn)動(dòng)估計(jì)。

膝關(guān)節(jié)成像

CBCT也有助于在WB期間加重的某些膝關(guān)節(jié)病變。不同時(shí)間長度的WB對膝關(guān)節(jié)軟骨和半月板運(yùn)動(dòng)的影響，對創(chuàng)傷后關(guān)節(jié)炎膝關(guān)節(jié)軟骨和軟骨下骨異常的檢測，以及WB和仰臥位的髕股和脛股對齊都是最近研究的對象。除了WB能力，膝關(guān)節(jié)軟骨下骨的體積骨密度（vBMD）評估可以使用CBCT類似的定量CT進(jìn)行。一項(xiàng)尸體/活體聯(lián)合研究顯示CBCT和CT之間的vBMD相關(guān)性很高，盡管掃描儀之間的絕對值存在差異。

除了骨密度外，增強(qiáng)CBCT也可用于評估軟骨厚度和分布。應(yīng)用于此類檢查的軟骨厚度方法在預(yù)測脛骨軟骨厚度分布方面顯示出一致性。

與足部和踝關(guān)節(jié)成像一樣，膝關(guān)節(jié)CBCT受益于識別解剖標(biāo)志和測量的自動(dòng)化方法，包括TT-TG距離、脛骨內(nèi)側(cè)和外側(cè)斜率以及脛骨內(nèi)側(cè)深度，以提高使用大體積數(shù)據(jù)集收集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性和速度。為此，已經(jīng)描述了一種方法，其中使用圖像配準(zhǔn)將專家讀者在CBCT掃描圖譜集中識別的地標(biāo)傳送到目標(biāo)體積上。這種方法在臨床實(shí)踐中提供一致的解釋，并有助于檢測生理性WB過程中細(xì)微的生物力學(xué)紊亂方面可能是非常寶貴的。應(yīng)用CBCT體積得出的統(tǒng)計(jì)形狀模型可以通過提供膝關(guān)節(jié)形態(tài)變化的定量見解來增強(qiáng)這種點(diǎn)對點(diǎn)測量。

與傳統(tǒng)的MDCT相比，CBCT為軟組織成像提供的高各向同性空間分辨率和較低的有效輻射劑量對骨關(guān)節(jié)炎和相關(guān)疾病中關(guān)節(jié)空間形態(tài)的細(xì)微變化非常敏感。此外，通過先進(jìn)的圖像后處理，CBCT在小梁微結(jié)構(gòu)測量中顯示出與金標(biāo)準(zhǔn)顯微CT的強(qiáng)相關(guān)性。在同時(shí)獲得骨vBMD和微結(jié)構(gòu)質(zhì)量測量的能力方面，CBCT可能為使用高分辨率外圍定量CT的臨床前成像提供有用的輔助手段，其優(yōu)點(diǎn)是易于適用于較大的關(guān)節(jié)。然而，與高分辨率外周定量CT相比，CBCT傾向于高估小梁參數(shù)，低估皮質(zhì)參數(shù)，盡管證明了整體骨結(jié)構(gòu)評估的可行性。

此外，CBCT已用于通過生成整個(gè)脛骨關(guān)節(jié)表面（或相當(dāng)于股骨）的局部關(guān)節(jié)空間寬度（JSW）的空間圖來表征脛股關(guān)節(jié)空間形態(tài)。例如，可以提供JSW定量評估的靜電模型顯示，在主成分分析后，其表現(xiàn)與放射科醫(yī)生對中間隔室中最小JSW的讀數(shù)相當(dāng)，性能有所改善。CBCT也被用于描述膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者的內(nèi)側(cè)脛股JSW減少和半月板擠壓，與非WB檢查相比，在WB-CBCT獲取過程中，這種情況更加突出；這種生物力學(xué)紊亂在健康對照組中不顯著。局灶性軟骨損傷及其對膝關(guān)節(jié)接觸力學(xué)的影響，如果不進(jìn)行矯正，與已證實(shí)的骨關(guān)節(jié)炎進(jìn)展的關(guān)系，也已使用CBCT檢查進(jìn)行了高度詳細(xì)的描述。

創(chuàng)傷和骨折成像

CBCT關(guān)節(jié)造影在檢測軟骨缺損方面顯示出顯著的成功。在肩關(guān)節(jié)造影中，與傳統(tǒng)的MDCT相比，不同的CBCT采集協(xié)議顯示了輻射劑量和對肩袖和軟骨病變的敏感性之間的權(quán)衡。此外，CBCT關(guān)節(jié)造影協(xié)議顯示了更好的噪聲比對比和小結(jié)構(gòu)空間分辨率，顯示了為軟骨評估定制協(xié)議的潛力。與1.5T MRI相比，CBCT關(guān)節(jié)造影在一項(xiàng)研究中顯示了踝關(guān)節(jié)軟骨缺損檢測的優(yōu)越診斷性能。

CBCT檢查將其檢測骨折的能力與普通X線片（包括腕關(guān)節(jié)、手、手指、踝關(guān)節(jié)、足部和腳趾）進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，在檢測細(xì)微骨折的靈敏度方面有了顯著提高。由于CBCT解釋從中等到接近完美，建議的骨科治療的一致性也有所增加。同樣，使用該模式觀察到腕關(guān)節(jié)骨折的敏感性和檢出率（與普通X線照片相比）增加。2021年的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，使用CBCT檢測和排除舟狀骨骨折的敏感性相當(dāng)高，特異性也很高。據(jù)報(bào)道，與MDCT在遠(yuǎn)端骨折方面的良好一致性，證明與CBCT提供的更好的耐受性和更低的有效輻射劑量相結(jié)合尤其有利。

除了四肢創(chuàng)傷和骨折的成像外，CBCT在手術(shù)中還被用于輔助椎體支架成形術(shù)、后凸成形術(shù)和椎體成形術(shù)，并修復(fù)孤立的移位距骨骨折、移位髖臼骨折和脛骨平臺骨折。最近的進(jìn)展表明，CBCT掃描的FOV擴(kuò)展是可行的，可以在術(shù)中可視化長的解剖部位。在正畸學(xué)和頜面外科中，CBCT不僅被廣泛描述為幫助診斷顱骨和牙齒的骨骼缺陷的一種方式，而且還在研究骨愈合的評估。此外，還報(bào)道了CBCT用于檢測與藥物相關(guān)的頜骨骨壞死，與超短回波時(shí)間MRI相當(dāng)。結(jié)合骨愈合，目前正在進(jìn)行研究，以評估是否存在金屬硬件的四肢關(guān)節(jié)。

DECT

雙能CT使用兩個(gè)正交放置的探測器或具有交流電壓的單個(gè)探測器（順序傳導(dǎo)，或使用快速kV切換），以在兩個(gè)不同峰值電壓水平上采集兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)集。

回顧性采集技術(shù)還使用雙層探測器方法，一項(xiàng)薈萃分析探討了DECT在檢測椎體骨折中骨髓水腫（BME）的敏感性，指出了單源連續(xù)掃描的優(yōu)勢，因?yàn)樗暮笄谝筝^低，從而提高了可用性。

然而，與其他DECT技術(shù)相比，這種技術(shù)的配準(zhǔn)性較差，導(dǎo)致特異性降低。重建的CT圖像經(jīng)過專門用于圖像優(yōu)化、材料特定顯示和物質(zhì)定量的后處理算法?？梢詫?shí)現(xiàn)多種圖像類型，包括加權(quán)平均、單能和虛擬抑制圖像以及電子密度和原子序數(shù)圖。在肌肉骨骼成像中，基于DECT的虛擬去鈣允許精確地研究軟組織結(jié)構(gòu)，這在急性護(hù)理環(huán)境中特別有用。

創(chuàng)傷影像學(xué)

影像學(xué)上的隱匿性和細(xì)微骨折對于早期發(fā)現(xiàn)，以預(yù)防和降低嚴(yán)重發(fā)病的風(fēng)險(xiǎn)非常重要。傳統(tǒng)的對此類疑似骨折的評估是通過MRI進(jìn)行的。然而，DECT在急性創(chuàng)傷環(huán)境中的患者分診中起著關(guān)鍵作用。

如前所述，DECT在使用虛擬去鈣（VNC）圖檢測BME中的新作用顯示出優(yōu)異的診斷性能。在目前的文獻(xiàn)中，VNC-DECT在檢測脊柱、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)、骨盆和腕關(guān)節(jié)創(chuàng)傷中的BME和急性骨折線方面顯示出與MRI相當(dāng)（在某些情況下，更高）的敏感性和特異性。初步研究表明，增強(qiáng)DECT在預(yù)測肱骨近端骨折后缺血性壞死中的作用。

應(yīng)用于DECT的材料分解算法可以證明在穿透損傷的情況下用于檢測含鐵碎片，而DECT的金屬偽影減少能力（特別是線束硬化偽影）可以改善周圍組織的描繪。這種優(yōu)點(diǎn)在研究具有金屬假體的患者時(shí)也是有用的。事實(shí)上，虛擬單色DECT改善了用髓內(nèi)釘和鋼板治療的疑似闌尾骨不連的評估。

痛風(fēng)和風(fēng)濕病影像學(xué)

DECT的一個(gè)有趣的用途是使用多平面和3D材料分解重建來診斷痛風(fēng)，類似于區(qū)分尿酸腎結(jié)石和其他腎結(jié)石成分（圖6）。最近的一項(xiàng)薈萃分析顯示，在超過2年的病程中，使用DECT檢測痛風(fēng)的敏感性和特異性高于超聲。

圖6：一名65歲多關(guān)節(jié)疼痛患者的DECT，血清尿酸持續(xù)升高。A、 痛風(fēng)關(guān)節(jié)病特征的第二遠(yuǎn)端指間關(guān)節(jié)侵蝕的顯示（箭頭）。B、 DECT采集的材料分解3D重建，在該采集上，在同一接頭上以綠色顯示尿酸鈉沉積物（箭頭）。

在一項(xiàng)模擬研究中，最近區(qū)分晶體沉積類型的努力成功地將尿酸鈉沉積（痛風(fēng)中普遍存在）與焦磷酸鈣（假性痛風(fēng)中普遍出現(xiàn)）或羥基磷灰石鈣沉積區(qū)分開來，對不同DECT分解方法的探索證明了3D虛擬單色采集在受試者足部和踝關(guān)節(jié)的體模對照研究中對尿酸鈉沉積物的定量和檢測中的實(shí)用性。

DECT在診斷痛風(fēng)方面的局限性也在當(dāng)前文獻(xiàn)中有所描述。在疾病早期的患者中，雙能CT的表現(xiàn)不如超聲。據(jù)報(bào)道，DECT在檢測癥狀持續(xù)時(shí)間小于6周的患者和非痛風(fēng)性痛風(fēng)患者中的痛風(fēng)時(shí)靈敏度較低。雙能CT還顯示，由于低于閾值的衰減，患者來源的液體痛風(fēng)中的尿酸鹽檢測有限。

其他風(fēng)濕病實(shí)體也對DECT的能力產(chǎn)生了新的興趣。虛擬非鈣DECT在檢測疑似軸性脊柱關(guān)節(jié)炎患者的骶髂關(guān)節(jié)BME方面具有優(yōu)異的診斷性能，在病變分級上具有顯著的相關(guān)性。

腫瘤成像

雙能CT在檢測骨髓腫瘤方面也有著新的作用。文獻(xiàn)中描述了原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性病變均受益于DECT檢查。DECT虛擬去鈣成像在檢測具有未知意義的多發(fā)性骨髓瘤和單克隆γ， 測試VNC-DECT的敏感性表明，對于中度浸潤性病變，非溶性浸潤的檢測優(yōu)于傳統(tǒng)CT，但低于MRI。

結(jié)    論

新的和不斷發(fā)展的4DCT、CBCT和DECT技術(shù)有助于各種肌肉骨骼異常的早期和穩(wěn)健表征。盡管MRI由于其較高的空間分辨率而提供了優(yōu)越的可視化效果，但新的CT技術(shù)仍存在巨大的機(jī)會(huì)。使用4DCT的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析提供了有關(guān)異常運(yùn)動(dòng)和周圍關(guān)節(jié)潛在生物力學(xué)紊亂的寶貴信息，有助于診斷其他“隱性”疾病，并提供了干預(yù)后結(jié)果的寶貴信息。CBCT能夠在生理性WB期間分析肌肉骨骼狀況，并在術(shù)中成像、創(chuàng)傷成像和骨愈合評估中發(fā)揮作用。DECT能夠產(chǎn)生幾乎去除鈣密度的圖像，這使得DECT成為檢測骨髓異常的極好工具。應(yīng)用包括診斷創(chuàng)傷和非創(chuàng)傷環(huán)境中的骨髓異常，從X線診斷隱匿性骨折到轉(zhuǎn)移性和原發(fā)性骨髓腫瘤的分類。DECT檢查晶體關(guān)節(jié)病的能力也可以在臨床實(shí)踐中發(fā)揮關(guān)鍵作用，因?yàn)樗壬渚€照相術(shù)表現(xiàn)更好。最后，DE技術(shù)在CBCT中的新興應(yīng)用將進(jìn)一步增強(qiáng)CT技術(shù)在關(guān)節(jié)內(nèi)對比度鑒別、BMD定量和BME檢測中的功能，將DE和CBCT的優(yōu)勢疊加在一起。

文獻(xiàn)原文：Ibad HA, de Cesar Netto C, Shakoor D, Sisniega A, Liu SZ, Siewerdsen JH, Carrino JA, Zbijewski W, Demehri S. Computed Tomography: State-of-the-Art Advancements in Musculoskeletal Imaging. Invest Radiol. 2023 Jan 1;58(1):99-110. doi: 10.1097/RLI.0000000000000908. 僅供專 業(yè)人士交流目的，不用于商業(yè)用途。

2023年2月24日 

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