Orthopaedic measurements with computed radiography. Methodological development, accuracy, and radiation dose with special reference to the weight-bearing lower extremity and the dislocating patella

Popular Abstract in Swedish Digital bildteknik dominerar snart all bildhantering inom alla delar av samhallet. Malsattningen med denna avhandling var att utveckla en undersokningsmetod for matning av knaleden i belastat lage med hjalp av digital bildplatteteknik. Vad ar bildplatteteknik? Traditionellt har rontgenbilder framstallts med hjalp av fotografisk film. De framkallade bilderna har sedan bedomts och utvarderats pa ett ljusskap. Idag haller den digitala tekniken pa att ersatta den traditionella bildframstallningen inom radiologin. Den fotografiska filmen ersatts efter hand av den s. k. bildplattetekniken (computed radiography, CR). Bildplattan anvands pa samma satt som den traditionella filmen dar man med hjalp av rontgenstralar avbildar den undersokta kroppsdelen. Bildinformationen lagras som energi i bildplattan. En laserlasare avlaser bildplattan dar den lagrade energin frigors och ljus (luminescens) bildas i forhallande till den energi som lagrats i varje punkt (bildelement, pixel) i plattan. Ljusstyrkan avlases och omvandlas till digital information. Den digitala informationen anvands sedan for att presentera bilden pa en monitor i en arbetsstation eller for att skriva ut bilden som en traditionell film i en laserskrivare. Den digitala avdelningen Utvecklingen gar idag snabbt inom radiologin och i synnerhet inom den digitala bildtekniken. Allt fler rontgenavdelningar blir idag heldigitala dar den traditionella rontgenfilmen helt har ersatts av digitala bildmedier. PACS (Picture Archiving and Communication Systems) ar benamningen pa systemet bakom den heldigitala avdelningen. Bilderna framstalls digitalt (ex. bildplatteteknik, ultraljud, datortomografi och magnetisk resonanstomografi), overfors i ett natverk, presenteras pa arbetsstationer och arkiveras digitalt. I detta arbete har PACS teknologin utvecklats och varderats i ett konkret system for matningar inom den nedre extremiteten. Det utvecklade systemet applicerades avslutningsvis pa ett patientmaterial med urledhoppade knaskalar. Den belastade knaleden For att pavisa en reduktion av knaledens ledbrosk (artros) har det visats att undersokning av patienten i en staende belastad stallning ar overlagsen. Leden mellan larbenet och underbenets skenben bestar av tva ledytor, en inre och en yttre. Om hojdreduktionen av ledbrosket endast drabbar en av dessa ledytor eller drabbar ledytorna ojamnt uppstar en vinkelfelstallning av knaleden. I staende visar detta sig genom att knaleden vinklas inat (kobenthet, valgus) eller utat (hjulbenthet, varus). Kirurgiskt kan artros i knaleden behandlas genom att ledytorna ersatts av en konstgjord led (artroplastik) eller att en kil sagas ut inom den ovre delen av skenbenet (kilosteotomi) for att hava vinkelfelstallningen. Ett alternativ till den sistnamnda metoden ar att ett tvargaende sagsnitt gors inom den ovre delen av skenbenet. Med hjalp av skruvar oppnas successivt en kil som sedan far laka och fyllas med nytt ben s. k. distraktionsosteotomi. En malsattning med dessa metoder ar att korrigera knats vinkelfelstallning. Patienten undersoks darfor fore operationen med bl. a bestamning av den s. k. HKA-vinkeln (hoft-kna-ankel). Aven efter operationen gors denna typ av matning for utvardering av operationsresultatet. Traditionellt har denna undersokning gjorts pa en lang film som har tackt hela benet eller med hjalp av tva eller tre mindre som tackt hoft, kna och ankel. Vinkeln har sedan matts direkt pa bilderna med hjalp av linjal, blyertspenna och gradskiva. Aven i den heldigitala filmlosa miljon maste denna typ av matning kunna utforas. Digitala bildplattor finns inte i ett sa stort format att hela benet tacks utan flera mindre maste anvandas dar matningarna far goras mellan dessa bilder. Matningar av langa avstand och vinklar ar aven av betydelse for ex. benlangdsmatningar och skoliosmatninar inom ryggraden. QUESTOR Precision Radiography system QUESTOR Precision Radiography system (QPR) ar en undersokningsmetod for den belastade knaleden utvecklad for traditionell radiologi av Clinical Mechanics Group, Division of Orthopaedic Surgery and Department of Mechanical Engineering vid Queens University, Kingston, Canada. Systemet innehaller en undersokningsbur med bl. a. ett stort koordinatsystem med vars hjalp mindre bilder kan relateras till varandra. Systemet medger aven korrigering for bl. a. forstoringsfaktorn i matningarna. QPR-systemet har anvants som undersokningsplattform for denna studie. Undersokningsburen har delvis byggts om och anpassats till bildplattetekniken. Tillhorande datorprogram for berakning av vinklar och avstand har skrivits om och lagts in i en arbetsstation. Delarbete I For att jamfora QPR-systemet med var traditionella metod for bestamning av HKA-vinkeln undersoktes 24 patienter opererade med kilosteotomi inom underbenet. Matningarna visade god overensstammelse mellan de bada metoderna. QPR-systemet visade sig uppfylla kraven for att ersatta den traditionella metoden. Delarbete II Syftet med detta arbete var att utvardera vart nya digitala system vad galler reproducerbarhet i matresultaten mellan tva undersokningstillfallen. Bada knalederna hos 10 knafriska forsokspersoner undersoktes med 1-7 dagars mellanrum av tva olika rontgensjukskoterskor. Alla matningar gjordes tva ganger av en radiolog och ytterligare en gang av en ortoped for bestamning av matvariationen inom och mellan individer. Reproducerbarheten for metoden var hog. Matvariationen inom och mellan individer var lag. Jamfort med det konventionella QPR-systemet innebar den nya metoden en reduktion av matvariationen med i snitt en faktor pa 2,8 mellan en individs tva matningar. Delarbete III For att kunna lokalisera de olika matpunkterna pa monitorn utvecklades fyra olika mathjalpmedel. Syftet med delarbete III var att utvardera betydelsen av dessa mathjalpmedel samt betydelsen av att fritt kunna forstora bilden och betydelsen av forstarkning av bildens konturer (kantforstarkning) vad galler matnoggrannhet. Fyra undersokningar utvarderades av fyra individer utan och med ovanstaende hjalpmedel och bildbearbetningsmetoder. Mojligheten att fritt forstora bilden hade storst betydelse for reduktionen av matvariationen. For 12 av totalt 19 matvariabler innebar de olika hjalpmedlen en signifikant minskad variation i matresultaten. Kantforstarkningen tillforde ingen ytterligare reduktion. Delarbete IV En av fordelarna med bildplattetekniken ar mojligheten att reducera straldosen till patienten. Lagre straldos medfor emellertid forsamrad bildkvalitet p.g.a. okat kvantbrus. Syftet med delarbete IV var att faststalla den lagsta mojliga straldosen till patienten vid bestamning av tva vinklar med det nya systemet utan att matnoggrannheten paverkades. For undersokningen anvandes en attrapp (fantom) av den nedre extremiteten. Bilder av fantomet genererades vid 8 olika exponeringsnivaer vid vilka straldosen mattes. De 8 olika undersokningarna utvarderades vid tva tillfallen av 6 individer. Nagon signifikant skillnad i matvariationen mellan den hogsta och lagsta straldosen kunde inte pavisas. Den lagsta dosnivan innebar en reduktion av patientdosen med 98% jamfort med den traditionella metoden. Den lagsta patientdosen motsvarade den dos som den naturliga bakgrundsstralningen ger varje individ under drygt ett halvt dygn. Delarbete V For att kunna bedoma sjukliga forandringar ar det viktigt att forst kartlagga variationerna hos friska individer. Syftet med detta delarbete var att skapa ett referensmaterial for de variabler som ingick i QPR-systemet. Pa samma satt utvarderades en nyutvecklad metod for bl. a. berakning av larbenets och underbenets rotation mellan belastat bojt och strackt lage av knaleden for att pa sa satt battre bedoma leden mellan knaskalen och larbenet. 80 frivilliga knafriska individer mellan 20-59 ar, halften kvinnor och halften man med 10 individer av vardera konet i varje 10-ars intervall, undersoktes i belastat lage med bade bojt och strackt kna. For de variabler som tidigare har blivit utvarderade visade materialet god overensstammelse med tidigare studier. De nyintroducerade knaskalsvariablerna har inneburit att en narmare kartlaggning av rorelserna inom framst leden mellan knaskal och larben har kunnat goras. Dessa rorelser har inte kunnat utvarderas tidigare. Delarbete VI Som en klinisk applikation av det utvecklade systemet valdes patienter med en knaskal som ar benagen att ga ur led (luxerande). En av de variabler som introducerades i delarbete V var knaskalens belastningsvinkel (Q-vinkeln). Denna vinkel har tidigare matts kliniskt med patienten liggande pa en brits. Den kliniskt matta Q-vinkeln har varit betydelsefull for stallningstagande till operation av dessa patienter. Syftet med detta delarbete var att jamfora patienter med luxerande knaskal med referensmaterialet i delarbete V och att jamfora kliniskt matt Q-vinkel med radiologiskt matt. 28 patienter med luxerande knaskal undersoktes med den nya metoden. Hos 20 av dessa mattes Q-vinkeln kliniskt pa bada sidor av tva ortopeder och hos 9 av dessa 20 av ytterligare en ortoped. Det fanns ingen samstammighet mellan de bada kliniska matningarna och en mycket dalig samstammighet mellan kliniskt och radiologiskt matt Q-vinkel. Foljaktligen kan inte den kliniska matningen anses vara en anvandbar undersokningsmetod. Ur materialet utkristalliserades tva undergrupper med olika rorelsemonster varav en undergrupp med okad ledrorlighet. Syftet med den vanliga operationsmetoden ar att reducera en kliniskt matt okad Q-vinkel hos dessa patienter. Q-vinkeln var inte okad i nagon av undergrupperna, utan minskad i luxerande knaleder varfor den traditionella operationsmetoden starkt maste ifragasattas. (Less)