1 引言
骨科影像学的发展始于伦琴X射线的发现，如今已形成多模态影像技术协同应用的格局。从常规X射线到显微CT、从高场强MRI到低场强磁共振，各类影像技术在骨科植入物的术前规划、术中导航和术后评估中扮演着关键角色。随着人工智能、三维重建和影像组学等技术的融合，影像数据正从传统的形态学分析向功能化、定量化方向跨越，为个性化医疗提供新范式。
1.1 X射线摄影与透视成像
X射线摄影因其成本低、成像快、可负重拍摄等优势，仍是骨科手术规划和并发症诊断的基础手段。近年来，人工智能算法被广泛应用于植入物识别、肢体对线测量、骨质疏松筛查及无菌性松动诊断等领域，显著提升了测量效率与诊断一致性。然而，算法的“黑箱”特性制约了临床信任度，推动可解释人工智能（XAI）成为重要研究方向。
立体定向放射分析（RSA）通过同步双平面X射线追踪植入物迁移，可早期预测假体松动风险。尽管传统RSA因需植入钽标记球而应用受限，CT-RSA技术的出现有望突破这一瓶颈。此外，EOS双平面扇束X射线系统能实现全身负重三维重建，在脊柱-骨盆对线、下肢扭转角等测量中展现独特价值。透视技术则广泛应用于术中植入物定位和关节运动学分析，结合AI的自动模型配准技术正推动动态评估走向临床常规化。
1.2 计算机断层扫描（CT）
CT通过三维重建能力在植入物设计、手术导航和术后评估中发挥核心作用。低剂量扫描技术与金属伪影减少算法（MAR）的进步，显著降低了辐射剂量并提升了图像质量。基于CT的统计形状模型与骨密度分析，可优化植入物尺寸设计及固定位置选择，而有限元模型（FE）则能模拟生物力学性能以预测植入效果。
负重CT（WBCT）技术的突破使关节在负荷状态下的三维成像成为可能，改变了传统对关节间隙狭窄和解剖位置的理解。动态四维CT（4DCT）可捕捉关节运动轨迹，尤其适用于腕关节、髌股关节等复杂结构的运动学研究。光子计数CT（PCCT）凭借能谱分解能力进一步提升空间分辨率，并有效抑制金属伪影，为骨微结构及骨-植入物界面研究开辟新途径。
1.3 磁共振成像（MRI）
MRI凭借卓越的软组织对比度，在软骨、韧带评估及软组织反应诊断中不可替代。针对植入物周边磁敏感伪影问题，多光谱成像与空间编码技术可将失真降低约10倍，而低场强MRI（0.55T）的出现进一步减少了金属伪影并提升患者舒适度。超短回波时间（UTE）与零回波时间（ZTE）序列使MRI具备CT般的骨结构可视化能力，实现骨与软组织的“一站式”评估。此外，T2 mapping等定量技术可量化组织特性，为植入物周围生物学反应提供客观指标。
1.4 超声
超声虽因骨骼与金属的高声阻抗限制其直接成像能力，但其在肌腱评估、滑膜炎诊断及假体周围感染检测中具有独特价值。剪切波弹性成像、轴向传输超声等技术已应用于骨健康评估与骨折愈合监测。近年来，基于超声的三维骨骼建模技术为膝关节置换术中的导航与机器人系统提供了新的影像支持方案。
1.5 核医学
正电子发射断层扫描（PET）与单光子发射计算机断层扫描（SPECT）在假体周围感染、无菌性松动等并发症诊断中潜力显著。新型示踪剂如靶向巨噬细胞的[18F]FEPPA、靶向成纤维细胞的FAPI及针对生物膜的谷氨酰胺类似物，展现出比传统FDG、NaF更高的特异性。动态PET与影像组学分析进一步实现了代谢与灌注的定量评估，而诊疗一体化（Theranostics）概念为植入物并发症的早期干预提供新思路。
1.6 跨模态技术趋势
人工智能驱动下的影像分析正推动数字孪生技术在骨科的应用，通过融合多模态数据预测手术效果并指导个性化植入方案。与此同时，不同影像设备的可及性差异影响着技术转化路径：CT、MRI等成熟技术的创新易快速落地，而WBCT、低场强MRI等新型设备更适配基层医疗场景。未来骨科影像的发展将超越单一成像功能，深度融合计算模型与临床决策，构建从植入物设计到长期随访的数字化闭环体系。
