EOS 3D測量青少年特發性脊柱側凸患者冠、矢狀面參數的可信度及可重復性

佟志忠 張延斌 趙麗 馬超逸 顧金凱 肖斌 田偉*

（北京積水潭醫院，1.放射科；2.脊柱外科，北京 100035）

EOS全身影像采集系統（EOS Imaging公司，法國）具有成像快、輻射劑量小、可模擬三維重建等優點，在骨科疾病，尤其是脊柱畸形的診治中具有廣闊的應用前景[1-3]。對脊柱側凸患者進行EOS成像，行模擬三維重建后可自動生成相關冠、矢狀面參數[4]。本研究擬對以胸彎為主的青少年特發性脊柱側凸（adolescent idiopathic scoliosis,AIS）（Lenke 1 型）患者影像學資料進行常規2D和EOS 3D測量，并進行比較，以探討EOS 3D測量AIS患者冠、矢狀面參數的可信度及可重復性。

1 資料與方法

1.1 研究對象

回顧性分析2018年1月至2019年1月間北京積水潭醫院收治的AIS患者。納入標準：①Lenke 1型AIS患者（胸彎為主）；②具有完整的后前位及側位EOS全脊柱影像學資料。排除標準：圖像質量較差影響測量者。

最終共納入30 例Lenke 1 型AIS 患者，就診時年齡為9～18歲，平均年齡（13.6±4.1）歲。

1.2 影像學測量及評估

圖1 EOS 3D測量

所有患者均接受站立位EOS 全脊柱正側位檢查。檢查時患者身體自然站立，兩腳間距20～25 cm，雙側上肢放于胸前，上臂與軀干垂直，雙手放于橫桿上[5,6]（圖1）。由一名高年資醫師根據納入、排除標準篩選入組患者，測量開始前在EOS影像中確定上、下端椎。另外兩位醫師根據事先確定好的端椎，同時進行常規2D和EOS 3D測量，1周后分別重復測量1次。按照既往文獻所描述的方法[4,7]進行EOS 模擬3D 重建。記錄每次測量所需要的時間和相關參數。冠狀面測量參數包括：主彎Cobb 角。矢狀面測量參數包括：T1～12胸后凸，T4～12胸后凸，L1～5腰前凸，L1～S1腰前凸，骨盆投射角（pelvic incidence,PI），骨盆傾斜角（pelvic tilt,PT）和骶骨傾斜角（sacral slope,SS）。由另外一名高年資醫師進行測量結果分析。

1.3 統計學方法

應用SPSS 18.0 統計學軟件進行統計學分析。測量數據經統計學分析均符合正態分布，以的形式表示。采用配對樣本t檢驗比較測量者組內及組間、常規2D 與EOS 3D 測量結果差異。以P＜0.05為差異有統計學意義。根據Deyo 等[4,7]的定義，采用一致性檢驗研究測量數據的可信度和可重復性，計算組內及組間相關系數。組內/組間相關系數＜0.25時為一致性較差，0.25～0.49 為一致性低，0.50～0.69為一致性中等，0.70～0.89 為一致性好，0.90～1.00 為一致性極佳。

2 結果

2.1 測量者組內及組間測量結果比較

每位測量者常規2D、EOS 3D 均測量2 次。每例患者常規2D 測量時間為4～10 min，平均（7±3）min，EOS 3D測量時間為13～29 min，平均（22±7）min。

無論是常規2D測量，還是EOS 3D測量，同一測量者兩次測量結果差異均無統計學意義。常規2D測量時，不同測量者間測量的L1～5腰前凸、PT差異有統計學意義，而其余指標差異無統計學意義；EOS 3D測量時，不同測量者間測量數據差異均無統計學意義（表1、2）。

表1 常規2D 測量組內及組間結果比較（，°）

表1 常規2D 測量組內及組間結果比較（，°）

表2 EOS 3D測量組內及組間結果比較（，°）

表2 EOS 3D測量組內及組間結果比較（，°）

2.2 常規2D與EOS 3D測量結果比較

常規2D 與EOS 3D 測量的Cobb 角、腰前凸和PI差異均無統計學意義，而胸后凸及PT、SS差異均有統計學意義，但差異均在5°以內（表3）。

表3 常規2D與EOS 3D測量結果比較（，°）

表3 常規2D與EOS 3D測量結果比較（，°）

EOS 3D 測量Cobb 角的組內及組間測量誤差均小于常規2D測量，且差異均有統計學意義（表4）。

表4 常規2D與EOS 3D測量Cobb角誤差比較（，°）

表4 常規2D與EOS 3D測量Cobb角誤差比較（，°）

2.3 一致性結果

對于常規2D測量，測量者1組內一致性為中等至好，測量者2組內一致性好，組間一致性為中等（表5）。

對于EOS 3D測量，測量者1組內一致性為好至極佳，測量者2組內一致性極佳，組間一致性為極佳（表5）。

常規2D與EOS 3D測量結果一致性好（表5）。

表5 常規2D測量和EOS 3D測量組內及組間相關系數

3 討論

EOS全身影像采集系統由法國EOS Imaging公司研發，是在新型粒子探測器的基礎上，結合正、側位兩套成像球管和探測器的X線成像設備[9-11]。患者受到的輻射劑量低，圖像質量高，檢查耗時較短[12]。骨科醫師可以獲得自然站立位下與真人同樣大小的全身正側位影像，還可以利用SterEOS 軟件模擬脊柱三維重建，自動生成脊柱畸形部分相關冠、矢狀面參數，在脊柱畸形的診治中具有廣闊的應用前景[2,5,13]。

常規2D 測量受到多種因素的影響，如測量者的經驗、測量器的誤差以及測量方法本身的誤差等。Potter 等[16]利用傳統手工測量方法對100 例AIS 患者Cobb 角進行測量，認為不同測量者之間存在3°～10°的測量誤差。Tanure 等[17]應用測量軟件對49 例AIS患者進行測量，發現測量誤差在3.6°左右。在先天性脊柱側凸患者中，常規2D 測量誤差最大可達11.8°[18]。在本研究中，常規2D測量Cobb角的組內測量誤差分別為（5.1±3.5）°和（4.1±7.2）°，組間測量誤差為（7.1±4.6）°，與既往文獻報道類似。常規2D 測量時，同一測量者在測量同一角度時，即使端椎選擇相同，在確定終板、測量讀數時仍有可能出現誤差。不同測量者之間，由于測量經驗以及對疾病的理解和認識不同，測量誤差會進一步增加。本研究發現，常規2D 測量時，不同測量者間測量的L1～5 腰前凸、PT差異有統計學意義。腰前凸需要確定L5 下終板，PT需要確定S1 上終板，通常L5/S1 間盤開角較大，且由于先天解剖、后天退變等因素在此部位很難找到清晰的線型終板或橢圓型終板，因此不同測量者可能測得的數據差異較大。

EOS 3D測量通常誤差較小，具有良好的可信度和可重復性[19]。Carreau等[20]使用SterEOS軟件測量了30例AIS患者的EOS影像資料，發現相關冠、矢狀面參數的組內相關系數均為0.90以上，一致性極佳。Ilharreborde等[13]使用SterEOS軟件對21例AIS患者的EOS影像進行測量，發現Cobb角的測量誤差為4°～6.5°，矢狀面參數的測量誤差為4°～7°，骨盆參數的測量誤差為1°～5°。本研究中，EOS 3D測量Cobb角的組內測量誤差分別為（3.1±2.4）°和（2.7±4.1）°，組間測量誤差為（3.4±3.5）°，均小于常規2D測量誤差，且差異均有統計學意義，組內及組間相關系數大部分為0.9以上，均高于常規2D測量的組內及組間相關系數，提示EOS 3D測量的可重復性及可信度極佳，與既往文獻報道相符。

Carreau 等[20]比較了AIS 的常規2D 和EOS 3D 測量數據，發現在絕大多數情況下兩種測量方法測量數據之間差異無統計學意義，但胸后凸（T1～12和T4～12）測量數據差異有統計學意義。本研究也發現了類似的結果。可能是因為常規2D測量時，肱骨頭、肋骨、肺以及胸壁可能會對椎體上、下終板的識別產生影響，進而導致測量誤差增加。EOS 3D測量時，電腦自動識別上、下終板，并不受到這些解剖結構的影響。此外，本研究還發現常規2D 與EOS 3D 測量的PT、SS差異有統計學意義，可能原因是S1上終板不規則或測量誤差，具體原因還需進一步研究。雖然常規2D 測量和EOS 3D 測量的部分參數差異有統計學意義，但差異均在5°以內，臨床上無顯著差別。故在臨床實踐中，兩種測量方法的結果基本類似。

本研究的局限性：首先，未對所有參數的測量誤差進行比較，僅進行了主要畸形參數Cobb角的測量誤差的比較；其次，僅2名測量者進行測量，人數較少。

綜上所述，測量AIS患者冠、矢狀面參數時，常規2D測量受到多種因素影響，誤差較大，可信度及可重復性較低。EOS 3D 測量誤差較小，具有較高的可信度和可重復性，但模擬三維重建花費時間較久，且需要專業的技術人員培訓。兩者各有利弊。臨床醫師可以根據患者的病情需要以及醫院的硬件設施條件選擇合適的成像方法。