EOS 3D測量青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者冠、矢狀面參數(shù)的可信度及可重復(fù)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(yī)院，1.放射科；2.脊柱外科，北京 100035）

EOS全身影像采集系統(tǒng)（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(yōu)點(diǎn)，在骨科疾病，尤其是脊柱畸形的診治中具有廣闊的應(yīng)用前景[1-3]。對脊柱側(cè)凸患者進(jìn)行EOS成像，行模擬三維重建后可自動(dòng)生成相關(guān)冠、矢狀面參數(shù)[4]。本研究擬對以胸彎為主的青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸（adolescent idiopathic scoliosis,AIS）（Lenke 1 型）患者影像學(xué)資料進(jìn)行常規(guī)2D和EOS 3D測量，并進(jìn)行比較，以探討EOS 3D測量AIS患者冠、矢狀面參數(shù)的可信度及可重復(fù)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(yī)院收治的AIS患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①Lenke 1型AIS患者（胸彎為主）；②具有完整的后前位及側(cè)位EOS全脊柱影像學(xué)資料。排除標(biāo)準(zhǔn)：圖像質(zhì)量較差影響測量者。

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

1.2 影像學(xué)測量及評(píng)估

圖1 EOS 3D測量

所有患者均接受站立位EOS 全脊柱正側(cè)位檢查。檢查時(shí)患者身體自然站立，兩腳間距20～25 cm，雙側(cè)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(yī)師根據(jù)納入、排除標(biāo)準(zhǔn)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(yī)師根據(jù)事先確定好的端椎，同時(shí)進(jìn)行常規(guī)2D和EOS 3D測量，1周后分別重復(fù)測量1次。按照既往文獻(xiàn)所描述的方法[4,7]進(jìn)行EOS 模擬3D 重建。記錄每次測量所需要的時(shí)間和相關(guān)參數(shù)。冠狀面測量參數(shù)包括：主彎Cobb 角。矢狀面測量參數(shù)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(yī)師進(jìn)行測量結(jié)果分析。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 18.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。測量數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析均符合正態(tài)分布，以的形式表示。采用配對樣本t檢驗(yàn)比較測量者組內(nèi)及組間、常規(guī)2D 與EOS 3D 測量結(jié)果差異。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。根據(jù)Deyo 等[4,7]的定義，采用一致性檢驗(yàn)研究測量數(shù)據(jù)的可信度和可重復(fù)性，計(jì)算組內(nèi)及組間相關(guān)系數(shù)。組內(nèi)/組間相關(guān)系數(shù)＜0.25時(shí)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(jié)果

2.1 測量者組內(nèi)及組間測量結(jié)果比較

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

無論是常規(guī)2D測量，還是EOS 3D測量，同一測量者兩次測量結(jié)果差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。常規(guī)2D測量時(shí)，不同測量者間測量的L1～5腰前凸、PT差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而其余指標(biāo)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；EOS 3D測量時(shí)，不同測量者間測量數(shù)據(jù)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表1、2）。

表1 常規(guī)2D 測量組內(nèi)及組間結(jié)果比較（，°）

表1 常規(guī)2D 測量組內(nèi)及組間結(jié)果比較（，°）

表2 EOS 3D測量組內(nèi)及組間結(jié)果比較（，°）

表2 EOS 3D測量組內(nèi)及組間結(jié)果比較（，°）

2.2 常規(guī)2D與EOS 3D測量結(jié)果比較

常規(guī)2D 與EOS 3D 測量的Cobb 角、腰前凸和PI差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而胸后凸及PT、SS差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但差異均在5°以內(nèi)（表3）。

表3 常規(guī)2D與EOS 3D測量結(jié)果比較（，°）

表3 常規(guī)2D與EOS 3D測量結(jié)果比較（，°）

EOS 3D 測量Cobb 角的組內(nèi)及組間測量誤差均小于常規(guī)2D測量，且差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表4）。

表4 常規(guī)2D與EOS 3D測量Cobb角誤差比較（，°）

表4 常規(guī)2D與EOS 3D測量Cobb角誤差比較（，°）

2.3 一致性結(jié)果

對于常規(guī)2D測量，測量者1組內(nèi)一致性為中等至好，測量者2組內(nèi)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(nèi)一致性為好至極佳，測量者2組內(nèi)一致性極佳，組間一致性為極佳（表5）。

常規(guī)2D與EOS 3D測量結(jié)果一致性好（表5）。

表5 常規(guī)2D測量和EOS 3D測量組內(nèi)及組間相關(guān)系數(shù)

3 討論

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

常規(guī)2D 測量受到多種因素的影響，如測量者的經(jīng)驗(yàn)、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(tǒng)手工測量方法對100 例AIS 患者Cobb 角進(jìn)行測量，認(rèn)為不同測量者之間存在3°～10°的測量誤差。Tanure 等[17]應(yīng)用測量軟件對49 例AIS患者進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)測量誤差在3.6°左右。在先天性脊柱側(cè)凸患者中，常規(guī)2D 測量誤差最大可達(dá)11.8°[18]。在本研究中，常規(guī)2D測量Cobb角的組內(nèi)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(xiàn)報(bào)道類似。常規(guī)2D 測量時(shí)，同一測量者在測量同一角度時(shí)，即使端椎選擇相同，在確定終板、測量讀數(shù)時(shí)仍有可能出現(xiàn)誤差。不同測量者之間，由于測量經(jīng)驗(yàn)以及對疾病的理解和認(rèn)識(shí)不同，測量誤差會(huì)進(jìn)一步增加。本研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)2D 測量時(shí)，不同測量者間測量的L1～5 腰前凸、PT差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(shù)據(jù)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(fù)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(fā)現(xiàn)相關(guān)冠、矢狀面參數(shù)的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)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(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)Cobb角的測量誤差為4°～6.5°，矢狀面參數(shù)的測量誤差為4°～7°，骨盆參數(shù)的測量誤差為1°～5°。本研究中，EOS 3D測量Cobb角的組內(nèi)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(guī)2D測量誤差，且差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，組內(nèi)及組間相關(guān)系數(shù)大部分為0.9以上，均高于常規(guī)2D測量的組內(nèi)及組間相關(guān)系數(shù)，提示EOS 3D測量的可重復(fù)性及可信度極佳，與既往文獻(xiàn)報(bào)道相符。

Carreau 等[20]比較了AIS 的常規(guī)2D 和EOS 3D 測量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在絕大多數(shù)情況下兩種測量方法測量數(shù)據(jù)之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但胸后凸（T1～12和T4～12）測量數(shù)據(jù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本研究也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。可能是因?yàn)槌Ｒ?guī)2D測量時(shí)，肱骨頭、肋骨、肺以及胸壁可能會(huì)對椎體上、下終板的識(shí)別產(chǎn)生影響，進(jìn)而導(dǎo)致測量誤差增加。EOS 3D測量時(shí)，電腦自動(dòng)識(shí)別上、下終板，并不受到這些解剖結(jié)構(gòu)的影響。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)常規(guī)2D 與EOS 3D 測量的PT、SS差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能原因是S1上終板不規(guī)則或測量誤差，具體原因還需進(jìn)一步研究。雖然常規(guī)2D 測量和EOS 3D 測量的部分參數(shù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但差異均在5°以內(nèi)，臨床上無顯著差別。故在臨床實(shí)踐中，兩種測量方法的結(jié)果基本類似。

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

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