頸椎矢狀面活動度影像學改良測量方法的初步應用

周 捷，王建喜，肖強強，臧法智，袁 文，陳華江

海軍軍醫(yī)大學長征醫(yī)院骨科，上海 200003

頸椎活動度（ROM）是臨床上用于評估頸椎功能、患者生活質(zhì)量及手術(shù)療效的重要指標［1-3］。目前用于測量頸椎ROM的方法眾多，包括頸椎屈伸位X線片測量法、目測法、卷尺測量法、雙臂尺測量法、重力儀測量法、斜度儀測量法等［4-6］。臨床應用最多、最為便捷和準確的方法仍然是頸椎屈伸位X線片測量法，傳統(tǒng)的影像學測量基于Cobb角測量法［7-8］。既往研究［9］顯示，計算機輔助影像處理軟件能夠顯著提高Cobb角的測量精度。然而，實際Cobb角測量仍會有5° ~ 6°的誤差［10］。頸椎ROM的測量需要在仰伸位與屈曲位側(cè)位X線片上進行2次Cobb角的測量，測量誤差可能會被進一步增大。為進一步提高測量的精準度，本研究組提出一種改良的頸椎ROM影像學測量方法并初步應用于臨床，并對其進行一致性檢驗，與計算機輔助傳統(tǒng)測量方法進行比較，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇接受頸椎前路椎間盤切除融合術(shù)（ACDF）治療的頸椎病患者的術(shù)前頸椎屈伸動力位X線片進行測量分析。所有患者頸椎屈伸動力位X線片上C2~7節(jié)段顯示清晰，排除頸椎既往手術(shù)史、頸椎感染或腫瘤、頸椎外傷、頸椎畸形患者。共72例患者納入研究，其中男40例、女32例，年齡29 ~ 72（52.0±11.7）歲；脊髓型頸椎病（CSM）43例，神經(jīng)根型頸椎病（CSR）29例。

1.2 測量方法

2名脊柱外科醫(yī)師采用Agfa IMPAX系統(tǒng)進行影像學測量。分別采用傳統(tǒng)頸椎ROM測量法和改良頸椎ROM測量法進行測量。第1次測量之后間隔2周，在相同條件下對所有病例的影像學資料進行第2次測量。傳統(tǒng)頸椎ROM測量法：在頸椎動力位X線片上，分別沿C2下終板和C7下終板作平行線，2條平行線間的夾角即頸椎Cobb角，分別測量仰伸位和屈曲位的頸椎Cobb角（前凸為正值，后凸為負值），頸椎ROM=仰伸位頸椎Cobb角-屈曲位頸椎Cobb角。改良頸椎ROM測量法（圖1）：在仰伸側(cè)位X線片上，沿C2椎體前緣最低點和棘突末端后下角最低點畫1條直線，再沿C7椎體前緣最低點和棘突末端后下角最低點畫1條直線，2條線間的夾角為仰伸角；在屈曲側(cè)位X線片上同法畫2條直線，2條線的夾角為屈曲角（前凸為正值，后凸為負值）。頸椎ROM=仰伸角-屈曲角。對于棘突或椎體前緣有骨質(zhì)增生、骨贅形成、C7椎體被肩部部分遮擋者，測量者可以選取椎前或棘突特征性的骨性標志點進行測量，只要確保屈曲位和仰伸位X線片上均選擇了一致的骨性標志點，則不會對測量結(jié)果的準確性造成影響。

圖1 改良頸椎ROM測量法Fig. 1 Modified ROM measurement of cervical spine

1.3 統(tǒng)計學處理

采用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。測量結(jié)果以±s表示，組內(nèi)2種測量方法的比較及不同測量分組的差值比較采用配對t檢驗；組間ROM的比較采用方差分析；以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）進行觀察者內(nèi)一致性分析和觀察者間一致性分析。ICC分級：0.90 ~ 0.99為高度一致，0.80 ~ 0.89為一致性非常好，0.70 ~0.79為一致性比較好，0.69及以下為一致性差。采用Pearson相關(guān)分析對2種方法的相關(guān)性進行分析。

2 結(jié) 果

2.1 2種測量方法測量值的比較

將納入的72例病例按照性別、年齡（≤40歲組、40~60歲、≥60歲組）、病種分層比較2種方法測量的頸椎ROM，結(jié)果顯示，分層后2種方法測量的頸椎ROM差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，表1）。且2種方法測量的頸椎ROM均隨著年齡的增大而下降，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05，表1）。

表1 按性別、年齡、病種分層后2種方法測量的ROM Tab. 1 ROM measured by 2 measurement methods after stratification of gender，age and disease

2.2 一致性及相關(guān)性分析

傳統(tǒng)方法先后2次測量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果顯示，ICC為0.961（95%置 信 區(qū) 間 為0.939 ~ 0.975）；改良方法先后2次測量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果顯示，ICC為0.991（95%置信區(qū)間為0.986 ~ 0.994）。由此可見，2種測法均具有高度觀察者內(nèi)一致性，且改良方法的觀察者內(nèi)一致性高于傳統(tǒng)方法。

不同測量者采用傳統(tǒng)方法測量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果顯示，ICC為0.964（95%置信區(qū)間為0.943 ~ 0.977）；不同測量者采用改良方法測量的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析結(jié)果顯示，ICC為0.993（95%置信區(qū)間為0.989 ~ 0.996）。由此可見，2種測量方法均具有高度觀察者間一致性，且改良方法的觀察者間一致性高于傳統(tǒng)方法。

采用Pearson法對2種方法的測量值進行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，2種方法的測量值呈高度正相關(guān)（r=0.987，P＜0.01，圖2）。

圖2 2種測量方法相關(guān)性Fig. 2 Correlation between 2 measurement methods

2.3 2種方法重復測量差值的比較

采用傳統(tǒng)方法前后2次測量，第一測量者的差值為0.9° ~ 6.1°（2.86°±0.96°），第二測量者的差值為0.4° ~ 9.4°（3.17°±1.46°），差 異無 統(tǒng)計學 意義（P＞0.05）。采用改良方法前后2次測量，第一測量者的差值為0.4° ~ 2.3°（1.33°±0.49°），第二測量者的差值為0 ~ 2.7°（1.19°±0.61°），差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。由此可見，不同測量者并未對測量結(jié)果造成顯著影響。然而，無論是第一測量者還是第二測量者，采用改良方法所得的前后2次測量結(jié)果的差值均較傳統(tǒng)方法更小，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），可見改良方法測量的頸椎ROM差異更小、精度更高。

3 討 論

頸椎活動包括矢狀面、冠狀面和橫斷面3個平面的運動，與之相對應，頸椎ROM的測量包括前屈、后伸、左側(cè)曲、右側(cè)曲、左旋和右旋6個自由度的測量。然而，臨床應用最多、最有價值的是頸椎前屈、后伸ROM。目前頸椎矢狀面平衡理念已經(jīng)在頸椎外科領(lǐng)域廣泛應用，更加凸顯了頸椎矢狀面ROM測量的重要性［11-13］。

頸椎ROM的測量有多種方法，大致可以分為2類。第一類是影像學測量法，是臨床應用最為廣泛的一種方法。傳統(tǒng)的影像學測量法是采用影像學膠片，手工畫線后用量角器進行測量，該方法方便、實用，對于測量工具要求不高，便于臨床日常應用。第二類是各類測量儀輔助測量法，是一種簡單實用、穩(wěn)定精確的頸椎ROM測量法，適合臨床和科研使用［4，14-15］。但是，此類方法需要配備專業(yè)的測量工具，臨床應用相對較少。

得益于信息技術(shù)的發(fā)展和影像學技術(shù)的革新，采用數(shù)字化影像資料通過影像學軟件測量已經(jīng)得到了臨床的普及應用，并且具有方便快捷、準確度高等諸多優(yōu)勢［16-17］。影像學軟件可以方便地調(diào)節(jié)影像的窗位，進行局部影像放大，使測量精準度進一步提高。王儲等［18］采用計算機輔助測量法和傳統(tǒng)X線片測量法對脊柱側(cè)凸的Cobb角進行測量，結(jié)果顯示，計算機輔助測量法精度優(yōu)于傳統(tǒng)X線片測量，測量精度可提高約3°。Janusz等［19］的研究顯示，傳統(tǒng)頸椎Cobb角測量觀察者內(nèi)一致性的ICC為0.96，標準差為2.03°，觀察者間一致性的ICC為0.92，標準差為2.71°。Wolfenberger等［20］采用影像學測量法、斜度儀測量法、重力儀測量法對頸椎整體ROM進行測量和比較分析，結(jié)果顯示，影像學測量法測量精準度顯著高于斜度儀、重力儀測量法，影像學測量法的標準差為12.797°。影像學測量產(chǎn)生誤差主要由以下原因引起。①側(cè)位X線片拍攝時患者體位不夠標準，導致影像資料中終板并不能完全重合呈一條直線，影響測量參考線的選擇［21］；②有骨贅形成，頸椎退行性變進程中出現(xiàn)的骨贅最常見于椎體前緣或后緣，而這2個部位正是頸椎ROM測量選擇標志點的關(guān)鍵部位，標志點的選擇誤差是測量結(jié)果出現(xiàn)偏差的直接原因；③椎體下位終板在側(cè)位X線片上呈向頭端凹陷的弧形，這將直接影響平行于終板測量參考線的選擇；④C7椎體被肩部遮擋，在測量時，準確畫出平行于C7下終板的線條較為困難。慶幸的是，此類測量導致的誤差較小，測量結(jié)果并不會對頸椎ROM的臨床應用造成顯著的影響。但在特定情況下，比如在比較單節(jié)段融合術(shù)前后、頸椎單節(jié)段人工椎間盤置換術(shù)前后頸椎ROM時，由于單個節(jié)段的ROM一般為10° ~ 20°［17，22-24］，傳統(tǒng)方法的測量誤差就可能會對整體的測量結(jié)果或數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析造成顯著影響，影響患者術(shù)后恢復情況的準確評估。

本研究提出的改良方法是對傳統(tǒng)影像學Cobb角測量法的進一步優(yōu)化，通過簡單的改良，能夠更為準確地測量頸椎ROM，測量精度進一步提高。改良方法的原理同樣是通過2條直線間的夾角來測量頸椎Cobb角，同樣通過屈伸位角度的差值來計算頸椎矢狀面ROM，但改良方法中確定直線的2點間距離顯著增大，這將大幅度降低直線角度的誤差范圍，提高頸椎ROM的測量精度。此外，對于棘突或椎體前緣有骨質(zhì)增生、骨贅形成、C7椎體被肩部部分遮擋的患者，測量者可以靈活選取椎前或棘突特征性的骨性標志點進行測量。由于屈曲位和仰伸位X線片上均選擇一致的骨性標志點，雖然標志線的選擇方法有所改變，但頸椎動力位X線片中2條標志線的差值仍為頸椎矢狀面ROM。因此，改良方法可以在一定程度上彌補傳統(tǒng)方法中標記點選擇誤差的不足。本研究結(jié)果顯示，改良方法與傳統(tǒng)方法都具有高度觀察者內(nèi)一致性和觀察者間一致性，并且改良方法的觀察者內(nèi)一致性、觀察者間一致性均高于傳統(tǒng)方法。由于2種方法的測量原理相同，因此，2種方法的測量結(jié)果具有高度相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.987。為了進一步分析2種方法的差異，本研究對先后2次測量數(shù)據(jù)之差的絕對值進行統(tǒng)計分析，結(jié)果顯示，不同方法測量結(jié)果的差異明顯，改良方法測量頸椎ROM的差異更小、精度更高。由此證實，改良方法具有顯著優(yōu)勢，可明顯提升頸椎ROM測量的精準度。

本研究尚有不足之處，如測量樣本量較小，因此，本研究結(jié)果尚需要更大樣本量的研究來進一步驗證。此外，本研究全部采用Agfa IMPAX系統(tǒng)進行影像學測量，在以后的研究中可以考慮與傳統(tǒng)X線片手工測量、其他影像學軟件測量進行比較分析，以進一步明確改良方法的優(yōu)勢，便于改良測量方法更為廣泛地推廣。