OsiriX軟件在下腰椎椎弓根形態學測量中的應用初探

鄭安華 林武杰 彭海文 曹洪海

OsiriX是一款近年來研發的致力于DICOM圖像閱讀和處理的軟件，可以實現從所有的影像儲存和傳輸系統（picture archiving and communication system,PACS）接受DICOM通信并轉移圖像至第三方移動終端（PC、iPad、iPhone等），能夠把CT和MRI檢查的數據加以整合而生成可以旋轉、透視，甚至是動畫等各種操作的3D圖像，是一款免費開源軟件[1]。針對下腰椎的脊柱外科手術大多需椎弓根進行螺釘置放這一操作，雖然先前已經有研究證明了在下腰椎椎弓根置放螺釘安全性可靠[2]，但骨科醫師在術前對患者下腰椎椎弓根的個體化、精細化影像學分析仍然十分必要。目前，隨著移動計算機技術和智能手機技術的不斷普及，采用第三方移動終端平臺對患者進行術前影像學評估日益風靡骨科界。因此，本研究針對脊柱骨科手術對影像學檢查的特有要求，在不借助影像科CT自帶圖像系統的場景下，也能對腰椎CT圖像進行精細化測量和分析，采用DICOM影像分析軟件OsiriX對下腰椎椎弓根形態學進行評估，獲取椎弓根解剖形態學參數，并以CT自帶圖像系統測量結果為金標準，進行比較，現報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 收集2019年1月至2021年2月在臺州市中醫院因腰痛就診的60例患者腰椎CT平掃DICOM影像。所有患者均為男性，年齡21～24（22.0±1.8）歲，身高170～180（175.0±3.1）cm。本研究經臺州市中醫院醫學倫理委員會批準。

1.2 DICOM圖像分析方法 選取OsiriX軟件3D模式對腰椎CT影像進行3D重建。在OsiriX軟件的3D模式下，選用“3D整體渲染”，重建腰椎3D動態圖像。選取OsiriX軟件的3D模式對上述DICOM圖像實現測量與分析。由同一位骨科醫師分別對L3、L4、L5雙側椎弓根的橫截面積（cross-sectional area,CA）、矢狀徑（transverse diameter,TD）和冠狀徑（anteroposterior diameter,AP）進行測量，共測量3次，結果取平均值，測量方法見圖1。并按照腰椎椎弓根螺釘的理想置釘線路測量置釘內收角（ideal angle,IA）和安全徑深（safe diameter,SD），共測量3次，結果取平均值，見圖2。然后比較OsiriX軟件與螺旋CT自帶PACS系統測量數據，探索兩種測量方法下獲得數據是否存在差異。

圖1 測量方法示意圖（a：螺釘理想置釘位置確定測量平面；b：椎弓根橫截面積，線條圈住的面積；c：矢狀徑，雙相箭頭間縱線的長度；d：冠狀徑，雙相箭頭間橫線的長度）

圖2 右側椎弓根理想置釘內收角（A、B線之間夾角）和安全徑深（雙向箭頭線之間的長度）的測量方法

1.3 統計學處理 采用SPSS 23.0統計軟件。計量資料以表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 60 例患者L3、L4、L5雙側椎弓根各項形態學數值60例患者L3、L4、L5雙側椎弓根各項形態學參數統計結果見表1。

表1 60例患者L3、L4、L5雙側椎弓根各項形態學數值

2.2 OsiriX軟件與螺旋CT自帶PACS系統測量的TD與AP比較 OsiriX軟件與螺旋CT自帶PACS系統測量的L3、L4、L5雙側椎弓根TD與AP比較，差異均無統計學意義（均P＞0.05），見表2。

表2 OsiriX軟件與螺旋CT自帶PACS系統測量的L3、L4、L5雙側椎弓根TD與AP比較（cm）

3 討論

為滿足骨科醫師對臨床影像學檢查結果的分析需要，OsiriX軟件應運而生。OsiriX是一種可以在第三方移動終端平臺（PC、iPad、iPhone等）輕松按照骨科醫師的需要隨時實現對DICOM圖像實施查看和分析的軟件，可以提供多種3D重建圖片，便于骨科醫師在術前做出決策[3-4]。

椎弓根置釘手術過程中，峽部是椎弓根最狹窄的部位，即垂直椎弓根軸線的最小切面。同時，椎弓根也是腰椎力學強度最大部分，是后柱中承擔重力的主要部分，椎弓根呈現出復雜三維形態，在生物力學和臨床外科學都具有特殊意義。而椎弓根置釘需通過峽部抵達椎弓根，峽部作為這一狹窄通道上的“瓶頸”，安全、準確地通過峽部成為經椎弓根手術成功的關鍵。椎弓根的橫截面參數是經椎弓根手術最重要的參數，王洪偉等[1]研究提出在椎弓根形態參數中峽部松質骨的長度與寬度才是椎弓根螺釘最關鍵解剖參數，椎弓根螺釘直徑應小于峽部松質骨的寬度或峽部直徑的80%。峽部呈松質骨較多的“殼”狀結構，周圍的皮質骨形成的包殼，其中包含松質骨芯；椎弓根水平面角、矢狀面角代表了經過峽部中心垂線（椎弓根軸線）在相應面上的傾斜角，加上峽部傾斜角，使峽部在空間上定位復雜，峽部又位于椎弓根內，具有不可直視性，該形態正是椎弓根峽部結構的復雜性，也是整個椎弓根結構的復雜性和經椎弓根手術的危險性所在。理想的置釘路徑應沿椎弓根軸心，這樣椎弓根的橫徑、矢徑才能最大限度利用。Siemionow等[5]、Arnaout等[6]研究均證實了CT重建在術前規劃中的重要作用，并利用術后CT影像證實了椎弓根置釘的準確性。在一些可能發生置釘位置方向變化的疾病如骨質疏松，術前影像重建規劃則顯得尤為重要，由于骨質疏松，骨組織本身對螺釘把持力較弱，如果不能選準置釘位置方向與角度，則會出現術后松動。針對這部分患者，術前進行良好的影像重建與規劃對提高術后療效具有一定作用，可以減少或避免并發癥發生[7]。本研究中椎弓根峽部的寬度、高度、厚度等參數同以往研究中椎弓根的相應參數對應，由于峽部與椎弓根軸線完全垂直，故所測結果科學準確。

本課題組前期將OsiriX軟件應用于髖部骨折的圖像重建，取得了較好效果[4]。本研究通過對下腰椎CT DICOM影像的3D重建與測量，證實OsiriX軟件在第三方終端平臺上可良好重現腰椎椎弓根的形態，基本實現等同于PACS等商業系統對DICOM影像的分析能力，能夠從骨科醫師的需求出發隨時、隨地提供對手術決策具有相當指導意義的3D圖像信息。