計算機輔助正位X線片測量青少年特發性脊柱側凸脊柱長度的應用

陳曉芬，陶永君

(溫州市中醫院放射科，浙江 溫州 325000)

近年來，大量研究報道青少年因遺傳、內臟排列、脊柱常受側力等因素的影響，易導致青少年發生特發性脊柱側凸[1]。青少年特發性脊柱側凸為青少年脊柱畸形疾病，主要表現為背痛與骨骼畸形。長期脊柱側凸不僅嚴重影響青少年生長發育，造成周圍重要臟器損害，且影響患者實際身高[2]。而準確測量身高在研究青少年特發性脊柱側凸相關問題中有重要意義。脊柱長度是分析患者實際身高與畸形變化的重要指標。早期臨床上測量脊柱長度主要采用手工測量，該方式具有一定測量價值，但其準確性較差[3]。隨著醫療技術的發展，計算機軟件與影像學相結合，可有效彌補手工測量的不足，提高其準確性。因此，本研究將進一步探討計算機輔助正位X線片對青少年特發性脊柱側凸脊柱長度測量的應用價值，現報道如下。

1資料與方法

1.1一般資料

選擇2019年1月至10月于溫州市中醫院診治的青少年特發性脊柱側凸患者共55例。其中男孩17例，女孩38例；年齡(14.46±2.51)歲；疾病原因：遺傳10例，內臟排列4例，脊柱受力不均21例，其他原因20例；Cobb角(33.65±8.54)°；疾病類型：胸彎28例，腰彎6例，胸腰彎21例。納入標準：①符合2002年鄭振耀等學者制定的青少年特發性脊柱側凸診斷標準；②均行X射線檢查；③年齡12～16歲。排除標準：嚴重脊柱側凸并癱瘓者。本研究所有患者及家屬簽署知情同意書，同時通過本院醫學倫理委員會批準。

1.2研究方法

對所有患者采用OPTITOP，150/40/80，HC型X射線儀[西門子愛克斯射線真空技術(無錫)有限公司]拍攝全脊柱正位X片，拍片前指導患者行站立位，拍攝正位需背對投板，患者雙眼平視前方，抬平下頜，雙手下垂放于兩側，髖關節與雙膝關節伸直，雙足與肩平寬；拍攝側位，患者需面對平板前，下頜、髖關節、雙眼、膝、足、肩與正位相同，雙手需向前抬平與身體呈90°角。拍攝參數：功率48KW，分辨率4.0LP/mm，大焦點80KW，小焦點35KW，矩陣4 000×4 000，距離2.0m，X片放大率<5%。

依據全脊柱正側位X片特征，使用Matlab 7.0軟件測量脊柱長度。采用特殊光標選點，于椎體下緣處取4個頂點，見圖1中點①～④。采用軟件計算出圖1的1～3，其中1表示投影在椎體下板冠狀面，2表示投影在椎體中點冠狀面，3表示投影在椎體上終板的冠狀面。重復操作以上方法，取得圖1中點⑤～⑥。而后將散離中心點采用樣條插值，取得脊柱中心線，見圖2，脊柱長度等于各插值后點距離之和。采用已知長度鋼尺于相同條件下拍攝5次X片，同時在X片上計算出鋼尺長度，取5次平均值為最終鋼尺長度，并得出實際長度與像素大小關系。根據大小關系獲得像素脊柱長度大小，換算為實際脊柱長度。

圖1 椎體中點與終板中點圖

圖2 女孩，14歲，脊柱中點線圖

1.3評估指標

1.3.1準確性評價

①在55例患者中隨機選擇6例患者，經1名醫師使用計算機輔助方式、2名醫師使用手工方式(按照2000年Kono等學者制定的測量標準)，分別對6位患者行重復5次測量，計算出兩種方式測量脊柱長度的差異，評估計算機輔助測量方式對脊柱長度的準確性、重復性；②經同1名醫師對55例患者的全脊柱正位X線片分別使用手工、計算機輔助測量方式獲取脊柱L4～T1長度，并比較兩種方式的差異。

1.3.2可靠性評估

①評估同一觀察者可靠性：選擇同1名醫師對患者到院次日與28d后使用計算機輔助方式行脊柱長度測量，對比兩次測量結果的重復性；②評估不同觀察者可靠性：選取3名計算機操作熟練的醫師經過培訓后使用計算機輔助測量方式測出55例患者脊柱長度，對比3名醫師測出脊柱長度的結果。

1.4統計學方法

2結果

2.1 6例患者兩種測量脊柱長度方式結果對比

由1名醫師采用計算機輔助測量方式與2名醫師采用手工測量方式行5次重復操作，結果顯示6例患者的手工測量1、手工測量2、計算機輔助測量脊柱長度差異均無統計學意義(F值分別為0.143、0.151、0.052、0.141、0.072、0.041，均P>0.05)，見表1。

表1 6例患者兩種測量脊柱長度方式結果對比

2.2 55例患者兩種測量脊柱長度方式結果對比

由同1名醫師對55例患者分別采用手工測量、計算機輔助方式測量脊柱長度，結果顯示手工測量、計算機輔助測量脊柱長度差異無統計學意義(t=0.593，P>0.05)，見表2。

表2 55例患者兩種測量脊柱長度方式結果對比

2.3計算機輔助方式對同一及不同觀察者間組內相關系數測量

由同1名醫師使用計算機輔助測量方式對55例患者到院次日與間隔28d測量脊柱長度，計算同一觀察者不同時間段的組內相關系數，結果顯示其ICC值及95%CI為0.992(0.990～0.996)；由3名培訓后醫師對55例患者使用計算機輔助測量方式測量脊柱長度，計算不同觀察者的組內相關系數，結果顯示其ICC值及95%CI為0.922(0.913～0.974)，見表3。

表3 計算機輔助方式對同一、不同觀察者間組內相關系數測量

3討論

3.1精確評估青少年特發性脊柱側凸患者身高意義重大

青少年特發性脊柱側凸為青少年常見的機體畸形。有研究指出，隨著青少年機體生長發育，其身高逐日增長，可促使特發性脊柱側凸青少年病情發展[4]。脊柱側凸易導致青少年在測量身高時，其數值與真實身高出現差異，影響臨床上評估患者實際身高。而精確評估患者真實身高，在制定有效治療方案中，具有重要價值。多數學者認為，精準測量患者真實身高、預測病情發展是校正身高的關鍵步驟[5-6]。目前無研究明確指出測量畸形身高的最佳方式。現臨床上主要采取手工測量法估算患者身高，該方法具有一定測量價值，但因手工操作復雜，且測量人員之間的測量值存在差異性，其參數準確度待進一步驗證[7]。有文獻指出，可利用脊柱側凸角度，間接取得校正身高值，但其準確度達不到理想效果[8]。隨著醫療技術的發展，計算機軟件與影像學技術相結合，逐步應用于臨床，且取得顯著效果。本研究根據全脊柱正位X片特點，采用計算機輔助系統準確、快速測量患者脊柱長度，以助于進一步研究青少年特發性脊柱側凸特點及病情進展變化，為制定治療方案提供重要的依據。

3.2計算機輔助系統可準確、快速測量患者脊柱長度

早期研究指出，在測量全脊柱正位X線片時，可在X片上標記椎體中心點，再用線將標記點相連取得一條曲線，而后將該線拉長，測得全脊柱長度[9]。該方法雖具有一定的測量價值，但測量者在標記椎體中心點時，其椎點為測量者的主觀意識，需多次測量。另有研究指出，測量全脊柱長度，可在全脊柱X片上標出各椎體終板中點，再將線連接標記點得一條曲線，測其拉直長度即為脊柱長度[10]。以上測量方式原理基本相近，但早期研究的測量方式中選點操作較為簡單。有研究將測量脊柱長度方法與早期研究選點、測量方法結合得出，在測量全脊柱正位X線片時，將其影像上椎體視為矩形，再將椎體對角相連取得中心點，最后將線拉長，測得全脊柱長度。該方法可提高脊柱測量準確性[11]。

隨著計算機軟件與臨床技術結合的發展，計算機輔助正位X線片在測量機體畸形結構中起重要作用。有研究指出，計算機輔助X片測量系統與傳統手工測量方法比較，其測量脊柱長度準確度相似，與本研究結果一致[12]。本研究將這一方法應用于青少年，進一步探索計算機輔助正位X線片在測量青少年特發性脊柱側凸脊柱長度的價值。本研究由同1名醫師對55例患者分別采用手工測量、計算機輔助方式測量脊柱長度，結果顯示手工測量、計算機輔助測量脊柱長度差異無統計學意義，提示計算機輔助系統測量與手工測量結果相近，準確度高。另外，由同1名醫師使用計算機輔助測量方式對55例患者到院次日與間隔28d測量脊柱長度，計算同一觀察者不同時間段的組內相關系數，結果顯示差異有統計學意義，提示有較好重復性。且由3名培訓后醫師對55例患者使用計算機輔助測量方式測量脊柱長度，結果同樣顯示差異有統計學意義，提示計算機輔助測量有較好重復性。

綜上所述，采用計算機輔助正位X線片方法測量青少年特發性脊柱側凸脊柱長度，操作簡單，其測量結果與手工測量結果相近，且具有可重復性。