使用 EOS 影像系統評價 Lenke 5 型青少年特發性脊柱側凸的手術矯形效果

肖斌 閻凱 張延斌 蔣繼樂 馬超逸 羅飛 佟志忠 行勇剛 劉波 田偉

青少年特發性脊柱側凸 ( adolescent idiopathic scoliosis，AIS ) 是一種影響青少年脊柱矢狀位、冠狀位和軸位的三維畸形。從美容角度考慮，改善剃刀背外觀已經成為患者及父母的首要治療目的[1]。基于椎弓根螺釘系統的第三代矯形工具結合直接椎體去旋轉技術，可以有效地改善剃刀背畸形，避免胸廓成形術及所致的肺功能影響[2]。既往一些研究曾采用 CT 的方法評價直接椎體去旋轉效果，但由于體位和大劑量放射線暴露等原因已不建議常規開展[3-4]。EOS 全身影像系統 ( EOS Imaging，Paris，France ) 是近年來脊柱畸形領域中的革新性產品[5]。其在低劑量放射線暴露的前提下，獲得站立位脊柱全長像，可進行三維重建，獲得軸位上椎體旋轉、椎體向量等數據。并已證實 EOS 測量結果具有較高的準確性和可重復性[6-7]。AIS Lenke 1 型和 5 型是最簡單的彎型而常被用于探索性研究。EOS 是以骨盆為參考平面測量椎體旋轉，因 AIS Lenke 1 型胸彎矯正后腰彎會出現自發性矯正，這可能會增加研究的干擾因素。故本研究回顧性分析 2018 年 3 月至2019 年 2 月，于我院手術治療的 AIS Lenke 5 型患者16 例，使用 EOS 影像測量方法，評價懸臂梁聯合直接去旋轉技術對畸形矯正，尤其是頂椎去旋轉的效果。

資料與方法

一、納入標準與排除標準

1. 納入標準：( 1 ) AIS Lenke 5 型；( 2 ) 行胸腰彎 / 腰彎后路矯正融合手術；( 3 ) 有術前及術后至少1 年隨訪的臨床及影像學資料。

2. 排除標準：( 1 ) 行非選擇性脊柱融合手術；( 2 ) 既往有脊柱畸形相關手術史。

二、一般資料

本組共納入 16 例，其中男 1 例，女 15 例；年齡 13～18 歲，平均 15.25 歲；融合 5～8 個椎體，平均 5.88 個，詳細情況見表 1。

三、手術方式

全麻下患者取俯臥位，常規消毒鋪單，顯露必要解剖結構。在術中實時計算機導航或天璣手術機器人輔助下在椎弓根置釘。切除融合范圍內下關節突 ( Schwab Ⅰ 級或 Ⅱ 級截骨[8])，并刮除上關節突軟骨。預彎適當腰前凸[9]并上棒。凸側先鎖緊尾端螺母，采用懸臂梁技術矯正畸形。凹側采用平移技術和凸側頂椎區域單側去旋轉技術進一步矯正畸形。而后進行節段性直接椎體去旋轉。術中透視并進行拼接，適當撐開加壓調整整體平衡。沖洗傷口，行椎板及關節突植骨。放置引流，逐層關閉傷口。術中使用體感誘發電位及運動誘發電位進行神經電生理監測。本組手術由同一組醫生完成。

四、觀察指標

收集患者一般資料及相關指標，如性別、年齡、骨骼成熟度、手術時間、出血量、融合節段等。臨床觀察指標包括軀干傾斜角 ( angle of trunk rotation，ATR ) 和脊柱側凸學會-22r 評分 ( scoliosis research society-22r score，SRS-22r )。使用 EOS 全身影像系統測量影像學觀察指標：冠狀位 [ 腰彎 Cobb’s角、頂椎偏移距離 ( apical vertebral translation，AVT ) ]、矢狀位 [ 胸椎后凸 ( thoracic kyphosis，TK )( T4～12)、腰椎前凸 ( lumbar lordosis，LL ) ( L1～S1) ]和軸位 [ 頂椎旋轉角 ( apical vertebral rotation，AVR ) ]參數。

五、測量方法

ATR：患者采用 Adam 前屈試驗體位，檢查者位于患者后側，使用 Scoliometer 測量 ATR 角度[10]。

影像學指標：站立位脊柱全長正側位 X 線片由 EOS 影像設備采集。使用 SterEOS ( Version：1.6.5.8188，EOS Imaging，Paris，France ) 軟件首先在二維圖像確定目標側凸的頂椎及端椎，測量AVT。而后由專業培訓的醫生通過快速 3D 重建的方法進行脊柱重建，重建后系統自動生成矢狀位、冠狀位和軸位各項參數 ( 包括 AVR )[11-12]。

表 1 一般資料Tab.1 Demographic data

六、統計學處理

采用 SPSS 20.0 軟件進行統計學分析。計量資料用表示，術前及隨訪各項參數比較使用配對樣本t檢驗，相關參數矯正率使用 Pearson 相關分析。P< 0.05 為差異有統計學意義。

結 果

本組患者手術順利，無嚴重術中及術后并發癥發生。本組 ATR 平均矯正率 ( 64.92±11.28 ) %，腰彎 Cobb’s 角平均矯正率 ( 70.56%±12.54 ) %，AVT平均矯正率 ( 76.13%±10.16 ) %，AVR 平均矯正率( 63.95±17.67 ) %。以上參數術前與隨訪相比較，差異有統計學意義 ( 表 2 )。

將 ATR、Cobb’s 角、AVT 和 AVR 矯正率進行 Pearson 相關分析，Cobb’s 角矯正率分別與 AVT和 ATR 矯正率與有統計學相關性 (r= 0.729，P=0.040；r= 0.706，P= 0.050 ) ( 表 3 )。

SRS-22r 評分中，術前與隨訪時患者在自我形象方面評分差異有統計學意義。在功能、疼痛、心理方面差異無統計學意義。末次隨訪時患者滿意度平均 ( 4.81±0.22 ) 分 ( 表 4 )。

表 2 術前及末次隨訪時臨床及影像學評價指標Tab.2 Clinical and radiological parameters pre-operation and at the final follow-up

表 3 Cobb’s 角、AVT、ATR 和 AVR 矯正率 Pearson 相關分析Tab.3 Pearson correlation analysis of the correction rates of Cobb’s angle, AVT, ATR and AVR

表 4 術前和末次隨訪 SRS-22r 評分量表Tab.4 SRS-22r outcomes pre-operation and at the final follow-up

討 論

在 AIS 治療評價中，傳統影像學方法更多地關注冠狀面畸形的矯正，而患者和家屬更加注重外觀的改善，尤其是剃刀背畸形的改善。臨床中最常采用 Scoliometer 評價軀干傾斜，其方法簡單，但也存在可信度不高的弊端[10]。尤其是腰椎固定融合術后腰部活動受限，患者前屈時很難達到標準的 Adam前屈體位，可能會影響測量結果的準確性。

醫生也在不斷尋找更加可靠的影像學方法來評價椎體旋轉。目前普遍采用的是基于正位 X 線片的測量方法。早期的 Cobb 法和 Nash-Moe 法，是觀察棘突或椎弓根在椎體投影位置來確定椎體旋轉程度，得到的結果是等級變量。而后出現的 Perdriolle法和 Stokes 法是通過公式計算得到椎體旋轉的連續變量，使對比和統計更加精準[13]。隨著計算機技術的發展，上述方法可通過人工智能等方式實現影像半自動或自動分析[14]。但所有僅基于正位 X 線片的評價方法有著致命的缺陷，其受患者真實矢狀軸線與射線投照方向不平行的影響[4]。如果射線沒有完全沿患者矢狀軸線照射，那么脊椎附件在椎體的投影就會發生變化，椎體旋轉角度的測量就會產生誤差。而實際中這種情況是不可控且不可避免的。基于 CT 測量的椎體旋轉方法有 Aaro-Dahlborn 法和Ho 法等，可以測量頂椎相對于骨盆或某一特定椎體的旋轉，目前被認為是金標準。但患者的放射線暴露量大，故不被推薦或常規使用[4]。并且患者處于臥位，其椎體旋轉測量可能會因體位不同造成偏倚[3,15]。也有許多學者采用實時超聲[16]和 MRI[17]等無放射線暴露的方法評價椎體旋轉，但其因成像質量較低、準確性和可重復性較差而開展有限。

EOS 是最近 10 年來新出現的影像技術，其可以在低劑量放射線暴露下[18]同時獲得站立位正側位脊柱全長影像，并且使用 SterEOS 工作站可以對脊柱進行三維擬合重建。三維測量是以雙側股骨頭為參考面，去除射線與人體矢狀軸線不平行的誤差，可獲得軸位上椎體旋轉和椎體向量等參數，這是傳統二維測量無法達到的。這一革命性的技術可以使醫師重新認識脊柱畸形的病因、進展、分型、手術選擇和預后等[19]。

Lee 等[20]最早提出 AIS 直接椎體去旋轉技術，它可以大幅度減少胸廓成形手術的比例，減少并發癥，達到患者預期效果[21]。直接椎體去旋轉技術是采用單平面[22-23]或單軸螺釘沿軸位反向旋轉，可以分為凸側、凹側和雙側去旋轉。基于第二代內固定矯形系統的旋棒技術已證實無明顯椎體去旋轉效果[24-25]。AIS 患者凹側椎弓根往往發育較細[26]，凹側螺釘強度要差于凸側，所以單側凹側去旋轉有內固定失效的風險。使用凸側單側去旋轉時，凹側使用多軸或復位螺釘，去旋轉過程中椎體沿凸側棒旋轉。軸位上椎體去旋轉不只是一個手術步驟的結果，而是通過一系列操作取得的整體三維矯形效果的一部分。

Courvoisier 等[27]通過 14 例 AIS 患者術后即刻EOS 影像研究發現，后路矯形直接椎體去旋轉技術實際上達到的是“整體”去旋轉的效果，尤其是在胸腰彎 / 腰彎。Jankowski 等[28]研究通過 33 例胸彎和 22 例腰彎患者 EOS 影像研究表明，矯形手術前后 ATR 和 AVR 分別在胸彎和腰彎有統計學相關性，而其矯正程度無明顯相關性。本組病例結果發現影像學冠狀面腰彎 Cobb’s 角的矯正率與 ATR 的矯正率呈正相關。這說明用此種方法矯形，胸腰彎 /腰彎冠狀面矯形越好，患者外觀上軀干傾斜改善就會越好。而 ATR 與 AVR 矯正率不相關，原因可能為 ATR 與 AVR 為兩個相對獨立的指標。ATR 為前屈位測量，以水平面為基準，受患者體位、側彎部位及 BMI 等因素影響。而 AVR 在站立位測量，以骨盆為基準，手術前后測量影響因素較少。

本研究也存在一些不足。首先為單中心回顧性研究，病例數量有限，隨訪時間較短。其次僅納入了 Lenke 5 型患者。但本研究為國內較早使用 EOS影像方法評價椎體去旋轉效果的文章，為今后畸形矯形中椎體旋轉的影像學評價提供參考。

綜上所述，EOS 影像可以準確地評估椎體的旋轉程度，進而有效地評價后路懸臂梁聯合直接椎體去旋轉技術治療 AIS Lenke 5 型患者的影像學效果。此外，Lenke 5C 型患者冠狀面側凸矯正率與大體外觀軀干傾斜改善率呈正相關。