Setsquare軟件與Surgimap軟件測量模式在成人退行性脊柱側凸影像學參數測量中的應用效果比較▲

陳 燦 張承旻 湯 勇 喻學科 李 凱 陳春華 羅 飛

(陸軍軍醫大學第一附屬醫院骨科，重慶市 400038)

成人退行性脊柱側凸(adult degenerative scoliosis，ADS)是指在人體骨骼發育成熟以后，因椎間盤、小關節等退變造成椎間隙不對稱改變，在冠狀面上形成Cobb角>10°并伴隨旋轉半脫位及椎體滑脫的三維畸形[1]。準確、全面的影像學參數測量對于評估ADS患者畸形的嚴重程度、制訂術前計劃及預測畸形進展等具有重要意義。目前臨床上在測量ADS患者冠狀位及矢狀位參數時，常通過醫療影像存儲與傳輸系統(Picture Archiving and Communication System，PACS)測量或直接在平片上手動測量，而隨著數字化骨科時代的到來，各類輔助測量智能軟件的應用逐漸在國內外普及[2-3]。基于平衡傳感器原理的Setsquare軟件及Surgimap術前規劃軟件在影像學參數測量方面已被證明優于傳統手動測量方法[4-5]，但目前在國內上述測量軟件的應用研究尚不多見。因此，本研究旨在比較Setsquare軟件及Surgimap軟件在ADS患者影像學參數測量中的應用價值。現報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2019年1月至2021年1月于我院門診就診的30例ADS患者作為研究對象，所有受試者均按照標準姿勢拍攝脊柱全長正側位片[6]。納入標準：腰椎正側位片顯示冠狀面Cobb角>10°；年齡≥45歲，性別不限。排除標準：(1)既往有脊柱手術史，含內固定、骨水泥等影響參數測量者；(2)伴下肢或髖關節相關疾病，無法完成平片拍攝者；(3)伴其他嚴重系統性疾病者。其中男性7例、女性23例，患者年齡48～80(63.6±8.3)歲，身高140～167(153.1±7.7)cm，體重46～74(57.2±7.2)kg，體質指數19.4～28.5(24.4±2.4)kg/m2。所有研究對象入組前均簽署知情同意書。本研究經我院醫學倫理委員會批準。

1.2 研究者及測量參數 選取我科2名碩士及以上學歷、具有3年以上臨床工作經驗的脊柱外科醫師(測量者A、B)進行參數測量，兩名醫師在正式測量前由一名熟悉兩種軟件的副主任醫師指導，并進行相關操作培訓，在能夠熟練掌握兩種軟件基本操作后再單獨進行參數測量。測量的參數包括冠狀位Cobb角、胸椎后凸角(thoracic kyphosis，TK)、腰椎前凸角(lumbar lordosis，LL)。在兩名醫師單獨測量完成1周后，打亂研究對象的順序，并隱去患者信息，由這兩名醫師在病例庫中隨機抽取平片再次進行測量，以最大限度地減少因短時間內重復測量造成的人為誤差。在兩名醫師測量結束后，由一名副主任醫師在PACS上測量以上參數，將測量結果作為參考標準進行對比研究，當兩名測量者結果偏差較大時，由副主任醫師進行裁定。

1.3 Setsquare軟件測量影像學參數 Setsquare軟件可通過手機或平板電腦自帶的應用中心下載。測量者可根據角度增減變化確定Cobb角上(下)端椎的位置，確定一側端椎的同時將角度參數數值歸零，然后將手機邊緣放置于平行另一側端椎相應終板的位置，即可顯示角度數值。記錄冠狀位Cobb角、TK、LL、測量時間及冠狀位Cobb角上下端椎的位置。見圖1。

圖1 Setsquare軟件測量影像學參數示意圖

1.4 Surgimap軟件測量影像學參數 Surgimap軟件可在官方網站(https://www surgimap.com/)下載至個人電腦，由測量者A、B自行選擇Cobb角上(下)端椎(或相應脊柱節段)，在上(下)端椎(或相應脊柱節段)描繪平行于相應終板的直線，即可自動顯示角度數值，記錄內容同1.3。見圖2。

圖2 Surgimap軟件測量影像學參數示意圖

1.5 統計學分析 采用SPSS 25.0軟件進行統計學分析。計量資料采用(x±s)表示，計數資料用例數和百分比表示。測量者內及測量者間的一致性采用組內相關系數(intraclass correlation coefficients,ICC)檢驗，ICC值為0表示無一致性，0.01～0.20表示一致性微弱，0.21～0.40表示一致性一般，0.41～0.60表示一致性中等，0.61～0.80表示一致性良好，0.81～1.00表示一致性極佳[7]。兩種軟件測量時間的比較采用配對t檢驗。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 兩種軟件測量的可重復性分析 兩名測量者在不同時間使用兩種軟件重復測量冠狀位Cobb角、TK、LL，結果均具有極佳的一致性(ICC為0.889～0.968)。見表1。

表1 研究對象的影像學參數情況及兩種軟件測量的可重復性分析結果(x±s，°)

2.2 兩種軟件與PACS測量結果的一致性分析 Setsquare軟件及Surgimap軟件測量的冠狀位Cobb角、TK、LL與PACS所測結果一致性極佳(ICC為0.858～0.987)。見表2。

表2 兩種軟件與PACS系統測量結果的一致性分析(x±s，°)

2.3 兩種軟件測量時間的比較 使用Setsquare軟件測量冠狀位Cobb角、TK、LL參數所需時間短于使用 Surgimap軟件測量所需時間(t=-6.891，P<0.001)。見表3。

表3 兩種軟件測量時間的比較(x±s,s)

2.4 兩種軟件對上、下端椎選擇的一致性比較 兩種軟件在上下端椎的選擇上具有較強的一致性，分別為70.8%(85/120)，75.8%(91/120)。見表4。

表4 兩種軟件選擇下端椎的一致性分析(n)

3 討 論

隨著我國社會人口的老齡化，ADS在老年人群中的發病率亦逐漸上升，ADS患者影像學參數是預測疾病進展、選擇治療方案及預測術后康復效果的重要參考依據，因此，準確有效評估相關參數顯得十分重要。傳統測量方法往往通過在脊柱全長正側位片上進行畫線標注來完成，該方法可重復性較差且易受測量者主觀因素的影響[8]。近年來，PACS已經在國內各級醫療單位得到廣泛應用，但在實際工作中，使用PACS測量脊柱相關影像學參數往往易受辦公條件的限制。隨著電子信息技術的飛速發展，形式多樣的移動終端設備及應用程序為臨床及科研工作提供了極大便利[9-10]，逐漸成為當今臨床研究的熱點。已有研究報告，使用Setsquare軟件及Surgimap軟件測量影像學參數明顯優于傳統手動測量方法[4，11]，其中Setsquare軟件是一款利用平衡傳感器原理進行角度測量的工具；Surgimap軟件則是一款術前規劃軟件，但是上述兩款測量工具目前在國內的應用仍較少。

Setsquare軟件可直接在影像學平片上進行相關參數的測量，該軟件基于平衡傳感器原理，在測量開始前，測量者需要根據自身經驗初步判斷端椎位置，然后將手機放置于影像學平片上并保持機身一側邊緣與椎體上(下)終板平行，隨后上下移動機身的同時根據角度變化情況確定端椎位置；在確定一側端椎后，將角度參數歸零，再將手機一側邊緣移動至平行另一端椎相應終板位置，即可顯示角度數值[4]。Surgimap軟件在測量開始前則需要先將影像學平片以DCM格式導入該軟件，測量者根據臨床經驗選擇上下端椎后，通過描繪端椎上下終板的平行線來測量角度數值。Surgimap軟件所測結果的準確性和穩定性與測量者本身的工作經驗密切相關，而Setsquare軟件可在初步判斷端椎位置的基礎上利用角度數值變化情況來進一步提升端椎位置判斷的準確性，相對更加客觀精準[4]。

角度參數的測量誤差與上下端椎的選擇、測量者對測量工具的熟悉程度及測量者臨床經驗密切相關[12]。本研究結果顯示，Setsquare軟件和Surgimap軟件測量ADS患者冠狀位Cobb角、TK、LL的平均絕對差值均在1°以內，在臨床上屬于可接受誤差范圍[13]，這提示兩種測量方法偏差較小。Carman等[14]認為同一測量者(測量者內)兩次測量所得數值的一致性相對于不同測量者間測量所得數值的一致性具有更高的臨床參考價值，因為測量者內的一致性欠佳更容易導致臨床誤診的發生。本研究結果顯示，使用Setsquare軟件和Surgimap軟件測量ADS影像學參數在測量者內及不同測量方法間均具有極佳的一致性，ICC均在0.85以上，這提示在測量脊柱角度參數時可將Setsquare軟件和Surgimap軟件視為等效工具。其中，在冠狀位Cobb角、TK、LL 3個角度參數的測量一致性分析中，TK的一致性相對較低，分析原因可能為胸椎在矢狀面上常常與縱隔內組織、肋骨及肺組織等有交叉重疊，這在一定程度上可影響椎體定位的準確性；由于受軟組織遮擋等原因，平片的清晰度也更易受到曝光程度的影響，這也是影響椎體定位的因素之一。

在臨床實際工作中，在門急診等患者流量密集的公共醫療場所，快速準確評估影像學參數對于準確評估病情、提升工作效率有重大意義。Qiao等[15]在使用Cobbmeter軟件測量青少年特發性脊柱側凸患者冠狀位Cobb角時平均耗時13.7 s。本研究中，使用Setsquare軟件測量3個角度參數耗時(74.06±13.70)s，長于Qiao等[15]的研究結果，分析原因可能為使用Cobbmeter軟件測量角度參數時，并沒有根據傾斜角度進行量化評估，而是按照測量者主觀經驗來判斷端椎位置，可在一定程度上縮短測量時間，同時測量效率也可能受到醫師對軟件操作熟練程度的影響。而采用Surgimap軟件測量耗時(93.64±16.27)s，與Setsquare軟件測量耗時差值約為20 s，且二者耗時差異具有統計學意義(P<0.05)。分析原因可能為 Surgimap 軟件在測量參數前，需要先將影像學平片以DCM格式導入系統，同時在選擇上下端椎及描繪平行線的過程中，可能會耗費更多時間。上述結果提示，相對Surgimap軟件而言，Setsquare軟件可能具有更高的測量效率。雖然Setsquare軟件測量效率相對較高，但Setsquare軟件僅能夠測量角度參數，功能覆蓋范圍相對單一。而Surgimap軟件除了可測量常規角度參數，還可以測量距離相關參數(矢狀位垂直偏距、下肢力線等)，并能模擬手術功能[16-17]，且該軟件可實現模擬置釘、截骨矯形、內固定棒的三維旋轉等功能，為臨床醫生提供直觀可靠的術前評估數據，進一步提高臨床醫生的手術效率及對整個手術過程的掌控程度[18]。此外，在數據存儲方面，Surgimap軟件還可以根據使用者的需要建立個性化的臨床資料數據庫，快速批量導出所需病例數據，為臨床及科研工作提供便利[5]。目前，關于退行性脊柱側凸患者影像學參數的研究已成為國內外研究的熱點問題，除角度參數的評估外，面積和距離參數也是未來研究的趨勢。因此，僅局限于角度參數測量的Setsquare軟件可能難以滿足未來臨床工作的需求。

上下端椎位置的正確選擇會在一定程度上影響Cobb角測量結果的準確性，既往研究結果顯示，端椎選擇的可重復性和可信度并不令人滿意[4]。本研究結果顯示，在上下端椎的選擇方面，兩種軟件對上端椎的選擇一致性為70.8%，對下端椎選擇的一致性為75.8%，對上端椎選擇的一致性略低于下端椎，這與Allam等[19]的研究結果基本一致。分析原因可能為上端椎往往在腰椎或下胸椎水平，相對于下端椎而言，前方可能有肺組織等結構遮擋，容易造成端椎定位的偏差，同時也容易影響測量者對所描繪直線與終板平行程度判斷的準確性。

綜上所述，Setsquare軟件和Surgimap軟件在測量ADS患者的影像學角度參數方面可視為等效工具，Setsquare軟件的測量時間短于Surgimap軟件，且操作簡單、便于攜帶，但Surgimap軟件的功能覆蓋范圍更為齊全。因此，在硬件設施相對欠缺的地區及缺少PACS的情況下，應結合實際靈活選擇測量方法。本研究仍然存在一定的局限性：首先，納入測量的角度參數類型較少，測量結果可能存在一定偏倚；其次，本研究僅納入兩名醫師參與測量，不同職稱醫師使用不同測量方法所測得的結果差異有待進一步研究。