EOS X射線影像采集系統(tǒng)技術(shù)評估與應(yīng)用分析

唐密，畢帆，王龍辰，金瑋，姜瑞瑤，楊海

上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院 醫(yī)學(xué)裝備處，上海 200233

EOS X射線影像采集系統(tǒng)技術(shù)評估與應(yīng)用分析

唐密，畢帆，王龍辰，金瑋，姜瑞瑤，楊海

上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院 醫(yī)學(xué)裝備處，上海 200233

本文介紹了EOS X射線影像采集系統(tǒng)的技術(shù)背景，通過現(xiàn)有文獻(xiàn)分析和英國NICE報(bào)告對EOS系統(tǒng)進(jìn)行了臨床效果分析、費(fèi)用預(yù)算分析和科室應(yīng)用情況分析，綜合得出該系統(tǒng)相比其他成像方式輻射劑量較低；通過費(fèi)用預(yù)算分析，該技術(shù)收費(fèi)尚未進(jìn)入醫(yī)保，需年均工作日20人次左右可達(dá)到收支平衡。

EOS成像系統(tǒng)；技術(shù)評估；臨床應(yīng)用；費(fèi)用預(yù)算分析

0 引言

自1896年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以來，X射線檢查技術(shù)不斷發(fā)展，其原理是基于X射線對于人體不同組織和臟器的吸收效應(yīng)不同，而形成圖像來進(jìn)行影像輔助診斷。傳統(tǒng)的X射線攝影以膠片作為介質(zhì)，將圖像采集、顯示、存儲(chǔ)和傳輸功能合為一體，從而限制了某一功能的改進(jìn)。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，X射線攝影技術(shù)向數(shù)字化方向發(fā)展，隨之出現(xiàn)計(jì)算機(jī)X射線攝影（Computed Radiography，CR）和數(shù)字化X線攝影（Digital Radiography，DR）。近期，X射線影像采集系統(tǒng)（EOS系統(tǒng)）進(jìn)入中國，本研究對該系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)評估和應(yīng)用分析，以期對購置前做可行性分析和成本效益分析，分析該技術(shù)的優(yōu)勢與不足，評價(jià)該技術(shù)對臨床帶來的效果。

1 技術(shù)背景

1968年夏帕克教授在歐洲核子研究中心工作期間發(fā)明了多絲正比室，該多絲正比室是粒子探測器發(fā)展史上的一個(gè)里程碑，因此夏帕克教授獲得了1992年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。法國EOS imaging公司的 “X射線影像采集系統(tǒng)”是一個(gè)X線成像設(shè)備，它正是基于新型粒子探測器的基礎(chǔ)上結(jié)合正側(cè)位兩套成像球管和探測器組成的成像系統(tǒng)，由粒子探測器和線性掃描技術(shù)組成，輻射劑量比傳統(tǒng)X射線掃描低，在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)獲得全身正面和側(cè)面的掃描圖像，用時(shí)短，即使針對復(fù)雜脊柱和全身檢查，整個(gè)檢查循環(huán)時(shí)間低于4分鐘。目前在北美洲、歐洲大部分國家、亞洲國家中日本、新加坡、越南、中國香港地區(qū)已開展使用，中國大陸地區(qū)目前只有在上海瑞金醫(yī)院兩年前投放了一臺(tái)使用樣機(jī)。

EOS系統(tǒng)是將粒子探測器技術(shù)和線性掃描技術(shù)結(jié)合起來，使受檢者在負(fù)重位下進(jìn)行全身三維掃描，可一次性拍攝1:1的全脊柱及下肢的全長片。EOS系統(tǒng)的外立面圖像和掃描成像原理見圖1。

2 技術(shù)評估

2.1 評估目的

評估目的：① 分析EOS系統(tǒng)的優(yōu)勢和不足，評價(jià)該系統(tǒng)給患者帶來的臨床效果；② 探討EOS系統(tǒng)費(fèi)用及預(yù)算影響的分析；③ 評估EOS系統(tǒng)的引進(jìn)帶來的可能其他影響。

圖1 EOS成像系統(tǒng)和掃描成像原理

2.2 評估方法

評估方法：① 匯總廠商提供的文獻(xiàn)資料及產(chǎn)品性能介紹，包括會(huì)議資料和已發(fā)表的文章；② 文獻(xiàn)檢索，使用PubMed數(shù)據(jù)庫輸入關(guān)鍵詞“EOS”and“Computed tomography”，分析EOS與CT在精確度和清晰度的差別，以及輻射劑量。中文數(shù)據(jù)庫目前沒有EOS的相關(guān)文獻(xiàn)；③ 2011年英國NICE關(guān)于EOS使用的建議指南。

3 EOS系統(tǒng)評估結(jié)果與應(yīng)用分析

3.1 臨床效果分析

PubMed高級檢索中標(biāo)題欄輸入“EOS”，共出現(xiàn)157篇文章，集中評估骨科檢查中設(shè)備輻射劑量、3D掃描、與CR清晰度三個(gè)方面，與供應(yīng)商提供的文獻(xiàn)資料側(cè)重點(diǎn)大致相同。

3.1.1 負(fù)重位下全身3D掃描

法國里昂PARC醫(yī)療中心于2011年安裝了EOS系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在20秒內(nèi)完成一次檢查，獲得身體在負(fù)重情況（站姿）的正面和側(cè)面圖像，放射劑量大幅降低，與SterEOS工作站相關(guān)聯(lián)，內(nèi)置軟件可以建立一個(gè)骨骼的3D模型，并自動(dòng)計(jì)算大量的臨床參數(shù)，比如脊柱的椎體旋轉(zhuǎn)角度不能在2D X光片上精準(zhǔn)的量化，只能評估，而3D能夠反映真實(shí)情況，允許更可靠的監(jiān)測。站姿情況下獲得的病人功能位的新信息，能夠計(jì)算由于重量或身體壓力產(chǎn)生的補(bǔ)償現(xiàn)象。與CT相比，EOS在操作時(shí)可以完全負(fù)重位，并且包含雙腿，輻射劑量低，可重復(fù)操作。

張卉等[1]討論負(fù)重位X線片在診斷膝骨關(guān)節(jié)炎中的應(yīng)用價(jià)值發(fā)現(xiàn)部分患者負(fù)重位與非負(fù)重位關(guān)節(jié)間隙沒有明顯變化，而關(guān)節(jié)面夾角明顯加大，這說明患者存在軟組織失衡、膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，而這種不穩(wěn)定與內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)間室負(fù)重時(shí)應(yīng)力增加造成的癥狀直接相關(guān)，而不僅是軟骨磨損本身。所以觀察負(fù)重位關(guān)節(jié)面夾角變化有助于發(fā)現(xiàn)軟組織失衡造成的膝關(guān)節(jié)癥狀。值得關(guān)注的是本研究采用普通的DR設(shè)備，患者立于攝影臺(tái)前，采用前后位投照，保持直立，避免屈曲或旋轉(zhuǎn)，雙膝并攏緊貼DR平板探測器，值得注意的是，DR設(shè)備也可以做到全身成像，依次取人體上、中、下三個(gè)部位拍攝，但拼接處可能存在幾何失真，EOS可以做到一次全身成像。

EOS無法像CT那樣做到多維平面重建，根據(jù)文獻(xiàn)檢索到三篇研究論文發(fā)現(xiàn)，在EOS在3D成像精確度和成像角度方面與CT有差距，但差距無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2013年Al-Al-Aubaidi等[2]通過一項(xiàng)回顧性研究發(fā)現(xiàn)，同時(shí)使用eos和CT采集7位兒童的脊柱影像，側(cè)凸角度、頂錐旋轉(zhuǎn)度、頂椎偏距三個(gè)指標(biāo)差異不顯著，說明EOS與CT在脊柱的3D影像精確度方面持平。2015年P(guān)omerantz 等[3]使用EOS在大腿骨的不同角度進(jìn)行3D重建，與CT的金標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行精確度比較，最終誤差錯(cuò)誤無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明雙面3D X射線影像技術(shù)獲取臨床數(shù)據(jù)與CT結(jié)果一樣精確可靠。2014年Delin等[4]通過對比測量股骨和脛骨旋轉(zhuǎn)對齊影像認(rèn)為，EOS可以替代CT做3D成像掃描，并能夠大幅度減少病人的輻射暴露。萬方數(shù)據(jù)庫中有一篇文獻(xiàn)提到骨科手術(shù)3D應(yīng)用情況。尤微等[5]將30例肱骨近端骨折病人分成實(shí)驗(yàn)組和對照組，實(shí)驗(yàn)組采用三維重建肱骨近端骨折數(shù)字模型進(jìn)行術(shù)前手術(shù)規(guī)劃設(shè)計(jì)、手術(shù)效果模擬及數(shù)據(jù)測量，結(jié)果顯示研究組的手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、術(shù)中透視次數(shù)明顯低于對照組，但兩組骨折愈合時(shí)間無明顯差異。說明手術(shù)前的3D手術(shù)規(guī)劃有助于提高手術(shù)效果、減少術(shù)中損傷、降低醫(yī)患糾紛風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.2 放射量低

EOS系統(tǒng)是基于新型多絲正比室的基礎(chǔ)上結(jié)合正側(cè)位兩套成像球管和探測器組成的成像系統(tǒng)，這種掃描方式和探測器保證了放射劑量大幅降低，同時(shí)能獲得高質(zhì)量的圖像和放射診斷所需要的信息，薄的扇束幾何形狀和狹槽掃描技術(shù)抑制了X光線的散射，獨(dú)有的探測器技術(shù)提供了一個(gè)非常高的信噪比和最優(yōu)動(dòng)態(tài)范圍管理[6]。

埃默里大學(xué)醫(yī)院骨科和脊柱中心[7]通過比較研究發(fā)現(xiàn)EOS與傳統(tǒng)放射拍片在放射劑量方面，輻射劑量下降85%，與Fuji CR相比，EOS的放射劑量降低達(dá)89%，目前CR設(shè)備已逐漸被DR取代，趙永霞[8]在數(shù)字X線攝影與雙面閱讀計(jì)算機(jī)X線攝影系統(tǒng)輻射劑量和影像質(zhì)量的比較中發(fā)現(xiàn)，在相同曝光條件下，獲得相似圖像質(zhì)量時(shí)，DR的輻射劑量低于CR系統(tǒng)，但并未提到兩者準(zhǔn)確的輻射劑量比例，也未從文獻(xiàn)中得到EOS與DR的輻射劑量比較。Delin C5分析下肢扭轉(zhuǎn)和子宮前傾影像學(xué)檢查的電離輻射劑量，CT對卵巢的輻射劑量是EOS的4.1倍，是睪丸的24倍，是膝蓋和腳踝13～30倍，使用EOS可以減少患者的醫(yī)療輻射量積累。

3.1.3 圖像質(zhì)量高

加拿大蒙特利爾-圣賈斯丁大學(xué)婦幼醫(yī)院對EOS和大多數(shù)脊柱側(cè)凸檢查都使用的CR系統(tǒng)“Fuji FCR7501S”進(jìn)行比較，EOS使用雙平面凹槽式的掃描方式，可同時(shí)獲得正面和側(cè)面圖像，CR使用傳統(tǒng)的X射線源和三個(gè)嵌入式熒光板，病人位于一個(gè)旋轉(zhuǎn)的平臺(tái)上，病人正面和側(cè)面圖像要伴隨著對病人的90度旋轉(zhuǎn)而依次獲得，圖像質(zhì)量的評估為，在整體圖像質(zhì)量上，97.2%的EOS圖像質(zhì)量等于或高于相同的CR系統(tǒng)圖像質(zhì)量，此外在人體解剖結(jié)構(gòu)上，94.3%的EOS圖像質(zhì)量等于或高于相同的CR系統(tǒng)圖像質(zhì)量。Deschenes等[9]在研究髖臼假體前傾的測量中發(fā)現(xiàn)CT對該測量所能提供的信息非常有限，因?yàn)闊o論是站姿還是坐姿，骨盆傾斜都能被觀察到，但是卻無法評估“功能性”的髖臼杯朝向，EOS能夠細(xì)致的對髖臼杯進(jìn)行與骨盆錢平面相關(guān)（結(jié)構(gòu)性朝向）的傾斜和前傾測量，也能測量站姿或坐姿下的與冠狀平面相關(guān)（功能性朝向）的傾斜和前傾。

3.2 費(fèi)用預(yù)算分析

2011年，英國NICE評估EOS，認(rèn)為其目前在英國的優(yōu)勢效益不足以負(fù)擔(dān)其成本，即不具備成本效益優(yōu)勢。盡管EOS能夠做到3D重建、負(fù)重全身成像,及同時(shí)后前位的PA和橫向成像，NICE認(rèn)為沒有可靠的臨床證據(jù)證明病人能夠獲得相應(yīng)的成本效益。英國國民健康保險(xiǎn)制度（NHS）暫時(shí)不推薦EOS作為常規(guī)檢查使用，希望其有后續(xù)研究進(jìn)展，提供符合成本效益的經(jīng)濟(jì)學(xué)結(jié)果。

EOS運(yùn)行成本核算的內(nèi)容分為以下六類，詳見表1。

表1 EOS運(yùn)行成本核算

廠商提供的資料顯示，EOS總價(jià)格為800萬人民幣（含稅），正常使用年限：6～7年，每年的支出費(fèi)用255.28萬元，按照廠商的計(jì)劃收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)：500元/次，每年的檢查病人需要達(dá)到5106人次（按照264個(gè)工作日計(jì)算，每天約19人次），能做到收支平衡。目前該產(chǎn)品未進(jìn)入醫(yī)保收費(fèi)，屬于自費(fèi)項(xiàng)目。

3.3 科室應(yīng)用情況

借鑒其他醫(yī)院的使用情況，EOS主要用于骨科的脊柱畸形、下肢畸形、全髖全膝關(guān)節(jié)置換。因其輻射劑量低，特別適合兒童的骨科檢查。

4 討論

EOS成像系統(tǒng)是基于新型粒子探測器的基礎(chǔ)上結(jié)合正側(cè)位兩套成像球管和探測器組成的成像系統(tǒng)，放射科醫(yī)生和骨科醫(yī)生可以得到自然站立位下真人大小的3D全身骨骼影像，同時(shí)得到正面和側(cè)面的視圖，兩個(gè)相互垂直的X射線管連同探測器下滑，從頭到腳，不碰觸病人身體，2個(gè)圖像同時(shí)捕獲一張準(zhǔn)確的病人肌肉骨骼系統(tǒng)的正面圖像，一張準(zhǔn)確的病人肌肉骨骼系統(tǒng)的側(cè)面圖像。這兩個(gè)數(shù)字圖像可以為醫(yī)生創(chuàng)建精準(zhǔn)的真人大小的3D病人骨骼模型，在大大減低輻射量的條件下，同時(shí)獲得病人站姿或坐姿的全身正面和側(cè)面圖像。經(jīng)文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)負(fù)重位確實(shí)具備臨床應(yīng)用價(jià)值，但普通DR也可以做到；3D成像具備臨床意義，但CT做的更精確。EOS最重要的優(yōu)勢是由于采用通過準(zhǔn)直儀縫隙后獲得的扇形光束來實(shí)現(xiàn)大降低放射劑量，適合需要頻繁攝片的患者和兒童。目前該產(chǎn)品未進(jìn)入醫(yī)保，且定價(jià)很高，適合走高端醫(yī)療路線以及開展結(jié)合3D重建的手術(shù)臨床研究；該產(chǎn)品目前針對的適應(yīng)癥較少，適合骨科專科醫(yī)院使用，未來隨著3D重建技術(shù)在骨科手術(shù)中進(jìn)一步推廣，有可能擴(kuò)展適應(yīng)癥。

[1] 張卉,程曉光.負(fù)重位DR片在診斷膝骨關(guān)節(jié)炎患者中的應(yīng)用價(jià)值[J].中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志,2008,19(6):445-446.

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[3] Pomerantz ML,Glaser D,Doan J,et al.Three-dimensional biplanar radiography as a new means of accessing femoral version: a comparitive study of EOS three-dimensional radiography versus computed tomography[J].Skeletal Radiol,2015,44(2):255-260.

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[5] 尤微,王大平,劉黎軍,等.三維數(shù)字規(guī)劃在肱骨近端骨折手術(shù)治療中的應(yīng)用研究[J].中華臨床醫(yī)師雜志:電子版,2014, 8(7):1243-1247.

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[8] 趙永霞,秦維昌,劉傳亞,等.數(shù)字X線攝影與雙面閱讀計(jì)算機(jī)X線攝影系統(tǒng)輻射劑量和影像質(zhì)量的比較[J].中華放射學(xué)雜志, 2011,45(11):1059-1062.

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Technology Assessment and Application Analysis of the EOS Imaging System

TANG Mi, BI Fan, WANG Long-chen, JIN Wei, JIANG Rui-yao, YANG Hai
Department of Medical Equipment, the 6thPeople’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200233, China

This paper introduced the technical background of the EOS imaging system and analyzed its clinical effectiveness, cost budge and clinical application through analysis of the literature and NICE report. The result showed that the EOS imaging system had a lower radiation dose compared to other imaging methods. Through cost budget analysis, the technology was not covered in the medical insurance because about 20 patients per day could achieve the balance of payments.

EOS imaging system; technology assessment; clinical application; cost budget analysis

TH774；TH709

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.10.004

1674-1633(2016)10-0013-03

2016-09-11

衛(wèi)計(jì)委醫(yī)院管理研究所基金項(xiàng)目（NIHACE15002）；上海市第六人民醫(yī)院預(yù)研基金項(xiàng)目（LYZY-0180）。

作者郵箱：1052529220@qq.com