計(jì)算機(jī)輔助正位X線片測量青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸脊柱長度的應(yīng)用

陳曉芬，陶永君

(溫州市中醫(yī)院放射科，浙江 溫州 325000)

近年來，大量研究報(bào)道青少年因遺傳、內(nèi)臟排列、脊柱常受側(cè)力等因素的影響，易導(dǎo)致青少年發(fā)生特發(fā)性脊柱側(cè)凸[1]。青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸為青少年脊柱畸形疾病，主要表現(xiàn)為背痛與骨骼畸形。長期脊柱側(cè)凸不僅嚴(yán)重影響青少年生長發(fā)育，造成周圍重要臟器損害，且影響患者實(shí)際身高[2]。而準(zhǔn)確測量身高在研究青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸相關(guān)問題中有重要意義。脊柱長度是分析患者實(shí)際身高與畸形變化的重要指標(biāo)。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(jià)值，但其準(zhǔn)確性較差[3]。隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件與影像學(xué)相結(jié)合，可有效彌補(bǔ)手工測量的不足，提高其準(zhǔn)確性。因此，本研究將進(jìn)一步探討計(jì)算機(jī)輔助正位X線片對青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸脊柱長度測量的應(yīng)用價(jià)值，現(xiàn)報(bào)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(yī)院診治的青少年特發(fā)性脊柱側(cè)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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)：①符合2002年鄭振耀等學(xué)者制定的青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸診斷標(biāo)準(zhǔn)；②均行X射線檢查；③年齡12～16歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：嚴(yán)重脊柱側(cè)凸并癱瘓者。本研究所有患者及家屬簽署知情同意書，同時(shí)通過本院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

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(shù)(無錫)有限公司]拍攝全脊柱正位X片，拍片前指導(dǎo)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(cè)，髖關(guān)節(jié)與雙膝關(guān)節(jié)伸直，雙足與肩平寬；拍攝側(cè)位，患者需面對平板前，下頜、髖關(guān)節(jié)、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(shù)：功率48KW，分辨率4.0LP/mm，大焦點(diǎn)80KW，小焦點(diǎn)35KW，矩陣4 000×4 000，距離2.0m，X片放大率<5%。

依據(jù)全脊柱正側(cè)位X片特征，使用Matlab 7.0軟件測量脊柱長度。采用特殊光標(biāo)選點(diǎn)，于椎體下緣處取4個(gè)頂點(diǎn)，見圖1中點(diǎn)①～④。采用軟件計(jì)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(diǎn)冠狀面，3表示投影在椎體上終板的冠狀面。重復(fù)操作以上方法，取得圖1中點(diǎn)⑤～⑥。而后將散離中心點(diǎn)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(diǎn)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(shí)在X片上計(jì)算出鋼尺長度，取5次平均值為最終鋼尺長度，并得出實(shí)際長度與像素大小關(guān)系。根據(jù)大小關(guān)系獲得像素脊柱長度大小，換算為實(shí)際脊柱長度。

圖1 椎體中點(diǎn)與終板中點(diǎn)圖

圖2 女孩，14歲，脊柱中點(diǎn)線圖

1.3評估指標(biāo)

1.3.1準(zhǔn)確性評價(jià)

①在55例患者中隨機(jī)選擇6例患者，經(jīng)1名醫(yī)師使用計(jì)算機(jī)輔助方式、2名醫(yī)師使用手工方式(按照2000年Kono等學(xué)者制定的測量標(biāo)準(zhǔn))，分別對6位患者行重復(fù)5次測量，計(jì)算出兩種方式測量脊柱長度的差異，評估計(jì)算機(jī)輔助測量方式對脊柱長度的準(zhǔn)確性、重復(fù)性；②經(jīng)同1名醫(yī)師對55例患者的全脊柱正位X線片分別使用手工、計(jì)算機(jī)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(yī)師對患者到院次日與28d后使用計(jì)算機(jī)輔助方式行脊柱長度測量，對比兩次測量結(jié)果的重復(fù)性；②評估不同觀察者可靠性：選取3名計(jì)算機(jī)操作熟練的醫(yī)師經(jīng)過培訓(xùn)后使用計(jì)算機(jī)輔助測量方式測出55例患者脊柱長度，對比3名醫(yī)師測出脊柱長度的結(jié)果。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2結(jié)果

2.1 6例患者兩種測量脊柱長度方式結(jié)果對比

由1名醫(yī)師采用計(jì)算機(jī)輔助測量方式與2名醫(yī)師采用手工測量方式行5次重復(fù)操作，結(jié)果顯示6例患者的手工測量1、手工測量2、計(jì)算機(jī)輔助測量脊柱長度差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)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(jié)果對比

2.2 55例患者兩種測量脊柱長度方式結(jié)果對比

由同1名醫(yī)師對55例患者分別采用手工測量、計(jì)算機(jī)輔助方式測量脊柱長度，結(jié)果顯示手工測量、計(jì)算機(jī)輔助測量脊柱長度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)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(jié)果對比

2.3計(jì)算機(jī)輔助方式對同一及不同觀察者間組內(nèi)相關(guān)系數(shù)測量

由同1名醫(yī)師使用計(jì)算機(jī)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(jì)算同一觀察者不同時(shí)間段的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)，結(jié)果顯示其ICC值及95%CI為0.992(0.990～0.996)；由3名培訓(xùn)后醫(yī)師對55例患者使用計(jì)算機(jī)輔助測量方式測量脊柱長度，計(jì)算不同觀察者的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)，結(jié)果顯示其ICC值及95%CI為0.922(0.913～0.974)，見表3。

表3 計(jì)算機(jī)輔助方式對同一、不同觀察者間組內(nèi)相關(guān)系數(shù)測量

3討論

3.1精確評估青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者身高意義重大

青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸為青少年常見的機(jī)體畸形。有研究指出，隨著青少年機(jī)體生長發(fā)育，其身高逐日增長，可促使特發(fā)性脊柱側(cè)凸青少年病情發(fā)展[4]。脊柱側(cè)凸易導(dǎo)致青少年在測量身高時(shí)，其數(shù)值與真實(shí)身高出現(xiàn)差異，影響臨床上評估患者實(shí)際身高。而精確評估患者真實(shí)身高，在制定有效治療方案中，具有重要價(jià)值。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，精準(zhǔn)測量患者真實(shí)身高、預(yù)測病情發(fā)展是校正身高的關(guān)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?，F(xiàn)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(jià)值，但因手工操作復(fù)雜，且測量人員之間的測量值存在差異性，其參數(shù)準(zhǔn)確度待進(jìn)一步驗(yàn)證[7]。有文獻(xiàn)指出，可利用脊柱側(cè)凸角度，間接取得校正身高值，但其準(zhǔn)確度達(dá)不到理想效果[8]。隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件與影像學(xué)技術(shù)相結(jié)合，逐步應(yīng)用于臨床，且取得顯著效果。本研究根據(jù)全脊柱正位X片特點(diǎn)，采用計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)準(zhǔn)確、快速測量患者脊柱長度，以助于進(jìn)一步研究青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸特點(diǎn)及病情進(jìn)展變化，為制定治療方案提供重要的依據(jù)。

3.2計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)可準(zhǔn)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(shí)，可在X片上標(biāo)記椎體中心點(diǎn)，再用線將標(biāo)記點(diǎn)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(jià)值，但測量者在標(biāo)記椎體中心點(diǎn)時(shí)，其椎點(diǎn)為測量者的主觀意識(shí)，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(biāo)出各椎體終板中點(diǎn)，再將線連接標(biāo)記點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)、測量方法結(jié)合得出，在測量全脊柱正位X線片時(shí)，將其影像上椎體視為矩形，再將椎體對角相連取得中心點(diǎn)，最后將線拉長，測得全脊柱長度。該方法可提高脊柱測量準(zhǔn)確性[11]。

隨著計(jì)算機(jī)軟件與臨床技術(shù)結(jié)合的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助正位X線片在測量機(jī)體畸形結(jié)構(gòu)中起重要作用。有研究指出，計(jì)算機(jī)輔助X片測量系統(tǒng)與傳統(tǒng)手工測量方法比較，其測量脊柱長度準(zhǔn)確度相似，與本研究結(jié)果一致[12]。本研究將這一方法應(yīng)用于青少年，進(jìn)一步探索計(jì)算機(jī)輔助正位X線片在測量青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸脊柱長度的價(jià)值。本研究由同1名醫(yī)師對55例患者分別采用手工測量、計(jì)算機(jī)輔助方式測量脊柱長度，結(jié)果顯示手工測量、計(jì)算機(jī)輔助測量脊柱長度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)測量與手工測量結(jié)果相近，準(zhǔn)確度高。另外，由同1名醫(yī)師使用計(jì)算機(jī)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(jì)算同一觀察者不同時(shí)間段的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)，結(jié)果顯示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示有較好重復(fù)性。且由3名培訓(xùn)后醫(yī)師對55例患者使用計(jì)算機(jī)輔助測量方式測量脊柱長度，結(jié)果同樣顯示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示計(jì)算機(jī)輔助測量有較好重復(fù)性。

綜上所述，采用計(jì)算機(jī)輔助正位X線片方法測量青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸脊柱長度，操作簡單，其測量結(jié)果與手工測量結(jié)果相近，且具有可重復(fù)性。