骨皮質(zhì)密度線與骨盆傾斜角相關(guān)性的影像學(xué)研究

劉青 辛玉靜 于曉坤 李偉粟

1天津市北辰醫(yī)院放射科300400；2天津市第五中心醫(yī)院放射科300450

0 引 言

治療成人脊柱畸形的主要目的是重建脊柱的總體平衡，有效緩解疼痛帶來(lái)的生活障礙，提高脊柱畸形患者的生活質(zhì)量。在治療脊柱畸形的日常臨床實(shí)踐中，脊柱矢狀位X線的測(cè)量變得越來(lái)越重要。軀體矢狀面主要包括脊柱排面、骨盆排面和下肢排面。三者各自的平衡以及三者之間的平衡關(guān)系對(duì)維持機(jī)體的整體平衡有著十分重要的意義。各種病因引發(fā)的脊柱畸形導(dǎo)致軀體矢狀面平衡遭到破壞，人體為了保持直立則需消耗更多的力量，從而引起疲勞最終導(dǎo)致疼痛。脊柱-骨盆矢狀面平衡的代償機(jī)制復(fù)雜，為了更好地理解各平面之間的變化關(guān)系，更有效地評(píng)估脊柱-骨盆的各種力線，學(xué)者們提出了許多脊柱和骨盆的測(cè)量參數(shù)。脊柱-骨盆矢狀面平衡的評(píng)價(jià)依賴于各種影像學(xué)參數(shù)，如骨盆入射角、骨盆傾斜角（pelvic tilt,PT）、腰椎前凸角和骶骨后傾角等[1-5]。影像學(xué)參數(shù)大致可分為局部參數(shù)和整體參數(shù)。眾多參數(shù)已被證實(shí)與患者的生存質(zhì)量和手術(shù)的臨床效果相關(guān)。骨盆入射角是一個(gè)固有的解剖學(xué)參數(shù)，對(duì)腰椎前凸有很大影響。PT和骶骨后傾角是相對(duì)位置參數(shù)，與脊柱矢狀面曲度和骨盆矢狀面傾斜度有關(guān)。在脊柱后凸畸形整個(gè)病程的進(jìn)展過(guò)程中，代償機(jī)制首先被觸發(fā)，使PT逐漸增大。Lafage等[6]根據(jù)脊柱后凸患者矢狀位力線的惡化情況，發(fā)現(xiàn)PT與臨床癥狀直接相關(guān)。PT可通過(guò)影像測(cè)量來(lái)獲得，但因脊柱側(cè)位X線影像上股骨頭不顯影或位置無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定，使得PT也無(wú)法在脊柱側(cè)位X線影像上確定。

量化參數(shù)之間的關(guān)系有利于評(píng)價(jià)患者的預(yù)后及手術(shù)恢復(fù)狀況。脊柱CT及三維重建為測(cè)量提供了基準(zhǔn)，但三維CT重建不能在臨床第一時(shí)間獲得，且會(huì)增加臨床花費(fèi)，這使得利用脊柱X線影像測(cè)量參數(shù)尤為重要。近來(lái)有文獻(xiàn)報(bào)道，以骶骨-股骨-恥骨角作為冠狀位X線影像的測(cè)量參數(shù)，可以可靠地評(píng)估PT[7]。在脊柱矢狀位X線影像上，髂骨皮質(zhì)密度線可被看作是在骶1椎體前緣的一條幾厘米長(zhǎng)的直線，反映了髂骨弓狀線處皮質(zhì)骨的厚度。根據(jù)解剖學(xué)定義和臨床影像學(xué)基礎(chǔ)，筆者發(fā)現(xiàn)髂骨皮質(zhì)密度線可能是評(píng)價(jià)脊柱力線的另一個(gè)骨盆解剖學(xué)參數(shù)，遂提出假說(shuō)，可以通過(guò)測(cè)量脊柱矢狀位X線影像中髂骨皮質(zhì)密度線與垂直線的夾角來(lái)評(píng)估PT-髂骨傾斜角（iliac tilt,IT）。本研究旨在通過(guò)回顧臨床影像資料，評(píng)估PT與IT的相關(guān)性來(lái)驗(yàn)證上述假說(shuō)。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

回顧性分析2016年8月至2019年12月于天津市北辰醫(yī)院就診的脊柱后凸畸形患者的影像學(xué)資料。排除標(biāo)準(zhǔn)為存在骨盆骨質(zhì)異常、嚴(yán)重髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎和既往全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)者。排除不符合入組要求患者，最終納入67例患者，臨床表現(xiàn)均為不同程度的胸部、腰部或背部疼痛，部分患者活動(dòng)后疼痛加重。67例患者中女性42例，男性25例，年齡范圍38～82歲，年齡（50.1±13.9）歲；有10例患者在臥床后疼痛仍不能緩解，15例患者在凸出棘突部位有壓痛或叩擊痛；有7例患者有外傷病史。所有患者均進(jìn)行脊椎矢狀位X線影像學(xué)檢查。本研究經(jīng)天津市北辰醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（審批文號(hào)202004112），所有患者均簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 脊柱矢狀位X線影像攝片方法

采用的成像設(shè)備及軟件包括德國(guó)Siemens公司的Siemens Ysio全自動(dòng)數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)、專用攝影架、Siemens圖像后處理工作站、放射信息系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)影像存檔與傳輸系統(tǒng)等。患者脊柱X線攝片時(shí)包括正位和側(cè)位，均采取統(tǒng)一體位。正位片為前后站立位片，要求患者背部貼近探測(cè)器，雙眼平視前方，身體自然放松垂直站立于攝片架前，雙手置于身體兩側(cè)；側(cè)位片要求患者雙手交叉抱于胸前，雙手微握拳置于鎖骨中心區(qū)，雙眼平視，身體放松站直。所得圖像經(jīng)醫(yī)學(xué)影像存檔與傳輸系統(tǒng)傳輸至影像醫(yī)生工作站進(jìn)行相關(guān)測(cè)量。

1.2.2 PT與IT測(cè)量

在脊柱矢狀位X線側(cè)位片上測(cè)量脊柱骨盆矢狀面平衡參數(shù)。采用Fuji Synapse System數(shù)字分析軟件（日本富士株式會(huì)社）自動(dòng)測(cè)量PT。IT定義為髂骨下部皮質(zhì)密度線與垂直線之間的夾角。解剖學(xué)上存在左右2條皮質(zhì)密度線，由于該線密度與X線入射角有關(guān)，故在X線片上遠(yuǎn)側(cè)的髂骨皮質(zhì)密度線比近側(cè)厚，多數(shù)情況下只能找到遠(yuǎn)側(cè)的髂骨皮質(zhì)密度線。若能觀察到2條髂骨皮質(zhì)密度線，則以近側(cè)的髂骨皮質(zhì)密度線作為上線，遠(yuǎn)側(cè)的作為下線。所有影像學(xué)資料的測(cè)量評(píng)估工作由3位高年資影像科主治醫(yī)師完全獨(dú)立進(jìn)行。在進(jìn)行影像學(xué)資料測(cè)量評(píng)估前所有醫(yī)生均進(jìn)行相同時(shí)間的培訓(xùn)，培訓(xùn)后所有醫(yī)生均熟悉掌握測(cè)量技術(shù)，并基本達(dá)到評(píng)估一致性。對(duì)于參數(shù)PT和IT，所有納入的患者影像學(xué)資料均進(jìn)行兩次測(cè)量評(píng)估，兩次測(cè)量評(píng)估之間間隔4周，兩次評(píng)估取均值。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理數(shù)據(jù)，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均值±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD）表示。采用組間和組內(nèi)相關(guān)系數(shù)分別評(píng)估3位測(cè)量評(píng)估醫(yī)生之間及自身評(píng)估的一致性。應(yīng)用Pearson相關(guān)系數(shù)和線性回歸模型評(píng)價(jià)PT和IT之間的關(guān)系，并按性別進(jìn)行亞組分析，以評(píng)價(jià)性別對(duì)線性回歸模型的影響，以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

本研究共納入67例病例，其中女性42例（62.6%），男性25例（37.4%）；年齡范圍38～82歲，年齡（50.1±13.9）歲；臨床診斷為腰椎滑脫失穩(wěn)患者13例，單純脊柱后凸患者44例，低頭綜合征患者10例。

2.2 測(cè)量評(píng)估醫(yī)生的內(nèi)部信度和組間信度

3位醫(yī)生均對(duì)67例患者的脊柱矢狀位X線側(cè)位片進(jìn)行了IT的測(cè)量評(píng)估，計(jì)算得出這3位醫(yī)生的內(nèi)部信度相關(guān)系數(shù)和95%置信區(qū)間分別為0.89（0.79～0.94）、0.86（0.75～0.92）和0.88（0.78～0.94），組間信度相關(guān)系數(shù)結(jié)果為0.87（0.77～0.93）。

2.3 PT測(cè)量

有4例患者的影像學(xué)攝片存在骨盆骼結(jié)構(gòu)特殊變異，不能通過(guò)分析軟件識(shí)別股骨頭位置，導(dǎo)致不能自動(dòng)識(shí)別確定PT，其他納入的影像資料（n=63）均能通過(guò)分析軟件測(cè)量PT。63例患者的PT為21.9°±10.2°，其中男性患者的PT為19.6°±9.1°（n=23），女性患者的PT為23.7°±10.9°（n=40），兩者間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

2.4 IT測(cè)量

所有患者均可通過(guò)影像資料確定髂骨皮質(zhì)密度線，其中57例患者可確定2條髂骨皮質(zhì)密度線，髂骨上下皮質(zhì)密度線的差角為1.5°±3.6°；10例患者僅顯示1條髂骨皮質(zhì)密度線。67例患者的IT（若確定2條皮質(zhì)密度線，以較低的IT來(lái)計(jì)算）為36.2°±8.8°，其中男性患者的IT為36.3°±8.1°（n=25），女性患者的IT為36.2°±9.6°（n=42），兩者間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

2.5 PT與IT的相關(guān)性分析與線性回歸模型結(jié)果

由圖1可知，PT與IT之間的Pearson相關(guān)系數(shù)r=0.852（P<0.05）。線性回歸分析結(jié)果顯示，判定系數(shù)R2為0.724，PT可由以下公式預(yù)測(cè)：PT=1.01×IT-13.9°。因IT與PT之間差值為14.4°±5.2°，故預(yù)測(cè)公式可簡(jiǎn)化為PT=IT-14.4°。

圖1 髂骨傾斜角和骨盆傾斜角之間的相關(guān)性分析（n=67）

由于男性患者IT與PT的差值為16.7°±3.3°，兩者之間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），故筆者以不同性別再次進(jìn)行亞組分析。線性回歸分析結(jié)果如表1所示，對(duì)于女性患者，R2為0.725，PT可由以下公式預(yù)測(cè)：PT=0.977×IT-12.1°，因IT與PT之間差值為12.9°±5.7°，預(yù)測(cè)公式可簡(jiǎn)化為PT=IT-12.9°；對(duì)于男性患者，R2為0.728，PT可由以下公式預(yù)測(cè)：PT=1.072×IT-19.3°，因IT與PT之間差值為16.7°±3.3°，預(yù)測(cè)公式可簡(jiǎn)化為PT=IT-16.7°。

表1 67例脊柱后凸畸形患者IT與PT之間的相關(guān)性及線性回歸預(yù)測(cè)

3 討 論

脊柱是脊椎通過(guò)關(guān)節(jié)、韌帶和肌肉等結(jié)構(gòu)形成的軀體正中的重要結(jié)構(gòu)，其三維穩(wěn)定性和活動(dòng)性不僅關(guān)系軀體的形態(tài)外觀，還影響脊柱的各種功能。脊柱骨骼肌肉的生長(zhǎng)發(fā)育成型易受各種不良因素的影響而發(fā)生病變，如電子設(shè)備使用量急劇增長(zhǎng)、學(xué)習(xí)工作時(shí)長(zhǎng)時(shí)間保持一個(gè)坐姿、背負(fù)沉重的書包、單肩背包等因素均易引起病理性脊柱側(cè)凸和后凸改變，從而造成脊柱矢狀面穩(wěn)定性的異常[5]。眾所周知，脊柱后凸畸形與臨床癥狀的嚴(yán)重程度直接相關(guān)[4-6]。在脊柱后凸畸形的代償期初期，骨盆位置變化十分明顯。PT是從骶骨到股骨頭中心的直線相對(duì)于垂直方向的夾角[2]，是檢測(cè)骨盆位置變化的可靠影像學(xué)參數(shù)[6]。在臨床實(shí)踐工作中，PT已被廣泛用作診斷評(píng)估及術(shù)前計(jì)劃的參考指標(biāo)[8-11]。但大多數(shù)情況下在脊柱側(cè)位X線影像上不能確定股骨頭位置，導(dǎo)致無(wú)法測(cè)量PT。因此，在X線影像上獲得與PT密切相關(guān)的骨盆替代參數(shù)對(duì)臨床實(shí)踐工作十分有益，可為評(píng)估骨盆位置提供新方案[12]。

在脊柱側(cè)位X線影像上，髂骨皮質(zhì)密度線是一條距骶1椎體前緣幾厘米的高密度線影，X線影像上認(rèn)為該線與弓狀線可反映髂骨皮質(zhì)的厚度[10]。理論上存在左右2條皮質(zhì)密度線影。但在脊柱側(cè)位X線影像中，受X線入射角的影響，通常極易觀察到距膠片較遠(yuǎn)的那條皮質(zhì)密度線，在有些情況下無(wú)法確定另一條皮質(zhì)密度線。2條皮質(zhì)密度線顯示的角度有所不同，但差異并不大，且易確定的那條皮質(zhì)密度線的位置更低。

髂骨皮質(zhì)密度線的評(píng)估測(cè)量可能存在一些局限性。例如皮質(zhì)密度線可能略有彎曲，特別是在骶1椎體的前緣，在這種情況下可能會(huì)增加測(cè)量誤差。本研究納入的67例患者的影像資料中，有10例均僅檢出1條髂骨皮質(zhì)密度線。其原因可能為患者過(guò)度肥胖、腸道內(nèi)有大量氣體或骨盆解剖形態(tài)異常。此外，皮質(zhì)密度線還受X線拍攝情況的影響，尤其是入射角的影響。

4 結(jié)論

IT是一個(gè)全新的影像學(xué)測(cè)量參數(shù)，該參數(shù)可通過(guò)脊柱側(cè)位X線影像中的髂骨皮質(zhì)密度線直接測(cè)量獲得。在X線片上難以識(shí)別股骨頭的情況下，利用IT可以可靠地評(píng)估PT。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突