青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸影像學(xué)評(píng)估技術(shù)研究進(jìn)展

廖傲杰，黃肖群，韋春霞，段 強(qiáng)

（三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科 湖北 宜昌 443000）

特發(fā)性脊柱側(cè)凸（idiopathic scoliosis，IS）是一種脊柱的三維畸形，涉及一條或多條脊柱曲線，并在胸椎或腰椎區(qū)域有偏離垂直方向的側(cè)凸[1]。研究表明，2%～5%的人群會(huì)受到IS 的影響[2]。IS 可根據(jù)年齡分類(lèi)。如在10～18 歲之間確診，則稱為青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）[1]。

在AIS 的臨床診治中影像學(xué)發(fā)揮著重要作用，其篩查可能會(huì)持續(xù)到骨骼成熟[3]。對(duì)于接受手術(shù)的患者，隨訪可能持續(xù)到術(shù)后10 年[4]。因此，在整個(gè)AIS 病情進(jìn)展期間如果能了解到AIS 的脊柱排列以及其排列變化，那么將對(duì)病情的評(píng)估有很好的幫助。目前，AIS 的常規(guī)篩查手段是在冠狀位上的X 線片來(lái)測(cè)量Cobb 角以此來(lái)監(jiān)測(cè)脊柱的彎曲程度。然而，X 線片評(píng)估僅限于平面骨骼評(píng)估，對(duì)軟組織包膜的關(guān)注較少。本文討論了比較實(shí)用的AIS 評(píng)估的成像方式，目的是將AIS 的診斷方式轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合評(píng)估。目前應(yīng)用于脊柱成像的影像學(xué)主要包括計(jì)算機(jī)輔助X 線檢查、超聲、CT 以及MRI，本文討論其適應(yīng)證、臨床應(yīng)用以及在AIS 中的局限性。

1 計(jì)算機(jī)輔助X 線片檢查

AIS 在冠狀面上的曲率大小稱為Cobb 角，通常是通過(guò)脊柱的立位X 線片進(jìn)行的，屬于AIS 診斷和監(jiān)測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)[5]。因此Cobb 角的準(zhǔn)確性和一致性在X 線片測(cè)量中是至關(guān)重要的。然而AIS 評(píng)估中上下終板椎體的手動(dòng)選擇已被認(rèn)為是測(cè)量Cobb 角精確值的一個(gè)誤差來(lái)源，目前已經(jīng)提出了計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量Cobb 角的各種算法[6]。

2019 年Al-Bashir,提出一種計(jì)算機(jī)輔助程序的算法，無(wú)需使用者知道上下椎體的位置、AIS 的C 或S 型分類(lèi)，最大限度地減少和簡(jiǎn)化了用戶干預(yù)，從而更容易和更準(zhǔn)確地自動(dòng)測(cè)量Cobb 角[7]。2021 年Liu 等[8]提出了一種基于Deeplab V3+的Cobb 角自動(dòng)測(cè)量方法，可在正面圖像上對(duì)椎體進(jìn)行了高性能的分割，在最終的Cobb 角自動(dòng)計(jì)算中實(shí)現(xiàn)了與臨床專家高度一致的結(jié)果，主要用于AIS 的手術(shù)規(guī)劃。

1.1 計(jì)算機(jī)輔助線檢查優(yōu)勢(shì)

X 射線成像技術(shù)與其他成像技術(shù)相比，具有時(shí)間短、輻射小、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是脊柱彎曲度測(cè)量的準(zhǔn)確性主要取決于操作者的經(jīng)驗(yàn)、判斷力和圖像質(zhì)量[9]。但在計(jì)算機(jī)輔助X 線系統(tǒng)中，使用者通過(guò)在脊柱上選擇上下端椎體或者計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)自動(dòng)選擇椎體并測(cè)量Cobb 角可以在一定程度上減少這些誤差。

1.2 計(jì)算機(jī)輔助X 線檢查局限性

根據(jù)Wu 等[10]的研究，雖然使用計(jì)算機(jī)化方法測(cè)量Cobb 角略好于使用手動(dòng)方法獲得的測(cè)量，但計(jì)算機(jī)化方法并不提高測(cè)量的精度或重復(fù)性。目前在國(guó)內(nèi)實(shí)際臨床診治過(guò)程中大多還是選擇手動(dòng)測(cè)量Cobb 角，因此計(jì)算機(jī)輔助X 線片測(cè)量Cobb 角測(cè)量的準(zhǔn)確性或可靠性能否廣泛應(yīng)用于臨床仍需進(jìn)一步探索。

2 超聲檢查

由于X 線、CT 等影像學(xué)方法帶來(lái)的輻射危害，迫切需要尋找綠色經(jīng)濟(jì)便捷的手段。超聲（ultrasound，US）是一種非電離成像方式，成本低，容易操作，并可提供實(shí)時(shí)成像結(jié)果，椎體的旋轉(zhuǎn)可以通過(guò)椎體相對(duì)于超聲換能器的傾斜來(lái)確定[11]。

2019 年Vo 等[12]提出了一種用超聲重建脊柱三維圖像，并在最大曲率平面（plane of maximal curvature，PMC）上測(cè)量脊柱真實(shí)曲率的新方法，同時(shí)測(cè)量椎體軸向旋轉(zhuǎn)和PMC 上的Cobb 角，結(jié)果表明PMC 測(cè)量Cobb角的可靠性很高，但PMC Cobb 角比X 線上的Cobb 角大7°。2021 年Lee 等[13]研究提出一種新的測(cè)量參數(shù)—超聲曲線角度在AIS 脊柱冠狀曲率測(cè)量中的可靠性和有效性，結(jié)果表明，超聲曲線角度與X 線片上的Cobb 角相比沒(méi)有總體的臨床差異，可以反映患者脊柱彎曲的嚴(yán)重程度。

2.1 超聲檢查優(yōu)勢(shì)

目前，X 線片在整個(gè)治療和隨訪過(guò)程中，對(duì)青少年來(lái)說(shuō)平均可以進(jìn)行22.5 次甚至更多[14]。以前的研究報(bào)告稱，反復(fù)接受放射檢查的輻射可能會(huì)增加患有IS 的女孩患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)[15]。目前超聲波是非侵入性和非電離的，成本低，可以提供脊柱的投影圖像，可以在治療和隨訪期間以站立或臥位進(jìn)行AIS 篩查和監(jiān)測(cè)。

2.2 超聲檢查局限性

但超聲測(cè)量的準(zhǔn)確性受曲線位置的影響，差異較大的曲線多為主要的胸腰區(qū)[16]。此外患者脊柱上較厚的脂肪組織層和背部肌肉的多層結(jié)構(gòu)可能會(huì)對(duì)超聲信號(hào)產(chǎn)生衰減，影響圖像質(zhì)量[17]。因此體重較輕、脂肪和肌肉較少的受試者的US 掃描可以顯示出較好的圖像質(zhì)量和較為準(zhǔn)確的結(jié)果[18]。但目前三維超聲成像檢測(cè)曲線進(jìn)展的特異度和靈敏度還有待于進(jìn)一步研究。

3 CT 檢查

青少年青春期發(fā)育期間的常規(guī)影像需要監(jiān)測(cè)畸形進(jìn)展，如果患者病情達(dá)到手術(shù)標(biāo)準(zhǔn)則需要進(jìn)一步檢查的評(píng)估，然而傳統(tǒng)的X 光片在評(píng)估脊椎旋轉(zhuǎn)和骨盆參數(shù)方面的能力有限[19]。CT 的主要作用是評(píng)估導(dǎo)致IS 的隱匿性病理以及術(shù)前計(jì)劃。CT 能夠顯示AIS 椎體在水平面上骨性結(jié)構(gòu)特征，可直接評(píng)估椎體旋轉(zhuǎn)角度[20]。作為AIS 患者術(shù)前常規(guī)檢查項(xiàng)目，CT 檢查能夠評(píng)估椎弓根的異常形態(tài)；通過(guò)模擬椎弓根螺釘?shù)拇笮?，提高術(shù)中椎弓根螺釘置入準(zhǔn)確率和手術(shù)安全性[21]。但CT 的局限性是由于患者在進(jìn)行CT 掃描時(shí)處于仰臥位而導(dǎo)致的脊柱排列和平衡改變的問(wèn)題仍然存在。且目前還沒(méi)有明確的指導(dǎo)方針，說(shuō)明哪些AIS 患者將從這項(xiàng)費(fèi)用更高、電離輻射劑量更高的檢查中受益[22]。

4 MRI 檢查

X 線不能識(shí)別AIS 患者的神經(jīng)軸異常，若IS 合并椎管內(nèi)脊髓病變時(shí)，磁共振成像（MRI）檢查效果則會(huì)優(yōu)于X 線和CT。Lee 等[23]報(bào)道了378 例AIS 患者進(jìn)行了術(shù)前MRI 檢查，發(fā)現(xiàn)6.3%的患者神經(jīng)軸異常?？傮w而言，接受手術(shù)前MRI 檢查的患者中，有10%的患者需要由專家對(duì)其MRI 異常進(jìn)行評(píng)估，1%的患者需要在脊柱畸形手術(shù)之前進(jìn)行大手術(shù)[24]。MRI 可提供良好的3D 圖像，但由于其高昂的手術(shù)成本和較長(zhǎng)的掃描時(shí)間，其在AIS 中的應(yīng)用仍然有限。此外，傳統(tǒng)的MRI要求患者處于仰臥位，這可能會(huì)改變脊柱的曲度，導(dǎo)致與站立位的測(cè)量結(jié)果有很大差異[25]。因此，MRI 經(jīng)常用于AIS 手術(shù)前排除脊髓異常的補(bǔ)充診斷檢查。

5 小結(jié)與展望

綜上所述，人工Cobb 角測(cè)量在未來(lái)臨床中可能會(huì)減少使用，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助消除部分人工測(cè)量偏差。但計(jì)算機(jī)輔助X 線仍然存在輻射問(wèn)題，因此超聲提供了消除輻射暴露的優(yōu)勢(shì)，但需要進(jìn)一步的臨床研究評(píng)估超聲對(duì)AIS 篩查的準(zhǔn)確性。此外大多數(shù)X 線和超聲僅局限于二維層面。在患者需要手術(shù)或合并脊髓內(nèi)外病變時(shí)，三維CT 和/或MRI 評(píng)估成為術(shù)前或術(shù)后評(píng)估的重要方式。因此在臨床中對(duì)AIS 患者的第一次評(píng)估仍需進(jìn)行常規(guī)的X 線片，以排除潛在的骨性異常。在獲得初始X 線片后，計(jì)算機(jī)輔助X 線檢查可以消除一些潛在的人工偏差提高Cobb 角的準(zhǔn)確性。在后續(xù)AIS 患者隨訪期間，可應(yīng)用超聲成像來(lái)減少輻射。但若患者病情加重出現(xiàn)手術(shù)指征或合并脊髓內(nèi)外的病變，CT 和MRI 也是必要的檢查。最后在AIS 影像學(xué)診斷中，上述技術(shù)各具特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，各種測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可以相互補(bǔ)充。根據(jù)患者實(shí)際情況選擇合適的影像學(xué)技術(shù)，為AIS 的診斷和監(jiān)測(cè)提供廣泛、有效且經(jīng)濟(jì)合理的評(píng)估方式。