评估人体矢状面整体平衡的方法:组合拼接技术可行么?

2018-04-23 文章来源:来源:中南大学湘雅二医院脊柱外科 骨科在线脊柱专业副主编 王冰 ;作者:中南大学湘雅二医院脊柱外科 徐洁涛 王 冰 点击量:229   我要说

骨科在线版权所有,如需转载请注明来自本网站.

编者按

由于人体矢状面平衡状况关系到患者临床症状的发生和术后生活质量的改善,目前已经成为业内关注与研究热点。从整体上看,站立位时人体是一个开放的运动链,矢状面平衡被阐释为从脊柱延伸到骨盆以及下肢的各个力线的矢量和。股骨/膝关节屈曲是一种众所周知的矢状位脊柱骨盆失平衡的代偿机制,膝骨关节炎的屈曲挛缩可能会影响脊柱骨盆力线。因而,平衡分析应该包括脊柱、骨盆以及下肢的力线。

但受到条件限制,传统影像学难以满足评价人体整体平衡的要求。为此,2012年,法国巴黎学者Wybier[1]介绍了EOS 2D/3D系统,该成像设备可以提供全身、高质量的站立、坐位或蹲位1:1图像,不需要对多幅图像进行编辑和合成,且辐射剂量较低,整体力线分析可以扩展到髋关节和股骨以下,从而为全身力线的整体分析开辟了新视角。然而,高昂的成本令人们望而却步,世界范围内EOS应用可谓门可罗雀,影响了EOS系统的临床发展。

研究表明,综合运用辐射剂量更低的数字X线摄影(DR)技术,可以获得理想的下肢放射图像,目前已广泛应用于评估下肢力线和肢体长度差异,且侧位片被证明具有良好的可靠性和最小的放大倍率误差。因此,2018年,来自韩国亚洲大学的学者JeonCH[2]介绍了组合应用全脊柱侧位片和下肢侧位片的技术,为分析人体矢状面整体问题提供了一种简便方法与研究方向。但该技术究竟是否能够在临床上得到有效应用,尚值得商榷!

编者:王 冰     

骨科在线脊柱专业副主编


研究目标:

2015年10月-12月,389名患者接受全脊柱正侧位片及下肢正侧位片,其中100名患者被随机选择纳入研究。排除了19例(19%)下肢侧位片上骶盆骨盆区域不可见的患者后,81名患者最终参与了这项研究(43名男性和57名女性;平均年龄59.1±17.6岁,范围12-89岁)。36例患者诊断为退行性腰椎疾病,术后随访11例,成人畸形8例,小儿畸形7例,19例非特异性下腰痛。在全脊柱片和下肢侧位片上测量包括骨盆入射角、骶骨倾斜角和骨盆倾斜角(图1,左和右)。下肢侧位片上的放大倍率误差以厘米为单位进行测量,并通过减去使用100厘米标尺获得的测量结果所确定的长度测量值来计算。在全脊柱正侧位片上测量腰椎(L1-L5)侧凸角和骨盆倾斜度。放射学测量由三个独立的测量人员(两个脊柱外科医生和一名专科外科医生)分别在三个不同的场合进行,使用图片归档和通信系统。(PACS)(INFINITT PACS,INFINITT,韩国首尔)。从医疗记录中获得患者的性别、年龄、身高、体重指数(BMI)和当前诊断。医院伦理委员会审查并批准了本研究。

图1 在全脊柱侧位片(左)和

下肢侧位片(右)上测量骶骨骨盆参数

下肢侧位片

利用标准的DR系统(FDRAcSelerate, Fujifilm,日本,东京)获得下肢全长正侧位片和全脊柱正侧位片。要求每个患者均以一个直立、舒适的姿势站立,同时双臂放在锁骨上,膝盖和髋部完全伸展。在全脊柱正侧位片完成后立即获得下肢全长侧位片而不改变动作。患者距管200厘米。根据患者的体重和身高选择X光管的电压(下肢全长侧位片和全脊柱正侧位片的电压分别为90-95 kv和85-91千伏,两种情况下都由自动曝光控制决定管电流)。通过利用X射线管的自动跟踪运动,可以在单个采集过程中获得一个由三个独立的数字射线照片组成的头尾像序列。所有的图像都是由放射线技术人员半自动编辑,并在PACS中储存了相应的合成图像。

数据分析

利用先前对脊柱骨盆参数测量的研究,效力分析表明样本容量为75可以满足检测两种模式之间的差异,其效力为0.9(α=0.01)。为了评估下肢侧位片的有效性,采用Pearson相关检验比较下肢侧位片与全脊柱侧位片上测得的骶骨骨盆参数的平均值。绘制Bland-Altman图以显示测量结果之间的差异。

用组内相关系数(ICCs)对全脊柱侧位片和下肢侧位片观察者内和观察者间的可重复性进行评估,分别以ICC值 <40、0.40-0.59、0.60-0.74和0.75-1.00定为差、一般、好、优。使用SPSS 19.0版本(IBM,Armonk,纽约,美国)进行统计分析。P值<0.05则具有统计学意义。

结 果

下肢侧位片骶骨骨盆参数测量

100名最初选定的患者中,19名(19%)患者因为下肢侧位片上骶骨板(12个患者)或骶骨板和髋关节(7个患者)显示不清,骶骨骨盆参数不能测量(图2)。19名患者在性别(p=.673),年龄(p=.168),身高(p=.893),BMI(p=.167),腰椎侧弯角(p=.498)或骨盆倾斜角度(p=.240)方面与纳入的81名患者没有差异。下肢侧位片的平均放大倍率误差为2.5±0.2厘米。

图2. 在全脊柱侧位片上可测量骶骨骨盆参数(左),

但在下肢侧位片上因骶骨板不可见而无法测量(右)。

在全脊柱侧位片和下肢侧位片上测得的骶骨骨盆参数的一致性

在全脊柱侧位片上测量的平均PI、SS和PT值分别为52.4°±9.5°,32.9°±8.2°和21.1°±9.6°。而在下肢侧位片上测得的分别是53.4°±9.7°,34.4°±7.9°和20.5°±8.1°。全脊柱侧位片和下肢侧位片上测得的骶骨骨盆参数的Pearson相关系数为0.764-0.805(p<.001)。Bland-Altman图显示了两种测量方法之间的差异(图3)。

图3. 用以比较全脊柱侧位片和下肢侧位片的PI(左上)、SS(右上)和PT(下)的Bland-Altman图。两次测量之间的差异绘制为两次测量平均值的函数。水平虚线表示平均差异,上下水平实线表示一致性的95%区间。PI,骨盆入射角;SS,骶骨倾斜角;PT,骨盆倾斜角;wholespine,全脊柱侧位片;scanogram,下肢侧位片。

在全脊柱侧位片和下肢侧位片上测得的骶骨骨盆参数的可重复性

表1显示了全脊柱侧位片和下肢侧位片上观察者和观察者可重复性。下肢侧位片PI、SS和PT值的ICCs分别为0.698-0.793、0.822-0.901和0.830-0.984,所有这些都显示了非常好的可重复性。相应观察者间的ICCs为0.657-0.709,0.757-0.807,和0.812-0.834,表明了良好的可重复性。


研究结论:

1. 全脊柱侧位片和下肢侧位片组合的最终目标是提供整体矢状面图像,这项研究中验证了用全脊柱侧位片和下肢侧位片代替EOS系统评估整体矢状面力线的可能性。

2. 由准时焦点产生的X线发散所引起的图像失真,会影响两种检查之间的骶骨骨盆测量值。为评价组合方法的有效性,研究比较下肢侧位片和全脊柱侧位片上的骶骨盆参数,证实了下肢侧位片的有效性,下肢侧位片的骶骨骨盆参数测量值的观察者内和观察者间可靠性高。

3. 通过将全脊柱侧位片和下肢侧位片相结合,可以准确地评估整体矢状面平衡。

参考文献:

1. Wybier M, Bossard P. Musculoskeletal imaging in progress: The EOS imaging system[J]. Joint Bone Spine, 2013, 80: 238–243.

2. Jeon CH, Kwack KS, Park S, et al. Combination of whole-spine lateral radiograph and lateral scanogram in the assessment of global sagittal balance[J]. The Spine Journal, 2018:255–260.

专家点评

仉建国教授:

人体矢状面平衡状况与患者临床症状和术后生活质量的改善明显相关,目前已经成为脊柱矫形外科医生关注与研究热点。准确的评估患者的矢状面平衡对于治疗方案的选择具有重大的意义。EOS可以同时获得站立位脊柱和下肢全长相,可准确评估矢状位平衡情况,但因价格昂贵,即使是一些大的脊柱治疗中心也无法获得。本研究验证了采用全脊柱侧位X线片和下肢侧位X线片代替EOS系统评估整体矢状面力线的可能性。该方法使用一般DR技术,操作简单,具有一定的可靠性与重复性,对于不具备使用EOS系统条件的医生来说,是一个较好的评价整体矢状面平衡的方法。但是与EOS系统相比,由于需要两次成像,对于部分严重矢状面失衡,以及伴有严重髋膝关节病变患者来说,站立困难,在两次拍摄过程中可能会因为疲劳出现体位改变,导致测量结果出现差异,无法反应真正的矢状面平衡。其次,由于X线投照中心不同,部分患者的骨盆结构,尤其是骶骨上终板在下肢全长片中无法显示,导致无法与脊柱全长相进行对比研究。因此,如何确定合适的投射角度、距离以及照射条件,以获得清晰可靠的图像,还需进一步研究。

仉建国,现任北京协和医院骨科主任医师,教授,博士研究生导师。主要从事脊柱畸形的诊治和研究,在《Spine》和《European Spine Journal》等杂志共发表论文30余篇。现任中华医学会骨科分会脊柱学组委员,中国康复医学会脊柱脊髓损伤专业委员会常委,中国医师协会脊柱畸形专业委员会副主任委员等。

作者简介



徐洁涛

中南大学湘雅二医院脊柱外科 硕士研究生,师从国内脊柱外科专家王冰教授。



王冰 教授 主任医师 博士生导师 美国斯坦福大学访问学者

现任:

中南大学湘雅二医院脊柱外科和湖南省脊柱外科治疗中心副主任,脊柱外科实验室主任。

担任:

中国康复医学会脊柱脊髓专业青年委员会副主任委员、微创和脊柱肿瘤研究组委员,中国康复医学会脊柱脊髓专委会侧入路研究组副组长,中国医促会骨科疾病防治委员会委员兼秘书和脊柱内镜学组副主任委员,中国医师协会骨科医师分会脊柱内镜专家委员会副组长和脊柱畸形工作组委员、中国医师协会骨科医师分会骨与关节发育畸形与残疾预防工作委员会委员,中国医药教育协会骨科专业委员会脊柱分会和微创脊柱外科教育工作组副主任委员,中华医学会骨科分会基础学组委员,SICOT中国部微创外科学会第一届委员会和基础学会常委,白求恩基金会骨科分会基层教育委员会常委,AO 脊柱中国部讲师,中国脊柱脊髓杂志优秀常务编委,The Spine Journal和Spine中文版编委。

擅长脊柱外科疑难疾患的诊治,尤其在微创和畸形矫正方面,在国内处于先进水平。在国家级和国际核心刊物上以第一作者和通讯作者发表论文80余篇,SCI论文20余篇, 主持国家自然科学基金3项,省部级课题十余项,获各类成果10余项,著作9部。

分享到:
已有 0 条评论
登录|注册后发表评论!