EOS 3D测量青少年特发性脊柱侧凸患者冠、矢状面参数的可信度及可重复性

佟志忠 张延斌 赵丽 马超逸 顾金凯 肖斌 田伟*

（北京积水潭医院，1.放射科；2.脊柱外科，北京 100035）

EOS全身影像采集系统（EOS Imaging公司，法国）具有成像快、辐射剂量小、可模拟三维重建等优点，在骨科疾病，尤其是脊柱畸形的诊治中具有广阔的应用前景[1-3]。对脊柱侧凸患者进行EOS成像，行模拟三维重建后可自动生成相关冠、矢状面参数[4]。本研究拟对以胸弯为主的青少年特发性脊柱侧凸（adolescent idiopathic scoliosis,AIS）（Lenke 1 型）患者影像学资料进行常规2D和EOS 3D测量，并进行比较，以探讨EOS 3D测量AIS患者冠、矢状面参数的可信度及可重复性。

1 资料与方法

1.1 研究对象

回顾性分析2018年1月至2019年1月间北京积水潭医院收治的AIS患者。纳入标准：①Lenke 1型AIS患者（胸弯为主）；②具有完整的后前位及侧位EOS全脊柱影像学资料。排除标准：图像质量较差影响测量者。

最终共纳入30 例Lenke 1 型AIS 患者，就诊时年龄为9～18岁，平均年龄（13.6±4.1）岁。

1.2 影像学测量及评估

图1 EOS 3D测量

所有患者均接受站立位EOS 全脊柱正侧位检查。检查时患者身体自然站立，两脚间距20～25 cm，双侧上肢放于胸前，上臂与躯干垂直，双手放于横杆上[5,6]（图1）。由一名高年资医师根据纳入、排除标准筛选入组患者，测量开始前在EOS影像中确定上、下端椎。另外两位医师根据事先确定好的端椎，同时进行常规2D和EOS 3D测量，1周后分别重复测量1次。按照既往文献所描述的方法[4,7]进行EOS 模拟3D 重建。记录每次测量所需要的时间和相关参数。冠状面测量参数包括：主弯Cobb 角。矢状面测量参数包括：T1～12胸后凸，T4～12胸后凸，L1～5腰前凸，L1～S1腰前凸，骨盆投射角（pelvic incidence,PI），骨盆倾斜角（pelvic tilt,PT）和骶骨倾斜角（sacral slope,SS）。由另外一名高年资医师进行测量结果分析。

1.3 统计学方法

应用SPSS 18.0 统计学软件进行统计学分析。测量数据经统计学分析均符合正态分布，以的形式表示。采用配对样本t检验比较测量者组内及组间、常规2D 与EOS 3D 测量结果差异。以P＜0.05为差异有统计学意义。根据Deyo 等[4,7]的定义，采用一致性检验研究测量数据的可信度和可重复性，计算组内及组间相关系数。组内/组间相关系数＜0.25时为一致性较差，0.25～0.49 为一致性低，0.50～0.69为一致性中等，0.70～0.89 为一致性好，0.90～1.00 为一致性极佳。

2 结果

2.1 测量者组内及组间测量结果比较

每位测量者常规2D、EOS 3D 均测量2 次。每例患者常规2D 测量时间为4～10 min，平均（7±3）min，EOS 3D测量时间为13～29 min，平均（22±7）min。

无论是常规2D测量，还是EOS 3D测量，同一测量者两次测量结果差异均无统计学意义。常规2D测量时，不同测量者间测量的L1～5腰前凸、PT差异有统计学意义，而其余指标差异无统计学意义；EOS 3D测量时，不同测量者间测量数据差异均无统计学意义（表1、2）。

表1 常规2D 测量组内及组间结果比较（，°）

表1 常规2D 测量组内及组间结果比较（，°）

表2 EOS 3D测量组内及组间结果比较（，°）

表2 EOS 3D测量组内及组间结果比较（，°）

2.2 常规2D与EOS 3D测量结果比较

常规2D 与EOS 3D 测量的Cobb 角、腰前凸和PI差异均无统计学意义，而胸后凸及PT、SS差异均有统计学意义，但差异均在5°以内（表3）。

表3 常规2D与EOS 3D测量结果比较（，°）

表3 常规2D与EOS 3D测量结果比较（，°）

EOS 3D 测量Cobb 角的组内及组间测量误差均小于常规2D测量，且差异均有统计学意义（表4）。

表4 常规2D与EOS 3D测量Cobb角误差比较（，°）

表4 常规2D与EOS 3D测量Cobb角误差比较（，°）

2.3 一致性结果

对于常规2D测量，测量者1组内一致性为中等至好，测量者2组内一致性好，组间一致性为中等（表5）。

对于EOS 3D测量，测量者1组内一致性为好至极佳，测量者2组内一致性极佳，组间一致性为极佳（表5）。

常规2D与EOS 3D测量结果一致性好（表5）。

表5 常规2D测量和EOS 3D测量组内及组间相关系数

3 讨论

EOS全身影像采集系统由法国EOS Imaging公司研发，是在新型粒子探测器的基础上，结合正、侧位两套成像球管和探测器的X线成像设备[9-11]。患者受到的辐射剂量低，图像质量高，检查耗时较短[12]。骨科医师可以获得自然站立位下与真人同样大小的全身正侧位影像，还可以利用SterEOS 软件模拟脊柱三维重建，自动生成脊柱畸形部分相关冠、矢状面参数，在脊柱畸形的诊治中具有广阔的应用前景[2,5,13]。

常规2D 测量受到多种因素的影响，如测量者的经验、测量器的误差以及测量方法本身的误差等。Potter 等[16]利用传统手工测量方法对100 例AIS 患者Cobb 角进行测量，认为不同测量者之间存在3°～10°的测量误差。Tanure 等[17]应用测量软件对49 例AIS患者进行测量，发现测量误差在3.6°左右。在先天性脊柱侧凸患者中，常规2D 测量误差最大可达11.8°[18]。在本研究中，常规2D测量Cobb角的组内测量误差分别为（5.1±3.5）°和（4.1±7.2）°，组间测量误差为（7.1±4.6）°，与既往文献报道类似。常规2D 测量时，同一测量者在测量同一角度时，即使端椎选择相同，在确定终板、测量读数时仍有可能出现误差。不同测量者之间，由于测量经验以及对疾病的理解和认识不同，测量误差会进一步增加。本研究发现，常规2D 测量时，不同测量者间测量的L1～5 腰前凸、PT差异有统计学意义。腰前凸需要确定L5 下终板，PT需要确定S1 上终板，通常L5/S1 间盘开角较大，且由于先天解剖、后天退变等因素在此部位很难找到清晰的线型终板或椭圆型终板，因此不同测量者可能测得的数据差异较大。

EOS 3D测量通常误差较小，具有良好的可信度和可重复性[19]。Carreau等[20]使用SterEOS软件测量了30例AIS患者的EOS影像资料，发现相关冠、矢状面参数的组内相关系数均为0.90以上，一致性极佳。Ilharreborde等[13]使用SterEOS软件对21例AIS患者的EOS影像进行测量，发现Cobb角的测量误差为4°～6.5°，矢状面参数的测量误差为4°～7°，骨盆参数的测量误差为1°～5°。本研究中，EOS 3D测量Cobb角的组内测量误差分别为（3.1±2.4）°和（2.7±4.1）°，组间测量误差为（3.4±3.5）°，均小于常规2D测量误差，且差异均有统计学意义，组内及组间相关系数大部分为0.9以上，均高于常规2D测量的组内及组间相关系数，提示EOS 3D测量的可重复性及可信度极佳，与既往文献报道相符。

Carreau 等[20]比较了AIS 的常规2D 和EOS 3D 测量数据，发现在绝大多数情况下两种测量方法测量数据之间差异无统计学意义，但胸后凸（T1～12和T4～12）测量数据差异有统计学意义。本研究也发现了类似的结果。可能是因为常规2D测量时，肱骨头、肋骨、肺以及胸壁可能会对椎体上、下终板的识别产生影响，进而导致测量误差增加。EOS 3D测量时，电脑自动识别上、下终板，并不受到这些解剖结构的影响。此外，本研究还发现常规2D 与EOS 3D 测量的PT、SS差异有统计学意义，可能原因是S1上终板不规则或测量误差，具体原因还需进一步研究。虽然常规2D 测量和EOS 3D 测量的部分参数差异有统计学意义，但差异均在5°以内，临床上无显著差别。故在临床实践中，两种测量方法的结果基本类似。

本研究的局限性：首先，未对所有参数的测量误差进行比较，仅进行了主要畸形参数Cobb角的测量误差的比较；其次，仅2名测量者进行测量，人数较少。

综上所述，测量AIS患者冠、矢状面参数时，常规2D测量受到多种因素影响，误差较大，可信度及可重复性较低。EOS 3D 测量误差较小，具有较高的可信度和可重复性，但模拟三维重建花费时间较久，且需要专业的技术人员培训。两者各有利弊。临床医师可以根据患者的病情需要以及医院的硬件设施条件选择合适的成像方法。