EOS影像三维重建在Chiari畸形伴脊柱侧凸患者中应用的可靠性及准确性

目的:探讨使用EOS影像系统进行三维重建在Chiari畸形伴脊柱侧凸患者中应用的可靠性和准确性。方法:选取2017年7月~2018年4月于我院行EOS全脊柱正侧位片检查的Chiari畸形伴脊柱侧凸患者共14例,其中男5例,女9例,年龄9~18岁(13.4±2.9岁)。利用sterEOS软件分别对每例患者的EOS全脊柱正侧位片进行全脊柱三维建模并获得脊柱骨盆参数[包括脊柱侧凸Cobb角、顶椎旋转角(apical vertebral rotation,AVR)、T1~T12后凸角(T1~T12 TK)、T4~T12后凸角(T4~T12 TK)、L1~L5前凸角(L1~L5 LL)、L1~S1前凸角(L1~S1 LL)、骨盆倾斜角(PT)、骶骨倾斜角(SS)、骨盆入射角(PI)]的测量数值。由2名脊柱外科医师(医师A与B)分别独立重建,对各椎体进行契合度评分,并利用观察者间组内相关系数(intraclass correlation coefficient,ICC)来评价2名医师测得数据的观察者间变异。医师A同时在传统立位全脊柱正侧位X线片上测量上述参数,并将所测得参数与其第一次EOS三维重建所得参数进行一致性分析。3个月后2名医师分别对14例患者的EOS全脊柱正侧位片重新进行三维建模测量,对以上参数进行重测信度研究。根据脊柱侧凸Cobb角大小将患者分为3组:第1组Cobb角<40°,共3例;第2组Cobb角40°~60°,共7例;第3组Cobb角>60°,共4例。对契合度评分进行三组间两两比较,观察该系统在不同Cobb角大小患者中的应用情况。结果:EOS影像三维建模后,脊柱测量值中,Cobb角、AVR、T1~T12 TK、T4~T12 TK、L1~L5 LL和L1~S1 LL的观察者间ICC分别为0.980、0.990、0.987、0.945、0.990和0.963 (P<0.01);骨盆测量值中,PI、SS和PT的观察者间ICC分别为0.962、0.821和0.895 (P<0.01)。契合度评分中,第1组与第2组、第2组与第3组患者的评分之间无统计学差异(P>0.05),而第1组与第3组患者之间的评分存在显著性差异(P<0.05)。在传统立位全脊柱正侧位X线片与EOS三维重建全脊柱片的一致性分析中,脊柱侧凸Cobb角、T1~T12 TK、T4~T12 TK、L1~L5 LL、L1~S1 LL、PI、PT及SS的ICC值分别为0.981、0.991、0.843、0.975、0.972、0.997、0.998和0.996。2名医师的各参数重测可信度均很高,2名医师均在PT出现最小值,分别为0.883和0.807。结论:使用EOS影像系统摄片并进行三维重建对Chiari畸形伴脊柱侧凸患者进行影像学测量是可靠的,为脊柱侧凸的评估增添了一种新的方法。

EOS^(TM)3D影像系统诊断复发性髌骨脱位的可靠性和稳定性

目的 探讨EOS^(TM)3D影像系统诊断复发性髌骨脱位的可靠性和稳定性。方法 回顾性分析2022年3月至2023年3月西安交通大学附属红会医院运动医学中心收治的22例(26膝)复发性髌骨脱位病人的影像学资料,两位影像学医生同时使用EOS^(TM)系统测量病人下肢力线,使用sterEOS软件对影像图片进行3D模型重建,并在三维模型中测量胫骨结节-股骨滑车沟(tibial tubercle-trochlear groove,TTTG)间距,记录每次测量所需的时间和相关参数。所有病人同期进行常规膝关节CT扫描及三维重建。将EOS^(TM)3D影像和CT扫描测量的TT-TG数值进行比较,采用一致性检验研究和Bland-Altman分析图评价测量结果数据的可靠性和稳定性。结果 进行EOSTM下肢力线测量时,不同测量者间测量的股骨和胫骨长度、膝关节内外翻角度及股骨胫骨旋转角度之间差异无统计学意义(P>0.05)。病人常规下肢CT扫描及三维重建测量时间为(21.8±3.2)min(13~29 min),EOSTM3D测量时间为(6.3±1.8)min(4~11 min),差异有统计学意义(t=12.693,P<0.001)。两位医生使用EOS^(TM)3D测量TT-TG值的组内相关系数为0.791,使用常规CT测量的组内相关系数为0.843,两种测量方法组内一致性均较好。Bland-Altman分析结果显示两位测量者分别有96.2%(25/26)、92.3%(24/26)的点位于±1.96标准差范围内,显示使用常规CT三维重建和EOS^(TM)3D测量TT-TG值具备较好的一致性和稳定性。结论 使用EOS^(TM)3D影像系统测量复发性髌骨脱位病人的TT-TG值,具有良好的可靠性及可重复性,具有检查时间短、辐射低等优势,是评估此类病人下肢力线数据的一种快捷、可靠及稳定的方法。

使用EOS影像系统评价Lenke 5型青少年特发性脊柱侧凸的手术矫形效果

目的使用EOS影像模拟三维重建方法评价后路悬臂梁联合直接椎体去旋转技术治疗Lenke 5型青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)的畸形矫正效果。方法采用回顾性研究方法,选取2018年3月至2019年2月在我院治疗的16例AIS Lenke 5型患者,其中男1例,女15例,平均年龄(15.25±1.67)岁。在后路手术中,采用悬臂梁联合直接椎体去旋转的方法矫正畸形。对比术前及末次随访时临床及影像学指标。临床观察指标包括躯干倾斜角angle of trunk rotation,ATR)和脊柱侧凸学会-22r评分scoliosis research society-22r score,SRS-22r)。使用EOS评价影像学指标,包括冠状位[腰弯Cobb’s角、顶椎偏移距离apical vertebral translation,AVT)]、矢状位[胸椎后凸thoracic kyphosis,TK)、腰椎前凸lumbar lordosis,LL)]和轴位参数[顶椎旋转角apical vertebral rotation,AVR)]。结果本组平均随访15.67±3.01)个月。术前及末次随访ATR[(15.75±5.92)° vs.(5.13±1.46)°,P=0.002]、腰弯Cobb’s角[(41.25±7.00)° vs.(12.45±5.85)°,P < 0.001]、AVT[(4.49±1.30)cm vs.(1.15±0.65)cm,P < 0.001]、AVR[(20.44±4.42)° vs.(7.75±4.62)°,P < 0.001)]差异有统计学意义。以上参数矫正率进行 Pearson 相关分析,Cobb’s 角矫正率分别与 AVT 和 ATR 矫正率有统计学相关性r=0.729,P=0.040;r=0.706,P=0.050)。SRS-22r评分中,患者在自我形象方面评分有显著提高[(3.53±0.72)vs.(4.40±0.37),P=0.025]。结论 EOS影像系统可以准确地评估AIS患者椎体的旋转程度,进而有效地评价后路悬臂梁联合直接椎体去旋转技术治疗AIS Lenke 5型患者的影像学效果。此外,Lenke 5型 AIS 患者的冠状面侧凸矫正率与大体外观躯干倾斜改善率呈正相关。

基于EOS系统和CT系统测量青少年特发性脊柱侧凸顶椎旋转角度的对比观察

目的使用EOS影像系统与CT影像系统分别评估椎体旋转以探究顶椎位置对EOS测量结果的影响。方法2018年3月至2022年6月于北京积水潭医院住院治疗的青少年特发性脊柱侧凸(AIS)患者87例,年龄11~18(14.7±2.3)岁。共112个弯;其中胸弯61个,腰弯51个。统计一般资料,并进行影像学测量。在EOS影像中,三维拟合重建后获得Cobb角、顶椎旋转度(AVR)等参数。在CT影像中,采用Aaro-Dahlborn法测量AVR。根据侧凸位置的不同将所有侧凸分为胸椎组和腰椎组,并进行亚组分析,比较两组AVR的差异和相关性。结果87例AIS患者总体CT与EOS的测量结果差异无统计学意义(P=0.096);两者高度相关(r=0.771,P<0.001)。在胸椎组,EOS测量结果明显大于CT测量结果(P<0.001),两者中等相关(r=0.536,P<0.001)。在腰椎组,CT测量结果与EOS测量结果差异无统计学意义(P=0.193),两者高度相关(r=0.789,P<0.001),且其相关系数高于总体的相关系数。结论在顶椎旋转度的测量中,EOS全身影像系统和CT影像系统的测量结果无明显差异,且具有良好的相关性。在腰椎测量中类似,且相关性更高。但在胸椎中,EOS测量数据显著高于CT测量结果。

脊柱畸形的影像学参数测量及其研究进展

脊柱畸形是一种复杂的三维畸形,其相关影像学测量对疾病的诊断分型、治疗选择、疗效评估和进展监测有重要意义。随着科学技术的发展与脊柱畸形研究的不断深入,传统脊柱畸形测量方法与放射成像技术不断改进,EOS影像系统和三维超声成像技术应用于脊柱畸形测量的可行性与有效性已被诸多研究证实,新的测量工具、测量技术及人工智能的应用初见端倪。这些技术共同推动脊柱畸形测量朝着简单安全、高效精准、便于临床推广应用的方向发展。本文在回顾当前脊柱畸形影像学参数测量研究进展的基础上,分析各种测量手段的优势与局限,以期为临床应用与研究选择合适的测量方法提供借鉴。

青少年脊柱侧凸的影像学研究与应用

青少年脊柱侧凸是影响青少年身体发育的一种常见脊柱疾病。随着医学影像学技术的发展,使得影像学测量对脊柱侧凸的诊断分型、治疗选择、康复疗效和随访监测等方面具有重要意义。本文回顾了青少年脊柱侧凸的全脊柱成像、MRI、EOS影像三维重建等多种不同影像学方法的应用与进展,分析各自的优势与不足,以期未来这些影像技术在青少年脊柱侧凸测量应用中能够更加安全、便捷、有效、精准和可重复,为临床应用研究和选择提供一定借鉴。

青少年特发性脊柱侧凸患者中同样的冠状面弯型不代表同样的三维畸形：基于EOS三维影像系统的配对研究

目的通过分析冠状面弯型匹配而矢状面胸椎后凸（TK）存在较大差异的Lenke1A型患者的术前轴状面形态及手术疗效，研究胸弯青少年特发性脊柱侧凸（AIS）患者轴状面旋转对矢状面形态和轴状面旋转对手术疗效的影响。方法回顾性分析2017年5至8月于南京鼓楼医院脊柱外科接受手术治疗的Lenke1A型右胸弯女性胸弯AIS患者。根据主胸弯Cobb角、顶椎节段、侧弯包含椎体数、Lenke分型的腰弯修正参数、Risser征进行配对，共12对冠状面弯型匹配而TK不同的AIS患者被纳入研究，分为正常TK组和TK减少组。在术前摄EOS全身影像并进行三维重建，在术后3周摄立位全脊柱正侧位x线片，在手术前后二维平片上测量影像学参数：冠状面Cobb角、TK、腰椎前凸（LL）、骨盆投射角（PI）、骨盆倾斜角（PT）。在EOS三维重建影像上得到每个椎体的旋转，并计算主胸弯平均椎体旋转（MTR）、上胸弯平均椎体旋转（PTR）和腰弯平均椎体旋转（LR）。通过配对样本t检验比较2组患者的术前、术后影像学参数情况。结果共有24例患者（12个匹配组）纳入本次研究，平均年龄（13．74-2．9）岁，两组术前主胸弯Cobb角相似（53．8°±10．2°比51．0°±11．1°，t=0．27，P=0．81）。在矢状面，正常TK组术前TK为28．2°±6．1°，而TK减小组为11．2°±5．6°（t=7．68，P〈0．01）。正常TK组MTR显著小于TK减少组（10．2°比12．7°，t=-3．74，P〈0．01），且TK与MTR之间存在显著相关性（r：0．30，P=0．03）。正常TK组LR值显著小于TK减少组（t=-2．65，P=0．002），但绝对值相似（t=-0．33，P=0．31）。胸弯与腰弯同向旋转患者的腰椎Cobb矫正率显著大于胸弯与腰弯反向旋转者（81．1％比61．9％，t=4．24，P=0．005）。结论本研究发现在控制冠状面畸形的条件下，胸椎后凸较小的患者的主胸弯轴状面椎体旋转显著大于正常胸椎后凸的患者。同时上胸椎和腰椎的旋转方向在术前手术策略的制定中也需要纳入考虑，有条件的中心也可以对AIS患者进行术前重建。

重力对女性青少年特发性脊柱侧凸患者椎体旋转的影响

目的 :通过比较站立位EOS全脊柱三维重建和平卧位CT平扫得到的不同的椎体旋转,探讨重力对女性青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)患者椎体旋转的影响。方法:本研究纳入了2017年5月前在我院行后路脊柱侧凸矫形术的Lenke 1A型及Lenke 5C型女性AIS患者25例。所有患者在术前均分别进行EOS全脊柱成像、CT平扫及三维重建。通过ster EOS软件测量得到患者站立位顶椎旋转(apical vertebral rotation,AVR)、上下端椎的旋转以及每个椎体之间的相对旋转。通过CT平扫的图像得到平卧位的AVR以及每个椎体之间的相对旋转。通过配对样本t检验比较两种体位下各轴状面的旋转参数的差异。结果 :共有15例胸椎AIS(T-AIS)患者和10例腰椎AIS(L-AIS)患者纳入本次研究,T-AIS患者的站立位AVR为22.3°±6.4°,显著大于平卧位状态下的18.7°±6.1°(P<0.05),两者之间差值平均为3.6°。L-AIS患者的AVR在站立位和平卧位时的差异也存在统计学意义(28.4°±7.5°vs.22.6°±7.2°)(P<0.05),两组之间的差值平均为5.8°。T-AIS和L-AIS患者的端椎旋转同样在站立位上显著大于平卧位,且T-AIS的下端椎选择及L-AIS患者的上端椎旋转变化较大。相关性分析显示在T-AIS和L-AIS患者中,所有椎体旋转参数在站立位和平卧位均存在显著相关性。结论:重力对特发性脊柱侧凸患者的椎体旋转有一定影响,从站立位到平卧位时,所有椎体的旋转均减小而邻椎间的相对椎体旋转并无显著变化。

退变性脊柱侧凸患者的下肢代偿对矢状面整体平衡的影响

目的:通过比较站立位全身EOS片上有下肢代偿和无下肢代偿的退变性脊柱侧凸(degenerative scoliosis,DS)患者矢状面的影像学参数,研究下肢代偿对DS患者全身矢状面整体平衡的影响,并进一步探讨全身矢状面具体的代偿模式。方法:本研究纳入了2017年10月~2018年2月在我院就诊的DS患者43例,所有患者在术前均摄全身EOS片。测量经典矢状面参数[胸椎后凸角(TK)、腰椎前凸角(LL)、骨盆入射角(PI)、骶骨倾斜角(SS)、骨盆倾斜角(PT)、矢状面平衡(SVA)]以及矢状面上解剖学标志之间的水平距离(horizontal offset):颅骨质心(the cranial center of mass,CCOM)与脚踝(ankle)中心之间的水平距离(Cr-A);C2椎体质心与ankle中心之间的水平距离(C2-A);C7椎体质心与ankle中心之间的水平距离(C7-A)和C2椎体质心与股骨头(femoral head)中心之间的水平距离(C2-F)。并测量膝关节角(knee angle,KA)。所有患者根据KA是否大于3°分为有下肢代偿患者组与无下肢代偿组。通过独立样本t检验比较两组患者各矢状面参数之间的差异。结果:共有20例无下肢代偿的DS患者和23例有下肢代偿的DS患者纳入本研究。两组患者PI、PI-LL的差异均无统计学意义(P=0.748,P=0.765)。下肢代偿患者的PT为24.8°±10.4°,大于无下肢代偿患者的19.3°±6.0°(P<0.05)。而有下肢代偿患者的TK为21.9°±14.0°,大于无下肢代偿患者的12.2°±7.1°(P<0.05)。有下肢代偿患者的KA大于无下肢代偿的患者(5.7°±1.0°vs 1.6°±1.0°)(P<0.05),两组之间的差值平均为4.1°。存在下肢代偿患者的SVA为62.2±38.0mm,小于无下肢代偿患者的90.9±24.7mm(P<0.05)。两组患者C2-A的差异也存在统计学意义,有下肢代偿患者的C2-A小于无下肢代偿的患者(52.2±8.1mm vs 68.6±26.3mm)(P<0.05),两组之间的差值平均为16.4mm。结论:DS患者能够通过下肢代偿使得全身矢状面整体处于更加有利的平衡状态,而无下肢代偿患者可能由于骨盆后旋受限,往往需要减少胸椎后凸来代偿矢状面整体失衡趋势。

Chiari畸形合并脊柱侧凸患者的胸椎后凸与椎体旋转有关

目的探讨Chiari畸形合并脊柱侧凸患者胸椎后凸角(TK)与椎体旋转的相关性。方法回顾性选择2017年7月至2019年7月于南京大学医学院附属鼓楼医院行EOS脊柱影像摄片的Chiari畸形伴脊柱侧凸患者30例和青少年特发性脊柱侧凸(AIS)患者34例。根据冠状面主胸弯Cobb角、顶椎节段等进行配对,AIS患者中TK≤20°者入组,Chiari畸形伴脊柱侧凸患者中TK≥30°者入组。选择入组患者的EOS脊柱影像并进行三维重建,利用三维重建图像测量患者的冠状面主胸弯Cobb角、顶椎节段、椎体旋转角度及TK,计算主胸弯平均椎体旋转角度(MTR)。采用Pearson相关分析研究AIS患者及Chiari畸形伴脊柱侧凸患者TK和主弯区MTR的相关性。结果共24例(12对)患者入组,AIS组男4例、女8例,Chiari畸形伴脊柱侧凸组男5例、女7例,两组间性别构成差异无统计学意义(χ^2=0.00,P>0.05);两组患者年龄分别为12~18(15.25±2.00)岁、11~18(14.42±2.43)岁,冠状面主胸弯Cobb角分别为(58.13±11.45)°和(55.35±12.35)°,差异均无统计学意义(P均>0.05)。AIS组和Chiari畸形伴脊柱侧凸组患者的TK分别为(13.89±6.35)°、(37.11±9.40)°,MTR(绝对值)分别为(24.62±2.78)°和(21.53±1.66)°,差异均有统计学意义(t=-6.38、3.94,P<0.01、P=0.002)。Pearson相关分析显示,AIS组和Chiari畸形伴脊柱侧凸组患者TK均与MTR呈负相关(r=-0.667、-0.645,P=0.018、0.024)。结论在冠状面形态相同的条件下,Chiari畸形伴脊柱侧凸患者较大的TK可能是由椎体旋转造成,提示脊柱外科医师在关注Chiari畸形伴脊柱侧凸患者冠状面矫形的同时须注意矢状面的旋转。