Setsquare软件与Surgimap软件测量模式在成人退行性脊柱侧凸影像学参数测量中的应用效果比较▲
时间：2023-01-17 11:20:14 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
陈 灿 张承旻 汤 勇 喻学科 李 凯 陈春华 罗 飞
(陆军军医大学第一附属医院骨科，重庆市 400038)
成人退行性脊柱侧凸(adult degenerative scoliosis，ADS)是指在人体骨骼发育成熟以后，因椎间盘、小关节等退变造成椎间隙不对称改变，在冠状面上形成Cobb角>10°并伴随旋转半脱位及椎体滑脱的三维畸形[1]。准确、全面的影像学参数测量对于评估ADS患者畸形的严重程度、制订术前计划及预测畸形进展等具有重要意义。目前临床上在测量ADS患者冠状位及矢状位参数时，常通过医疗影像存储与传输系统(Picture Archiving and Communication System，PACS)测量或直接在平片上手动测量，而随着数字化骨科时代的到来，各类辅助测量智能软件的应用逐渐在国内外普及[2-3]。基于平衡传感器原理的Setsquare软件及Surgimap术前规划软件在影像学参数测量方面已被证明优于传统手动测量方法[4-5]，但目前在国内上述测量软件的应用研究尚不多见。因此，本研究旨在比较Setsquare软件及Surgimap软件在ADS患者影像学参数测量中的应用价值。现报告如下。
1.1 临床资料 选取2019年1月至2021年1月于我院门诊就诊的30例ADS患者作为研究对象，所有受试者均按照标准姿势拍摄脊柱全长正侧位片[6]。纳入标准：腰椎正侧位片显示冠状面Cobb角>10°；
年龄≥45岁，性别不限。排除标准：(1)既往有脊柱手术史，含内固定、骨水泥等影响参数测量者；
(2)伴下肢或髋关节相关疾病，无法完成平片拍摄者；
(3)伴其他严重系统性疾病者。其中男性7例、女性23例，患者年龄48～80(63.6±8.3)岁，身高140～167(153.1±7.7)cm，体重46～74(57.2±7.2)kg，体质指数19.4～28.5(24.4±2.4)kg/m2。所有研究对象入组前均签署知情同意书。本研究经我院医学伦理委员会批准。
1.2 研究者及测量参数 选取我科2名硕士及以上学历、具有3年以上临床工作经验的脊柱外科医师(测量者A、B)进行参数测量，两名医师在正式测量前由一名熟悉两种软件的副主任医师指导，并进行相关操作培训，在能够熟练掌握两种软件基本操作后再单独进行参数测量。测量的参数包括冠状位Cobb角、胸椎后凸角(thoracic kyphosis，TK)、腰椎前凸角(lumbar lordosis，LL)。在两名医师单独测量完成1周后，打乱研究对象的顺序，并隐去患者信息，由这两名医师在病例库中随机抽取平片再次进行测量，以最大限度地减少因短时间内重复测量造成的人为误差。在两名医师测量结束后，由一名副主任医师在PACS上测量以上参数，将测量结果作为参考标准进行对比研究，当两名测量者结果偏差较大时，由副主任医师进行裁定。
1.3 Setsquare软件测量影像学参数 Setsquare软件可通过手机或平板电脑自带的应用中心下载。测量者可根据角度增减变化确定Cobb角上(下)端椎的位置，确定一侧端椎的同时将角度参数数值归零，然后将手机边缘放置于平行另一侧端椎相应终板的位置，即可显示角度数值。记录冠状位Cobb角、TK、LL、测量时间及冠状位Cobb角上下端椎的位置。见图1。
图1 Setsquare软件测量影像学参数示意图
1.4 Surgimap软件测量影像学参数 Surgimap软件可在官方网站(https://www surgimap.com/)下载至个人电脑，由测量者A、B自行选择Cobb角上(下)端椎(或相应脊柱节段)，在上(下)端椎(或相应脊柱节段)描绘平行于相应终板的直线，即可自动显示角度数值，记录内容同1.3。见图2。
图2 Surgimap软件测量影像学参数示意图
1.5 统计学分析 采用SPSS 25.0软件进行统计学分析。计量资料采用(x±s)表示，计数资料用例数和百分比表示。测量者内及测量者间的一致性采用组内相关系数(intraclass correlation coefficients,ICC)检验，ICC值为0表示无一致性，0.01～0.20表示一致性微弱，0.21～0.40表示一致性一般，0.41～0.60表示一致性中等，0.61～0.80表示一致性良好，0.81～1.00表示一致性极佳[7]。两种软件测量时间的比较采用配对t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。
2.1 两种软件测量的可重复性分析 两名测量者在不同时间使用两种软件重复测量冠状位Cobb角、TK、LL，结果均具有极佳的一致性(ICC为0.889～0.968)。见表1。
表1 研究对象的影像学参数情况及两种软件测量的可重复性分析结果(x±s，°)
2.2 两种软件与PACS测量结果的一致性分析 Setsquare软件及Surgimap软件测量的冠状位Cobb角、TK、LL与PACS所测结果一致性极佳(ICC为0.858～0.987)。见表2。
表2 两种软件与PACS系统测量结果的一致性分析(x±s，°)
2.3 两种软件测量时间的比较 使用Setsquare软件测量冠状位Cobb角、TK、LL参数所需时间短于使用 Surgimap软件测量所需时间(t=-6.891，P<0.001)。见表3。
表3 两种软件测量时间的比较(x±s,s)
2.4 两种软件对上、下端椎选择的一致性比较 两种软件在上下端椎的选择上具有较强的一致性，分别为70.8%(85/120)，75.8%(91/120)。见表4。
表4 两种软件选择下端椎的一致性分析(n)
随着我国社会人口的老龄化，ADS在老年人群中的发病率亦逐渐上升，ADS患者影像学参数是预测疾病进展、选择治疗方案及预测术后康复效果的重要参考依据，因此，准确有效评估相关参数显得十分重要。传统测量方法往往通过在脊柱全长正侧位片上进行画线标注来完成，该方法可重复性较差且易受测量者主观因素的影响[8]。近年来，PACS已经在国内各级医疗单位得到广泛应用，但在实际工作中，使用PACS测量脊柱相关影像学参数往往易受办公条件的限制。随着电子信息技术的飞速发展，形式多样的移动终端设备及应用程序为临床及科研工作提供了极大便利[9-10]，逐渐成为当今临床研究的热点。已有研究报告，使用Setsquare软件及Surgimap软件测量影像学参数明显优于传统手动测量方法[4，11]，其中Setsquare软件是一款利用平衡传感器原理进行角度测量的工具；
Surgimap软件则是一款术前规划软件，但是上述两款测量工具目前在国内的应用仍较少。
Setsquare软件可直接在影像学平片上进行相关参数的测量，该软件基于平衡传感器原理，在测量开始前，测量者需要根据自身经验初步判断端椎位置，然后将手机放置于影像学平片上并保持机身一侧边缘与椎体上(下)终板平行，随后上下移动机身的同时根据角度变化情况确定端椎位置；
在确定一侧端椎后，将角度参数归零，再将手机一侧边缘移动至平行另一端椎相应终板位置，即可显示角度数值[4]。Surgimap软件在测量开始前则需要先将影像学平片以DCM格式导入该软件，测量者根据临床经验选择上下端椎后，通过描绘端椎上下终板的平行线来测量角度数值。Surgimap软件所测结果的准确性和稳定性与测量者本身的工作经验密切相关，而Setsquare软件可在初步判断端椎位置的基础上利用角度数值变化情况来进一步提升端椎位置判断的准确性，相对更加客观精准[4]。
角度参数的测量误差与上下端椎的选择、测量者对测量工具的熟悉程度及测量者临床经验密切相关[12]。本研究结果显示，Setsquare软件和Surgimap软件测量ADS患者冠状位Cobb角、TK、LL的平均绝对差值均在1°以内，在临床上属于可接受误差范围[13]，这提示两种测量方法偏差较小。Carman等[14]认为同一测量者(测量者内)两次测量所得数值的一致性相对于不同测量者间测量所得数值的一致性具有更高的临床参考价值，因为测量者内的一致性欠佳更容易导致临床误诊的发生。本研究结果显示，使用Setsquare软件和Surgimap软件测量ADS影像学参数在测量者内及不同测量方法间均具有极佳的一致性，ICC均在0.85以上，这提示在测量脊柱角度参数时可将Setsquare软件和Surgimap软件视为等效工具。其中，在冠状位Cobb角、TK、LL 3个角度参数的测量一致性分析中，TK的一致性相对较低，分析原因可能为胸椎在矢状面上常常与纵隔内组织、肋骨及肺组织等有交叉重叠，这在一定程度上可影响椎体定位的准确性；
由于受软组织遮挡等原因，平片的清晰度也更易受到曝光程度的影响，这也是影响椎体定位的因素之一。
在临床实际工作中，在门急诊等患者流量密集的公共医疗场所，快速准确评估影像学参数对于准确评估病情、提升工作效率有重大意义。Qiao等[15]在使用Cobbmeter软件测量青少年特发性脊柱侧凸患者冠状位Cobb角时平均耗时13.7 s。本研究中，使用Setsquare软件测量3个角度参数耗时(74.06±13.70)s，长于Qiao等[15]的研究结果，分析原因可能为使用Cobbmeter软件测量角度参数时，并没有根据倾斜角度进行量化评估，而是按照测量者主观经验来判断端椎位置，可在一定程度上缩短测量时间，同时测量效率也可能受到医师对软件操作熟练程度的影响。而采用Surgimap软件测量耗时(93.64±16.27)s，与Setsquare软件测量耗时差值约为20 s，且二者耗时差异具有统计学意义(P<0.05)。分析原因可能为 Surgimap 软件在测量参数前，需要先将影像学平片以DCM格式导入系统，同时在选择上下端椎及描绘平行线的过程中，可能会耗费更多时间。上述结果提示，相对Surgimap软件而言，Setsquare软件可能具有更高的测量效率。虽然Setsquare软件测量效率相对较高，但Setsquare软件仅能够测量角度参数，功能覆盖范围相对单一。而Surgimap软件除了可测量常规角度参数，还可以测量距离相关参数(矢状位垂直偏距、下肢力线等)，并能模拟手术功能[16-17]，且该软件可实现模拟置钉、截骨矫形、内固定棒的三维旋转等功能，为临床医生提供直观可靠的术前评估数据，进一步提高临床医生的手术效率及对整个手术过程的掌控程度[18]。此外，在数据存储方面，Surgimap软件还可以根据使用者的需要建立个性化的临床资料数据库，快速批量导出所需病例数据，为临床及科研工作提供便利[5]。目前，关于退行性脊柱侧凸患者影像学参数的研究已成为国内外研究的热点问题，除角度参数的评估外，面积和距离参数也是未来研究的趋势。因此，仅局限于角度参数测量的Setsquare软件可能难以满足未来临床工作的需求。
上下端椎位置的正确选择会在一定程度上影响Cobb角测量结果的准确性，既往研究结果显示，端椎选择的可重复性和可信度并不令人满意[4]。本研究结果显示，在上下端椎的选择方面，两种软件对上端椎的选择一致性为70.8%，对下端椎选择的一致性为75.8%，对上端椎选择的一致性略低于下端椎，这与Allam等[19]的研究结果基本一致。分析原因可能为上端椎往往在腰椎或下胸椎水平，相对于下端椎而言，前方可能有肺组织等结构遮挡，容易造成端椎定位的偏差，同时也容易影响测量者对所描绘直线与终板平行程度判断的准确性。
综上所述，Setsquare软件和Surgimap软件在测量ADS患者的影像学角度参数方面可视为等效工具，Setsquare软件的测量时间短于Surgimap软件，且操作简单、便于携带，但Surgimap软件的功能覆盖范围更为齐全。因此，在硬件设施相对欠缺的地区及缺少PACS的情况下，应结合实际灵活选择测量方法。本研究仍然存在一定的局限性：首先，纳入测量的角度参数类型较少，测量结果可能存在一定偏倚；
其次，本研究仅纳入两名医师参与测量，不同职称医师使用不同测量方法所测得的结果差异有待进一步研究。
