北美脊柱協會官刊 | 超聲檢測脊柱側彎不同冠狀面角度的可靠性和有效性對比研究:Scolioscan®檢測結果可靠有效
超聲影像在脊柱側彎領域的創新應用解決了長久以來用X光檢測的輻射問題,基於橫突或者棘突測量的超聲角度皆可有效衡量脊柱冠狀面畸形的嚴重程度。而相較於X光測量的Cobb角,基於橫突或者棘突測量的超聲角度哪個能最佳反映脊柱的實際情況成為了Rene Castelein等教授的研究課題。
發表在全球著名學術出版集團Elsevier旗下期刊《The Spine Journal》的論文《A reliability and validity study for different coronal angles using ultrasound imaging in adolescent idiopathic scoliosis》(《對超聲影像測量特發性脊柱側彎不同冠狀面角度的可靠性和有效性研究》),使用中慧醫學成像的Scolioscan®對33位10~17歲的特發性脊柱側彎(AIS)患者進行自動棘突角、手動棘突角和手動橫突角這三個冠狀面角度的測量,通過與檢測“金標準”X光測出的Cobb角對比,驗證超聲角度的可靠性和有效性。
Prof. Rene Castelein
荷蘭烏得勒支大學整形外科教授兼主席、脊柱側彎臨牀醫學中心創始人;
曾任北歐脊柱畸形協會(NSDS)主席、國際脊柱畸形研究協會(IRSSD)主席,在脊柱側彎研究協會擔任委員會職務,國際脊柱科學促進組織 (IGASS) 的董事會成員,荷蘭骨科協會副會長兼科學秘書,SRS、Eurospine、AO-Spine 和 Yves Cotrel 基金會等多個國際科學協會的成員
當前各種檢測手段仍存在短板,如軀幹旋轉測量儀因肌肉、脂肪、姿勢等因素的影響精準度不足,X光和EOS成像不可避免地造成電離輻射,MRI雖無輻射,卻難以看清骨皮質,且昂貴耗時,患者也無法在直立姿勢下接受檢查。超聲成像在骨頭的創新應用提供了新的解決方案,為脊柱側彎疾病的防控打開了新的空間。
中慧醫學成像的Scolioscan®是全球首個也是唯一一個三維超聲脊柱側彎評估系統,科研論證了它的檢測結果有效可靠,既為受檢者免去輻射困擾,也便於為患者定製個性化的治療方案,可應用於大規模學校篩查和臨牀病情追蹤上。
Scolioscan®800系列設備
這項2018年的科研項目使用中心頻率7.5 MHz、探頭寬度7.5 cm的Scolioscan®SCN801設備進行掃描,Scolioscan®配套軟件Scoliostudio從體投影圖像中提取骨頭特徵,根據棘突陰影自動劃線,測量出自動棘突角(下圖B),手動棘突角(下圖C)和手動橫突角(下圖D)則根據胸椎/腰椎的骨頭陰影劃出兩條最傾斜的線再計算得出。33位患者包括男性和女性,他們脊柱側彎的Cobb角範圍在3°~90°之間。
A:冠狀面Cobb角
B:自動棘突角
C:手動棘突角
D:手動橫突角
Scoliostudio界面
實驗設置兩名觀察者(實驗人員),分為兩個階段,第一階段排除掃描過程的差異影響,觀察者對一組掃描影像隨機進行分析測量,實驗的第二階段將掃描過程的差異影響考慮在內,觀察者掃描患者脊柱並直接對這些掃描影像進行分析測量。
每位患者總共接受三次Scolioscan®掃描。觀察者1掃描兩次,觀察者2掃描一次,兩名觀察者分別對自己掃描一次的影像進行一次角度測量;至於觀察者1額外掃描一次的影像,觀察者1測量兩次,觀察者2測量一次。通過對測量結果的統計分析,研究團隊在考慮(上圖黑色標記)和不考慮(上圖灰色標記)掃描差異的兩種情況下分別衡量同一觀察者兩次測量之間以及兩個觀察者之間的差異性。
Scolioscan®測量結果的可靠性
研究團隊使用Windows的SPSS 22.0軟件進行數據分析,以組內相關係數(ICC)評定可靠性,ICC值介於0~1之間,0.8~1表示非常可靠,0.6~0.79表示可靠性中等,小於等於0.6表示可靠性存疑。
實驗中,自動棘突角、手動棘突角和手動橫突角這三個冠狀面角度的ICC值介於0.84~1之間,數據證明超聲測量脊柱側彎角度的結果可靠性優秀,與傳統Cobb角的可靠性(0.83–0.99)相符。
Scolioscan®測量結果的有效性
團隊用線性迴歸分析和Bland-Altman一致性分析來判定超聲角度的有效性。
在第一步的線性迴歸分析中,三個冠狀面超聲角度都呈現出與Cobb角非常好的線性相關性,判定係數R2最低錄得0.97,最高錄得0.992。
在第二步的Bland-Altman一致性分析中,經線性迴歸方程式校準後的三個冠狀面超聲角和Cobb角的一致性令人滿意,自動棘突角、手動棘突角和手動橫突角的平均絕對誤差(MAD)均小於5°,分別是4.9°±3.2°、4.5°±3.1°和4.7°±3.6°,三者無明顯差異。
事實上,本次實驗中胸椎和腰椎位置測得的超聲角比Cobb角分別小23~27%和15%~27%,對此Rene Castelein教授和他的團隊成員早有預期,由於成像原理不同,超聲和X光影像的投影對象並不完全相同:X光測量基於脊柱體本身,超聲測量的位置則偏脊柱後側。團隊指出,Scolioscan®超聲角度是對脊柱三維複雜變形的簡化式呈現,判定脊柱側彎測量方法的指標並非測量出來的角度是否與Cobb角相近,而是該角度能否準確評估脊柱變形的嚴重程度,角度值的略微差異並不意味着該測量方法的作用打了折扣。
本次研究得出結論,Scolioscan®測量的超聲角與X光測量的Cobb角有非常高的相關度。不論是基於橫突還是棘突測量的超聲角,其可靠性和有效性都得到數據支持,二者並無差異。
臨牀研究數據證實Scolioscan®三維超聲脊柱側彎評估系統的檢測結果值得信賴,能有效配合臨牀診斷和治療。它彌補了現行檢測手段的短板,具有安全無輻射、經濟效益高、操作簡易、便攜靈活等優點,更可以應用於肌骨層面的探測,未來發展空間巨大。
《The Spine Journal》
北美脊柱協會官方刊物、學術出版業巨頭愛思唯爾(Elsevier)旗下的脊柱專刊、國際知名跨學科期刊。發佈關於脊柱和脊柱護理相關研究和治療的同行評審原創論文,包括基礎科學和臨牀研究。在科睿唯安(Clarivate)最新的期刊引證報告(Journal Citation Reports,JCR)中,是骨科和神經內科類排名第一的脊柱雜誌,期刊影響因子(Impact Factor,IF)為4.166,引用分Citescore為6.0。