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

肖斌 阎凯 张延斌 蒋继乐 马超逸 罗飞 佟志忠 行勇刚 刘波 田伟

青少年特发性脊柱侧凸 ( adolescent idiopathic scoliosis，AIS ) 是一种影响青少年脊柱矢状位、冠状位和轴位的三维畸形。从美容角度考虑，改善剃刀背外观已经成为患者及父母的首要治疗目的[1]。基于椎弓根螺钉系统的第三代矫形工具结合直接椎体去旋转技术，可以有效地改善剃刀背畸形，避免胸廓成形术及所致的肺功能影响[2]。既往一些研究曾采用 CT 的方法评价直接椎体去旋转效果，但由于体位和大剂量放射线暴露等原因已不建议常规开展[3-4]。EOS 全身影像系统 ( EOS Imaging，Paris，France ) 是近年来脊柱畸形领域中的革新性产品[5]。其在低剂量放射线暴露的前提下，获得站立位脊柱全长像，可进行三维重建，获得轴位上椎体旋转、椎体向量等数据。并已证实 EOS 测量结果具有较高的准确性和可重复性[6-7]。AIS Lenke 1 型和 5 型是最简单的弯型而常被用于探索性研究。EOS 是以骨盆为参考平面测量椎体旋转，因 AIS Lenke 1 型胸弯矫正后腰弯会出现自发性矫正，这可能会增加研究的干扰因素。故本研究回顾性分析 2018 年 3 月至2019 年 2 月，于我院手术治疗的 AIS Lenke 5 型患者16 例，使用 EOS 影像测量方法，评价悬臂梁联合直接去旋转技术对畸形矫正，尤其是顶椎去旋转的效果。

资料与方法

一、纳入标准与排除标准

1. 纳入标准：( 1 ) AIS Lenke 5 型；( 2 ) 行胸腰弯 / 腰弯后路矫正融合手术；( 3 ) 有术前及术后至少1 年随访的临床及影像学资料。

2. 排除标准：( 1 ) 行非选择性脊柱融合手术；( 2 ) 既往有脊柱畸形相关手术史。

二、一般资料

本组共纳入 16 例，其中男 1 例，女 15 例；年龄 13～18 岁，平均 15.25 岁；融合 5～8 个椎体，平均 5.88 个，详细情况见表 1。

三、手术方式

全麻下患者取俯卧位，常规消毒铺单，显露必要解剖结构。在术中实时计算机导航或天玑手术机器人辅助下在椎弓根置钉。切除融合范围内下关节突 ( Schwab Ⅰ 级或 Ⅱ 级截骨[8])，并刮除上关节突软骨。预弯适当腰前凸[9]并上棒。凸侧先锁紧尾端螺母，采用悬臂梁技术矫正畸形。凹侧采用平移技术和凸侧顶椎区域单侧去旋转技术进一步矫正畸形。而后进行节段性直接椎体去旋转。术中透视并进行拼接，适当撑开加压调整整体平衡。冲洗伤口，行椎板及关节突植骨。放置引流，逐层关闭伤口。术中使用体感诱发电位及运动诱发电位进行神经电生理监测。本组手术由同一组医生完成。

四、观察指标

收集患者一般资料及相关指标，如性别、年龄、骨骼成熟度、手术时间、出血量、融合节段等。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 全身影像系统测量影像学观察指标：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 )( T4～12)、腰椎前凸 ( lumbar lordosis，LL ) ( L1～S1) ]和轴位 [ 顶椎旋转角 ( apical vertebral rotation，AVR ) ]参数。

五、测量方法

ATR：患者采用 Adam 前屈试验体位，检查者位于患者后侧，使用 Scoliometer 测量 ATR 角度[10]。

影像学指标：站立位脊柱全长正侧位 X 线片由 EOS 影像设备采集。使用 SterEOS ( Version：1.6.5.8188，EOS Imaging，Paris，France ) 软件首先在二维图像确定目标侧凸的顶椎及端椎，测量AVT。而后由专业培训的医生通过快速 3D 重建的方法进行脊柱重建，重建后系统自动生成矢状位、冠状位和轴位各项参数 ( 包括 AVR )[11-12]。

表 1 一般资料Tab.1 Demographic data

六、统计学处理

采用 SPSS 20.0 软件进行统计学分析。计量资料用表示，术前及随访各项参数比较使用配对样本t检验，相关参数矫正率使用 Pearson 相关分析。P< 0.05 为差异有统计学意义。

结 果

本组患者手术顺利，无严重术中及术后并发症发生。本组 ATR 平均矫正率 ( 64.92±11.28 ) %，腰弯 Cobb’s 角平均矫正率 ( 70.56%±12.54 ) %，AVT平均矫正率 ( 76.13%±10.16 ) %，AVR 平均矫正率( 63.95±17.67 ) %。以上参数术前与随访相比较，差异有统计学意义 ( 表 2 )。

将 ATR、Cobb’s 角、AVT 和 AVR 矫正率进行 Pearson 相关分析，Cobb’s 角矫正率分别与 AVT和 ATR 矫正率与有统计学相关性 (r= 0.729，P=0.040；r= 0.706，P= 0.050 ) ( 表 3 )。

SRS-22r 评分中，术前与随访时患者在自我形象方面评分差异有统计学意义。在功能、疼痛、心理方面差异无统计学意义。末次随访时患者满意度平均 ( 4.81±0.22 ) 分 ( 表 4 )。

表 2 术前及末次随访时临床及影像学评价指标Tab.2 Clinical and radiological parameters pre-operation and at the final follow-up

表 3 Cobb’s 角、AVT、ATR 和 AVR 矫正率 Pearson 相关分析Tab.3 Pearson correlation analysis of the correction rates of Cobb’s angle, AVT, ATR and AVR

表 4 术前和末次随访 SRS-22r 评分量表Tab.4 SRS-22r outcomes pre-operation and at the final follow-up

讨 论

在 AIS 治疗评价中，传统影像学方法更多地关注冠状面畸形的矫正，而患者和家属更加注重外观的改善，尤其是剃刀背畸形的改善。临床中最常采用 Scoliometer 评价躯干倾斜，其方法简单，但也存在可信度不高的弊端[10]。尤其是腰椎固定融合术后腰部活动受限，患者前屈时很难达到标准的 Adam前屈体位，可能会影响测量结果的准确性。

医生也在不断寻找更加可靠的影像学方法来评价椎体旋转。目前普遍采用的是基于正位 X 线片的测量方法。早期的 Cobb 法和 Nash-Moe 法，是观察棘突或椎弓根在椎体投影位置来确定椎体旋转程度，得到的结果是等级变量。而后出现的 Perdriolle法和 Stokes 法是通过公式计算得到椎体旋转的连续变量，使对比和统计更加精准[13]。随着计算机技术的发展，上述方法可通过人工智能等方式实现影像半自动或自动分析[14]。但所有仅基于正位 X 线片的评价方法有着致命的缺陷，其受患者真实矢状轴线与射线投照方向不平行的影响[4]。如果射线没有完全沿患者矢状轴线照射，那么脊椎附件在椎体的投影就会发生变化，椎体旋转角度的测量就会产生误差。而实际中这种情况是不可控且不可避免的。基于 CT 测量的椎体旋转方法有 Aaro-Dahlborn 法和Ho 法等，可以测量顶椎相对于骨盆或某一特定椎体的旋转，目前被认为是金标准。但患者的放射线暴露量大，故不被推荐或常规使用[4]。并且患者处于卧位，其椎体旋转测量可能会因体位不同造成偏倚[3,15]。也有许多学者采用实时超声[16]和 MRI[17]等无放射线暴露的方法评价椎体旋转，但其因成像质量较低、准确性和可重复性较差而开展有限。

EOS 是最近 10 年来新出现的影像技术，其可以在低剂量放射线暴露下[18]同时获得站立位正侧位脊柱全长影像，并且使用 SterEOS 工作站可以对脊柱进行三维拟合重建。三维测量是以双侧股骨头为参考面，去除射线与人体矢状轴线不平行的误差，可获得轴位上椎体旋转和椎体向量等参数，这是传统二维测量无法达到的。这一革命性的技术可以使医师重新认识脊柱畸形的病因、进展、分型、手术选择和预后等[19]。

Lee 等[20]最早提出 AIS 直接椎体去旋转技术，它可以大幅度减少胸廓成形手术的比例，减少并发症，达到患者预期效果[21]。直接椎体去旋转技术是采用单平面[22-23]或单轴螺钉沿轴位反向旋转，可以分为凸侧、凹侧和双侧去旋转。基于第二代内固定矫形系统的旋棒技术已证实无明显椎体去旋转效果[24-25]。AIS 患者凹侧椎弓根往往发育较细[26]，凹侧螺钉强度要差于凸侧，所以单侧凹侧去旋转有内固定失效的风险。使用凸侧单侧去旋转时，凹侧使用多轴或复位螺钉，去旋转过程中椎体沿凸侧棒旋转。轴位上椎体去旋转不只是一个手术步骤的结果，而是通过一系列操作取得的整体三维矫形效果的一部分。

Courvoisier 等[27]通过 14 例 AIS 患者术后即刻EOS 影像研究发现，后路矫形直接椎体去旋转技术实际上达到的是“整体”去旋转的效果，尤其是在胸腰弯 / 腰弯。Jankowski 等[28]研究通过 33 例胸弯和 22 例腰弯患者 EOS 影像研究表明，矫形手术前后 ATR 和 AVR 分别在胸弯和腰弯有统计学相关性，而其矫正程度无明显相关性。本组病例结果发现影像学冠状面腰弯 Cobb’s 角的矫正率与 ATR 的矫正率呈正相关。这说明用此种方法矫形，胸腰弯 /腰弯冠状面矫形越好，患者外观上躯干倾斜改善就会越好。而 ATR 与 AVR 矫正率不相关，原因可能为 ATR 与 AVR 为两个相对独立的指标。ATR 为前屈位测量，以水平面为基准，受患者体位、侧弯部位及 BMI 等因素影响。而 AVR 在站立位测量，以骨盆为基准，手术前后测量影响因素较少。

本研究也存在一些不足。首先为单中心回顾性研究，病例数量有限，随访时间较短。其次仅纳入了 Lenke 5 型患者。但本研究为国内较早使用 EOS影像方法评价椎体去旋转效果的文章，为今后畸形矫形中椎体旋转的影像学评价提供参考。

综上所述，EOS 影像可以准确地评估椎体的旋转程度，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 5C 型患者冠状面侧凸矫正率与大体外观躯干倾斜改善率呈正相关。