OsiriX软件在下腰椎椎弓根形态学测量中的应用初探

郑安华 林武杰 彭海文 曹洪海

OsiriX是一款近年来研发的致力于DICOM图像阅读和处理的软件，可以实现从所有的影像储存和传输系统（picture archiving and communication system,PACS）接受DICOM通信并转移图像至第三方移动终端（PC、iPad、iPhone等），能够把CT和MRI检查的数据加以整合而生成可以旋转、透视，甚至是动画等各种操作的3D图像，是一款免费开源软件[1]。针对下腰椎的脊柱外科手术大多需椎弓根进行螺钉置放这一操作，虽然先前已经有研究证明了在下腰椎椎弓根置放螺钉安全性可靠[2]，但骨科医师在术前对患者下腰椎椎弓根的个体化、精细化影像学分析仍然十分必要。目前，随着移动计算机技术和智能手机技术的不断普及，采用第三方移动终端平台对患者进行术前影像学评估日益风靡骨科界。因此，本研究针对脊柱骨科手术对影像学检查的特有要求，在不借助影像科CT自带图像系统的场景下，也能对腰椎CT图像进行精细化测量和分析，采用DICOM影像分析软件OsiriX对下腰椎椎弓根形态学进行评估，获取椎弓根解剖形态学参数，并以CT自带图像系统测量结果为金标准，进行比较，现报道如下。

1 对象和方法

1.1 对象 收集2019年1月至2021年2月在台州市中医院因腰痛就诊的60例患者腰椎CT平扫DICOM影像。所有患者均为男性，年龄21～24（22.0±1.8）岁，身高170～180（175.0±3.1）cm。本研究经台州市中医院医学伦理委员会批准。

1.2 DICOM图像分析方法 选取OsiriX软件3D模式对腰椎CT影像进行3D重建。在OsiriX软件的3D模式下，选用“3D整体渲染”，重建腰椎3D动态图像。选取OsiriX软件的3D模式对上述DICOM图像实现测量与分析。由同一位骨科医师分别对L3、L4、L5双侧椎弓根的横截面积（cross-sectional area,CA）、矢状径（transverse diameter,TD）和冠状径（anteroposterior diameter,AP）进行测量，共测量3次，结果取平均值，测量方法见图1。并按照腰椎椎弓根螺钉的理想置钉线路测量置钉内收角（ideal angle,IA）和安全径深（safe diameter,SD），共测量3次，结果取平均值，见图2。然后比较OsiriX软件与螺旋CT自带PACS系统测量数据，探索两种测量方法下获得数据是否存在差异。

图1 测量方法示意图（a：螺钉理想置钉位置确定测量平面；b：椎弓根横截面积，线条圈住的面积；c：矢状径，双相箭头间纵线的长度；d：冠状径，双相箭头间横线的长度）

图2 右侧椎弓根理想置钉内收角（A、B线之间夹角）和安全径深（双向箭头线之间的长度）的测量方法

1.3 统计学处理 采用SPSS 23.0统计软件。计量资料以表示，组间比较采用两独立样本t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 60 例患者L3、L4、L5双侧椎弓根各项形态学数值60例患者L3、L4、L5双侧椎弓根各项形态学参数统计结果见表1。

表1 60例患者L3、L4、L5双侧椎弓根各项形态学数值

2.2 OsiriX软件与螺旋CT自带PACS系统测量的TD与AP比较 OsiriX软件与螺旋CT自带PACS系统测量的L3、L4、L5双侧椎弓根TD与AP比较，差异均无统计学意义（均P＞0.05），见表2。

表2 OsiriX软件与螺旋CT自带PACS系统测量的L3、L4、L5双侧椎弓根TD与AP比较（cm）

3 讨论

为满足骨科医师对临床影像学检查结果的分析需要，OsiriX软件应运而生。OsiriX是一种可以在第三方移动终端平台（PC、iPad、iPhone等）轻松按照骨科医师的需要随时实现对DICOM图像实施查看和分析的软件，可以提供多种3D重建图片，便于骨科医师在术前做出决策[3-4]。

椎弓根置钉手术过程中，峡部是椎弓根最狭窄的部位，即垂直椎弓根轴线的最小切面。同时，椎弓根也是腰椎力学强度最大部分，是后柱中承担重力的主要部分，椎弓根呈现出复杂三维形态，在生物力学和临床外科学都具有特殊意义。而椎弓根置钉需通过峡部抵达椎弓根，峡部作为这一狭窄通道上的“瓶颈”，安全、准确地通过峡部成为经椎弓根手术成功的关键。椎弓根的横截面参数是经椎弓根手术最重要的参数，王洪伟等[1]研究提出在椎弓根形态参数中峡部松质骨的长度与宽度才是椎弓根螺钉最关键解剖参数，椎弓根螺钉直径应小于峡部松质骨的宽度或峡部直径的80%。峡部呈松质骨较多的“壳”状结构，周围的皮质骨形成的包壳，其中包含松质骨芯；椎弓根水平面角、矢状面角代表了经过峡部中心垂线（椎弓根轴线）在相应面上的倾斜角，加上峡部倾斜角，使峡部在空间上定位复杂，峡部又位于椎弓根内，具有不可直视性，该形态正是椎弓根峡部结构的复杂性，也是整个椎弓根结构的复杂性和经椎弓根手术的危险性所在。理想的置钉路径应沿椎弓根轴心，这样椎弓根的横径、矢径才能最大限度利用。Siemionow等[5]、Arnaout等[6]研究均证实了CT重建在术前规划中的重要作用，并利用术后CT影像证实了椎弓根置钉的准确性。在一些可能发生置钉位置方向变化的疾病如骨质疏松，术前影像重建规划则显得尤为重要，由于骨质疏松，骨组织本身对螺钉把持力较弱，如果不能选准置钉位置方向与角度，则会出现术后松动。针对这部分患者，术前进行良好的影像重建与规划对提高术后疗效具有一定作用，可以减少或避免并发症发生[7]。本研究中椎弓根峡部的宽度、高度、厚度等参数同以往研究中椎弓根的相应参数对应，由于峡部与椎弓根轴线完全垂直，故所测结果科学准确。

本课题组前期将OsiriX软件应用于髋部骨折的图像重建，取得了较好效果[4]。本研究通过对下腰椎CT DICOM影像的3D重建与测量，证实OsiriX软件在第三方终端平台上可良好重现腰椎椎弓根的形态，基本实现等同于PACS等商业系统对DICOM影像的分析能力，能够从骨科医师的需求出发随时、随地提供对手术决策具有相当指导意义的3D图像信息。