新型手机小程序在测量青少年特发性脊柱侧弯Cobb角中的应用
2023-03-04黄华强胡正军赵登汪飞钟锐张钟蒋登旭梁益建
黄华强,胡正军,赵登,汪飞,钟锐,张钟,蒋登旭,梁益建
脊柱侧弯又称为脊柱侧凸,是一种脊柱在冠状位、矢状位及轴位的三维正常生理曲度改变,国际脊柱侧凸研究协会(SRS)定义当Cobb角>10°,即可诊断脊柱侧弯[1]。脊柱侧弯在人群中的发病率为2%~5%,根据其病因不同,可以分为特发性、先天性、代谢性及综合征型等,其中青少年特发性脊柱侧凸(AIS)是最常见的类型,占脊柱侧凸的85%左右。脊柱侧弯的三维畸形,不仅对患者外观有所影响,严重者甚至会影响其心理、心肺功能等,所以积极的且适当的治疗是非常有必要的。目前对于青少年AIS的严重程度评估及治疗方案选择,主要是依据Cobb角的大小来进行划分;通常来说,当Cobb角<20°时,仅需要定期观察;当Cobb角在25°~40°时,需要保守治疗,主要采取矫形支具;当Cobb角>40或45°时,则建议进行手术治疗。因此准确、快速的Cobb角测量,在评估患者病情、制定治疗方案时显得尤为重要。目前,Cobb角的测量方法包括传统手工量角器法、PACS工作站测量、Mimics软件、Photoshop软件及Surgimap软件等测量[2-4],但存在有耗时长、误差大、应用场景局限等问题。笔者团队自行研制了一款新型手机小程序,在脊柱侧弯Cobb角的测量中取得了较好效果,现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料 收集2022年3—6月四川省成都市第三人民医院骨科脊柱矫形团队收治的青少年特发性脊柱侧弯患者40例。其中男16例,女24例;年龄(14.6±2.5)岁。纳入标准:(1)影像学检查明确诊断为特发性脊柱侧弯;(2)年龄12~16岁;(3)站立位脊柱全长正位X线胶片完好。本研究经成都市第三人民医院伦理委员会批准通过,研究对象及家属均签署相关知情同意书。
1.2 方法
1.2.1 测量人员与设备 选择本院高年资脊柱矫形专科医师3名,采用双盲法测量。传统法使用手工量角器测量,小程序法则使用本研究团队设计研发的新型脊柱侧弯测量小程序测量。为测量者提供一致的辅助工具,包括标准量角器、油性笔及笔记清洁剂、2部已安装新型脊柱侧弯测量小程序的同款智能手机。
1.2.2 测量方法 随机抽选其中一名高年资脊柱矫形专科医师确定入选患者X线片上侧弯的上、下端椎。另外2名测量人员分别使用传统法及手机小程序法,按照确定的端椎测量Cobb角,见图1。
图1 一名医师确定端椎
传统法沿上、下端椎分别作一平行延长线,延长线所形成夹角或延长线垂线夹角为Cobb角。使用统一的量角器测量,并记录具体角度数据及测量时间,测量完毕后清除X线片上的测量痕迹,见图2。手机小程序法实用手机拍摄X线胶片,导入测量程序中,将小程序中的可移动测量线分别移动至上、下端椎位置,程序自动显示角度,记录具体角度数据及测量时间,见图3。2名测量人员分别使用传统法及小程序法进行Cobb角测量,间隔2周[5],共测量2次,并记录角度数据及测量时间。
图2 传统测量法
图3 手机小程序法(左上角为测量的Cobb角度)
1.3 观察指标 记录两组测量时间、Cobb角,比较两组组内误差、组间误差及可重复性。组内误差、可重复性:比较每名测量者使用相同方法的2次角度结果,计算之间的差异为组内误差,分析其可重复性。组间误差、可信度:比较两名测量者使用相同方法对同一张X线片的角度结果,计算不同测量者间的差异为组间误差,分析其可信度。
1.4 统计方法 采用SPSS 22.0统计软件进行分析,计量资料以均数±标准差表示,采用配对t检验对两种方法测量时间、测量结果的差异性及组间误差进行分析,组内误差采用方差分析;采用组内相关系数(ICC)对2次测量角度进行前后一致性检验(可重复性),组内相关系数值越高表示一致性越好,ICC值为0.5~0.69表示一致性较好,ICC为0.70~0.89表示一致性好,ICC≥0.90表示一致性极好。P<0.05表示差异有统计学意义。
2 结果
2.1 两种方法的测量时间比较 小程序法测量时间(16.53±2.36)s低于传统法(43.83±2.14)s,差异有统计学意义(t=58.789,P<0.001)。
2.2 两种方法Cobb角度数据比较 传统测量法测得40例患者的主弯Cobb角度范围22.00°~125.00°,小程序法测得21.92°~124.25°。两种测量方法的Cobb角度结果差异无统计学意义(P>0.05),见表1。
表1 两种方法Cobb角度数据比较 °
2.3 两种测量方法的组间误差比较 两名测量医师使用小程序法测量Cobb角的组间误差均小于传统测量组(均P<0.05)。见表2。
表2 两种测量方法的组间误差比较 °
2.4 两种测量方法的组内误差及可重复性比较 两名测量医师采用小程序法测量的组内误差均小于传统测量法(均P<0.05)。小程序法测量Cobb角的可重复性高于传统测量法,且两名医师使用两种方法所测得的两组测量数据,其ICC值均>0.90(小程序法ICC为0.998,传统测量法ICC为0.950),见表3~4。
表3 两种测量方法的组内误差比较 °
3 讨论
脊柱侧弯不仅影响患者的外观,严重者甚至会影响其心理、心肺功能等。临床中,脊柱侧弯的诊断依据就是Cobb角。Cobb角也是目前唯一用于评估AIS患者病情严重程度以及制定治疗方案的依据。国内外有关青少年AIS需要手术治疗的患者,其分型及治疗原则也需要参考Cobb角的评估,如Lenke分型及PUMC分型均以其作为依据[6-7]。因此,学者们也一直探索精确且便捷的测量方法。
传统测量法是通过在站立位脊柱全长X线片上手工划线,然后使用量角器进行测量,操作繁琐,且出现误差的可能性很多,包括:X线片的清晰度、胶片的人工拼接过程、测量时上下端椎的选择及划线过程中的人为因素等。Fortin等[8]研究表明传统量角器测量法的重复性及可行性欠佳。Loder等[9]亦指出在端椎确定的前提下,使用量角器测量,同一测试组内误差在3°~5°之间,而组间误差则在5°~7°。此外,该方法不利于X线片保存,胶片上过多的线条,可能会干扰判断。
目前在传统测量法的基础上,国内外学者研究设计了许多新型的测量方法,包括PACS工作站测量、Mimics软件、Photoshop软件及Surgimap软件等,但存在有耗时长、误差大、应用场景局限及临床普及困难等问题。本研究团队基于智能手机,自主设计出的测量小程序,不仅可随时转发普及应用,同时测量方法易掌握、应用场景广泛,且缩短了测量时间、提高了测量效率[10]。本研究结果显示小程序测量的平均时间低于传统测量法,节省了近2/3的测量时间;同时小程序法测量的组内误差均小于传统测量法,可重复性高于传统测量法(均P<0.05);此外,两名测量医师使用小程序法测量Cobb角度数据的组间误差均小于传统测量法(均P<0.05),说明小程序法的结果可信度高于传统测量法,与文献[11]报道一致。小程序法测量结果可以保存在图片上,方便为医生在治疗前后的对比提供数据参考[12]。由于目前智能手机的普及非常广,因此使用该手机小程序,可以随时、随地进行测量,不受时间、地点等限制。
但本研究中仍存在不足之处:(1)本研究所纳入的病例均为AIS,其端椎已确定完毕后进行的测量比较,因此对于一些端椎模糊、非特发性脊柱侧弯(例如先天性脊柱侧弯、退变性脊柱侧弯等),使用小程序测量其Cobb角的可重复性、可信度仍需进一步探讨研究;(2)本研究仅测量了冠状位Cobb角,而未对矢状位参数进行研究,需扩大样本量进一步研究;(3)在小程序中,难以进行数字化的保存测量记录,仅能保存在图片上,故而不便于数据的导出,对于学者建立数据库进行系统性分析,仍有待进一步研究[13]。
表4 两种测量方法的可重复性比较
综上所述,本研究团队自主设计的小程序在测量Cobb角方面优于传统测量法,具有测量时间短、效率高、推广性强等优势,适合在脊柱畸形临床工作中普及、应用。
利益冲突 所有作者声明无利益冲突
作者贡献声明 黄华强:实验操作、论文撰写;汪飞、钟锐、张钟、蒋登旭:数据整理、统计学分析;胡正军、赵登、梁益建:研究指导、论文修改、经费支持