骨皮质密度线与骨盆倾斜角相关性的影像学研究

刘青 辛玉静 于晓坤 李伟粟

1天津市北辰医院放射科300400；2天津市第五中心医院放射科300450

0 引 言

治疗成人脊柱畸形的主要目的是重建脊柱的总体平衡，有效缓解疼痛带来的生活障碍，提高脊柱畸形患者的生活质量。在治疗脊柱畸形的日常临床实践中，脊柱矢状位X线的测量变得越来越重要。躯体矢状面主要包括脊柱排面、骨盆排面和下肢排面。三者各自的平衡以及三者之间的平衡关系对维持机体的整体平衡有着十分重要的意义。各种病因引发的脊柱畸形导致躯体矢状面平衡遭到破坏，人体为了保持直立则需消耗更多的力量，从而引起疲劳最终导致疼痛。脊柱-骨盆矢状面平衡的代偿机制复杂，为了更好地理解各平面之间的变化关系，更有效地评估脊柱-骨盆的各种力线，学者们提出了许多脊柱和骨盆的测量参数。脊柱-骨盆矢状面平衡的评价依赖于各种影像学参数，如骨盆入射角、骨盆倾斜角（pelvic tilt,PT）、腰椎前凸角和骶骨后倾角等[1-5]。影像学参数大致可分为局部参数和整体参数。众多参数已被证实与患者的生存质量和手术的临床效果相关。骨盆入射角是一个固有的解剖学参数，对腰椎前凸有很大影响。PT和骶骨后倾角是相对位置参数，与脊柱矢状面曲度和骨盆矢状面倾斜度有关。在脊柱后凸畸形整个病程的进展过程中，代偿机制首先被触发，使PT逐渐增大。Lafage等[6]根据脊柱后凸患者矢状位力线的恶化情况，发现PT与临床症状直接相关。PT可通过影像测量来获得，但因脊柱侧位X线影像上股骨头不显影或位置无法准确测定，使得PT也无法在脊柱侧位X线影像上确定。

量化参数之间的关系有利于评价患者的预后及手术恢复状况。脊柱CT及三维重建为测量提供了基准，但三维CT重建不能在临床第一时间获得，且会增加临床花费，这使得利用脊柱X线影像测量参数尤为重要。近来有文献报道，以骶骨-股骨-耻骨角作为冠状位X线影像的测量参数，可以可靠地评估PT[7]。在脊柱矢状位X线影像上，髂骨皮质密度线可被看作是在骶1椎体前缘的一条几厘米长的直线，反映了髂骨弓状线处皮质骨的厚度。根据解剖学定义和临床影像学基础，笔者发现髂骨皮质密度线可能是评价脊柱力线的另一个骨盆解剖学参数，遂提出假说，可以通过测量脊柱矢状位X线影像中髂骨皮质密度线与垂直线的夹角来评估PT-髂骨倾斜角（iliac tilt,IT）。本研究旨在通过回顾临床影像资料，评估PT与IT的相关性来验证上述假说。

1 资料与方法

1.1 临床资料

回顾性分析2016年8月至2019年12月于天津市北辰医院就诊的脊柱后凸畸形患者的影像学资料。排除标准为存在骨盆骨质异常、严重髋关节骨性关节炎和既往全髋关节置换术者。排除不符合入组要求患者，最终纳入67例患者，临床表现均为不同程度的胸部、腰部或背部疼痛，部分患者活动后疼痛加重。67例患者中女性42例，男性25例，年龄范围38～82岁，年龄（50.1±13.9）岁；有10例患者在卧床后疼痛仍不能缓解，15例患者在凸出棘突部位有压痛或叩击痛；有7例患者有外伤病史。所有患者均进行脊椎矢状位X线影像学检查。本研究经天津市北辰医院医学伦理委员会批准（审批文号202004112），所有患者均签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 脊柱矢状位X线影像摄片方法

采用的成像设备及软件包括德国Siemens公司的Siemens Ysio全自动数字化X线摄影系统、专用摄影架、Siemens图像后处理工作站、放射信息系统、医学影像存档与传输系统等。患者脊柱X线摄片时包括正位和侧位，均采取统一体位。正位片为前后站立位片，要求患者背部贴近探测器，双眼平视前方，身体自然放松垂直站立于摄片架前，双手置于身体两侧；侧位片要求患者双手交叉抱于胸前，双手微握拳置于锁骨中心区，双眼平视，身体放松站直。所得图像经医学影像存档与传输系统传输至影像医生工作站进行相关测量。

1.2.2 PT与IT测量

在脊柱矢状位X线侧位片上测量脊柱骨盆矢状面平衡参数。采用Fuji Synapse System数字分析软件（日本富士株式会社）自动测量PT。IT定义为髂骨下部皮质密度线与垂直线之间的夹角。解剖学上存在左右2条皮质密度线，由于该线密度与X线入射角有关，故在X线片上远侧的髂骨皮质密度线比近侧厚，多数情况下只能找到远侧的髂骨皮质密度线。若能观察到2条髂骨皮质密度线，则以近侧的髂骨皮质密度线作为上线，远侧的作为下线。所有影像学资料的测量评估工作由3位高年资影像科主治医师完全独立进行。在进行影像学资料测量评估前所有医生均进行相同时间的培训，培训后所有医生均熟悉掌握测量技术，并基本达到评估一致性。对于参数PT和IT，所有纳入的患者影像学资料均进行两次测量评估，两次测量评估之间间隔4周，两次评估取均值。

1.3 统计学方法

采用SPSS17.0统计学软件处理数据，符合正态分布的计量资料以均值±标准差（Mean±SD）表示。采用组间和组内相关系数分别评估3位测量评估医生之间及自身评估的一致性。应用Pearson相关系数和线性回归模型评价PT和IT之间的关系，并按性别进行亚组分析，以评价性别对线性回归模型的影响，以P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

本研究共纳入67例病例，其中女性42例（62.6%），男性25例（37.4%）；年龄范围38～82岁，年龄（50.1±13.9）岁；临床诊断为腰椎滑脱失稳患者13例，单纯脊柱后凸患者44例，低头综合征患者10例。

2.2 测量评估医生的内部信度和组间信度

3位医生均对67例患者的脊柱矢状位X线侧位片进行了IT的测量评估，计算得出这3位医生的内部信度相关系数和95%置信区间分别为0.89（0.79～0.94）、0.86（0.75～0.92）和0.88（0.78～0.94），组间信度相关系数结果为0.87（0.77～0.93）。

2.3 PT测量

有4例患者的影像学摄片存在骨盆骼结构特殊变异，不能通过分析软件识别股骨头位置，导致不能自动识别确定PT，其他纳入的影像资料（n=63）均能通过分析软件测量PT。63例患者的PT为21.9°±10.2°，其中男性患者的PT为19.6°±9.1°（n=23），女性患者的PT为23.7°±10.9°（n=40），两者间差异无统计学意义（P>0.05）。

2.4 IT测量

所有患者均可通过影像资料确定髂骨皮质密度线，其中57例患者可确定2条髂骨皮质密度线，髂骨上下皮质密度线的差角为1.5°±3.6°；10例患者仅显示1条髂骨皮质密度线。67例患者的IT（若确定2条皮质密度线，以较低的IT来计算）为36.2°±8.8°，其中男性患者的IT为36.3°±8.1°（n=25），女性患者的IT为36.2°±9.6°（n=42），两者间差异无统计学意义（P>0.05）。

2.5 PT与IT的相关性分析与线性回归模型结果

由图1可知，PT与IT之间的Pearson相关系数r=0.852（P<0.05）。线性回归分析结果显示，判定系数R2为0.724，PT可由以下公式预测：PT=1.01×IT-13.9°。因IT与PT之间差值为14.4°±5.2°，故预测公式可简化为PT=IT-14.4°。

图1 髂骨倾斜角和骨盆倾斜角之间的相关性分析（n=67）

由于男性患者IT与PT的差值为16.7°±3.3°，两者之间差异具有统计学意义（P<0.05），故笔者以不同性别再次进行亚组分析。线性回归分析结果如表1所示，对于女性患者，R2为0.725，PT可由以下公式预测：PT=0.977×IT-12.1°，因IT与PT之间差值为12.9°±5.7°，预测公式可简化为PT=IT-12.9°；对于男性患者，R2为0.728，PT可由以下公式预测：PT=1.072×IT-19.3°，因IT与PT之间差值为16.7°±3.3°，预测公式可简化为PT=IT-16.7°。

表1 67例脊柱后凸畸形患者IT与PT之间的相关性及线性回归预测

3 讨 论

脊柱是脊椎通过关节、韧带和肌肉等结构形成的躯体正中的重要结构，其三维稳定性和活动性不仅关系躯体的形态外观，还影响脊柱的各种功能。脊柱骨骼肌肉的生长发育成型易受各种不良因素的影响而发生病变，如电子设备使用量急剧增长、学习工作时长时间保持一个坐姿、背负沉重的书包、单肩背包等因素均易引起病理性脊柱侧凸和后凸改变，从而造成脊柱矢状面稳定性的异常[5]。众所周知，脊柱后凸畸形与临床症状的严重程度直接相关[4-6]。在脊柱后凸畸形的代偿期初期，骨盆位置变化十分明显。PT是从骶骨到股骨头中心的直线相对于垂直方向的夹角[2]，是检测骨盆位置变化的可靠影像学参数[6]。在临床实践工作中，PT已被广泛用作诊断评估及术前计划的参考指标[8-11]。但大多数情况下在脊柱侧位X线影像上不能确定股骨头位置，导致无法测量PT。因此，在X线影像上获得与PT密切相关的骨盆替代参数对临床实践工作十分有益，可为评估骨盆位置提供新方案[12]。

在脊柱侧位X线影像上，髂骨皮质密度线是一条距骶1椎体前缘几厘米的高密度线影，X线影像上认为该线与弓状线可反映髂骨皮质的厚度[10]。理论上存在左右2条皮质密度线影。但在脊柱侧位X线影像中，受X线入射角的影响，通常极易观察到距胶片较远的那条皮质密度线，在有些情况下无法确定另一条皮质密度线。2条皮质密度线显示的角度有所不同，但差异并不大，且易确定的那条皮质密度线的位置更低。

髂骨皮质密度线的评估测量可能存在一些局限性。例如皮质密度线可能略有弯曲，特别是在骶1椎体的前缘，在这种情况下可能会增加测量误差。本研究纳入的67例患者的影像资料中，有10例均仅检出1条髂骨皮质密度线。其原因可能为患者过度肥胖、肠道内有大量气体或骨盆解剖形态异常。此外，皮质密度线还受X线拍摄情况的影响，尤其是入射角的影响。

4 结论

IT是一个全新的影像学测量参数，该参数可通过脊柱侧位X线影像中的髂骨皮质密度线直接测量获得。在X线片上难以识别股骨头的情况下，利用IT可以可靠地评估PT。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突