青少年特发性脊柱侧凸影像学评估技术研究进展

廖傲杰，黄肖群，韦春霞，段 强

（三峡大学第一临床医学院康复医学科 湖北 宜昌 443000）

特发性脊柱侧凸（idiopathic scoliosis，IS）是一种脊柱的三维畸形，涉及一条或多条脊柱曲线，并在胸椎或腰椎区域有偏离垂直方向的侧凸[1]。研究表明，2%～5%的人群会受到IS 的影响[2]。IS 可根据年龄分类。如在10～18 岁之间确诊，则称为青少年特发性脊柱侧凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）[1]。

在AIS 的临床诊治中影像学发挥着重要作用，其筛查可能会持续到骨骼成熟[3]。对于接受手术的患者，随访可能持续到术后10 年[4]。因此，在整个AIS 病情进展期间如果能了解到AIS 的脊柱排列以及其排列变化，那么将对病情的评估有很好的帮助。目前，AIS 的常规筛查手段是在冠状位上的X 线片来测量Cobb 角以此来监测脊柱的弯曲程度。然而，X 线片评估仅限于平面骨骼评估，对软组织包膜的关注较少。本文讨论了比较实用的AIS 评估的成像方式，目的是将AIS 的诊断方式转变为综合评估。目前应用于脊柱成像的影像学主要包括计算机辅助X 线检查、超声、CT 以及MRI，本文讨论其适应证、临床应用以及在AIS 中的局限性。

1 计算机辅助X 线片检查

AIS 在冠状面上的曲率大小称为Cobb 角，通常是通过脊柱的立位X 线片进行的，属于AIS 诊断和监测的金标准[5]。因此Cobb 角的准确性和一致性在X 线片测量中是至关重要的。然而AIS 评估中上下终板椎体的手动选择已被认为是测量Cobb 角精确值的一个误差来源，目前已经提出了计算机辅助测量Cobb 角的各种算法[6]。

2019 年Al-Bashir,提出一种计算机辅助程序的算法，无需使用者知道上下椎体的位置、AIS 的C 或S 型分类，最大限度地减少和简化了用户干预，从而更容易和更准确地自动测量Cobb 角[7]。2021 年Liu 等[8]提出了一种基于Deeplab V3+的Cobb 角自动测量方法，可在正面图像上对椎体进行了高性能的分割，在最终的Cobb 角自动计算中实现了与临床专家高度一致的结果，主要用于AIS 的手术规划。

1.1 计算机辅助线检查优势

X 射线成像技术与其他成像技术相比，具有时间短、辐射小、成本低等优点，但是脊柱弯曲度测量的准确性主要取决于操作者的经验、判断力和图像质量[9]。但在计算机辅助X 线系统中，使用者通过在脊柱上选择上下端椎体或者计算机辅助系统自动选择椎体并测量Cobb 角可以在一定程度上减少这些误差。

1.2 计算机辅助X 线检查局限性

根据Wu 等[10]的研究，虽然使用计算机化方法测量Cobb 角略好于使用手动方法获得的测量，但计算机化方法并不提高测量的精度或重复性。目前在国内实际临床诊治过程中大多还是选择手动测量Cobb 角，因此计算机辅助X 线片测量Cobb 角测量的准确性或可靠性能否广泛应用于临床仍需进一步探索。

2 超声检查

由于X 线、CT 等影像学方法带来的辐射危害，迫切需要寻找绿色经济便捷的手段。超声（ultrasound，US）是一种非电离成像方式，成本低，容易操作，并可提供实时成像结果，椎体的旋转可以通过椎体相对于超声换能器的倾斜来确定[11]。

2019 年Vo 等[12]提出了一种用超声重建脊柱三维图像，并在最大曲率平面（plane of maximal curvature，PMC）上测量脊柱真实曲率的新方法，同时测量椎体轴向旋转和PMC 上的Cobb 角，结果表明PMC 测量Cobb角的可靠性很高，但PMC Cobb 角比X 线上的Cobb 角大7°。2021 年Lee 等[13]研究提出一种新的测量参数—超声曲线角度在AIS 脊柱冠状曲率测量中的可靠性和有效性，结果表明，超声曲线角度与X 线片上的Cobb 角相比没有总体的临床差异，可以反映患者脊柱弯曲的严重程度。

2.1 超声检查优势

目前，X 线片在整个治疗和随访过程中，对青少年来说平均可以进行22.5 次甚至更多[14]。以前的研究报告称，反复接受放射检查的辐射可能会增加患有IS 的女孩患乳腺癌的风险[15]。目前超声波是非侵入性和非电离的，成本低，可以提供脊柱的投影图像，可以在治疗和随访期间以站立或卧位进行AIS 筛查和监测。

2.2 超声检查局限性

但超声测量的准确性受曲线位置的影响，差异较大的曲线多为主要的胸腰区[16]。此外患者脊柱上较厚的脂肪组织层和背部肌肉的多层结构可能会对超声信号产生衰减，影响图像质量[17]。因此体重较轻、脂肪和肌肉较少的受试者的US 扫描可以显示出较好的图像质量和较为准确的结果[18]。但目前三维超声成像检测曲线进展的特异度和灵敏度还有待于进一步研究。

3 CT 检查

青少年青春期发育期间的常规影像需要监测畸形进展，如果患者病情达到手术标准则需要进一步检查的评估，然而传统的X 光片在评估脊椎旋转和骨盆参数方面的能力有限[19]。CT 的主要作用是评估导致IS 的隐匿性病理以及术前计划。CT 能够显示AIS 椎体在水平面上骨性结构特征，可直接评估椎体旋转角度[20]。作为AIS 患者术前常规检查项目，CT 检查能够评估椎弓根的异常形态；通过模拟椎弓根螺钉的大小，提高术中椎弓根螺钉置入准确率和手术安全性[21]。但CT 的局限性是由于患者在进行CT 扫描时处于仰卧位而导致的脊柱排列和平衡改变的问题仍然存在。且目前还没有明确的指导方针，说明哪些AIS 患者将从这项费用更高、电离辐射剂量更高的检查中受益[22]。

4 MRI 检查

X 线不能识别AIS 患者的神经轴异常，若IS 合并椎管内脊髓病变时，磁共振成像（MRI）检查效果则会优于X 线和CT。Lee 等[23]报道了378 例AIS 患者进行了术前MRI 检查，发现6.3%的患者神经轴异常。总体而言，接受手术前MRI 检查的患者中，有10%的患者需要由专家对其MRI 异常进行评估，1%的患者需要在脊柱畸形手术之前进行大手术[24]。MRI 可提供良好的3D 图像，但由于其高昂的手术成本和较长的扫描时间，其在AIS 中的应用仍然有限。此外，传统的MRI要求患者处于仰卧位，这可能会改变脊柱的曲度，导致与站立位的测量结果有很大差异[25]。因此，MRI 经常用于AIS 手术前排除脊髓异常的补充诊断检查。

5 小结与展望

综上所述，人工Cobb 角测量在未来临床中可能会减少使用，通过计算机辅助消除部分人工测量偏差。但计算机辅助X 线仍然存在辐射问题，因此超声提供了消除辐射暴露的优势，但需要进一步的临床研究评估超声对AIS 筛查的准确性。此外大多数X 线和超声仅局限于二维层面。在患者需要手术或合并脊髓内外病变时，三维CT 和/或MRI 评估成为术前或术后评估的重要方式。因此在临床中对AIS 患者的第一次评估仍需进行常规的X 线片，以排除潜在的骨性异常。在获得初始X 线片后，计算机辅助X 线检查可以消除一些潜在的人工偏差提高Cobb 角的准确性。在后续AIS 患者随访期间，可应用超声成像来减少辐射。但若患者病情加重出现手术指征或合并脊髓内外的病变，CT 和MRI 也是必要的检查。最后在AIS 影像学诊断中，上述技术各具特点和优势，各种测量技术的优势可以相互补充。根据患者实际情况选择合适的影像学技术，为AIS 的诊断和监测提供广泛、有效且经济合理的评估方式。