探讨仰卧位MRI与站立位X线全脊柱片在青少年特发性脊柱侧凸(AIS)患者侧凸Cobb角、胸椎后凸角(TK)及腰椎前凸角(LL)测量上的差异性和相关性。
选取2008年1月—2016年1月行外科支具治疗或手术治疗且密切随访的120例AIS患者的站立位X线全脊柱片和仰卧位MRI全脊柱重建片资料进行回顾性分析。于站立位X线全脊柱正侧位片上分别测量主弯侧凸Cobb角、TK及LL。于患者仰卧位MRI全脊柱冠状面和矢状面重建片上的相同节段测量侧凸Cobb角、TK和LL。应用配对t检验及线性回归分析两组之间测量值的差异性及相关性。
120例站立位X线片上和仰卧位MRI上主弯侧凸Cobb角分别为33.8°±20.1°和24.9°±18.3°，TK分别为15.2°±9.7°和10.5°±7.7°，LL分别为43.6°±13.8°和37.1°±13.5°，差异均有统计学意义(P值均<0.01)。线性相关分析显示，站立位X线片上和仰卧位MRI上主弯侧凸Cobb角、TK和LL均有相关性，r分别为0.920、0.706和0.565(P值均<0.01)。线性回归分析得回归方程为：Ŷ站立位X线侧凸Cobb角＝0.901×X仰卧位MRI侧凸Cobb角＋12.517、Ŷ站立位X线TK＝1.055×X仰卧位MRI TK＋3.865、Ŷ站立位X线LL＝0.718×X仰卧位MRI LL＋17.135。
仰卧位MRI与站立位X线片在AIS患者主弯侧凸Cobb角、TK及LL的测量具有差异且呈线性相关，利用仰卧位MRI可计算出站立位X线片上患者的侧凸Cobb角、TK和LL。
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行支具治疗的青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis, AIS)患者在其生长发育期间内每3～6个月需要随访1次，而每次随访中拍摄的站立位全脊柱正侧位X线片是判断患者脊柱侧凸进展情况的金标准[1,2,3]。既往研究发现，过量的X线暴露可以明显升高患者罹患肺癌、乳腺癌等疾病的概率[4,5,6]，故需要寻找其他可靠的影像学技术来代替常规的脊柱X线检查。近年研究发现，仰卧位全脊柱MRI影像上测量的冠状面和矢状面参数，与站立位的全脊柱X线片上测量的参数具有一定的相关性，故提出仰卧位MRI可代替站立位X线用于AIS患者的随访，同时可用于评估患者的神经系统及软组织等病变[7,8,9]；然而，目前有关仰卧位MRI全脊柱片与站立位X线全脊柱片，在AIS患者侧凸Cobb角等参数测量上的一致性仍无定论，且文献中并没有确切的公式用于两种影像学技术测量值之间的相互换算。因此，本研究探讨仰卧位MRI全脊柱片与站立位X线全脊柱片在AIS患者主弯侧凸Cobb角、胸椎后凸角(thoracic kyphosis, TK)及腰椎前凸角(lumbar lordosis, LL)测量上的差异性及相关性，进而评估前者是否可以代替后者用于AIS患者脊柱参数的测量和评估。
选取2008年1月—2016年1月行支具治疗或手术治疗且行密切随访的AIS患者的影像学资料进行回顾性分析。纳入标准：(1)患者有完整的站立位X线全脊柱正侧位片，以及仰卧位MRI全脊柱冠状面与矢状面重建片；(2)X线片和MRI片的拍摄时间相差不超过1个月。排除标准：(1)既往脊柱手术史；(2)有生长发育障碍及异常；(3)有神经系统异常等。最终，符合上述标准的120例AIS患者纳入本研究，男19例，女101例；年龄10～17岁，平均(15.1±3.8)岁；站立位X线与仰卧位MRI检查间隔时间为0～1个月，平均(0.5±0.3)个月。120例患者中胸弯57例，腰弯/胸腰弯63例。99例患者侧凸Cobb角<40°，15例患者介于40°～60°，6例患者>60°。
于站立位X线全脊柱正位片上测量主弯侧凸Cobb角，并记录所测量的节段。于站立位X线全脊柱侧位片上测量TK(T5～T12)[10]及LL(T12～S1)[11]。TK后凸定义为正值，LL前凸定义为正值。于仰卧位MRI全脊柱冠状面重建片上根据X线上记录的节段再次测量主弯侧凸Cobb角，并于仰卧位MRI全脊柱矢状面重建片上测量TK及LL。测量方法示意图见图1。
由2位有5年脊柱外科经验的医师进行测量，结果取平均值用于统计分析。
应用SPSS 17.0软件进行统计学分析。服从正态分布的计量资以
±s表示，采用配对设计分析，差值服从正态分布采用配对t检验；相关性分析应用线性回归。应用组内相关系数(intraclass correlation coefficient, ICC)评价测量者间测量结果的可靠性。ICC<0.4表示可靠性较差，ICC 0.4～0.75表示可靠性一般，ICC>0.75表示可靠性良好。P<0.05表示差异有统计学意义。
测量者间ICC＝0.786，提示测量结果的可靠性良好。
120例患者站立位X线片和仰卧位MRI重建片主弯侧凸Cobb角分别为10°～93°和3°～87°，X线片和MRI重建片上TK分别为3°～34°和2°～30°，LL分别为24°～73°和19°～67°，差异均有统计学意义(P值均<0.01)。见表1。
120例AIS患者站立位X线片及仰卧位MRI主弯侧凸Cobb角、TK和LL测量值比较(°，
±s)
120例AIS患者站立位X线片及仰卧位MRI主弯侧凸Cobb角、TK和LL测量值比较(°，±s)
| 组别 | Cobb角 | TK | LL |
|---|---|---|---|
| X线 | 33.8±20.1 | 15.2±9.7 | 43.6±13.8 |
| MRI | 24.9±18.3 | 10.5±7.7 | 37.1±13.5 |
 ±sd | 8.9± 5.6 | 4.7±3.7 | 6.5± 6.1 |
| t值 | 11.763 | 7.329 | 5.166 |
| P值 | <0.01 | <0.01 | <0.01 |
注：AIS为青少年特发性脊柱侧凸；TK为胸椎后凸角；LL为腰椎前凸角
线性相关分析显示，站立位X线片与仰卧位MRI两组间侧凸Cobb角、TK及LL具有显著线性相关性。线性回归分析得出回归方程：
Ŷ站立位X线侧凸Cobb角＝0.901×X仰卧位MRI侧凸Cobb角＋12.517(r＝0.920, P<0.05)
Ŷ站立位X线TK＝1.055×X仰卧位MRI TK＋3.865(r＝0.706, P<0.05)
Ŷ站立位X线LL＝0.718×X仰卧位MRI LL＋17.135(r＝0.565, P<0.05)。见图2,图3,图4。线性回归分析结果见表2。
120例AIS患者站立位X线及仰卧位MRI侧凸Cobb角、TK和LL线性回归分析结果
120例AIS患者站立位X线及仰卧位MRI侧凸Cobb角、TK和LL线性回归分析结果
| 观察指标 | 系数 | 常数 | R2 | P值 |
|---|---|---|---|---|
| Cobb角 | 0.901 | 12.517 | 0.847 | <0.05 |
| 胸椎后凸角 | 1.055 | 3.865 | 0.499 | <0.05 |
| 腰椎前凸角 | 0.718 | 17.135 | 0.319 | <0.05 |
注：AIS为青少年特发性脊柱侧凸；TK为胸椎后凸角；LL为腰椎前凸角
过量的X线辐射与较高的癌变发生率关系密切，因此，仰卧位MRI已被认为是AIS患者长期随访中X线检查的可能理想替代技术[7,8,9]。相比于普通仰卧位MRI片，Schmitz等[7]认为，MRI全脊柱重建片可以减少测量误差，更加直观地显示脊柱的矢状面和冠状面全貌，具有更高的临床应用价值。Wessberg等[8]提出，仰卧位状态下给予患者一定的轴向压力，可以更好地模拟重力状态下的脊柱形态，减少测量误差。Lee等[9]分析了70例AIS患者的侧凸Cobb角，发现仰卧位MRI及站立位X线片上的测量值之间呈显著线性相关。然而，既往文献研究有各自不足之处：Schmitz等[7]仅纳入32例AIS患者，较小的样本量影响了该研究的可靠性；Wessberg等[8]提出的轴向加压仰卧位MRI虽然可以更好地模拟重力作用，但临床中明显增加了操作的复杂性；Lee等[9]研究中并未对脊柱进行冠状面和矢状面的重建，而是对脊柱进行分段测量，导致测量误差会明显增大，且未对矢状面参数进行系统性研究。因此，本研究系统性探讨仰卧位MRI全脊柱片与站立位X线全脊柱片在AIS患者冠状面侧凸Cobb角、矢状面TK及LL测量上的差异性及相关性，讨论仰卧位MRI全脊柱片是否可以代替站立位X线全脊柱片用于脊柱参数的测量，并提出换算公式。
本研究发现，AIS患者的主弯侧凸Cobb角在站立位X线片及仰卧位MRI测量值差异有统计学意义，二者相差约平均8.9°。Lee等[9]报道仰卧位MRI显著低估了患者站立位状态下的侧凸Cobb角，平均约为10°，与本研究结果类似。Bernstein等[12]认为，50%～90%的T2～T4椎体在站立位X线全脊柱侧位片上显示不清，而98%～100%的上胸椎椎体在仰卧位MRI矢状面上可以得到清晰显示。Bernstein等[12]研究结果提示，仰卧位MRI上测得的TK与站立位X线片上的值无差异，而仰卧位MRI上测得的LL值显著小于站立位X线片。Wang等[13]回顾性分析了96例AIS患者的上胸椎矢状面参数，发现在仰卧位MRI上胸椎各椎体可以清晰地显示，测量的组间和组内一致性介于0.838～0.924，因此，认为仰卧位MRI可以代替站立位X线片用于上胸椎矢状面参数的评估。本研究发现，仰卧位MRI矢状面上全脊柱上各个椎体均可得到良好的显示。相较于站立位X线片，仰卧位MRI上测量的TK值平均小4.7°，LL值平均小6.5°，故仰卧位MRI同时低估了患者的TK和LL。
Lee等[9]研究发现，仰卧位MRI与站立位X线片在侧凸Cobb角的测量上存在线性相关性，相关系数高达0.94。本研究线性回归分析结果也证实，二者呈线性相关，相关系数为0.920(R2＝0.847)。Bernstein等[12]认为仰卧位MRI矢状面和站立位侧位X线片上测量的参数呈显著相关，TK的相关系数为0.47～0.61，而LL相关系数仅约为0.14。本研究同样发现TK和LL在仰卧位MRI和站立位X线之间具有显著相关性，R2值分别为0.499和0.319，进一步证实了上述研究结果。因此，本研究提出了侧凸Cobb角、TK和LL在仰卧位MRI和站立位X线之间的换算公式，可以更方便脊柱外科医师利用仰卧位MRI对AIS患者站立位下的冠状面和矢状面参数进行评估。
值得注意的是，尽管本研究发现仰卧位MRI全脊柱重建片可以较好地代替站立位X线全脊柱片用于AIS患者脊柱形态的评估，但其仍有不足。首先，相对较高的费用限制MRI成为AIS患者门诊随访中的常规检查；其次，虽然仰卧位MRI与站立位X线片在侧凸Cobb角的测量上具有良好的相关性，但此相关性并非一一对应的。Shi等[14]发现，仰卧位MRI与站立位X线片在严重侧凸Cobb角的测量上具有更高的相关性，而在轻中度侧凸Cobb角测量上的变异性较大，这可能与患者脊柱的柔韧性等因素有关。笔者进一步认为，除脊柱柔韧性之外，患者的姿势、弯型及两次拍片间隔时间等均可能对两者的相关性造成一定的影响，但这需要后续研究进一步探讨和证实。因此，目前在AIS患者脊柱形态参数的测量上仰卧位MRI仍不能完全替代站立位X线片。尽管如此，仰卧位MRI全脊柱重建片在AIS患者脊柱3D形态的评估上正在发挥越来越重要的作用。
本研究的不足之处在于仅包含主弯侧凸Cobb角、TK和LL 3个参数，而继发弯Cobb角及其他矢状面参数并未纳入分析。因纳入患者多为轻中度侧凸，故无法对患者根据侧凸严重程度进行分组比较，且组间和组内一致性亦未纳入统计分析。另外，虽然本研究3个换算公式具有较高的R2值，但在部分患者上该公式计算值与实际测量值仍可能有较大的差异。因此，后续研究需要纳入更多的参数以提高换算公式的准确性和可靠性。
综上所述，仰卧位MRI与站立位X线片在AIS患者侧凸Cobb角、TK和LL的测量值上具有显著的差异性，仰卧位MRI明显低估了站立位X线片上各参数的测量值。另外，仰卧位MRI与站立位X线片之间具有线性相关性，故利用仰卧位MRI全脊柱重建片根据换算公式可以较可靠地计算出站立位X线全脊柱片上患者的侧凸Cobb角、TK和LL。值得一提的是，部分患者的公式计算值与实际测量值之间仍有较大的差异，因此需要纳入更多的参数以提高换算公式的准确性和可靠性。
