引用本文： 余偉波, 梁德, 葉林強, 江曉兵, 姚珍松, 唐晶晶, 唐永超. 智能手機Scoliometer軟件在L4～S1融合術中獲得最優化腰椎前凸角的價值. 中國修復重建外科雜志, 2015, 29(10): 1249-1252. doi: 10.7507/1002-1892.20150271 復制
腰椎退變性疾病常發生于L4～S1節段，部分患者需行融合術，通過手術獲取最優腰骶段前凸曲度，可有效降低相鄰節段退變發生率，保持脊柱的矢狀位平衡[1-5]。所以術中準確獲取術前計劃的理想腰骶段前凸角至關重要。但常用的透視機不具備測量前凸角的功能，因此需尋找一種能在術中實時測量的可靠方法。Scoliometer軟件是韓國Spiral Spine公司針對測量青少年特發性脊柱側凸角度開發的智能手機軟件，目前罕見其用于術中測量腰椎前凸角（lumbar lordosis，LL）的研究報道。2014年11月－2015年2月，我們在20例L4～S1雙節段腰椎后路復位融合內固定術中使用Scoliometer軟件實時測量矯正后的L4～S1 Cobb角，協助準確獲取術前計劃理想Cobb角。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
本組男8例，女12例；年齡41～65歲，平均52.3歲。其中腰椎管狹窄癥7例，單純腰椎間盤突出神經根嚴重受壓11例，退行性腰椎滑脫并椎管狹窄2例。病變均累及L4～S1節段。病程6個月～6 年，平均3.4年。術前患者均簽署Scoliometer軟件操作使用知情同意書。
1.2 操作步驟
1.2.1 術前理想L4～S1
Cobb角計算術前由1 名專業放射科技師攝患者標準站立位腰骶椎（L3～S1節段）側位X線片（包括雙髖關節），并在PACS影像系統中測量骨盆入射角（pelvic incidence，PI）及L4～S1 Cobb角，參考Schwab等[6]提出的LL=PI+9°和Janik等[7]報道的理想L4～S1 Cobb角為70% LL[（PI+9°）×70%]，計算理想L4～S1 Cobb角。見圖 1 a。
圖1
患者，女，54歲，L4、5退行性變并L4假性滑脫 ? 術前PACS影像系統測量L4～S1 Cobb角為16°，理想L4～S1 Cobb角為35.7°，術中需矯正約20° ? Scoliometer軟件術中操作示意圖從左至右分別為術前L4水平角、術前S1水平角、術后L4水平角、術后S1水平角 ? 術后PACS影像系統測量L4～S1 Cobb角為34°，與理想值相差1.7°
Figure1.
A 54-year-old female patient with degeneration at L4,5 and spondylolisthesis at L4 ? Measurement based on PACS system before operation,the preoperative CobbL4-S1 was 16° and the calculated ideal CobbL4-S1 was 35.7°,the CobbL4-S1 should be corrected by 20° ? The schematic diagram during CobbL4-S1 calculation with Scoliometer software From left to right for ones of preoperative L4,preoperative S1,postoperative L4,and postoperative S1 ? The postoperative CobbL4-S1 was 34° and the deviation between it and ideal value was 1.7°
1.2.2 術中矯正至理想L4～S1
Cobb角術中利用內固定裝置進行椎間隙撐開復位后，調整C臂X線機球管方向至顯示標準腰骶椎側位圖像，并在透視機屏幕下借助Scoliometer軟件監測即時L4～S1 Cobb角。具體操作步驟：將手機正面朝上與地面平行直至矯正為0°，然后將手機長邊緣分別與L4上終板、S1上終板平行，分別記錄手機屏幕顯示的角度值V1、V2，計算術中L4～S1 Cobb角（|V2－V1|）；每次測試時間為在不抖動手機屏幕下持續3 s。見圖 1 b。重復矯形復位直至達理想L4～S1 Cobb角±5°范圍。最后選擇合適的腰椎融合器和植骨支撐。
1.2.3 術后L4～S1
Cobb角測量術后3 d內復查患者標準腰骶椎側位X線片，同術前方法再次測量L4～S1 Cobb角。比較術中Scoliometer軟件與PACS影像系統測量角度的一致性，并計算理想L4～S1 Cobb角分別與手術前后L4～S1 Cobb角的絕對差值。見圖 1 c。
1.3 統計學方法
采用SPSS20.0統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示，術中Scoliometer軟件與術后PACS影像系統測量角度比較采用組內相關系數（intraclass correlation coefficient，ICC）和95%可信區間（95% confidence interval，95%CI）進行分析，測量前后誤差采用平均絕對誤差（mean absolute deviation，MAD）表示，MAD是指術中最終矯正后Scoliometer軟件測得角度與術后PACS影像系統測量角度差值。依據Shrout等[8]分類方法，ICC＜0.40表示相關性差，0.41～0.75為相關性好，＞0.75為相關性很好。理想L4～S1 Cobb角與手術前后L4～S1 Cobb角差值比較采用配對t檢驗；檢驗水準α=0.05。
2 結果
本組術前計算的理想L4～S1 Cobb角為（36.17± 1.53）°，PACS影像系統測得L4～S1 Cobb角為（22.57±5.50）°；術中矯正后Scoliometer軟件測量的L4～S1 Cobb角為（32.25±1.46）°；術后PACS影像系統測量的L4～S1 Cobb角為（34.43±1.72）°。術中Scoliometer軟件測量角度與術后PACS影像系統測量角度比較，ICC=0.96、95%CI為（0.93，0.97），提示兩者相關性很好；MAD為1.23，提示Scoliom eter軟件與PACS影像系統測量角度有約1.23°的誤差范圍。理想L4～S1 Cobb角與手術前后PACS影像系統測得的L4～S1 Cobb角絕對差值分別為（13.60±1.85）、（2.31±0.23）°，比較差異有統計學意義（t=6.065，P=0.001）。
3 討論
臨床中LL在維持脊柱矢狀位平衡中起著重要作用，腰椎融合術后LL不同程度減小，常導致腰背部長期慢性疼痛、脊柱矢狀位失衡及軀干前傾和鄰近節段退行性變[9]。因此，恢復LL對于維持患者脊柱矢狀位平衡和提高臨床療效具有重要意義。
3.1 術前理想LL及L4～S1 Cobb角的計算
術前理想LL的計算是基于脊柱-骨盆復雜的幾何關系。Duval-Beaupère等[9-12]首先提出PI的概念，并界定PI為S1上終板垂線和S1上終板中點與股骨頭中心連線的夾角，PI作為一個恒定變量，對骶骨水平角（sacral slope，SS）和骨盆傾斜角（pelvic tilt，PT）變化參數起著決定作用（PI=PT+SS）。腰椎前凸與PI、SS亦有著密切關系，Vaz等[13]報道LL與SS成線性相關（r=0.86）；Legaye等[10]亦報道LL與SS（r=0.86）和LL與PI（r=0.84）成線性相關，并得出線性回歸方程；Schwab等[6]將其簡單定義為LL=PI+9°。
LL由5個腰椎楔形椎體及椎間盤構成，椎體及椎間盤各占LL的50%[14-15]。Janik等[7]將腰椎曲線假設為一種T12～S1簡化幾何橢圓模型來描述LL，其中L4～S1 Cobb角約占LL的70%；另外，他們還發現腰椎退行性疾病導致的LL減小，其主要表現為下節段腰椎曲度L4～S1 Cobb角變化，上節段腰椎間隙變化相對小（約占33%）。因此，基于每個個體的PI可計算理論LL（LL=PI+9°），再依據腰椎前凸分布規律計算L4～S1 Cobb角的理論值，即為70% LL。
3.2 獲取理想L4～S1 Cobb角的關鍵技術步驟
在腰椎后路減壓融合內固定手術操作中，俯臥體位下首先進行腰椎后路松解，包含：① 后方棘間、棘上韌帶、軟組織等收縮；② 切除部分椎間小關節；③ 部分患者需經后路椎間隙撐斷腰椎前方部分骨橋的連接；④ 對于強直性脊柱炎等腰椎僵硬患者，必要時需行Smith-Petersen等截骨手術。松解完畢后進行牢固的釘棒固定，即在維持復位操作前提下，將連接棒預彎至一定弧度以匹配腰椎個體的理想L4～S1 Cobb角，接著進行穩定可靠的椎間融合器放置和植骨，最終獲取良好并穩定可靠的L4～S1 Cobb角。
3.3 Scoliometer軟件術中獲取理想L4～S1 Cobb角的可靠性及臨床意義
Scoliometer軟件又稱“脊柱側彎測量儀”，是安卓系統中可免費安裝的軟件，作為一種非侵襲性設備用于測量脊柱側彎患者的軀干旋轉角度。其具有減少患者放射線暴露、操作簡便以及減少費用等優點。臨床研究表明，Scoliometer軟件測量脊柱側彎時具有極好的可靠性、可重復性（ICC=0.86～0.97）及臨床實用性等優點[16-18]。近年我們研究發現，Scoliometer軟件不僅可對脊柱側彎患者軀干旋轉角度進行準確測量，而且可幫助醫師在L4～S1復位融合內固定術中，在透視屏幕下實時監測脊柱-骨盆的重要矢狀位參數L4～S1 Cobb角，從而獲得最優化的Cobb角。
本研究通過術前對患者攝標準腰骶椎側位X線片，并在PACS影像系統中測定PI，再根據LL、PI、Cobb角的關系，計算理想L4～S1 Cobb角。術中利用Scoliometer軟件對L4～S1 Cobb角進行實時監測，直至手術矯形獲取滿意L4～S1 Cobb角后，再進行椎間植骨融合內固定。最后，將術中最終矯形后Sc oliometer軟件測量角度與術后PACS影像系統測量角度進行一致性分析，結果顯示兩者相關性很好，有約1.23°的誤差范圍。提示Scoliometer軟件可以輔助醫師更客觀、準確地進行LL的矯正，避免了傳統術中僅通過醫師目測矯正的不精確性，且術中操作簡便。本組2例患者術中Scoliometer軟件測量與術后PACS影像系統測量角度差值較大（分別為7、8°），分析原因為患者腰骶退變程度較嚴重，術中透視骨性標志不清導致測量時判斷誤差。因此，該軟件在L4～S1融合術中的應用價值有待擴大樣本量進一步觀察明確。
腰椎退變性疾病常發生于L4～S1節段，部分患者需行融合術，通過手術獲取最優腰骶段前凸曲度，可有效降低相鄰節段退變發生率，保持脊柱的矢狀位平衡[1-5]。所以術中準確獲取術前計劃的理想腰骶段前凸角至關重要。但常用的透視機不具備測量前凸角的功能，因此需尋找一種能在術中實時測量的可靠方法。Scoliometer軟件是韓國Spiral Spine公司針對測量青少年特發性脊柱側凸角度開發的智能手機軟件，目前罕見其用于術中測量腰椎前凸角（lumbar lordosis，LL）的研究報道。2014年11月－2015年2月，我們在20例L4～S1雙節段腰椎后路復位融合內固定術中使用Scoliometer軟件實時測量矯正后的L4～S1 Cobb角，協助準確獲取術前計劃理想Cobb角。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
本組男8例，女12例；年齡41～65歲，平均52.3歲。其中腰椎管狹窄癥7例，單純腰椎間盤突出神經根嚴重受壓11例，退行性腰椎滑脫并椎管狹窄2例。病變均累及L4～S1節段。病程6個月～6 年，平均3.4年。術前患者均簽署Scoliometer軟件操作使用知情同意書。
1.2 操作步驟
1.2.1 術前理想L4～S1
Cobb角計算術前由1 名專業放射科技師攝患者標準站立位腰骶椎（L3～S1節段）側位X線片（包括雙髖關節），并在PACS影像系統中測量骨盆入射角（pelvic incidence，PI）及L4～S1 Cobb角，參考Schwab等[6]提出的LL=PI+9°和Janik等[7]報道的理想L4～S1 Cobb角為70% LL[（PI+9°）×70%]，計算理想L4～S1 Cobb角。見圖 1 a。
圖1
患者，女，54歲，L4、5退行性變并L4假性滑脫 ? 術前PACS影像系統測量L4～S1 Cobb角為16°，理想L4～S1 Cobb角為35.7°，術中需矯正約20° ? Scoliometer軟件術中操作示意圖從左至右分別為術前L4水平角、術前S1水平角、術后L4水平角、術后S1水平角 ? 術后PACS影像系統測量L4～S1 Cobb角為34°，與理想值相差1.7°
Figure1.
A 54-year-old female patient with degeneration at L4,5 and spondylolisthesis at L4 ? Measurement based on PACS system before operation,the preoperative CobbL4-S1 was 16° and the calculated ideal CobbL4-S1 was 35.7°,the CobbL4-S1 should be corrected by 20° ? The schematic diagram during CobbL4-S1 calculation with Scoliometer software From left to right for ones of preoperative L4,preoperative S1,postoperative L4,and postoperative S1 ? The postoperative CobbL4-S1 was 34° and the deviation between it and ideal value was 1.7°
1.2.2 術中矯正至理想L4～S1
Cobb角術中利用內固定裝置進行椎間隙撐開復位后，調整C臂X線機球管方向至顯示標準腰骶椎側位圖像，并在透視機屏幕下借助Scoliometer軟件監測即時L4～S1 Cobb角。具體操作步驟：將手機正面朝上與地面平行直至矯正為0°，然后將手機長邊緣分別與L4上終板、S1上終板平行，分別記錄手機屏幕顯示的角度值V1、V2，計算術中L4～S1 Cobb角（|V2－V1|）；每次測試時間為在不抖動手機屏幕下持續3 s。見圖 1 b。重復矯形復位直至達理想L4～S1 Cobb角±5°范圍。最后選擇合適的腰椎融合器和植骨支撐。
1.2.3 術后L4～S1
Cobb角測量術后3 d內復查患者標準腰骶椎側位X線片，同術前方法再次測量L4～S1 Cobb角。比較術中Scoliometer軟件與PACS影像系統測量角度的一致性，并計算理想L4～S1 Cobb角分別與手術前后L4～S1 Cobb角的絕對差值。見圖 1 c。
1.3 統計學方法
采用SPSS20.0統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示，術中Scoliometer軟件與術后PACS影像系統測量角度比較采用組內相關系數（intraclass correlation coefficient，ICC）和95%可信區間（95% confidence interval，95%CI）進行分析，測量前后誤差采用平均絕對誤差（mean absolute deviation，MAD）表示，MAD是指術中最終矯正后Scoliometer軟件測得角度與術后PACS影像系統測量角度差值。依據Shrout等[8]分類方法，ICC＜0.40表示相關性差，0.41～0.75為相關性好，＞0.75為相關性很好。理想L4～S1 Cobb角與手術前后L4～S1 Cobb角差值比較采用配對t檢驗；檢驗水準α=0.05。
2 結果
本組術前計算的理想L4～S1 Cobb角為（36.17± 1.53）°，PACS影像系統測得L4～S1 Cobb角為（22.57±5.50）°；術中矯正后Scoliometer軟件測量的L4～S1 Cobb角為（32.25±1.46）°；術后PACS影像系統測量的L4～S1 Cobb角為（34.43±1.72）°。術中Scoliometer軟件測量角度與術后PACS影像系統測量角度比較，ICC=0.96、95%CI為（0.93，0.97），提示兩者相關性很好；MAD為1.23，提示Scoliom eter軟件與PACS影像系統測量角度有約1.23°的誤差范圍。理想L4～S1 Cobb角與手術前后PACS影像系統測得的L4～S1 Cobb角絕對差值分別為（13.60±1.85）、（2.31±0.23）°，比較差異有統計學意義（t=6.065，P=0.001）。
3 討論
臨床中LL在維持脊柱矢狀位平衡中起著重要作用，腰椎融合術后LL不同程度減小，常導致腰背部長期慢性疼痛、脊柱矢狀位失衡及軀干前傾和鄰近節段退行性變[9]。因此，恢復LL對于維持患者脊柱矢狀位平衡和提高臨床療效具有重要意義。
3.1 術前理想LL及L4～S1 Cobb角的計算
術前理想LL的計算是基于脊柱-骨盆復雜的幾何關系。Duval-Beaupère等[9-12]首先提出PI的概念，并界定PI為S1上終板垂線和S1上終板中點與股骨頭中心連線的夾角，PI作為一個恒定變量，對骶骨水平角（sacral slope，SS）和骨盆傾斜角（pelvic tilt，PT）變化參數起著決定作用（PI=PT+SS）。腰椎前凸與PI、SS亦有著密切關系，Vaz等[13]報道LL與SS成線性相關（r=0.86）；Legaye等[10]亦報道LL與SS（r=0.86）和LL與PI（r=0.84）成線性相關，并得出線性回歸方程；Schwab等[6]將其簡單定義為LL=PI+9°。
LL由5個腰椎楔形椎體及椎間盤構成，椎體及椎間盤各占LL的50%[14-15]。Janik等[7]將腰椎曲線假設為一種T12～S1簡化幾何橢圓模型來描述LL，其中L4～S1 Cobb角約占LL的70%；另外，他們還發現腰椎退行性疾病導致的LL減小，其主要表現為下節段腰椎曲度L4～S1 Cobb角變化，上節段腰椎間隙變化相對小（約占33%）。因此，基于每個個體的PI可計算理論LL（LL=PI+9°），再依據腰椎前凸分布規律計算L4～S1 Cobb角的理論值，即為70% LL。
3.2 獲取理想L4～S1 Cobb角的關鍵技術步驟
在腰椎后路減壓融合內固定手術操作中，俯臥體位下首先進行腰椎后路松解，包含：① 后方棘間、棘上韌帶、軟組織等收縮；② 切除部分椎間小關節；③ 部分患者需經后路椎間隙撐斷腰椎前方部分骨橋的連接；④ 對于強直性脊柱炎等腰椎僵硬患者，必要時需行Smith-Petersen等截骨手術。松解完畢后進行牢固的釘棒固定，即在維持復位操作前提下，將連接棒預彎至一定弧度以匹配腰椎個體的理想L4～S1 Cobb角，接著進行穩定可靠的椎間融合器放置和植骨，最終獲取良好并穩定可靠的L4～S1 Cobb角。
3.3 Scoliometer軟件術中獲取理想L4～S1 Cobb角的可靠性及臨床意義
Scoliometer軟件又稱“脊柱側彎測量儀”，是安卓系統中可免費安裝的軟件，作為一種非侵襲性設備用于測量脊柱側彎患者的軀干旋轉角度。其具有減少患者放射線暴露、操作簡便以及減少費用等優點。臨床研究表明，Scoliometer軟件測量脊柱側彎時具有極好的可靠性、可重復性（ICC=0.86～0.97）及臨床實用性等優點[16-18]。近年我們研究發現，Scoliometer軟件不僅可對脊柱側彎患者軀干旋轉角度進行準確測量，而且可幫助醫師在L4～S1復位融合內固定術中，在透視屏幕下實時監測脊柱-骨盆的重要矢狀位參數L4～S1 Cobb角，從而獲得最優化的Cobb角。
本研究通過術前對患者攝標準腰骶椎側位X線片，并在PACS影像系統中測定PI，再根據LL、PI、Cobb角的關系，計算理想L4～S1 Cobb角。術中利用Scoliometer軟件對L4～S1 Cobb角進行實時監測，直至手術矯形獲取滿意L4～S1 Cobb角后，再進行椎間植骨融合內固定。最后，將術中最終矯形后Sc oliometer軟件測量角度與術后PACS影像系統測量角度進行一致性分析，結果顯示兩者相關性很好，有約1.23°的誤差范圍。提示Scoliometer軟件可以輔助醫師更客觀、準確地進行LL的矯正，避免了傳統術中僅通過醫師目測矯正的不精確性，且術中操作簡便。本組2例患者術中Scoliometer軟件測量與術后PACS影像系統測量角度差值較大（分別為7、8°），分析原因為患者腰骶退變程度較嚴重，術中透視骨性標志不清導致測量時判斷誤差。因此，該軟件在L4～S1融合術中的應用價值有待擴大樣本量進一步觀察明確。
