引用本文： 余伟波, 梁德, 叶林强, 江晓兵, 姚珍松, 唐晶晶, 唐永超. 智能手机Scoliometer软件在L4～S1融合术中获得最优化腰椎前凸角的价值. 中国修复重建外科杂志, 2015, 29(10): 1249-1252. doi: 10.7507/1002-1892.20150271 复制
腰椎退变性疾病常发生于L4～S1节段，部分患者需行融合术，通过手术获取最优腰骶段前凸曲度，可有效降低相邻节段退变发生率，保持脊柱的矢状位平衡[1-5]。所以术中准确获取术前计划的理想腰骶段前凸角至关重要。但常用的透视机不具备测量前凸角的功能，因此需寻找一种能在术中实时测量的可靠方法。Scoliometer软件是韩国Spiral Spine公司针对测量青少年特发性脊柱侧凸角度开发的智能手机软件，目前罕见其用于术中测量腰椎前凸角（lumbar lordosis，LL）的研究报道。2014年11月－2015年2月，我们在20例L4～S1双节段腰椎后路复位融合内固定术中使用Scoliometer软件实时测量矫正后的L4～S1 Cobb角，协助准确获取术前计划理想Cobb角。报告如下。
1 临床资料
1.1 一般资料
本组男8例，女12例；年龄41～65岁，平均52.3岁。其中腰椎管狭窄症7例，单纯腰椎间盘突出神经根严重受压11例，退行性腰椎滑脱并椎管狭窄2例。病变均累及L4～S1节段。病程6个月～6 年，平均3.4年。术前患者均签署Scoliometer软件操作使用知情同意书。
1.2 操作步骤
1.2.1 术前理想L4～S1
Cobb角计算术前由1 名专业放射科技师摄患者标准站立位腰骶椎（L3～S1节段）侧位X线片（包括双髋关节），并在PACS影像系统中测量骨盆入射角（pelvic incidence，PI）及L4～S1 Cobb角，参考Schwab等[6]提出的LL=PI+9°和Janik等[7]报道的理想L4～S1 Cobb角为70% LL[（PI+9°）×70%]，计算理想L4～S1 Cobb角。见图 1 a。
图1
患者，女，54岁，L4、5退行性变并L4假性滑脱 ⓐ 术前PACS影像系统测量L4～S1 Cobb角为16°，理想L4～S1 Cobb角为35.7°，术中需矫正约20° ⓑ Scoliometer软件术中操作示意图从左至右分别为术前L4水平角、术前S1水平角、术后L4水平角、术后S1水平角 ⓒ 术后PACS影像系统测量L4～S1 Cobb角为34°，与理想值相差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 术中矫正至理想L4～S1
Cobb角术中利用内固定装置进行椎间隙撑开复位后，调整C臂X线机球管方向至显示标准腰骶椎侧位图像，并在透视机屏幕下借助Scoliometer软件监测即时L4～S1 Cobb角。具体操作步骤：将手机正面朝上与地面平行直至矫正为0°，然后将手机长边缘分别与L4上终板、S1上终板平行，分别记录手机屏幕显示的角度值V1、V2，计算术中L4～S1 Cobb角（|V2－V1|）；每次测试时间为在不抖动手机屏幕下持续3 s。见图 1 b。重复矫形复位直至达理想L4～S1 Cobb角±5°范围。最后选择合适的腰椎融合器和植骨支撑。
1.2.3 术后L4～S1
Cobb角测量术后3 d内复查患者标准腰骶椎侧位X线片，同术前方法再次测量L4～S1 Cobb角。比较术中Scoliometer软件与PACS影像系统测量角度的一致性，并计算理想L4～S1 Cobb角分别与手术前后L4～S1 Cobb角的绝对差值。见图 1 c。
1.3 统计学方法
采用SPSS20.0统计软件进行分析。计量资料以均数±标准差表示，术中Scoliometer软件与术后PACS影像系统测量角度比较采用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）和95%可信区间（95% confidence interval，95%CI）进行分析，测量前后误差采用平均绝对误差（mean absolute deviation，MAD）表示，MAD是指术中最终矫正后Scoliometer软件测得角度与术后PACS影像系统测量角度差值。依据Shrout等[8]分类方法，ICC＜0.40表示相关性差，0.41～0.75为相关性好，＞0.75为相关性很好。理想L4～S1 Cobb角与手术前后L4～S1 Cobb角差值比较采用配对t检验；检验水准α=0.05。
2 结果
本组术前计算的理想L4～S1 Cobb角为（36.17± 1.53）°，PACS影像系统测得L4～S1 Cobb角为（22.57±5.50）°；术中矫正后Scoliometer软件测量的L4～S1 Cobb角为（32.25±1.46）°；术后PACS影像系统测量的L4～S1 Cobb角为（34.43±1.72）°。术中Scoliometer软件测量角度与术后PACS影像系统测量角度比较，ICC=0.96、95%CI为（0.93，0.97），提示两者相关性很好；MAD为1.23，提示Scoliom eter软件与PACS影像系统测量角度有约1.23°的误差范围。理想L4～S1 Cobb角与手术前后PACS影像系统测得的L4～S1 Cobb角绝对差值分别为（13.60±1.85）、（2.31±0.23）°，比较差异有统计学意义（t=6.065，P=0.001）。
3 讨论
临床中LL在维持脊柱矢状位平衡中起着重要作用，腰椎融合术后LL不同程度减小，常导致腰背部长期慢性疼痛、脊柱矢状位失衡及躯干前倾和邻近节段退行性变[9]。因此，恢复LL对于维持患者脊柱矢状位平衡和提高临床疗效具有重要意义。
3.1 术前理想LL及L4～S1 Cobb角的计算
术前理想LL的计算是基于脊柱-骨盆复杂的几何关系。Duval-Beaupère等[9-12]首先提出PI的概念，并界定PI为S1上终板垂线和S1上终板中点与股骨头中心连线的夹角，PI作为一个恒定变量，对骶骨水平角（sacral slope，SS）和骨盆倾斜角（pelvic tilt，PT）变化参数起着决定作用（PI=PT+SS）。腰椎前凸与PI、SS亦有着密切关系，Vaz等[13]报道LL与SS成线性相关（r=0.86）；Legaye等[10]亦报道LL与SS（r=0.86）和LL与PI（r=0.84）成线性相关，并得出线性回归方程；Schwab等[6]将其简单定义为LL=PI+9°。
LL由5个腰椎楔形椎体及椎间盘构成，椎体及椎间盘各占LL的50%[14-15]。Janik等[7]将腰椎曲线假设为一种T12～S1简化几何椭圆模型来描述LL，其中L4～S1 Cobb角约占LL的70%；另外，他们还发现腰椎退行性疾病导致的LL减小，其主要表现为下节段腰椎曲度L4～S1 Cobb角变化，上节段腰椎间隙变化相对小（约占33%）。因此，基于每个个体的PI可计算理论LL（LL=PI+9°），再依据腰椎前凸分布规律计算L4～S1 Cobb角的理论值，即为70% LL。
3.2 获取理想L4～S1 Cobb角的关键技术步骤
在腰椎后路减压融合内固定手术操作中，俯卧体位下首先进行腰椎后路松解，包含：① 后方棘间、棘上韧带、软组织等收缩；② 切除部分椎间小关节；③ 部分患者需经后路椎间隙撑断腰椎前方部分骨桥的连接；④ 对于强直性脊柱炎等腰椎僵硬患者，必要时需行Smith-Petersen等截骨手术。松解完毕后进行牢固的钉棒固定，即在维持复位操作前提下，将连接棒预弯至一定弧度以匹配腰椎个体的理想L4～S1 Cobb角，接着进行稳定可靠的椎间融合器放置和植骨，最终获取良好并稳定可靠的L4～S1 Cobb角。
3.3 Scoliometer软件术中获取理想L4～S1 Cobb角的可靠性及临床意义
Scoliometer软件又称“脊柱侧弯测量仪”，是安卓系统中可免费安装的软件，作为一种非侵袭性设备用于测量脊柱侧弯患者的躯干旋转角度。其具有减少患者放射线暴露、操作简便以及减少费用等优点。临床研究表明，Scoliometer软件测量脊柱侧弯时具有极好的可靠性、可重复性（ICC=0.86～0.97）及临床实用性等优点[16-18]。近年我们研究发现，Scoliometer软件不仅可对脊柱侧弯患者躯干旋转角度进行准确测量，而且可帮助医师在L4～S1复位融合内固定术中，在透视屏幕下实时监测脊柱-骨盆的重要矢状位参数L4～S1 Cobb角，从而获得最优化的Cobb角。
本研究通过术前对患者摄标准腰骶椎侧位X线片，并在PACS影像系统中测定PI，再根据LL、PI、Cobb角的关系，计算理想L4～S1 Cobb角。术中利用Scoliometer软件对L4～S1 Cobb角进行实时监测，直至手术矫形获取满意L4～S1 Cobb角后，再进行椎间植骨融合内固定。最后，将术中最终矫形后Sc oliometer软件测量角度与术后PACS影像系统测量角度进行一致性分析，结果显示两者相关性很好，有约1.23°的误差范围。提示Scoliometer软件可以辅助医师更客观、准确地进行LL的矫正，避免了传统术中仅通过医师目测矫正的不精确性，且术中操作简便。本组2例患者术中Scoliometer软件测量与术后PACS影像系统测量角度差值较大（分别为7、8°），分析原因为患者腰骶退变程度较严重，术中透视骨性标志不清导致测量时判断误差。因此，该软件在L4～S1融合术中的应用价值有待扩大样本量进一步观察明确。
腰椎退变性疾病常发生于L4～S1节段，部分患者需行融合术，通过手术获取最优腰骶段前凸曲度，可有效降低相邻节段退变发生率，保持脊柱的矢状位平衡[1-5]。所以术中准确获取术前计划的理想腰骶段前凸角至关重要。但常用的透视机不具备测量前凸角的功能，因此需寻找一种能在术中实时测量的可靠方法。Scoliometer软件是韩国Spiral Spine公司针对测量青少年特发性脊柱侧凸角度开发的智能手机软件，目前罕见其用于术中测量腰椎前凸角（lumbar lordosis，LL）的研究报道。2014年11月－2015年2月，我们在20例L4～S1双节段腰椎后路复位融合内固定术中使用Scoliometer软件实时测量矫正后的L4～S1 Cobb角，协助准确获取术前计划理想Cobb角。报告如下。
1 临床资料
1.1 一般资料
本组男8例，女12例；年龄41～65岁，平均52.3岁。其中腰椎管狭窄症7例，单纯腰椎间盘突出神经根严重受压11例，退行性腰椎滑脱并椎管狭窄2例。病变均累及L4～S1节段。病程6个月～6 年，平均3.4年。术前患者均签署Scoliometer软件操作使用知情同意书。
1.2 操作步骤
1.2.1 术前理想L4～S1
Cobb角计算术前由1 名专业放射科技师摄患者标准站立位腰骶椎（L3～S1节段）侧位X线片（包括双髋关节），并在PACS影像系统中测量骨盆入射角（pelvic incidence，PI）及L4～S1 Cobb角，参考Schwab等[6]提出的LL=PI+9°和Janik等[7]报道的理想L4～S1 Cobb角为70% LL[（PI+9°）×70%]，计算理想L4～S1 Cobb角。见图 1 a。
图1
患者，女，54岁，L4、5退行性变并L4假性滑脱 ⓐ 术前PACS影像系统测量L4～S1 Cobb角为16°，理想L4～S1 Cobb角为35.7°，术中需矫正约20° ⓑ Scoliometer软件术中操作示意图从左至右分别为术前L4水平角、术前S1水平角、术后L4水平角、术后S1水平角 ⓒ 术后PACS影像系统测量L4～S1 Cobb角为34°，与理想值相差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 术中矫正至理想L4～S1
Cobb角术中利用内固定装置进行椎间隙撑开复位后，调整C臂X线机球管方向至显示标准腰骶椎侧位图像，并在透视机屏幕下借助Scoliometer软件监测即时L4～S1 Cobb角。具体操作步骤：将手机正面朝上与地面平行直至矫正为0°，然后将手机长边缘分别与L4上终板、S1上终板平行，分别记录手机屏幕显示的角度值V1、V2，计算术中L4～S1 Cobb角（|V2－V1|）；每次测试时间为在不抖动手机屏幕下持续3 s。见图 1 b。重复矫形复位直至达理想L4～S1 Cobb角±5°范围。最后选择合适的腰椎融合器和植骨支撑。
1.2.3 术后L4～S1
Cobb角测量术后3 d内复查患者标准腰骶椎侧位X线片，同术前方法再次测量L4～S1 Cobb角。比较术中Scoliometer软件与PACS影像系统测量角度的一致性，并计算理想L4～S1 Cobb角分别与手术前后L4～S1 Cobb角的绝对差值。见图 1 c。
1.3 统计学方法
采用SPSS20.0统计软件进行分析。计量资料以均数±标准差表示，术中Scoliometer软件与术后PACS影像系统测量角度比较采用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）和95%可信区间（95% confidence interval，95%CI）进行分析，测量前后误差采用平均绝对误差（mean absolute deviation，MAD）表示，MAD是指术中最终矫正后Scoliometer软件测得角度与术后PACS影像系统测量角度差值。依据Shrout等[8]分类方法，ICC＜0.40表示相关性差，0.41～0.75为相关性好，＞0.75为相关性很好。理想L4～S1 Cobb角与手术前后L4～S1 Cobb角差值比较采用配对t检验；检验水准α=0.05。
2 结果
本组术前计算的理想L4～S1 Cobb角为（36.17± 1.53）°，PACS影像系统测得L4～S1 Cobb角为（22.57±5.50）°；术中矫正后Scoliometer软件测量的L4～S1 Cobb角为（32.25±1.46）°；术后PACS影像系统测量的L4～S1 Cobb角为（34.43±1.72）°。术中Scoliometer软件测量角度与术后PACS影像系统测量角度比较，ICC=0.96、95%CI为（0.93，0.97），提示两者相关性很好；MAD为1.23，提示Scoliom eter软件与PACS影像系统测量角度有约1.23°的误差范围。理想L4～S1 Cobb角与手术前后PACS影像系统测得的L4～S1 Cobb角绝对差值分别为（13.60±1.85）、（2.31±0.23）°，比较差异有统计学意义（t=6.065，P=0.001）。
3 讨论
临床中LL在维持脊柱矢状位平衡中起着重要作用，腰椎融合术后LL不同程度减小，常导致腰背部长期慢性疼痛、脊柱矢状位失衡及躯干前倾和邻近节段退行性变[9]。因此，恢复LL对于维持患者脊柱矢状位平衡和提高临床疗效具有重要意义。
3.1 术前理想LL及L4～S1 Cobb角的计算
术前理想LL的计算是基于脊柱-骨盆复杂的几何关系。Duval-Beaupère等[9-12]首先提出PI的概念，并界定PI为S1上终板垂线和S1上终板中点与股骨头中心连线的夹角，PI作为一个恒定变量，对骶骨水平角（sacral slope，SS）和骨盆倾斜角（pelvic tilt，PT）变化参数起着决定作用（PI=PT+SS）。腰椎前凸与PI、SS亦有着密切关系，Vaz等[13]报道LL与SS成线性相关（r=0.86）；Legaye等[10]亦报道LL与SS（r=0.86）和LL与PI（r=0.84）成线性相关，并得出线性回归方程；Schwab等[6]将其简单定义为LL=PI+9°。
LL由5个腰椎楔形椎体及椎间盘构成，椎体及椎间盘各占LL的50%[14-15]。Janik等[7]将腰椎曲线假设为一种T12～S1简化几何椭圆模型来描述LL，其中L4～S1 Cobb角约占LL的70%；另外，他们还发现腰椎退行性疾病导致的LL减小，其主要表现为下节段腰椎曲度L4～S1 Cobb角变化，上节段腰椎间隙变化相对小（约占33%）。因此，基于每个个体的PI可计算理论LL（LL=PI+9°），再依据腰椎前凸分布规律计算L4～S1 Cobb角的理论值，即为70% LL。
3.2 获取理想L4～S1 Cobb角的关键技术步骤
在腰椎后路减压融合内固定手术操作中，俯卧体位下首先进行腰椎后路松解，包含：① 后方棘间、棘上韧带、软组织等收缩；② 切除部分椎间小关节；③ 部分患者需经后路椎间隙撑断腰椎前方部分骨桥的连接；④ 对于强直性脊柱炎等腰椎僵硬患者，必要时需行Smith-Petersen等截骨手术。松解完毕后进行牢固的钉棒固定，即在维持复位操作前提下，将连接棒预弯至一定弧度以匹配腰椎个体的理想L4～S1 Cobb角，接着进行稳定可靠的椎间融合器放置和植骨，最终获取良好并稳定可靠的L4～S1 Cobb角。
3.3 Scoliometer软件术中获取理想L4～S1 Cobb角的可靠性及临床意义
Scoliometer软件又称“脊柱侧弯测量仪”，是安卓系统中可免费安装的软件，作为一种非侵袭性设备用于测量脊柱侧弯患者的躯干旋转角度。其具有减少患者放射线暴露、操作简便以及减少费用等优点。临床研究表明，Scoliometer软件测量脊柱侧弯时具有极好的可靠性、可重复性（ICC=0.86～0.97）及临床实用性等优点[16-18]。近年我们研究发现，Scoliometer软件不仅可对脊柱侧弯患者躯干旋转角度进行准确测量，而且可帮助医师在L4～S1复位融合内固定术中，在透视屏幕下实时监测脊柱-骨盆的重要矢状位参数L4～S1 Cobb角，从而获得最优化的Cobb角。
本研究通过术前对患者摄标准腰骶椎侧位X线片，并在PACS影像系统中测定PI，再根据LL、PI、Cobb角的关系，计算理想L4～S1 Cobb角。术中利用Scoliometer软件对L4～S1 Cobb角进行实时监测，直至手术矫形获取满意L4～S1 Cobb角后，再进行椎间植骨融合内固定。最后，将术中最终矫形后Sc oliometer软件测量角度与术后PACS影像系统测量角度进行一致性分析，结果显示两者相关性很好，有约1.23°的误差范围。提示Scoliometer软件可以辅助医师更客观、准确地进行LL的矫正，避免了传统术中仅通过医师目测矫正的不精确性，且术中操作简便。本组2例患者术中Scoliometer软件测量与术后PACS影像系统测量角度差值较大（分别为7、8°），分析原因为患者腰骶退变程度较严重，术中透视骨性标志不清导致测量时判断误差。因此，该软件在L4～S1融合术中的应用价值有待扩大样本量进一步观察明确。
