劉敏
上海師范大學(xué)天華學(xué)院健康學(xué)院,上海201805
青少年脊柱側(cè)凸是發(fā)生在青少年人群中的常見(jiàn)脊柱疾病。由于青少年骨骼發(fā)育速度快,側(cè)凸畸形也容易發(fā)生。早期患者常無(wú)明顯癥狀,無(wú)就醫(yī)的訴求,隨著時(shí)間推移,畸形程度將進(jìn)一步加重,進(jìn)而影響活動(dòng)能力和勞動(dòng)能力,嚴(yán)重者可引發(fā)多種并發(fā)癥,如心肺并發(fā)癥、腰背部疼痛甚至截癱,有的還會(huì)影響到青少年的身心健康,導(dǎo)致其不適應(yīng)社會(huì),成為自殺的高危人群[1]。對(duì)青少年脊柱側(cè)凸患者,應(yīng)盡力做到早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療。
影像學(xué)是診斷脊柱側(cè)凸的重要方式,通過(guò)影像學(xué)可以測(cè)量側(cè)凸與旋轉(zhuǎn)角度,預(yù)測(cè)病情進(jìn)展情況以及協(xié)助康復(fù)和手術(shù)治療[2]。目前應(yīng)用在青少年脊柱側(cè)凸診斷中的影像學(xué)技術(shù)主要包括X線平片、計(jì)算機(jī)斷層技術(shù)、磁共振成像技術(shù)和三維超聲成像技術(shù)等。本文綜述影像學(xué)在青少年脊柱側(cè)凸中的應(yīng)用,旨在為青少年脊柱側(cè)凸篩查、診斷以及干預(yù)策略提供參考,為進(jìn)一步治療提供相應(yīng)依據(jù)。
脊柱側(cè)凸是指脊柱三維結(jié)構(gòu)畸形,包括冠狀面、矢狀面和水平面的脊柱椎體排列異常。表現(xiàn)為冠狀面上發(fā)生側(cè)方彎曲,矢狀面上脊柱正常生理曲度發(fā)生改變和水平面上發(fā)生椎體旋轉(zhuǎn)等。
國(guó)外報(bào)道青少年脊柱側(cè)凸發(fā)病率為1.0%~1.17%,其中男女比例為1∶2.1[3],女生脊柱側(cè)凸發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)高于男生[4]。國(guó)內(nèi)關(guān)于青少年脊柱側(cè)凸發(fā)病率、男女比例等流行病學(xué)調(diào)查研究近些年逐漸增多。有研究發(fā)現(xiàn),中國(guó)5~20歲兒童青少年脊柱側(cè)凸的患病率為0.74%,男生為0.59%,女生為0.89%,其中14 歲組患病率最高,為1.10%[5]。既往有研究于2015年4~10月采用二檢法對(duì)上海市原靜安區(qū)14所學(xué)校共5327名11~13歲初中生進(jìn)行青少年特發(fā)性脊柱側(cè)彎篩查,結(jié)果顯示疑似癥狀平均檢出率為9.76%,男生、女生青少年特發(fā)性脊柱側(cè)彎疑似癥狀檢出率分別為4.59%、15.28%,經(jīng)確診,青少年特發(fā)性脊柱側(cè)彎102例,患病率為1.91%[6]。但該結(jié)果與另一研究[7]有所不同,該研究于2014年對(duì)楊浦區(qū)年齡15~16歲初中畢業(yè)生進(jìn)行攝片體檢,其中男生2101例,女生2072例,共計(jì)4173例,診斷脊柱側(cè)凸327例,總發(fā)病率7.836%,其中女263例,發(fā)病率12.693%,總發(fā)病率明顯高于文獻(xiàn)[6],可能與研究對(duì)象的年齡有關(guān)。上述研究表明,隨著家長(zhǎng)關(guān)注度的提高,檢查手段日益完善,青少年脊柱側(cè)凸的檢出率呈現(xiàn)上升的趨勢(shì),已成為青少年常見(jiàn)疾病。
遺傳因素、激素水平、脊柱生長(zhǎng)不平衡,運(yùn)動(dòng)和習(xí)慣性姿勢(shì)及骨骼肌和神經(jīng)異常是引起脊柱側(cè)凸的常見(jiàn)原因[8]。脊柱側(cè)凸可分為先天性、神經(jīng)-肌源性、特發(fā)性和其他原因[3],其中青少年脊柱側(cè)凸中,青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸約占85%。特發(fā)性脊柱側(cè)凸屬于結(jié)構(gòu)性脊柱側(cè)凸,可分為嬰幼兒脊柱側(cè)凸,兒童期脊柱側(cè)凸和青春期脊柱側(cè)凸,青春期脊柱側(cè)凸多見(jiàn)于右側(cè)凸的胸椎側(cè)凸,女性多見(jiàn)。有研究發(fā)現(xiàn)青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者的椎體具有前部過(guò)度生長(zhǎng)、朝向凸側(cè)的楔變以及軸向旋轉(zhuǎn)等形態(tài)學(xué)改變,分析這些形態(tài)學(xué)變化一定程度上體現(xiàn)出脊柱生物力學(xué)的改變,可能是導(dǎo)致青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸發(fā)生發(fā)展的原因所在[9]。
影像學(xué)檢查被認(rèn)為是脊柱側(cè)凸診斷使用最廣泛、認(rèn)可度最高的方法。Cobb角被用于評(píng)估脊柱畸形已有70余年歷史,被作為是脊柱側(cè)凸診斷的金標(biāo)準(zhǔn)。但受青春期的影響,青少年脊柱側(cè)凸變化較快,Cobb角差值為5°時(shí),其真正存在差異的可以很大。因此,準(zhǔn)確測(cè)量是診斷和治療青少年脊柱側(cè)凸的第一步?,F(xiàn)對(duì)青少年脊柱側(cè)凸的影像學(xué)研究做一綜述。
目前站立位全脊柱正側(cè)位X線片測(cè)量Cobb為脊柱側(cè)凸確診的金標(biāo)準(zhǔn),也是診斷與評(píng)估特發(fā)性脊柱側(cè)凸最常用的方法[10]。由專(zhuān)業(yè)放射科醫(yī)生拍攝站立位全脊柱正側(cè)位X線片,骨科醫(yī)生根據(jù)X線檢查結(jié)果采用Cobb角測(cè)量法對(duì)脊柱側(cè)凸角度進(jìn)行測(cè)量,Cobb角≥10°定義為陽(yáng)性,確診為脊柱側(cè)凸。證據(jù)質(zhì)量:A;推薦等級(jí):強(qiáng)推薦[11]。
有學(xué)者回顧性分析了80例脊柱拼接的患兒,對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行分析,結(jié)果顯示圖像優(yōu)65 例,良10例,差5例,全脊柱自動(dòng)拼接能滿足臨床對(duì)脊柱側(cè)彎患兒的觀察、診斷及測(cè)量的要求,同時(shí)與傳統(tǒng)X片的拍攝技術(shù)相比,自動(dòng)拼接全脊柱片具有輻射劑量小、圖像質(zhì)量高的優(yōu)勢(shì)[12]。同樣地,有學(xué)者通過(guò)對(duì)37例脊柱側(cè)彎青少年患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)數(shù)字化全脊柱拼接技術(shù)(DR)能明確患者側(cè)彎段脊柱的治療效果,為青少年脊柱側(cè)彎修復(fù)及術(shù)后評(píng)估提供影像學(xué)依據(jù)[13]。有學(xué)者對(duì)79例脊柱側(cè)彎患兒進(jìn)行研究,結(jié)果顯示全脊柱數(shù)字化X射線攝影成像技術(shù)在兒童脊柱疾病中應(yīng)用效果良好,所得圖像清晰,拼接自然,可有效幫助醫(yī)生進(jìn)行診斷和對(duì)手術(shù)效果進(jìn)行評(píng)估[14]。有研究對(duì)87例脊柱側(cè)彎患兒采用數(shù)字化X射線攝影,全脊柱成像96幀,拼接成功率97.92%。結(jié)果顯示,拼接前后Cobb角測(cè)量的圖像質(zhì)量和精度無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,數(shù)字化全脊柱成像技術(shù)具有成像清晰,無(wú)拼接偽影,為脊柱側(cè)凸臨床診療及評(píng)估提供了重要的影像學(xué)依據(jù)[15]。
X線被認(rèn)為使脊柱側(cè)凸診斷的金標(biāo)準(zhǔn),但由于其存在輻射,不建議用于篩查,可作為篩查陽(yáng)性者最終確診檢查[11]。
對(duì)于非典型的脊柱側(cè)凸,手術(shù)前需要掌握脊柱、椎體、椎弓根、椎管以及周?chē)浗M織等情況,應(yīng)用X線攝影不能夠準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和定位,而MSCT重組技術(shù)可以有效準(zhǔn)確顯示上述各個(gè)結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)X線攝影不能發(fā)現(xiàn)的異常變化。MSCT后處理技術(shù)包括容積渲染成像、表面陰影遮蓋、多平面重建、曲面重建,通過(guò)重建圖像,可獲取橫斷面、矢狀面、冠狀面影響,為臨床診斷提供多維度觀察。
有研究將93 例脊柱側(cè)凸患者隨機(jī)分為兩組,行MSCT與X線對(duì)比診斷。結(jié)果顯示除椎體和小關(guān)節(jié)發(fā)育不良外,MSCT組的臨床癥狀檢出率、敏感度和特異度均高于X線組,認(rèn)為脊柱側(cè)彎患者行MSCT診斷具有較高的診斷準(zhǔn)確率,漏誤診情況較少[16]。另一研究發(fā)現(xiàn)MSCT后的MPR技術(shù)可以從任意角度不同層面對(duì)脊柱側(cè)凸畸形進(jìn)行測(cè)量,提高了對(duì)特發(fā)性脊柱側(cè)凸診斷的準(zhǔn)確程度。還可以測(cè)量雙側(cè)椎弓根的深度和寬度,為臨床手術(shù)提供有力的技術(shù)支持和保障[17]。研究表明,在脊柱側(cè)凸圖像處理中應(yīng)用MSCT處理技術(shù)后,圖像的空間分辨率增高,明顯提高了識(shí)別精度[18]。相較于其他影像學(xué)檢查技術(shù),MSCT成像技術(shù)可獲取的容積數(shù)據(jù),圖像質(zhì)量?jī)?yōu),避免患者多次被掃描,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)脊柱一次性掃描,多平面重建以獲取準(zhǔn)確信息,這是MSCT在脊柱側(cè)凸中的優(yōu)勢(shì)所在[19]。
研究顯示,全脊柱正側(cè)位X線片的輻射量大約是胸部X線片輻射量的20倍[20]。高輻射量增加了部分家長(zhǎng)的心理負(fù)擔(dān),使其選擇其他的檢查方式。全脊柱MRI在檢測(cè)特發(fā)性脊柱側(cè)凸有他自身的優(yōu)勢(shì),如無(wú)輻射,允許攝片信息重建可視化并精確評(píng)估軸位成像成等。
有學(xué)者對(duì)60例青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),MRI能夠獲得的冠狀面和矢狀面測(cè)量結(jié)果與傳統(tǒng)X線片測(cè)量結(jié)果有高度相關(guān)性[21]。另外,MRI除具有可靠的椎體旋轉(zhuǎn)測(cè)量外,MRI最大優(yōu)勢(shì)就是無(wú)輻射,并可替代用于青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸診斷性評(píng)估。研究發(fā)現(xiàn),數(shù)字化全脊柱拼接聯(lián)合術(shù)前脊柱MRI影像,能明確患者脊柱側(cè)凸的治療效果,通過(guò)MRI可清晰地顯示椎體骨質(zhì)及椎管內(nèi)脊髓改變,兩者聯(lián)合應(yīng)用可作為青少年脊柱側(cè)凸治療重要的影像學(xué)檢查方法[22],另一研究[23]結(jié)論與其一致。有學(xué)者對(duì)先天性脊柱側(cè)凸合并疑似神經(jīng)系統(tǒng)異常的患者進(jìn)行脊髓MRI檢查,結(jié)果顯示,MRI檢查可對(duì)椎管內(nèi)病變進(jìn)行定性診斷[24]。該結(jié)果與另一項(xiàng)研究[25]較一致。全脊柱MRI成像圖像上軟組織對(duì)比度高,可顯示周?chē)浗M織,尤其在多發(fā)彌漫性病變顯像中有優(yōu)勢(shì),為臨床脊柱退行性疾病評(píng)估方面發(fā)揮作用[26]。
Slot Scan攝影技術(shù)又稱(chēng)為狹縫攝影技術(shù),是通過(guò)連續(xù)曝光,將采集的圖像數(shù)據(jù)信息組合成一幅全景圖像,它具有便捷準(zhǔn)確的特點(diǎn),與DR立位攝影相比,臨床應(yīng)用價(jià)值更高[27]。
有學(xué)者等采用Slot成像技術(shù),對(duì)72例青少年脊柱側(cè)彎患者進(jìn)行全脊柱X線檢查,獲得了優(yōu)良的全脊柱X射線影像,為脊柱側(cè)彎術(shù)前檢查與術(shù)后評(píng)估提供了可靠的影像學(xué)資料[28]。有學(xué)者通過(guò)對(duì)52例脊柱側(cè)彎患者應(yīng)用Slot Scan技術(shù)對(duì)全脊柱進(jìn)行連續(xù)曝光,再利用軟件對(duì)采集圖像進(jìn)行處理,并對(duì)圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示,一張X線膠片上可以清晰顯示各脊椎圖像,無(wú)拼接偽影,影像質(zhì)量也達(dá)到了臨床對(duì)側(cè)彎長(zhǎng)度和Cobb角測(cè)量的要求,可以為脊柱側(cè)彎手術(shù)治療方案以及術(shù)前及術(shù)后評(píng)估提供比較可靠的影像學(xué)依據(jù)[29]。另有研究[30]對(duì)84例青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者應(yīng)用Slot技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行分析,得出一致結(jié)論。
綜上,Slot Scan技術(shù)具有輻射劑量低、曝光時(shí)間短、一次連續(xù)曝光獲得全脊柱圖像,去除拼接偽影等有點(diǎn),為臨床青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者選擇矯形治療方案及矯形后評(píng)估提供準(zhǔn)確的影像學(xué)資料。其不足之處在于,Slot技術(shù)成像對(duì)細(xì)節(jié)的顯示不如DR清晰。
近年來(lái),三維超聲成像技術(shù)在脊柱側(cè)凸領(lǐng)域的應(yīng)用研究越來(lái)越廣泛。三維超聲成像技術(shù)可以篩查出脊柱側(cè)凸中可疑患者,同時(shí),三維超聲無(wú)輻射、低成本、可實(shí)時(shí)成像且便攜。研究發(fā)現(xiàn),超聲圖像在顯示椎體的后部結(jié)構(gòu),如棘突、椎板和橫突方面優(yōu)勢(shì)明顯,可以對(duì)脊柱畸形程度進(jìn)行定量評(píng)估[31-33]。
一項(xiàng)研究采集了青少年脊柱側(cè)凸患者超聲圖像,與MRI進(jìn)行比較驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)兩者之間無(wú)明顯差異,超聲成像技術(shù)可用于評(píng)估脊柱側(cè)凸且相關(guān)性高[34]。有學(xué)者通過(guò)對(duì)16位女性青少年脊柱側(cè)凸患者進(jìn)行三維超聲測(cè)量發(fā)現(xiàn),三維超聲成像椎板中心法測(cè)量方法在冠狀面上評(píng)估青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者椎體側(cè)凸角度具有較高的評(píng)測(cè)者內(nèi)和評(píng)測(cè)者間信度,與MRI成像Cobb測(cè)量方法評(píng)估青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸的結(jié)果之間沒(méi)有顯著差異,具有較高的信度和效度[35]。有研究通過(guò)對(duì)20例健康志愿者和20例脊柱側(cè)凸患者進(jìn)行長(zhǎng)距離三維超聲成像、X線檢查研究發(fā)現(xiàn),兩種方法具有相關(guān)性,其中三維超聲成像在多層冠狀面顯示上優(yōu)勢(shì)明顯,對(duì)椎弓、橫突以及棘突中心部后方可清楚顯示,與X線檢查一致性高[36],長(zhǎng)距離三維超聲技術(shù)可評(píng)估青少年脊柱側(cè)凸的角度,也指出三維重建模式的不足。與之相似的是,另有其他研究證實(shí)了三維超聲成像在測(cè)量棘突角、橫突角或者椎板角方面評(píng)估脊柱畸形的可靠性與有效性較高,在顯示脊柱前屈時(shí)冠狀面彎曲變化模式方面有一定優(yōu)勢(shì)[37-38]。盡管如此,一種可以被廣泛接受、可靠的脊柱側(cè)凸三維超聲成像診斷系統(tǒng)尚未問(wèn)世,也未能廣泛應(yīng)用于臨床。
EOS全身影像采集系統(tǒng)是起源于法國(guó)的一項(xiàng)先進(jìn)成像技術(shù),成為近年來(lái)脊柱畸形檢測(cè)領(lǐng)域的革新性產(chǎn)品[39],可以為脊柱外科醫(yī)生提供更加全面的脊柱序列,其具有成像快、低輻射[40]、圖像無(wú)拼接,可進(jìn)行三維重建,獲得軸位上椎體旋轉(zhuǎn)、椎體向量數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn),測(cè)量結(jié)果也具有較高的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。有學(xué)者利用EOS影像系統(tǒng)對(duì)脊柱畸形進(jìn)行三維分型,并與傳統(tǒng)二維分型相比較,結(jié)果顯示在Cobb角>55°時(shí),三維分型可以準(zhǔn)確地指導(dǎo)臨床治療[41]。
有學(xué)者對(duì)14例Chiari畸形伴脊柱側(cè)凸的青少年患者進(jìn)行EOS全脊柱正側(cè)位片檢查,并進(jìn)行全脊柱三維建模獲得脊柱骨盆參數(shù),結(jié)果顯示,模型與EOS全脊柱片所示的解剖標(biāo)志具有很好的契合度,EOS影像三維重建系統(tǒng)應(yīng)用在Chiari畸形伴脊柱側(cè)凸患者中具有準(zhǔn)確性和可靠性,尤其是在胸椎后凸和腰椎前凸的測(cè)量方面更加準(zhǔn)確[42]。該結(jié)論與另一研究[43]一致。有學(xué)者使用EOS影像三維重建系統(tǒng)評(píng)價(jià)Lenke 5型青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸畸形矯正效果,通過(guò)對(duì)比術(shù)前和末次隨訪時(shí)臨床及影像學(xué)指標(biāo),使用EOS評(píng)價(jià)矢狀位、冠狀位、腰椎前凸以及軸位參數(shù),結(jié)果顯示EOS影像系統(tǒng)可以評(píng)估青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者椎體的旋轉(zhuǎn)程度,并有效評(píng)價(jià)后路懸臂梁聯(lián)合直接椎體去旋轉(zhuǎn)術(shù)后的青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸Lenke 5型患者的療效[44],這與另一研究[45]結(jié)果一致。有研究對(duì)30例青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者影像學(xué)資料進(jìn)行常規(guī)2D和EOS3D測(cè)量比較,結(jié)果顯示,EOS 3D 在測(cè)量青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者冠、矢狀面參數(shù)中,比常規(guī)2D 測(cè)量可信度及可重復(fù)性更高[46]。EOS影像系統(tǒng)在測(cè)量Cobb角時(shí),除了具有可靠性、一致性、兼容性之外,還具有預(yù)測(cè)性,對(duì)脊柱畸形的治療評(píng)估與進(jìn)展監(jiān)測(cè)有重要作用[47]。有學(xué)者認(rèn)為EOS是目前脊柱側(cè)凸評(píng)估的最理想影像學(xué)方法[10],但EOS三維重建系統(tǒng)的操作復(fù)雜,費(fèi)時(shí)長(zhǎng),費(fèi)用昂貴,未能被廣泛應(yīng)用于臨床。相信隨著EOS成像技術(shù)不斷改進(jìn)完善,其在全身骨骼系統(tǒng)尤其是青少年脊柱側(cè)凸的應(yīng)用將更為廣闊。
近年來(lái),我國(guó)青少年脊柱側(cè)凸的發(fā)病率呈逐漸上升的趨勢(shì)。青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸為青少年的一種脊柱畸形疾病,患者可出現(xiàn)背痛不適與骨骼畸形,影響美觀的同時(shí)也影響實(shí)際身高,可造成心肺重要臟器損害[48]。青少年脊柱側(cè)凸篩查可以反映一個(gè)國(guó)家兒童青少年的保健水平,通過(guò)開(kāi)展篩查工作,及時(shí)發(fā)現(xiàn),及時(shí)診斷并給予有效干預(yù)和隨訪,可以保障青少年身體健康,緩解家庭負(fù)擔(dān)。早期脊柱篩查及早期干預(yù)可有效防止側(cè)凸進(jìn)一步加重[49]。
目前公認(rèn)的脊柱側(cè)凸確診的金標(biāo)準(zhǔn)是站立位全脊柱正側(cè)位X線測(cè)量Cobb,也是臨床廣泛使用的一種方法,但在觀察椎體深度、椎弓根寬度以及椎體旋轉(zhuǎn)等時(shí),MSCT檢查更準(zhǔn)確;若脊柱側(cè)凸合并椎管內(nèi)脊髓病變時(shí),MRI檢查效果優(yōu)于X線和CT,并且無(wú)輻射危害;青少年脊柱側(cè)凸屬于三維畸形,傳統(tǒng)的二維成像并不能準(zhǔn)確地顯示三維形態(tài),因此三維測(cè)量技術(shù)在青少年脊柱側(cè)凸的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。與MRI相比較,在表面標(biāo)志物輔助下的三維掃描可以觀察到的脊柱椎體的變化情況,在測(cè)量脊柱畸形矢狀面曲率或骨骼內(nèi)在變化方面提供了有效的方法[50]。EOS影像系統(tǒng)和三維超聲可以在一定程度上減少或避免輻射危險(xiǎn),并且可以進(jìn)行三維測(cè)量,清楚顯示脊柱側(cè)凸的形態(tài)。但是兩者都存在設(shè)備不易獲得、操作繁瑣、成像系統(tǒng)復(fù)雜、對(duì)技術(shù)人員要求高等局限性。臨床應(yīng)用仍需進(jìn)一步探索。
在青少年脊柱側(cè)凸影像學(xué)診斷中,上述技術(shù)各有特點(diǎn),各有優(yōu)勢(shì),不同測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可以互補(bǔ)。根據(jù)患者實(shí)際情況選取相應(yīng)的影像學(xué)技術(shù),輔以規(guī)范操作的技術(shù)可以提高測(cè)量信度與效度?;谟跋駥W(xué)診斷與評(píng)估,可進(jìn)一步優(yōu)化青少年脊柱側(cè)凸患者的手術(shù)方案、康復(fù)治療以及脊柱矯形器制作,為臨床工作提供可信、準(zhǔn)確的依據(jù)。