登陸脊柱全球頂刊| 安健科技與四川大學華西醫院立位錐束CT研究成果登陸脊柱全球頂刊《The Spine Journal》
發布時間:2024-05-09
《The Spine Journal》作為目前脊柱國際權威臨床期刊之一,主要刊載水平高、可讀性強、具有全球影響力的學術期刊,對于脊柱診療有著重要影響力。
青少年特發性脊柱側凸(下稱:AIS)是一種常見的肌肉骨骼疾病,常發于兒童和青少年,其特征是脊柱發生三維畸變。對患者外貌、生理及心理有著較大影響。及時準確的進行AIS評估,有助于為患者制定合適的治療計劃。
AIS需要準確的脊柱曲度評估才能進行有效的臨床治療。目前Cobb角測量是量化脊柱彎曲和脊柱側彎嚴重程度的關鍵評估手段。傳統的影像學檢查一直采用的是二維Cobb角測量,雖然這種方法為初始診斷和監測疾病進展提供了一個依據,但因二維影像的限制,容易受到組織覆蓋,X線投射角度變化,不同醫生測量習慣不一樣等原因,使測量值產生差異及診斷不一致。
現在,隨著三維成像及AI自動測量技術的出現,對脊柱側彎的評估方面帶來革命性的轉變。WR-3D立位錐束容積成像技術可以重建出整個脊柱的三維圖像,并通過AI人工智能進行自動測量,從而對脊柱的側彎進行更全面和更準確的評估。
華西醫院放射科與安健科技科研團隊通過WR-3D技術,對傳統的二維和三維 Cobb角測量方法進行定量比較。針對不同患者、不同臨床場景,提供豐富的數據支持,有助于醫生制定最佳的診療方案。
本次研究共招募了53名AIS患者,包括88條脊柱曲線,分別進行傳統二維Cobb測量與立位三維Cobb角測量。二維Cobb角測量由經驗豐富的醫生手動測量;三維Cobb角測量則通過WR-3D技術,采用Analytical method (AM)、Plane intersecting method (PIM)、Plane projection method (PPM)三種不同的測量方法。
WR-3D立位錐束斷層容積成像系統采用Cone-Beam錐束成像技術。通過旋轉站臺帶動患者低速旋轉,從不同角度捕獲透視圖像并重建出患者掃描部位的三維容積圖像。錐束成像技術擁有更大的錐角及更大的Z軸覆蓋范圍,實現全脊柱區域完全覆蓋。
三維脊柱Cobb角測量首先對患者全脊柱進行冠狀面、矢狀面、橫斷面三個面的三維圖像重建,再通過3D-UNet模型從圖像中分割出脊柱和股骨頭,接著通過AM、PlM和PPM三種不同的測量方法對脊柱曲度進行測量評估與數據分析。
Analytical method(AM):椎體線被定義為最適合每個椎骨的質心(幾何中心)的曲線。這些質心投影到全局冠狀平面上(由連接股骨頭和Z軸的線定義)。WR-3D系統將自動將曲線的拐點(凹度發生變化的地方)識別為測量點,然后在這些拐點處垂直于切線繪制直線,這些垂直線之間的角度為三維Cobb角(下圖a)。
Plane intersecting method (PIM):計算端椎骨終板平面形成的二面角。該方法定義了兩個最佳擬合平面,一個擬合到3D模型內曲線的最上面椎骨的上端板,另一個擬合至曲線的最下面椎骨的下端板。PIM中末端椎骨是通過自動過程識別的,該過程計算找到所有椎骨最大的角度。然而,由于胸部后凸和腰椎前凸的影響,在輕度側彎的情況下,這種自動化有時會不準確地選擇端椎骨。在這種情況下,需要通過使用預定義的端椎骨來執行端椎骨的手動校準角度。(下圖b)
Plane projection method (PPM):首先定義了兩個最佳擬合平面對應于3D模型內脊柱曲線的最上部和最下部椎骨的終板。識別端椎骨需要自動計算所有最大角度椎骨角度,確保這些自動識別的端椎骨與預定義的最傾斜的端椎骨對齊。(這種自動化在選擇過程中提供了一致性和可靠性,無需手動調整。)然后將這些最佳擬合平面與全局冠狀平面相交的交點產生兩條線,這些相交線之間的角度為測量出的Cobb角。(下圖c)
經過實驗對照得出二維Cobb角測量和三種三維Cobb角測量的數據存在些許差異。
AM法可以精準反映患者脊柱側彎冠狀面最大弧度;PIM法不但能夠反映出患者脊柱冠狀面側彎情況同時能夠反映出患者脊柱前后凸的影響;PPM法與傳統二維Cobb角測量無明顯統計學差異,但是三維自動測量可以避免X線投照角度、病人擺位及人工選取端椎的誤差,使測量數據更加精準。
行程萬里,初心如一。安健科技始終不忘擔當起國產醫療設備責任,以臨床需求為中心,不斷展開新思考、新技術、新方案、新可能。團結全球頂級科研團隊,實現技術研發、學術科研、臨床診療的深度交融,為精準診療開辟一條通往世界的“高速路”。