青少年特发性脊柱侧凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）是涵盖冠状位、矢状位、轴状位三维平面的脊柱畸形^[1]。本课题组前期通过脊柱外观问卷（spinal appearance questionnaire，SAQ）和脊柱侧凸研究会-22问卷（Scoliosis Research Society-22 questionnaire，SRS-22）调查，发现AIS对患者的外观形象、心理、生理功能及疼痛造成了严重影响^[2]。为评估患者侧凸的严重程度，以及对其进行诊断、分型及制定治疗策略均需对患者冠状位与矢状位的Cobb角进行测量。

随着人工智能的发展，纸笔、量角器的传统测量方式已被逐步取代。由美国Nemaris公司研发的Surgimap软件能在安全、集成的共享平台上提供图像分析和病例规划，具有数据测量、病例模拟和临床协作等功能^[3]，其为脊柱外科医师对AIS患者Cobb角的测量及记录分析提供了便捷。目前Surgimap软件在国内的应用还处于起步阶段，本研究通过对比Surgimap软件与传统测量方法测量冠状位及矢状位Cobb角的可行性与可重复性，探讨该软件的可靠性。

回顾性分析2014年1月至2018年1月在我院就诊的AIS患者67例，男15例、女52例，年龄范围为11.9~17.8岁，平均年龄为（13.2±4.6）岁。纳入标准：（1）年龄为10~18岁；（2）冠状位主弯Cobb角≥40°；（3）有完整脊柱全长正侧位X线片及相应的电子影像资料。收取患者术前标准站立位脊柱全长正侧位X线片及其电子版影像资料，每张平片代表 1例患者的病情信息。本研究经海军军医大学（第二军医大学）长海医院伦理委员会审批。

随机选择我院4位脊柱外科医师，要求至少有1年以上从事脊柱侧凸诊疗领域工作经验。其中1名为经验丰富的副主任医师，3名为住院医师。对4名医师进行Surgimap软件操作培训，培训完成后另选5例AIS患者的X线片交由4名医师分别单独测量，由具有20年以上从事脊柱侧凸研究经验的主任医师评价其使用Surgimap软件选取端椎是否正确、划线是否偏斜，考核其对测量方法的掌握情况。考核合格后由4名医师独立对67例患者的X线片进行测量。

（1）安装Windows 10系统的笔记本电脑；（2）从Surgimap官网（https://www.surgimap.com/）下载Surgimap 2.2.15.4软件安装后，将影像归档和通信系统（picture archiving and communication system，PACS）中的X线片影像资料导入并测量。

（1）传统测量法：4名医师分别使用油性记号笔和量角器测量67例患者X线片冠状位主弯Cobb角及矢状位胸椎后凸角（thoracic kyphosis，TK）、胸腰后凸角（thoracolumbar kyphosis，TLK）、腰椎前凸角（lumbar lodorsis，LL）。为确保住院医师对主弯的选择正确，由副主任医师指导在冠状位上根据Lenke分型指定主弯区域（如主胸弯、胸腰弯或腰弯），根据冠状位倾斜度最大原则由每名医师自行确定主弯的上下端椎。在冠状位X线片上，以上、下端椎的终板分别划延长线，若终板无法看清可选择对应两侧椎弓根中点连线作延长线，对两条延长线分别作垂线，形成的夹角即为侧凸主弯Cobb角（图 1A）。在矢状位X线片上，以同样的方法测量TK、TLK、LL（图 1B）。每次测量后用乙醇擦除痕迹，同时记录测量时间。（2）Surgimap法：使用传统测量方法测量至少1个月后，4名医师再次使用Surgimap软件自行引导标注脊柱节段，测量冠状位与矢状位的对应参数（图 1C、1D），并记录测量时间。3名住院医师先后分别使用传统测量法与Surgimap法对67例患者资料进行2次测量，2次测量间隔时间不少于2周，测量X线片的顺序采取乱序。

图 1 传统测量法与Surgimap软件测量结果示意图 Fig 1 Schematic diagrams of measurement results using traditional measurement method and Surgimap software A, B: Coronal main curve Cobb angle (A) and sagittal parameters (B) measured using traditional measurement; C, D: Coronal main curve Cobb angle (C) and sagittal parameters (D) measured using Surgimap software. TK: Thoracic kyphosis; TLK: Thoracolumbar kyphosis; LL: Lumbar lordosis

使用SPSS 18.0软件进行统计学分析。呈正态分布的计量资料以x±s表示，对两种方法测量时间的比较采用t检验；对4名观察者使用Surgimap软件测量的结果进行一致性检验（可信度分析），对第2次与第1次测量结果进行观察者内前后一致性检验（可重复性分析），组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）值越高表示一致性越好，ICC为0.5~0.69表示一致性较好，ICC为0.70~0.89表示一致性好，ICC≥0.90表示一致性极佳。

主弯为胸弯（Lenke Ⅰ型或Ⅱ型）45例、胸腰弯/腰弯（Lenke Ⅴ型）22例。使用Surgimap软件与传统测量法测量的主弯Cobb角分别为49.4°±8.2°和41.4°±15.6°，两种方法测量结果的绝对平均差值为8.3°±4.4°。使用Surgimap软件测量Cobb角的平均时间为（5.2±0.7）min（范围为4.6~6.3 min），使用传统测量方法的时间为（8.8±1.5）min（范围为7.9~9.5 min），两种测量方法测量时间差为（3.6±0.9）min，差异有统计学意义（t=2.57，P＜0.01）。

使用Surgimap法测量的67例患者的冠状位与矢状位参数总体可信度有极佳的一致性，在冠状位上，对主弯Cobb角测量的一致性极佳，ICC为0.972 [95%置信区间（confidence interval，CI）：0.932~0.985]；矢状位上，对TK、TLK、LL测量的一致性极佳或好，ICC分别为0.924（95% CI：0.895~0.946）、0.875（95% CI：0.834~0.912）、0.962（95% CI：0.875~0.987）。见表 1。

表 1 (Tab 1)

表 1 Surgimap软件的可信度分析 Tab 1 Reliability analysis of Surgimap software n=67, θ/(°) Angle Resident 1 Resident 2 Resident 3 Associate chief physician ICC 95% CI Coronal main curve Cobb angle 43.7±8.3 46.3±5.2 56.3±10.2 51.2±6.5 0.972 (0.932, 0.985) TK (T4-T12) 20.2±8.2 27.4±12.2 21.6±6.4 23.8±5.2 0.924 (0.895, 0.946) TLK (T10-L2) 4.7±8.2 8.3±3.2 16.5±4.2 12.7±5.4 0.875 (0.834, 0.912) LL (L1-L5) 39.2±3.2 49.3±12.3 52.8±18.5 42.2±10.4 0.962 (0.875, 0.987)   TK: Thoracic kyphosis; TLK: Thoracolumbar kyphosis; LL: Lumbar lordosis; ICC: Intraclass correlation coefficient; CI: Confidence interval

表 1 Surgimap软件的可信度分析 Tab 1 Reliability analysis of Surgimap software

对3名住院医师前后2次分别使用2种测量方法测量的冠状位与矢状位参数进行一致性分析，使用Surgimap软件测量的结果一致性极佳或好（ICC为0.875~0.984），传统测量方法一致性好或较好（ICC为0.625~0.768），见表 2。

表 2 (Tab 2)

表 2 传统测量法与Surgimap软件可重复性分析 Tab 2 Repeatability analysis of traditional measurement method and Surgimap software n=67, θ/(°) Angle Traditional measurement method   Surgimap software Firstly Secondly ICC   Firstly Secondly ICC Coronal main curve Cobb angle 51.9±10.2 46.7±8.9 0.723 50.7±6.2 48.9±5.4 0.875 TK (T4-T12) 25.6±4.6 20.2±7.6 0.684 24.3±2.7 21.9±2.3 0.984 TLK (T10-L2) 13.8±5.1 8.9±4.5 0.625 11.1±4.0 10.2±2.5 0.947 LL (L1-L5) 43.7±7.2 46.9±6.9 0.768 46.4±3.9 44.2±5.8 0.914   TK: Thoracic kyphosis; TLK: Thoracolumbar kyphosis; LL: Lumbar lordosis; ICC: Intraclass correlation coefficient

表 2 传统测量法与Surgimap软件可重复性分析 Tab 2 Repeatability analysis of traditional measurement method and Surgimap software

传统Cobb角的测量通过油性笔、直尺与量角器在X线片上手动绘测，主要采用终板法，当终板显示不清晰时可采取椎弓根法替代，将两终板延长线垂线的夹角定义为Cobb角。该方法对于X线片的损伤大，不利于X线片保存，过多的画线扰乱视野、干扰医师判断，不利于重复测量。

随着科技进步，各类测量技术逐步兴起，在PACS影像系统内研发出测量Cobb角的工具，测量原理与传统测量方法相同，但其通过窗宽、窗位、局部放大等后处理技术能较准确地定位上、下端椎，缩短测量时间，并且精确度提高，使测量的Cobb角保留至小数位后2位^[4]。但该技术只能在PACS系统上操作，无法导出测量的数据与X线片。智能手机软件Tiltmeter兴起后，通过智能手机中倾斜仪感应器测量Cobb角，并且可将测量的数据储存在软件中，极大地减轻了科研工作者手动记录数据的烦恼^[5]。

目前，新上市的Surgimap软件已成为国际上应用广泛且颇受好评的产品，该工具测量Cobb角有较好的可行性与可重复性，具有强大的智能引导教学功能，辅助教学各类参数的测量，为初学者乃至非脊柱专业的广大骨科医师带来极大便捷。此外，该工具能够自动识别脊柱的椎体位置，且在数据及图像的导出上更具优势，有利于学者建立个人数据库以进行系统性分析。

当前，AIS的主流分型方法是2001年提出的Lenke分型^[6]，根据主弯及次弯的分布将AIS分为6型，并通过腰椎与矢状位的修正从三维角度评价脊柱侧凸。而Lenke分型的根本依据是每个弯的Cobb角，5°~10°的误差足以改变AIS的分型，从而影响患者治疗策略。Cobb角的准确度与测量过程中多个因素有关。

首先，Cobb角测量与端椎的选取密切相关，Potter等^[7]研究结果显示端椎选择的可重复性为77.3%~92%（Kappa值为0.69~0.88），可信度仅为48.7%（Kappa值为0.3）。经验不足的外科医师在端椎的选择上会出现1~2个节段的误差，尤其是在次弯的选择。研究表明，上端椎的选择通常比下端椎更容易出错，由于大部分全长X线片中胸椎与纵隔、肺组织及肋骨重叠，常导致胸弯的上端椎不易辨认，尤其是上终板。尽管我们可选择椎弓根替代，但其导致的误差不可避免。而下端椎常因位于腰椎、旋转角度过大而引起测量误差。研究表明，即使去除对端椎判定误差的影响、使用清晰度较好的X线片，不同观察者之间的测量结果仍有3°~10°的误差^[8]。

其次，Cobb角本身的大小也是影响其测量结果的因素之一。随着Cobb角的增大，组间差异更大，传统测量法步骤多、耗时长，使误差累计放大，而误差与工作态度、划线时的准确性也密切相关。AIS分型的判定也常因为主弯的选择错误、结构弯与非结构弯的判断错误而引起分型错误^[9]，影响治疗策略。

此外，Cobb角测量的准确度与患者的特异性、测量者的经验密不可分，由于不同患者终板形状不一，部分特殊患者如合并休门病^[10]通常可出现椎体的楔形变，这会严重干扰测量者；青少年的椎体常存在发育尚未成熟的情况，终板呈曲面，也易引起测量误差^[11]。Cobb角的测量作为脊柱外科的基础操作，通常由最年轻的住院医师完成，不同医师对于Cobb角的理解及测量的精准度都是需要考虑的因素。

（1）可行性与可重复性高。3名住院医师先后2次对Cobb角进行测量，组内误差小，可重复性佳。在冠状位与矢状位参数上，使用Surgimap法测量结果的一致性极佳或好（ICC为0.875~0.984），传统测量法一致性好或较好（ICC为0.625~0.768）。尽管两种方法的一致性都可接受，但本研究选择Cobb角＞40°且临床上认为应接受手术治疗的病例，是为检验Cobb角的测量是否会影响AIS的Lenke分型及治疗方式的选择。传统测量方法尽管稳定性好，但两次测量结果之间有4°左右的差异，足以影响研究者是否决定对患者进行手术。而Surgimap软件测量主弯Cobb角＞40°的研究者间ICC为0.972（95% CI：0.932~0.985），测量矢状位参数的ICC也均＞0.85，证明研究者间Surgimap测量方法稳定性更好。

（2）效率高，学习曲线短。本研究对67例患者的脊柱全长X线片进行Cobb角测量，涵盖冠状位与矢状位2个维度，结果发现使用Surgimap软件测量的平均时间比传统测量法短（3.6±0.9）min，较传统测量方法的测量时间节省近1/3。表明在人工智能的步骤引导下，临床医师可快速掌握操作技能，极大地缩短测量时间。此外，使用Surgimap软件测量侧凸角度时，可以自动进行图片的锐化和加深处理，一定程度上减少上胸椎阴影的干扰；在矢状位Cobb角的测量中，系统具有对椎体自动识别引导的功能，有助于研究者准确辨识椎体的具体节段，提高测量的准确度。

（3）便于数据图像的导出与分析。Surgimap软件不仅在Cobb角的测量方面提供较好的精准度与可行性，还能够测量后纵韧带骨化症中颈椎K线、椎管狭窄中椎管大小及评估滑脱程度等，同时目前能够批量导出数据及测量完成的图像，用于进一步的科研分析与学术交流。此外，该工具具有病例规划功能^[12]，为脊柱侧凸后路三维矫形截骨提供了可靠依据。但是该工具对摄片技术提出了一定要求，EOS^®低剂量成像系统将是未来的发展趋势^[13]。

总之，Surgimap软件对Cobb角的测量优于传统测量方法，具有效率高、学习曲线短的优势，且其批量导出数据与图像的功能为广大科研工作者提供了极大便捷，有望在广大脊柱畸形研究领域应用和推广。