特发性脊柱侧凸患者 X 线透视技术的相互变异性 (IVIS)

本研究旨在通过评估图像质量、可靠性和一致性以及测量辐射剂量来评估 LFT 是否足以作为 AIS 初始评估和/或后续后续监测的临床放射学。

材料和方法 研究设计 本研究分为两部分：实验部分和临床部分。 实验部分的目的是使用儿科躯干模型评估图像质量的物理特性和基于观察者的 LFT 和 ORT 评估，并测量辐射暴露。 还评估了两个“3D 打印”脊柱侧凸模型 (3DPS) 的射线照片的图像质量，其中确定了 LFT 和 ORT 的一致性和可靠性。 临床部分的目的是评估我们门诊 AIS 的 LFT 射线照片的实际临床检查的评估者间可靠性。 理想情况下，应使用 LFT 和 ORT 技术在临床 X 光片上确定“一致性”。 然而，这将需要“同时”进行双重检查，从而使参与者暴露在过多的辐射中。 这在道德上被认为是不可行的；相反，我们对 3DPS 进行了双重检查。 按照 Langensiepen 等人的建议评估可靠性和一致性 2 本研究经当地研究伦理委员会（期刊编号：17025334）评估和批准。

LFT 和 ORT 的成像系统设置 分别在 ORT 和 LFT 的后前位或前后位投影中进行检查。 患者面向图像增强器/探测器或辐射管站立，臀部和膝盖伸展，双脚分开 10 厘米。 将两个铅围裙放置在肩胛间（乳房）和骶骨（生殖器）区域。 LFT 到辐射管（源到检测器）的距离为 100 cm，ORT 为 230 cm。 对于 LFT，需要胸椎和腰椎的两张图像来覆盖胸腰椎。 对于 ORT，只需要一次曝光。 LFT 在 DelftDI D2RS 系统上进行，荧光镜曝光为每秒 4 个脉冲/帧，ORT 使用具有自动曝光控制的数字 Carestream DRX-Evolution 系统进行。 评估了以下采集参数：管电势（85 kVp，LFT 的密度设置为低，ORT 的密度设置为 0），均带有网格，使用手动曝光 (LFT) 和自动 mA 选择曝光控制 (ORT) LFT 无需额外过滤，ORT 无需额外过滤（1 mm Al + 0.1 mm Cu）。 ORT 的 0.139 毫米像素尺寸提供了 3.6 lp/mm 的最大分辨率。 LFT 的 0.159 毫米像素尺寸提供了 3.1 lp/mm 的最大分辨率。

评估者 在实验部分，基于观察者的评估由 3 名评估者进行一次。 评估员 1 是一位经验丰富（22 年执业）的儿科整形外科医生，评估员 2 是一位经验丰富（16 年执业）的儿科整形外科医生，评估员 3 是一位有 10 年执业经验的放射线技师。 评估员 1 对主要物理特征进行了所有分析。 对于 3DPS，CA 的测量和根据 Nash 和 Moe (NM) 的分类作为单次会话进行了 3 次，间隔至少 1 周。 在临床部分，评估员 1 和 2 在一次会议中分析了临床放射照片。评估员对患者身份和临床信息不知情。 所有图像评估均在 PACS 系统（Impax 6.4.0， Agfa ® HealthCare, Mortsel, Belgium) 由 3 名评估员分别在 3 兆像素的观察站上进行。

第 1 部分。LFT 和 ORT 成像系统的图像质量评估 儿科躯干模体 儿科全身模体“PBU-70”通过射线照相检查图像质量。 我们只选择了一个身高 105 厘米的 4 岁儿童的幻影躯干，具有真人大小的全身拟人化测量结果，其中嵌入了合成骨骼、肺、肝脏、纵隔和肾脏的软组织替代物（幻影).16 我们使用这两种技术进行了 25 次射线照相检查，每次记录时都会放置和重新定位模型。

两个 3D 打印的 AIS 模型 使用这两种技术记录了两个具有轻微和严重腰椎侧凸的 3DPS 的射线照片。 我们用这两种技术进行了一组 X 光片检查。 三名评估者至少间隔 1 周对 CA 和 NM 进行了 3 次测量。 使用组间相关性分析以及平均绝对差 (MAD)、测量标准误差 (SEM) 和 Bland-Altman 图的平均差分析以及对系统性差异。 我们定义了使用量角器用于医疗目的的直接测量的准确性。 这被视为整体准确性的替代衡量标准。 体模和 3DPS 如图 1 所示，射线照片如图 2 所示。

图1。 儿科全身模型“PBU-70”和两个 3D 打印脊柱侧弯模型之一。

图 2. 使用 3D 打印脊柱侧弯模型（左上四个）和模型（右上两个）的 LFT（较暗图像）和 ORT（较亮图像）的射线照片。 具有感兴趣区域（左下）的脊柱侧凸 X 光片 (ORT) 和临床 LFT X 光片（右下）。

图像质量评估的主要物理特征：噪声、对比度和 SNR 我们检查了模体和两个 3DPS 的 LFT 和 ORT 射线照片的成像特征。 对使用这两种技术的幻影的二十五张连续射线照片进行了评估。 客观的主要物理特征是对比度、随机噪声、信噪比和对比度噪声比。 对比度被定义为骨椎脊柱的两个预定义位置与脊柱周围相邻组织之间的相对信号差异，即脊柱感兴趣的正方形区域，其中包括上下椎弓根和终板, 以及相邻软组织的类似感兴趣区域, 其中不包括骨软组织 (参见图 2)。 随机噪声被定义为均匀曝光时图像上信号的波动，用标准偏差表示。 14,17 SNR 被定义为信号（定义为物体的信号）除以标准偏差（背景）的比率。 17 CNR 定义为信号（定义为物体信号与背景信号的差异）除以标准偏差（背景）的比率。 图 2 显示了这些感兴趣区域和幻影的射线照片、3DPS 以及使用 LFT 的临床射线照片。

使用解剖结构可见性的基于观察者的图像质量评估方法出于伦理原因，我们只对幻影和 3DPS 的图像进行基于观察者的评估，因为我们不想让患者接受 ORT 和 LFT 的双重检查. 我们使用两种基于观察者的方法来比较图像质量，即图像标准得分 (ICS) 和视觉分级分析 (VGAS)。 14,18 我们将参考 LFT 图像与所有 25 个 ORT 图像进行比较，并将 ORT 图像与所有 25 个 LFS 图像进行比较。 参考图像是随机选择的。 14 使用 ICS，通过观察者将特定结构与参考图像中的相同结构进行比较来评估特定结构的图像质量的绝对水平；因此，观察者的决策阈值是恒定的。 观察者的任务是确定与参考 (0)（标准）相比，特定结构是否在视觉上得到了更好的再现 1 或视觉再现较差。 我们将腰椎 (L3) 和胸椎 (Th6) 的 ICS 计算为 ICS=∑Ii=1∑Cc=1 ∑Oo=1 Fi,c,o IxCxO 其中 Fi,c,o = 满足图像的标准 c我和观察者o。 Fi,c,o = 1 如果满足标准 c；否则，Fi,c,o = 0，I = 图像数，C = 标准数，O = 观察者数。 LFT 和 ORT 评估的图像数量为 25 (I = 25)，评估者数量为 3 (O = 3)，胸椎标准数量为 6，腰椎标准数量为 7 (C = 6 为胸椎，C = 7 为腰椎）根据所选的 CEC 标准。

我们还使用 VGA 方法对外观进行分级，方法是根据 Månsson 对两种射线照相技术图像之间特定解剖结构的可见性进行分级。 18 可见性根据五级等级分级：与参考图像中的相同结构相比，图像中特定结构的可见性明显较差 (-2)，略低于 (-1)，等于 (0)，略好于 (+1)，或明显好于 (+2)。 我们将腰椎 (L3) 和胸椎 (Th6) 的 VGAS 计算为 VGAS=∑Ii=1∑Ss=1 ∑Oo=1 Gi,s,o IxSxO 其中 Gi,s,o = 分级 (-2, - 1、0、+1 或 +2) 对于图像 i、结构 s 和观察者 o； I =图像数量； S = 结构数； O = 观察员人数。 LFT 和 ORT 评估的图像数量为 25 (I = 25)，评估者数量为 3 (O = 3)，胸椎标准数量为 6，腰椎标准数量为 7 (C = 6 用于胸椎，C = 7 用于腰椎）根据所选的 CEC 标准。 具体评估的（脊椎）结构符合 1990 年和 1996.19-21 年关于放射诊断图像质量标准的欧洲指南 1990 年的 CEC 腰椎标准被选择用于图像的胸部评估，因为它们侧重于骨质脊椎结构以及邻近的软组织。 对于腰椎评估，选择了 1996 年的 CEC 腰椎标准，因为它们还包括对骶髂关节的评估。

辐射剂量 LFT 和 ORT 的记录系统通过集成的 DAP 计测量剂量面积积 (DAP)，并将这些与图像一起存储。 使用 X 射线剂量测定软件（PCXMC，2.0 版；Stuk，赫尔辛基，芬兰）的蒙特卡罗计算用于确定有效辐射剂量。 这是基于记录的 DAP 和幻影的主要患者大小以及技术和几何曝光参数。

第 2 部分：使用 LFT 评估 AIS 射线照片的临床可靠性 使用 LFT 的临床常规射线照片 低剂量透视技术是我们用于 AIS 3 年的常规常规临床射线照相方法。 136 名患有 AIS 的青少年患者被列为参与者。 F:M 的性别比例约为 2:1。 平均年龄为 13.4 岁（范围 6-17 岁）。 我们检索了 136 名 AIS 患者的 342 张 LFT 图像。 两名独立的评估人员对六项放射学参数进行了一次单独测量，他们对临床数据和之前的评估不知情。 参数是 CA、用于确定 CA 的上下椎骨的水平、NM 以及顶椎左右两侧的 Metha 角。 表 1 显示了参与者的射线照相特征。 图 2 说明了标准的临床 LFT 射线照片。

表格1。 根据King和Moe的分类分配参与者。 类型 1：“S”形畸形，其中两条曲线都是结构性的并穿过 CSVL（中线），腰曲线大于胸曲线。 2型：“S”形畸形，双侧曲线均呈结构性，横跨CSVL，胸曲线大于或等于腰曲线。 类型 3：主要胸弯，其中只有胸弯是结构性的并穿过 CSVL。 类型4：长“C”形胸弯，第五腰椎在骶骨上居中，第四腰椎倾斜进入胸弯。 类型5：双胸曲线。

Dextro convex Sinistro convex Type 1 7 29 Type 2 10 0 Type 3 24 5 Type 4 22 28 Type 5 2 1 Unclassifiable 8 统计分析 使用类间相关系数 (ICC) 评估可靠性。 在两个 3DPS 模型的第 1 部分中，使用 2 路混合模型评估 CA 和 NM 的内部和内部可靠性，以确保 3 个评估者的 3 个独立测量的一致性。 一致性被定义为平均差异的 MAD、SEM 和 Bland-Altman 图，分别对显着性和系统性差异进行单向 t 检验和逻辑回归的额外分析。 在临床评估的第 2 部分中，使用 ICC 的 2 向混合模型评估了 CA 的单一测量值和两名评估者的其他 5 个射线照相参数，以获得评估者间可靠性的绝对一致性。

ICC 评估的评分者间和评分者内的可靠性被认为具有以下一致性限制：差； 0.0-0.20 轻微； 0.21-0.40 公平的; 0.41-0.60 缓和; 0.61-0.80 重大的;和 0.81-1 近乎完美。 对 SNR 和 CNR 的差异、图像质量的差异和辐射剂量进行了独立样本 t 检验或 Mann-Whitney 非参数检验。 这取决于是否存在正态分布。 这是通过 Kolmogorov-Smirnov 和 Shapiro-Wilk 测试和 QQ 图评估进行测试的。 我们将 p 值 <0.05 视为重要结果。 ICC 和其他统计评估是使用 IBM SPSS Statistics，版本 22（IBM©，芝加哥，伊利诺伊州，美国）进行的。