使用智能手机的集成倾角仪快速测量胸腰椎后凸：有效性和可靠性研究

科学报告|(2022) 12:8745| https://doi.org/10.1038/s41598-022-12690-81 打开快速测量胸腰椎后凸畸形使用智能手机的集成倾角计：有效性和可靠性研究黄天机1、赵增辉1、王林1、张超1、赵润涵1、创雄1、钟未央1,2 & 罗小吉1,2本研究的目的是评估两种测量胸腰椎后凸畸形的方法的准确性、可靠性和时间要求：使用图片存档和通信系统 (PACS) 的传统方法和使用集成倾角仪的新方法。智能手机。通过 PACS 和这种新颖的智能手机方法测量了 100 名连续患者的胸腰椎后凸角。通过多种统计方法对测量的角度进行分析，并对两种测量工具的准确性、可靠性和时间要求进行比较。 PACS测得的胸腰椎后凸畸形平均值为21.43±12.96°，智能手机测得的平均值为21.03±13.01°。这两种方法的 Bland-Altman 图显示平均差异为 0.4°，一致性范围为 -2.4° 和 3.2°。单因素方差分析显示不同观察者和不同方法的测量结果之间没有显着差异（F = 0.080，P = 0.999）。这两种方法对胸腰椎后凸的四次重复测量的平均值的组内相关系数（ICCs）为0.997（0.995-0.998），表明两种方法具有高度相关性。ICC结果表明，这两种方法之间的一致性对于所有胸腰椎后凸畸形的测量都非常好，并且新型智能手机方法的观察者间和观察者内的可靠性非常好。与独立样本 t 检验进行比较时，PACS 方法 (36.95 ± 0.98 s) 花费的时间明显长于智能手机方法 (17.68 ± 0.97 s)（P = 0.000）。与 PACS 方法相比，这种使用智能手机集成倾角仪的新方法具有令人满意的有效性和可靠性。此外，新方法比 PACS 方法花费的时间要少得多。用智能手机测量比使用更方便PACS，它始终植根于全尺寸计算机。总之，这种使用智能手机集成测斜仪的新方法在测量骨质疏松性椎体压缩性骨折（OVCF）患者的胸腰椎后凸时快速、方便、准确和可靠。缩写PACS 图片存档和通信系统 OVCFs 骨质疏松性椎体压缩性骨折 ICCs 组内相关系数骨质疏松性椎体压缩性骨折 (OVCF) 可能导致严重的胸腰椎后凸畸形，这给脊柱外科医生带来了一些挑战1.胸腰交界处OVCFs患者胸腰椎后凸明显大于健康志愿者，经皮后凸成形术后可明显减轻2.准确测量胸腰椎 OVCFs 患者胸腰椎后凸畸形有助于选择治疗方案和预测预后。传统的测量方法，1重庆医科大学第一附属医院骨外科，中华人民共和国重庆 400016. 2这些作者贡献相同：钟未央和罗小吉。邮箱：zhongweiyang@hospital.cqmu.edu.cn； cy2982@163.com 科学报告|(2022) 12:8745 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-12690-82图1。胸腰椎后凸的测量。 T10、L2椎体识别后，在T10上终板上画一条线，在L2下终板上再画一条线；两条线之间的夹角代表胸腰椎后凸的程度。使用记号笔和量角器，既不方便又费时，小后凸角患者用终板垂直线夹角比较麻烦，容易沾膜3.当前的黄金标准依赖于图片存档和通信系统 (PACS)，这些系统通常植根于医院计算机系统，缺乏便携性以及大量用户群的便捷访问性4.一些 iPhone 应用程序已设计并用于测量横向 X 光片中的后凸角；然而，这些应用程序有一些不可避免的缺点，包括费用和缺乏软件稳定性5.倾角计是几乎所有智能手机的内置功能，可用于在摄影或其他情况下测量智能手机的倾斜度。我们介绍了一种使用智能手机集成倾角仪测量胸腰椎后凸的新方法，并分析了这种新方法的准确性和可靠性。材料和方法所有方法均按照相关指南和规定进行。本研究经重庆医科大学第一附属医院伦理委员会批准，无需知情同意。患者选择。回顾性回顾了我院连续收治并诊断为 OVCFs 的 100 例患者。纳入标准是清晰的侧位 X 线平片和胸腰段 (T10-L2) 一处或多处急性或慢性骨质疏松性压缩性骨折。排除标准是脊柱肿瘤、脊柱结核和化脓性脊柱感染。测量方法。胸腰椎后凸定义为T10上终板与L2下终板之间的夹角（或垂直于上述两个终板的垂直线之间的夹角）2（图。1）。使用 PACS 的胸腰椎后凸测量是通过使用 PACS 的集成系统手动标记线并自动读取它们来实现的。研究中使用的智能手机是 HUAWEI Mate 20 Pro。三款徕卡后置摄像头的分辨率分别为 4000 万、2000 万和 800 万像素。该智能手机中内置的倾角仪用于在横向平片 X 光片上测量胸腰椎后凸。内置倾角传感器的精度为 1 度。将 X 光胶片放在位于墙上的胶片查看器上；因此，假设 X 射线胶片是铅垂的（图 2）。首先，确认 T10 的椎体，将智能手机的某个边缘对准 T10 的上终板，并记录智能手机屏幕上显示的角度（图 2A）。其次，确认L2的椎体，将智能手机的同一边缘对准L2的下终板，并记录智能手机屏幕上显示的角度（图2B）。第三，我们计算并记录了这两个角度之间的差异，这代表了胸腰椎后凸。由于智能手机不是透明的，因此在将智能手机边缘对准端板线时可能会产生错误；观察者应该尽量避免这种潜在的错误。在不了解患者信息的情况下，两名观察员（观察员 A 是主治脊柱外科医生，观察员 B 是接受普通骨科培训的骨科住院医师）胸腰椎后凸畸形 科学报告|(2022) 12:8745 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-12690-83图 2。智能手机中的集成倾角仪用于测量侧位 X 射线平片上的胸腰椎后凸。 (一个) 首先，确认 T10 的椎体，将智能手机的某个边缘对准 T10 的上端板，并记录智能手机屏幕上显示的角度。 (乙) 其次，确认L2的椎体，将智能手机的同一边缘对准L2的下端板，并记录智能手机屏幕上显示的角度。使用这种新方法进行培训和实践独立评估了 X 光片。 PACS 和智能手机获得的每个角度在 2 周内测量了两次。四个测量的顺序如下：第一次使用 PACS（第一周），第一次使用智能手机（第三周），第二次使用 PACS（第五周），第二次使用智能手机（第七周） .为了减少可能的回忆，X 光片的顺序是使用 Excel 软件中的 RAND 函数随机重组的。使用秒表记录每次测量所用的时间。为了模拟临床使用的实际测量过程，PACS的测量时间从在PACS中输入射线照片编号开始，到记录角度结束；智能手机的测量时间从激活集成倾角计功能开始，到记录角度结束。使用Excel 2016共记录了800个（一百个胸腰段×两种方法×两次×两名观察者）胸腰椎后凸角。统计分析。以盲法进行统计分析。所有数据均采用SPSS 21.0进行分析。 Kolmogorov-Smirnov 检验用于检查值是否正态分布。在 MedCalc 软件中进行 Bland-Altman 分析，以评估这两种方法的平均值之间的一致性。单因素方差分析用于评估不同观察者和不同方法的所有测量值之间的差异。通过双向随机组内相关系数（ICCs）分析两种测量方法的可靠性。 ICC 值将可靠性分为五个等级：差（0.00-0.20）、一般（0.21-0.40）、中等（0.41-0.60）、一般或良好（0.61-0.80）和非常好（0.81-1.00）。还通过独立样本 t 检验比较了不同测量方法所需的时间。显着性阈值设置为 0.05。结果本研究回顾了来自骨质疏松性椎体压缩性骨折患者（12 名男性和 88 名女性）的 100 幅侧位 X 光片。所有患者的平均年龄为 71.8 ± 9.00 岁。正如 Kolmogorov-Smirnov 试验所证实的那样，所有胸腰椎后凸畸形的测量值均呈正态分布。 PACS测量胸腰椎后凸的平均结果为21.43±12.96°，智能手机测量的胸腰椎后凸平均结果为21.03±13.01°。图 3 显示了 Bland-Altman 图，其中包含这两种方法之间的平均差异 (0.4°) 和一致性极限 (− 2.4° 和 3.2°)。大部分数据在一致性范围内，说明这两种方法的一致性较好。单因素方差分析显示不同观察者和不同方法的测量结果之间没有显着差异（F = 0.080，P = 0.999）（表 1）。这两种方法胸腰椎后凸四次测量的平均值的ICC为0.997（0.995-0.998），表明这两种方法具有高度相关性。表 2 表明，这两种方法之间的一致性对于胸腰椎后凸的每次测量都非常好。表 3 显示，使用这种新型智能手机方法测量胸腰椎后凸畸形的观察者间和观察者内的可靠性非常好。与独立样本 t 检验 (P = 0.000) 相比，使用 PACS 所需的时间 (36.95 ± 0.98 s) 明显长于使用智能手机进行相同测量所需的时间 (17.68 ± 0.97 s)。讨论传统的手动方法和 PACS 方法在测量脊柱参数方面各有优缺点7.电子设备，尤其是智能手机，已被用于评估骨科患者的不同情况。一些应用程序已被用于测量肩部的运动范围8, 弯头9， 手腕10和膝盖11.颈椎的运动12, 胸13和腰椎14也被各种类型的 iPhone 应用程序评估过。 科学报告|(2022) 12:8745 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-12690-84图 3。布兰德-奥特曼情节。中心的实线代表平均差，两条外部虚线代表一致性极限（95% 置信区间）。胸腰椎后凸（°）PACS A t121.33 ± 13.47PACS A t220.99 ± 12.93PACS B t121.58 ± 13.42PACS B t221.83 ± 12.89智能手机 A t120.70 ± 13.32智能手机 A t221.05 ± 13.12智能手机 B t120.96 ± 12.82智能手机 B t221.39 ± 13.16显着性（P值）0.999表格1。所有测量的平均值 ± SD 值及其比较。 P值表示同一列中值之间的显着性。 PACS A t2：观察者A第二次使用PACS的结果，以此类推。 Smartphone B t1：观察者B第一次使用智能手机的结果，以此类推。国际刑事法院 (95% CI)磷价值Observer A t1 PACS 与智能手机胸腰椎后凸畸形0.965 (0.948–0.976)0.000Observer A t2 PACS 与智能手机胸腰椎后凸畸形0.968 (0.952–0.978)0.000Observer B t1 PACS 与智能手机胸腰椎后凸畸形0.958 (0.938 -0.971)0.000观察者 B t2 PACS 与智能手机胸腰椎后凸畸形0.963 (0.946–0.975)0.000表 2。使用 PACS 和智能手机进行每次测量的结果的可靠性。已经引入了一些 iPhone 应用程序来测量不同临床条件下侧位 X 光片上的 Cobb 角。雅克等人。开发了一款名为 Cobbmeter 的 iPhone 应用程序，并证明了这款新应用程序的出色可靠性，该应用程序被发现并不逊于在横向 X 射线胶片上测量 Cobb 角的传统手动方法5.李等人。将“Sagittalmeter Pro”应用程序与 PACS 在测量脊柱骨盆矢状面参数方面进行比较，结果表明该应用程序具有良好的评估者内部和评估者间信度，表明该应用程序在计划脊柱手术时非常有用且节省时间6.沙赫里等人。验证了 Goniometer-Pro 应用程序作为测量胸曲率值的高度准确和可靠的方法15.然而，在测量脊柱的这些后凸参数时，智能手机应用程序有其自身的缺点。由于缺乏更新和日常维护，这些应用程序与最新的智能手机不兼容。额外的费用和潜在的错误使它们不如智能手机的内置功能友好4.这些应用程序大多基于 Apple iPhone 平台，因此不包括在发展中国家常见的 Android 和其他智能手机系统的用户。 科学报告|(2022) 12:8745 |https://doi.org/10.103