美國骨科研究學會官方期刊論文：三維超聲是有效評估AIS患者脊柱旋轉角的創新無輻射方式
多項研究已經證明三維超聲成像是脊柱側彎評估的可靠手段。前期研究驗證了三維超聲成像測量脊柱冠狀面與矢狀面曲度的準確性，而脊椎的軸向旋轉（axial vertebral rotation, AVR）同樣也能得到有效測量，其有效性和可靠性得到了研究數據的支持，論文發表在美國骨科研究學會的官方期刊《JOR Spine》上。
青少年特發性脊柱側彎（adolescent idiopathic scoliosis, AIS）是一種三維脊柱形變。除了評估冠狀面和矢狀面上的脊柱形變，軸向旋轉是脊柱側彎的重要評估依據，也是預測彎曲進展的重要風險因素之一。對支具佩戴、特定運動療法（physiotherapeutic scoliosis-specific exercises，PSSE）等非手術治療方法的評估，通常依據的正是它們對脊椎旋轉的矯正效果。因此，能準確測量AVR的工具對管理彎曲進展至關重要。
脊柱冠狀面超聲影像
脊柱矢狀面超聲影像
目前有哪些主流的AVR角測量手段？
01.脊柱側彎測量尺
弊端：不能直接測量脊柱旋轉；未知在前傾和站立姿勢下脊柱旋轉是否存在耦合性關聯或是分別有所不同。
利用人體組織中某種原子核的核磁共振現象，將所得射頻信號經過電子計算機處理，重建出人體某一層面的圖像。沒有輻射暴露的危險，可準確測量AVR角。
弊端：儀器昂貴；只能採用卧位姿勢，而卧位與站立位的耦合關聯性尚未有文獻支持；成像時間較長。
由於現行的脊柱側彎檢測方式各有缺憾，中慧醫學成像的創新三維脊柱超聲成像技術Scolioscan®得到青睞，它對冠狀面和矢狀面上脊柱彎曲的測量評估得到多項研究數據支持，20多篇國際醫學出版物文章證明其可靠性和準確性。此項研究進一步通過與EOS的對比，驗證三維超聲成像測量AIS患者AVR角的有效性及可靠性。
研究活動中的三維超聲檢測使用中慧醫學成像的脊柱側彎評估設備Scolioscan®，這台儀器配置寬度為7.5 cm、中心頻率為7.5 MHz的線陣超聲探頭，結合電磁空間傳感器以記錄掃描過程中探頭的位置及方向，掃描時間大約30秒鐘。
Scolioscan®超聲探頭
Scolioscan®電磁空間傳感裝置
三維超聲在直立的姿勢下即可檢測，保持脊柱的自然彎曲狀態，由支撐柱從鎖骨和髂骨處固定檢測者姿勢，保持成像的穩定性。
可靠性
由於三維超聲檢查的脊柱掃描和角度測量是人工操作的，脊柱軸向旋轉的評估便有可能受到人為因素的影響，因此研究團隊對三維超聲測量AVR角度的可靠性進行了實驗論證。
研究團隊使用組內相關係數（intra-class correlation coefficient，ICC）、平均絕對誤差（mean absolute difference，MAD）、測量標準誤（standard error measurement，SEM）和Bland–Altman偏差這幾個指標，衡量三維超聲檢查中同一操作員兩次掃描之間以及兩個操作員/測量員之間的結果差異性。
A. 可靠性驗證——評估掃描操作的可重複性
檢驗同一操作員兩次掃描之間以及兩名操作員掃描之間的結果差異性
研究團隊安排了20名AIS患者（Cobb角度：26.6 ± 9.1°）接受兩次三維超聲掃描，其中10名患者的兩次掃描由同一個人進行，另外10名患者由兩個操作員進行兩次掃描。
分析結果顯示，同一操作員兩次掃描結果之間的ICC、MAD、SEM分別是0.975、1.6°、1.4°，兩名操作員掃描結果之間的ICC、MAD、SEM分別是0.969、2.2°、1.7°。大於0.95的ICC值證明三維超聲在AVR測量上有高度的可靠性。
Bland–Altman分析顯示連續掃描的偏差小於0.5°，説明通過不同掃描操作獲取的圖像測量AVR角的結果具備一致性，可靠性得到數據驗證。
B. 可靠性驗證——評估角度測量的可重複性
檢驗同一測量員兩次測量之間以及兩名測量員測量之間的結果差異性
研究團隊安排了兩名測量員測量三維超聲影像中的AVR角度，一名測量員為高年資的相關軟件使用者，另一位則為低年資的相關軟件使用者。他們獨立工作，通過Scoliostudio軟件，分別從相同的掃描結果中挑選出經過重構的水平面圖像，用於測量AVR角，這項工作他們進行了兩次，中間間隔一週。
Scoliostudio軟件對Scolioscan®掃描得到的影像進行三維測量分析
最後的分析結果顯示，測量員1兩次測量之間的ICC、MAD、SEM分別是0.987、1.2°、1.1°，測量員2兩次測量之間的ICC、MAD、SEM分別是0.969、1.9°、1.6°，Bland–Altman分析顯示兩名測量員各自連續測量的偏差均小於0.5°。
兩名測量員AVR測量結果之間的ICC、MAD、SEM分別是0.953、2.2°、2.0°，Bland–Altman分析顯示兩名測量員測量之間的偏差小於0.5°。
儘管高年資和低年資測量員測量結果間的MAD有2.2°，但在實際臨牀應用中，這個數值在容許值以內，且相應的ICC大於0.9。由此可見，有不同經驗的測量員使用自定義的三維分析軟件都能夠實現可靠的AVR測量，而更豐富的測量經驗有助於結果準確度的提高。
有效性
研究人員讓另外的29名患者在同一天進行EOS的雙平面X光檢查和Scolioscan®三維超聲檢查，兩名有着不同AVR測量經驗的三維超聲研究員通過超聲圖像，評估這29名患者的AVR角度（共55處彎曲，Cobb角度：26.9 ± 11.3°）。
EOS（全身骨骼三維建模成像系統）以低輻射劑量對患者全身肌肉骨骼進行正側位同步掃描，在獲得患者正側位雙平面全身1:1的X射線影像基礎上，通過三維建模工作站對患者全身骨骼進行三維重建，從而測量AVR角，本研究以此為金標準對比三維超聲。
EOS
（圖片源於網絡）
每位患者EOS三維建模加AVR測量平均花費20分鐘，三維超聲掃描成像及角度測量平均花費3分鐘。
比較兩種檢測方式的AVR角度測量結果，統計得出兩者的ICC、MAD、SEM分別是0.930、2.7°、2.4°，Bland–Altman分析顯示兩種檢測結果之間的偏差小於1°。
皮爾遜相關性分析繪圖顯示三維超聲和EOS測量AVR的結果呈高度相關（R2=0.901），二者無顯著差異（p=0.205）。
此外，對比EOS測出的Cobb角度和三維超聲對Cobb角的測算，差異值和平均值均沒有明顯的相關性，表明椎體旋轉程度對實驗結果沒有影響。
多個統計數據證明三維超聲和EOS在AVR測量上具有一致性，且在本研究中（實驗對象的脊柱曲度範圍為12.0–55.3°），脊柱旋轉的嚴重程度未對二者的差值造成影響。
研究得出結論：三維超聲測量AIS患者的脊柱側彎旋轉角——AVR角有效可靠，在大規模篩查、病人隨訪、非手術治療效果評估上是具備廣泛應用前景的影像和分析工具。
三維超聲技術作為X光、CT等傳統放射影像的有力補充，可有效評估脊柱側彎的發展，為輕度和重度患者提供矯正支具佩戴、針對性物理運動等非手術療法的效果反饋。創新科技突破想象，無輻射、30秒成像、便攜、三維測量、高成本效益等技術優勢使三維超聲脊柱側彎評估系統Scolioscan®在多種應用場景中大有可為，為兒童青少年奠定幸福成長的“脊”礎。
研究論文：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jsp2.1259
