《Brain and Spine》：Reassessing Vertebral Endplate References in Parametric Spinal Analysis: Validation of a Centroid-Based Method for Vertebral Inclination Measurement
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本研究针对传统椎体终板参考法在脊柱参数测量中存在显著观察者变异性的问题，开发了一种基于几何质心模型的椎体倾斜角测量方法。通过32例站立位脊柱侧位X线片的三重评估验证，结果显示质心法的组内和组间ICC分别达0.97和0.96，显著优于终板法（0.88/0.85）。该方法为脊柱矢状面分析提供了更可靠的测量工具，对脊柱外科手术规划、疗效评估及生物力学研究具有重要意义。
在脊柱外科和康复医学领域，准确测量脊柱的矢状面参数至关重要。传统的测量方法主要依赖椎体终板作为解剖参考点，但终板的非均匀结构和不同观察者之间的判断差异，常常导致测量结果存在较大不一致性。这种观察者变异性就像是用一把刻度不统一的尺子去测量物体，即使测量同一对象，不同人可能会得到不同的数值，这给临床诊断、手术规划和疗效评估带来了显著困扰。
为了解决这一难题，来自圣保罗大学（USP）生物工程跨单位研究生项目的研究团队开展了一项创新性研究，成果发表在《Brain and Spine》期刊上。他们提出并验证了一种基于几何质心模型的椎体倾斜角测量新方法，旨在为脊柱矢状面分析提供更可靠、更精确的测量工具。
这项研究的技术方法核心在于利用专门开发的软件，从C4到S1椎体的四个角点计算几何质心，然后通过三次平滑样条曲线拟合构建脊柱数学模型。研究纳入了32名站立位脊柱侧位X线片受试者，由三名独立观察者（神经外科医生、骨科脊柱外科医生和工程师）进行两次标注，间隔至少一周。通过比较传统终板法和新型质心法在测量椎体倾斜角方面的表现，评估了两种方法的观察者间和观察者内变异性。
研究结果
椎体倾斜角与曲率分析
椎体倾斜角反映了每个椎体相对于水平面的绝对空间方向，而椎体倾斜角差异则捕捉了局部脊柱曲率。通过质心法获得的椎体倾斜角曲线更加平滑和谐，更好地反映了脊柱的自然弯曲和生物力学连续性。相比之下，终板法在相邻椎体之间引入了由终板结构不规则性导致的突变，使得脊柱曲率的表示不够流畅。
观察者变异性比较
质心法在观察者一致性方面表现出显著优势。观察者内可靠性（ICC）方面，终板法为0.88，质心法达到0.97；观察者间可靠性方面，终板法为0.85，质心法为0.96。具体到各个椎体水平，从C4到L4，质心法的变异性显著低于终板法（p<0.05）。质心法观察者间变异性的平均四分位距为±1.74°，而终板法在某些椎体水平（如T1）的变异最高可达12°。
骶骨水平的特殊发现
在L5（p=0.160）和S1（p=0.397）水平，两种方法没有显示出统计学上的显著差异。实际上，在S1水平使用质心法进行标志点标注时，观察者变异性反而比终板法更大。这主要是由于S1椎体的融合特性，使得准确识别其下缘终板变得更加困难。
讨论与结论
研究结果表明，虽然椎体终板作为参考点整体上不够理想，但这一结论不适用于S1椎体。由于骶椎的解剖特殊性，S1终板仍然是必要的参考标志。这一发现具有重要的临床意义，支持在测量骨盆入射角（PI）、骶骨倾斜角（SS）和骨盆倾斜角（PT）等脊柱骨盆参数时，继续使用基于S1终板的经典方法。
从方法论角度看，质心法在脊柱两端（特别是C2-C3和L5-S1）的斜率估计对标志点变异更为敏感，这是曲线拟合方法在数据集边界处的固有特性。未来方法学改进可能会探索约束拟合策略或结合S1终板锚定的混合方法。
椎体倾斜角框架的主要潜力在于其能够提供连续、观察者独立的矢状面对齐描述，特别适用于纵向和比较分析。未来应用可能包括评估手术干预后的矢状面对齐变化，比较术前术后脊柱轮廓，以及监测非手术治疗效果。该框架还有助于研究与矢状面载荷和剪切力相关的脊柱疾病，如椎间盘源性腰痛、脊椎滑脱和舒尔曼病。
几何质心数学模型相比椎体终板参考法，显著降低了观察者变异性，为实现更准确、可重复的脊柱矢状面分析提供了有力工具。这一创新方法不仅提升了脊柱参数测量的科学性，也为未来脊柱生物力学研究和临床实践开辟了新途径。
