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腰椎インプラント術後評価のためのデジタルトモシンセシス画像における同一平面抽出法の開発

岡野, 英里子 筑波大学 DOI:10.15068/0002005617

2022.11.24

概要

腰椎インプラント術後の椎弓根スクリューのゆるみを客観的・定量的に評価する方法はまだ確立されていない。本研究では、術後画像評価としてデジタルトモシンセシスを用い、撮影時点の異なる2つの比較画像から同一の平面を抽出するための客観的な方法を開発することを目指した。最初に、デジタルトモシンセシス画像上での長さ測定の検証を行った。長さ測定の検証は、ガラス円板とチタン合金スクリューをデジタルトモシンセシスで撮影し、それぞれの長さをデジタルトモシンセシス画像上で複数個所測定し、その実測値を基準として比較した。長さ測定を行う際の、計測対象物の辺縁を画素単位で決定する客観的な方法(画素選択法)を開発した。次に、撮影時点の異なる2つの比較画像から同一平面を抽出する方法を、腰椎後方固定術後を想定した脊椎インプラントを挿入した模擬骨を用いて検討した。同一平面は2つの線によって規定されるため、同一平面抽出の指標として、インプラントのスクリューの中心線とロッドの曲率を使用した。同一平面であることを規定する条件は、①スクリューの中心線が全長にわたり描出されること、②ロッドの曲率が一致すること、とした。同一平面の精度を検証するため、スクリュー中心線とロッドの頂点間を結ぶ直線の角度(ロッド・スクリュー角)を計算し検証した。次に、模擬骨で検討した同一平面を抽出する手法を、臨床に応用した。腰椎後側方固定術もしくは腰椎後方椎体間固定術後の患者6人の画像を用いて、同一平面抽出の精度を検証した。結果、デジタルトモシンセシス画像上でのガラス円板とチタン合金スクリューの長さ測定では、画素選択法を用いて、誤差200μmで計測対象物の辺縁を画素単位で客観的に決定できた。撮影時点の異なる2つの比較画像から抽出した同一平面のロッド・スクリュー角の平均差は最大で0.28°であり、模擬骨と患者画像において、統計的に有意差はみられなかった。以上より、腰椎インプラント術後のデジタルトモシンセシス画像を用いて、撮影時点の異なる2つの比較画像から同一平面を抽出する、同一平面抽出法の開発に成功した。この手法により、椎弓根スクリューの経時的なゆるみを客観的かつ定量的に評価できる可能性がある。

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