在青少年群体中，特发性脊柱侧凸(AIS)是最常见的脊柱三维畸形，传统诊断依赖反复的X线检查，使患者面临辐射致癌风险——研究显示AIS患者辐射相关癌症发生率是普通人群的5倍。这一临床困境催生了光学3D表面扫描技术的发展，但现有"背部形态-脊柱"转换方法存在低估畸形程度、仅评估静态姿势、无法定位弯曲位置等局限。瑞士苏黎世联邦理工学院联合巴塞尔大学医院的研究团队在《Scientific Reports》发表创新成果，通过整合多姿态动态扫描与新型算法平台，实现了更精准的无创评估。

研究采用30例AIS患者(年龄18±4岁，pCA 28°±12°)的EOS双平面X光与Photoneo MotionCam-3D扫描数据，结合9个放射标记点与17个棘突标记。关键技术包括：1)开发PCdare软件实现3D扫描与X光数据的刚性配准；2)通过U-Net模型从3809张侧弯深度图中自动提取棘突线(SPL)，训练集误差仅1.9mm；3)建立直立/前屈/侧弯四种姿势的不对称指数与图谱算法；4)加权融合多姿势数据(pCA估计权重4:3:2:1)；5)利用弯曲不对称性差异校正椎体中心线(ISL)的冠状面形态。

在pCA估计方面，各姿势不对称指数与X光测量Cobb角(rCA)的相关系数达0.75-0.91，加权综合估计(eCA)误差仅3.4°(6.8°)，优于文献报道的4.7°-7.5°。动态评估揭示：前屈姿势贡献最大(权重4)，其通过水平对齐选择机制优化了表面匹配精度；侧弯姿势则通过左右最大弯曲镜像匹配提取特征性不对称模式。ISL重建方面，弯曲不对称差异与参考ISL的形态相关性达0.87(0.24)，整体RMSE为6.9mm(3.3mm)，接近文献最佳水平。特别值得注意的是，对于pCA≥25°的中重度患者，ISL形状相关性提升至0.92(0.10)，证实动态数据对严重畸形的表征优势。

该研究的突破性在于：首次实现动态姿势与ISL形态的联合评估，公开的PCdare平台支持算法迭代优化。局限性包括样本量较小(30例)、BMI范围局限(20±3 kg/m²)，且目前SPL标记仍需部分人工干预。作者指出正在开发的3D椎体模型将进一步提升评估维度。这项工作为AIS的无辐射筛查建立了方法论基础，其动态评估理念尤其适用于生长高峰期的频繁监测，临床转化后将显著降低青少年患者的终身癌症风险。

打赏

下载安捷伦电子书《通过细胞代谢揭示新的药物靶点》探索如何通过代谢分析促进您的药物发现研究

10x Genomics新品Visium HD 开启单细胞分辨率的全转录组空间分析！

欢迎下载Twist《不断变化的CRISPR筛选格局》电子书

单细胞测序入门大讲堂 - 深入了解从第一个单细胞实验设计到数据质控与可视化解析

下载《细胞内蛋白质互作分析方法电子书》