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摘要

背景:眼眶爆裂骨折是否手术的决定，除了其他因素外，还要根据骨折的大小。裂缝的体积和面积通常用几何图形和公式来估计。我们将这种简化与精确的和/或已证实的方法进行了比较，以了解是否需要在如何进行这些测量方面达成共识。

方法:这是2011-2015年在瑞典斯德哥尔摩市卡罗林斯卡大学医院耳鼻喉科和头颈外科收治的眼眶爆裂骨折患者的回顾性研究。在CT (computed tomography, CT)图像中，裂缝面积的测量采用了一种成熟的方法，体积的测量采用了一种精细的新方法。同一裂缝的大小是用几何公式估计的，假设面积是椭圆形，体积是半椭球体。结果用Bland-Altman图显示，并对结果的准确性、敏感性和特异性进行分析。还与放射科医生最初测量的体积进行了比较。

结果:两项正在进行的研究共纳入82例患者(43%女性，57%男性;平均年龄49.7岁(5-90岁)。几何近似法灵敏度高，特异性低。体积的几何公式的精度为0.73(特异性为0.50)，放射科医师对体积的测量精度为0.84。

结论:在决定是否进行眼眶爆裂骨折手术时，正确测量面积和体积是至关重要的。几何近似法的使用可能会导致对损伤大小的高估。因此，患者可能暴露于不必要的手术修复的风险。因此，从临床的角度来看，简化是不够的。作者的推论是，测量应该用准确的方法，而不是几何计算，以避免误诊。一个可用的，简单和快速的方法来做这些测量正在等待。

关键字

爆裂性骨折，ct扫描，眶下壁，骨折，体积

缩写

CT:计算机断层扫描;转炉:爆裂性骨折;胡:Hounsfield单位;PPV:阳性预测值;NPV:阴性预测值;LoA:协议限制。

介绍

中面钝挫伤相对经常导致眼眶壁爆裂骨折(BOF);下、内侧或内下[1,2]。手术是为了避免复视、[3]内陷或上沟畸形等后遗症[4,5]。BOF的处理仍有争议，对于谁会受益于手术，何时手术存在很大分歧[1,6-8]。预期这些缺陷部分会自行解决[4,7]，手术处理后仍有相当数量的围手术期或晚期并发症需要进行二次眼眶重建[3-5,8-10]。经过适当的手术治疗，9-30%的患者眼球运动障碍和复视仍存在[2,11,12]，手术本身也存在严重并发症的风险，如眼眶感染、眼眶内血肿和失明[2]。如果没有出现急性情况(球后血肿[13]或威胁性缺血[4]肌肉卡压)，等待1-2周是有益的[8,14]，因为它给眼眶肿胀时间来解决[1]。除了当地传统和[6]外科医生的临床经验外，决定是否手术还受骨折区域和眶组织突入上颌窦/筛窦的体积的影响[4,15-21]。CT是检测BOF和测量冠状和矢状切面上述参数的金标准成像技术[1,22,23]。

为了准确地测量骨折区域，Ploder[24]在已知层厚的冠状切口上逐层测量骨折的宽度。通过对分离表面的求和，他们得到了断裂的总表面积。该方法准确度高，但在临床常规应用中耗费时间。Schouman[26]采用自由软件的计算机模型测量了裂缝面积，结果可靠、准确。在文献中，许多作者使用简化的方法，如标准几何图形的公式来测量转炉的面积和体积[17,27]。经Goggin[25]验证，没有一个估算面积的几何公式具有临床可接受的准确性。Cha[21]发现，以椭圆形估计的断裂面积和用计算机辅助设计软件测量的面积在统计学上有显著差异。据作者所知，还没有人验证过用半椭球体估计眶突出组织的体积。

本研究的目的是:1)观察用于计算眼眶爆裂骨折体积和面积的几何简化是否可以用于日常临床实践;2)观察放射科医生估计的体积是否与精确测量的体积不同。

材料和方法

这是2011-2015年间瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡大学医院耳鼻喉科和头颈外科患者眼眶转阴的回顾性研究。这些患者最初被纳入同一科室的另外两项研究，其目的是研究某些ct扫描特征是否能预测晚期可见畸形[28]。纳入标准为面部外伤，CT扫描证实骨折≤3mm。所有孤立的单侧下BOF和所有不涉及下内侧支撑物的下内侧BOF都被包括在内。如果任何患者有严重的急性损伤，如球后血肿或眼外肌卡压，他们将被排除在研究之外，并根据当前的指南进行治疗。从病人的记录中，我们获得了年龄、性别和先前由放射科医生所做的测量。每个纳入患者的CT扫描被转移到工作站(GE Healthcare Advantage workstation version 4)，并在骨窗水平轴向、冠状和矢状面进行分析。以下措施,指出了:1)裂缝的宽度,2)裂缝的长度,3)椎间盘髓轨道的高度组织,4)骨折的面积,5)椎间盘髓轨道组织的体积和6)如果骨折涉及inferomedial支持(排除标准)(图1 a、1 b和图2 a-2c)。作者进行了测量和计算。

图1所示。ct扫描的测量:A)冠状面骨折的宽度，在冠状面骨折被认为是最大的，如果支撑骨折是否骨折(红色箭头);B)矢状面骨折的前后长度，在矢状面骨折被认为是最大的。从最远处的骨折段或突出组织到其原点的距离，垂直于矢状面最大缺损前后边缘之间的线并相交于此线。

图2。ct扫描的面积和体积测量:A)冠状面2mm ct片从骨折前缘到骨折后缘的宽度。B)用球形3D刷在冠状面和矢状面标记突出组织的体积C)计算体积。

包括这一材料的正在进行的研究得到了瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院(EPN)伦理委员会的批准。本研究中包括的每个个体都获得了知情同意。这项研究是根据《赫尔辛基宣言》进行的。

区域

采用定量计算方法[16]计算裂缝面积。在冠状面制作2mm的切片堆叠，在每个切片中，我们测量骨折的宽度。我们做了3毫米的切片如果这是唯一可用的CT扫描。在不考虑底板凹度的情况下，测量了裂缝边缘之间的宽度。通过使用已知的切片厚度和缺陷宽度来计算每个梯形条的面积，我们现在可以将它们相乘，得到断裂的总面积。

体积

体积的计算类似于以前的研究[29]。在软组织窗口设置(HU (Hounsfield单位)600/1000)下，使用CT扫描的轴向原始薄片，可以区分眶脂肪和肌肉与血液。从冠状面开始，我们采取了以下步骤:“VR工具”;“段”;“快速喷漆”，刷子尺寸2毫米。在第一个切片中标记出突出的组织，然后再向后滚动2-3步，再次标记内容。如果切片厚度≥2 mm，则每片切片进行加工。重复这个过程，直到所有的组织都在冠状面被标记出来，然后在矢状面进行相同的操作，以填充切片之间的任何缝隙。现在标记的卷被应用，并且“显示工具”被使用。“阈值”被设置为-300到200，以排除骨头和空气。 Finally, the “Globe” function was used to measure the volume.

几何

假设裂缝的面积与一个椭圆的形状相关，垂直的两个轴是裂缝的最大长度和宽度。为了简单起见，我们假设这些轴在椭圆的中心相交，尽管可能不是这样。疝出组织的体积与上述简化的半椭球体的形状相关。我们使用椭圆和半椭球的标准公式计算估计的面积和体积(图3)。

图3。面积与体积计算公式:椭圆面积= r₁r₂π，半椭球体体积= 4/3 π r₁r₂r_3./2 = 4/6 π r₁r₂r_3.．

统计分析

计算测量面积和体积(结果值)，并与估计值(预测值)进行比较。当计算每个值的敏感性、特异性和准确性时，我们选择2.3 cm²为面积截距和1.0厘米^3.体积截止。这是最近一项研究中考虑的临界缺陷大小的临界值，该研究调查了何时操作转炉或不操作转炉。为了比较和说明两两估计值和实测值的差异，使用Bland-Altman图。采用夏皮罗-威尔克检验对差异进行box-cox变换后的数据进行正态性评估。p值被认为是显著的<0.05。统计分析使用Microsoft Excel for Windows version 1910和应用程序analysis -it和QI Macros 2019进行。计算lambda使用Free Statistics Software (v1.2.1)中的Box-Cox Normality Plot (v1.1.12) (Wessa P.， (2016)， Office For Research Development and Education, URL http://www.wessa.net/rwasp_boxcoxnorm.wasp/)。

结果

82例患者被纳入。43%为女性，57%为男性，平均年龄49.7岁(5-90岁)。共100例单侧眶底骨折患者接受参与。根据我们的标准，5例ct扫描不充分，13例患者未完成研究并被排除。

当用Alinasab细致法测量时，56%(46)的患者骨折体积超过1.0 cm^3.(图4)。当体积估计为半椭球体时，73%(60)符合同样的标准(图4B)。18例估算值为假阳性，4例小于1.0 cm^3.和假阴性。这使我们的敏感性为0.95，特异性为0.50，准确性为0.73。敏感性、特异性、准确性、阳性预测值(PPV)和阴性预测值(NPV)的完整列表见表1。我们评估了均值差值之间的偏差，并估计了与Bland-Altman图一致的区间。在对体积、面积和放射科医生估计的体积的差异(p>0.05)进行转换后，接受了正性假设。如图Bland-Altman区域图所示，偏移线大于0，这意味着几何公式倾向于高估骨折面积(图5A)。一致性区间为-0.97-1.26。观察这条图带，它们开始变窄，然后随着幅度向右增加而变宽。这表明差异的可变性随着面积的增加而增加。对于体积，这种模式更加明显(图5B)。 The interval of agreement for the volume is -1.05-2.59 and the fixed bias for the geometric formula is +0.77. The volumes measured by radiologists differed from the meticulously measured volumes (Figure 5C). The accuracy was better than for the geometric formula with 0.84 compared to 0.73 for the hemi-ellipsoid. PPV was 0.91.

表1。不同评估的敏感性、特异性、准确性和预测值。切割面积≥2.3厘米²体积≥1.0 cm^3.．阳性预测值;[2]阴性预测值。

估计	灵敏度	特异性	精度	PPV [1]	NPV [2]
面积为椭圆	0.93	0.87	0．9	0.89	0.92
半椭球体的体积	０．９５	0．50	0．73	0.70	0．82
放射学家估计的体积	0.86	0.85	0．84	0.91	0.67

图4。从骨折处突出的眶组织的体积。A)测量体积和计算体积，B)截断体积1厘米^3.在每个地块上用粗线标出。

图5。测量值和估计值的Bland-Altman图。这两个值之间的差值与它们的平均值作对比。95%的协议限额被标记。A)估计为椭圆的面积，B)估计为半椭球的体积，C)放射学家测量的体积。

讨论

为了正确地测量面积和体积，转炉在决定是否运营时至关重要。有些患者不手术则有后遗症，有些患者不手术则有后遗症[3-5]。如今，对于如何进行这些测量并没有共识，许多放射科医生和外科医生使用几何公式来估计骨折的大小。这是一种快速和简单的方法，但当Goggin[25]将其与一种已验证的方法进行比较时，他们得出的结论是它不够好。在他们的研究中，椭圆公式的敏感性为0.98，特异性为0.87，准确性为0.93。有一种有效的测量骨折区域[24]的方法，但它需要将ct扫描转移到工作站，而且测量非常耗时，因为需要测量从前到后骨折线的每一个切片。

我们的研究包括82例低BOF患者。它表明，测量值和估计值之间的差异太大，以致于体积和面积都无法接受。根据最精确的估计，这个椭圆形的骨折区域，100个病人中有7个会被漏诊，100个病人中有13个面临不必要的手术风险。这种几何估计的精度为0.90，但仍太差，不能用于临床实践。

至于数量，则更令人不安。每100名患者中就有5人面临着不考虑手术的风险。通过密切的随访，他们之后仍然可以被注意到并接受手术治疗。更糟糕的是，在不必要的情况下，100名患者中有50人需要接受手术(特异性0.50)。Bland-Altman图的一致性区间很宽(-1.05-2.59)，这说明了如果使用这个公式来决定是否进行操作所承担的风险。随着更大的裂缝，就会出现更大的高估，正如Bland-Altman图的形状所示。甚至放射学家评估的体积也不够准确(0.84)。PPV为放射医师体积的0.91是好的，但还不足以用于临床。Bland-Altman图显示放射科医生往往低估了骨折体积大小。

这项研究的一个缺点是，我们只有31处骨折是由放射科医生测量的，我们不知道他们是如何测量/计算的。我们知道我们医院的一些放射科医生使用和我们一样的新方法进行测量。这使得其他医院的准确率比我们在本研究中显示的要低。测量是由一个人(作者)完成的，这既是缺点也是优点。作者在做这些测量方面受过良好的训练，但当然这可能导致系统误差的可能性。所有纳入的患者均为原纳入另一项研究的患者，如果按照其排除标准排除，也将被排除在本研究之外。结果，我们的病人越来越少。

综上所述，是否操作的决定需要基于可靠的参数。今天，对于如何正确地进行测量还没有达成共识。简单的几何公式似乎不足以达到这一目的，无论是关于面积和体积。如果外科医生知道他们医院的放射科医生使用的方法，他们至少可以做出更公正的评估。

结论

几何近似法的使用可能会导致对损伤大小的高估。因此，患者可能暴露于不必要的手术修复的风险。因此，从临床的角度来看，简化是不够的。作者的推论是，测量应该用准确的方法，而不是几何计算，以避免误诊。需要一种可用的、简单和快速的方法来进行这些测量。

确认

我们要感谢Hatef Darabi进行了建设性的统计讨论。

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