基于MRI的腰椎后外侧椎弓皮质厚度定量评估新方法及其可靠性验证

　　本研究针对腰椎应力性骨折风险预测中皮质厚度量化标准缺失的难题，开发了基于MRI的腰椎后外侧椎弓（含椎弓峡部、椎弓根和椎板）皮质厚度手动测量方法。通过板球快投运动员队列验证显示，该方法整体具有优异的重测信度（ICC 0.740-0.992）和良好的观察者间一致性（ICC 0.515-0.954），为运动性腰椎骨应力损伤的机制研究和人工智能自动化测量奠定了方法学基础。

　　

在竞技体育领域，腰椎应力性骨折已成为困扰年轻运动员的重大健康问题，尤其常见于板球快投手、艺术体操运动员、足球运动员和标枪选手等需要反复进行腰椎过伸和旋转动作的人群。这类损伤不仅愈合周期漫长，更可能进展为骨不连、慢性腰痛、腰椎滑脱甚至退行性椎间盘疾病等严重并发症。目前临床主要通过磁共振成像（MRI）进行诊断，但如何通过影像学指标提前预测损伤风险仍是未解的难题。

以往研究表明，骨骼结构特征可能是影响应力性骨折风险的关键因素之一。在长骨研究中已发现，有过应力性骨折史的女性长跑运动员和新兵普遍存在胫骨皮质变薄的现象。然而在腰椎领域，由于缺乏可靠的测量方法，椎弓皮质厚度与应力性损伤的关联性研究始终难以深入开展。更棘手的是，虽然人工智能（AI）技术在医学影像自动化测量方面展现出巨大潜力，但开发AI工具首先需要建立可靠的手动测量方法作为金标准。正是基于这样的临床需求和技术瓶颈，Richard Saw教授团队在《Indian Journal of Orthopaedics》上发表了这项开创性研究方法。

研究人员采用回顾性研究设计，利用精英板球快投运动员的腰椎MRI图像（含VIBE序列），开发了针对椎弓峡部（pars）、椎弓根（pedicle）和椎板（lamina）三个关键部位的皮质厚度测量方案。通过多轮专家论证和迭代优化（包括肌肉骨骼放射科医生、运动医学医生和运动物理治疗师共同参与），最终确立了基于InteleViewer影像平台的标准化测量流程。测量信度验证分为两个阶段：方法开发阶段（13例MRI，每例30个测量位点）和信度测试阶段（观察者间信度33例MRI，观察者内信度12例MRI），采用组内相关系数（ICC）进行统计学评价。

测量方法学建立

椎弓峡部测量选择矢状位VIBE序列上皮质最厚区域进行垂直测量，并通过轴向切片进行三维交叉验证定位；椎弓根测量在轴向切片上进行，使用 toggle reference line 工具确定椎弓根上下中点，分别测量总宽度、内侧皮质和外侧皮质厚度；椎板测量同样在轴向切片完成，选择不延伸至关节突的最宽点，垂直于椎孔方向测量总宽度。

信度验证结果

观察者内信度表现优异，所有测量位点和腰椎水平的ICC值介于0.740-0.992之间，仅L5水平椎弓根皮质总和（pedicle cortex sum）的ICC值（0.740）略低于优秀标准。观察者间信度范围较广（ICC 0.515-0.954），其中椎弓根皮质总和测量信度仅达可接受水平（ICC=0.577）。进一步分析显示，椎弓根外侧皮质测量信度波动较大（L3 ICC=0.469，L4 ICC=0.794，L5 ICC=0.330），而内侧皮质测量信度相对稳定（L3 ICC=0.541，L4 ICC=0.660，L5 ICC=0.930）。研究人员指出，L5水平信度较低可能与腰椎前凸加剧导致该椎体取向更倾斜有关，而椎弓根皮质总和测量包含两次测量误差累积也是信度降低的重要因素。

测量指标相关性

线性回归分析显示，除椎弓根总宽度与椎板厚度存在中等相关性（R²=0.408）外，其他各测量位点间的相关性均较弱（R²<0.15），表明各测量指标具有相对独立性，不能相互替代。

该研究建立的测量方法首次实现了腰椎后外侧椎弓皮质厚度的标准化定量评估，为运动性腰椎骨应力损伤的风险预测提供了重要工具。尽管该方法存在手动测量耗时、需要专业解剖知识等局限性，但其优异的测量信度为后续研究奠定了坚实基础。特别值得关注的是，该方法可直接作为人工智能算法开发的训练标准，推动自动化测量技术的快速发展。未来研究可依托该方法建立不同运动项目、性别和年龄分层的皮质厚度正常参考值，深入探索皮质厚度与应力性损伤的因果关系，为高风险运动员的损伤预防和早期干预提供科学依据。随着测量技术的不断完善和自动化程度的提高，临床医生有望通过常规MRI扫描即可获得腰椎皮质厚度的精准评估，真正实现腰椎应力性损伤的早期预警和个性化防护。