CT测量眼眶容积回归方程的特征★

汪卫中1，李雪源2，杜凡1，赵冬青1，张凤兰3

解放军第四七四医院，1影像中心,2器械科，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830011；3新疆医科大学解剖教研室，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830054

汪卫中★，男，1969年生，安徽省太湖县人，汉族， 2004年新疆医科大学毕业，硕士，副主任医师，主要从事断层解剖与影像诊断研究。
wwz54789@163.com

中图分类号: R318
文献标识码: B
文章编号: 1673-8225
(2008)04-00710-03

Regression equation characteristics of orbital volume measured by CT images

Ａｂｓｔｒａｃｔ

ＡＩＭ:With the results of the orbital diameters by CT measurement, the multiple regression equation of the orbital volume is induced and its clinical value is assessed.
ＭＥＴＨＯＤＳ: A total of 26 normal adults, Han population, were scanned in the Imaging Center of the 474 Hospital of Chinese PLA between January and March in 2004. With intact orbital wall and normal orbital development, the cases were divided into male group (15 cases, 30 orbits) and female group (11 cases, 22 orbits). CT axial and coronal scanning were performed. On the images of nerve-optic plane and coronal plane through the ectoconchion, the orbital anteroposterior diameter, transverse diameter and superoinferior diameter were measured, respectively; after reconstruction on the TPS workstation, the orbital volumes were figured out. With the stepwise regression of SPLM 3.0 statistic software, the regression equation of the orbital volume was induced.
ＲＥＳＵＬＴＳ: ①The means of orbital volume were (24.70±1.21) mL in males and (22.36±0.50) mL in females, with the relative error was 4.27%.②The regression equation of male's orbital volume was: Y = +2.678 170 579 566 15X2 (orbital superoinferior diameter) + 2.885 631 028 878 08X3 (orbital anteroposterior diameter) + 2.727 155 908 318 3X1 (orbital transverse diameter)–8.053 242 884 229 06; that of female was: Y = +3.799 079 355 193 91 X2 +2.660 909 087 793 59 X1 + 1.553 250 669 853 41X3–6.388 006 447 283 01. The mean error of equation prediction with image measurement was 3.42%.
ＣＯＮＣＬＵＳＩＯＮ: The three-initiative regression equation induced by the orbital diameters can work out the orbital volume, and has critical values for diagnosing orbital malformation, directing orbital reconstruction and surgery of orbit.

Wang WZ, Li XY, Du F, Zhao DQ, Zhang FL.Regression equation characteristics of orbital volume measured by CT images.Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu 2008;12(4):710-712(China)
[www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/08-4/4k-710(ps).pdf]

摘要
目的：利用眼眶骨性径线CT测量结果，推导眶容积的回归方程并探讨其应用价值。
方法：选择2004-01/03怀疑眼内病变而在解放军第四七四医院影像中心行眼部CT扫描患者26例，均为正常汉族成人，眶壁完整，无眼眶发育异常。按性别分成两组，男性15例(30只眼眶)，女性11例（22只眼眶）。所有受试者进行CT轴位及冠状位扫描，分别在神经–眼平面及过眶外缘点的冠状面图像上测量眶前后径，眶左右径及上下径；在TPS工作站上重建后测得眼眶容积，利用SPLM 3.0 for windows统计软件逐步回归法推导出眼眶容积的回归方程。
结果：①眶容积男性平均（24.70±1.21）mL,女性平均（22.36±0.50）mL，平均相对误差为4.27%。②男性眼眶容积一般回归方程为：Y = +2.678 170 579 566 15X2(眼眶上下径) +2.885 631 028 878 08X3（眼眶前后径）+2.727 155 908 318 3X1(眼眶左右径)–8.053 242 884 229 06；女性眼眶容积一般回归方程为：Y = +3.799 079 355 193 91 X2 +2.660 909 087 793 59 X1 + 1.553 250 669 853 41X3–6.388 006 447 283 01。方程预测值与影像测量值平均误差为3.42%。
结论：利用眼眶径线推导的三元回归方程可以估算眶容积，对诊断眼眶畸形、指导眶内手术、眼眶重建等具有重要意义。
关键词：眼眶；容积测量；回归方程；体层摄影术，X线计算机；成人；医学工程学

汪卫中，李雪源，杜凡，赵冬青，张凤兰.CT测量眼眶容积回归方程的特征[J].中国组织工程研究与临床康复，2008，12(4):710-712 [www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/08-4/4k-710(ps).pdf]

近年来随着计算机软件的开发和利用，眼眶三维重建已用于眼眶病的诊断和治疗。Bite等[1]首先应用CT三维重建技术测量眼球内陷患者的眼眶容积改变。由于眶缘骨质较厚，眼眶外伤时骨折常发生在双侧内壁和/或下壁，此时双侧眶腔扩大但眶口形态及眶深无明显变化，3D重建眶腔容积无本身正常值对照，手术重建时缺乏参照值，甲状腺相关眼病时眶腔扩大也是如此。本实验试图用CT断面图像上测得的眶左右径、前后径及上下径推导眶容积的三元回归方程，方程计算结果与利用TPS工作站的计算机软件将各个层面图像描记重建后直接测量结果比较。拟利用回归方程可以估计双侧眶腔扩大但眶口完整的正常眶腔容积，有助于眼眶重建的手术设计。还可以用于尚缺乏解剖数据的少数民族及不同年龄段人群，拓展眼眶容积测量的应用范围，提高工作效率。

设计：分组对照实验（测量）。
单位：解放军第四七四医院影像中心，新疆医科大学解剖教研室。
对象：2004-01/03怀疑眼内病变而在解放军第四七四医院影像中心行眼部CT扫描患者，选择正常汉族成人，眶壁均完整，无眼眶发育异常者。按性别分成两组，男性15例(30只眼眶)，年龄18~65岁，平均34.9岁；女性11例（22只眼眶），年龄19~57岁，平均37.4岁。实验方案经医院伦理委员会审批，受试者均知情同意并自愿参加。
设计、实施、评估者：设计为第一作者，实施为第一、二、四作者，评估为第一、三、五作者。参与者均经过正规培训。
方法：眼眶扫描方法及测量定点标准参照“正常人眼眶骨性径线CT测量及其临床意义”一文的方法[2]，将扫描数据拷贝到Crane TPS（Treatment Planning System）工作站后，用鼠标逐层沿眼眶内外侧壁及其眶口连线封闭描记，重建眼眶三维图像，直接得到眼眶容积。利用SPLM 3.0 for windows统计软件分别作眶左右径、前后径及上下径与眶容积的散点图，求出相关系数，推导眶容积的三元回归方程，F检验。然后比较由方程计算出的各组眶容积与重建后测得眶容积的差别。
主要观察指标：CT扫描后测量眼眶眶口横径、上下径、眼眶深径及眼眶容积。

2.1 男女眼眶骨性径线CT测量结果男性组30只眼眶及女性组22只眼眶骨性径线CT测量结果见表1。男、女组间各径线比较差异均有显著性意义（P < 0.05），但左右侧比较差异均无显著性意义（P > 0.05）。

2.2 男、女眼眶容积CT测量结果在TPS工作站上逐层描记男性组30只眼眶及女性组22只眼眶后重建得出眼眶容积，并与文后参考文献[2-3]报道的国人CT及标本测量结果比较见表2。

由表2可见，男、女性眼眶容积比较差异有非常显著性意义（t =7.819，P < 0.01），男性眼眶容积平均比女性大2.339 mL。与标本测量值对照，平均相对误差为4.27%。
2.3 眼眶容积的三元回归方程的推导男性组眼眶容积一般回归方程为：Y（眶容积） = +2.678 170 579 566 15X2+ 2.885 631 028 878 08X3 +2.727 155 908 318 3X1–8.053 242 884 229 06。女性组为：Y（眶容积）= + 3.799 079 355 193 91X2 +2.660 909 087 793 59X1+ 1.553 250 669 853 41X3–6.388 006 447 283 01。男、女性眼眶容积回归方程的线性假设检验及方差分析表见表3、4。

男、女组各随机选择10例20只眼眶上下径、左右径及前后径测量数据,代入方程计算眼眶容积，并与TPS工作站测量结果对照，平均相对误差为3.42%。

3.1 眼眶容积的标本测量与活体CT测量的异同正常成人颅骨标本测得眼眶容积国外Duker-Elder等[4]报告为29.0~29.7 mL。国内崔摸等[5]用细沙填充法测得河北地区男女平均眶容积为26.9 mL，杨青松等[6]测得东北地区男女平均眶容积为24.56 mL。随着CT技术和计算机软件的发展，人体结构的测量尤其是形状复杂、要求精度高的较小器官的体积或容积的测量，CT显示出独特的优越性。Forbes等[7]采用薄层扫描测量眼眶容积精确度达1%~7%，Glenn等[8]通过CT对模型和标本对照研究，测量精确度为7%~8%。国内薛新生等[3]用颅骨标本测量眼眶容积与CT图像测量与对照，精确度达0.36%~4.6%。范先群等[9]通过计算机3D测量平均绝对误差为1.08 cm3，平均相对误差为3.74%。本文用TPS工作站测量眼眶容积小于颅骨标本测量结果，男性平均小2.3 mL，女性平均小1.74 mL，与薛新生等[3]用CT测量正常人眼眶容积结果基本一致。一方面，颅骨干标本缩水及孔裂封闭不良等因素的影响，测量结果往往较大；另一面，CT测量存在一定的系统误差，主要是由于部分容积效应和周围间隙现象的影响。因为构成CT图像的基本单位是体素（Voxel），即一定层厚的像素,像素（pixel）是由扫描野和重建矩阵决定的[9]。当使用150 mm扫描野，512×512重建矩阵时，像素边长为0.29 mm，面积约为0.09 mm2,当层厚为2 mm时，体素大小约为0.18 mm3。眶壁骨质与眶内脂肪密度差别显著，使靠近眼眶骨壁的边缘部分被CT重建成骨密度，而未被计算为眶腔容积,所以利用CT扫描图像测量的容积总是略小于标本测量值。扫描层厚越大，体素代表的面积越大，测量产生的系统误差越大。在扫描中采用减小扫描野和/或减小层面厚度，均能提高测量的精度。但这些改变将增加图像噪声，并增加检查者的辐射量。本研究应用非螺旋CT扫描150 mm扫描野，2 mm层厚扫描,平均相对误差为2.36%。同测量骨性径线一样，在骨算法重建骨窗（2 000/200 Hu）图像上描记并重建眼眶容积，可以减少系统误差。若应用多层螺旋CT容积扫描，CT测量精度可以明显提高，由此推导出的回归方程就更为准确可靠。
3.2 活体眼眶容积测量及眶容积回归方程的临床价值眼眶容积测量对眼眶爆裂性骨折后眼球内陷的矫正有参考价值。眼球内陷是眼眶爆裂性骨折最常见的并发症，眼球内陷的原因很多，其中最重要的因素为骨性眶腔容积扩大。Lee等[10]应用CT扫描测量10例眼眶爆裂性骨折和20例正常人骨性眼眶容积，发现眶爆裂性骨折后眶腔容积增加(13.4 mL±6.0)%，并且骨性眶腔容积改变和眼球内陷有密切关系，骨性眶腔容积增大1 mL，Hertel眼球突出计测量眼球内陷约为1 mm。爆裂性骨折后眼眶容积改变超过8%(2 mL)，提示预后较差，需要进行早期手术治疗。由此可见，明确眼眶爆裂性骨折后眼眶容积增加量，对眼眶骨折的手术适应证和填置物数量的选择及预后预测有直接关系。眼眶容积测量还可以预测甲状腺相关眼病眼眶减压术中脂肪脱出量[11]。术前测量眼眶容积，结合患者眼球突出度，即可确定眶壁减压程度及脱脂肪量。CT扫描可以准确测量眼眶容积，同时手术置换眶外缘可以使甲状腺相关眼病患者眶腔扩大，从而改善眼球突出。另外，儿童时期眼球摘除术或眼眶放射治疗后常造成双侧眼眶不对称，测量正常一侧眶腔容积和形状，对于患侧眼眶的整形手术有参考价值。眼眶良性肿瘤可导致眶腔扩大，且肿瘤的压迫或眼眶静脉曲张可造成眼眶脂肪吸收，因此，尽管术前眼球突出(或体位性眼球突出)，手术摘除肿瘤后，亦往往引起眼球内陷。所以术前测量双侧眼眶容积，根据眼眶容积改变与眼球突出度的关系，可以在手术同时适当填入填置物，使术后双侧眼球突出度相等。总之，活体眼眶容积测量可作为眼眶病诊断、眼眶重建及手术设计的依据。

4 参考文献

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2 Wang WZ,Zhang FL,Li SW.Xinjiang Yike Daxue Xuebao 2004;27(4):340-345
汪卫中，张凤兰，李琛玮.正常人眼眶骨性径线CT测量及其临床意义[J].新疆医科大学学报，2004，27(4):340-345
3 Xue XS,Ying YN,Yang LH,et al.Fangshexue Shijian 2002;17(1):35-37
薛新生,应援宁,杨连海,等.眼眶容积的CT研究[J].放射学实践，2002,17(1):35-37
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杨青松,孙桂海.颅骨及眼眶测定[J].中华眼科杂志,1992,28(4):250
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范先群,张涤生,龙公，等.正常眼眶计算机三维测量方法的建立[J].临床眼科杂志,2000,8(1):4-6
10 Lee JW, Chiu HY. Quantitative computed tomography for evaluation of orbital volume change in blow-out fractures. J Formos Med Assoc 1993;92(4):349-355
11 Bersani T, Jian-Seyed-Ahmadi A. Orbital volume expansion of dysthyroid ophthalmopathy by surgical placement of lateral rim implants: a case study. Ophthal Plast Reconstr Surg 1999;15(6):429-431