Tiltmeter 软件测量脊柱侧凸 Cobb 角度的可行性研究

摘要: 目的 探讨使用智能手机 Tiltmeter 软件测量( Tiltmeter 法) Cobb 角的可行性。方法 参考国外研究经 

验，

8 名研究者对 40 例青少年特发性脊柱侧凸( AIS) 术前患者的后前位 X 线片使用 Tiltmeter 法和量角器法测 

量主弯 Cobb 角。其中的 5 名研究者在至少 1 周后进行重复测量。结果 使用 Tiltmeter 法和量角器法测量的 

绝对平均值相差 2. 09° ± 1. 296°，测量时间相差约 4 min。研究者自身误差 95% CI 在量角器法时为 2. 532° ～ 

3. 032°，使用 Tiltmeter 法时为 0. 294° ～ 0. 816°。研究者之间的误差的 95% CI 在使用量角器法时为 0. 573° ～ 

1. 727°，使用 Tiltmeter 法时为 0. 283° ～ 0. 433°。两者的 95% CI 均在早期文献 Cobb 角的测量研究范围内。结 

论 Tiltmeter 法是一款与手工量角器法测量相媲美的 Cobb 测量工具，测量时间减少了约 1 /3。临床中可广泛 

使用智能手机中倾斜仪感应器来测量 Cobb 角，并且将测量后的数据储存在角度测量软件中。 

关键词: 脊柱侧凸; Cobb 角; 倾角量; 智能手机; 测量误差 

中图分类号: Ｒ 682． 3; Ｒ 687． 3; Ｒ 687． 1; Ｒ 318． 6 文献标识码: A 文章编号: 1008 － 0287( 2014) 01 － 0100 － 05 

The feasibility study in using of Tiltmeter software for Cobb angle measurement in scoliosis 

LI Zhi-kun，WANG Fei，YI Hong-lei，CHEN Jia-yu，LI Chao，SHEN Li，FAN Jian-ping，CHEN 

Chao，LI Ming ( Dept of Spinal Surgery，Changhai Hospital Affiliated to the Second Military Medi

cal University，Shanghai 200433，China) 

Abstract: Objective To research the feasibility of using Tiltmeter software to performe Cobb angle measurements． 

Methods 

Ｒefering to the abroad study experience，eight researchers measured major Cobb angles on 40 pre-opera

tive postero-anterior radiographs of adolescent idiopathic scoliosis patients with both a standard protractor and using a 

Tiltmeter software by the smart phone． Five of the observers repeated the measurements at least a week after the origi

nal measurements． Ｒesults 

The mean absolute difference between pairs of Tiltmeter / protractor measurements was 

2. 09° ± 1. 296°，and the differentce of meansurement time between them was 4 mins． 95% CI for intra-observer vari

ability were 2. 532° ～ 3. 032° for the protractor and 0． 294° ～ 0. 816° for the Tiltmeter group． 95% CI for inter-ob

server variability were 0. 573° ～ 1. 727° for the Tiltmeter group and 0. 283° ～ 0. 433° for the protractor． Both of these 

confidence intervals were within the range of previously published Cobb measurement studies． Conclusions 

Tiltme

ter software is an equivalent Cobb measurement tool to the manual protractor，and measurement times are about 1 /3 

less． The widespread availability of inclinometer-equipped mobile phones and the ability to store measurements in lat

er versions of the angle measurement software may make these new technologies attractive for clinical measurement ap

plications． 

Key words: scoliosis; Cobb angle; tiltmeter; smartphone; measurement variability 

作者单位: 第二军医大学长海医院脊柱外科，上海 200433 

作者 简 介: 李 志 鲲，男，硕 士 生，主要从事脊柱外科研究，E-mail: 

spinal_lizk@ aliyun． com; 

李 明，男，博士，主任医师，硕士生导师，通讯作者，主要 

从事脊柱外科研究，E-mail: limingch@ 21cn． com 

在对脊柱畸形进行评估时，X 线片上测量 Cobb 

角是常用方法［1 － 2］，目前广泛使用 X 线胶片或者数 

字影像片的打印版测量脊柱 Cobb 角。智能手机通 

常内置有微小电子机械系统( MEMS) 加速器，它可 

以精确监测加速度和倾斜度的变化，本研究在 X 线 

片上使用智能手机 Tiltmeter 法与量角器法对冠状面 

Cobb 角度进行对比，探讨智能手机 Tiltmeter 法测量 

冠状面 Cobb 角度的可行性。 

1 材料与方法 

1． 1 研究对象 参考 Shaw et al 研究方案［3］，在上 

海长海医院全军脊柱外科研究中心数据库中选取 

40 例青少年特发性脊柱侧凸( adolescent idiopathic 

scoliosis，AIS) 患者，男 4 例，女 36 例，年龄12. 2 ～ 

19. 0( 13. 2 ± 1. 6) 岁。所选患者代表了一系列 AIS 

· 001 · 

临床骨科杂志 

Journal of Clinical Orthopaedics 

2014 Feb; 17( 1)曲度分型和严重程度。重新取回每一例患者的术前 

后前位脊柱全长平片，每一张平片均代表了 1 例患 

者的病情信息，40 张平片打印成 A3 大小的纸质版 

副本。为了确保所有的研究者测量相同范围的曲 

度，在测量的时候给每一张平片指定好需测量的主 

弯区域( 例如胸椎或者腰椎) ［4］，这非常重要，因为 

许多被选中的平片是双主弯或者代偿弯( 见图 1) 。 

对于每一位研究者可自由选择主弯中的椎体节段。 

图 1 1 名患者的 

全长 后 前 位 X 线 

片，指定研究者测 

量胸弯，该患者的 

胸弯 或 者 腰 弯 都 

有可 能 被 选 择 为 

主弯( 双主弯) 

1． 2 研究者 数据测量均由同一组人员完成: 2 

名 

经验丰富的脊柱畸形专家，

2 名脊柱科研人员，

1 

名 

专业理疗师，

1 名经验丰富的脊柱支具修理师和 2 

名经过培训的住院医师。 

1． 3 材料 

① 智能手机为苹果公司 iPhone 4; 

② 

使用从 iPhone iTunes 商店下载的 Tiltmeter 专业版 

软件。Tiltmeter 软件需要将 X 线片或者平片的打印 

版固定在垂直平面上，类似于 X 线片放置在一个背 

光的 X 线片读片盒上一样进行测量。 

1． 4 测量方法 ① Tiltmeter 法: 8 名研究者在一起 

使用智能手机测量 40 张平片 Cobb 角，包括选择性 

测量上下椎体终板间角度，然后将这些角度相加获 

得 Cobb 角( 新版本的应用软件能够自动将两角度 

相加，可避免研究者简单相加存在的错误) 。② 量 

角器法: 油性笔和量角器的传统方法测量 40 张冠状 

位平片的主弯 Cobb 角度［5］。分别记录两种方法测 

量的数据，互相不干预。为了评估研究者自身和研 

究者之间的误差与两种测量方法的联系，最初 8 名 

研究者中的 5 名研究者进行了前后 2 次测量，两次 

测量间隔至少 1 周，使用的是全新未标记平片。为 

了评估测量时间与两种方法的关系，

2 名研究者记 

录了他们进行 40 次测量的每一次的时间。 

1． 5 

统计学处理 使用 SPSS 18. 0 

统计软件包处 

理数据。① 对 2 种 Cobb 角测量方式所得数据用统 

计学描述法进行对比。② 对比 2 种测量法的结果 

差异性使用配对样本 t 检验，研究者内部的误差通 

过分析同一研究者使用同一测量工具连续测量 

Cobb 角的绝对差异进行评估，Δ = | n － ( 

n + 1) |。 

研究者内部误差的 95% CI 为 1. 96 SDintra ( 

T 分布有 

198 个自由度) ，SDintra是研究者内部误差 Δ 的标准 

差。对于单独测量的每一位研究者，研究者之间的 

误差( 2 名不同的研究者测量差异的标准差) 为 

SDinter，SDinter是研究者之间差异的标准差。研究者 

之间误差的 95% CI 为 2. 09 SD( T 分布有 39 个自由 

度) 

［6］。 

2 

结果 

本组主弯是右侧凸胸弯( Lenke 1 型) 26 例、左 

侧凸胸腰弯( Lenke 5 型) 14 例。8 名研究者评估 40 

张平片共 320 次，其中 5 名研究者重复测量共 200 

次，总共测量 520 次。其中 1 次测量被排除( 重复测 

量组) ，因为研究者没有测量指定的主弯，剩余 519 

次使用 Tiltmeter 法和量角器法测量。 

2． 1 Tiltmeter 法与量角器法统计学描述法对比 

全部主弯 Cobb 角的平均值为 44. 90° ± 15. 98°( 

范 

围 18° ～ 76°) ，Tiltmeter 法与量角器法主弯 Cobb 

角 

的平均值分别为 44. 30° ± 16. 10°( 范围 18° ～ 76°) 

和 45． 5° ± 15． 71°( 范围 19° ～ 75°) 。2 

名研究者测 

量 Cobb 角的平均测量时间: Tiltmeter 

法组 为 8. 0 

min ± 2. 1 min ( 范 围 6 ～ 11 min) ，量角 器 法 组 为 

12. 0 min ± 1. 8 min( 范围 9 ～ 15 min) 

2． 2 Tiltmeter 法与量角器法对比 图 2 为 2 种测 

量法测得 Cobb 角所有数据对每组测量 Cobb 角的平 

均值。图 3 为同一平片使用 2 种方法测量的差异对 

Cobb 角平均值。Tiltmeter 法和量角器法测量差异 

的绝对平均值为 2. 09° ± 1. 30°( 范围 0° ～ 6°) ，两法 

对测 量 差 异 的 95% CI 为 0. 941° ～ 1. 415°，t = 

9. 768，P ＜ 0. 001。 

2． 3 

研究者内部的误差 5 名研究者前后 2 次对 

40 张平片进行 2 种方法测量，Tiltmeter 法前后 2 次 

测量差异的绝对平均值为 1. 64° ± 1. 046° ( 范 围 

0° ～ 4°，95% CI 为 0. 294° ～ 0. 816°，

t = 4. 193，P ＜ 

0. 001; 量角器法前后 2 次测量差异的绝对平均值为 

3. 90° ± 1. 431°( 范围 0° ～ 7°) ，95% CI 为 2． 532° ～ 

3. 032°，

t = 21． 855，P ＜ 0． 001。图 4 显示两名研究 

者使用 Tiltmeter 法与量角器法连续测量的差异，图 

· 101 · 

临床骨科杂志 Journal of Clinical Orthopaedics 2014 Feb; 17( 1)5 对比了 Tiltmeter 法与本研究量角器法和既往文献 

中量角器法研究者自身测量的 95% CI，其数值低于 

原先没有预先选择终板的特发性侧凸手工测量的报