《Heliyon》：A comparison of the portable DIERS Postura prototype and the stationary DIERS Formetric system for radiation-free spinal reconstruction
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目的：DIERS Postura通过源自已建立的DIERS Formetric的算法，从背部表面形貌重建脊柱曲度。通过用Azure Kinect深度相机替代光栅立体摄影（rasterstereography），它提供了一种经济、便携的替代方案。本研究评估了这一
目的：DIERS Postura通过源自已建立的DIERS Formetric的算法，从背部表面形貌重建脊柱曲度。通过用Azure Kinect深度相机替代光栅立体摄影（rasterstereography），它提供了一种经济、便携的替代方案。本研究评估了这一变化如何影响Postura的可靠性及其与Formetric的一致性，以识别潜在的系统性误差。方法：研究人员在受试者保持相同姿势的情况下，连续使用Postura和Formetric进行测量。评估了31名无脊柱畸形的受试者在习惯性站立位下的情况，每名受试者进行四组测量。使用反射标记标记三个解剖标志点。通过组内相关系数（ICC）、测量标准误（SEM）和最小可检测变化（SDC）分析了两个系统均输出的11个脊柱参数。使用Bland-Altman方法评估系统一致性。结果：非商业版Postura原型（2021年）显示出两个参数的中等可靠性，八个参数的良好可靠性，以及一个参数的优秀可靠性。测量角度的SDC范围为0.52°至5.11°，长度参数的SDC范围为2.06 mm至7.46 mm。一致性分析显示，八个参数的平均差异小于1°/1 mm，一致性界限（LoA）最高达5.6°和8.3 mm。后凸角显示出最大差异，其SDC为5.11°，平均差异为-8.88°，LoA为10.70°。结论：在棘突线（SPL）和后凸角的确定中发现了系统性误差，这些误差由反射标记与Postura深度传感器的不兼容性引起。然而，对于不直接依赖SPL的参数，Postura在四个参数上达到了Formetric的可靠性分类，其他参数低一个分类，并在八个参数上表现出良好的系统间一致性。本研究是迄今为止对Postura系统的唯一评估，提供了对其准确性和局限性的见解，并为已发布商业版本的进一步验证提供了框架。
论文解读文章
**研究背景与问题**
脊柱姿势评估在临床诊断和康复中至关重要。传统的X射线检查虽然准确，但存在辐射暴露风险。DIERS Formetric系统（DIERS International GmbH, Schlangenbad, Germany）是一种已建立的固定式无辐射姿势分析设备，通过光栅立体摄影（rasterstereography）获取患者背部表面形貌，进而重建脊柱三维曲度，具有高精度（表面±0.5 mm，深度±0.1 mm，固定点±0.8 mm）。然而，其体积大、成本高，限制了在空间和预算有限的小型诊所中的应用。为克服这一局限，DIERS Postura系统（DIERS International GmbH, Schlangenbad, Germany）采用Azure Kinect深度相机（Microsoft Corporation, Redmond, Washington, USA）替代光栅立体摄影，实现便携性和成本降低。但深度相机的分辨率较低（标准偏差≤17 mm，距离误差≤11 mm，3.5 m距离内），可能影响脊柱重建算法的准确性。由于Postura的重建算法源自Formetric，理论上对同一患者相同姿势的测量结果应高度一致。然而，表面测量技术的改变可能引入系统性误差。因此，本研究旨在评估Postura原型（2021年非商业版）与Formetric的可靠性和一致性，以识别潜在的系统性误差，为后续优化提供依据。该论文发表在《Heliyon》。
**研究方法与技术**
研究人员在德国亚琛工业大学医院（Uniklinik RWTH Aachen）招募了31名无脊柱畸形的受试者（16名男性，15名女性，平均年龄25.68岁，平均身高175.03 cm，平均体重70.90 kg），于2021年12月至2022年7月进行测量。主要技术方法包括：
1. **设备配置与数据采集**：受试者保持习惯性站立位，连续使用Postura（DiCAM v3.17.0.27）和Formetric（DiCAM 3.17，4D平均模式）进行测量，每组测量约30秒，每名受试者完成四组测量。使用反射标记标记三个解剖标志点：第七颈椎棘突（VP）、左右腰椎凹点（DL和DR）。
2. **可靠性分析**：通过组内相关系数（ICC，2.1型）评估重复性，按Koo和Li标准分类（<0.50差，0.50-0.75中等，0.75-0.90良好，>0.90优秀）。计算测量标准误（SEM）和最小可检测变化（SDC），以评估系统检测真实变化的能力。
3. **一致性分析**：使用Bland-Altman方法（重复测量版本）评估Postura与Formetric的系统间一致性，计算平均差异、差异标准差及95%一致性界限（LoA）。
所有分析基于11个脊柱参数（包括角度参数如后凸角、前凸角等，以及长度参数如骨盆倾斜度、腰椎前凸矢状径等），使用SPSS v28和Python v3.9进行统计计算。
**研究结果**
**3.1 集体描述**：共招募33名受试者，纳入31名。集体平均身高、体重和年龄数据已记录，与Degenhardt等人研究的可比集体基本一致。
**3.2 系统重复性**：Postura系统在11个参数中，8个参数显示良好重复性（ICC 0.75-0.90），前凸角（ITL-ILS）显示优秀重复性（ICC 0.945），而侧向偏移（VP-DM -max）和椎体旋转（+max）显示中等重复性（ICC 0.605和0.703）。Formetric系统在6个参数上显示优秀重复性，5个参数上显示良好重复性。Postura的SDC范围：角度参数0.52°-5.11°，长度参数2.06-7.46 mm；后凸角（ICT-ITL）的SDC达5.11°，超过放射学参考值（<5°）。
**3.3 系统间一致性**：Bland-Altman分析显示，最大平均差异出现在后凸角（-8.88°）、前凸角（-1.64°）和腰椎前凸矢状径（-5.26 mm）。其余8个参数的平均差异小于±1°或±1 mm。LoA范围：角度参数±0.9°至±10.70°，长度参数±3.12 mm至±12.83 mm。后凸角、前凸角、椎体旋转（-max）和腰椎前凸矢状径的LoA超过5°或10 mm。总体上，Postura系统低估了除侧向偏移（+max）和骨盆倾斜度外的所有参数。
**讨论与结论**
讨论部分指出，系统性误差的根本原因在于反射标记与Azure Kinect深度传感器的不兼容性。反射标记在深度传感器中引入噪声，导致颈椎隆突（VP）区域表面检测不准确，进而影响棘突线（SPL）的确定，特别影响后凸角、前凸角和腰椎前凸矢状径的计算。Postura在依赖SPL的参数上表现较差，但对不直接依赖SPL的参数（如矢状面和冠状面失衡）显示良好可靠性和一致性。研究建议商业版本应使用非反射标记，并建议对Azure Kinect进行40-60分钟预热以减少温度漂移误差（可达2 mm）。本研究是首个对Postura系统进行的评估，提供了准确性和局限性的基准，并为商业版本的验证提供了框架。
**结论翻译**：本研究突出了非商业版（2021年）Postura系统原型的潜力和局限性，该系统结合深度传感器以实现紧凑、经济的替代方案，以替代光栅立体摄影。尽管深度相机在表面识别方面精度降低，Postura系统在评估的11个参数中显示出1个参数的优秀可靠性、8个参数的良好的可靠性，以及2个参数的中等可靠性。该系统与Formetric在8个参数上显示出良好的一致性。然而，研究识别出一个系统性误差，特别影响颈椎隆突周围的表面检测。该误差由反射标记引起，影响了棘突线的确定，导致直接依赖该线的参数出现偏差，尤其是后凸角（ICT-ITL）、前凸角（ITL-ILS）和腰椎前凸矢状径。因此，非商业版原型不能被视为Formetric系统的可靠替代。基于这些发现，商业版Postura通过使用非反射标记解决了误差来源，但需要进一步验证。作为首个针对任何Postura系统的研究，这些发现揭示了从光栅立体摄影转向深度传感器进行表面测量时的方法学差异和误差来源，为测量精度提供了初步基准，并为现已上市的商业系统的未来验证建立了框架。
