EOS X射线影像采集系统技术评估与应用分析
唐密，毕帆，王龙辰，金玮，姜瑞瑶，杨海
上海交通大学附属第六人民医院 医学装备处，上海 200233
[摘 要]本文介绍了EOS X射线影像采集系统的技术背景，通过现有文献分析和英国NICE报告对EOS系统进行了临床效果分析、费用预算分析和科室应用情况分析，综合得出该系统相比其他成像方式辐射剂量较低；通过费用预算分析，该技术收费尚未进入医保，需年均工作日20人次左右可达到收支平衡。
[关键词]EOS成像系统；技术评估；临床应用；费用预算分析
0 引言
自1896年伦琴发现X射线以来，X射线检查技术不断发展，其原理是基于X射线对于人体不同组织和脏器的吸收效应不同，而形成图像来进行影像辅助诊断。传统的X射线摄影以胶片作为介质，将图像采集、显示、存储和传输功能合为一体，从而限制了某一功能的改进。随着电子技术和计算机技术的发展，X射线摄影技术向数字化方向发展，随之出现计算机X射线摄影（Computed Radiography，CR）和数字化X线摄影（Digital Radiography，DR）。近期，X射线影像采集系统（EOS系统）进入中国，本研究对该系统进行了技术评估和应用分析，以期对购置前做可行性分析和成本效益分析，分析该技术的优势与不足，评价该技术对临床带来的效果。
1 技术背景
1968年夏帕克教授在欧洲核子研究中心工作期间发明了多丝正比室，该多丝正比室是粒子探测器发展史上的一个里程碑，因此夏帕克教授获得了1992年诺贝尔物理学奖。法国EOS imaging公司的 “X射线影像采集系统”是一个X线成像设备，它正是基于新型粒子探测器的基础上结合正侧位两套成像球管和探测器组成的成像系统，由粒子探测器和线性扫描技术组成，辐射剂量比传统X射线扫描低，在保证图像质量的同时获得全身正面和侧面的扫描图像，用时短，即使针对复杂脊柱和全身检查，整个检查循环时间低于4分钟。目前在北美洲、欧洲大部分国家、亚洲国家中日本、新加坡、越南、中国香港地区已开展使用，中国大陆地区目前只有在上海瑞金医院两年前投放了一台使用样机。
EOS系统是将粒子探测器技术和线性扫描技术结合起来，使受检者在负重位下进行全身三维扫描，可一次性拍摄1:1的全脊柱及下肢的全长片。EOS系统的外立面图像和扫描成像原理见图1。
2 技术评估
2.1 评估目的
评估目的：① 分析EOS系统的优势和不足，评价该系统给患者带来的临床效果；② 探讨EOS系统费用及预算影响的分析；③ 评估EOS系统的引进带来的可能其他影响。
图1 EOS成像系统和扫描成像原理
2.2 评估方法
评估方法：① 汇总厂商提供的文献资料及产品性能介绍，包括会议资料和已发表的文章；② 文献检索，使用PubMed数据库输入关键词“EOS”and“Computed tomography”，分析EOS与CT在精确度和清晰度的差别，以及辐射剂量。中文数据库目前没有EOS的相关文献；③ 2011年英国NICE关于EOS使用的建议指南。
3 EOS系统评估结果与应用分析
3.1 临床效果分析
PubMed高级检索中标题栏输入“EOS”，共出现157篇文章，集中评估骨科检查中设备辐射剂量、3D扫描、与CR清晰度三个方面，与供应商提供的文献资料侧重点大致相同。
3.1.1 负重位下全身3D扫描
法国里昂PARC医疗中心于2011年安装了EOS系统，该系统能够在20秒内完成一次检查，获得身体在负重情况（站姿）的正面和侧面图像，放射剂量大幅降低，与SterEOS工作站相关联，内置软件可以建立一个骨骼的3D模型，并自动计算大量的临床参数，比如脊柱的椎体旋转角度不能在2D X光片上精准的量化，只能评估，而3D能够反映真实情况，允许更可靠的监测。站姿情况下获得的病人功能位的新信息，能够计算由于重量或身体压力产生的补偿现象。与CT相比，EOS在操作时可以完全负重位，并且包含双腿，辐射剂量低，可重复操作。
张卉等[1]讨论负重位X线片在诊断膝骨关节炎中的应用价值发现部分患者负重位与非负重位关节间隙没有明显变化，而关节面夹角明显加大，这说明患者存在软组织失衡、膝关节不稳定的现象，而这种不稳定与内侧关节间室负重时应力增加造成的症状直接相关，而不仅是软骨磨损本身。所以观察负重位关节面夹角变化有助于发现软组织失衡造成的膝关节症状。值得关注的是本研究采用普通的DR设备，患者立于摄影台前，采用前后位投照，保持直立，避免屈曲或旋转，双膝并拢紧贴DR平板探测器，值得注意的是，DR设备也可以做到全身成像，依次取人体上、中、下三个部位拍摄，但拼接处可能存在几何失真，EOS可以做到一次全身成像。
EOS无法像CT那样做到多维平面重建，根据文献检索到三篇研究论文发现，在EOS在3D成像精确度和成像角度方面与CT有差距，但差距无统计学意义。2013年Al-Al-Aubaidi等[2]通过一项回顾性研究发现，同时使用eos和CT采集7位儿童的脊柱影像，侧凸角度、顶锥旋转度、顶椎偏距三个指标差异不显著，说明EOS与CT在脊柱的3D影像精确度方面持平。2015年Pomerantz 等[3]使用EOS在大腿骨的不同角度进行3D重建，与CT的金标准进行精确度比较，最终误差错误无统计学意义，说明双面3D X射线影像技术获取临床数据与CT结果一样精确可靠。2014年Delin等[4]通过对比测量股骨和胫骨旋转对齐影像认为，EOS可以替代CT做3D成像扫描，并能够大幅度减少病人的辐射暴露。万方数据库中有一篇文献提到骨科手术3D应用情况。尤微等[5]将30例肱骨近端骨折病人分成实验组和对照组，实验组采用三维重建肱骨近端骨折数字模型进行术前手术规划设计、手术效果模拟及数据测量，结果显示研究组的手术时间、术中出血量、术中透视次数明显低于对照组，但两组骨折愈合时间无明显差异。说明手术前的3D手术规划有助于提高手术效果、减少术中损伤、降低医患纠纷风险。
3.1.2 放射量低
EOS系统是基于新型多丝正比室的基础上结合正侧位两套成像球管和探测器组成的成像系统，这种扫描方式和探测器保证了放射剂量大幅降低，同时能获得高质量的图像和放射诊断所需要的信息，薄的扇束几何形状和狭槽扫描技术抑制了X光线的散射，独有的探测器技术提供了一个非常高的信噪比和最优动态范围管理[6]。
埃默里大学医院骨科和脊柱中心[7]通过比较研究发现EOS与传统放射拍片在放射剂量方面，辐射剂量下降85%，与Fuji CR相比，EOS的放射剂量降低达89%，目前CR设备已逐渐被DR取代，赵永霞[8]在数字X线摄影与双面阅读计算机X线摄影系统辐射剂量和影像质量的比较中发现，在相同曝光条件下，获得相似图像质量时，DR的辐射剂量低于CR系统，但并未提到两者准确的辐射剂量比例，也未从文献中得到EOS与DR的辐射剂量比较。Delin C5分析下肢扭转和子宫前倾影像学检查的电离辐射剂量，CT对卵巢的辐射剂量是EOS的4.1倍，是睾丸的24倍，是膝盖和脚踝13～30倍，使用EOS可以减少患者的医疗辐射量积累。
3.1.3 图像质量高
加拿大蒙特利尔-圣贾斯丁大学妇幼医院对EOS和大多数脊柱侧凸检查都使用的CR系统“Fuji FCR7501S”进行比较，EOS使用双平面凹槽式的扫描方式，可同时获得正面和侧面图像，CR使用传统的X射线源和三个嵌入式荧光板，病人位于一个旋转的平台上，病人正面和侧面图像要伴随着对病人的90度旋转而依次获得，图像质量的评估为，在整体图像质量上，97.2%的EOS图像质量等于或高于相同的CR系统图像质量，此外在人体解剖结构上，94.3%的EOS图像质量等于或高于相同的CR系统图像质量。Deschenes等[9]在研究髋臼假体前倾的测量中发现CT对该测量所能提供的信息非常有限，因为无论是站姿还是坐姿，骨盆倾斜都能被观察到，但是却无法评估“功能性”的髋臼杯朝向，EOS能够细致的对髋臼杯进行与骨盆钱平面相关（结构性朝向）的倾斜和前倾测量，也能测量站姿或坐姿下的与冠状平面相关（功能性朝向）的倾斜和前倾。
3.2 费用预算分析
2011年，英国NICE评估EOS，认为其目前在英国的优势效益不足以负担其成本，即不具备成本效益优势。尽管EOS能够做到3D重建、负重全身成像,及同时后前位的PA和横向成像，NICE认为没有可靠的临床证据证明病人能够获得相应的成本效益。英国国民健康保险制度（NHS）暂时不推荐EOS作为常规检查使用，希望其有后续研究进展，提供符合成本效益的经济学结果。
EOS运行成本核算的内容分为以下六类，详见表1。
表1 EOS运行成本核算
厂商提供的资料显示，EOS总价格为800万人民币（含税），正常使用年限：6～7年，每年的支出费用255.28万元，按照厂商的计划收费标准：500元/次，每年的检查病人需要达到5106人次（按照264个工作日计算，每天约19人次），能做到收支平衡。目前该产品未进入医保收费，属于自费项目。
3.3 科室应用情况
借鉴其他医院的使用情况，EOS主要用于骨科的脊柱畸形、下肢畸形、全髖全膝关节置换。因其辐射剂量低，特别适合儿童的骨科检查。
4 讨论
EOS成像系统是基于新型粒子探测器的基础上结合正侧位两套成像球管和探测器组成的成像系统，放射科医生和骨科医生可以得到自然站立位下真人大小的3D全身骨骼影像，同时得到正面和侧面的视图，两个相互垂直的X射线管连同探测器下滑，从头到脚，不碰触病人身体，2个图像同时捕获一张准确的病人肌肉骨骼系统的正面图像，一张准确的病人肌肉骨骼系统的侧面图像。这两个数字图像可以为医生创建精准的真人大小的3D病人骨骼模型，在大大减低辐射量的条件下，同时获得病人站姿或坐姿的全身正面和侧面图像。经文献研究发现负重位确实具备临床应用价值，但普通DR也可以做到；3D成像具备临床意义，但CT做的更精确。EOS最重要的优势是由于采用通过准直仪缝隙后获得的扇形光束来实现大降低放射剂量，适合需要频繁摄片的患者和儿童。目前该产品未进入医保，且定价很高，适合走高端医疗路线以及开展结合3D重建的手术临床研究；该产品目前针对的适应症较少，适合骨科专科医院使用，未来随着3D重建技术在骨科手术中进一步推广，有可能扩展适应症。
[参考文献]
[1] 张卉,程晓光.负重位DR片在诊断膝骨关节炎患者中的应用价值[J].中国临床医学影像杂志,2008,19(6):445-446.
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Technology Assessment and Application Analysis of the EOS Imaging System
TANG Mi, BI Fan, WANG Long-chen, JIN Wei, JIANG Rui-yao, YANG Hai
Department of Medical Equipment, the 6thPeople’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200233, China
Abstract：This paper introduced the technical background of the EOS imaging system and analyzed its clinical effectiveness, cost budge and clinical application through analysis of the literature and NICE report. The result showed that the EOS imaging system had a lower radiation dose compared to other imaging methods. Through cost budget analysis, the technology was not covered in the medical insurance because about 20 patients per day could achieve the balance of payments.
Key words：EOS imaging system; technology assessment; clinical application; cost budget analysis
[中图分类号]TH774；TH709
[文献标志码]A
doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2016.10.004
[文章编号]1674-1633(2016)10-0013-03
收稿日期：2016-09-11
基金项目：卫计委医院管理研究所基金项目（NIHACE15002）；上海市第六人民医院预研基金项目（LYZY-0180）。