脊椎骨CT骨小梁容積百分比與骨密度的相關(guān)性

楊 林 劉建民 江山岳 陳昆濤 張燕玲 (遵義醫(yī)學(xué)院第五附屬(珠海)醫(yī)院放射科，廣東 珠海 519100)

脊椎骨CT骨小梁容積百分比與骨密度的相關(guān)性

楊 林 劉建民 江山岳 陳昆濤 張燕玲 (遵義醫(yī)學(xué)院第五附屬(珠海)醫(yī)院放射科，廣東 珠海 519100)

目的 提出一種CT檢測(cè)骨小梁容積百分比(Vp)的方法，并分析該百分比與定量CT檢測(cè)的骨密度(BMD)之間的相關(guān)性。方法隨機(jī)選取無(wú)內(nèi)分泌、代謝性疾病及骨骼系統(tǒng)疾病的病例33人、56個(gè)腰椎椎體，對(duì)椎體進(jìn)行SCT掃描，并用容積測(cè)量軟件以閾值分別為150 Hu，180 Hu及210 Hu測(cè)量Vp，同時(shí)用定量CT進(jìn)行BMD檢測(cè)，并進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果 在體檢測(cè)的Vp與BMD有高度的相關(guān)性。結(jié)論 Vp檢測(cè)可以作為一個(gè)簡(jiǎn)單易行實(shí)用的評(píng)價(jià)骨質(zhì)疏松程度的方法。

骨質(zhì)疏松;骨小梁;容積百分比;定量CT;骨密度

骨質(zhì)疏松(OP)表現(xiàn)為骨的強(qiáng)度減弱，脆性增加，患者易發(fā)生骨折，主要的損害是疼痛和致殘。WHO提出以骨密度(BMD)的檢測(cè)作為OP的診斷依據(jù)。但BMD反映的是骨量的多少，不能完全反映骨微結(jié)構(gòu)改變。本文提出一種CT檢測(cè)骨小梁容積百分比的方法，采用CT機(jī)標(biāo)配的容積測(cè)量軟件，不需要配備其他軟、硬件，就可以直接對(duì)身體內(nèi)骨小梁體積百分比進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)CT測(cè)量腰椎椎體骨小梁容積百分比與定量CT(QCT)檢測(cè)的松質(zhì)BMD進(jìn)行比較，分析兩者之間的相關(guān)性，以分析CT測(cè)量腰椎椎體骨小梁容積百分比在判斷OP程度中的價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 對(duì)象 隨機(jī)選取因外傷、腰腿痛做CT檢查又無(wú)內(nèi)分泌、代謝性疾病以及骨骼系統(tǒng)特殊疾病的病人，共33人、56個(gè)椎體，年齡23～87〔平均(47.4±24.2)〕歲，男13人35個(gè)椎體，女10人21個(gè)椎體，第2腰椎6個(gè)、第3腰椎18個(gè)、第4腰椎20個(gè)、第5腰椎12個(gè)，其中40～60歲13人32個(gè)椎體。

1.2 方法

1.2.1 BMD檢測(cè) 檢查設(shè)備為Siemens Somatom CT機(jī)及隨機(jī)配帶的BMD檢測(cè)模型及配套軟件，按設(shè)備要求進(jìn)行掃描取數(shù)據(jù):被檢測(cè)者仰臥檢查床上，標(biāo)準(zhǔn)模型放于被檢測(cè)者腰部下方床墊相應(yīng)槽內(nèi);首先掃描一幅側(cè)位定位片 (Topogram)，在定位片上選擇計(jì)劃測(cè)量的腰椎，掃描設(shè)定在椎體中間部位、與椎體上下緣平行;掃描條件及重建參數(shù)，測(cè)量軟件內(nèi)已經(jīng)設(shè)置好〔80 kVp，80 mA，1 s，準(zhǔn)直5 mm，層厚10 mm，圖像重建卷積核 (convolution kernel)S80 s〕，然后用專用程序自動(dòng)分析計(jì)算骨皮質(zhì)密度、骨松質(zhì)密度、與同性別20歲正常BMD比較值 (T值)及與同性別同齡正常BMD比較值 (Z值)，并繪制曲線圖。

1.2.2 骨小梁容積百分比(Vp)檢測(cè) 對(duì)BMD檢測(cè)的椎體行螺旋 CT連續(xù)掃描(130 KVp，80 mA，時(shí)間1.5、準(zhǔn)直1 mm)，重建參數(shù):層厚1 mm，間距1 mm，重建視野100 mm，重建卷積核B 80 s。在容積測(cè)量卡上，用螺旋CT容積測(cè)量軟件，對(duì)重建的圖像組中無(wú)終板層面組，分別選擇無(wú)椎靜脈的松質(zhì)骨的最大范圍，以150、180及210 Hu為閾值，分別進(jìn)行CT值大于等于閾值部分的容積進(jìn)行測(cè)量，即為所選擇腰椎容積范圍內(nèi)骨小梁的容積值(Vt);對(duì)上述相同腰椎及所選擇的相同容積范圍，分別以149、179及209 Hu為閾值，分別進(jìn)行小于及等于閾值部分容積進(jìn)行測(cè)量，即為所選擇腰椎容積范圍內(nèi)骨髓腔(非骨小梁區(qū))的容積(Vm)。Vp=Vt/(Vt+Vm)×100%。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 用SPSS15.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理，將測(cè)得的椎體BMD與閾值為150、180及210 Hu測(cè)算的椎體Vp進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、相互之間的相關(guān)性分析。

2 結(jié)果

BMD分別與閾值為150 Hu、180 Hu及210 Hu測(cè)得的Vp的相關(guān)系數(shù)分別為0.948、0.955及0.950(P＜0.001)，表明各閾值所測(cè)的椎體Vp與同一椎體BMD都有高度的相關(guān)性，其中閾值為180 Hu相關(guān)性最高。BMD與閾值為150 HU，180 HU和210 HU的Vp直線散點(diǎn)，相關(guān)方程分別為:y150=0.385x+4.1(R=0.948)、y180+0.403x－7.26(R=0.955)及 y210=0.381x－12.768(R=0.950)。見表1。

表1 BMD與Vp基本統(tǒng)計(jì)表

3 討論

OP 表現(xiàn)為單位體積的骨量減少及骨組織微結(jié)構(gòu)退化，是老年患者致殘和致死的一種常見疾病，臨床上對(duì)OP的診斷現(xiàn)在仍然以BMD作為參考指標(biāo)，BMD的檢測(cè)方法較多，但臨床最常用的是雙能X線(DEXA)BMD檢測(cè)，QCT〔1〕BMD檢測(cè)，另外還有周圍骨QCT(pQCT)BMD檢測(cè)，容積定量CT(vQCT)BMD檢測(cè)，這些檢測(cè)結(jié)果都是標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字，檢查的參數(shù)主要是骨礦物的含量，但是不能直接反映OP時(shí)骨微結(jié)構(gòu)的變化，并且也需要專用設(shè)備。

有研究發(fā)現(xiàn)BMD只能部分反映骨強(qiáng)度的改變，對(duì)骨折風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)有一定的局限性。所以很多作者把研究骨微結(jié)構(gòu)改變來(lái)預(yù)測(cè)骨折風(fēng)險(xiǎn)。骨微結(jié)構(gòu)主要指骨小梁的三維構(gòu)筑及小梁間的連接程度，也就是骨小梁的形狀、厚度、連接性及各向異性程度〔2〕，常用的參數(shù)指標(biāo)有骨小梁面積、骨小梁體積比、骨小梁厚度、骨小梁數(shù)目、骨小梁間隙等，不同的學(xué)者在研究骨微結(jié)構(gòu)時(shí)采用了不同的指標(biāo)參數(shù)，其中 Vp是常用的一個(gè)參數(shù)〔3，4〕，直接反映單位體積內(nèi)骨結(jié)構(gòu)總量的多少，也反映了單位骨體積內(nèi)骨小梁厚度及數(shù)量的綜合，是一個(gè)宏觀的骨微結(jié)構(gòu)改變。

最近高性能的高分辨率 CT(HRCT)及微 CT(μCT)〔5，6〕能夠檢測(cè)骨小梁的微結(jié)構(gòu)情況。一方面HR CT臨床應(yīng)用很少，μCT只能應(yīng)用在小動(dòng)物及標(biāo)本上;另一方面計(jì)算骨小梁容積百分比時(shí)還需要專用設(shè)備及軟件，計(jì)算繁瑣，并且計(jì)算的是局部骨質(zhì)的體積百分比，對(duì)于反映骨小梁整體宏觀改變還有一定局限性，也不能在臨床病例中應(yīng)用。作為可以直接反應(yīng)單位容積內(nèi)骨小梁厚度及數(shù)目綜合的Vp的在體檢測(cè)方法，沒(méi)有報(bào)道。本文提出的CT對(duì)Vp檢測(cè)方法，是利用CT機(jī)對(duì)腰椎椎體行薄層螺旋掃描，用CT機(jī)基本配套的容積測(cè)量軟件，對(duì)腰椎松質(zhì)骨的Vp測(cè)算，對(duì)有CT機(jī)的單位，不需要另外配備任何設(shè)備，都可進(jìn)行檢測(cè)，操作簡(jiǎn)單，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，計(jì)算簡(jiǎn)潔。

脊椎松質(zhì)骨年更新率達(dá)到20% ～25%，是OP時(shí)最早出現(xiàn)骨質(zhì)丟失的部位，也是OP性骨折最多發(fā)生的部位;本研究主要針對(duì)腰椎的松質(zhì)骨，能夠很好地代表OP時(shí)的病理改變;本組病例年齡為23～87歲，從BMD的峰值年齡到高齡老年OP時(shí)的BMD低值范圍，其中40～60歲BMD變化最明顯的年齡段病例數(shù)及椎體個(gè)數(shù)所占比例最大，分別為39.49%及57.14%，能夠很好地代表BMD的生理變化過(guò)程。

BMD是OP診斷的重要參考指標(biāo)，QCT能夠分別檢測(cè)脊椎骨骨皮質(zhì)及松質(zhì)骨的BMD;本研究使用QCT檢測(cè)的BMD作為參考，并進(jìn)行相關(guān)性分析，能夠直接的驗(yàn)證本文提出的方法在OP中的價(jià)值及意義，并且根據(jù)BMD在OP的診斷及預(yù)測(cè)骨折風(fēng)險(xiǎn)的參考值，可以估算出相應(yīng)的骨小梁容積百分比的相關(guān)數(shù)值。國(guó)內(nèi)李景學(xué)〔7〕將QCT檢測(cè)的BMD低于95 mg/cm3時(shí)作為中國(guó)女性預(yù)示OP骨折的閾值，根據(jù)閾值為180 Hu的相關(guān)方程y180+0.403x-7.26，計(jì)算出當(dāng)閾值為180 Hu測(cè)量的骨小梁容積百分比低于31.03%時(shí)，提示有骨折風(fēng)險(xiǎn)。

骨化的CT值公認(rèn)在200 Hu以上，通過(guò)最初步的檢測(cè)，本文選定150 Hu、180 Hu及210 Hu作為本研究的檢測(cè)閾值，通過(guò)研究證實(shí)這幾個(gè)閾值檢測(cè)的Vp與BMD都有極高的相關(guān)性，其中閾值為180 Hu測(cè)得的松質(zhì)骨Vp與BMD相關(guān)性最高，與理論值一致;證實(shí)本文提出的在體檢測(cè)方法與QCT檢測(cè)的BMD對(duì)判斷OP有同等的價(jià)值。

本文提出的骨小梁容積百分比檢測(cè)閾值，是以QCT檢測(cè)的BMD為參考進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得出的，由于兩者檢測(cè)椎體容積的范圍不完全一致，不一定能夠真實(shí)反映檢測(cè)閾值的準(zhǔn)確性，本方法檢測(cè)的Vp是否能準(zhǔn)確的反映真實(shí)的Vp，以及對(duì)骨折風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)及風(fēng)險(xiǎn)閾值，都還需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究做出更準(zhǔn)確的驗(yàn)證。本文提出的CT骨小梁容積百分比檢測(cè)方法，與QCT檢測(cè)BMD有高度的相關(guān)性，操作簡(jiǎn)單、方便，并能夠以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字的形式反映所測(cè)骨質(zhì)的Vp，可以作為OP臨床診斷、治療及研究中的一個(gè)重要的參考指標(biāo)。

1 張 靜，曹樹偉，林治恩，等.骨密度測(cè)量技術(shù)診斷骨質(zhì)疏松研究現(xiàn)狀〔J〕.中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合影像學(xué)雜志，2009;(2):133-6.

2 李 朵，魏?jiǎn)⒂?骨微結(jié)構(gòu)與骨質(zhì)疏松性骨折〔J〕.中國(guó)骨質(zhì)疏松雜志，2004;10(4):519-22.

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4 佟海英，胡素敏，高學(xué)敏，等.中藥復(fù)方對(duì)模擬失重大鼠骨丟失的影響〔J〕.中國(guó)中醫(yī)藥信息雜志，2009;16(3):34-6.

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6 Genant HK，Engelke K，Prevrhal S.Advanced CT bone imaging in osteoporosis〔J〕.Rheumatology，2008;47(4):9-16.

7 李景學(xué)，吳春營(yíng)，蔡躍增，等.骨疏松性骨折的定量CT預(yù)測(cè)〔J〕.中華放射學(xué)雜志，1994;28(6):373-7.

R582+.1

A

1005-9202(2011)12-2196-02

楊 林(1962-)，男，副主任醫(yī)師，主要從事CT診斷工作。

〔2010-10-12收稿 2011-03-01修回〕

(編輯 袁左鳴/曹夢(mèng)園)