椎體壓縮性骨折四種影像學(xué)診斷的一致性研究

張 祥 孫金磊 付亞東 王延林 金玉蓮 梁 潔 李葆青

. 骨科影像學(xué) Orthopaedic radiology .

椎體壓縮性骨折四種影像學(xué)診斷的一致性研究

張 祥 孫金磊 付亞東 王延林 金玉蓮 梁 潔 李葆青

目的對比分析 MRI、CT 側(cè)位定位像、CT 重建圖像和 X 線平片診斷椎體壓縮性骨折的一致性。方法回顧性分析 2014 年 1 月 1 日至 2014 年 4 月 30 日，我院同時行胸椎或腰椎 MRI 和 CT 檢查的患者 50 例 ( 398 個椎體 )，以及同時行 MRI 和 X 線平片檢查的患者 70 例 ( 480 個椎體 )，覆蓋 T4～L5椎體范圍，運用半定量分級方法，按椎體壓縮程度分為 0～3 級，分別統(tǒng)計 MRI-CT 組和 MRI-X 線平片組中 MRI、CT 側(cè)位定位像、CT 重建圖像、X 線平片的各級椎體的個數(shù)，采用 kappa 分析得到 MRI 與 CT 側(cè)位定位像、CT 重建圖像診斷壓縮性骨折 ≥1 級和 ≥2 級的椎體的一致性，然后分析 MRI 與 X 線平片診斷壓縮性骨折 ≥1 級和 ≥2 級的椎體的一致性；兩組分別以 MRI 為標(biāo)準(zhǔn)，0 級為陰性結(jié)果，≥1 級為陽性結(jié)果，計算側(cè)位 CT 定位像、CT 重建圖像和 X 線平片診斷椎體壓縮性骨折的敏感性和特異性。結(jié)果MRI 與 CT 側(cè)位定位像診斷≥1 級椎體有中等程度的一致性 ( k＝0.583 )，診斷 ≥2 級椎體有好的一致性 ( k＝0.818 )；MRI 與 CT 重建圖像診斷 ≥1 級和 ≥2 級椎體均有好的一致性 ( k＝0.836 和 0.961 )；MRI 與 X 線平片診斷 ≥1 級椎體有中等程度一致性 ( k＝0.651 )，診斷 ≥2 級椎體有好的一致性 ( k＝0.862 )；MRI-CT 組中 CT 側(cè)位定位像診斷椎體壓縮性骨折的敏感性和特異性分別為 55.2% 和 97.1%，CT 重建圖像診斷的敏感性和特異性分別為 81.6% 和 98.5%；MRI-X 線平片組中 X 線平片診斷椎體壓縮性骨折的敏感性和特異性分別為 62.5% 和 96.7%。結(jié)論MRI 和 CT重建圖像診斷椎體骨折的一致性最高；相對 MRI，CT 重建圖像診斷椎體壓縮性骨折的敏感性和特異性均較高，而 CT 側(cè)位定位像和 X 線平片的特異性較高，敏感性較低。

骨折，壓縮性；磁共振成像；體層攝影術(shù)，X 線；體層攝影術(shù)，X 線計算機

椎體壓縮性骨折是臨床上引起腰背部疼痛的常見原因之一，以胸腰椎最為多見。其常由外傷、骨質(zhì)疏松等因素造成[1-6]。影像檢查是診斷該病的主要手段，X 線平片、CT 和 MRI 均可用于椎體壓縮性骨折的診斷，其中 X 線平片是臨床首選的檢查手段；而 MRI 由于具有多參數(shù)、多層面、多方向成像的特點，一直被認(rèn)為是診斷椎體壓縮性骨折最可靠的影像學(xué)檢查方法[1-4]；MRI、CT 側(cè)位定位像對診斷椎體壓縮性骨折也有一定的價值[2,5-6]，CT 掃描對顯示骨細(xì)微結(jié)構(gòu)和通過三維重組技術(shù)對骨折的發(fā)現(xiàn)和分級，均有十分重要的價值[4-8]。本研究通過回顧性分析行 X 線平片、CT、MRI 檢查的椎體壓縮性骨折的病例，以 MRI 檢查為診斷的標(biāo)準(zhǔn)，運用半定量分級的方法比較分析 3 種檢查方法的一致性、敏感性和特異性，旨在比較 3 種影像方法對診斷該病的效能。

資料與方法

一、一般資料

回顧性分析 2014 年 1 月 1 日至 2014 年 4 月30 日，我院同時行胸椎或腰椎 MRI 和 CT 檢查的患者 50 例 ( MRI-CT 組 )，其中男 19 例，女 31 例，年齡 32～93 歲，平均 ( 69.86±14.34 ) 歲；分析同一時間段內(nèi)同時行胸椎或腰椎 MRI 和 X 線平片檢查的患者 70 例 ( MRI-X 線平片組 )，其中男 18 例，女52 例，年齡 22～89 歲，平均 ( 69.96±14.11 ) 歲。所有 MRI 掃描在 GE Signa HD 1.5 T MRI 機上進(jìn)行，采集矢狀位 T1WI、T2WI、STIR 和橫軸位 T2WI 圖像，矢狀位掃描層厚 2.5 mm，橫軸位掃描層厚為 5 mm；所有 CT 掃描在 GE Lightspeed 64 排 VCT 上進(jìn)行，采集側(cè)位定位像和橫軸位圖像 ( 層厚 0.625 mm )，然后進(jìn)行 2.0 mm 橫軸位和矢狀位圖像重建；所有 X 線平片在 DR 機上進(jìn)行，拍攝正側(cè)位片。

二、納入及排除標(biāo)準(zhǔn)

影像科 2 名高年資主治醫(yī)師采用雙盲法分析兩組中 MRI、CT 側(cè)位定位像、CT 橫軸位＋矢狀位重建圖像 ( CT 重建圖像 ) 和 X 線平片的所有影像資料。2 名醫(yī)師各對所有資料前后分析 2 次，間隔 ≥2 周，分析的范圍為 T4～L5椎體，當(dāng)每組中兩種檢查方法覆蓋椎體范圍不一致時，取在交集范圍內(nèi)的每一個椎體進(jìn)行分析，2 名醫(yī)師對以上椎體診斷出是否有骨折 ( 無論新舊與否 )，并進(jìn)行分級，比較每個椎體 2 名醫(yī)師前后共計 4 次分析的診斷與分級結(jié)果，任何 2 次之間的結(jié)果 ( 2 人之間或 2 次之間 ) 出現(xiàn)不一致的椎體列入有疑問椎體排除出本研究。

三、影像資料的半定量分析

2 名高年資主治醫(yī)師對所有的椎體進(jìn)行半定量分析。分級方法：按椎體壓縮的形態(tài)分為 4 個級別，0 級：椎體形態(tài)正常；1 級：椎體前部、中部或后部的輕度壓縮，壓縮高度約 20%～25%，壓縮面積約 10%～20%；2 級：椎體中度壓縮，壓縮高度約 25%～40%，壓縮面積約 20%～40%；3 級：椎體重度壓縮，壓縮高度和 ( 或 ) 面積達(dá)到 40%以上[2,5-6]。

四、統(tǒng)計學(xué)分析

統(tǒng)計 MRI-CT 組和 MRI-X 線平片組的 MRI 圖像、CT 定位像、CT 重建圖像以及 X 線平片中診斷壓縮為 0 級、≥1 級 ( 1、2、3 級 )、≥2 級 ( 2、3 級 ) 的椎體個數(shù)，然后采用 kappa 分析，分別比較MRI 與 CT 定位像、MRI 與 CT 重建圖像和 MRI 與X 線平片之間診斷壓縮 ≥1 級和 ≥2 級的椎體的一致性，k＞0.75 認(rèn)為有好的一致性，～0.75 為中等程度的一致性，＜0.4 為差的一致性；然后以 MRI 診斷為標(biāo)準(zhǔn)，以診斷為 0 級者為陰性，診斷為 ≥1 級者為陽性，分別計算兩組資料中 CT 定位像、CT 重建圖像和 X 線平片診斷椎體壓縮性骨折的敏感性和特異性。采用 SPSS 13.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。

結(jié) 果

MRI-CT 組共有椎體 398 個，其中 MRI 診斷壓縮程度為 0 級、≥1 級、≥2 級的椎體個數(shù)分別為 273 個、125 個、83 個；CT 側(cè)位定位像診斷壓縮程度為 0 級、≥1 級、≥2 級的椎體個數(shù)分別為321 個、77 個、65 個，在 CT 側(cè)位定位像中有 6 例腰椎骨質(zhì)密度明顯減低，骨質(zhì)邊緣顯示不清，難以辨別形態(tài)，按 0 級計算；CT 重建圖像診斷壓縮程度為 0 級、≥1 級、≥2 級的椎體個數(shù)分別為 292 個、106 個、78 個。MRI-X 線平片組共有椎體 480 個，其中 MRI 診斷壓縮程度為 0 級、≥1 級、≥2 級的椎體個數(shù)分別為 360 個、120 個、78 個；X 線平片診斷壓縮程度為 0 級、≥1 級、≥2 級的椎體個數(shù)分別為 393 個、87 個、67 個 ( 表 1 )。

MRI-CT 組中 MRI 與 CT 側(cè)位定位像比較，診斷壓縮 ≥1 級的椎體有中等程度的一致性 ( k＝0.583 )；MRI 與 CT 側(cè)位定位像診斷壓縮 ≥2 級的椎體有好的一致性 ( k＝0.818 ) ( 表 2，3 )；MRI 與 CT 重建圖像比較，診斷壓縮 ≥1 級 ( k＝0.836 ) 和 ≥2 級 ( k＝0.961 ) 的椎體均有好的一致性 ( 表 4，5 ) ( 圖 1 )。MRI-X 線平片組中 MRI 和 X 線平片比較，診斷壓縮 ≥1 級的椎體有中等程度的一致性 ( k＝0.651 )；診斷壓縮 ≥2 級的椎體有好的一致性 ( k＝0.862 ) ( 表 6，7 ) ( 圖 2 )。

表1 MRI-CT 組和 MRI-X 線平片組診斷壓縮性骨折分級各級椎體數(shù) ( 個 )Tab.1 The number of vertebral bodies at different grades in both MRI-CT group and MRI-X-ray group ( n )

表2 MRI 和 CT 側(cè)位定位像診斷壓縮性骨折陰性和陽性的比較Tab.2 Comparison of MRI andlateral scout images of CT in the diagnosis of negative and positive compression fractures

MRI-CT 組中 CT 側(cè)位定位像診斷為壓縮 ≥1 級的敏感性為 55.2% ( 69 / 125 )，特異性為 97.1% ( 265 / 273 )；CT 重建圖像診斷為壓縮 ≥1 級的敏感性為81.6% ( 102 / 125 )，特異性為 98.5% ( 269 / 273 )。MRI-X 線平片組中 X 線平片診斷為 ≥1 級的敏感性為 62.5% ( 75 / 120 )，特異性為 96.7% ( 348 / 360 )。

表3 MRI 和 CT 側(cè)位定位像診斷壓縮 ≥2 級骨折的比較Tab.3 Comparison of MRI andlateral scout images of CT in the diagnosis of compression fractures ≥ grade 2

表4 MRI 和 CT 重建圖像診斷壓縮性骨折陰性和陽性的比較Tab.4 Comparison of MRI and CT reformation images in the diagnosis of negative and positive compression fractures

表5 MRI 和 CT 重建圖像診斷壓縮 ≥2 級骨折的比較Tab.5 Comparison of MRI and CT reformation images in the diagnosis of compression fractures ≥ grade 2

表6 MRI 和 X 線平片診斷壓縮性骨折陰性和陽性的比較Tab.6 Comparison of MRI and X-ray plain flms in the diagnosis of negative and positive compression fractures

表7 MRI 和 X 線平片診斷壓縮 ≥2 級骨折的比較Tab.7 Comparison of MRI and X-ray plaim flms in the diagnosis of compression fractures ≥ grade 2

圖1 患者，女，66 歲，腰椎 MRI 和 CT 對照 a～c：分別為矢狀位 T2WI、T1WI 和 STIR 像，顯示 L2椎體壓縮性骨折 1 級，L3椎體壓縮性骨折 2 級；d：為 CT 側(cè)位定位像，顯示 L2、L3椎體壓縮性骨折，與 MRI 分級一致；e：為 CT 矢狀位重建圖像，顯示 L2、L3椎體壓縮性骨折，與 MRI 分級一致圖 2 患者，男，48 歲，腰椎 MRI 與 X 線平片對照 a～c：分別為矢狀位 T2WI、T1WI 和 STIR 像，顯示 L4椎體壓縮性骨折 2 級；d：為X 線側(cè)位平片，顯示 L4椎體壓縮性骨折，與 MRI 分級一致Fig.1 The comparison of lumbar spine MRI and CT of a 66-year-old female a-c: The sagittal T2WI, T1WI and STIR images showed L2compression fractures of grade 1 and L3compression fractures of grade 2; d: The lateral scout image of CT showed L2and L3compression fractures, which was consistent with the MRI examination results; e: The sagittal CT reformation image showed the grade of L2and L3compression fractures was consistent with the MRI examination resultsFig.2 The comparison of lumbar spine MRI and X-ray plain flms of a 48-year-old male a-c: The sagittal T2WI, T1WI and STIR images showed L4compression fractures of grade 2; d: The lateral X-ray plain flm showed the grade of L4compression fractures was consistent with the MRI examination results

討 論

本研究通過對相同病例的 MRI 和 X 線平片圖像、MRI 和 CT 側(cè)位定位像及 CT 重建圖像的對比分析可以看出，對于診斷為 2 級以上的椎體壓縮性骨折，X 線平片 ( k＝0.862 )、CT 側(cè)位定位像 ( k＝0.818 ) 和 CT 重建圖像 ( k＝0.961 ) 與 MRI 圖像之間均有好的一致性，其中 CT 重建圖像的一致性最好。診斷包含 1 級的椎體壓縮性骨折時，三者與 MRI 圖像的一致性均有所下降，其中 CT 重建圖像與 MRI圖像仍有好的一致性 ( k＝0.836 )，而 X 線平片 ( k＝0.651 ) 和 CT 側(cè)位定位像 ( k＝0.583 ) 只有中等程度的一致性；同時可以看出 X 線平片、CT 側(cè)位定位像和 CT 重建圖像相對 MRI 圖像診斷椎體壓縮性骨折( ≥1 級 ) 的敏感性均不如其特異性高，其中 CT 重建圖像相對 MRI 圖像診斷椎體壓縮性骨折 ( ≥1 級 )的敏感性和特異性均較高 ( 敏感性 81.6%，特異性98.5% )，而 CT 側(cè)位定位像和 X 線平片診斷椎體壓縮性骨折的特異性高 ( 分別為 97.1% 和 96.7% )，敏感性低 ( 分別為 55.2% 和 62.5% )，說明 CT 重建圖像、CT 側(cè)位定位像和 X 線平片發(fā)生誤診的幾率均比較小，而 CT 側(cè)位定位像和 X 線平片發(fā)生漏診的幾率大，從一致性分析可以推斷出兩者漏診主要出現(xiàn)在對 1 級椎體壓縮性骨折的診斷上。

本研究主要在矢狀位上分析診斷椎體壓縮性骨折。MRI 能夠進(jìn)行多體位掃描，從而得到矢狀位和橫軸位圖像。大多文獻(xiàn)認(rèn)為矢狀位 MRI 掃描對評估椎體形態(tài)起主要作用，也有報道認(rèn)為 MRI 矢狀位定位像與矢狀位掃描圖像診斷椎體壓縮性骨折有很好的一致性[2-3]。MRI 另一個優(yōu)勢是多參數(shù)成像，MRI能夠通過 T1WI、T2WI 和壓脂序列的信號特點來分析出骨折所處的階段，并對椎間盤、附件、韌帶結(jié)構(gòu)和脊髓結(jié)構(gòu)一并作出判斷，因此很容易與腫瘤、結(jié)核、骨髓炎等其它病理性骨折進(jìn)行鑒別診斷，從而作出準(zhǔn)確的定性診斷和骨折程度的分級[9-12]。由于 MRI 能通過多體位掃描清晰顯示椎體的形態(tài)，通過信號特點準(zhǔn)確診斷椎體是否為壓縮性骨折并進(jìn)行分級，故本研究將其作為椎體壓縮性骨折診斷的標(biāo)準(zhǔn)與 CT 和 X 線平片進(jìn)行比較，而 MRI 的缺點主要是掃描時間長且價格昂貴。CT 對骨皮質(zhì)、骨小梁結(jié)構(gòu)的顯示比 MRI 更清晰，能夠獲得更小的層厚( 64 排螺旋 CT 最小 0.625 mm )，但以往的研究表明矢狀位重建仍然比原始的橫軸位圖像診斷椎體壓縮更敏感。Samelson 等[5]和 Kim 等[6]的研究認(rèn)為，CT定位像對診斷椎體壓縮性骨折與 CT 重建圖像有好的一致性。本研究中側(cè)位 CT 定位像與 MRI 對診斷2 級以上的椎體壓縮有較好的一致性，而對 1 級以上的椎體壓縮的診斷一致性較低，敏感性也較低，原因是骨質(zhì)疏松，由于骨密度明顯減低，造成椎體邊緣在定位像上顯示得不夠清晰，有些椎體很難辨認(rèn)或難以分級，只有對 2 級以上明顯的變形，才容易被發(fā)現(xiàn)，而當(dāng)椎體的骨密度正常，或僅僅由于外傷造成的輕度壓縮時，CT 定位像則能作出準(zhǔn)確診斷。一些文獻(xiàn)通過分析胸部和腹部平掃時的椎體圖像，得出 CT 的矢狀位重建診斷壓縮性骨折的敏感性和特異性均高于橫軸位[3,8,11,13-15]。在實際工作中，橫軸位和矢狀位重建均會被一起作為常規(guī)觀察，并且兩者有一定的互補性。因此，本研究把兩者共同作為一種檢查方法參與比較，并得到了與 MRI 檢查好的一致性，敏感性和特異性也較高，但與 MRI 相比，CT 僅有密度分辨這一個參數(shù)，對于一些椎體輕微變形的骨折，當(dāng)骨密度與上下椎體相近時，會造成假陰性的結(jié)果。MRI 則較易辨認(rèn)，這也可能是本研究中 CT 的敏感性不如特異性高的一個原因。另外 CT 和 MRI 圖像的重建 / 掃描層厚也對分級有一定的影響，有報道認(rèn)為矢狀位層厚 ≤3 mm 對準(zhǔn)確分級有重要的價值[1-2,7]。CT 的缺點是輻射劑量大，近年來低劑量掃描診斷椎體壓縮性骨折的研究逐漸增多[14]。X 線平片一直是診斷椎體壓縮性骨折的首選檢查方法，簡單易行，檢查時間短，可以進(jìn)行床旁拍攝，患者較易配合，本組 X 線平片診斷為 ≥2 級的椎體與 MRI 也有好的一致性，且診斷壓縮性骨折的特異性也較高，但其對急性較輕微的壓縮性骨折( 1 級 ) 的敏感性稍低，容易引起漏診，本組研究中診斷的敏感性略高于 CT 定位像。

本研究的不足是樣本量較少，沒有對 2 名醫(yī)師之間和前后 2 次之間的診斷分別進(jìn)行比較，而是把 2 次診斷均不能達(dá)成一致意見的椎體排除出了研究，將在今后進(jìn)一步擴大樣本量一并進(jìn)行研究，MRI 定位像也沒有單獨列出進(jìn)行分析比較?？傊?，本研究中，MRI 和 CT 重建圖像是最為可靠的檢查方法，但 X 線平片和 CT 定位像由于特異性也很高，并且簡單易行，輻射量小，仍可作為椎體壓縮性骨折的篩查方法。利用各影像技術(shù)的優(yōu)勢，對椎體壓縮性骨折進(jìn)行綜合分析和判定，無疑更科學(xué)、精準(zhǔn)和可行。

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( 本文編輯：王萌 李貴存 )

Research on the consistency of four imaging methods in the diagnosis of vertebral compression fractures

ZHANG Xiang, SUN Jin-lei, FU Ya-dong, WANG Yan-lin, JIN Yu-lian, LIANG Jie, LI Bao-qing. Department of Radiology, Beijing Shijingshan Hospital, 100043, PRC

ObjectiveTo analyze the consistency of magnetic resonance ( MRI ), lateral scout images of computed tomography ( CT ), reformation images of CT and X-ray plain flms in the diagnosis of vertebral compression fractures.MethodsFrom January 1, 2014 to April 30, 2014, 50 patients ( 398 vertebral bodies ) underwent thoracic or lumbar spine MRI and CT examinations and 70 patients ( 480 vertebral bodies ) had spine MRI and X-ray examinations, whose clinical data were retrospectivley analyzed. The vertebral body from T4to L5were involved. The semi-quantitative ( SQ ) method was used to classify the fractures as grade 0 to 3 according to the degree of vertebral compression. The number of vertebral bodies at different grades were respectively counted in all the patients based on the MRI, lateral scout images of CT, reformation images of CT and X-ray plain flms. A Kappa analysis was used to assess the consistency between MRI and lateral scout images of CT and between MRI and reformation images of CT in the diagnosis of compression fractures ≥ geade 1 and ≥ grade 2. And then the consistency between MRI and X-ray plain flms were assessed in the diagnosis of compression fractures ≥ geade 1 and ≥ grade 2. MRI was considered as the standard in the diagnosis of fractures, and grade 0 was taken as negative resultes and ≥ geade 1 as positive results. Finally, the sensibility and specificity of scout images and reformation images of CT and X-ray plane films were calculated in the diagnosis of vertebral compression fractures.ResultsA fair consistency existed between MRI and lateral scout images of CT in the diagnosis of fractures ≥ grade 1 ( k=0.583 ), and a good consistency in the diagnosis of fractures ≥ grade 2 ( k=0.818 ). A good consistency was noticed between MRI and reformation images of CT in the diagnosis of fractures ≥ grade 1 and 2 ( k=0.836 and k=0.961 ). A fair consistency was found between MRI and X-rayplain flms in the diagnosis of fractures ≥ grade 1 ( k=0.651 ), and a good consistency in the diagnosis of fractures ≥grade 2 ( k=0.862 ). The sensibility and specifcity of lateral scout images of CT, reformation images of CT and X-ray plain flms were 55.2% and 97.1%, 81.6% and 98.5% and 62.5% and 96.7% respectively in the diagnosis of vertebral compression fractures.ConclusionsThe best consistency is detected between MRI and reformation images of CT in the diagnosis of vertebral compression fractures. When compared with that of MRI, the sensibility and specifcity of reformation images of CT are higher. And while the sensibility of lateral scout images of CT and X-ray plan flms is higher and their specifcity is lower than that of MRI.

Fractures, compression; Magnetic resonance imaging; Tomography, X-ray; Tomography, X-ray computed

10.3969/j.issn.2095-252X.2014.11.003

R683.2, R445

首都衛(wèi)生發(fā)展科研專項自主創(chuàng)新項目 ( 首發(fā) 2014-2-112 )；首都臨床特色應(yīng)用研究項目 ( z141107002514072 )

100043 北京市石景山醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科

李葆青，libaoqing@21cn.com

2014-08-05 )