椎體壓縮骨折時(shí)間研究

張 鑫，程克斌，劉 凡，封 華，劉 力，*

（1. 北京市公安司法鑒定中心，北京100192；2. 北京積水潭醫(yī)院，北京100035）

·論 著·

椎體壓縮骨折時(shí)間研究

張 鑫1，程克斌2，劉 凡1，封 華1，劉 力1，*

（1. 北京市公安司法鑒定中心，北京100192；2. 北京積水潭醫(yī)院，北京100035）

目的 建立準(zhǔn)確客觀判定新鮮/陳舊椎體壓縮骨折的方法，降低判定過程中主觀因素的影響。方法 對(duì)2013年1月~2014年6月期間的50位經(jīng)CT及磁共振成像（MRI）檢查、確診為新鮮椎體壓縮性骨折患者 （共52個(gè)椎體），分別在傷后第30天、90天及180天以上進(jìn)行三次MRI隨診觀察，獲取以上4個(gè)時(shí)間段的觀察指標(biāo)。統(tǒng)計(jì)分析表觀彌散系數(shù)（ADC）在椎體骨折愈合過程中的變化規(guī)律；利用SAS 9.3 統(tǒng)計(jì)分析軟件建立判別方程，制定新鮮/陳舊椎體壓縮骨折的判別方法。結(jié)果 ADC值在椎體骨折愈合過程中呈現(xiàn)逐漸變小并趨向于0的變化趨勢(shì)，并且在傷后1~13天內(nèi)、30天、90天、180天以上4個(gè)時(shí)間段兩兩比較的結(jié)果中，組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P ＜ 0.05；判別結(jié)果為4個(gè)時(shí)間段的判別方程，判別正確率為71.11%，判別結(jié)果為兩個(gè)時(shí)間段（1~13天內(nèi)與30天以上）的判別方程，判別正確率為92.22%。結(jié)論 ADC值有助于新鮮陳舊椎體壓縮骨折的判別。結(jié)果為1~13天內(nèi)與30天以上的判別方程正確率較高，指標(biāo)采集方法簡(jiǎn)單，有利于在法醫(yī)臨床學(xué)鑒定工作中推廣應(yīng)用。

法醫(yī)臨床學(xué)；MR彌散加權(quán)成像；ADC值；判別方程；骨折時(shí)間

胸腰段椎體壓縮骨折是法醫(yī)臨床學(xué)鑒定工作中常見損傷，由于椎體在骨折修復(fù)過程沒有類似皮質(zhì)骨的骨痂形成，因此判斷新鮮陳舊椎體壓縮骨折一直是鑒定工作的難點(diǎn)。在影像學(xué)中椎體壓縮骨折主要應(yīng)用CT、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）進(jìn)行檢查和診斷。CT對(duì)骨組織顯像敏感，可清晰顯示線形骨折、水平走行的骨折以及輕微不全骨折。但是，由于椎體主要由松質(zhì)骨組成，骨折愈合是由骨小梁斷裂出血后骨細(xì)胞和毛細(xì)血管增生、堆積新骨進(jìn)行修復(fù)，沒有明顯的類似皮質(zhì)骨的骨痂形成，致使CT不方便觀察椎體骨折愈合過程。MRI對(duì)出血、水腫和脂肪組織敏感，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)松質(zhì)骨內(nèi)各時(shí)期的病理變化。臨床上有研究［1-3］依據(jù)磁共振成像的T1W1、T2W1和STIR序列中骨折水腫信號(hào)來分辨骨折時(shí)間，并將椎體壓縮性骨折愈合過程分為Ⅰ型（新鮮型，傷后3~14天）、Ⅱ型（修復(fù)型，傷后7~60天、少數(shù)病例持續(xù)至傷后5個(gè)月）、Ⅲ型（陳舊型，6個(gè)月以上）。但此方法對(duì)鑒定人自身閱片能力要求較高，主觀因素影響較大，無法在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用和推廣。本研究嘗試?yán)肕R彌散加權(quán)成像（diffusion weighted magnetic resonance imaging，MR-DWI）技術(shù)中的表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）［4］建立判別分析方程的方法，降低判別過程中的主觀因素，力求準(zhǔn)確客觀地對(duì)椎體壓縮骨折時(shí)間進(jìn)行判定。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

研究觀察對(duì)象為50名2013年1月~2014年6月期間北京積水潭醫(yī)院就診患者，均為因摔倒坐地并在傷后13天內(nèi)就診、經(jīng)CT及MRI檢查明確診斷為新鮮椎體壓縮骨折、定量CT（quantitative CT，QCT）測(cè)得骨密度大于80 mg/cm3、無骨質(zhì)疏松癥、進(jìn)行保守治療的患者。其中男19人，女31人，平均年齡為61.02±9.30歲，共52個(gè)椎體。以受傷當(dāng)日為首日計(jì)算，分別在傷后第30天、90天、180天以上對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行三次MRI隨診觀察。

1.2 檢查方法

CT檢查采用16排多排螺旋CT機(jī)（TOSHIB，日本） 進(jìn)行胸、腰椎體掃描。QCT測(cè)量骨密度（bone mineral density，BMD）使用16排多排螺旋CT機(jī)（TOSHIBA，日本）加墊5樣本固體體模（Mindways，美國(guó)）進(jìn)行螺旋掃描，圖像傳至QCT骨密度測(cè)量分析軟件工作站進(jìn)行測(cè)量。MRI檢查采用1.5 T磁共振機(jī)（GE，美國(guó)）進(jìn)行掃描；掃描序列包括矢狀位T1WI，矢狀位T2WI，矢狀位STIR。表觀彌散系數(shù)（ADC值）測(cè)量采用1.5 T磁共振機(jī)（GE，美國(guó)）進(jìn)行掃描，掃描后在FUC TOOL AW4.2后處理軟件上行骨折椎體ADC值的測(cè)量。選擇骨折椎體軸位DWI序列，在ADC圖上放置150 mm2矩形興趣區(qū)，測(cè)定三次取平均值，同時(shí)以相同的矩形興趣區(qū)測(cè)量鄰近正常椎體的ADC值。

所有的影像學(xué)檢查均由北京積水潭醫(yī)院放射科技師按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，兩位有多年診斷經(jīng)驗(yàn)的骨骼肌肉系統(tǒng)放射醫(yī)生以雙盲法按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)影像學(xué)資料進(jìn)行觀察評(píng)價(jià)。當(dāng)指標(biāo)觀察結(jié)果有異議時(shí)，通過聘請(qǐng)外院放射領(lǐng)域?qū)＜視?huì)診達(dá)成一致。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

ADC值采用單因素K（K≥3）水平設(shè)計(jì)定量資料的方差分析處理資料。使用Tukey法進(jìn)行兩兩比較。采用SAS 9.3 STEPDISC過程步進(jìn)行逐步判別分析，即對(duì)多個(gè)原因變量（臨床影像學(xué)中常用觀察指標(biāo)：軟組織水腫；水腫位置；水腫高度；水腫信號(hào)強(qiáng)度及水腫信號(hào)在T1WI/T2WI/STIR三個(gè)序列中的表現(xiàn)）進(jìn)行變量篩選，篩選出有區(qū)分能力的變量；DISCRIM過程步（即一般判別分析過程）參數(shù)法進(jìn)行判別分析，建立判別方程；再通過交叉驗(yàn)證法獲得判別分析的準(zhǔn)確率。

2 結(jié) 果

2.1 ADC測(cè)量結(jié)果

通過對(duì)試驗(yàn)對(duì)象的隨診觀察，發(fā)現(xiàn)ADC值在骨折愈合過程中逐漸變小并趨向于0，在傷后1~13天內(nèi)、30天、90天、180天以上4組資料之間的數(shù)據(jù)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（方差分析結(jié)果P ＜ 0.05），使用Tukey法進(jìn)行兩兩比較，各組間均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（見表1、表2）。

表1 骨折后不同時(shí)間段ADC的測(cè)量值（×10-3）Table 1 ADC values for vertebral body in various times after fracture（×10-3）

表2 ADC均值在各時(shí)間點(diǎn)之間兩兩比較的結(jié)果Table 2 Pairwise comparison of mean ADC values at various time points

2.2 椎體壓縮骨折時(shí)間判別方程

2.2.1 變量篩選

SAS 9.3 STEPDISC過程步進(jìn)行逐步判別分析，從多個(gè)原因變量中篩選出兩個(gè)有區(qū)分能力的變量：軟組織水腫及椎內(nèi)信號(hào)（見表3、表4）。

表3 軟組織水腫信號(hào)Table 3 Edematous signal intensity of soft tissue

原因變量ztnxh（椎內(nèi)信號(hào)）影像學(xué)觀察、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，見圖1（1型：T1低，T2高，STIR高）、圖2 （2型：T1低或中等，T2中等或高，STIR高）、圖3（3型：T1高，T2高，STIR低）和表5。

圖1 椎內(nèi)信號(hào)1型Fig.1 The signal of the vertebral body， Type 1

圖2 椎內(nèi)信號(hào)2型Fig.2 The signal of the vertebral body， Type 2

圖3 椎內(nèi)信號(hào)3型Fig.3 The signal of the vertebral body， Type3

2.2.2 判別方程的建立

表4 椎內(nèi)信號(hào)Table 4 The signal intensity of vertebra

表5 原因變量中的定性指標(biāo)Table 5 The qualitative index of the reason variables

判別結(jié)果為4個(gè)時(shí)間段（Y1、Y 2、Y 3、Y 4分別為骨折后0~13天、30天、90天、180天以上）的判別方程。DISCRIM過程步（即一般判別分析過程），采用參數(shù)法進(jìn)行判別分析，得出判別方程并計(jì)算交叉判別正確率。結(jié)果如下：

Y1=-13.4082+8.4728ztnxh+16.6395szxh

Y2=-37.6288+16.1874ztnxh+25.7296szxh

Y3=-52.1275+18.5686ztnxh+30.8509szxh

Y4=-66.6614+23.9698ztnxh+31.0063szxh

從影像資料中獲取觀察指標(biāo)，查表5將數(shù)值帶入以上判別方程，Y值最大者為判定的骨折時(shí)間。交叉驗(yàn)證匯總結(jié)果，判別正確率為71.11%。

判別結(jié)果為兩個(gè)時(shí)間段（Y1：骨折后0-13天，Y5：骨折后30天以上）的判別方程。DISCRIM過程步（即一般判別分析過程），采用參數(shù)法進(jìn)行判別分析，得出判別方程并計(jì)算交叉判別正確率。結(jié)果如下：

Y1=-9.5159+13.8265szxh+3.9177ztnxh

Y5=-36.3763+23.7996szxh+10.5017ztnxh

從影像資料中獲取觀察指標(biāo)，查表5將數(shù)值帶入以上判別方程，Y值大者為判定的骨折時(shí)間。交叉驗(yàn)證匯總結(jié)果，判別正確率為92.22%。

3 討 論

本研究首先嘗試運(yùn)用臨床MR-DWI技術(shù)［5-7］，其原理是：椎體骨折初期骨小梁斷裂出血、水腫，水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，彌散系數(shù)增大，隨著椎體愈合，骨細(xì)胞和毛細(xì)血管增生、堆積新骨，細(xì)胞外水分子相對(duì)減少，分子彌散運(yùn)動(dòng)受到抑制，致使ADC值降低。經(jīng)隨診觀察到，距受傷時(shí)間越遠(yuǎn)，所測(cè)得的ADC值越小并趨向于0的變化（見表1），此結(jié)果與魏群臣［8］的研究結(jié)果相符。同時(shí)，4個(gè)時(shí)間段兩兩比較的結(jié)果顯示，組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.05。筆者認(rèn)為，在今后的工作中如能進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量，標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量方法，ADC值有望成為判定椎體骨折時(shí)間的定量指標(biāo)。但是目前DWI技術(shù)還未列入醫(yī)院的常規(guī)檢查序列，尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段，因此ADC值判定骨折時(shí)間的方法在法醫(yī)臨床學(xué)中的運(yùn)用仍然需要大量的研究數(shù)據(jù)。

本研究還嘗試了建立判別方程的方法，將觀察指標(biāo)分級(jí)量化、多項(xiàng)指標(biāo)綜合應(yīng)用，力求降低主觀因素對(duì)鑒定結(jié)果的影響。研究發(fā)現(xiàn)，判別結(jié)果為4個(gè)時(shí)間段的判別函數(shù)判別正確率并不高，分析其原因：進(jìn)入逐步判別分析篩選的變量，大部分是二值變量，結(jié)果只有兩種可能，不可能在結(jié)果為四值的判別函數(shù)中單獨(dú)起到區(qū)分作用，另外一些連續(xù)型變量和可當(dāng)成連續(xù)型變量處理的多值有序變量，在4個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間的區(qū)分度也不是很大，雖然通過變量篩選得出多個(gè)變量的組合，獲取足夠的變量信息最大程度發(fā)揮判別函數(shù)的功效，正確率也只有71.11%，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，不建議采用此類判別方程判別骨折時(shí)間。但是，判別結(jié)果為兩個(gè)時(shí)間段（骨折后0~13天和骨折后30天以上）的判別方程，判別正確率較高，為92.22%，觀察指標(biāo)獲取方法也較簡(jiǎn)單，可方便、快捷的判別14天內(nèi)的新鮮骨折與骨折在30天以上的案例，筆者認(rèn)為此類判別方程在法醫(yī)學(xué)鑒定領(lǐng)域有很好的應(yīng)用推廣價(jià)值。本項(xiàng)研究對(duì)象均為骨密度大于80 mg/cm3未合并骨質(zhì)疏松癥的患者，由于骨質(zhì)疏松癥可延緩骨質(zhì)愈合［9，10］，因此合并骨質(zhì)疏松癥的外傷性椎體骨折壓縮患者資料不可使用此項(xiàng)判別方程，建議在應(yīng)用判別式前必須進(jìn)行骨密度測(cè)量，了解骨質(zhì)疏松情況。

［1］ 張?chǎng)危?劉瑩. 胸腰段椎體壓縮骨折的法醫(yī)學(xué)鑒定. 刑事技術(shù)，2015， 40（4）：300-304.

［2］ 王晨，程克斌，蔣雯，等. 多發(fā)骨質(zhì)疏松性椎體的急性或亞急性骨折的MRI表現(xiàn). 中國(guó)骨質(zhì)疏松雜志，2012，18（11）：975-979.

［3］ 任虎，申勇，張英澤，等. 經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)對(duì)新鮮與陳舊性骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折的療效對(duì)比分析. 中國(guó)矯形外科雜志，2009， 18（17）：1361-1364.

［4］ 前原中行. 脊椎·脊髓MRI. 沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2005：344-348.

［5］ 陳希奎，唐貴超，廖林森，等. MRI動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)及DWI對(duì)脊柱良惡性壓縮性骨折的臨床診斷價(jià)值. 河北醫(yī)學(xué)，2013，19（10）：1450-1453.

［6］ Herneth AM， Philipp MO， Naude J， et al. Vertebral metastases：assessment with apparent diffusion coefficient. Radiology，2002，225：889.

［7］ 姚偉武，李明華，楊世塤，等. MR表觀彌散系數(shù)定量測(cè)定對(duì)脊柱壓縮性骨折病因的診斷價(jià)值研究. 臨床放射學(xué)雜志，2004，23 （7）：605-60.

［8］ 魏君臣， 李保朋， 翟寧. ADC值與外傷性椎體壓縮骨折時(shí)間的相關(guān)性研究. 醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2013， 23（8）：1285-1288.

［9］ 王根林，楊慧林.骨質(zhì)疏松性椎體骨折骨不愈合的研究進(jìn)展中華創(chuàng)傷骨科雜志，2009， 11 （6）：581-583.

［10］ 侯玉亭，李健，黃范利.老年人骨質(zhì)疏松性骨折特點(diǎn)分析.現(xiàn)代應(yīng)用影像學(xué)，2008， 17 （5）：270-272.

Time Assessment of Vertebral Compression Fracture

ZHANG Xin1， CHENG Kebin2， LIU Fan1， FENG Huan1， Liu Li1，*
（1.Forensic Science Center of Beijing Municipal Public Security Bureau， Beijing 100192， China； 2. Beijing Jishuitan Hospital， Beijing 100035， China）

Objective to establish an accurate and objective assay to evaluate the time of fresh and/or old vertebral compression fractures while lowering infl uence of subjective factors. Methods 50 patients with 52 vertebras were scanned by follow-up MRI three times， on day 30， day 90， and day 180 or more， respectively after the injury. These patients came to the hospital after falling down on the ground within 13 days， and were all diagnosed as vertebral compression fractures without the osteoporosis during January 2013 to June 2014 by CT and MRI. The changes in apparent diffusion coeffi cient （ADC）values during vertebral fracture healing were statistically analyzed. Formulas were created using SAS 9.3 software according to different parameters. Results ADC values in vertebral fracture healing process decreased gradually and tended to zero. Signifi cant differences between groups （P ＜ 0.05） were observed when comparing mean ADC values of any two of the four periods （1～13 days，30 days， 90 days， 180 days or more after injury）. With discriminant equations in these four periods， the accurate rate was 71.11%. However， the discriminant equations for the two periods （1～13 days and 30 days or more） led to the discriminant accuracy up to 92.22%。Conclusions ADC could help to identify the fresh or old vertebral compression fractures. With high discriminant accuracy of the equations for 1～13 days and 30 days or more， and the simple index collection， the assessment assay in this paper is conducive to the popularization and application in forensic clinical appraisal.

forensic clinical medicine； MR-DWI； ADC values； discriminant equation； fracture time

DF795.1

A

1008-3650（2015）06-0470-04

10.16467/j.1008-3650.2015.06.008

2015-07-08

市委、市政府重點(diǎn)工作及區(qū)縣政府應(yīng)急項(xiàng)目預(yù)啟動(dòng)計(jì)劃課題（Z121100000312015）

張 鑫，副主任法醫(yī)師，本科，研究方向?yàn)榉ㄡt(yī)學(xué)。 E-mail： 13621198308@139.com

劉 力，主任法醫(yī)師，碩士，研究方向?yàn)榉ㄡt(yī)學(xué)。 E-mail： 13901212325@163.com

引用本文格式：張?chǎng)危?程克斌， 劉凡， 等. 椎體壓縮骨折時(shí)間研究. 刑事技術(shù)，2015，40（6）：470-473.