腰椎松質(zhì)骨CT值與年齡、雙能X線骨密度值相關(guān)性研究

張譯徽 郭輝 朱新生

1. 新疆醫(yī)科大學(xué)第六附屬醫(yī)院CTMRI室，烏魯木齊 830002 2. 新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像中心，烏魯木齊 830054

目前，骨質(zhì)疏松癥已被世界衛(wèi)生組織列為中老年人除了高血壓、高脂血癥以外的第三大常見疾病。隨著我國老年人口數(shù)量的逐年增加，骨質(zhì)疏松癥的患病率也逐漸上升，而女性骨質(zhì)疏松癥的患病率要高于男性，尤其是絕經(jīng)后女性[1]。重度骨質(zhì)疏松癥可導(dǎo)致骨折，而骨折可導(dǎo)致病人死亡率增加、住院和醫(yī)療保健費(fèi)用增加和生活質(zhì)量的下降。因此，骨質(zhì)疏松癥的早期診斷及治療至關(guān)重要。

在我國，多排螺旋CT機(jī)普及率廣、應(yīng)用方便且迅速，已成為各醫(yī)院不可替代的常規(guī)影像檢查方法。迄今為止，已有多個(gè)研究認(rèn)為CT圖像可用來評(píng)價(jià)骨密度(BMD)[2-4]。那么，通過CT影像測(cè)量CT值對(duì)于診斷骨質(zhì)疏松癥及骨量減少是否存在意義呢？本研究以女性為研究對(duì)象，目的是了解腰椎椎體松質(zhì)骨CT值與年齡、DXA測(cè)得BMD值和T值之間的聯(lián)系，為CT值測(cè)量是否能用于初步診斷骨量減少、骨質(zhì)疏松癥提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究對(duì)象選擇

選擇2012年10月至2014年7月在我院因腰腿痛住院做過腰1～4椎體BMD檢測(cè)及螺旋CT掃描兩項(xiàng)檢查的女性患者103例(年齡30～86歲)作為研究對(duì)象，排除兩項(xiàng)檢查時(shí)間間隔超過20天、腰椎術(shù)后、腰椎嚴(yán)重退行性變、脊椎側(cè)彎畸形、椎體內(nèi)腫瘤、患有可影響骨代謝疾病或近期服用過可影響骨代謝藥物的患者人群。

1.2 骨密度檢測(cè)及質(zhì)量控制

采用美國GE公司的Lunar Prodigy雙能X線骨密度儀，對(duì)所有研究對(duì)象進(jìn)行腰椎BMD檢測(cè)。測(cè)量數(shù)據(jù)包括第1～4腰椎正位BMD值及T值，BMD值由g/cm2表示。骨密度儀變異系數(shù)(CV)在0.2%～0.3%。

根據(jù)原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥的診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]，骨質(zhì)疏松癥組(T≤-2.5)、骨量減少組(-2.5-1)。

1.3 CT檢查及CT值的測(cè)量

采用Siemens公司6排螺旋CT掃描機(jī)(SOMATOM Emotion 6)，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行腰1～4椎體連續(xù)薄層CT掃描并進(jìn)行圖像后處理，采用多方位重組獲得腰1～4椎體的冠狀位及矢狀位圖像，此過程由2名具有5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的CT技師隨機(jī)進(jìn)行操作。CT掃描及重建圖像參數(shù)：管電壓110 kV，管電流100 mAs，螺距1.55，掃描層厚為2.5 mm，重建間隔1.25 mm，重建圖像層厚2.5 mm。

將所得腰椎椎體的軸位及重建冠、矢狀位CT圖像傳輸?shù)结t(yī)學(xué)影像傳輸系統(tǒng)(PACS)(天健公司，北京)，并由CT醫(yī)師在PACS上對(duì)CT圖像進(jìn)行分析，測(cè)量腰1～4椎體松質(zhì)骨的平均CT值。此過程由3名具有5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的CT醫(yī)師進(jìn)行，并確保這3名CT醫(yī)師在進(jìn)行圖像分析前未看過研究對(duì)象的骨密度檢測(cè)結(jié)果，以避免主觀因素對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響。測(cè)量CT值的具體步驟是：在腰1～4椎體的軸位、冠狀位及矢狀位CT圖像的正中層面選擇類圓形感興趣區(qū)域(ROI)，ROI與椎體邊緣的垂直距離不得大于0.5 cm，但不包括椎體骨皮質(zhì)(見圖1)，測(cè)得腰1～4椎體三個(gè)掃描方位的松質(zhì)骨CT值并計(jì)算平均CT值，CT值單位由HU(Housfield)表示。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 不同年齡段腰1～4椎體松質(zhì)骨CT值的比較

以15年作為一個(gè)年齡段將所有研究對(duì)象分為4組。不同年齡段腰椎椎體松質(zhì)骨CT值采用隨機(jī)區(qū)組方差分析比較，結(jié)果顯示不同年齡段間CT值比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(F=102.5，P<0.001)。采用LSD進(jìn)行兩兩比較，每?jī)蓚€(gè)年齡段CT值之間的差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)，各年齡組腰1～4椎體CT值之間沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表1。這表明隨著年齡增大，腰1～4椎體松質(zhì)骨CT值逐漸減小。

圖1 女性患者腰3椎體的CT圖像a. 冠狀位椎體正中層面選取的ROI； b. 矢狀位椎體正中層面選取的ROI； c. 椎體橫軸位正中層面選取的ROIFig.1 CT image of L3 vertebrae in a womana showed ROI selected from the intermediate level of the vertebrae in coronal reconstructed image; b showed ROI selected from the intermediate level of the vertebrae in sagittal reconstructed image; c showed ROI selected from the intermediate level in axial image of the vertebrae

年齡組(歲)Age(years)例數(shù)Number腰1椎體L1腰2椎體L2腰3椎體L3腰4椎體L430～4510155.3±42.8155.5±45.3152.1±42.2154.0±43.646～6022137.5±43.4130.3±43.1120.3±42.1121.7±42.461～755172.8±36.272.0±40.870.5±44.173.4±43.776歲以上Over762051.6±32.650.0±33.943.9±33.346.8±30.1

2.2 按T值分組后腰1～4椎體松質(zhì)骨CT值的比較

我們按T值將研究對(duì)象分為3組，骨質(zhì)疏松癥組(T值≤-2.5)，骨量減少組(-2.5-1)。各組間腰1～4椎體松質(zhì)骨CT值采用隨機(jī)區(qū)組方差分析比較，結(jié)果顯示各組間腰1～4椎體松質(zhì)骨CT值有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(F值=248.6，P<0.001)。采用LSD進(jìn)行兩兩比較，骨質(zhì)疏松癥的CT值<骨量減少的CT值<骨量正常的CT值，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。各組內(nèi)腰1～4椎體CT值之間沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表2和圖2。

表2 按T值分組后腰椎椎體松質(zhì)骨CT值Table 2 CT attenuation values of cancellous bone in lumbar vertebrae according to T-score

圖2 直條圖顯示骨質(zhì)疏松癥組、骨量減少組及骨量正常組之間腰椎體CT值的差異Fig.2 The bar chart showed the difference of the CT attenuation value in lumbar vertebrae among osteoporosis, osteopenia, and normal group

2.3 腰椎椎體松質(zhì)骨CT值與DXA測(cè)得BMD值的相關(guān)性分析

圖3 4個(gè)散點(diǎn)圖表示腰1～4椎體BMD值與椎體松質(zhì)骨CT值的相關(guān)性Fig.3 The four scatter plots showed the correlation between BMD and CT attenuation value of cancellous bone in lumbar vertebrae (L1-4)

采用Spearson線性相關(guān)分析所有研究對(duì)象DXA測(cè)得腰1～4椎體BMD值與椎體松質(zhì)骨CT值之間的相關(guān)性。統(tǒng)計(jì)結(jié)果用散點(diǎn)圖表示，圖中顯示腰1～4椎體BMD值與椎體松質(zhì)骨CT值呈顯著正相關(guān)，Spearson相關(guān)系數(shù)分別為：r腰1椎體=0.703，r腰2椎體=0.678，r腰3椎體=0.685，r腰4椎體=0.689，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)，見圖3。

3 討論

CT值代表X線穿過組織被吸收后的衰減值，它是測(cè)定人體某一局部組織或器官密度大小的一種計(jì)量單位，通常稱亨氏單位(Hounsfield unit，HU)。CT值是以水為標(biāo)準(zhǔn)，它等于該物質(zhì)衰減系數(shù)與水的吸收系數(shù)之差在與水的衰減系數(shù)之比之后再乘以1000。眾所周知，CT值反映物質(zhì)的密度，物質(zhì)的密度越高，CT值也越高，那么對(duì)人體骨骼也不例外。通過本項(xiàng)研究，我們發(fā)現(xiàn)CT值不僅與DXA測(cè)得BMD值、T值有相關(guān)性，還與年齡有顯著相關(guān)性。目前，在國內(nèi)外已有多個(gè)相關(guān)研究報(bào)道[6-8]得出一致結(jié)論。Schreiber等[7]研究中利用聚氨酯模塊通過機(jī)械動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明了CT值與骨的抗壓強(qiáng)度有顯著的相關(guān)性。與以往研究不同，本研究中測(cè)量腰椎體松質(zhì)骨CT值利用多方位重組技術(shù)(MPR)，測(cè)得在軸位、重建冠狀位及矢狀位圖像中椎體正中層面松質(zhì)骨CT值。

與DXA檢查相比，CT值測(cè)量在評(píng)估BMD存在優(yōu)勢(shì)。①DXA測(cè)量BMD時(shí)，不能區(qū)分骨皮質(zhì)和骨松質(zhì)，其面密度測(cè)量的誤差和增齡退變對(duì)BMD的測(cè)量有很大影響，而且不能直接觀察骨結(jié)構(gòu)。已有研究認(rèn)為骨松質(zhì)在脊椎承重負(fù)荷和發(fā)生壓縮骨折的過程中比骨皮質(zhì)起到更重要的作用[9]。我們通過CT圖像測(cè)量椎體松質(zhì)骨CT值評(píng)估椎體松質(zhì)骨BMD，這對(duì)預(yù)測(cè)脊椎骨折的風(fēng)險(xiǎn)性方面更具有意義。此外，我們通過CT影像可以直接觀察到骨質(zhì)疏松癥的特殊征象(比如骨小梁稀疏、骨皮質(zhì)變薄等)。②DXA只能檢測(cè)腰椎、髖部及前臂這些容易發(fā)生骨折的BMD值。但是，CT檢查不受檢查部位的限制，我們不僅可以測(cè)量腰椎、髖部的CT值，還可以測(cè)量胸椎、頸椎甚至四肢關(guān)節(jié)CT值以評(píng)價(jià)BMD。③在我國，很多醫(yī)院由于病人費(fèi)用或設(shè)備技術(shù)等因素限制，DXA并不作為臨床醫(yī)師首選或常規(guī)檢查方法，多排螺旋CT機(jī)在我國各個(gè)醫(yī)院的普及率要明顯高于DXA，在臨床實(shí)際工作中的應(yīng)用也更為廣泛。

本項(xiàng)研究還存在一些不足。第一，研究對(duì)象的年齡跨度較大，研究對(duì)象中以61～75歲之間的女性居多，而其它年齡段人數(shù)偏少。此項(xiàng)研究的人群中只包括因腰痛在我院住院的女性患者，并不能代表所有女性人群。第二，該研究測(cè)量腰椎體松質(zhì)骨CT值，評(píng)估椎體松質(zhì)骨BMD，而DXA測(cè)的是腰椎椎體松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨總的BMD，這會(huì)導(dǎo)致CT值與骨密度值的相關(guān)性分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上產(chǎn)生誤差。

該項(xiàng)研究不是為了證明多排螺旋CT可以代替DXA診斷骨量減少或骨質(zhì)疏松癥，而是探討CT值測(cè)量對(duì)初步評(píng)估骨量減少或骨質(zhì)疏松癥是否具有輔助作用。在臨床工作中，放射醫(yī)師在通過CT影像診斷疾病的同時(shí)，還可通過測(cè)量CT值篩選出可能存在骨量減少或骨質(zhì)疏松癥的疑似患者，在影像報(bào)告中提示臨床醫(yī)師對(duì)這類人群進(jìn)一步進(jìn)行更加精確的骨密度檢查(比如DXA)，這會(huì)在很大程度上增加骨量減少或骨質(zhì)疏松癥患者的檢出率。