定量CT測(cè)量T12骨密度替代病變腰椎用于骨質(zhì)疏松診斷的可行性

潘亞玲，陳彤彤，王晗琦，程曉光，陸 勇*

(1.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院放射科，上海 200025；2.北京積水潭醫(yī)院放射科，北京 100035)

低劑量CT肺癌篩查現(xiàn)已在我國(guó)各醫(yī)療機(jī)構(gòu)廣泛開展[1]。我國(guó)骨質(zhì)疏松患病率高，60歲以上人群總患病率達(dá)36%[2]。肺癌和骨質(zhì)疏松均好發(fā)于老年人群。在不增加輻射劑量的情況下，胸部低劑量CT肺癌篩查聯(lián)合定量CT(quantitative CT， QCT)骨密度(bone mineral density， BMD)檢查可通過一次CT掃描同時(shí)完成肺癌和骨質(zhì)疏松2種疾病篩查，在老年人群健康體檢中有較高的應(yīng)用價(jià)值[3]。2013版美國(guó)放射學(xué)院關(guān)于QCT測(cè)量BMD操作指南[4]指出，腰椎QCT檢查掃描范圍為L(zhǎng)1-L2椎體，以L1和L2椎體的BMD平均值診斷骨質(zhì)疏松。目前胸部低劑量CT肺癌篩查聯(lián)合QCT檢查掃描范圍多為肺尖至L2椎體下緣[3]，當(dāng)L1或L2椎體發(fā)生病變時(shí)，單個(gè)椎體的BMD尚不能診斷骨質(zhì)疏松。本研究探討以QCT測(cè)量T12椎體BMD替代L1或L2椎體用于診斷骨質(zhì)疏松的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年4—11月于上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院接受胸部低劑量CT肺癌篩查聯(lián)合QCT BMD檢查的1 298名健康體檢者，男821名，女477名，年齡51～91歲，平均(62.5±7.4)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡>50歲；可測(cè)量T12、L1、L2椎體的BMD。排除標(biāo)準(zhǔn)：T12、L1、L2椎體存在囊性、硬化性或腫瘤性病變；有椎體骨折及手術(shù)史；圖像存在金屬偽影影響測(cè)量。

1.2 儀器與方法 采用Philips iCT256 128排CT及Model 4 QCT BMD 測(cè)量系統(tǒng)(Mindways公司)。囑受檢者仰臥，雙手上舉；采取吸氣末屏氣掃描，掃描范圍自肺尖至L2椎體下緣。低劑量CT掃描參數(shù)：管電壓120 kVp，采用自動(dòng)毫安秒技術(shù)，平均管電流30 mAs，螺距0.775，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.625 s，掃描層厚5 mm，F(xiàn)OV 500 mm，矩陣512×512，床高93～95 cm。采用混合迭代重建技術(shù)，重建層厚1 mm。定期用質(zhì)控和校準(zhǔn)體模對(duì)CT機(jī)及QCT系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。

1.3 QCT測(cè)量BMD 采用QCT Pro Model 4軟件，分別在T12、L1和L2椎體中心半自動(dòng)設(shè)置高度為9 mm的ROI，避開骨皮質(zhì)和椎體后方中央靜脈溝，測(cè)量各椎體BMD(圖1)。采用QCT胸椎BMD校準(zhǔn)公式[5]計(jì)算T12椎體校正后BMD，記為T12*，男性BMDT12*=0.813 9BMDT12+11.822，女性BMDT12*=0.878 9BMDT12+0.268 8。根據(jù)2007年國(guó)際臨床骨密度學(xué)會(huì)及2013年美國(guó)放射學(xué)院建議腰椎QCT骨質(zhì)疏松診斷標(biāo)準(zhǔn)，BMD>120 mg/cm3為骨量正常，80～120 mg/cm3為骨量減低，<80 mg/cm3為骨質(zhì)疏松，該標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)驗(yàn)證適用于中國(guó)人群[6]。分別計(jì)算不同椎體組合L1+L2、T12+L1、T12+L2、T12*+L1、T12*+L2的BMD平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。計(jì)量資料以±s表示，以單因素方差分析比較T12、L1及L2椎體BMD的差異，兩兩比較采用LSD檢驗(yàn)。以L1+L2椎體的平均BMD為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[4]，計(jì)算各椎體組合平均BMD對(duì)骨質(zhì)疏松的診斷敏感度和特異度。分別采用McNemar檢驗(yàn)和Kappa檢驗(yàn)分析各椎體組合與L1+L2檢出骨質(zhì)疏松的差異性和評(píng)估骨量的一致性。Kappa值>0.75為一致性較好，0.4～0.75為一致性中等，<0.4為一致性差。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 男性、女性T12、L1、L2椎體BMD 男性T12、L1和L2椎體的BMD分別為(123.88±30.06)mg/cm3、(119.49±30.01)mg/cm3和(116.06±30.33)mg/cm3(圖2)。女性T12、L1和L2椎體的BMD分別為(113.65±32.97)mg/cm3、(108.90±32.64)mg/cm3和(104.40±34.16)mg/cm3(圖3)。男性及女性的T12、L1和L2椎體間BMD總體差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(男性：F=13.915，P<0.001；女性：F=9.228，P<0.001)，T12、L1、L2椎體 BMD均逐漸減低，兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。

2.2 各椎體組合與L1+L2評(píng)估骨量的一致性 針對(duì)椎體組合L1+L2、T12+L1、T12+L2、T12*+L1、T12*+L2的骨量評(píng)估結(jié)果見表1。各椎體組合與L1+L2評(píng)估骨量的一致性均較好(Kappa均>0.75，P均<0.05)；其中椎體組合T12+L1、T12+L2與L1+L2評(píng)估骨量的Kappa值分別為0.814(P<0.001)、0.869(P<0.001)，椎體組合T12*+L1、T12*+L2與L1+L2評(píng)估骨量的Kappa值分別為0.846(P=0.002)、0.873(P<0.001)，后者略高于前者。

表1 各椎體組合對(duì)骨量的評(píng)估結(jié)果[名(%)]

圖1 QCT測(cè)量T12、L1、L2椎體BMD示意圖 A～C.T12、L1、L2椎體軸位圖像； D～F.T12、L1、L2椎體矢狀位圖像； G～I(xiàn).T12、L1、L2椎體冠狀位圖像

2.3 各椎體組合對(duì)骨質(zhì)疏松的診斷效能 L1+L2檢出骨質(zhì)疏松195例(195/1 298，15.02%)，T12*+L1和T12*+L2分別檢出骨質(zhì)疏松178例(178/1 298，13.71%)和196例(196/1 298，15.10%)，T12+L1和T12+L2分別檢出骨質(zhì)疏松150例(150/1 298，11.56%)、157例(157/1 298，12.10%)，T12*+L2組合對(duì)骨質(zhì)疏松的檢出率與L1+L2差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=0，P=1.000)，T12*+L1(χ2=5.224，P=0.022)、T12+L1(χ2=32.814，P<0.001)和T12+L2(χ2=28.521，P<0.001)對(duì)骨質(zhì)疏松的檢出率均低于L1+L2。

以L1+L2診斷結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，各椎體組合T12+L1、T12+L2、T12*+L1、T12*+L2診斷骨質(zhì)疏松的特異度均較高，分別為99.37%(1 096/1 103)、99.55%(1 098/1 103)、98.55%(1 087/1 103)和98.19%(1 083/1 103)。椎體組合T12+L1、T12+L2診斷骨質(zhì)疏松的敏感度較低，分別為73.33%(143/195)、77.95%(152/195)；而T12*+L1、T12*+L2診斷骨質(zhì)疏松的敏感度較高，分別為83.08%(162/195)、90.26%(176/195)。

3 討論

骨質(zhì)疏松是一種以骨量減少和骨組織顯微結(jié)構(gòu)退化為特征的全身性代謝骨病，易導(dǎo)致骨脆性增加、骨負(fù)載功能減低，輕微外力作用下可發(fā)生脆性骨折，嚴(yán)重危害老年人的身體健康[7-8]。BMD能反映70%～75%的骨強(qiáng)度變化，是臨床篩查和診斷骨質(zhì)疏松的主要指標(biāo)[9]。腰椎的骨小梁組織極為豐富，約占整個(gè)腰椎體積的66%～99%，而腰椎骨松質(zhì)被認(rèn)為是反映骨代謝狀態(tài)最敏感的部位[10]。因此，測(cè)量腰椎BMD，早期篩查骨質(zhì)疏松和低骨量人群，是預(yù)防脆性骨折發(fā)生的關(guān)鍵。目前國(guó)際公認(rèn)的BMD測(cè)量方法包括雙能X線吸收法(dual energy X-ray absorptiometry， DXA)和QCT。DXA測(cè)量單位面積BMD，受試者體位、脊柱退變、腹主動(dòng)脈鈣化等因素對(duì)結(jié)果影響較大，易造成假陰性結(jié)果[7,11]。QCT可測(cè)量單位體積的骨松質(zhì)BMD，測(cè)量敏感度高、準(zhǔn)確率好且可重復(fù)性強(qiáng)，但輻射劑量較DXA高[12]。QCT是基于CT圖像的BMD測(cè)量技術(shù)，根據(jù)所采集的CT圖像，除可顯示掃描范圍內(nèi)的疾病和解剖結(jié)構(gòu)外，還能通過QCT評(píng)估骨量丟失狀況。研究[3]表明，低劑量CT肺癌篩查時(shí)，利用QCT軟件測(cè)量L1和L2椎體BMD機(jī)會(huì)性篩查骨質(zhì)疏松，能夠有效規(guī)避QCT輻射劑量高的不足。

圖2 男性T12、L1、L2椎體BMD 圖3 女性T12、L1、L2椎體BMD

L1和L2椎體是脊柱骨折的好發(fā)部位。Oei等[13]采用ABQ法(algorithm-based qualitative method)對(duì)7 582名45～95歲中老年受試者進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)脊柱骨折最常見的部位是胸腰交界處，這可能與胸腰交界處(T12～L1)的機(jī)械應(yīng)力較高有關(guān)[14]。同時(shí)，脊柱也是肺癌、乳腺癌等惡性腫瘤轉(zhuǎn)移常見部位[15-16]。伴椎體脆性骨折的乳腺癌患者的BMD顯著低于伴腫瘤轉(zhuǎn)移性骨折的乳腺癌患者，且乳腺癌成骨性轉(zhuǎn)移灶可使椎體BMD明顯增高[16]。L1或L2存在骨折、較大范圍的骨島、原發(fā)性或轉(zhuǎn)移性腫瘤等病變時(shí)，會(huì)造成椎體BMD異常，不適于診斷骨質(zhì)疏松；而T12椎體與腰椎鄰近。本研究探討T12用于替代L1或L2測(cè)量BMD的可行性。Li等[17]研究顯示，在校正年齡、性別及體質(zhì)量指數(shù)等因素后，胸椎BMD是腰椎BMD的1.163倍，且二者具有明顯相關(guān)性。Budoff等[18]將QCT校準(zhǔn)體模置于T1-L5椎體下方，采用64排CT對(duì)147名女性和153名男性行胸腹部掃描，掃描參數(shù)為電壓120 kVp，電流200～700 mAs；通過QCT選取高度為6 mm的ROI測(cè)量T1-L5椎體BMD，發(fā)現(xiàn)男性和女性T1-L5椎體BMD變化規(guī)律相同，即T1-L3椎體BMD逐漸減低，L4-L5椎體BMD逐漸增高；本研究結(jié)果與之相符，T12、L1、L2椎體BMD差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，T12、L1、L2椎體BMD逐漸減低。

目前臨床廣泛應(yīng)用的骨質(zhì)疏松診斷標(biāo)準(zhǔn)[6]適用于腰椎QCT。由于T12椎體BMD與L1、L2椎體BMD存在明顯差異，以T12替代腰椎可能會(huì)高估腰椎BMD，故使用QCT測(cè)量胸椎BMD診斷骨質(zhì)疏松時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。本研究采用Budoff等[5]提出的校準(zhǔn)公式，該研究通過分析9 585名接受冠狀動(dòng)脈鈣化CT檢查的無癥狀受試者和644名同時(shí)接受腰椎QCT檢查的受試者，發(fā)現(xiàn)男性和女性受試者的胸椎BMD平均值分別是腰椎平均值的1.170倍和1.207倍；采用線性回歸分析，分別得到男性和女性的胸椎BMD校準(zhǔn)公式。本研究結(jié)果顯示各椎體組合T12+L1、T12+L2、T12*+L1、T12*+L2與L1+L2評(píng)估骨量的一致性均較好，但進(jìn)行校準(zhǔn)后T12椎體BMD的椎體組合T12*+L1、T12*+L2評(píng)估骨量的一致性優(yōu)于T12+L1、T12+L2；且診斷骨質(zhì)疏松的敏感度更高(83.08%、90.26%)；提示L1或L2椎體存在病變時(shí)，采用根據(jù)性別校準(zhǔn)的T12椎體BMD替代診斷骨質(zhì)疏松的效能更高。本研究的主要不足之處在于為單中心臨床研究，而我國(guó)不同地區(qū)、不同民族人群的BMD可能存在一定差異。

綜上所述，在低劑量肺癌篩查聯(lián)合QCT BMD測(cè)量時(shí)，以T12椎體替代病變的L1或L2椎體用于診斷骨質(zhì)疏松的敏感度較低，可能降低骨質(zhì)疏松的檢出率；采用經(jīng)過校準(zhǔn)的T12椎體BMD可提高診斷效能。