雙能CT羥基磷灰石-水分離技術鑒別診斷急慢性椎體壓縮骨折

潘俊含，張 堃，2*，顏路悠，鐘澤亞，李 平，沈宏榮，高 輝，何業(yè)文，周淑偉，張雅茜

[1.湖南中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院放射科，湖南 長沙 410007；2.湖南中醫(yī)藥大學中西醫(yī)結(jié)合學院，湖南 長沙 410208；3.通用電氣醫(yī)療系統(tǒng)貿(mào)易發(fā)展(上海)有限公司，上海 201203]

隨著人口老齡化程度日益嚴重，脊柱骨折發(fā)生率逐年增高，以胸、腰椎壓縮骨折最為常見，嚴重降低患者生活質(zhì)量和生存率[1-2]。早期明確診斷急慢性椎體壓縮骨折并及時干預具有重要臨床意義。MRI是影像學診斷骨髓損傷的金標準[3]，但檢查時間長、費用高、禁忌證多。研究[4-8]表明，雙能CT虛擬去鈣成像(virtual noncalcium， VNCa)對診斷急性壓縮骨折骨髓水腫具有較高敏感度和特異度。羥基磷灰石(hydroxyapatite, HAP)是骨骼的主要成分之一，但目前尚少見以HAP-水為基物質(zhì)對的雙能CT診斷骨折研究。本研究觀察雙能CT HAP-水分離技術鑒別急慢性椎體壓縮骨折的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2018年10月—2019年1月我院收治的31例胸椎/腰椎椎體壓縮骨折患者，年齡27～92歲，平均(70.7±13.1)歲；其中男9例，平均年齡(62.8±18.4)歲；女22例，平均年齡(74.0±8.8)歲。納入標準:①MRI確診為急性或慢性胸椎/腰椎椎體壓縮骨折；②接受雙能CT檢查，且檢查時間與MRI檢查時間間隔<3天。排除標準：①合并椎體腫瘤、感染、鈣磷代謝異常等基礎疾??；②既往有椎體骨折手術史；③懷孕或哺乳期婦女；④患者不能合作；⑤具有CT及MRI檢查禁忌證；⑥骨折椎體明顯塌陷。

1.2 儀器與方法 采用GE Revolution CT掃描儀，以GSI模式行脊柱雙能CT，管電壓80～140 kVp，管電流190 mA，準直寬度0.625 mm，旋轉(zhuǎn)時間0.8 s/周，螺距1.375。以GE HDxT 3.0T MR掃描儀，全脊柱線圈，行矢狀位T1加權快速自旋回波序列(TR/TE 600 ms/10 ms，層厚4 mm，層距0.4 mm，NEX 2)，矢狀位T2加權快速自旋回波序列(TR/TE 2 900 ms/92 ms，層厚4 mm，層距0.4 mm，NEX 2)和矢狀位T2加權反轉(zhuǎn)恢復快速自旋回波序列(TR/TE 2 900 ms/92 ms,反轉(zhuǎn)時間210 ms，層厚4 mm，層距0.4 mm， NEX 2)掃描。

1.3 圖像處理與分析 將雙能CT掃描數(shù)據(jù)傳輸至GE ADW 4.6工作站進行后處理，生成虛擬去HAP(virtual nonhydroxyapatite， VNHAP)圖像，即虛擬水圖，并將VNHAP圖像與70 kVp單能CT圖像融合成偽彩圖。由1名有10年骨骼肌肉影像學診斷經(jīng)驗的放射科副主任醫(yī)師閱讀MRI，評估所有壓縮骨折椎體，以椎體內(nèi)見稍長T1、稍長T2、T2脂腦抑制高信號作為骨髓水腫的診斷標準，并以椎體內(nèi)見骨髓水腫信號為急性壓縮骨折的診斷標準。將MRI診斷結(jié)果作為參考標準。

由2名放射科醫(yī)師(評價者1、2，分別有10、5年骨骼肌肉影像學診斷工作經(jīng)驗)在雙盲情況下獨立對VNHAP融合偽彩圖進行視覺評估，采用二分法判斷是否存在骨髓水腫，如存在即診斷為急性壓縮骨折。評估者可自由進行圖像縮放和窗寬、窗位調(diào)節(jié)，意見不一致時經(jīng)討論后達成共識。

另選2名放射科醫(yī)師(評價者3、4，分別有3、5年骨骼肌肉影像學診斷工作經(jīng)驗)經(jīng)協(xié)商一致后在矢狀位VNHAP灰度圖上標注ROI，檢測椎體相對水含量。于椎體前、后部距骨皮質(zhì)>2 mm處，避開椎旁靜脈叢及骨島選取ROI，取2次測量的平均值作為最終結(jié)果。根據(jù)椎體壓縮程度，ROI直徑為5～10 mm。

1.4 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 20.0統(tǒng)計分析軟件。計算評價者1和2視覺評估診斷急性椎體壓縮骨折的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值及準確率；對評價者1和2評估結(jié)果行Kappa檢驗，評價其一致性。以獨立樣本t檢驗比較急慢性椎體壓縮骨折椎體相對水含量。繪制ROC曲線，分析骨折椎體相對水含量對急性椎體壓縮骨折的診斷效能。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

31例中，MRI顯示80個病變椎體，其中腰椎46個，胸椎34個；急性壓縮骨折椎體45個，慢性壓縮骨折椎體35個。2名醫(yī)師在VNHAP融合偽彩圖上診斷急慢性椎體壓縮骨折的敏感度為93.33%，特異度97.14%，陽性預測值97.67%，陰性預測值91.89%，準確率95.00%，見表1；二者評估結(jié)果的Kappa值為0.90。

表1 評價者1、2視覺評估VNHAP融合偽彩圖診斷椎體壓縮骨折結(jié)果[%(個)]

圖1 患者男，68歲，T7椎體急性壓縮骨折，T9椎體慢性壓縮骨折 A.矢狀位T2脂肪抑制序列MRI，T7椎體斑片狀高信號提示骨髓水腫，T9椎體內(nèi)未見明顯異常高信號； B.矢狀位VHNHAP融合偽彩圖示T7椎體較其他椎體色彩異常； C.矢狀位VNHAP灰度圖，T7椎體ROI(1～4)內(nèi)所測相對水含量為1 012.72 mg/cm3，高于T9椎體的993.48 mg/cm3

在VNHAP灰度圖上，急性壓縮骨折椎體相對水含量為(1 015.82±11.90)mg/cm3，高于慢性壓縮骨折椎體的(996.99±9.29)mg/cm3(t=7.23，P<0.05)，見圖1。ROC曲線結(jié)果顯示，以椎體相對水含量1 003.20 mg/cm3為閾值，其診斷急性椎體壓縮骨折的敏感度和特異度分別為88.89%和82.86%，AUC為0.92，見圖2。

3 討論

在骨質(zhì)疏松及骨質(zhì)疏松基礎上的創(chuàng)傷是導致椎體壓縮骨折的最常見原因。本研究中女性患者占70.97%(22/31)，平均(74.0±8.8)歲，提示椎體壓縮骨折在老年女性中發(fā)病率較高，這可能與女性40歲后雌激素水平下降導致骨密度降低有關[9]。與四肢骨骨折相比，胸椎及腰椎壓縮骨折臨床癥狀相對較輕，常在胸腹部CT掃描時偶然發(fā)現(xiàn)，漏診率高[10]。早期準確診斷椎體急慢性壓縮骨折，對選擇適當治療方案、避免再次發(fā)生骨折及預防相關并發(fā)癥具有重要意義，可有效降低致殘率和死亡率[9,11]。

常規(guī)CT診斷椎體壓縮骨折多依靠椎體形態(tài)改變，由于骨髓水腫、出血及骨小梁細微骨折等，骨折部位CT值常增高，但CT值對診斷骨髓水腫的價值有限。雙能CT利用單一球管進行瞬時(<0.5 ms)高、低能量(140 kVp和80 kVp)切換，產(chǎn)生雙能數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)空間能譜解析和物質(zhì)分離[12]，可在直觀顯示解剖細節(jié)的同時，通過物質(zhì)分離技術將松質(zhì)骨中鈣鹽部分去除，得到骨髓評估圖像。

圖2 根據(jù)椎體相對水含量診斷急性椎體壓縮骨折的ROC曲線

椎體的主要成分為HAP、黃骨髓(主要成分為脂肪)、紅骨髓、水及膠原基質(zhì)等物質(zhì)。近年來，多項研究[4-8]表明，雙能CT VNCa技術有助于顯示椎體骨髓水腫，診斷椎體壓縮骨折具有較高效能。本研究采用HAP-水作為基物質(zhì)對，與鈣-水基物質(zhì)對相比，更接近椎體的真實成分；結(jié)果顯示VNHAP融合偽彩圖視覺評估診斷椎體骨髓水腫的準確率較高，尤其是具有較高的陰性預測值(91.89%)，提示其為排除椎體骨髓損傷的有效手段。然而本組視覺評估結(jié)果中仍存在1例假陽性和3例假陰性，可能原因在于骨髓中存在一定比例的混合紅骨髓和脂肪，其在VNHAP融合偽彩圖上的表現(xiàn)與骨髓水腫相似，故假陽性可出現(xiàn)在局部紅骨髓含量升高的椎體[13]；而假陰性病例椎體骨髓水腫程度較輕，2例位于近皮質(zhì)處，雙能CT對椎體皮質(zhì)區(qū)骨折的診斷效能不及MRI[14]，另1例假陰性發(fā)生于有明顯骨質(zhì)硬化的椎體內(nèi)，在去HAP后處理中，骨質(zhì)硬化可能掩蓋了骨髓水腫表現(xiàn)。此外，本研究中有10年工作經(jīng)驗的評價者1視覺評估的敏感度及特異度均高于有5年工作經(jīng)驗的評價者2，提示雙能CT骨髓水腫視覺評估結(jié)果與閱片者自身專業(yè)水平有關[15]。

本研究結(jié)果顯示，急性壓縮骨折椎體相對水含量高于慢性壓縮骨折，ROC曲線分析顯示，以椎體相對水含量1 003.20 mg/cm3為閾值，其診斷急性壓縮骨折的敏感度和特異度分別為88.89%和82.86%，AUC達0.92，高于既往VNCa定量分析結(jié)果[4,6,8]。上述結(jié)果提示，雙能CT HAP-水分離技術是鑒別診斷急慢性椎體壓縮骨折的有力工具。此外，本組VNHAP融合偽彩圖視覺評估的敏感度及特異度(93.33%、97.14%)均高于定量分析結(jié)果(88.89%、82.86%)，提示在實際臨床工作中，可通過直接對融合偽彩圖進行視覺評估鑒別診斷急慢性椎體壓縮骨折。

綜上所述，雙能CT HAP-水分離技術可用于鑒別急慢性椎體壓縮骨折。但本研究樣本量偏小，且未分析掃描及后處理參數(shù)對評估結(jié)果的影響，尚待完善。