雙源雙能量CT最優(yōu)化Rel.CM值虛擬去鈣技術(shù)對踝關(guān)節(jié)骨挫傷的應(yīng)用價值研究

陳芳 劉緒明 許加峻 黃賢藏 王勝澤 邱乾德*

踝關(guān)節(jié)是人體下肢的重要承重關(guān)節(jié)之一，是外傷好發(fā)的部位［1］，典型的急性關(guān)節(jié)損傷包括韌帶、滑膜的損傷，關(guān)節(jié)軟骨、骨皮質(zhì)的損失，以及外傷后骨髓病變［2］。外傷后骨髓病變又叫骨挫傷，早期、快速、準(zhǔn)確診斷對臨床及時治療及防止損傷后并發(fā)癥至關(guān)重要。目前骨挫傷首選的影像學(xué)檢查方法是MRI［3］。隨著雙源雙能量CT（dual-energy computed tomography，DECT）的發(fā)展，近年來逐漸顯示出在骨骼肌肉系統(tǒng)中的應(yīng)用潛能［4-5］，其中也包括對骨挫傷的診斷。對比物質(zhì)相對比率（the relative ratio of contrast material，Rel.CM）是DECT的虛擬去骨（virtual noncalcium，VNCa）圖中一個重要參數(shù)，本研究以MRI為參照標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置不同Rel.CM值進(jìn)行對比分析，旨在優(yōu)選出最佳Rel.CM值，進(jìn)而探討最優(yōu)化Rel.CM值對應(yīng)的VNCa圖對踝關(guān)節(jié)骨挫傷的診斷價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2018年5月至2019年5月間浙江省溫州市人民醫(yī)院臨床初診踝關(guān)節(jié)骨挫傷患者60例。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡＞18歲和＜80歲，有明確外傷史及局部疼痛，活動障礙等癥狀，踝部既往無其他疾病及手術(shù)史，X線檢查陰性，患者均行踝關(guān)節(jié)MRI和雙能量CT平掃，MRI及CT檢查≤3d。排除標(biāo)準(zhǔn)：踝部既往有手術(shù)史，受檢部位有其他疾患者，外傷時間＞2個月，懷孕或有MRI檢查禁忌者。另設(shè)立對照組：患者對側(cè)健肢，同時行踝關(guān)節(jié)MRI和雙能量CT平掃。本研究事先均簽署知情同意書。

1.2 檢查方法 MRI采用德國Siemens TIM 1.5T磁共振掃描儀。每位患者行矢狀位TSE-T1WI（TE 11ms，TR 659ms）、TSE-T2WI（TE 96ms，TR 2200ms）、TSET2WI-FS（TE 79ms，TR 3490ms）序列，橫斷位采用TSE-T2WI-FS（TE 79ms，TR 3490ms）。 層 厚 4.0mm，層距0.5mm。CT采用德國Siemens Somatom Definition Flash雙源CT掃描機(jī)。常規(guī)仰臥位掃描，頭足方向。球管A及球管B的管電壓分別為80kV、140kV，開啟實時動態(tài)曝光劑量調(diào)節(jié)自動衰減管電流，螺距0.7，準(zhǔn)直器寬度64×0.6mm。DECT圖像后處理：每次掃描同時獲得140kV、80kV以及融合系數(shù)為0.4的線性融合圖像。重組卷積核分別為D45s及B70f，重建層厚2mm，重建間距1mm。在Syngo Dual Energy工作站中，在“Liver-VNC”模塊中進(jìn)行雙能去骨處理及彩色編碼轉(zhuǎn)換，VNCa圖像被顯示為彩色編碼疊加圖合并在加權(quán)平均CT圖像中。將VNCa圖像進(jìn)行不同Rel.CM值（取1.25、1.45、1.60、1.75）設(shè)置。

1.3 圖像分析 將踝關(guān)節(jié)圖像分成10個區(qū)，其中脛骨下段（3區(qū)）、腓骨下段（1區(qū)）及距骨（6區(qū)）。VNCa圖上骨挫傷的診斷標(biāo)準(zhǔn)：斑片狀或斑點狀的高或稍高密度影，邊界模糊；彩色編碼圖上顯示骨挫傷區(qū)域與正常骨髓顏色不同（本研究采用紅藍(lán)色系）。骨挫傷的MRI表現(xiàn)為T1WI上不均勻或均勻低信號，T2WI脂肪抑制序列上為高信號。由兩名15年以上工作經(jīng)驗的放射科醫(yī)師對4種不同Rel.CM值設(shè)置（取1.25、1.45、1.60、1.75）的VNCa圖像及MRI圖像進(jìn)行定性評估。以MRI結(jié)果為參考標(biāo)準(zhǔn)，比較不同Rel.CM值VNCa圖對踝關(guān)節(jié)骨挫傷診斷的敏感度、特異度和準(zhǔn)確度，陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值及約登指數(shù)，優(yōu)選出最佳Rel.CM值。兩名醫(yī)師分別在最優(yōu)Rel.CM值對應(yīng)的VNCa圖上測量骨挫傷區(qū)域的CT值及正常骨髓區(qū)域（對照組）的CT值，結(jié)果取兩名醫(yī)師測量的平均值。測量時ROI放置在VNCa圖骨挫傷區(qū)域的正中心，ROI面積＞20mm2，避開骨皮質(zhì)下2mm以內(nèi)及有明顯骨質(zhì)硬化或疏松的區(qū)域，對照組正常骨髓CT值測量的位置及范圍需與病變組一致。以上各項工作存在異議時，由第三位副主任職稱以上放射科醫(yī)師進(jìn)行再次分析統(tǒng)一。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件。偏態(tài)分布采用中位數(shù)及范圍表示，計數(shù)資料采用數(shù)字和百分比表示。以MRI為參考標(biāo)準(zhǔn)，計算并比較Rel.CM值分別為1.25、1.45、1.60、1.75的VNCa圖對踝關(guān)節(jié)骨挫傷的診斷效能。采用t檢驗比較最優(yōu)化Rel.CM值的VNCa圖上骨挫傷區(qū)域與骨髓正常區(qū)域CT值的差異，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

60例患者中，男42例，女18例；年齡20～75歲，平均（38.2±0.2）歲。60例患者均完成DECT和MRI檢查，DECT與MRI檢查間隔時間為（1.25±0.3）d。60個踝關(guān)節(jié)被劃分成600個區(qū)。MRI顯示189個區(qū)（脛骨下段67個，腓骨下段98個，距骨24個）表現(xiàn)為斑片狀、斑點狀T1WI低信號，T2WI脂肪抑制高信號（見圖 1a）。Rel.CM 值為 1.25、1.45、1.60、1.75對應(yīng)的VNCa圖顯示骨挫傷的區(qū)域分別為29、85、171、224個，不同Rel.CM值的VNCa圖與MRI對踝關(guān)節(jié)骨挫傷診斷的對照結(jié)果（見表1）。Rel.CM值為1.25、1.45、1.60、1.75的VNCa圖診斷踝關(guān)節(jié)骨挫傷的約登指數(shù)分別為0.13、0.41、0.79、0.70，Rel.CM=1.60 的 VNCa圖的診斷準(zhǔn)確性最高見（見表2）。Rel.CM值為1.60的VNCa圖顯示骨挫傷的效果最佳（見圖1b～e）。在最優(yōu)Rel.CM參數(shù)（1.60）的VNCa圖上，骨挫傷區(qū)域和正常骨髓區(qū)域的CT值分別為-97.0（-55.5～-120.6）和-149.1（-128.2～-168.5）HU，95% 的置信區(qū)間為（50.1～54.1），差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=27.766，P＜0.05）。

表1 不同Rel.CM值的VNCa圖與MRI對踝關(guān)節(jié)骨挫傷診斷的結(jié)果對照（個，n=600）

表2 不同Rel.CM值的VNCa圖對踝關(guān)節(jié)骨挫傷的診斷效能對照

圖1 a T2WI-FS橫斷位

圖1 b VNCa圖Rel．CM值=1．25

圖1 女，53歲，車禍致右踝疼痛1d。MRI顯示T2WI脂肪抑制序列見右脛骨下端外側(cè)緣及腓骨下端片狀高信號影（黑箭），提示骨髓損傷（圖1a）；對比物質(zhì)相對比率（Rel．CM）為1．25的橫斷面虛擬去骨（VNCa）圖難以顯示骨髓損傷的區(qū)域（圖1b）；Rel．CM為1．45（圖1c）、1．60（圖1d）、1．75（圖1e）橫斷面VNCa圖可顯示骨髓損傷的區(qū)域，并以Rel．CM為1．60的VNCa圖顯示效果最佳，與MRI顯示范圍較一致（黑箭）

3 討論

骨挫傷是指外力創(chuàng)傷引起的骨髓水腫、出血及骨小梁的微骨折，但軟骨和骨皮質(zhì)正常。關(guān)節(jié)外傷時，骨挫傷的發(fā)生率較高，主要表現(xiàn)為關(guān)節(jié)疼痛、腫脹以及引起的暫時性關(guān)節(jié)功能障礙。細(xì)微或小范圍的骨挫傷發(fā)生后，對患肢采用限制性負(fù)重和改變傷后運動方式等，大多可以自行愈合。較嚴(yán)重的骨挫傷時，需輔以局部理療、針灸、藥物等治療可以逐漸愈合，如果在骨小梁愈合期間不做充分保護(hù)，骨挫傷區(qū)域已薄弱的骨小梁會進(jìn)一步壓縮從而形成壓縮性骨折或明顯的皮質(zhì)骨折，尤其在膝關(guān)節(jié)或踝關(guān)節(jié)等重要承重部位的骨挫傷，長期挫傷不愈還會嚴(yán)重影響關(guān)節(jié)功能并影響正常生活，有的甚至不得不面對人工關(guān)節(jié)置換的痛苦選擇。因此，早期準(zhǔn)確判斷骨挫傷的存在至關(guān)重要。

骨挫傷由于無明確的骨皮質(zhì)斷裂，在X線及普通CT上無法明確診斷。MRI檢查可以觀察骨挫傷的部位、范圍及周圍軟組織水腫等情況，是目前診斷骨挫傷的金標(biāo)準(zhǔn)［3］。骨挫傷的MRI表現(xiàn)為T2WI上信號強(qiáng)度的增加，T1WI上信號強(qiáng)度的減低；T2WI反映了自由水的分布，可以用來確定是否存在急性損傷；短時間反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（Short Time Inversion Recovery，STIR）能獲得正常骨髓的脂肪信號被抑制的圖像，從而增加識別骨挫傷的敏感度。

DECT是基于西門子成熟的64層CT技術(shù)之上的嶄新設(shè)備，具有兩套互相獨立的X線球管-探測器系統(tǒng)，在一次雙能量掃描下可得到兩組高低不同的能量數(shù)據(jù)和一組融合數(shù)據(jù)圖像，并通過物質(zhì)在高低能量下不同的衰減值來進(jìn)行物質(zhì)的鑒別。雙能量虛擬去鈣技術(shù)利用三物質(zhì)分離算法可將骨髓和鈣分離，所得的虛擬去鈣（VNCa）圖去除了骨質(zhì)結(jié)構(gòu)的干擾，可以清楚顯示骨髓腔內(nèi)紅骨髓與黃骨髓的細(xì)微變化，由此可以評價骨髓水腫情況，通過彩色編碼轉(zhuǎn)換，用兩種顏色分別代表正常骨髓和骨髓水腫，使骨挫傷表現(xiàn)更直觀。本研究中，在最優(yōu)Rel.CM值（1.60）的VNCa圖上，診斷踝關(guān)節(jié)骨挫傷的靈敏度、特異度和準(zhǔn)確度分別為82.54%、96.35%及92.00%，說明VNCa圖對于踝關(guān)節(jié)骨挫傷同樣具有良好的定性能力。

Rel.CM值是DECT的VNCa成像圖中一個重要參數(shù)，代表同一物質(zhì)在不同能譜下CT值的比值。如果Rel.CM值設(shè)置不合適，在VNCa圖中容易存在鈣殘留導(dǎo)致的假陽性或外傷性骨髓水腫的假陰性。梁建超等［4］認(rèn)為Rel.CM值為1.45的VNCa圖對膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷性骨髓水腫的診斷效能較佳；章輝慶等［5］認(rèn)為Rel.CM值為1.75的VNCa圖對椎體骨髓水腫的臨床價值較高。目前，國內(nèi)外學(xué)者對于踝關(guān)節(jié)骨挫傷的最優(yōu)Rel.CM值設(shè)置未達(dá)成共識。本研究將Rel.CM值設(shè)立為1.25、1.45、1.60和1.75，對其形成的VNCa圖進(jìn)行對比研究顯示，Rel.CM值為1.60的VNCa圖對踝關(guān)節(jié)骨挫傷的顯示效果最佳，診斷效能最高，約登指數(shù)為0.79；Rel.CM值取1.75時，顯示骨髓水腫的效果也較好，約登指數(shù)為0.7，但假陽性較多。因此，在踝關(guān)節(jié)骨挫傷中，Rel.CM值=1.60是VNCa圖最優(yōu)的成像參數(shù)。

本研究利用DECT的測量功能，在最優(yōu)Rel.CM值的VNCa圖上測量骨挫傷區(qū)域的CT值為-97.0（-55.5～-120.6），對照組相同區(qū)域正常骨髓的CT值為-149.1（-128.2～-168.5）HU，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，兩者骨髓CT值的95%的置信區(qū)間不存在重疊，且骨挫傷區(qū)域的CT值明顯高于正常骨髓區(qū)域，提示DECT的VNCa圖通過CT值測量可以對踝關(guān)節(jié)骨挫傷進(jìn)行定量診斷，并且CT值差異越大時，對診斷越有幫助?？傊珼ECT的VNCa圖對踝關(guān)節(jié)骨挫傷具有較高的靈敏度和特異度，Rel.CM值設(shè)置為1.60的VNCa圖對踝關(guān)節(jié)骨挫傷的診斷效能最優(yōu)。