雙能CT診斷膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者骨髓病變的價(jià)值

邱學(xué)勇，劉 建

成都市第三人民醫(yī)院（西南交通大學(xué)附屬醫(yī)院）1骨科，2醫(yī)學(xué)影像科，四川 成都610051

膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎（KOA）是一種退行性關(guān)節(jié)疾病，在高齡人群中的發(fā)病率較高［1］?；颊咭蛳リP(guān)節(jié)軟骨損傷，往往出現(xiàn)晨僵、疼痛、腫脹等癥狀而使日常活動(dòng)受阻［2］。若未得到及時(shí)有效的治療，可使患者的關(guān)節(jié)畸形化導(dǎo)致殘疾，患者身心均受到嚴(yán)重影響［3］。研究顯示，KOA患者多伴有不同程度的軟骨下骨髓病變，是誘發(fā)膝關(guān)節(jié)疼痛的關(guān)鍵原因［4］。近年來，MRI一直被認(rèn)為是評(píng)估關(guān)節(jié)軟骨狀態(tài)及骨髓病變的首選影像學(xué)檢查方法［5］。但考慮其具有操作時(shí)間長、對(duì)患者配合度要求高等特點(diǎn)，且不適宜具有檢查禁忌癥的患者，其推廣存在一定局限，因此尋找準(zhǔn)確率高且適用范圍廣的影像學(xué)診斷方法已成為臨床研究熱點(diǎn)［6］。雙能CT（DECT）在常規(guī)CT基礎(chǔ)上可特異性去除部分組織，并顯示清楚直觀的骨髓圖像［7］。既往已有DECT診斷創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎骨髓水腫的研究，但針對(duì)KOA 患者骨髓病變的報(bào)道缺少定論［8］。本研究回顧性分析147例KOA患者的臨床資料，以探究DECT診斷KOA患者骨髓病變的價(jià)值，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2016年12月～2018年12月收治147例KOA患者的臨床資料，KOA診斷標(biāo)準(zhǔn)：參考《骨關(guān)節(jié)炎診斷及治療指南》［9］中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，X線檢查顯示膝關(guān)節(jié)處骨性肥大，關(guān)節(jié)間隙變窄，骨質(zhì)疏松、關(guān)節(jié)面不規(guī)則，放射學(xué)檢查其邊緣有骨贅形成，關(guān)節(jié)液檢查清亮粘稠，活動(dòng)時(shí)有骨摩擦音，1月內(nèi)膝關(guān)節(jié)疼痛反復(fù)發(fā)作，晨僵時(shí)間30 min內(nèi)。納入標(biāo)準(zhǔn)：符合KOA診斷標(biāo)準(zhǔn)，且入院后均行膝關(guān)節(jié)MRI和DECT平掃檢查者；原發(fā)性KOA患者；對(duì)本次研究知情并自愿簽署知情同意書者；臨床資料完整者。排除標(biāo)準(zhǔn)：膝關(guān)節(jié)內(nèi)有積液或膝關(guān)節(jié)外翻畸形影響結(jié)果判讀者；既往有膝關(guān)節(jié)手術(shù)史者；合并嚴(yán)重系統(tǒng)性疾病或心、腎等器官功能不全者。本組147例患者年齡47～76歲（51.24±6.57歲）。本研究已獲得醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 方法

1.2.1 檢查方法（1）MRI：掃描前告知患者注意事項(xiàng)，設(shè)備選擇GE SignaHD xt 1.5 T 磁共振成像系統(tǒng)（GE Medical Systems），選擇膝關(guān)節(jié)線圈，常規(guī)序列掃描，包括矢狀位、冠狀面、橫狀面等。參數(shù)設(shè)置：T1WI：TE 20 ms，TR 528 ms，常規(guī)厚度3.5 mm，間距1 mm，掃描時(shí)間100 s；矢狀位快速自旋回波T2WI：TE 85 ms，TR 5200 ms，常規(guī)厚度3.5 mm，間距1 mm，時(shí)間109 s、PDW1：TE 32 ms，TR 2046 ms，常規(guī)厚度3.5 mm，間距1 mm，時(shí)間135 s，矩陣320×256，視野（FOV）18 cm×18 cm，激勵(lì)2次；（2）DECT：設(shè)備選擇SOMATOM Defintion AS 64型64層雙源螺旋CT機(jī)（西門子）進(jìn)行檢查，患者采取仰臥位，主要掃描范圍包括股骨下段至脛骨上段，設(shè)置參數(shù)：電壓80、140 kV，準(zhǔn)直器寬度為32 mm×0.6 mm，螺距0.7，層厚2 mm，間距1 mm，管電流選擇實(shí)施動(dòng)態(tài)曝光劑量調(diào)控，采用軟組織算法D45s處理雙能圖像，骨算法B70f評(píng)估骨質(zhì)，分別于不同管電壓及融合系數(shù)0.3下獲得能量圖像，于Syngo Dual Energy工作站中進(jìn)行去骨處理及編碼轉(zhuǎn)換，最終獲得不同對(duì)比物質(zhì)相對(duì)比（Rel.CM）值下的虛擬去鈣（VNCa）圖像及偽彩色圖，Rel.CM選擇1.25、1.45、1.75。

1.2.2 圖像分析方法 由2名經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)師對(duì)MRI和DECT檢查圖像給予分析，根據(jù)密度影、圖像信號(hào)等信息綜合評(píng)估其是否病變，分級(jí)不一致時(shí)可協(xié)商或邀請(qǐng)第3位影像學(xué)醫(yī)師進(jìn)行判斷。

1.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

DECT檢查圖像對(duì)骨髓病變的分級(jí)［10］。1級(jí)：無明顯異常；2級(jí)：輕微水腫或高度疑似水腫，有稍高密度影；3級(jí)：可清楚直觀的觀察到水腫，呈相對(duì)高密度影；4級(jí)：不僅可直接觀察到水腫，且十分明顯，呈現(xiàn)絕對(duì)高密度影。MRI檢查圖像對(duì)骨髓病變的分級(jí)：1級(jí)：T2WI飽和脂肪抑制和彌散加權(quán)成像無異常；2級(jí)：輕微水腫，圖像呈現(xiàn)稍高信號(hào)；3級(jí)：可直接觀察到骨髓病變，呈較明顯高信號(hào)；4級(jí)：水腫十分明顯，圖像呈現(xiàn)明顯高信號(hào)。其中DECT診斷骨髓病變的標(biāo)準(zhǔn)［11］為VNCa圖像上顯示去除骨質(zhì)結(jié)構(gòu)的背景上存在高或稍高密度影，邊界欠清。MRI 診斷骨髓病變的標(biāo)準(zhǔn)［12］為T1WI 低信號(hào)，T2WI高信號(hào)。當(dāng)感興趣區(qū)（ROI）＞20 mm2時(shí)，診斷出骨髓病變則ROI處于較高密度影區(qū)域，若無異常則記錄正常CT值。

1.4 觀察指標(biāo)

以MRI 結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)，比較不同Rel.CM 值下DECT檢查對(duì)患者骨髓病變的診斷價(jià)值，計(jì)算靈敏度、特異度、準(zhǔn)確率、陰性預(yù)測(cè)值和陽性預(yù)測(cè)值。采用ROI定量測(cè)量法檢測(cè)最佳Rel.CM值下VNCa圖像中的CT值，對(duì)比陽性區(qū)及陰性區(qū)在DECT圖像上的骨髓CT值，經(jīng)受試者工作曲線（ROC）評(píng)估DECT圖像上的骨髓CT值檢測(cè)對(duì)KOA患者骨髓病變的診斷效能。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)數(shù)資料以率表示，行χ2檢驗(yàn)或Fisher精確概率檢驗(yàn)，利用ROC曲線計(jì)算其最佳臨界值，以P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同Rel.CM值下DECT的診斷價(jià)值

所有患者均將其膝關(guān)節(jié)根據(jù)解剖結(jié)構(gòu)劃分為12個(gè)區(qū)域，147例KOA患者共檢查1800個(gè)區(qū)域，MRI結(jié)果顯示314個(gè)區(qū)域出現(xiàn)骨髓病變，分別為股骨下端124個(gè)、脛骨上端190個(gè)。不同Rel.CM值下DECT診斷KOA患者骨髓病變的敏感度、特異性、準(zhǔn)確率和陽性陰性預(yù)測(cè)值對(duì)比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），但當(dāng)Rel.CM值=1.45時(shí)其靈敏度、特異度、準(zhǔn)確率和陽性陰性預(yù)測(cè)值等均最佳（表1～2）。典型病例圖像（圖1～2）。

患者男，58歲，股骨內(nèi)側(cè)髁負(fù)重區(qū)有軟骨缺損，伴有邊緣小骨贅和繼發(fā)性軟骨下骨髓水腫。骨性關(guān)節(jié)炎通常不與創(chuàng)傷性病因分類，而是作為退行性病變分類。從左至右分別為冠狀T1WI、冠狀PDWI-FS 及矢狀PDWI-FS圖像

2.2 DECT檢查診斷骨髓病變陽性及陰性區(qū)骨髓CT值比較

最佳Rel.CM值下DECT檢查1800個(gè)區(qū)域中隨機(jī)選取153個(gè)區(qū)域，結(jié)合DECT檢查結(jié)果，其中35個(gè)區(qū)域?yàn)殛栃?，并進(jìn)行CT值分析，不同區(qū)域內(nèi)骨髓病變陽性及陰性的骨髓CT值比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表3）。

表1 不同Rel.CM值下DECT檢查診斷KOA患者骨髓病變結(jié)果比較Tab.1 Comparison of results of bone marrow lesions in patients with KOAdiagnosed by DECT under different Rel.CM values

表2 不同Rel.CM值下DECT檢查的靈敏度、特異度、準(zhǔn)確率和陽性陰性預(yù)測(cè)值Tab.2 Sensitivity, specificity, accuracy rate and positive and negative predictive values of DECT under different Rel.CM values

圖1 膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者膝關(guān)節(jié)MRI影像學(xué)圖像Fig.1 MRI imaging features of knee joint in patients with knee osteoarthritis.

圖2 膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者膝關(guān)節(jié)DECT影像學(xué)圖像Fig.2 DECT imaging features of knee joint in patients with knee osteoarthritis.

2.3 DECT檢查診斷效能評(píng)估

ROC曲線顯示，單獨(dú)檢測(cè)股骨下端CT及脛骨上端CT值均可作為診斷KOA患者骨髓病變的預(yù)測(cè)指標(biāo)（P＜0.05，表4、圖3）。

表3 DECT檢查診斷骨髓病變陽性及陰性區(qū)骨髓CT值比較Tab.3 Comparison of bone marrow CT values between positive and negative bone marrow lesions diagnosed by DECT (Hu,Mean±SD)

3 討論

圖3 DECT檢查骨髓CT值診斷KOA患者骨髓病變的ROC圖像Fig.3 ROC images of bone marrow lesions in patients with KOAdiagnosed by bone marrow CT values by DECT.

KOA患者多伴有不同程度的骨髓病變性水腫，在患者發(fā)病初期其軟骨下骨即發(fā)生一定結(jié)構(gòu)改變［13］。有研究發(fā)現(xiàn)早期的骨髓病變通過X線檢查僅可發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)間隙狹窄或邊緣骨贅等，無法有效判斷其骨髓病變［14］；而MRI 檢查可彌補(bǔ)這一缺陷，已成為目前臨床診斷KOA患者骨髓病變的首選［15］。但也有學(xué)者指出MRI診斷雖具有較高準(zhǔn)確率，但存在檢查時(shí)間長、有禁忌癥等問題，需尋找另一種合適的替代性方案［16］。

DECT評(píng)估骨髓狀態(tài)是利用雙球管及雙源能量進(jìn)行掃描，對(duì)其衰減后的能量級(jí)圖像進(jìn)行分析［17］。考慮不同物質(zhì)在不同能量級(jí)下的衰減程度不同，因此最終的圖像及數(shù)據(jù)呈現(xiàn)結(jié)果亦有差異，從而有效區(qū)分病變區(qū)域［18］。Rel.CM值是DECT檢查成像中的一個(gè)重要參數(shù)，指的是同一物質(zhì)在不同能量級(jí)下CT值比值［19］。目前，DECT診斷KOA患者骨髓病變成像中的最佳Rel.CM值尚無統(tǒng)一認(rèn)識(shí)［20］。基于此背景，本研究回顧性分析我院DECT診斷技術(shù)對(duì)KOA患者骨髓病變?cè)\斷效能的數(shù)據(jù)，為治療方法、疼痛原因判斷等提供可靠數(shù)據(jù)支撐。結(jié)果顯示，不同Rel.CM值下DECT診斷KOA患者效能相當(dāng)，但當(dāng)Rel.CM值=1.75時(shí)其靈敏度、特異度、準(zhǔn)確率和陽性陰性預(yù)測(cè)值等均最佳。有學(xué)者在DECT診斷椎體骨髓水腫的研究中同樣發(fā)現(xiàn)當(dāng)Rel.CM值=1.75時(shí)其診斷椎體骨髓水腫的臨床價(jià)值最高［21］，也有學(xué)者對(duì)比不同Rel.CM值下DECT診斷膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷性骨髓水腫，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)其值為1.45時(shí)效能最高［22］。

表4 DECT檢查骨髓CT值診斷KOA患者骨髓病變的預(yù)測(cè)效能Tab.4 Predictive efficacy of bone marrow CT values by DECT in the diagnosis of bone marrow lesions in patients with KOA

KOA骨髓水腫一般位于軟骨下骨區(qū)域，并伴隨一定退行性病變［23］，研究顯示，其相對(duì)于膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷性骨髓水腫，檢出率更低［24］。本研究除開圖像分析外，還通過定量CT值進(jìn)行診斷效能評(píng)估，結(jié)果顯示，最佳Rel.CM值下DECT檢查不同區(qū)域內(nèi)骨髓病變陽性及陰性的骨髓CT值差異顯著，分析原因，DECT檢查VNCa圖像中不同部位的CT值因組織結(jié)構(gòu)不同具有一定特異性，其診斷過程中采用3中物質(zhì)分離技術(shù)，將骨質(zhì)結(jié)構(gòu)干擾去除，僅保留相關(guān)的骨髓信息，骨髓病變將導(dǎo)致其組織結(jié)構(gòu)異常，進(jìn)而顯示出CT值變化。當(dāng)然，在研究過程中，亦發(fā)現(xiàn)DECT在一定程度上增加輻射劑量，且檢查時(shí)間間隔可增加假陰性率等缺點(diǎn)。

本研究的局限性一方面在于樣本未能進(jìn)行年齡段、基礎(chǔ)疾病等因素劃分，另一方面在判斷DECT圖像中的CT值診斷KOA患者骨髓病變效能時(shí)，考慮納入檢查區(qū)域較多，且采用了隨機(jī)抽樣的方法選擇。這有待后期改善后進(jìn)一步探究。

綜上所述，DECT技術(shù)在診斷KOA患者骨髓病變上具有較高準(zhǔn)確率，且可通過CT值進(jìn)行輔助診斷。