碘對比劑對定量CT測量骨密度的影響及其與年齡相關(guān)性的研究

劉許慧 張宗軍 滕 劍 傅迎霞 張 羽 彭 飛

骨質(zhì)疏松是由于各種原因引起的全身骨量減少、骨微結(jié)構(gòu)破壞，導致骨的脆性增加，骨折發(fā)生率增高的一種疾病，隨著人口老齡化，骨質(zhì)疏松的發(fā)病率日益增高［1］。骨密度（bone mineral density，BMD）測量是目前早期診斷骨質(zhì)疏松的常用方法，2007 年版國際臨床骨測量學會（International Society for Clinical Densitometry，ISCD）專家共識明確定量CT（quantitative computed tomography，QCT）測量椎體BMD 可以用于診斷骨質(zhì)疏松［2］。2018 年我國學者參考國際臨床骨密度學會、美國放射學院和中國老年學和老年醫(yī)學學會骨質(zhì)疏松分會已經(jīng)發(fā)布的相關(guān)指南制定了中國QCT 骨質(zhì)疏松癥診斷指南［3］。標準QCT BMD 測量均以腰椎CT 平掃作為基準圖像進行評判，但在臨床工作中，部分CT 檢查特別是腫瘤患者的復查往往只行直接增強掃描而缺少平掃數(shù)據(jù)，碘對比劑對QCT BMD 測量的影響目前仍不十分清楚，國內(nèi)相關(guān)方面的研究較少。本文擬研究靜脈注射碘對比劑前后不同期相QCT 所測量BMD 之間的差異，分析碘對比劑對BMD測量的影響及其與年齡的關(guān)系。

方 法

1. 一般資料

收集本院2019 年12 月至2020 年4 月同時行腹部CT 平掃及增強的患者共138 例，患者腰椎均無骨折、血管瘤及腫瘤轉(zhuǎn)移等疾病，其中男性86 例，女性52例，年齡27～88 歲，平均（62.7±13.8）歲。根據(jù)文獻［4-5］以男性＞65歲、女性＞50歲為界分為老年組和非老年組，其中老年組82 例［男性41 例，女性41例，平均年齡（52.2±9.5）歲］，非老年組56 例［男性48 例，女性8 例，平均年齡（70.7±9.8） 歲］；QCT 測量L1～L3 椎體平掃及增強各期BMD 并分析結(jié)果。

2. 檢查設(shè)備及方法

CT 掃描：采用64 排CT 掃描儀（Lightspeed VCT，GE Healthcare），機器定期進行體模校準。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，自動毫安秒技術(shù)管電流，旋轉(zhuǎn)時間0.5 s，螺距0.984，掃描準直64 mm×0.625 mm，掃描視野50 cm。以標準算法重建，重建層厚1.25 mm，顯示視野40 cm?；颊呔衅綊呒霸鰪姍z查，增強碘對比劑使用拜耳公司生產(chǎn)的碘普羅胺（76.89 g/100 ml）注射液，采用德國Ulrich 高壓注射器給藥，注射劑量1 m/kg（體重超過100 kg 為100 ml），流速3 ml/s。監(jiān)測位于主動脈的感興趣區(qū)域（ROI）CT值，當超過閾值100 HU后延遲10 s行增強期動脈掃描，門脈期圖像采集為動脈期后35 s，延遲期為門脈期后3 min。

BMD 測量：采用美國Mindways 公司Model 4 QCT Pro6.1 骨密度測量系統(tǒng)。CT 掃描獲得的平掃、動脈期、靜脈期、延遲期圖像分別傳送到QCT 軟件，ROI由放射科醫(yī)生根據(jù)軟件自動獲得的位置在橫斷位上進行適當手動調(diào)整，ROI區(qū)不能包括皮質(zhì)，避免骨島及椎體后靜脈叢區(qū)，如圖1 所示。分別記錄平掃、增強各期L1～L3 椎體的BMD 值，計算腰椎BMD 平均值；以平掃所獲BMD 值作為標準，記為QCTBMD，動脈期記為A-BMD，門脈期記為V-BMD，延遲期記為D-BMD；增強各期BMD 減去QCT-BMD得到其增加值（ΔBMD），各期增加值分別記為AΔBMD、V-ΔBMD、D-ΔBMD。

3. 統(tǒng)計學方法

采用SPSS26.0 軟件進行統(tǒng)計學分析，年齡和骨密度計量資料以均數(shù)±標準差（± s）表示。采用單因素方差分析比較QCT-BMD 與增強各期BMD 的差異；兩獨立樣本非參數(shù)檢驗比較老年組與非老年組間各期相ΔBMD 的差異。以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。采用Pearson 相關(guān)分析評價增強后各期BMD 與QCT-BMD 的相關(guān)性，以及各期ΔBMD 與年齡的相關(guān)性。

圖1 腰椎椎體BMD測量分別在平掃、動脈期、門脈期及延遲期測BMD，ROI的選擇不能包括皮質(zhì)，避免骨島及椎體后靜脈叢區(qū)。

結(jié) 果

1. 腰椎增強前后BMD比較

QCT-BMD 為（99.3±39.3）mg/ml，A-BMD、VBMD、 D - BMD 分 別 為 （110.0±39.4） mg/ml、（119.9±39.3） mg/ml 和（110.9±39.0） mg/ml；QCTBMD 與增強各期BMD 采用單因素方差分析比較，差異有統(tǒng)計學意義（P=0.000）；事后檢驗發(fā)現(xiàn)，QCTBMD 與增強各期BMD 之間均存在差異（P=0.026、0.000、0.012），門脈期與動脈期之間差異有統(tǒng)計學意義（P=0.034）；其余各期相間無統(tǒng)計學差異。增強各期BMD 與QCT-BMD 呈顯 著 正 相 關(guān)（r=0.992、0.983、0.987，均P＜0.05），詳見表1及圖2。

表1 各期BMD值與QCT?BMD值及各期BMD與QCT?BMD之間相關(guān)性

圖2 標準QCT-BMD與增強各期BMD散點圖

2. 腰椎增強各期ΔBMD與年齡的關(guān)系

增 強 各期 的ΔBMD：A-ΔBMD 為（10.6±5.1）mg/ml，V-ΔBMD為（20.6±7.3）mg/ml，D-ΔBMD為（11.9±6.3）mg/ml。動脈期ΔBMD 與年齡呈負相關(guān)趨勢（r=－0.095）但無統(tǒng)計學意義（P=0.267）；門脈期及延遲期ΔBMD 與年齡均呈正相關(guān)，r 值分別為0.307 （P=0.001） 和0.269 （P=0.000）。增 強 各 期ΔBMD 在不同年齡的分布詳見圖3。老年組與非老年組增強各期ΔBMD 進行比較：動脈期P=0.787；門脈期P=0.003；延遲期P=0.009。

圖3 年齡與增強各期BMD增加值散點圖

討 論

骨質(zhì)疏松能引起椎體及四肢關(guān)節(jié)脆性骨折，嚴重影響老年人的身心健康，隨著中國進入老齡化社會，該疾病近年來受到越來越多的關(guān)注［3］。對骨質(zhì)疏松進行早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷并予以積極干預，可以有效減少并發(fā)癥的發(fā)生。目前診斷骨質(zhì)疏松主要有兩種方法：雙能X 線骨密度測定儀（DXA） 和定量CT（QCT）。QCT 是在臨床CT 掃描數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過QCT 體模校準和專業(yè)軟件CT 對三維容積數(shù)據(jù)進行分析，對人體骨骼進行BMD 測量的方法。雖然目前QCT 的臨床應用還沒有DXA 廣泛，但其具有更大的優(yōu)越性。QCT 測量的是單位體積BMD，測量值不受骨骼大小及形態(tài)的影響，也不受腹主動脈鈣化和椎體退變的影響；其次，QCT 是斷層成像，可以將皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨分開，松質(zhì)骨能更敏感地反映早期骨質(zhì)密度的變化［6］。臨床上，QCT 檢查與常規(guī)CT 檢查相結(jié)合，對于易發(fā)生骨質(zhì)疏松的老年患者及化療患者，無須接受額外的輻射，一次檢查所采集到的圖像即可滿足臨床常規(guī)疾病診斷的需要，又可在QCT 工作站上對其BMD進行測量分析。

QCT 測量BMD 是以CT 平掃數(shù)據(jù)為標準，但臨床上許多患者只行CT 增強掃描，特別是腫瘤患者的復查，而這些患者因為治療的原因更需要關(guān)注其BMD 的改變；國外部分學者對于碘對比劑對BMD 測量的影響進行了研究，但因采用的方法不同，其結(jié)論也不一致。Baum 將［7］常規(guī)增強MDCT 與QCT 進行比較，通過對75 例絕經(jīng)期后婦女的研究發(fā)現(xiàn)，與平掃相比較，靜脈期腰椎BMD 值平均增加了37.9%；Bauer 等［8］采用QCT 軟件對40 例絕經(jīng)期后女性的研究表明，與平掃相比，靜脈期腰椎BMD 較平掃增加30%；Pickhardt 等［9］利用CT 衰減值進行研究，得出與平掃相比較，靜脈期腰椎CT衰減值增加了8%。本研究是基于QCT 進行的研究，研究人群中男、女全部包括，且年齡范圍較廣，平均年齡為（62.7±13.8）歲，平掃平均BMD 為（99.3±39.3）mg/mL，由于碘對比劑的使用，BMD 值增加較多的是門脈期，增加了約20%。

Pompe 等［10］測量 了不 同 期相L1 椎體 的CT 值，發(fā)現(xiàn)所有期相之間存在顯著差異；相反，Pickhardt等［9，11］對比造影前CT 掃描和增強CT 掃描的測量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)L1 的CT 值沒有顯著差異；Toelly 等［12］基于無體模的MDCT 研究對比劑對BMD 測量的影響，得出平掃和增強測得值有差異，增強動脈期和門脈期之間無差異。本研究基于QCT 系統(tǒng)研究對比劑對BMD 的影響，平掃及增強同時進行，減少因時間掃描不同而造成的差異，比較平掃、動脈期、門脈期及延遲期之間的BMD值差異，相比以往研究更為全面。本研究發(fā)現(xiàn)，平掃與增強各期BMD 之間均存在統(tǒng)計學差異；事后比較，增強各期間的動脈期和門脈期之間BMD 有差異，而延遲期與動脈期及門脈期之間BMD 均無差異。這可能是因為動脈期造影劑的骨髓灌注剛處于上升階段，而隨著時間推移，門脈期含碘對比劑的灌注較動脈期明顯增多，差異明顯。隨著碘對比劑流出，延遲期造影劑骨髓存量較動脈期、門脈期的量位于中間狀態(tài)，與兩者差異均不明顯。

評估增強后BMD 的測量能否用于BMD 定量分析，主要是看其與平掃BMD 相比較的一致性和相關(guān)性的高低，其與平掃的一致性和相關(guān)性越高，據(jù)此計算出的BMD 準確性也越高。本研究發(fā)現(xiàn)增強各期BMD 值與標準QCT-BMD 值均有極好的相關(guān)性，Pearson 相關(guān)分析表明，增強各期BMD 與QCT-BMD呈明顯正相關(guān)，動脈期、門脈期與延遲期r 值分別為0.992、0.983、0.987，與Bauer等［10］研究中的相關(guān)系數(shù)0.98 相仿，與Baum 等［13］研究中相關(guān)系數(shù)0.914 比較，相關(guān)性更高。

Link 等［14］在注射碘對比劑后70 s、Acu 等［15］在增強后40 s及120 s掃描，均發(fā)現(xiàn)所測得的CT 值增加與年齡呈正相關(guān)，與性別無關(guān)。本研究選擇掃描時間更廣泛，包括了正常CT 增強掃描的3 個期相，對于增強動脈期、門脈期及延遲期測得BMD 值與平掃QCT-BMD 值比較后發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增加，門脈期及延遲期的BMD 增加值均呈現(xiàn)逐步擴大的趨勢，這與國外研究一致。本研究人群年齡跨度較大，而其他研究以絕經(jīng)期女性為研究人群，這就可以解釋，本研究BMD 增加值沒有以往一些研究多。本研究得出動脈期BMD 增加值與年齡無關(guān)，這是以往文獻中沒有提及的。文獻［4-5］顯示，女性絕經(jīng)后、男性65歲以后BMD 會有明顯下降，本研究據(jù)此將被研究人群分為非老年組及老年組，得出老年組除動脈期外，門脈期、延遲期BMD 增加值均較非老年組增多，且具有統(tǒng)計學意義，即在老年人中，除動脈期外碘對比劑使用前后BMD 的差異會變得更大。但有MRI 研究［16］卻顯示隨著年齡的增長，骨髓灌注會不斷減少，這與本研究門脈期和延遲期老年人增強前后BMD 增加值變大的觀點相矛盾。這可能是因為老年人骨質(zhì)較稀疏，而年輕人骨質(zhì)較致密，骨量較多，碘對比劑給藥引起的BMD 變化在骨量多時影響較小，而在骨質(zhì)疏松患者則影響較大，這就可以解釋為什么我們的結(jié)果顯示隨著年齡的增長，碘對比劑引起的BMD 增加反而增多。

本研究存在不足之處：研究樣本量較少，人群年齡跨度較大，分組不夠細致，對比劑造成BMD 增加在性別方面的差異沒有進行研究，沒有對比BMD 變化與CT 值變化的相關(guān)性，對于動脈期的BMD 值沒有進一步進行校正，判斷其診斷能力。這些將是我們進一步的研究方向。

本研究發(fā)現(xiàn)，碘對比劑的使用會造成BMD 的增加，QCT 測量增強掃描各期相與平掃之間的BMD 有較好的相關(guān)性，增強動脈期與平掃BMD相關(guān)性最高，并且動脈期BMD增加值不受年齡因素的影響，因此，采用基于QCT 的增強檢查測BMD 時應選擇動脈期作為最佳期相。