CT值及差值在椎體急慢性骨折中的診斷價值

熊亮霞，彭云，譚婧，曾柔，衡佳瑤，龔良庚

椎體壓縮性骨折可分為急性及慢性骨折，其中大部分急性骨折發(fā)生于具有近期外傷史的患者，部分需手術(shù)治療。而慢性骨折椎體結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，大部分無需進一步處理。準確鑒別二者有助于疾病管理及治療方式的選擇，可降低二次損傷發(fā)生幾率[1-3]。CT掃描因成像速度快、密度分辨率高已成為包括急腹癥、骨折等病變篩查的常用檢查方法[4]。結(jié)合外傷史，可較明確的診斷急性骨折，但是對于部分無明確外傷史的患者，臨床通常選擇進一步行MRI檢查，通過脂肪抑制序列對急性骨折骨髓水腫敏感呈高信號以鑒別兩類骨折[5,6]。額外的MRI檢查加重患者經(jīng)濟負擔(dān)，亦有部分患者難以耐受，CT值作為經(jīng)典指標，簡便快捷，可反映局部組織結(jié)構(gòu)的密度情況[7]。本研究假定由隱匿性骨折伴隨的骨髓水腫及慢性骨折的骨質(zhì)重疊可導(dǎo)致椎體局部CT值增高，旨在探討基于CT值及其差值對急慢性骨折的診斷效能并確立最佳截斷值，期望減少多次檢查及反復(fù)搬運對治療時間窗的影響，尤其推廣其在基層醫(yī)院的使用，提高診斷及治療效率。

材料與方法

1.研究對象

本研究經(jīng)南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會審查通過?；仡櫺苑治?020年1月-2021年6月期間于我院行CT檢查并于7天內(nèi)行MRI檢查證實急性或慢性骨折患者的CT圖像。將椎體分為T1-T10(胸椎)，T11-L1(胸腰交界)及L2-L5(腰椎)3個區(qū)域，患者每納入一個急性/慢性骨折椎體，則相應(yīng)納入一個同區(qū)域鄰近正常椎體。排除標準：①具有惡性腫瘤病史，圖像提示轉(zhuǎn)移的椎體；②已行手術(shù)的椎體。

2.MRI分組依據(jù)及相關(guān)參數(shù)

胸/腰椎MRI：MR掃描均在GE公司1.5T MRI機器(SIGNATM Airtist)進行，采用脊柱專用線圈，掃描序列包括矢狀面T1WI、T2WI以及脂肪抑制短時反轉(zhuǎn)恢復(fù)(short time inversion recovery，STIR)序列，以及軸面T2加權(quán)序列；STIR序列掃描參數(shù)如下：TR 3300～3740 ms，TE 42 ms，TI 150 ms；掃描層厚4 mm，層間距0.4 mm。閱片過程中，將T1WI為低信號，T2WI及STIR序列均為高信號的部分認定為骨髓水腫，即急性骨折；結(jié)合外傷病史、椎體壓縮改變但無骨髓水腫的椎體認定為慢性骨折；選擇臨近形態(tài)、高度及信號均正常的椎體作為對照。

3.CT掃描參數(shù)及CT值測量

CT掃描采用兩臺飛利浦機器(iCT256及Brilliance16)，由于診療過程中，無或僅有輕微外傷史的患者通常并不以椎體CT掃描作為首選檢查方式，因此本研究納入的患者均行胸部或腹部CT掃描，管電壓120 kVp，自動管電流，矩陣均為512×512，掃描重建獲得層間距1 mm的薄層圖像，進一步在工作站中重建矢狀面圖像。

椎體CT值測量過程中，2名醫(yī)師分別于椎體正中軸面層面及矢狀面層面進行ROI(直徑約10～15 mm)勾畫以測量CT值。每位醫(yī)師在每個椎體兩個方位圖像各勾畫2個ROI并取平均值，后續(xù)分析采取兩名醫(yī)師CT值均值。分別計算獲得急性骨折/鄰近對照椎體與慢性骨折/鄰近對照椎體的CT值差值。

4.統(tǒng)計方法

所有統(tǒng)計分析及繪圖均在SPSS 19.0及Graphpad Prism 7中進行。急性骨折組及慢性骨折組患者的年齡采用獨立樣本t檢驗進行比較，兩組的性別構(gòu)成采用卡方檢驗。

兩名醫(yī)師所測CT值之間的一致性采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(ICC)評估。采用配對樣本t檢驗比較急性骨折與相應(yīng)鄰近正常椎體、慢性骨折與相應(yīng)鄰近正常椎體的CT值，急性骨折與慢性骨折的CT值及CT值差值比較采用獨立樣本t檢驗。采用ROC分析分別對急性骨折與正常椎體、慢性骨折與正常椎體、急性骨折與慢性骨折椎體的CT值進行評估并確定截斷值，獲得ROC曲線下面積(AUC)。為評估骨折椎體與正常椎體CT值差值判別急性及慢性骨折椎體的效能，對急性骨折及慢性骨折椎體與鄰近正常椎體的CT值差值進行ROC分析。

表1 急性、慢性椎體與正常對照椎體CT值及差值的ROC分析結(jié)果

表2 胸椎、胸腰交界及腰椎3區(qū)域的單因素方差分析

鑒于軸面CT值效能略高，相關(guān)混雜因素分析僅采用此方位CT值。為評估不同區(qū)域?qū)钦鄣挠绊?，本研究進一步采用單因素方差分析比較3種不同區(qū)域椎體CT值及CT值差值；為評估性別對椎體的影響，采用獨立樣本t檢驗分別比較正常、急性及慢性骨折椎體的CT值及CT值差值。為評估年齡段對椎體的影響，以年齡作為協(xié)變量，采用協(xié)方差分析評估3種椎體的CT值及CT值差值。

結(jié) 果

1.一般資料

最終本研究納入108名患者的296個椎體，其中含88個急性骨折椎體及相鄰88個正常對照椎體，60個慢性骨折椎體及相鄰60個正常對照椎體。其中77人納入一對椎體，25人納入兩對椎體，4人納入3對椎體，1人納入4對椎體，1人納入5對椎體。11人既含有急性骨折，又含慢性骨折。急性骨折患者72人(含同時具有急性與慢性骨折患者)，年齡為(64.36±14.92)歲，男30人，女42人；慢性骨折患者47人(含同時具有急性與慢性骨折患者)，年齡為(64.19±12.73)歲，男21人，女26人，兩類患者年齡及性別構(gòu)成差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P值分別為0.949及0.850)。

2.急性骨折、慢性骨折及對照椎體CT值及CT值差值

兩位醫(yī)師所測CT值ICC為0.999，可靠性較好。配對t檢驗表明軸面及矢狀面所測CT值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.005)，但二者相關(guān)性極高(r=0.996，P<0.001)。急性骨折椎體的矢狀面及軸面CT值依次為(244.37±78.17) HU、(249.25±80.22) HU，相應(yīng)對照椎體CT值為(94.45±59.63) HU、(94.55±57.72) HU，兩組CT值在兩種方位差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001)；慢性骨折椎體矢狀面及軸面CT值依次為(139.84±62.79) HU、(139.86±62.59) HU，相應(yīng)對照椎體CT值為(90.42±59.67) HU，(90.01±58.86) HU，兩組CT值在兩種方位差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001)。獨立樣本t檢驗表明急性骨折矢狀面及軸面CT值及CT值差值均高于慢性骨折(P<0.001)。急性骨折、慢性骨折及正常對照椎體CT值見圖1，骨折及相應(yīng)對照CT值測量見圖2～8。

圖1 急性及慢性骨折椎體及其相應(yīng)配對椎體軸面CT值，其中急性骨折椎體及慢性骨折椎體CT值均高于相應(yīng)對照椎體，獨立樣本t檢驗提示急性骨折椎體CT值高于慢性骨折椎體。

圖2-8 同一患者，女，89歲。 圖2 椎體矢狀面T1WI。 圖3 矢狀面T2WI STIR。 圖4 CT圖像。提示T9椎體(箭)壓縮變扁，且含有骨髓水腫，為急性壓縮性骨折，T8為對照椎體；T11椎體(長箭)壓縮變扁，無骨髓水腫，為陳舊性骨折，T12為對照椎體。

圖5 急性骨折椎體(T9)中間軸面圖，CT值278.48HU。 圖6 T9相應(yīng)正常對照椎體(T8)中間軸面圖，CT值27.20HU。 圖7 慢性骨折椎體(T11)中間軸面圖，CT值56.85HU。 圖8 T11相應(yīng)正常對照椎體(T12)軸面示意圖，CT值15.40HU。

3.ROC分析

椎體軸面及矢狀面CT值及CT值差值鑒別急性、慢性及正常對照椎體的ROC分析結(jié)果見表1。結(jié)果表明鑒別急性骨折與相應(yīng)對照椎體的軸面及矢狀面CT值的最佳截斷值分別為144.8 HU、159.7 HU，AUC達0.946、0.944，慢性骨折與相應(yīng)對照椎體軸面及矢狀面CT值的最佳截斷值依次為 105.6 HU、86.8 HU，AUC達0.719、0.716。急性骨折與慢性骨折椎體軸面及矢狀面CT值的最佳截斷值依次為200.1 HU、194.4 HU，二者CT值差值的最佳截斷值為73.5 HU、73.9 HU，差值A(chǔ)UC達0.976、0.979。

4.區(qū)域、性別及年齡對椎體的影響

單因素方差分析表明，正常組3個區(qū)域的椎體CT值、急性骨折3個區(qū)域的椎體CT值及CT值差值差異均無顯著意義(P>0.05)，慢性骨折椎體三個區(qū)域CT值有差異(F=4.882，P=0.011，表2)；兩兩比較提示慢性骨折中腰椎CT值均低于胸椎及胸腰椎交界區(qū)(胸椎與腰椎：P=0.003；胸腰交界與腰椎：P=0.039)。

獨立樣本t檢驗表明，男性的正常及慢性骨折椎體CT值較女性高(正常椎體：P<0.001； 慢性椎體：P=0.029)，但急性骨折椎體CT值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.232)，且男女性中急性骨折與慢性骨折椎體的CT值差值差異均無顯著意義(P>0.05)。

協(xié)方差分析表明，年齡對正常組、慢性組及急性骨折組的CT值無影響(F=40.830，P>0.05)，對急性骨折及慢性骨折的CT值差值無影響(F=1.217，P=0.272)。

討 論

在分級診療模式下，雖急、慢性骨折通過MRI掃描即可明確診斷，但部分基層醫(yī)院基礎(chǔ)設(shè)施不完善，難以進行有效診斷[8]。此外，對于無明顯外傷史或骨質(zhì)疏松基礎(chǔ)上輕微應(yīng)力發(fā)生的骨折，并不以MRI作為首選檢查，反而行胸/腹部CT以排除其他病變[2]。本研究通過對急性、慢性骨折及相應(yīng)正常椎體進行分析，發(fā)現(xiàn)急性骨折椎體的CT值顯著高于后兩者，而慢性骨折椎體的CT值稍高于正常椎體。尤其是，骨折椎體與正常椎體的CT值差值在鑒別急慢性骨折中的效果更佳，提示CT值及CT值差值可作為急慢性骨折的定量評估工具。

經(jīng)過ROC分析，本研究得出急性骨折與慢性骨折、慢性骨折與正常椎體、急性骨折與正常椎體的CT值截斷值依次為200.1 HU、105.6 HU、144.8 HU，三個截斷值均獲得較高AUC效能，與Frank的研究結(jié)果相符合，該文獻同樣采用CT值評估骨髓水腫，在急性骨折椎體及正常椎體CT值比較中獲得了較高的AUC值，但該文獻僅納入36例患者，并沒有對性別及年齡在椎體CT值的影響做進一步研究，也沒對慢性骨折椎體及正常椎體之間進行分析[9]。

急性骨折椎體的CT值明顯高于慢性骨折椎體及鄰近正常椎體，椎體發(fā)生急性骨折后，出現(xiàn)骨質(zhì)結(jié)構(gòu)中斷、局部骨質(zhì)重疊、骨髓水腫，骨質(zhì)重疊及水腫均可使CT值提升[10]。而慢性骨折即使經(jīng)過修復(fù)，骨質(zhì)重疊仍可能導(dǎo)致其密度(CT值)升高，但骨髓水腫基本吸收，因此CT值上升弱于急性期。有研究采用雙能CT對急性骨折的骨髓水腫進行評估，在鑒別含骨髓水腫及無水腫時獲得了0.99的特異度及0.64的敏感度[11]；本研究與之相比，特異度更低，這可能由于雙能CT的虛擬去鈣技術(shù)可模擬去除骨質(zhì)獲得僅含水分信息的參數(shù)，而CT值不僅反映因水腫導(dǎo)致的密度增高，還包含因骨質(zhì)重疊導(dǎo)致密度增高的因素，降低了其在急慢性骨折中的特異度；但本研究靈敏度更高，這可能與部分正常椎體骨髓中含水分較高有關(guān)。

本研究注意到部分正常對照椎體CT值呈負值，即使出現(xiàn)急性骨折，CT值僅為100.0 HU，與部分個體正常椎體密度相近；單純比較CT值會出現(xiàn)個體偏差，為降低個人因素的影響，本研究納入骨折椎體與同區(qū)域鄰近椎體的CT值差值進一步分析，發(fā)現(xiàn)該指標在鑒別急性骨折及慢性骨折中所得AUC較單純CT值更高，最佳截斷值為73.5 HU，達到了預(yù)期效果，在今后的臨床工作中可加以應(yīng)用。

本研究還分別評估了區(qū)域、性別及年齡對CT值及CT值差值的潛在影響。不同區(qū)域正常椎體CT值均無差異，提示雖不同區(qū)域椎體應(yīng)力不一致，但在正常椎體中，由此導(dǎo)致的CT值變化不明顯；不同區(qū)域急性骨折椎體CT值及CT值差值亦無差異，但不同區(qū)域慢性骨折椎體CT值有差異，其中胸椎及胸腰椎交界區(qū)CT值高于腰椎CT值，但3區(qū)域慢性骨折CT值差值無顯著性差異，這可能與本研究胸椎及腰椎的數(shù)量較少有關(guān)，容易受到年齡等其他因素影響。對性別的評估發(fā)現(xiàn)，男性正常及慢性骨折椎體CT值較女性高，這可能由于女性閉經(jīng)后血清雌激素水平銳減，導(dǎo)致女性骨量丟失更明顯[12,13]，兩種性別急性骨折椎體的CT值及CT值差值均無差異，表明即使在不同的骨質(zhì)密度條件下，急性骨折導(dǎo)致的骨髓水腫對椎體CT值起到主要影響。本研究還觀察到隨著年齡的增長，正常椎體CT 值呈逐漸下降趨勢，與其他研究一致[14]，該現(xiàn)象與老年人出現(xiàn)骨質(zhì)疏松有重要關(guān)系[15]。協(xié)方差分析說明年齡對椎體CT值及差值并未產(chǎn)生顯著性影響，表明急性骨折椎體及慢性骨折椎體同樣出現(xiàn)類似趨勢。但是，即使同一年齡不同個體正常CT值差異仍較大，因此CT值及差值共同應(yīng)用仍可提高判別效率。

本研究有一定局限性，雖然本研究為每一個骨折椎體選定了一個鄰近正常椎體作為對照，在骨折組與對照組比較中達到較好的控制，但慢性骨折及急性骨折的數(shù)量不一致，每個區(qū)域、每個年齡段的椎體數(shù)量亦不一致，均可能對CT值產(chǎn)生影響。

總而言之，傳統(tǒng)CT值能夠在一定程度上反映椎體急性骨折骨髓水腫及慢性骨折骨質(zhì)重疊引起的骨質(zhì)密度增高，結(jié)合鄰近椎體獲得的CT值差值可消除性別及年齡對骨質(zhì)密度的影響，從而快速鑒別急、慢性骨折，并可能識別形態(tài)變化不明顯的急性隱匿性骨折，促進早期治療。