椎體CT值、有效原子系數(shù)對(duì)腰椎骨密度的評(píng)估價(jià)值＊

王文章 麥春華 許東峰 王浩亞

廣東省東莞市中醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科 (廣東 東莞 523000)

骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis,OP)是骨量丟失或減低,骨的微結(jié)構(gòu)劣化，易發(fā)生骨脆性骨折的一種全身性骨病，好發(fā)于中老年人[1-2]。骨質(zhì)疏松性骨折好發(fā)于腰椎[3-4]。臨床上診斷骨質(zhì)疏松的方法有雙能X線吸收法(DEXA)，定量CT(QCT)，而QCT是目前最準(zhǔn)確的骨密度測(cè)量方法[5]，QCT一般是指利用常規(guī)CT掃描機(jī)配備校準(zhǔn)體模、分析軟件，對(duì)人體骨密度進(jìn)行測(cè)量的方法，用于骨質(zhì)疏松的診斷和療效監(jiān)測(cè)；QCT骨密度是一種三維評(píng)估方法，單位是mg/cm3，這種體積骨密度不受椎體大小、肥胖、脊柱側(cè)彎及血管鈣化、骨旁韌帶鈣化等影響，能夠多角度來(lái)區(qū)分出皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨[6-7]。本研究旨在利用雙層探測(cè)器光譜CT測(cè)得椎體CT值及Z值，然后與QCT測(cè)量的骨密度進(jìn)行驗(yàn)證相關(guān)性，探討腰椎椎體骨松質(zhì)CT值、Z值對(duì)骨密度的評(píng)估價(jià)值?，F(xiàn)總結(jié)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2021年3月至2022年4月在東莞市中醫(yī)院行腰椎CT平掃檢查的中老年人212例為研究對(duì)象，其中男性96例，女性116例；年齡 40～86歲，平均(61.02±10.37)歲。

納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡 40～90歲；進(jìn)行腰椎CT檢查患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：爆裂性骨折患者、腰椎手術(shù)患者；存在惡性腫瘤及影響骨代謝疾病病史(如甲狀旁腺功能亢進(jìn)、長(zhǎng)期服用激素)。

1.2 儀器與方法所有受檢者均行腰椎DLCT(IQon spectral CT,Philips Healthcare)掃描，掃描范圍包括胸11到骶1椎體。掃描時(shí)患者正常呼吸。CT掃描參數(shù): 掃描床高86cm，管電壓120kVp，管電流300mAs，重建層厚與層距均為1mm，采集視野 FOV 500，矩陣512×512。掃描完成后重建出能譜數(shù)據(jù)包(spectral base image,SBI)并傳輸至ISP工作站(IntelliSpace Porta,Philips Healthcare)，QCT骨密度正像數(shù)據(jù)傳輸?shù)絈CT工作站。所有感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)均放在椎體軸位的中間層面(不包括皮質(zhì)邊緣)，并在冠狀位及矢狀位圖像上進(jìn)行調(diào)整，骨島及椎體神經(jīng)靜脈叢注意不要測(cè)量，若遇到不符合測(cè)量要求椎體，可選擇鄰近的椎體代替，ROI=(200±10)mm2區(qū)域范圍進(jìn)行勾畫(huà)測(cè)量。在ISP工作站上，分別測(cè)量腰1～3椎 體CT值(圖1A)，再在同一個(gè)ROI中，切換到有效原子系數(shù)條件，取得腰1～3椎體有效原子系數(shù)值(圖1B)，最后均取平均值作為研究數(shù)值。在QCT工作站上，采用美國(guó)Mindways的定量CT(QCT)系統(tǒng)(QCTpro6.0v)分別測(cè)量腰1～3椎體QCT值(圖2A-圖2C)，最后取平均值作為測(cè)量值。

圖1A 橫斷面圓形ROI測(cè)量椎體CT值，圖1B 為同一ROI測(cè)量椎體的有效原子系數(shù)值。圖2 QCT測(cè)量腰椎骨密度 黃線顯示ROI的位置和上下范圍，圓形ROI顯示椎體測(cè)量的區(qū)域，測(cè)量單位為mg/cm3，圖2A為橫斷面，圖2B為矢狀面，圖2C為冠狀面。圖3 椎體CT值與相應(yīng)椎體QCT骨密度散點(diǎn)圖。圖4 Z值與相應(yīng)椎體QCT骨密度散點(diǎn)圖。圖5 椎體CT值、Z值、2項(xiàng)指標(biāo)聯(lián)合評(píng)估骨質(zhì)正常的ROC曲線。圖6 椎體CT值、Z值、2項(xiàng)指標(biāo)聯(lián)合評(píng)估骨質(zhì)疏松的ROC曲線。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 26.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料以()表示，保留小數(shù)點(diǎn)后2位數(shù)。相關(guān)性分析采用pearson檢驗(yàn)，采用ROC曲線分析椎體CT值、Z值對(duì)骨密度的診斷價(jià)值，以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 椎體CT值、Z值均與QCT骨密度呈明顯正相關(guān)QCT值越大，CT值、Z值越大。椎體CT值與QCT骨密度相關(guān)系數(shù)rs=0.987，P＜ 0.001，Z值與QCT骨密度相關(guān)系數(shù)rs=0.965，P＜0.001。詳見(jiàn)圖3、圖4、表1。

表1 雙變量相關(guān)性分析r(p)

2.2 評(píng)估骨密度正常2項(xiàng)指標(biāo)聯(lián)合的AUC(0.997)=椎體CT值(0.997)＞Z值(0.992)；評(píng)估骨質(zhì)疏松：2 項(xiàng)指標(biāo)聯(lián)合的AUC(0.990)＞椎體CT值(0.988)＞Z值(0.981)。評(píng)估骨密度正常截?cái)嘀担鹤刁wCT值≥146.465HU約登指數(shù)為0.964，Z值≥8.755約登指數(shù)為0.923；評(píng)估骨質(zhì)疏松截?cái)嘀担鹤刁wCT值≤100.085HU約登指數(shù)為0.912；Z值≤8.485約登指數(shù)為0.845。詳見(jiàn)圖5、表2、圖6、表3。

表2 椎體CT值、Z值、2項(xiàng)指標(biāo)聯(lián)合對(duì)骨質(zhì)正常的診斷價(jià)值

表3 椎體CT值、Z值、2項(xiàng)指標(biāo)聯(lián)合對(duì)骨質(zhì)疏松的診斷價(jià)值

3 討論

骨質(zhì)疏松性骨折具有較高的致殘率和致死率，給老年患者的身心健康，也給家庭及社會(huì)帶來(lái)沉重的經(jīng)濟(jì)及精神負(fù)擔(dān)[8]。因此，我們要快捷準(zhǔn)確的測(cè)量椎體骨密度，為骨質(zhì)疏松的診療提供重要參考指標(biāo)，這也是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

Z Effective有效原子序數(shù)，是某種化合物對(duì)X線的吸收衰減系數(shù)與某種化學(xué)元素對(duì)X線的系數(shù)衰減系數(shù)相同，則該元素的原子序數(shù)就是某化合物的有效原子序數(shù)[9]。有效原子系數(shù)范圍在0-50之間，可以利用其對(duì)物質(zhì)化學(xué)組成成分進(jìn)行分析。本研究發(fā)現(xiàn)椎體有效原子系數(shù)與QCT骨密度呈明顯正相關(guān)，r=0.965，P＜0.001，QCT值越小，有效原子系數(shù)越小，推測(cè)原因可能是隨著年齡增加，性激素分泌減少，刺激了破骨細(xì)胞，抑制了成骨細(xì)胞，造成骨量減少，骨密度減低[10]，同時(shí)椎體黃骨髓化，松質(zhì)骨脂肪成分增多導(dǎo)致有效原子系數(shù)值相應(yīng)減低，間接說(shuō)明了骨密度與有效原子系數(shù)值之間存在密切關(guān)系。

松質(zhì)骨骨小梁的數(shù)量及密度與骨骼代謝有關(guān)，其轉(zhuǎn)換速率約為骨皮質(zhì)的8倍，骨質(zhì)疏松早期骨小梁稀疏、變薄、變短、斷裂，骨松質(zhì)比骨皮質(zhì)更能敏感、早期的反映骨質(zhì)疏松的狀態(tài)[11-14]。因此我們此次勾畫(huà)的椎體ROI均為中央松質(zhì)骨部分。研究發(fā)現(xiàn)：椎體CT值與QCT骨密度呈明顯正相關(guān)，r=0.987，P＜0.001，QCT值越小，CT值越小，與劉云[15]等研究相符合，其原因可能是骨質(zhì)疏松患者單位骨體積內(nèi)骨組織含量減少，骨髓腔擴(kuò)大，骨小梁稀疏、變細(xì)變短，空隙增大，X 線透過(guò)人體后的衰減值降低，即表現(xiàn)為CT值下降[16]。由此可見(jiàn)，椎體松質(zhì)骨CT值與骨質(zhì)疏松情況呈現(xiàn)明顯正相關(guān)關(guān)系。

本研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)腰1-3椎體CT值、有效原子系數(shù)及QCT值均呈遞減趨勢(shì)，與蔣[17]等對(duì)胸腰椎骨密度分析，椎體體積骨密度(vBMD)依次從胸11到腰3持續(xù)降低的結(jié)果相符合。是否可以用腰2椎體的數(shù)據(jù)來(lái)代替平均值，這也將是后續(xù)研究的一個(gè)方向。研究發(fā)現(xiàn)，評(píng)估骨密度正常時(shí)2項(xiàng)指標(biāo)聯(lián)合的AUC(0.997)診斷效能等于椎體CT值(0.997)優(yōu)于Z值(0.992)；評(píng)估骨質(zhì)疏松時(shí)2項(xiàng)指標(biāo)聯(lián)合的AUC(0.990)診斷效能優(yōu)于椎體CT值(0.988)優(yōu)于Z值(0.981)。診斷骨質(zhì)正常截?cái)嘀担鹤刁wCT值≥146.465HU約登指數(shù)為0.964，Z值≥8.755約登指數(shù)為0.923；診斷骨質(zhì)疏松截?cái)嘀担鹤刁wCT值≤100.085HU約登指數(shù)為0.912，Z值≤8.485約登指數(shù)為0.845。椎體CT值、有效原子系數(shù)均能較準(zhǔn)確定量評(píng)估腰椎骨密度，2項(xiàng)指標(biāo)聯(lián)合最能提高骨密度診斷效能。我們知道QCT是目前最準(zhǔn)確的骨密度測(cè)量方法，但QCT測(cè)量需要特定的體模及后處理軟件，很多基層醫(yī)院未能普及，而CT機(jī)大部分基層醫(yī)院均已配備，臨床醫(yī)生只需要在PACS系統(tǒng)上就可以測(cè)得椎體CT值，如果再加上能譜CT有效原子系數(shù)支持，這2項(xiàng)指標(biāo)聯(lián)合則更能為骨密度的診斷提供強(qiáng)大的助力與信心。

本研究也存在一些局限性。首先，CT值、有效原子系數(shù)并不是最終診斷骨密度的工具，只是一種評(píng)估骨密度手段。其次，本研究樣本量?jī)H212例，仍然需要擴(kuò)大樣本量來(lái)進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)和分析。最后，本研究其他CT機(jī)型號(hào)是否同樣適用仍需驗(yàn)證。

綜上所述，腰椎椎體CT值、有效原子系數(shù)與QCT骨密度的相關(guān)性極強(qiáng)，椎體CT值、有效原子系數(shù)定量評(píng)估腰椎骨密度準(zhǔn)確性高，尤其是2項(xiàng)指標(biāo)聯(lián)合更能提高診斷效能。相較于QCT測(cè)量骨密度，測(cè)量椎體CT值及有效原子系數(shù)的方法更簡(jiǎn)便、更易推廣，是一種簡(jiǎn)單可行的骨密度替代性評(píng)估方法，有望用于臨床患者骨密度的評(píng)價(jià)及隨訪，值得臨床推廣應(yīng)用。