張 鑫，程克斌，劉 凡，封 華，劉 力，*

（1. 北京市公安司法鑒定中心，北京100192；2. 北京積水潭醫(yī)院，北京100035）

·論 著·

椎體壓縮骨折時間研究

張 鑫1，程克斌2，劉 凡1，封 華1，劉 力1，*

（1. 北京市公安司法鑒定中心，北京100192；2. 北京積水潭醫(yī)院，北京100035）

目的 建立準確客觀判定新鮮/陳舊椎體壓縮骨折的方法，降低判定過程中主觀因素的影響。方法 對2013年1月~2014年6月期間的50位經(jīng)CT及磁共振成像（MRI）檢查、確診為新鮮椎體壓縮性骨折患者 （共52個椎體），分別在傷后第30天、90天及180天以上進行三次MRI隨診觀察，獲取以上4個時間段的觀察指標。統(tǒng)計分析表觀彌散系數(shù)（ADC）在椎體骨折愈合過程中的變化規(guī)律；利用SAS 9.3 統(tǒng)計分析軟件建立判別方程，制定新鮮/陳舊椎體壓縮骨折的判別方法。結(jié)果 ADC值在椎體骨折愈合過程中呈現(xiàn)逐漸變小并趨向于0的變化趨勢，并且在傷后1~13天內(nèi)、30天、90天、180天以上4個時間段兩兩比較的結(jié)果中，組間差異具有統(tǒng)計學意義，P ＜ 0.05；判別結(jié)果為4個時間段的判別方程，判別正確率為71.11%，判別結(jié)果為兩個時間段（1~13天內(nèi)與30天以上）的判別方程，判別正確率為92.22%。結(jié)論 ADC值有助于新鮮陳舊椎體壓縮骨折的判別。結(jié)果為1~13天內(nèi)與30天以上的判別方程正確率較高，指標采集方法簡單，有利于在法醫(yī)臨床學鑒定工作中推廣應用。

法醫(yī)臨床學；MR彌散加權(quán)成像；ADC值；判別方程；骨折時間

胸腰段椎體壓縮骨折是法醫(yī)臨床學鑒定工作中常見損傷，由于椎體在骨折修復過程沒有類似皮質(zhì)骨的骨痂形成，因此判斷新鮮陳舊椎體壓縮骨折一直是鑒定工作的難點。在影像學中椎體壓縮骨折主要應用CT、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）進行檢查和診斷。CT對骨組織顯像敏感，可清晰顯示線形骨折、水平走行的骨折以及輕微不全骨折。但是，由于椎體主要由松質(zhì)骨組成，骨折愈合是由骨小梁斷裂出血后骨細胞和毛細血管增生、堆積新骨進行修復，沒有明顯的類似皮質(zhì)骨的骨痂形成，致使CT不方便觀察椎體骨折愈合過程。MRI對出血、水腫和脂肪組織敏感，能及時發(fā)現(xiàn)松質(zhì)骨內(nèi)各時期的病理變化。臨床上有研究［1-3］依據(jù)磁共振成像的T1W1、T2W1和STIR序列中骨折水腫信號來分辨骨折時間，并將椎體壓縮性骨折愈合過程分為Ⅰ型（新鮮型，傷后3~14天）、Ⅱ型（修復型，傷后7~60天、少數(shù)病例持續(xù)至傷后5個月）、Ⅲ型（陳舊型，6個月以上）。但此方法對鑒定人自身閱片能力要求較高，主觀因素影響較大，無法在法醫(yī)學領(lǐng)域廣泛應用和推廣。本研究嘗試利用MR彌散加權(quán)成像（diffusion weighted magnetic resonance imaging，MR-DWI）技術(shù)中的表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）［4］建立判別分析方程的方法，降低判別過程中的主觀因素，力求準確客觀地對椎體壓縮骨折時間進行判定。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

研究觀察對象為50名2013年1月~2014年6月期間北京積水潭醫(yī)院就診患者，均為因摔倒坐地并在傷后13天內(nèi)就診、經(jīng)CT及MRI檢查明確診斷為新鮮椎體壓縮骨折、定量CT（quantitative CT，QCT）測得骨密度大于80 mg/cm3、無骨質(zhì)疏松癥、進行保守治療的患者。其中男19人，女31人，平均年齡為61.02±9.30歲，共52個椎體。以受傷當日為首日計算，分別在傷后第30天、90天、180天以上對研究對象進行三次MRI隨診觀察。

1.2 檢查方法

CT檢查采用16排多排螺旋CT機（TOSHIB，日本） 進行胸、腰椎體掃描。QCT測量骨密度（bone mineral density，BMD）使用16排多排螺旋CT機（TOSHIBA，日本）加墊5樣本固體體模（Mindways，美國）進行螺旋掃描，圖像傳至QCT骨密度測量分析軟件工作站進行測量。MRI檢查采用1.5 T磁共振機（GE，美國）進行掃描；掃描序列包括矢狀位T1WI，矢狀位T2WI，矢狀位STIR。表觀彌散系數(shù)（ADC值）測量采用1.5 T磁共振機（GE，美國）進行掃描，掃描后在FUC TOOL AW4.2后處理軟件上行骨折椎體ADC值的測量。選擇骨折椎體軸位DWI序列，在ADC圖上放置150 mm2矩形興趣區(qū)，測定三次取平均值，同時以相同的矩形興趣區(qū)測量鄰近正常椎體的ADC值。

所有的影像學檢查均由北京積水潭醫(yī)院放射科技師按標準進行操作，兩位有多年診斷經(jīng)驗的骨骼肌肉系統(tǒng)放射醫(yī)生以雙盲法按統(tǒng)一標準對影像學資料進行觀察評價。當指標觀察結(jié)果有異議時，通過聘請外院放射領(lǐng)域?qū)＜視\達成一致。

1.3 統(tǒng)計分析

ADC值采用單因素K（K≥3）水平設計定量資料的方差分析處理資料。使用Tukey法進行兩兩比較。采用SAS 9.3 STEPDISC過程步進行逐步判別分析，即對多個原因變量（臨床影像學中常用觀察指標：軟組織水腫；水腫位置；水腫高度；水腫信號強度及水腫信號在T1WI/T2WI/STIR三個序列中的表現(xiàn)）進行變量篩選，篩選出有區(qū)分能力的變量；DISCRIM過程步（即一般判別分析過程）參數(shù)法進行判別分析，建立判別方程；再通過交叉驗證法獲得判別分析的準確率。

2 結(jié) 果

2.1 ADC測量結(jié)果

通過對試驗對象的隨診觀察，發(fā)現(xiàn)ADC值在骨折愈合過程中逐漸變小并趨向于0，在傷后1~13天內(nèi)、30天、90天、180天以上4組資料之間的數(shù)據(jù)具有統(tǒng)計學意義（方差分析結(jié)果P ＜ 0.05），使用Tukey法進行兩兩比較，各組間均存在統(tǒng)計學差異（見表1、表2）。

表1 骨折后不同時間段ADC的測量值（×10-3）Table 1 ADC values for vertebral body in various times after fracture（×10-3）

表2 ADC均值在各時間點之間兩兩比較的結(jié)果Table 2 Pairwise comparison of mean ADC values at various time points

2.2 椎體壓縮骨折時間判別方程

2.2.1 變量篩選

SAS 9.3 STEPDISC過程步進行逐步判別分析，從多個原因變量中篩選出兩個有區(qū)分能力的變量：軟組織水腫及椎內(nèi)信號（見表3、表4）。

表3 軟組織水腫信號Table 3 Edematous signal intensity of soft tissue

原因變量ztnxh（椎內(nèi)信號）影像學觀察、評分標準，見圖1（1型：T1低，T2高，STIR高）、圖2 （2型：T1低或中等，T2中等或高，STIR高）、圖3（3型：T1高，T2高，STIR低）和表5。

圖1 椎內(nèi)信號1型Fig.1 The signal of the vertebral body， Type 1

圖2 椎內(nèi)信號2型Fig.2 The signal of the vertebral body， Type 2

圖3 椎內(nèi)信號3型Fig.3 The signal of the vertebral body， Type3

2.2.2 判別方程的建立

表4 椎內(nèi)信號Table 4 The signal intensity of vertebra

表5 原因變量中的定性指標Table 5 The qualitative index of the reason variables

判別結(jié)果為4個時間段（Y1、Y 2、Y 3、Y 4分別為骨折后0~13天、30天、90天、180天以上）的判別方程。DISCRIM過程步（即一般判別分析過程），采用參數(shù)法進行判別分析，得出判別方程并計算交叉判別正確率。結(jié)果如下：

Y1=-13.4082+8.4728ztnxh+16.6395szxh

Y2=-37.6288+16.1874ztnxh+25.7296szxh

Y3=-52.1275+18.5686ztnxh+30.8509szxh

Y4=-66.6614+23.9698ztnxh+31.0063szxh

從影像資料中獲取觀察指標，查表5將數(shù)值帶入以上判別方程，Y值最大者為判定的骨折時間。交叉驗證匯總結(jié)果，判別正確率為71.11%。

判別結(jié)果為兩個時間段（Y1：骨折后0-13天，Y5：骨折后30天以上）的判別方程。DISCRIM過程步（即一般判別分析過程），采用參數(shù)法進行判別分析，得出判別方程并計算交叉判別正確率。結(jié)果如下：

Y1=-9.5159+13.8265szxh+3.9177ztnxh

Y5=-36.3763+23.7996szxh+10.5017ztnxh

從影像資料中獲取觀察指標，查表5將數(shù)值帶入以上判別方程，Y值大者為判定的骨折時間。交叉驗證匯總結(jié)果，判別正確率為92.22%。

3 討 論

本研究首先嘗試運用臨床MR-DWI技術(shù)［5-7］，其原理是：椎體骨折初期骨小梁斷裂出血、水腫，水分子擴散運動增強，彌散系數(shù)增大，隨著椎體愈合，骨細胞和毛細血管增生、堆積新骨，細胞外水分子相對減少，分子彌散運動受到抑制，致使ADC值降低。經(jīng)隨診觀察到，距受傷時間越遠，所測得的ADC值越小并趨向于0的變化（見表1），此結(jié)果與魏群臣［8］的研究結(jié)果相符。同時，4個時間段兩兩比較的結(jié)果顯示，組間差異具有統(tǒng)計學意義，P＜0.05。筆者認為，在今后的工作中如能進一步擴大樣本量，標準化測量方法，ADC值有望成為判定椎體骨折時間的定量指標。但是目前DWI技術(shù)還未列入醫(yī)院的常規(guī)檢查序列，尚處于實驗研究階段，因此ADC值判定骨折時間的方法在法醫(yī)臨床學中的運用仍然需要大量的研究數(shù)據(jù)。

本研究還嘗試了建立判別方程的方法，將觀察指標分級量化、多項指標綜合應用，力求降低主觀因素對鑒定結(jié)果的影響。研究發(fā)現(xiàn)，判別結(jié)果為4個時間段的判別函數(shù)判別正確率并不高，分析其原因：進入逐步判別分析篩選的變量，大部分是二值變量，結(jié)果只有兩種可能，不可能在結(jié)果為四值的判別函數(shù)中單獨起到區(qū)分作用，另外一些連續(xù)型變量和可當成連續(xù)型變量處理的多值有序變量，在4個時間點之間的區(qū)分度也不是很大，雖然通過變量篩選得出多個變量的組合，獲取足夠的變量信息最大程度發(fā)揮判別函數(shù)的功效，正確率也只有71.11%，因此在實際應用時，不建議采用此類判別方程判別骨折時間。但是，判別結(jié)果為兩個時間段（骨折后0~13天和骨折后30天以上）的判別方程，判別正確率較高，為92.22%，觀察指標獲取方法也較簡單，可方便、快捷的判別14天內(nèi)的新鮮骨折與骨折在30天以上的案例，筆者認為此類判別方程在法醫(yī)學鑒定領(lǐng)域有很好的應用推廣價值。本項研究對象均為骨密度大于80 mg/cm3未合并骨質(zhì)疏松癥的患者，由于骨質(zhì)疏松癥可延緩骨質(zhì)愈合［9，10］，因此合并骨質(zhì)疏松癥的外傷性椎體骨折壓縮患者資料不可使用此項判別方程，建議在應用判別式前必須進行骨密度測量，了解骨質(zhì)疏松情況。

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Time Assessment of Vertebral Compression Fracture

ZHANG Xin1， CHENG Kebin2， LIU Fan1， FENG Huan1， Liu Li1，*
（1.Forensic Science Center of Beijing Municipal Public Security Bureau， Beijing 100192， China； 2. Beijing Jishuitan Hospital， Beijing 100035， China）

Objective to establish an accurate and objective assay to evaluate the time of fresh and/or old vertebral compression fractures while lowering infl uence of subjective factors. Methods 50 patients with 52 vertebras were scanned by follow-up MRI three times， on day 30， day 90， and day 180 or more， respectively after the injury. These patients came to the hospital after falling down on the ground within 13 days， and were all diagnosed as vertebral compression fractures without the osteoporosis during January 2013 to June 2014 by CT and MRI. The changes in apparent diffusion coeffi cient （ADC）values during vertebral fracture healing were statistically analyzed. Formulas were created using SAS 9.3 software according to different parameters. Results ADC values in vertebral fracture healing process decreased gradually and tended to zero. Signifi cant differences between groups （P ＜ 0.05） were observed when comparing mean ADC values of any two of the four periods （1～13 days，30 days， 90 days， 180 days or more after injury）. With discriminant equations in these four periods， the accurate rate was 71.11%. However， the discriminant equations for the two periods （1～13 days and 30 days or more） led to the discriminant accuracy up to 92.22%。Conclusions ADC could help to identify the fresh or old vertebral compression fractures. With high discriminant accuracy of the equations for 1～13 days and 30 days or more， and the simple index collection， the assessment assay in this paper is conducive to the popularization and application in forensic clinical appraisal.

forensic clinical medicine； MR-DWI； ADC values； discriminant equation； fracture time

DF795.1

A

1008-3650（2015）06-0470-04

10.16467/j.1008-3650.2015.06.008

2015-07-08

市委、市政府重點工作及區(qū)縣政府應急項目預啟動計劃課題（Z121100000312015）

張 鑫，副主任法醫(yī)師，本科，研究方向為法醫(yī)學。 E-mail： 13621198308@139.com

劉 力，主任法醫(yī)師，碩士，研究方向為法醫(yī)學。 E-mail： 13901212325@163.com

引用本文格式：張鑫， 程克斌， 劉凡， 等. 椎體壓縮骨折時間研究. 刑事技術(shù)，2015，40（6）：470-473.