劉齋，高志梅，雷立存，趙君祿，任慶云

河北醫(yī)科大學第一醫(yī)院放射科，河北石家莊 050031；

骨質疏松癥是常見的代謝性骨病，易導致骨質疏松性骨折，嚴重影響人類健康[1]。2018年，我國40～49歲人群骨質疏松癥的發(fā)病率為3.2%，65歲以上人群骨發(fā)病率達32.0%[2]。目前，雙能X線骨密度測量儀（dural energy X-ray，DXA）和定量CT是測量骨密度的主要方法。DXA是診斷骨質疏松的“金標準”[3]；但由于其測量二維面積密度易受椎體及椎小關節(jié)骨質增生、椎體前方腹主動脈鈣化的影響，導致骨質疏松的估計不足[4]。隨著雙能CT 的臨床應用，其診斷骨質疏松已初步應用于臨床。但應用能譜曲線診斷骨質疏松鮮見報道[5]。本研究分析行腰椎雙能CT 掃描患者的影像學資料，探討能譜曲線及骨鈣CT值對腰椎骨質疏松的診斷價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 收集2018年3月—9月于河北醫(yī)科大學第一醫(yī)院行骨密度檢查的84例患者的影像學資料，根據(jù)DXA 測量腰椎T值≤-2.5 SD 的骨質疏松診斷標準[3]進行分組，分為骨質疏松組和非骨質疏松組。非骨質疏松組58例，其中男8例，女50例；年齡38～84歲，中位年齡57歲。骨質疏松組26例，其中男4例，女22例；年齡51～73歲，中位年齡64歲。兩組患者年齡、性別比差異均無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。所有患者行腰椎（L3、L4）雙能CT 掃描。排除標準：①腰椎（L3、L4）存在椎體骨折；②存在金屬內固定物；③曾行經皮椎體成形術；④患有椎體腫瘤病變者；⑤患有代謝性或內分泌疾病者；⑥近期服用影響骨質代謝水平藥物者。本研究經醫(yī)院倫理委員會批準，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 掃描方法 采用Cannon Aquilion ONE Vision 320 排CT 掃描儀。患者取仰臥位，掃描范圍自L2 椎體下緣至L5 椎體上緣。采用DE Volume 進行掃描，管電壓及管電流分別為80 kV、300 mAs 及135 kV、80 mAs。圖像層厚均為0.5 mm，重建間隔0.5 mm。同時記錄CT 掃描容積劑量指數(shù)（volume computed tomography dose index，CTDIvol）和劑量長度乘積（dose length product，DLP）。

1.3 骨密度測量 使用DXA 測定腰椎前后位L1～L4的骨密度值及各椎體對應T值。掃描參數(shù)：管電壓140/100 kV，管電流2.5 mA。參照中華醫(yī)學會骨質疏松和骨礦鹽疾病學會推薦診斷標準：T值≥-1 SD 為骨量正常；-2.5 SD

1.4 CT 后處理及測量方法 將雙能CT 掃描經SAFIRE 重建的80 kV 及135 kV 兩組薄層數(shù)據(jù)圖像，經后處理獲得單能量圖像傳送至Vitrea 工作站。在軸位圖像上對L3、L4 椎體骨松質進行測量。在椎體正中平面及上下相鄰兩個層面手工勾勒感興趣區(qū)（ROI），避開椎體中央靜脈區(qū)域及骨皮質區(qū)，選用ROI=（130±10）mm2進行測量。軟件自動生成能譜曲線。在能譜曲線上選取CT40（40 keV）和CT70（70 keV）兩點為參考點，CT40 和CT70 分別為ROI 在40 keV 與70 keV 單能量點所對應的CT值。能譜曲線斜率λHu=（|CT40 keV－CT70 keV|）/（70－40）[6]。于相同椎體層面上測量橫斷面骨鈣CT值。求得同一椎體3個層面所測值的平均值，作為此椎體的相應測量值。

1.5 統(tǒng)計學方法 應用SPSS 19.0軟件，非正態(tài)分布的計量資料以中位數(shù)（四分位間距）表示，應用Mann-Whitney U 檢驗比較骨質疏松組和無骨質疏松組椎體各CT 測量參數(shù)間的差異；對腰椎DXA 測量的T值及BMD值與雙能CT 所測腰椎骨鈣CT值及能譜曲線斜率行Spearman 相關分析；2個椎體間CT 測量參數(shù)比較采用Kruskal-Wallis 檢驗。P<0.05 表示有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 能譜曲線、骨鈣CT值與椎體DXA 參數(shù)的關系 能譜曲線顯示，隨著keV 水平增高，椎體CT值呈減低趨勢，曲線切線斜率亦逐漸減?。▓D1、2）。骨質疏松組患者椎體能譜曲線斜率及骨鈣CT值均低于非骨質疏松組，差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.01，表1）；L3 與L4 椎體之間能譜曲線斜率及骨鈣CT值差異均無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。L3 能譜曲線斜率與 DXA 椎體 T值、骨密度均呈顯著正相關（r=0.59、0.59，P<0.01）；L4 能譜曲線斜率與DXA椎體T值、骨密度均呈顯著正相關（r=0.62、0.63，P<0.01）；L3 骨鈣CT值與DXA 椎體T值、骨密度亦均呈顯著正相關（r=0.61、0.61，P<0.01）；L4 骨鈣CT值與DXA 椎體T值、骨密度亦均呈顯著正相關（r=0.57、0.57，P<0.01，圖3、4）。

2.2 輻射劑量 本組病例腰椎雙能CT 掃描CTDIvol為11.8～13.6 mGy，平均（12.3±1.6）mGy；DLP 為110.2～145.5 mGy·cm，平均（131.0±28.8）mGy·cm。

3 討論

骨質疏松癥是一種以骨量低下、骨微結構損壞，導致骨脆性增加，易發(fā)生骨折為特征的全身性疾病[7]。在50歲以上女性人群中，1/3 會發(fā)生骨質疏松性骨折[8]。流行病學調查顯示，約41.2%的老年人在65歲以后會發(fā)生骨質疏松性骨折，男女比為1︰4。其中，椎體骨折占59.8%，股骨頸骨折占17.7%[9]。術前明確骨折患者是否合并骨質疏松對手術治療策略，尤其是手術方式的選擇，以及術后療效至關重要[10]。目前臨床多采用先行X線檢查或CT檢查診斷骨折后，再進行腰椎及髖關節(jié)骨密度測量，從而延長了患者的檢查時 查時間；且嚴重骨折患者不易反復搬動，不適合行骨密度測量。雙能CT 一次檢查可同時完成腰椎骨折的診斷及椎體骨密度測量。

能譜曲線是物質的衰減（即CT值）隨X線能量變化的曲線，反映了物質的化學構成，由此可區(qū)分物質的化學成分[11]。每種物質均有其特定的能譜曲線，不同能譜曲線代表不同的組織成分和病理學類型。

本研究顯示，在單能量圖像的能譜曲線中各能級點上骨質疏松組與非骨質疏松組患者椎體CT值差異有統(tǒng)計學意義。骨質疏松組能譜曲線斜率顯著低于非骨質疏松組，推測其原因是由于骨質疏松患者骨礦物質含量減少，椎體松質骨骨量減少，骨密度減低，骨小梁數(shù)目減少，X線透過人體后的衰減值降低，即表現(xiàn)為CT值下降[12]。因此，腰椎能譜曲線可以較敏感地反映骨量下降和骨質疏松情況。

圖1 女，53歲，骨量正常。T值-0.4，在L3 椎體橫斷面圖像勾畫ROI（A）；能譜曲線斜率為22（B）；L3 椎體鈣質分布情況（C）

圖2 女，63歲，骨質疏松。T值-2.6，在L3 椎體橫斷面圖像勾畫ROI（A）；能譜曲線斜率為10.3（B）；L3 椎體鈣質分布情況（C）

表1 雙能CT對非骨質疏松組與骨質疏松組各椎體的測量結果[中位數(shù)（四分位間距）]

圖3 L3 椎體能譜曲線斜率與椎體DXA 參數(shù)總骨密度值（A）及椎體T值（B）的相關性

圖4 L3 椎體骨鈣CT值與椎體DXA 參數(shù)T值（A）及椎體骨密度（B）的相關性

腰椎是人體的承重部位。腰椎椎體含有大量的松質骨，其骨小梁的表面積遠大于骨皮質，并且其代謝轉換率是皮質骨的8 倍[13]?；谏鲜隼碚?，本研究中在椎體骨松質中選取ROI，有利于早期發(fā)現(xiàn)骨質疏松。L3 椎體作為腰椎的中心部位，其骨量的改變可充分反映腰椎乃至全身骨量變化，敏感地預測骨質疏松的情況[12]。

雙能CT能夠對骨鈣質體積及骨鈣質CT值進行定量測量，可精確地反映骨細微結構的變化及其真實骨密度，從而早期發(fā)現(xiàn)骨量流失，更好地預測骨質疏松癥[14]。

雙能CT 通過并行采集技術一次性掃描或兩次旋轉kV-mA 切換系統(tǒng)進行掃描獲得兩種能量的數(shù)據(jù)，基于不同物質雙能指數(shù)存在差異可進行物質分離測算。利用這一原理可以對椎體中的鈣進行雙能CT 定量分析，分離骨組織中的骨礦質獲得單獨鈣值圖，實現(xiàn)定量測量骨密度[15-16]。

Woisetschl?ger 等[17]應用腹部雙能CT對腰椎容積骨密度進行研究，結果顯示，雙能CT平掃及靜脈期增強掃描時腰椎容積骨密度與雙能X線測量的骨密度呈顯著正相關。王平等[15]應用雙能CT 與定量CT技術對腰椎骨密度進行對照研究，結果顯示，腰椎骨鈣CT值與腰椎骨密度值呈顯著正相關。本研究結果顯示，腰椎雙能CT 所測椎體骨鈣CT值與DXA 所測椎體T值及骨密度均呈顯著正相關，提示雙能CT的腰椎骨鈣CT值測量能夠精確地反映腰椎骨密度，對骨質疏松的評估及預防有較好的臨床應用價值。

本研究的局限性為病例中腰椎雙能CT 掃描的平均輻射劑量DLP 為131 mGy·cm，低于常規(guī)上腹部CT平掃劑量，高于DXA 的劑量。臨床工作中應用雙能CT 診斷其他疾病的同時診斷骨質疏松，即骨質疏松的機會性篩查。

總之，腰椎雙能CT能譜曲線及其骨鈣CT值與DXA 所測T值及BMD值明顯相關，可定量反映腰椎骨密度的變化。因此，雙能CT 用于診斷腰椎骨質疏松具有廣闊的臨床應用前景。