腰椎松質骨CT值與年齡、雙能X線骨密度值相關性研究

張譯徽 郭輝 朱新生

1. 新疆醫科大學第六附屬醫院CTMRI室，烏魯木齊 830002 2. 新疆醫科大學第一附屬醫院影像中心，烏魯木齊 830054

目前，骨質疏松癥已被世界衛生組織列為中老年人除了高血壓、高脂血癥以外的第三大常見疾病。隨著我國老年人口數量的逐年增加，骨質疏松癥的患病率也逐漸上升，而女性骨質疏松癥的患病率要高于男性，尤其是絕經后女性[1]。重度骨質疏松癥可導致骨折，而骨折可導致病人死亡率增加、住院和醫療保健費用增加和生活質量的下降。因此，骨質疏松癥的早期診斷及治療至關重要。

在我國，多排螺旋CT機普及率廣、應用方便且迅速，已成為各醫院不可替代的常規影像檢查方法。迄今為止，已有多個研究認為CT圖像可用來評價骨密度(BMD)[2-4]。那么，通過CT影像測量CT值對于診斷骨質疏松癥及骨量減少是否存在意義呢？本研究以女性為研究對象，目的是了解腰椎椎體松質骨CT值與年齡、DXA測得BMD值和T值之間的聯系，為CT值測量是否能用于初步診斷骨量減少、骨質疏松癥提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 研究對象選擇

選擇2012年10月至2014年7月在我院因腰腿痛住院做過腰1～4椎體BMD檢測及螺旋CT掃描兩項檢查的女性患者103例(年齡30～86歲)作為研究對象，排除兩項檢查時間間隔超過20天、腰椎術后、腰椎嚴重退行性變、脊椎側彎畸形、椎體內腫瘤、患有可影響骨代謝疾病或近期服用過可影響骨代謝藥物的患者人群。

1.2 骨密度檢測及質量控制

采用美國GE公司的Lunar Prodigy雙能X線骨密度儀，對所有研究對象進行腰椎BMD檢測。測量數據包括第1～4腰椎正位BMD值及T值，BMD值由g/cm2表示。骨密度儀變異系數(CV)在0.2%～0.3%。

根據原發性骨質疏松癥的診斷標準[5]，骨質疏松癥組(T≤-2.5)、骨量減少組(-2.5-1)。

1.3 CT檢查及CT值的測量

采用Siemens公司6排螺旋CT掃描機(SOMATOM Emotion 6)，對研究對象進行腰1～4椎體連續薄層CT掃描并進行圖像后處理，采用多方位重組獲得腰1～4椎體的冠狀位及矢狀位圖像，此過程由2名具有5年以上工作經驗的CT技師隨機進行操作。CT掃描及重建圖像參數：管電壓110 kV，管電流100 mAs，螺距1.55，掃描層厚為2.5 mm，重建間隔1.25 mm，重建圖像層厚2.5 mm。

將所得腰椎椎體的軸位及重建冠、矢狀位CT圖像傳輸到醫學影像傳輸系統(PACS)(天健公司，北京)，并由CT醫師在PACS上對CT圖像進行分析，測量腰1～4椎體松質骨的平均CT值。此過程由3名具有5年以上工作經驗的CT醫師進行，并確保這3名CT醫師在進行圖像分析前未看過研究對象的骨密度檢測結果，以避免主觀因素對測量數據的影響。測量CT值的具體步驟是：在腰1～4椎體的軸位、冠狀位及矢狀位CT圖像的正中層面選擇類圓形感興趣區域(ROI)，ROI與椎體邊緣的垂直距離不得大于0.5 cm，但不包括椎體骨皮質(見圖1)，測得腰1～4椎體三個掃描方位的松質骨CT值并計算平均CT值，CT值單位由HU(Housfield)表示。

1.4 統計學處理

2 結果

2.1 不同年齡段腰1～4椎體松質骨CT值的比較

以15年作為一個年齡段將所有研究對象分為4組。不同年齡段腰椎椎體松質骨CT值采用隨機區組方差分析比較，結果顯示不同年齡段間CT值比較有統計學差異(F=102.5，P<0.001)。采用LSD進行兩兩比較，每兩個年齡段CT值之間的差異均具有統計學意義(P<0.001)，各年齡組腰1～4椎體CT值之間沒有統計學意義(P>0.05)，見表1。這表明隨著年齡增大，腰1～4椎體松質骨CT值逐漸減小。

圖1 女性患者腰3椎體的CT圖像a. 冠狀位椎體正中層面選取的ROI； b. 矢狀位椎體正中層面選取的ROI； c. 椎體橫軸位正中層面選取的ROIFig.1 CT image of L3 vertebrae in a womana showed ROI selected from the intermediate level of the vertebrae in coronal reconstructed image; b showed ROI selected from the intermediate level of the vertebrae in sagittal reconstructed image; c showed ROI selected from the intermediate level in axial image of the vertebrae

年齡組(歲)Age(years)例數Number腰1椎體L1腰2椎體L2腰3椎體L3腰4椎體L430～4510155.3±42.8155.5±45.3152.1±42.2154.0±43.646～6022137.5±43.4130.3±43.1120.3±42.1121.7±42.461～755172.8±36.272.0±40.870.5±44.173.4±43.776歲以上Over762051.6±32.650.0±33.943.9±33.346.8±30.1

2.2 按T值分組后腰1～4椎體松質骨CT值的比較

我們按T值將研究對象分為3組，骨質疏松癥組(T值≤-2.5)，骨量減少組(-2.5-1)。各組間腰1～4椎體松質骨CT值采用隨機區組方差分析比較，結果顯示各組間腰1～4椎體松質骨CT值有統計學差異(F值=248.6，P<0.001)。采用LSD進行兩兩比較，骨質疏松癥的CT值<骨量減少的CT值<骨量正常的CT值，差異具有統計學意義(P<0.001)。各組內腰1～4椎體CT值之間沒有統計學意義(P>0.05)，見表2和圖2。

表2 按T值分組后腰椎椎體松質骨CT值Table 2 CT attenuation values of cancellous bone in lumbar vertebrae according to T-score

圖2 直條圖顯示骨質疏松癥組、骨量減少組及骨量正常組之間腰椎體CT值的差異Fig.2 The bar chart showed the difference of the CT attenuation value in lumbar vertebrae among osteoporosis, osteopenia, and normal group

2.3 腰椎椎體松質骨CT值與DXA測得BMD值的相關性分析

圖3 4個散點圖表示腰1～4椎體BMD值與椎體松質骨CT值的相關性Fig.3 The four scatter plots showed the correlation between BMD and CT attenuation value of cancellous bone in lumbar vertebrae (L1-4)

采用Spearson線性相關分析所有研究對象DXA測得腰1～4椎體BMD值與椎體松質骨CT值之間的相關性。統計結果用散點圖表示，圖中顯示腰1～4椎體BMD值與椎體松質骨CT值呈顯著正相關，Spearson相關系數分別為：r腰1椎體=0.703，r腰2椎體=0.678，r腰3椎體=0.685，r腰4椎體=0.689，差異具有統計學意義(P<0.001)，見圖3。

3 討論

CT值代表X線穿過組織被吸收后的衰減值，它是測定人體某一局部組織或器官密度大小的一種計量單位，通常稱亨氏單位(Hounsfield unit，HU)。CT值是以水為標準，它等于該物質衰減系數與水的吸收系數之差在與水的衰減系數之比之后再乘以1000。眾所周知，CT值反映物質的密度，物質的密度越高，CT值也越高，那么對人體骨骼也不例外。通過本項研究，我們發現CT值不僅與DXA測得BMD值、T值有相關性，還與年齡有顯著相關性。目前，在國內外已有多個相關研究報道[6-8]得出一致結論。Schreiber等[7]研究中利用聚氨酯模塊通過機械動力學實驗證明了CT值與骨的抗壓強度有顯著的相關性。與以往研究不同，本研究中測量腰椎體松質骨CT值利用多方位重組技術(MPR)，測得在軸位、重建冠狀位及矢狀位圖像中椎體正中層面松質骨CT值。

與DXA檢查相比，CT值測量在評估BMD存在優勢。①DXA測量BMD時，不能區分骨皮質和骨松質，其面密度測量的誤差和增齡退變對BMD的測量有很大影響，而且不能直接觀察骨結構。已有研究認為骨松質在脊椎承重負荷和發生壓縮骨折的過程中比骨皮質起到更重要的作用[9]。我們通過CT圖像測量椎體松質骨CT值評估椎體松質骨BMD，這對預測脊椎骨折的風險性方面更具有意義。此外，我們通過CT影像可以直接觀察到骨質疏松癥的特殊征象(比如骨小梁稀疏、骨皮質變薄等)。②DXA只能檢測腰椎、髖部及前臂這些容易發生骨折的BMD值。但是，CT檢查不受檢查部位的限制，我們不僅可以測量腰椎、髖部的CT值，還可以測量胸椎、頸椎甚至四肢關節CT值以評價BMD。③在我國，很多醫院由于病人費用或設備技術等因素限制，DXA并不作為臨床醫師首選或常規檢查方法，多排螺旋CT機在我國各個醫院的普及率要明顯高于DXA，在臨床實際工作中的應用也更為廣泛。

本項研究還存在一些不足。第一，研究對象的年齡跨度較大，研究對象中以61～75歲之間的女性居多，而其它年齡段人數偏少。此項研究的人群中只包括因腰痛在我院住院的女性患者，并不能代表所有女性人群。第二，該研究測量腰椎體松質骨CT值，評估椎體松質骨BMD，而DXA測的是腰椎椎體松質骨和皮質骨總的BMD，這會導致CT值與骨密度值的相關性分析統計數據上產生誤差。

該項研究不是為了證明多排螺旋CT可以代替DXA診斷骨量減少或骨質疏松癥，而是探討CT值測量對初步評估骨量減少或骨質疏松癥是否具有輔助作用。在臨床工作中，放射醫師在通過CT影像診斷疾病的同時，還可通過測量CT值篩選出可能存在骨量減少或骨質疏松癥的疑似患者，在影像報告中提示臨床醫師對這類人群進一步進行更加精確的骨密度檢查(比如DXA)，這會在很大程度上增加骨量減少或骨質疏松癥患者的檢出率。