對(duì)比能譜CT與超聲監(jiān)測(cè)骨搬移過(guò)程的價(jià)值

陳雪峰，趙衛(wèi)東，張永紅，石華南，史曉麗

(1.山西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像系，山西 太原 030001；2.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院影像科，3.骨科， 山西 太原 030001；4.開(kāi)封市中心醫(yī)院骨科，河南 開(kāi)封 475000)

肢體復(fù)雜創(chuàng)傷后遺留的大段骨缺損為目前創(chuàng)傷骨科較常見(jiàn)的疾患，骨搬移術(shù)也稱骨段滑移術(shù)，是常用治療手段[1]。在骨搬移過(guò)程中，新生組織的情況在一定程度上決定著搬移區(qū)成骨結(jié)果，故在搬移過(guò)程中需要一些監(jiān)測(cè)手段評(píng)估新生組織形成情況，以指導(dǎo)后續(xù)搬移進(jìn)程。既往主要依靠X線檢查評(píng)價(jià)搬移過(guò)程中新生骨痂質(zhì)量，但X線對(duì)早期骨痂顯示有限，不能作為早期評(píng)價(jià)手段。超聲可早于X線評(píng)估早期骨痂形成，已逐漸用于監(jiān)測(cè)早期骨搬移過(guò)程[2-4]，但不能全面評(píng)估新生組織，且監(jiān)測(cè)過(guò)程明顯受時(shí)間及探頭頻率的限制[5-7]。單能量成像使能譜CT的密度分辨力明顯提高，能譜曲線可用于鑒別物質(zhì)、分析其同源性，物質(zhì)分離技術(shù)可定量測(cè)定物質(zhì)組成成分的濃度及含量[8]，有效原子序數(shù)可分析物質(zhì)成分，已廣泛應(yīng)用于臨床。本研究比較能譜CT與超聲監(jiān)測(cè)骨搬移過(guò)程的價(jià)值，探討采用能譜CT監(jiān)測(cè)骨搬移過(guò)程中再生組織形成的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年11月—2018年10月在我院接受骨搬移術(shù)治療的18例脛骨骨缺損患者，男15例，女3例，年齡20～60歲，平均(45.1±1.0)歲；骨搬移前骨缺損長(zhǎng)度4～9 cm，平均(5.21±1.23)cm。納入標(biāo)準(zhǔn)：①脛骨骨缺損行骨搬移術(shù)；②隨訪依從性好。排除標(biāo)準(zhǔn)：①骨搬移過(guò)程中感染復(fù)發(fā)；②無(wú)完全民事行為能力。18例中，11例為交通事故，3例摔傷，4例骨髓炎；骨缺損位于左側(cè)8例，右側(cè)10例；脛骨上段5例，中段9例，下段4例。所有患者均簽署知情同意書(shū)。

1.2 儀器與方法 于原骨進(jìn)行低能量截骨，固定12日后，每日搬移1 mm，分別在術(shù)后第2、4、6、8周對(duì)搬移區(qū)進(jìn)行超聲探查和能譜CT掃描。

1.2.1 能譜CT掃描 采用GE Revolution能譜CT機(jī)。囑患者仰臥，雙下肢并攏，足尖朝上。掃描范圍為髕骨上緣至脛骨下緣，管電壓80 kVp/140 kVp瞬時(shí)切換，自動(dòng)毫安秒，40%的自適應(yīng)迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction， ASIR)掃描，層厚5 mm，層間距5 mm，螺距0.992∶1，重建層厚及層間距1.25 mm，加用Mar后處理技術(shù)。

1.2.2 超聲檢查 采用GE Logiq E9彩色多普勒超聲診斷儀，探頭頻率6～15 MHz，于骨搬移處12點(diǎn)及3點(diǎn)方向做縱橫切掃查(圖1；6點(diǎn)及9點(diǎn)方向由于穿過(guò)組織層過(guò)厚，不宜作為探查點(diǎn))，由同1名超聲專業(yè)醫(yī)師完成所有操作。

圖1 脛骨超聲探查點(diǎn)示意圖

1.3 圖像分析 將能譜CT掃描Mar后處理數(shù)據(jù)傳至AW 4.7工作站，由2名影像學(xué)診斷主治醫(yī)師采用GSI Volume Viewer軟件共同觀察，并達(dá)成共識(shí)。首先獲取最佳單能量圖像，采用偽彩著色，分別在矢狀位、冠狀位、軸位圖像觀察外側(cè)骨痂搭建情況、髓腔內(nèi)骨痂形成情況、機(jī)化血腫范圍及液性囊泡區(qū)性質(zhì)，并測(cè)量骨延長(zhǎng)區(qū)及機(jī)化血腫范圍長(zhǎng)度。于液性囊泡及同層面血管劃定ROI，大小為該層面液性囊泡密度均勻區(qū)及血管直徑的1/2～2/3，盡量避開(kāi)邊緣[9]，根據(jù)50、60、70、80、90 keV的CT值獲得能譜曲線，并計(jì)算液性囊泡和血管ROI斜率。

于超聲圖縱橫切面觀察外側(cè)骨痂搭建情況、髓腔內(nèi)骨痂形成情況、機(jī)化血腫范圍及液性囊泡區(qū)性質(zhì)，并測(cè)量骨延長(zhǎng)區(qū)長(zhǎng)度及機(jī)化血腫范圍長(zhǎng)度。機(jī)化血腫范圍定義為髓腔內(nèi)及其周圍與肌肉密度或回聲相當(dāng)、但低于骨痂密度或回聲的軟組織。

表1 2種方法不同時(shí)間點(diǎn)測(cè)得機(jī)化血腫范圍長(zhǎng)度的比較(mm，±s，n=18)

表1 2種方法不同時(shí)間點(diǎn)測(cè)得機(jī)化血腫范圍長(zhǎng)度的比較(mm，±s，n=18)

方法術(shù)后第2周術(shù)后第4周術(shù)后第6周術(shù)后第8周能譜CT9.76±0.1126.74±0.1240.41±0.1365.63±1.70超聲9.56±0.0826.57±0.1235.09±0.11—t值1.451.2833.74—P值0.170.22<0.01—

1.4 輻射劑量 記錄CT容積劑量指數(shù)(CT dose index volume， CTDIvol)、劑量長(zhǎng)度乘積(dose-length product， DLP)，計(jì)算有效劑量(effective dose， ED)，ED=K×DLP，K值參照歐盟CT質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指南K=0.002 3[9]。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。計(jì)量資料以±s表示，不同時(shí)間點(diǎn)2種方法測(cè)得的骨延長(zhǎng)區(qū)及機(jī)化血腫范圍長(zhǎng)度比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，液性囊泡檢出率比較采用配對(duì)χ2檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 CT與超聲表現(xiàn) 術(shù)后第2、4、6周CT和超聲均可測(cè)得機(jī)化血腫范圍長(zhǎng)度，第8周超聲不能明確測(cè)量機(jī)化血腫范圍長(zhǎng)度。2種方法不同時(shí)間點(diǎn)測(cè)得機(jī)化血腫范圍長(zhǎng)度的比較見(jiàn)表1。

外側(cè)骨痂搭建情況(圖2～5)：術(shù)后2～8周，CT和超聲均可見(jiàn)截骨間隙近截骨端及沿截骨方向的原始骨痂搭建。隨搬移進(jìn)程，CT顯示骨痂邊緣逐漸清晰，超聲顯示新形成骨痂邊緣逐漸模糊，第8周時(shí)超聲已經(jīng)不能區(qū)分新形成骨痂與骨皮質(zhì)。

機(jī)化血腫范圍及髓腔內(nèi)骨痂形成情況(圖2～5)：術(shù)后第2周，CT可見(jiàn)沿骨皮質(zhì)及截骨間隙的線樣機(jī)化血腫，近截骨邊緣骨痂可見(jiàn)礦化；超聲可見(jiàn)沿骨皮質(zhì)的骨痂，沿截骨間隙機(jī)化血腫顯示不清，后方髓腔骨痂無(wú)法探及。術(shù)后第4周，CT和超聲均可見(jiàn)機(jī)化血腫范圍隨骨搬移進(jìn)程延長(zhǎng)，CT可見(jiàn)髓腔內(nèi)及軟組織周圍機(jī)化血腫及其內(nèi)點(diǎn)線狀骨痂形成，超聲不能完全探及髓腔內(nèi)機(jī)化血腫，血腫內(nèi)點(diǎn)狀骨痂較CT顯示更多。術(shù)后第6周，機(jī)化血腫情況同術(shù)后第4周，CT和超聲均可見(jiàn)點(diǎn)線狀骨痂連成片。術(shù)后第8周，CT和超聲顯示骨痂形成均較術(shù)后第6周增多，骨痂由小片狀連成大片狀。

液性囊泡：術(shù)后第2周，超聲和CT未發(fā)現(xiàn)液性囊泡；術(shù)后第4周，CT均未發(fā)現(xiàn)液性囊泡，超聲探及3例液性囊泡，2例位于脛骨12點(diǎn)方向骨痂內(nèi)，1例位于脛骨3點(diǎn)方向、截骨近端2.64 cm骨痂內(nèi)，分別命名為囊泡a、b、c；術(shù)后第6周，超聲未發(fā)現(xiàn)新液性囊泡，囊泡a、c體積增大，形態(tài)更加飽滿，囊泡b形態(tài)未見(jiàn)變化，將囊泡a、b對(duì)應(yīng)于CT圖像相同位置，獲得囊泡及相應(yīng)層面血管的CT值和能譜曲線斜率；距截骨近端2.62 cm脛骨3點(diǎn)方向CT發(fā)現(xiàn)液性囊泡，與超聲囊泡c位置相同，由于液性囊泡密度不均勻，故在液性囊泡區(qū)分別劃定3個(gè)ROI(c1、c2、c3)，并在相應(yīng)層面血管劃定1個(gè)ROI，能譜曲線見(jiàn)圖6D；50～90 keV單能量各囊泡和血管CT值及能譜曲線斜率見(jiàn)表2；術(shù)后第8周，超聲仍未發(fā)現(xiàn)新液性囊泡，囊泡a、b、c均變小，囊泡a、b內(nèi)可見(jiàn)點(diǎn)狀高回聲，囊泡c回聲未見(jiàn)增高，CT未發(fā)現(xiàn)新液性囊泡，囊泡c減小(圖6)。

圖2 術(shù)后第2周，單能量圖像和超聲表現(xiàn) A.骨窗; B.軟組織窗; C.偽彩圖; D.聲像圖 圖3 術(shù)后第4周，單能量圖像和超聲表現(xiàn) A.骨窗; B.軟組織窗; C.偽彩圖; D.聲像圖

表2 術(shù)后第6周各液性囊泡和相應(yīng)層面血管50～90 keV單能量CT值及能譜曲線斜率

圖4 術(shù)后第6周，單能量圖像和超聲表現(xiàn) A.骨窗; B.軟組織窗; C.偽彩圖; D.聲像圖 圖5 術(shù)后第8周，單能量圖像和超聲表現(xiàn) A.骨窗; B.軟組織窗; C.偽彩圖; D.聲像圖

圖6 患者男，46歲 A～C.囊泡c在術(shù)后第4(A)、6(B)、8(C)周的聲像圖; D.術(shù)后第6周囊泡c的3個(gè)ROI(黃色、粉色、紅色)及血管(藍(lán)色)的能譜曲線圖

能譜CT超聲有囊泡無(wú)囊泡合計(jì)有囊泡101無(wú)囊泡21517合計(jì)31518

表4 2種方法不同時(shí)間點(diǎn)測(cè)得骨延長(zhǎng)區(qū)長(zhǎng)度的比較(mm，±s，n=18)

表4 2種方法不同時(shí)間點(diǎn)測(cè)得骨延長(zhǎng)區(qū)長(zhǎng)度的比較(mm，±s，n=18)

方法術(shù)后第2周術(shù)后第4周術(shù)后第6周術(shù)后第8周能譜CT1.81±0.1615.26±1.0328.81±1.1943.36±0.79超聲1.74±0.1915.30±0.9624.55±1.22—t值1.20-0.1512.10—P值0.250.89<0.01—

超聲與CT對(duì)液性囊泡檢出率分別為16.67%(3/18)、5.56%(1/18)，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=0.50，P>0.05)，見(jiàn)表3。

骨延長(zhǎng)區(qū)長(zhǎng)度：術(shù)后第2、4周，CT和超聲測(cè)得骨延長(zhǎng)區(qū)長(zhǎng)度差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=1.20、-0.15，P=0.25、0.89)；術(shù)后第6周，2種方法測(cè)得骨延長(zhǎng)區(qū)長(zhǎng)度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=12.10，P<0.01)；術(shù)后第8周，超聲不能明確區(qū)分骨痂與骨皮質(zhì)及測(cè)量骨延長(zhǎng)區(qū)，見(jiàn)表4。

2.2 能譜掃描劑量 CTDIvol為(5.64±0.14)mGy，DLP為(309.29±4.55)mGy·cm，ED為(0.71±0.71)mSv。

3 討論

Ilizarov技術(shù)是目前國(guó)際公認(rèn)的治療四肢伴有感染及嚴(yán)重骨缺損等復(fù)雜骨不連的金標(biāo)準(zhǔn)[10]，其核心生物力學(xué)理論是“張力-應(yīng)力法則”，通過(guò)給予活體組織持續(xù)而穩(wěn)定的緩慢牽拉，可刺激某些組織細(xì)胞再生，骨與軟組織也因有效牽拉而再生[11]。在骨搬移過(guò)程中，新形成組織在一定程度上決定著搬移成骨的形成結(jié)果，故在牽拉過(guò)程中應(yīng)采取監(jiān)測(cè)手段對(duì)新生組織形成情況進(jìn)行評(píng)估。

在肢體延長(zhǎng)過(guò)程中，采用多普勒超聲可評(píng)估骨痂早期形成及周圍血流情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)相關(guān)并發(fā)癥[2-4]。本研究對(duì)比能譜CT與超聲在早期骨搬移過(guò)程中的監(jiān)測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)術(shù)后第2周能譜CT與超聲均能觀察到骨痂形成，隨時(shí)間推移，兩者均能監(jiān)測(cè)到外側(cè)骨痂及髓腔內(nèi)骨痂量的增多及密度增高；術(shù)后第6周，超聲測(cè)得延長(zhǎng)區(qū)長(zhǎng)度及機(jī)化血腫范圍長(zhǎng)度明顯小于CT測(cè)值，與截骨端邊緣變鈍模糊有關(guān)；術(shù)后第8周超聲已不能區(qū)分骨皮質(zhì)和新生外側(cè)骨痂及測(cè)量延長(zhǎng)區(qū)長(zhǎng)度和機(jī)化血腫，而能譜CT測(cè)量延長(zhǎng)區(qū)長(zhǎng)度、機(jī)化血腫范圍長(zhǎng)度及觀察外側(cè)及髓內(nèi)骨痂不受時(shí)間影響，且超聲在監(jiān)測(cè)過(guò)程中由于脛骨6點(diǎn)及9點(diǎn)鐘方向組織較厚，無(wú)法清楚探測(cè)脛骨外側(cè)緣及后側(cè)的骨痂形成情況，而能譜CT觀察不受影響。本組超聲和能譜CT液性囊泡檢出率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能與病例數(shù)少有關(guān)。Young等[12]采用超聲發(fā)現(xiàn)骨延長(zhǎng)過(guò)程中延長(zhǎng)區(qū)液性囊泡會(huì)影響骨痂形成和礦化，早期利用超聲技術(shù)將囊性結(jié)構(gòu)中的液體抽出，可避免囊性結(jié)構(gòu)帶來(lái)的骨痂生長(zhǎng)緩慢及礦化延長(zhǎng)。張宇[5]發(fā)現(xiàn)囊性樣結(jié)構(gòu)并未影響骨痂形成及礦化，且后期延長(zhǎng)過(guò)程中囊性樣結(jié)構(gòu)逐漸減小、消失，推測(cè)為血腫。本組囊泡a、b與相應(yīng)層面血管能譜曲線斜率基本一致，確定囊泡a、b與血液同源，且隨時(shí)間延長(zhǎng)超聲可見(jiàn)囊泡內(nèi)點(diǎn)狀骨痂形成，確定囊泡a、b為血腫，與能譜分析結(jié)果一致。1例在術(shù)后第8周囊泡變小，但其內(nèi)未見(jiàn)回聲增高，能譜曲線走行與血管走行不一致，CT值始終低于血管，提示囊泡性質(zhì)與血液不同源，推測(cè)為囊腫，但此點(diǎn)是否可作為鑒別要點(diǎn)，還需長(zhǎng)期大樣本觀察。

超聲和能譜CT均可觀察外側(cè)骨痂搭建情況、髓腔內(nèi)骨痂形成及其數(shù)量。超聲可通過(guò)觀察骨痂周圍血流情況、預(yù)測(cè)骨痂形成情況；能譜CT則在測(cè)量骨延長(zhǎng)區(qū)長(zhǎng)度、鑒別液性區(qū)囊泡區(qū)性質(zhì)及顯示機(jī)化血腫范圍方面具有優(yōu)勢(shì)。Eyres等[13]發(fā)現(xiàn)骨密度達(dá)到正常骨45%時(shí)超聲波已無(wú)法穿透骨皮質(zhì)，故超聲不能監(jiān)測(cè)后期骨痂礦化情況；而能譜CT觀察不受骨密度影響，且可在保證圖像質(zhì)量的情況下顯著降低輻射劑量[14]。

總之，對(duì)于監(jiān)測(cè)早期骨搬移過(guò)程，能譜CT可作為一種新的手段，與超聲互補(bǔ)，早期指導(dǎo)臨床治療。