定量CT(QCT)測定健康體檢者胸腰椎骨密度分布規(guī)律及其相關(guān)性

蹇新梅 宋玲玲 杜霞 張紫微 陳佳 張耀明

貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院影像科，貴州 貴陽 550004

骨密度測定在骨質(zhì)疏松的診斷及療效評估中具有重要作用[1]。定量CT(quantitative computed tomography，QCT)是目前唯一能測得接近真正意義上的體積骨密度 (volume bone mineral density，vBMD)的定量測量方法，不受骨骼的大小及其形狀影響，其臨床價值已經(jīng)得到國際共識[2]。目前QCT診斷骨質(zhì)疏松癥國際共識中采用測量腰椎骨密度[3-4]。胸椎作為脊柱的重要組成部分，松質(zhì)骨含量豐富，也是骨質(zhì)疏松骨折的好發(fā)區(qū)域。現(xiàn)階段健康人群體檢胸部CT的應(yīng)用越來越廣泛[5-6]，利用胸部CT平掃同時獲取胸椎骨密度不增加輻射劑量，即可進行骨質(zhì)疏松的預(yù)判。故本研究探討體檢人群利用胸部CT平掃篩查肺部病變同時行QCT測量胸腰椎骨密度，獲得胸椎骨密度的變化規(guī)律并指導(dǎo)臨床應(yīng)用。

1 材料和方法

1.1 對象

搜集2018年6月至2018年12月在我院體檢中心健康體檢行胸部CT篩查的成人724例，其中男性437例，女性287例，年齡范圍為18～89歲，平均年齡(52.7±15.3)歲。根據(jù)年齡劃分為3個年齡組，分別是：18～44歲組，45～60歲組，>60歲組。納入標(biāo)準(zhǔn)：身體及精神狀態(tài)良好，近半年來未服用影響骨代謝類藥物，如糖皮質(zhì)激素、芳香化酶抑制等；排除標(biāo)準(zhǔn)：慢性肝腎功能異常、內(nèi)分泌功能異常、糖尿病、惡性腫瘤等影響骨代謝類疾病；胸腰椎有嚴(yán)重外傷性骨折/骨質(zhì)疏松壓縮性骨折或椎體內(nèi)固定術(shù)后患者；脊柱嚴(yán)重退變或有較大骨島等。本項目屬于中國健康定量CT大數(shù)據(jù)項目分中心研究，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法

采用日本日立32排Supria螺旋CT掃描機及美國Mindways公司的QCT4樣本非同步固體體模 (quality assurance phantom，QA- Phantom)。胸部CT掃描條件：電壓120 kV，電流125 mA，球管旋轉(zhuǎn)速度0.5 s/圈，螺距1.3，探測器X準(zhǔn)直128 mm×0.6 mm，掃描范圍為肺尖至L2椎體下緣水平。掃描完成后將層厚1.25 mm，層間隔1.25 mm，F(xiàn)OV 400 mm的重建圖像傳輸至美國Mindways骨密度測量軟件(QCT Pro)工作站。使用軟件“New 3 D spine exam analysis”功能進行(T1～L2)椎體骨密度測量；所有測量由2名中級醫(yī)師分別獨立完成，取二者測量平均值。

1.3 數(shù)據(jù)測量

圖像傳至QCT Pro工作站后，使用軟件“New 3 D spine exam analysis”功能進行(T1～L2)椎體骨密度測量。在定位圖像時使椎體上下終板平行于水平線，且每幅圖中的黃色十字定位標(biāo)記放在該椎體的(幾何)中心，選擇感興趣區(qū)“ROI”，選擇測量椎體中心的松質(zhì)骨，邊緣距骨皮質(zhì)約2～3 mm，層厚為9 mm，興趣區(qū)盡可能多的包含松質(zhì)骨，其應(yīng)避開骨島、增生骨及椎體后椎體后部中央靜脈(見圖1)。所得數(shù)據(jù)自動輸入QCT Pro分析軟件處理，自動獲得所測椎體的骨密度值。最后從QCT Pro軟件中導(dǎo)出所有受試者測量的BMD值。

圖1 應(yīng)用QCT Pro分析軟件，截取測量椎體的定位像及與椎體圖像上ROI的選定Fig.1 Using the software of QCT Pro analysis, Determination of the location image of the vertebral body and the selection of the ROI on the vertebral body image

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 24.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。應(yīng)用配對樣本t檢驗及Pearson相關(guān)分析，評估胸椎與腰椎平均骨密度的差異性及相關(guān)性。采用Pearson進行相鄰椎體間相關(guān)性分析。P<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。相關(guān)分析中，r≥0.8時，兩變量間顯著相關(guān)；0.5≤r<0.8時，兩變量高度相關(guān)；0.3≤r時，基本不相關(guān)。

2 結(jié)果

2.1 胸椎骨密度的分布規(guī)律及兩兩椎體間差異性

各年齡組胸椎和腰椎各椎體平均骨密度值見圖2，各椎體骨密度從頭到足骨密度呈逐漸減低的趨勢。各年齡組椎體間骨密度兩兩比較結(jié)果見表1，除18～44歲組T1和T2椎體骨密度差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.004)之外，T1～T12相鄰兩椎體間骨密度差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)；L1～L2椎體間骨密度差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

圖2 各年齡組胸椎和腰椎骨密度分布柱形圖Fig.2 Column figure of density distribution of thoracic and lumbar vertebrae in each age group

表1 各年齡組胸椎和腰椎相鄰椎體間骨密度比較的方差分析結(jié)果(P值)

2.2 胸椎與腰椎骨密度比較

各年齡組胸椎(T1～T12)和腰椎(L1～L2)平均骨密度結(jié)果見表2，各年齡組胸椎骨密度均高于腰椎骨密度，且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001)；隨著年齡的增加，胸腰椎骨密度逐漸減低。

表2 各年齡組胸椎(T1～T12)和腰椎(L1～L2)的平均骨密度

2.3 胸椎與腰椎骨密度的相關(guān)性

各年齡組各胸椎骨密度與腰椎L1、L2骨密度間均高度相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r>0.7)，且均具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001)，見表3。

表3 各年齡組胸椎各椎體與腰椎間骨密度的相關(guān)性(r值)

3 討論

骨質(zhì)疏松癥是骨骼最常見的代謝性疾病[7]。世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，全世界約有7000萬人患有骨質(zhì)疏松癥[8]。骨礦物質(zhì)含量的測量對于預(yù)測骨質(zhì)疏松癥相關(guān)骨折、監(jiān)測及術(shù)前評估具有重要意義[9]。QCT是一種三維骨密度測量技術(shù)，能選擇性測量松質(zhì)骨(不包括皮質(zhì)骨)的體積骨密度，不僅能反映骨質(zhì)疏松早期骨量的丟失情況和療效評估[10]。還能研究骨的力學(xué)改變及松質(zhì)骨幾何結(jié)構(gòu)的評估[10]。本研究采用低劑量胸部CT平掃獲取胸腰椎QCT數(shù)據(jù)，了解胸椎骨密度變化規(guī)律及其腰椎骨密度的相關(guān)性。

既往的骨密度研究中，主要集中在腰椎[4]，胸椎作為脊柱的重要組成部分，與腰椎具有類似的結(jié)構(gòu)和功能，有文獻報道骨質(zhì)疏松性骨折最常見的部位是胸腰椎交界處，脊柱中胸區(qū)是第二常見的部位[11-12]。本研究結(jié)果顯示，胸椎和腰椎的平均骨密度差異有統(tǒng)計學(xué)意義，本研究結(jié)果與幾位研究學(xué)者一致[13-14]，即胸椎的平均骨密度高于腰椎。與腰椎相比，胸椎的解剖結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，松質(zhì)骨含量相對較少，承受不同大小及不同平面的力學(xué)，推測這些可能是胸椎和腰椎骨密度存在差異的主要原因之一；或者是骨質(zhì)疏松癥對不同解剖部位的不同影響。研究[15]表明，骨骼的骨小梁固有結(jié)構(gòu)、機械性能及生物力學(xué)等與骨密度密切相關(guān)。本研究亦顯示，胸椎和腰椎相鄰兩椎體間骨密度高度相關(guān)，T1至L2椎體骨密度呈逐漸減低的趨勢。我們的研究結(jié)果與Budoff等[14]的研究結(jié)果一致，即胸、腰椎骨密度呈逐漸減低趨勢。本研究還顯示胸椎及腰椎BMD值隨著年齡的增加而降低，本研究結(jié)果與多個研究相符[16-17]，即隨著年齡增加骨量逐漸降低。對于中老年人，進行常規(guī)體檢骨密度能夠及時發(fā)現(xiàn)骨量減低的程度，并可以及時采取相應(yīng)的干預(yù)措施來減緩骨量的進一步減低，對于預(yù)防骨質(zhì)疏松有重要意義。

本研究中，L1～L2腰椎骨密度差異無統(tǒng)計學(xué)意義，證實腰椎體間骨密度差別小，結(jié)果穩(wěn)定，這也是臨床上選用腰椎進行骨密度測量診斷骨質(zhì)疏松的原因。而在本研究結(jié)果中胸椎T1～T12鄰近兩椎體間骨密度差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)，臨床可考慮測量胸椎體骨密度預(yù)測骨質(zhì)疏松，從而直接利用胸部CT掃描的數(shù)據(jù)進行骨質(zhì)疏松預(yù)測，不用擴大掃描范圍測量胸椎骨密度；在臨床中除了可以預(yù)測骨質(zhì)疏松骨折風(fēng)險，對于胸椎內(nèi)固定及拆除也具有重要意義，還可用于常規(guī)CT/MRI診斷不確定的隱匿性骨折。

測量胸椎骨密度具有重要的臨床意義，在后續(xù)的研究中會加大樣本量，嘗試建立測量胸椎骨密度判斷骨質(zhì)疏松癥的閾值范圍，使受檢者不需要擴大掃描，增加輻射，即可預(yù)測骨質(zhì)疏松。