QCT聯合MRI脂肪定量技術對骨質疏松性骨折患者PVP療效的評估

馮獻禮 高彤 張喜善

1. 山東省第二康復醫院脊柱外科,山東 泰安 271000;

2. 山東省第二康復醫院重癥監護室,山東 泰安 271000

3. 山東第一醫科大學第二附屬醫院脊柱外科,山東 泰安 271000

骨質疏松性椎體壓縮性骨折(osteoporotic vertebral compression fractures,OVCF)是骨科常見疾病,好發于中老年及絕經后人群,其高發病率和高致殘率給家庭和社會帶來了沉重負擔[1]。經皮椎體成形術(percutaneous vertebroplasty,PVP)是治療OVCF的常用術式,可迅速緩解患者疼痛癥狀、穩定骨折椎體。但PVP治療后存在骨水泥滲漏、脊椎感染、鄰近椎體新發骨折等問題,易降低PVP療效,進而影響患者胸腰椎功能恢復[2]。既往臨床多通過Oswestry功能障礙指數(Oswestry disability index,ODI)、疼痛評分等評估OVCF患者手術療效,但量表評價法過于依賴受測者的主觀感受,評估結果不夠客觀[3]。因此,需采用其他更為準確的方式對OVCF患者PVP療效作出評估。

定量CT(quantitaive computed tomography,QCT)是測量骨密度(bone mineral density,BMD)的常用方法,可將皮質骨和松質骨分開,測量骨松質的BMD,反映人體骨骼強度。MRI脂肪定量技術也成為水脂分離技術,可將水信號和脂肪信號單獨顯示出來,獲得水相圖和脂相圖,從而精確測量骨髓內脂肪含量,為骨折疾病的診斷提供重要依據[4]。目前,QCT在OVCF的診斷和PVP療效評估中的價值已獲得臨床廣泛認可[5-6],但關于QCT聯合MRI脂肪定量技術能否提高臨床對OVCF患者PVP療效的評估價值尚缺乏明確證據。本研究采用前瞻性研究方法,探討QCT聯合MRI脂肪定量技術對OVCF患者PVP療效的評估價值,現報道如下。

1 材料和方法

1.1 研究對象

前瞻性納入醫院2019年4月至2021年4月治療的165例OVCF患者作為研究對象。納入標準:①符合《原發性骨質疏松癥診療指南(2017)》[7]中骨質疏松癥的診斷標準,椎體壓縮性骨折經影像學檢查確診;②單節段椎體壓縮骨折;③具備PVP適應癥并采用PVP進行治療;④可耐受QCT和MRI檢查;⑤患者或家屬簽署研究知情同意書。排除標準:①長期使用抗凝藥物或凝血功能障礙;②既往胸腰椎手術史;③合并脊髓損傷;④合并皮膚病及椎體感染疾病;⑤合并局部或全身惡性腫瘤;⑥認知功能障礙,無法配合各項檢查;⑦存在QCT或MRI檢查禁忌癥。

1.2 研究方法

1.2.1手術方法:患者取仰臥位,以克氏針定位好骨折椎體,在C臂機透視下確認并標記傷椎位置;術區常規消毒鋪巾,采用局部浸潤麻醉,所有患者均選擇單側經椎弓根入路穿刺,穿刺針到達椎體前1/3時去除針芯,置入工作套并使其到達距椎體后緣皮質前2～3 mm處,通過工作管套推進鉆頭,使其尖端距椎體前緣3～4 mm處;透視下將調至好的骨水泥經助推器注入椎體,劑量為3～6 mL,待骨水泥分布滿意并凝固后拔出穿刺針,對術區皮膚進行常規消毒并覆蓋無菌敷料,術畢。

1.2.2PVP療效判定:①近期療效:術后3個月,應用ODI指數評估OVCF患者的胸腰椎功能恢復情況,ODI從疼痛、生活自理、提物、步行等10項內容進行評價,每項賦予0～5分,評分范圍0～50分,最終得分=(實際得分/50)×100 %,評分0 %～20 %為輕度功能障礙,21 %～40 %為中度功能障礙,>40 %為重度功能障礙[8]。②遠期療效:PVP術后對OVCF患者進行為期1年的跟蹤隨訪,以再發骨折作為隨訪終點事件,觀察患者隨訪期間骨折再發情況。③再發骨折診斷方法:術后1年復查X線片,若胸椎或腰椎部位的連續性和完整性中斷則表示骨折再發;④排除其他因素(外傷、疾病等)引起的骨折。

1.2.3QCT檢查方法:PVP術前采用GE Revolution CT機和BMD軟件測量椎體BMD值。測量方法如下:受檢者在檢查床上取仰臥位、雙下肢屈曲,將標準體模置于受檢者腰下正中位置;設置參數:管電流110 mA,管電壓120 kV,掃描時間2 s,層厚10 mm,螺距0.938 mm,視野40 cm。測量L1～5椎體骨松質的BMD并取均值作為最終測量值,測量時注意避開椎體后靜脈無骨小梁、骨皮質和骨島處。

1.2.4MRI脂肪定量技術檢查方法:PVP術前采用GE1.5 T MR掃描儀,體部表面線圈,掃描范圍L1～5椎體,掃描序列包括T1WI、T2WI和mDixon Quant。參數設置:①T1WI/TSE:重復時間552 ms,恢復時間100 ms,采集次數2,視野160 mm×299 mm×57 mm,層厚與層間距分別為4 mm、0.4 mm,矩陣160×214。②T2WI/TSE:重復時間2 500 ms,恢復時間100 ms,采集次數2,視野160 mm×302 mm×57 mm,層厚與層間距分別為4 mm、0.4 mm,矩陣180×237。③mDixon Quant參數:重復時間7 ms,體素2 mm×2 mm×4 mm,激勵次數2,翻轉角5 °,視野300 mm×369 mm×120 mm,矩陣152×184×60,層厚、層間距為6 mm、3 mm,掃描時間51 s。采用mDixon Quant技術直接輸出水相、同相位、反相位、脂相、脂肪分數(Fat fraction,FF)、T2 6個相位圖,測量L1～5椎體的FF值并取平均值作為最終測量值。

1.3 統計學處理

2 結果

2.1 PVP療效

術后3個月,ODI指數評估顯示,165例OVCF患者中輕度障礙125例、中度障礙22例,重度障礙18例。術后隨訪1年,165例OVCF患者PVP術后骨折再發率為16.36 %(27/165)。

2.2 不同近期及遠期療效OVCF患者BMD、MRI定量參數比較

不同近期及遠期療效OVCF患者BMD、FF參數比較,差異有統計學意義(P<0.05)。見表1、表2。

表1 不同近期療效OVCF患者BMD、MRI定量參數比較

表2 不同遠期療效OVCF患者BMD、MRI定量參數比較

2.3 QCT聯合MRI脂肪定量技術對OVCF患者PVP近期療效的評估價值

以OVCF患者術后3個月胸腰椎功能狀況作為狀態變量,以BMD、FF參數作為檢驗變量,繪制ROC曲線圖(見圖1、圖2),結果顯示BMD、FF單獨及聯合評估OVCF患者PVP術后輕中度、中重度及輕重度胸腰椎功能障礙的AUC均>0.7,具有中等評估價值,且聯合評估價值最佳。見表3、表4。

圖1 QCT聯合MRI脂肪定量技術對輕中度胸腰椎功能障礙評估價值的ROC曲線

圖2 QCT聯合MRI脂肪定量技術對中重度胸腰椎功能障礙評估價值的ROC曲線

圖3 QCT聯合MRI脂肪定量技術對輕重度胸腰椎功能障礙評估價值的ROC曲線

表3 QCT聯合MRI脂肪定量技術對輕中度胸腰椎功能障礙的評估價值

2.4 QCT聯合MRI脂肪定量技術對OCVF患者PVP遠期療效的評估價值

以OVCF患者術后1年骨折再發情況作為狀態變量,以BMD、FF參數作為檢驗變量,繪制ROC曲線圖(見圖4),結果顯示,BMD、FF單獨及聯合評估OVCF患者PVP術后再發骨折的AUC分別為0.763、0.788、0.857,且聯合評估價值最佳。見表5。

圖4 QCT聯合MRI脂肪定量技術對PVP術后1年再發骨折的評估價值

表5 QCT聯合MRI脂肪定量技術對PVP術后1年再發骨折的評估價值

3 討論

PVP是治療OVCF的有效手段之一,通過向病變椎體內注入一定量的骨水泥,可增加椎體的穩定性,改善椎體功能[9]。臨床發現部分OVCF患者PVP術后可能再次發生骨折,不僅增加臨床治療難度,還可延長住院時間、影響椎體功能恢復[10]。目前,臨床對于PVP術后骨折再發的原因并沒有統一明確的認識,但有研究認為,OVCF患者PVP術后骨折再發可能與骨質疏松癥的原發進展存在一定聯系,且骨質疏松癥引起的骨量流失、BMD下降可大大增加OVCF患者PVP術后骨折再發風險[11]。由此可見,骨質疏松程度有可能是影響OVCF患者PVP療效的重要因素。

QCT是一種特殊的BMD測量技術,能精確測量松質骨和皮質骨的體積密度,反映機體骨質疏松程度。但OVCF患者除了骨質內骨量會發生變化外,脂肪成分也會發生一系列改變。施丹等[12]研究顯示,骨質疏松癥患者BMD明顯低于正常骨量組和低骨量組,而骨髓脂肪含量卻高于正常骨量組和低骨量組。馬銳等[13]研究也指出,絕經后女性椎體骨髓脂肪含量與全身BMD具有一定的相關性,且椎體骨髓脂肪含量對骨質疏松癥的早期診斷和防治有一定的指導作用。由此可見,椎體內骨髓脂肪含量也能夠為骨質疏松癥的診斷提供客觀依據。MRI脂肪定量技術是評價椎體骨髓脂肪含量的有效方法之一,其基本原理是利用水、脂肪的化學移位效應對不同相位圖像進行相加和相減,從而精確測量椎體內脂肪含量[14]。目前,已有研究將QCT、MRI脂肪定量技術應用于骨質疏松癥、骨質疏松性骨折等疾病的診斷中[15-16],但關于MRI脂肪定量技術聯合QCT能否準確評估OVCF患者PVP療效仍缺乏明確證據。

本研究通過MRI脂肪定量技術和QCT評估OVCF患者PVP近期及遠期療效,結果顯示不同近期及遠期療效OVCF患者BMD、FF參數對比差異均有統計學意義。BMD是反映骨強度的一項參數,BMD值降低表明松質骨中骨小梁結構變細、變薄,甚至發生斷裂或消失,進而影響力學傳導和分布,降低胸腰椎功能[17]。同時,BMD值下降時骨基質質量減少,會導致成骨細胞功能與骨骼緩沖能力下降、骨韌性降低,極有可能再次誘發骨折。葉向陽等[18]報道,BMD值降低是OVCF患者椎體后凸成形術后骨折再發的獨立危險因素,且BMD對骨折再發具有重要的評估價值。Shevroja等[19]調查數據顯示,骨密度每降低1 SD,局部椎體骨折發生風險將增加1.6倍。上述研究均說明了骨密度與OVCF患者PVP遠期療效有關,本研究進一步明確了骨密度對OVCF患者PVP近期與遠期療效均具有較高的評估價值。FF是反映脂肪含量的一項參數,FF值增大表明骨髓脂肪含量增加,而脂肪組織含量增加可引起脂肪中飽和脂肪酸堆積,對骨細胞產生明顯毒性作用,可降低骨質量并增加OVCF患者骨折再發風險[20]。此外,脂肪組織中的飽和脂肪酸還可釋放瘦素、內臟素等脂肪因子和白細胞介素-6、腫瘤壞死因子-α等炎性因子,這些脂肪因子與炎癥因子可通過細胞分泌、旁分泌、自分泌等作用影響機體能量代謝和骨代謝,降低骨質量,從而影響胸腰椎功能恢復[21]。ROC曲線分析顯示,BMD、FF單獨及聯合評估OVCF患者PVP近期及遠期療效的AUC均>0.7,均具有一定的評估價值,且聯合評估價值最佳,說明QCT聯合MRI脂肪定量技術可提高臨床對OVCF患者PVP近期及遠期療效的評估價值。

綜上所述,QCT聯合MRI脂肪定量技術可準確評估OVCF患者PVP術后胸腰椎功能恢復情況和骨折再發風險,QCT與MRI脂肪定量技術測得的BMD、FF參數對OVCF患者PVP近期及遠期療效均具有較高的評估價值。