對比能譜CT與超聲監測骨搬移過程的價值

陳雪峰，趙衛東，張永紅，石華南，史曉麗

(1.山西醫科大學醫學影像系，山西 太原 030001；2.山西醫科大學第二醫院影像科，3.骨科， 山西 太原 030001；4.開封市中心醫院骨科，河南 開封 475000)

肢體復雜創傷后遺留的大段骨缺損為目前創傷骨科較常見的疾患，骨搬移術也稱骨段滑移術，是常用治療手段[1]。在骨搬移過程中，新生組織的情況在一定程度上決定著搬移區成骨結果，故在搬移過程中需要一些監測手段評估新生組織形成情況，以指導后續搬移進程。既往主要依靠X線檢查評價搬移過程中新生骨痂質量，但X線對早期骨痂顯示有限，不能作為早期評價手段。超聲可早于X線評估早期骨痂形成，已逐漸用于監測早期骨搬移過程[2-4]，但不能全面評估新生組織，且監測過程明顯受時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、分析其同源性，物質分離技術可定量測定物質組成成分的濃度及含量[8]，有效原子序數可分析物質成分，已廣泛應用于臨床。本研究比較能譜CT與超聲監測骨搬移過程的價值，探討采用能譜CT監測骨搬移過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；骨搬移前骨缺損長度4～9 cm，平均(5.21±1.23)cm。納入標準：①脛骨骨缺損行骨搬移術；②隨訪依從性好。排除標準：①骨搬移過程中感染復發；②無完全民事行為能力。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8例，右側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。

1.2 儀器與方法 于原骨進行低能量截骨，固定12日后，每日搬移1 mm，分別在術后第2、4、6、8周對搬移區進行超聲探查和能譜CT掃描。

1.2.1 能譜CT掃描 采用GE Revolution能譜CT機。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瞬時切換，自動毫安秒，40%的自適應迭代重建(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。

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點及3點方向做縱橫切掃查(圖1；6點及9點方向由于穿過組織層過厚，不宜作為探查點)，由同1名超聲專業醫師完成所有操作。

圖1 脛骨超聲探查點示意圖

1.3 圖像分析 將能譜CT掃描Mar后處理數據傳至AW 4.7工作站，由2名影像學診斷主治醫師采用GSI Volume Viewer軟件共同觀察，并達成共識。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、軸位圖像觀察外側骨痂搭建情況、髓腔內骨痂形成情況、機化血腫范圍及液性囊泡區性質，并測量骨延長區及機化血腫范圍長度。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及血管直徑的1/2～2/3，盡量避開邊緣[9]，根據50、60、70、80、90 keV的CT值獲得能譜曲線，并計算液性囊泡和血管ROI斜率。

于超聲圖縱橫切面觀察外側骨痂搭建情況、髓腔內骨痂形成情況、機化血腫范圍及液性囊泡區性質，并測量骨延長區長度及機化血腫范圍長度。機化血腫范圍定義為髓腔內及其周圍與肌肉密度或回聲相當、但低于骨痂密度或回聲的軟組織。

表1 2種方法不同時間點測得機化血腫范圍長度的比較(mm，±s，n=18)

表1 2種方法不同時間點測得機化血腫范圍長度的比較(mm，±s，n=18)

方法術后第2周術后第4周術后第6周術后第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(CT dose index volume， CTDIvol)、劑量長度乘積(dose-length product， DLP)，計算有效劑量(effective dose， ED)，ED=K×DLP，K值參照歐盟CT質量標準指南K=0.002 3[9]。

1.5 統計學分析 采用SPSS 19.0統計分析軟件。計量資料以±s表示，不同時間點2種方法測得的骨延長區及機化血腫范圍長度比較采用配對t檢驗，液性囊泡檢出率比較采用配對χ2檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 CT與超聲表現 術后第2、4、6周CT和超聲均可測得機化血腫范圍長度，第8周超聲不能明確測量機化血腫范圍長度。2種方法不同時間點測得機化血腫范圍長度的比較見表1。

外側骨痂搭建情況(圖2～5)：術后2～8周，CT和超聲均可見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周時超聲已經不能區分新形成骨痂與骨皮質。

機化血腫范圍及髓腔內骨痂形成情況(圖2～5)：術后第2周，CT可見沿骨皮質及截骨間隙的線樣機化血腫，近截骨邊緣骨痂可見礦化；超聲可見沿骨皮質的骨痂，沿截骨間隙機化血腫顯示不清，后方髓腔骨痂無法探及。術后第4周，CT和超聲均可見機化血腫范圍隨骨搬移進程延長，CT可見髓腔內及軟組織周圍機化血腫及其內點線狀骨痂形成，超聲不能完全探及髓腔內機化血腫，血腫內點狀骨痂較CT顯示更多。術后第6周，機化血腫情況同術后第4周，CT和超聲均可見點線狀骨痂連成片。術后第8周，CT和超聲顯示骨痂形成均較術后第6周增多，骨痂由小片狀連成大片狀。

液性囊泡：術后第2周，超聲和CT未發現液性囊泡；術后第4周，CT均未發現液性囊泡，超聲探及3例液性囊泡，2例位于脛骨12點方向骨痂內，1例位于脛骨3點方向、截骨近端2.64 cm骨痂內，分別命名為囊泡a、b、c；術后第6周，超聲未發現新液性囊泡，囊泡a、c體積增大，形態更加飽滿，囊泡b形態未見變化，將囊泡a、b對應于CT圖像相同位置，獲得囊泡及相應層面血管的CT值和能譜曲線斜率；距截骨近端2.62 cm脛骨3點方向CT發現液性囊泡，與超聲囊泡c位置相同，由于液性囊泡密度不均勻，故在液性囊泡區分別劃定3個ROI(c1、c2、c3)，并在相應層面血管劃定1個ROI，能譜曲線見圖6D；50～90 keV單能量各囊泡和血管CT值及能譜曲線斜率見表2；術后第8周，超聲仍未發現新液性囊泡，囊泡a、b、c均變小，囊泡a、b內可見點狀高回聲，囊泡c回聲未見增高，CT未發現新液性囊泡，囊泡c減小(圖6)。

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

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

圖4 術后第6周，單能量圖像和超聲表現 A.骨窗; B.軟組織窗; C.偽彩圖; D.聲像圖 圖5 術后第8周，單能量圖像和超聲表現 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在術后第4(A)、6(B)、8(C)周的聲像圖; D.術后第6周囊泡c的3個ROI(黃色、粉色、紅色)及血管(藍色)的能譜曲線圖

能譜CT超聲有囊泡無囊泡合計有囊泡101無囊泡21517合計31518

表4 2種方法不同時間點測得骨延長區長度的比較(mm，±s，n=18)

表4 2種方法不同時間點測得骨延長區長度的比較(mm，±s，n=18)

方法術后第2周術后第4周術后第6周術后第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對液性囊泡檢出率分別為16.67%(3/18)、5.56%(1/18)，差異無統計學意義(χ2=0.50，P>0.05)，見表3。

骨延長區長度：術后第2、4周，CT和超聲測得骨延長區長度差異均無統計學意義(t=1.20、-0.15，P=0.25、0.89)；術后第6周，2種方法測得骨延長區長度差異有統計學意義(t=12.10，P<0.01)；術后第8周，超聲不能明確區分骨痂與骨皮質及測量骨延長區，見表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技術是目前國際公認的治療四肢伴有感染及嚴重骨缺損等復雜骨不連的金標準[10]，其核心生物力學理論是“張力-應力法則”，通過給予活體組織持續而穩定的緩慢牽拉，可刺激某些組織細胞再生，骨與軟組織也因有效牽拉而再生[11]。在骨搬移過程中，新形成組織在一定程度上決定著搬移成骨的形成結果，故在牽拉過程中應采取監測手段對新生組織形成情況進行評估。

在肢體延長過程中，采用多普勒超聲可評估骨痂早期形成及周圍血流情況，及時發現相關并發癥[2-4]。本研究對比能譜CT與超聲在早期骨搬移過程中的監測結果，發現術后第2周能譜CT與超聲均能觀察到骨痂形成，隨時間推移，兩者均能監測到外側骨痂及髓腔內骨痂量的增多及密度增高；術后第6周，超聲測得延長區長度及機化血腫范圍長度明顯小于CT測值，與截骨端邊緣變鈍模糊有關；術后第8周超聲已不能區分骨皮質和新生外側骨痂及測量延長區長度和機化血腫，而能譜CT測量延長區長度、機化血腫范圍長度及觀察外側及髓內骨痂不受時間影響，且超聲在監測過程中由于脛骨6點及9點鐘方向組織較厚，無法清楚探測脛骨外側緣及后側的骨痂形成情況，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統計學意義，可能與病例數少有關。Young等[12]采用超聲發現骨延長過程中延長區液性囊泡會影響骨痂形成和礦化，早期利用超聲技術將囊性結構中的液體抽出，可避免囊性結構帶來的骨痂生長緩慢及礦化延長。張宇[5]發現囊性樣結構并未影響骨痂形成及礦化，且后期延長過程中囊性樣結構逐漸減小、消失，推測為血腫。本組囊泡a、b與相應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，且隨時間延長超聲可見囊泡內點狀骨痂形成，確定囊泡a、b為血腫，與能譜分析結果一致。1例在術后第8周囊泡變小，但其內未見回聲增高，能譜曲線走行與血管走行不一致，CT值始終低于血管，提示囊泡性質與血液不同源，推測為囊腫，但此點是否可作為鑒別要點，還需長期大樣本觀察。

超聲和能譜CT均可觀察外側骨痂搭建情況、髓腔內骨痂形成及其數量。超聲可通過觀察骨痂周圍血流情況、預測骨痂形成情況；能譜CT則在測量骨延長區長度、鑒別液性區囊泡區性質及顯示機化血腫范圍方面具有優勢。Eyres等[13]發現骨密度達到正常骨45%時超聲波已無法穿透骨皮質，故超聲不能監測后期骨痂礦化情況；而能譜CT觀察不受骨密度影響，且可在保證圖像質量的情況下顯著降低輻射劑量[14]。

總之，對于監測早期骨搬移過程，能譜CT可作為一種新的手段，與超聲互補，早期指導臨床治療。