定量CT測量T12骨密度替代病變腰椎用于骨質疏松診斷的可行性

潘亞玲，陳彤彤，王晗琦，程曉光，陸 勇*

(1.上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院放射科，上海 200025；2.北京積水潭醫院放射科，北京 100035)

低劑量CT肺癌篩查現已在我國各醫療機構廣泛開展[1]。我國骨質疏松患病率高，60歲以上人群總患病率達36%[2]。肺癌和骨質疏松均好發于老年人群。在不增加輻射劑量的情況下，胸部低劑量CT肺癌篩查聯合定量CT(quantitative CT， QCT)骨密度(bone mineral density， BMD)檢查可通過一次CT掃描同時完成肺癌和骨質疏松2種疾病篩查，在老年人群健康體檢中有較高的應用價值[3]。2013版美國放射學院關于QCT測量BMD操作指南[4]指出，腰椎QCT檢查掃描范圍為L1-L2椎體，以L1和L2椎體的BMD平均值診斷骨質疏松。目前胸部低劑量CT肺癌篩查聯合QCT檢查掃描范圍多為肺尖至L2椎體下緣[3]，當L1或L2椎體發生病變時，單個椎體的BMD尚不能診斷骨質疏松。本研究探討以QCT測量T12椎體BMD替代L1或L2椎體用于診斷骨質疏松的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年4—11月于上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院接受胸部低劑量CT肺癌篩查聯合QCT BMD檢查的1 298名健康體檢者，男821名，女477名，年齡51～91歲，平均(62.5±7.4)歲。納入標準：年齡>50歲；可測量T12、L1、L2椎體的BMD。排除標準：T12、L1、L2椎體存在囊性、硬化性或腫瘤性病變；有椎體骨折及手術史；圖像存在金屬偽影影響測量。

1.2 儀器與方法 采用Philips iCT256 128排CT及Model 4 QCT BMD 測量系統(Mindways公司)。囑受檢者仰臥，雙手上舉；采取吸氣末屏氣掃描，掃描范圍自肺尖至L2椎體下緣。低劑量CT掃描參數：管電壓120 kVp，采用自動毫安秒技術，平均管電流30 mAs，螺距0.775，旋轉時間0.625 s，掃描層厚5 mm，FOV 500 mm，矩陣512×512，床高93～95 cm。采用混合迭代重建技術，重建層厚1 mm。定期用質控和校準體模對CT機及QCT系統進行校準。

1.3 QCT測量BMD 采用QCT Pro Model 4軟件，分別在T12、L1和L2椎體中心半自動設置高度為9 mm的ROI，避開骨皮質和椎體后方中央靜脈溝，測量各椎體BMD(圖1)。采用QCT胸椎BMD校準公式[5]計算T12椎體校正后BMD，記為T12*，男性BMDT12*=0.813 9BMDT12+11.822，女性BMDT12*=0.878 9BMDT12+0.268 8。根據2007年國際臨床骨密度學會及2013年美國放射學院建議腰椎QCT骨質疏松診斷標準，BMD>120 mg/cm3為骨量正常，80～120 mg/cm3為骨量減低，<80 mg/cm3為骨質疏松，該標準經國內數據驗證適用于中國人群[6]。分別計算不同椎體組合L1+L2、T12+L1、T12+L2、T12*+L1、T12*+L2的BMD平均值。

1.4 統計學分析 采用SPSS 22.0統計分析軟件。計量資料以±s表示，以單因素方差分析比較T12、L1及L2椎體BMD的差異，兩兩比較采用LSD檢驗。以L1+L2椎體的平均BMD為評價標準[4]，計算各椎體組合平均BMD對骨質疏松的診斷敏感度和特異度。分別采用McNemar檢驗和Kappa檢驗分析各椎體組合與L1+L2檢出骨質疏松的差異性和評估骨量的一致性。Kappa值>0.75為一致性較好，0.4～0.75為一致性中等，<0.4為一致性差。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 男性、女性T12、L1、L2椎體BMD 男性T12、L1和L2椎體的BMD分別為(123.88±30.06)mg/cm3、(119.49±30.01)mg/cm3和(116.06±30.33)mg/cm3(圖2)。女性T12、L1和L2椎體的BMD分別為(113.65±32.97)mg/cm3、(108.90±32.64)mg/cm3和(104.40±34.16)mg/cm3(圖3)。男性及女性的T12、L1和L2椎體間BMD總體差異均有統計學意義(男性：F=13.915，P<0.001；女性：F=9.228，P<0.001)，T12、L1、L2椎體 BMD均逐漸減低，兩兩比較差異均有統計學意義(P均<0.05)。

2.2 各椎體組合與L1+L2評估骨量的一致性 針對椎體組合L1+L2、T12+L1、T12+L2、T12*+L1、T12*+L2的骨量評估結果見表1。各椎體組合與L1+L2評估骨量的一致性均較好(Kappa均>0.75，P均<0.05)；其中椎體組合T12+L1、T12+L2與L1+L2評估骨量的Kappa值分別為0.814(P<0.001)、0.869(P<0.001)，椎體組合T12*+L1、T12*+L2與L1+L2評估骨量的Kappa值分別為0.846(P=0.002)、0.873(P<0.001)，后者略高于前者。

表1 各椎體組合對骨量的評估結果[名(%)]

圖1 QCT測量T12、L1、L2椎體BMD示意圖 A～C.T12、L1、L2椎體軸位圖像； D～F.T12、L1、L2椎體矢狀位圖像； G～I.T12、L1、L2椎體冠狀位圖像

2.3 各椎體組合對骨質疏松的診斷效能 L1+L2檢出骨質疏松195例(195/1 298，15.02%)，T12*+L1和T12*+L2分別檢出骨質疏松178例(178/1 298，13.71%)和196例(196/1 298，15.10%)，T12+L1和T12+L2分別檢出骨質疏松150例(150/1 298，11.56%)、157例(157/1 298，12.10%)，T12*+L2組合對骨質疏松的檢出率與L1+L2差異無統計學意義(χ2=0，P=1.000)，T12*+L1(χ2=5.224，P=0.022)、T12+L1(χ2=32.814，P<0.001)和T12+L2(χ2=28.521，P<0.001)對骨質疏松的檢出率均低于L1+L2。

以L1+L2診斷結果為標準，各椎體組合T12+L1、T12+L2、T12*+L1、T12*+L2診斷骨質疏松的特異度均較高，分別為99.37%(1 096/1 103)、99.55%(1 098/1 103)、98.55%(1 087/1 103)和98.19%(1 083/1 103)。椎體組合T12+L1、T12+L2診斷骨質疏松的敏感度較低，分別為73.33%(143/195)、77.95%(152/195)；而T12*+L1、T12*+L2診斷骨質疏松的敏感度較高，分別為83.08%(162/195)、90.26%(176/195)。

3 討論

骨質疏松是一種以骨量減少和骨組織顯微結構退化為特征的全身性代謝骨病，易導致骨脆性增加、骨負載功能減低，輕微外力作用下可發生脆性骨折，嚴重危害老年人的身體健康[7-8]。BMD能反映70%～75%的骨強度變化，是臨床篩查和診斷骨質疏松的主要指標[9]。腰椎的骨小梁組織極為豐富，約占整個腰椎體積的66%～99%，而腰椎骨松質被認為是反映骨代謝狀態最敏感的部位[10]。因此，測量腰椎BMD，早期篩查骨質疏松和低骨量人群，是預防脆性骨折發生的關鍵。目前國際公認的BMD測量方法包括雙能X線吸收法(dual energy X-ray absorptiometry， DXA)和QCT。DXA測量單位面積BMD，受試者體位、脊柱退變、腹主動脈鈣化等因素對結果影響較大，易造成假陰性結果[7,11]。QCT可測量單位體積的骨松質BMD，測量敏感度高、準確率好且可重復性強，但輻射劑量較DXA高[12]。QCT是基于CT圖像的BMD測量技術，根據所采集的CT圖像，除可顯示掃描范圍內的疾病和解剖結構外，還能通過QCT評估骨量丟失狀況。研究[3]表明，低劑量CT肺癌篩查時，利用QCT軟件測量L1和L2椎體BMD機會性篩查骨質疏松，能夠有效規避QCT輻射劑量高的不足。

圖2 男性T12、L1、L2椎體BMD 圖3 女性T12、L1、L2椎體BMD

L1和L2椎體是脊柱骨折的好發部位。Oei等[13]采用ABQ法(algorithm-based qualitative method)對7 582名45～95歲中老年受試者進行分析，發現脊柱骨折最常見的部位是胸腰交界處，這可能與胸腰交界處(T12～L1)的機械應力較高有關[14]。同時，脊柱也是肺癌、乳腺癌等惡性腫瘤轉移常見部位[15-16]。伴椎體脆性骨折的乳腺癌患者的BMD顯著低于伴腫瘤轉移性骨折的乳腺癌患者，且乳腺癌成骨性轉移灶可使椎體BMD明顯增高[16]。L1或L2存在骨折、較大范圍的骨島、原發性或轉移性腫瘤等病變時，會造成椎體BMD異常，不適于診斷骨質疏松；而T12椎體與腰椎鄰近。本研究探討T12用于替代L1或L2測量BMD的可行性。Li等[17]研究顯示，在校正年齡、性別及體質量指數等因素后，胸椎BMD是腰椎BMD的1.163倍，且二者具有明顯相關性。Budoff等[18]將QCT校準體模置于T1-L5椎體下方，采用64排CT對147名女性和153名男性行胸腹部掃描，掃描參數為電壓120 kVp，電流200～700 mAs；通過QCT選取高度為6 mm的ROI測量T1-L5椎體BMD，發現男性和女性T1-L5椎體BMD變化規律相同，即T1-L3椎體BMD逐漸減低，L4-L5椎體BMD逐漸增高；本研究結果與之相符，T12、L1、L2椎體BMD差異均有統計學意義，T12、L1、L2椎體BMD逐漸減低。

目前臨床廣泛應用的骨質疏松診斷標準[6]適用于腰椎QCT。由于T12椎體BMD與L1、L2椎體BMD存在明顯差異，以T12替代腰椎可能會高估腰椎BMD，故使用QCT測量胸椎BMD診斷骨質疏松時，應對其進行校準。本研究采用Budoff等[5]提出的校準公式，該研究通過分析9 585名接受冠狀動脈鈣化CT檢查的無癥狀受試者和644名同時接受腰椎QCT檢查的受試者，發現男性和女性受試者的胸椎BMD平均值分別是腰椎平均值的1.170倍和1.207倍；采用線性回歸分析，分別得到男性和女性的胸椎BMD校準公式。本研究結果顯示各椎體組合T12+L1、T12+L2、T12*+L1、T12*+L2與L1+L2評估骨量的一致性均較好，但進行校準后T12椎體BMD的椎體組合T12*+L1、T12*+L2評估骨量的一致性優于T12+L1、T12+L2；且診斷骨質疏松的敏感度更高(83.08%、90.26%)；提示L1或L2椎體存在病變時，采用根據性別校準的T12椎體BMD替代診斷骨質疏松的效能更高。本研究的主要不足之處在于為單中心臨床研究，而我國不同地區、不同民族人群的BMD可能存在一定差異。

綜上所述，在低劑量肺癌篩查聯合QCT BMD測量時，以T12椎體替代病變的L1或L2椎體用于診斷骨質疏松的敏感度較低，可能降低骨質疏松的檢出率；采用經過校準的T12椎體BMD可提高診斷效能。