雙能量CT虛擬去鈣技術對肩關節區隱匿性骨折的診斷價值*

榮育威，許文杰，易大勇，殷詠強，李芳，饒文浩

（湖南省岳陽市人民醫院1.影像中心；2.骨科，湖南 岳陽 414000）

創傷性骨髓水腫，即骨挫傷，是一種隱匿性骨折。由于外傷致骨髓出血水腫，且合并松質骨的骨小梁微骨折，細胞外間隙和/或組織間質液滲出出血，受傷部位易被鄰近組織（主要為骨及腫脹的軟組織）所重疊掩蓋。數字X 線攝影（DR）是最基本的傳統檢查，無法發現隱匿性骨折，計算機斷層掃描（CT）在診斷骨關節創傷有很好的應用，特別是三維檢查的應用，能發現細微骨折。但臨床仍常常遇到癥狀明顯，而CT 表現陰性病例，即創傷性骨髓水腫。磁共振成像（MRI）檢查則在此表現出無可比擬的優勢，但部分患者難以忍受幽暗的密閉空間。加之檢查時間長，疼痛患者難以固定制動，易產生運動偽影。因此MR 檢查在急性外傷中的應用仍受到制約。此時雙能虛擬去鈣（VNCa）技術因為其對不同組織結構有較強的分析能力，可提供較好的檢查手段［1-2］。使用材料分解程序，減去鈣而創建VNCa 技術圖像，再將剩余的組織進行顏色編碼，用于評判骨髓水腫，即應用于急性隱匿性骨折檢測。至目前為止，許多研究已經證明了VNCa 在臨床急診領域的實用價值［3-8］。以往大部分文獻著重研究在膝關節及踝關節隱匿性骨折方面雙能量CT VNCa 技術的應用［9-10］，而在研究肩關節周圍骨隱匿性骨折方面的應用較少。本研究旨在將第四代雙源雙能量CT 的VNCa 技術應用于肩關節周圍骨隱匿性骨折的病例診斷，并通過數據分析驗證此方案的檢測能力，為臨床診斷肩關節周圍骨隱匿性骨折提供一種新型便捷的檢查手段和診斷方法。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2020 年1 月至2022 年3 月的相關患者資料30 例，所有患者均簽訂知情同意書，其癥狀包含肩關節有外傷史且關節活動性障礙，同時臨床診斷為肩關節隱匿性骨折。其中男17 例，女13例；年齡15～67 歲，平均36.5 歲。以下四種情形作排除標準：①受傷部位有明顯移位性骨折或者骨皮質斷裂；②有惡性腫瘤病史；③患者此前遭受外傷致肩部骨髓損傷，患處肩關節周圍骨有內固定和/或處于恢復階段；④患者有明顯檢查禁忌證。同時，雙源雙能量CT 檢測技術或MR 成像質量均可符合診斷要求。本研究將患者的CT 和MR檢查時間間隔控制在5 d 之內。

1.2 檢查方法

MRI 檢查采用聯影3.0T MR 機，肩關節專用線圈。行患側關節的橫斷面、冠狀面、斜矢狀面T2 加權壓脂成像［參數為重復時間（TR）：2 646 ms，回波時間（TE）：62.1 ms］及冠狀面T1（參數為TR：560 ms，TE：12.54 ms）掃描。層厚3 mm，層間距10 mm。

CT 檢查為西門子第四代雙源CT。對患者受傷部位行CT 掃描并進行雙能量后處理，得到患者受傷肩部的雙能量CT 圖。患者仰臥位，掃描范圍涵蓋鎖骨、肩胛骨、肱骨上段。檢查結束后，所有圖像自動傳輸到后處理工作站Syngo 中。打開軟件Dual Energy 中的Bone Marrow 選項進行圖像處理，通過雙能去鈣處理和彩色編碼轉換的方法，生成VNCa 偽彩圖。

1.3 圖像分析

評估對象為肩關節周圍骨即肱骨上段、肩胛骨、鎖骨。將肩關節劃分成9 個區域，肱骨上段、鎖骨、肩胛骨各3 個區域，肱骨上段為內側區域，鎖骨為中側區域，肩胛骨為外側區域。以MRI 為評價標準，出現以下情況時，即判斷出患者有肩關節周圍骨骨髓損傷：①患者骨質內出現斑片狀或細條片狀T1 低或略低信號；②患者骨質內出現斑片狀或細條片狀T2 壓脂高或略高信號。對患者患處行雙能量CT VNCa 技術，若患者受傷部位的VNCa 圖出現斑片狀密度增高影，則判斷患者肩關節周圍骨存在骨髓損傷。再由兩名（或以上）擁有豐富經驗的資深醫師（副主任醫師以上）分別獨立診斷，評判患者的受傷處VNCa 圖是否存在骨髓損傷，于冠狀位或矢狀位像上，檢測患者正常區域和受傷區域，得到雙能量CT VNCa 后的CT值，通過計算得到二者CT 值的差。需要注意的是，規定感興趣區（ROI）的面積不小于20 mm2，且需避開骨皮質以下，2 mm 內的區域和存在骨質硬化的區域。對肩部的各個分區做3 次CT 值測量，取平均值。以MRI 圖像作為評判標桿，評判估計醫師的主觀評價與實際患側的CT 的差值對肩關節隱匿性骨折的檢測能力與效果。通過豐富經驗醫師對患者獨立判診得到的受試者工作特征（ROC）曲線圖，觀察二者對肩關節骨髓損傷診斷的敏感性及特異性。將Kappa 值的大小作為在肩關節骨髓損傷方面，評價主觀評斷方法和客觀診斷方法二者的相關性和一致性的依據。

1.4 統計學方法

使用SPSS 軟件對數據進行分析處理。使用Mann-WhitneyU算法，對水腫區域的CT 值和正常區域的CT 值進行對比分析；使用Pearson 檢驗和線性回歸分析算法，對得到的CT 值同VDR 進行相關性分析；使用ROC 算法，對于CT 的測量參數同骨髓水腫檢測能力的相關性進行分析；最后通過U檢驗對二者進行進一步分析。P<0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

樣本中，30 例患者的DR 和/或常規CT 檢查，肩關節周圍未見骨折。35 個肩關節共計350 個區域（肱骨上段、鎖骨、肩胛骨），MRI 顯示鎖骨、肱骨上段、肩胛骨共出現255 個區域骨髓損傷。VNCa 圖中顯示鎖骨、肱骨上段、肩胛骨256 個區域骨髓損傷。VNCa 圖CT 差值顯示鎖骨、肱骨上段、肩胛骨258 個區域出現骨髓損傷。見表1。

表1 VNCa 主觀評價和CT 差值評價及MR 圖顯示肩關節周圍骨損傷區域的結果對照（n=350 區域）

VNCa 圖的主觀評價同雙能量CT 掃描結果的差值對患者肩關節骨髓損傷的判斷結果同MRI 成像有很好的相關一致性。其中VNCa 圖的主觀評價的Kappa 值為0.831，雙能量CT 掃描結果的差值 Kappa值為0.859，差異有統計學意義（P<0.05）。結果顯示，醫師主觀評價及雙能量CT掃描結果差值評價的曲線下面積（AUC）分別為0.881、0.889，敏感性分別為92.1%、95.3%，特異性分別為92.2% 和95.4%，準確度分別為85.4%、90.6%。

如圖1 所示，右肩關節三維CT 之MPR 冠狀位，右肱骨近段未見明顯骨折；圖2 右肩關節雙能量CT VNCa 圖顯示右肱骨近段片狀偽彩影，示右肱骨近段外科頸區骨挫傷；圖3 右肩關節MRI 之冠狀位STIR 序列，顯示右肱骨近段外科頸區片狀高信號，與雙能量CT VNCa 圖完全一致；圖4 右肩關節三維CT 之MPR 矢狀位，右肱骨近段未見明顯骨折；圖5 矢狀位雙能量CT VNCa 圖與圖6 MRI 矢狀位STIR 序列病灶幾乎一致。

圖1 CT 冠狀位MPR 重建

圖2 冠狀位VNCa 圖

圖3 MRI 冠狀位

圖4 CT 矢狀位MPR 重建

圖5 矢狀位VNCa 圖

圖6 MRI 矢狀位

3 討論

日常生活中，肩關節屬于活動最頻繁、運動幅度量最大、結構非常復雜的關節之一，同時肩關節也是最易受損傷的部位之一。對于肩關節的影像學檢查方法，主要有DR、CT、MRI 三種。急診外科，采用的首要檢查方法為DR，但此檢查方法有諸多不足，因肩關節解剖結構原因，前后重疊，且DR 密度分辨率低，對于細小撕脫性骨折或隱匿性骨折，幾乎不能顯示。雖然骨挫傷（外傷性骨髓水腫）可通過人體自我修復方式自愈，但若及時診治（如包扎或囑咐患者制動等）可防止損傷進一步加重，減輕患者的身體及心理痛苦，生活質量得到提高。目前，CT 和MR 已逐漸成為肩關節外傷后重要檢查方法。當患者因外傷就診時，首先通過DR 對受傷處篩查；若DR 檢查結果為陰性（或存在可疑骨折）時，則進一步行CT 掃描。CT 優勢在于通過多平面重組，可進一步明確判斷受傷處是否存在骨折。若DR 和常規CT 掃描結果陰性，但病人臨床癥狀表現嚴重，那么必須采用MRI 檢查，以排除骨挫傷情況。

MRI 檢查被認為是診斷骨挫傷的最佳方法，但同時MRI 掃描存在諸多禁忌證，如：掃描時間長、預約流程復雜、等候時間久、檢查價格不菲、需要被檢測者身體中無金屬異物等。對急診患者諸多不利，幾乎無法開展。

雙能量CT VNCa 技術應用于急診外傷患者檢查，能很好解決MRI 這一難題。雙能量CT 掃描，檢查時間短，出具結果快，易于醫師快速判斷急診外傷患者的受傷情況，從而節約了寶貴時間來診治患者。雙能量CT 通過三物質分離算法，達到去除特殊物質或量化某一物質的目的。具體而言，VNCa 技術粗略把鈣、紅骨髓和黃骨髓三者以既定比例混合，大致認為其三者組成的混合物構成了人類骨骼。此方法的優勢在于，鈣的CT 值較高，紅骨髓的CT 值近似軟組織，而黃骨髓的CT 值近似于脂肪，患者的骨髓損傷后，則水腫出血，從而造成骨髓CT 值升高。VNCa 技術通過分離算法去除了鈣離子，直接顯示骨髓腔體內的出血或水腫，醫師可直接判斷分析患處的受傷情況。目前在骨髓挫傷的研究中，有兩種雙能量CT VNCa 技術的實際應用，根據球管發出射線源分為單源雙能量CT 和雙源雙能量CT，本研究使用的是Siemens 第四代雙源雙能量CT。

本文統計數據分析得出，VNCa 圖的主觀評價和雙能量CT 差值評價在肩關節周圍骨骨髓損傷方面，同MRI 的相關性良好。相關評價指標，如AUC、準確度、敏感性、特異性均較高［9-10］，但在VNCa 的觀圖評價和CT 差值評價結果里，仍存在誤判出假陽性、假陰性的問題。筆者認為可能存在以下原因導致此種情況的發生：①隨著年齡變化，肩關節周圍骨內紅、黃骨髓比例會發生變化，導致主觀評價誤判。②隨著年齡增長，肩關節發生退變，或因生活中過度使用肩關節導致慢性損傷，從而導致骨髓水腫或骨質硬化等問題；某些病變在早期的病灶隱蔽性較高，如轉移瘤前期、炎癥等，可致骨髓水腫。若肩關節周圍骨質出現硬化，但患處骨髓損傷較小，也可導致VNCa 圖的主觀評價和CT 差值的客觀評價判斷失誤，出現假陰性情況；若患處存在退變，或其它病變導致早期骨髓水腫，易誤把不相干病變導致的骨髓水腫誤判為骨髓損傷。③肩胛骨屬于扁骨，形態不規則，同時受肺部影響，或者難以觀察到肩胛骨的畸變，導致誤判為假陰性。

本研究中，患者的年齡從15 歲到67 歲，跨度很大，老年患者常因肩關節退變加速影響診斷的準確性。在此筆者沒有著重研究年齡因素對于雙能量CT VNCa 技術診斷的誤判影響，待后續研究將此因素納入。

綜上所述，雙能量CT VNCa 技術具有非常大的應用前景，本研究僅限于對肩關節隱匿性骨折診斷的敏感性、特異性和準確度進行了分析。此方法與MR 檢查具有較高的相關性和一致性，是一種新行的便捷的深受臨床歡迎的判斷隱匿性骨折的檢查方法。