CT成像自動測量股骨近端多參數和骨密度值預測老年髖部骨折的應用*

殷宗云 周翠嵐 楊 恒

江西省九江市中醫醫院影像科 332000

老年骨質疏松性骨折最常發生于髖部,隨著我國老齡化進程的加速,由骨質疏松引起的髖部骨折患者呈逐步上升趨勢,大大降低了患者的生活質量[1]。老年髖部骨質疏松性骨折是由于側方應力的突然加大,進而導致股骨近端屈曲以及軸向壓縮超過了自身吸收的最大能量,最終發生骨折[2]。研究指出[3],股骨近端骨折高風險患者30%～50%可表現BMD正常范圍,而40%～45%嚴重骨質疏松患者(BMD<-2.5SD)卻終生未發生骨折,可見BMD僅能反映骨質疏松性骨折的骨量下降。定量CT基于個人的實時三維圖像重建骨組織的真正幾何結構,全面了解骨的局部解剖和骨量。研究顯示,股骨近端解剖結構同髖部骨折存在密切關系[4]。本研究則主要探討CT成像自動測量股骨近端多參數和骨密度值預測老年髖部骨折的應用價值,現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究為前瞻性研究,擇取我院2021年1—10月入就診的80例老年骨質疏松性髖部骨折患者為觀察組,另選40例老年骨質疏松無骨折患者作為對照組。納入標準：年齡>65歲,單側骨折,僅股骨近端骨折,無其他部位骨折;DXA測量股骨近端BMD<-2.0SD,符合骨質疏松的診斷標準[2];發病時間<48h;取得知情同意,臨床資料完整。排除標準：暴力性骨折、腫瘤性骨折;嚴重肝腎心肺功能障礙;內分泌性疾病,如甲狀腺功能異常;慢性營養性疾病;血液透析治療;髖部手術。

1.2 研究方法 通過定量CT系統對股骨近端結構相關指標進行測定,明確總體骨密度值、皮質骨骨密度值及松質骨骨密度值;測量股骨近端的解剖結構參數包括股骨頸最小橫截面積(Minimum cross-sectional area,CSA)、屈曲比率(Buckling ratio,BR)、皮質骨厚度(Cortical bone thickness,CTh)和髖關節軸線長度(Hip axial length,HAL)。

1.3 觀察指標 比較兩組股骨近端總體、皮質骨和松質骨BMD,比較兩組測量股骨近端的解剖結構參數值,針對CT成像自動測量CSA、BR、CTh和HAL值預測骨折繪制ROC曲線,并計算AUC面積。

1.4 評定方法及測量方法 定量CT測量BMD：采用BIT v2.0分析軟件截取股骨頸最窄區域的中心作為感興趣區,軟件自動分成11層軸位圖像,厚度1mm,以1～6層髖部幾何參數為標準,計算CSA、BR、CTh和HAL值。結合德國SIEMENS公司64排CT掃描機體模,對入組者髂嵴至股骨上段進行掃描,其中電壓為120kV、電流為150mAs,SFOV為500mm,層厚為1mm,并通過標準算法對股骨近端解剖參數進行計算。隨后將原始圖像輸入圖像后處理系統,并結合Pro v4.2.3軟件針對髖臼頂到股骨小粗隆下5cm范圍內圖像進行分析與重建。手動調整確保橫斷面股骨頸長軸與水平線平行,冠狀位及矢狀位中股骨干長軸與垂直線平行,同樣方法獲取髖部、皮質骨、松質骨BMD數據。見圖1。

圖1 定量CT測量BMD

2 結果

2.1 兩組股骨近端總體、皮質骨和松質骨BMD比較 觀察組CT成像自動測量股骨近端總體、皮質骨和松質骨BMD值均低對照組(P<0.05)。見表1。

表1 兩組股骨近端總體、皮質骨和松質骨BMD比較

2.2 兩組測量股骨近端的解剖結構參數值比較 觀察組CT成像自動測量股骨近端解剖結構參數值中CSA、BR、CTh和HAL均小于對照組(P<0.05)。見表2。

表2 兩組測量股骨近端的解剖結構參數值比較

2.3 CT成像自動測量CSA、BR、CTh和HAL值預測骨折的ROC曲線及AUC面積 CT成像自動測量CSA值(AUC=0.800 6)、BR值(AUC=0.555 8)、CTh值(AUC=0.637 4)和HAL值(AUC=0.692 1)預測骨折的ROC曲線及AUC面積詳見圖2。

圖2 CT成像自動測量CSA、BR、CTh和HAL值預測骨折的ROC曲線及AUC面積

3 討論

骨質疏松可導致股骨近端生物力學特性的顯著降低,由于各種原因引起的小梁骨數量和質量的減少以及機械強度的降低都會導致骨質疏松,股骨近端生物力學結構和性能的減退[5]。當施加在股骨近端的外力超過骨結構的極限而達到屈點時,就會發生骨折,髖部骨折更為常見[6]。雙能X射線吸收測定法(DXA)測量BMD是骨質疏松癥診斷的“金標準”,但僅提供髖部股骨近端的總體BMD,無法提供局部解剖結構[7]。本研究采用的定量CT,為基于個人實時解剖結構的二維圖像、結合質量控制體模和校準體模成像、運用標準算法重建股骨近端的三維解剖結構,通過手動選擇感興趣區,能夠全面了解局部三維解剖結構和骨密度情況,從而更好的預測骨質疏松性骨折的風險大小[8]。目前,定量CT被認為是一種真正的骨體積密度定量方法,其不受骨體積的影響,更能反映骨丟失和治療效果,可以獲得骨骼大小和形狀等幾何參數[9]。

定量CT不僅提高了測量的精確度,同時可區分松質骨和皮質骨的骨密度,進而準確評估骨折發生的部位和具體原因[10-11]。并且,定量CT能夠提高局部橫斷面圖像的分辨率和精確度,降低組織重疊帶來的干擾[12]。在定量CT檢查中,體積骨密度(vBMD)評估主要是對松質骨的測量,由于松質骨比皮質骨的更新速度快得多,皮質骨對監測骨質疏松癥的疾病發展和治療效果更敏感,脊椎的松質骨比例大于髖關節[13]。本研究通過比較兩組股骨近端總體、皮質骨和松質骨BMD發現,觀察組CT成像自動測量股骨近端總體、皮質骨和松質骨BMD值均低對照組。同時比較兩組測量股骨近端的解剖結構參數值發現,觀察組CT成像自動測量股骨近端解剖結構參數值中CSA、BR、CTh和HAL均小于對照組。說明骨質疏松發生髖部骨折者,其BMD明顯降低,同時CT成像自動測量股骨近端解剖結構參數值亦存在顯著降低[14]。并針對CT成像自動測量CSA、BR、CTh和HAL值預測骨折繪制ROC曲線,及時AUC面積發現,CSA值具有最高的AUC面積,其達到0.800 6,可認為CSA預測骨質增生發生髖部骨折相對其他參數具有較高的臨床價值[15]。

綜上所述,定量CT自動測量軟件可分析股骨近端各解剖結構參數和骨密度值,進而預測老年髖部骨質疏松性骨折的發生風險,為臨床早期干預提供參考,同時具有節約醫療費用的重要意義,值得臨床推廣借鑒。