探討雙能量CT虛擬平掃與定量CT測定腰椎骨密度的相關性研究

孫男男，劉瑛，高曉玲，趙運春，叢培欣，翟佳

赤峰市寧城縣中心醫院CTMR室，內蒙古 寧城 024200

骨質疏松（OP）是中老年人較常見的骨骼系統疾病，是一種以骨量減少，易于骨折的全身性疾病［1-2］。目前，國際上公認的測定骨密度（BMD）的方法分別是雙能X線吸收（DXA）和定量CT（QCT）檢查［3］，但DXA檢查需要特殊設備，且測量結果包括松質骨和皮質骨的綜合測量值，而骨質疏松早期骨量變化主要發生于松質骨，QCT測量也需要特定的體模及后處理軟件，均具有一定局限性。本研究旨在用雙能量CT虛擬平掃對不同部分ROI的測量值與QCT測定的骨密度相關性研究，為雙能量CT測定骨密度的進一步研究提供依據，現將結果報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2021年1—6月赤峰市寧城縣中心醫院接受QCT檢查，并于1 d內行雙源CT腰椎檢查的58例患者，男10例，女49例，年齡34～83歲，平均年齡（54.35±10.2）歲。排除標準：L2～L4中骨折、存在金屬偽影、腫瘤病變的椎體、兩次檢查超過2 d的排除，本研究經醫院醫學倫理委員會批準，所有患者均簽署知情同意書，其中L2～L4椎體骨折（3個）排除，174個椎體納入研究，根據QCT檢查結果可以分為骨量正常組、骨量減少組以及骨質疏松組。

1.2 方法

1.2.1 QCT檢查及測量應用SOMATOM Scope 16排螺旋CT機行腰椎QCT檢查，患者仰臥于腰部具有體模掃描床上，床高125mm，掃描參數：管電壓80 Kv，參考管電流220 mAs，使用CARE Dose 4D自動管電流調制技術，FOV 250 mm，準直2×5 mm，Kernel S80，掃描結束后將數據傳至Osteo后處理，自動計算L2～L4椎體BMD值，根據美國放射學院（ACR）［4］的規定，骨量正常，BMD＞120 mg/cm3，低骨量，BMD80～120 mg/cm3，骨質疏松，BMD＜80mg/cm3。

1.2.2 雙源CT腰椎掃描應用德國Siemens SOMATOM Force雙源CT掃描儀進行檢查，患者仰臥位，雙手上舉，掃描范圍自T12椎體下緣至S1椎體下緣，采用雙能模式掃描，A球管80 kv，參考管電流276mAs，B球管Sn150 kv，參考管電流138 mAs，采用CARE Dose 4D技術自動調制管電流，準直128×0.6 mm，螺距0.6，選用ADMIRE Strength 3算法，卷積核Qr40，球管旋轉一周0.25 s，重建層厚1.5 mm，層間距1.5mm，將數據傳入Syngo via vB10B后處理工作站。

1.2.3 CT后處理工作站（版本VB10B）Dual-Energy選項參照王林等［5］定量測量骨質疏松方法，對腹神經索（VNC）中軟組織、脂肪的CT值及碘的斜率進行修正：按照Dual-Energy選項骨髓軟件中推薦的80 Kv、Sn150 Kv管電壓下紅骨髓、黃骨髓的CT值及鈣的斜率，將軟組織的CT值修訂為55 Hu、51 Hu，降脂肪修訂為-110 Hu、-84 Hu，鈣的斜率為1.79。分別于正中層面軸位及冠狀位對L2～L4椎體進行測量，選擇測量區域時軸位與QCT測量相同，如圖1～3，避開椎后靜脈及椎體皮質骨，軸位及冠狀位選擇相同ROI，分別為L2∶4.5 cm2；L3∶5.0 cm2；L4∶5.5 cm2，記錄各測量值：骨髓CT值、鈣的CT值、混合能量圖像（混合比0.5）的CT值、鈣濃度和脂肪含量百分比。由兩名診斷經驗的影像科醫師聯合完成測量，取平均值，測量者對測量椎體的QCT骨密度結果不知情。分別記錄QCT及雙能量CT機器自動生成的容積劑量指數（CTDIvol）和劑量長度乘積（DLP）值。

圖1 QCT標記：A椎體前后緣標記、C椎管中心，外緣骨皮質測定，內側松質骨測定

圖2 雙能CT軸位測量標記，同QCT，避開骨皮質及椎后靜脈

圖3 雙能CT冠狀位測量標記，位于椎體前2/3，避開椎后靜脈及骨皮質

1.3 統計學方法

采用SPSS 20.0軟件進行統計分析。計量資料以均數±標準差（±s）表示，組間比較采用t檢驗。計數資料以例數和百分比（%）表示，組間比較采用χ2檢驗。應用Pearson相關性分析雙能量CT（軸位及冠狀位數據）與QCT所得BMD、T值間的相關性。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 腰椎病變情況

59例患者中，L2～L3腰椎骨折3例，占5.08%，L3～L4間盤膨出8例，占13.56%，L4～L5間盤膨出25例，占42.37%，L4～L5間盤突出13例，占22.03%，L5～S1間盤突出12例，占20.34%。

2.2 骨質疏松與非骨質疏松椎體各測量結果情況

174個椎體中男性椎體30個，女性椎體144個，對照QCT所得BMD值，骨質疏松46個，骨量減少52個，骨量正常76個，雙能量CT測量結果，見表1。骨髓CT值與脂肪含量百分比測量參數比較，差異無統計學意義（P＞0.05），鈣的CT值、混合能量圖像CT值、鈣濃度測量參數間，差異有統計學意義（P＜0.05）。

表1 雙能CT對椎體各參數的測量結果情況

2.3 各測量參數與QCTBMD值相關性

各椎體的軸位及冠狀位測量鈣的CT值、混合能量圖像CT值、鈣濃度與相應椎體的BMD呈顯著正相關，骨髓CT值與脂肪含量百分比與BMD間無明顯相關性。同一椎體的軸位及冠狀位測量鈣的CT值、混合能量圖像CT值、鈣濃度與相應椎體的T值呈顯著正相關；骨髓CT值與脂肪含量百分比與T值間無明顯相關性，見表2。

表2 雙能CT軸位、冠狀位測量值與BMD、T值間相關性分析

2.4 輻射劑量

QCT對本組病例進行L2～L4檢查的CT劑量指標（CTDIvoI）為4.1～19.73 mGy，平均CTDIvoI（8.93±3.32）mGy；DLP為4.1～19.73 mGy·cm，平均DLP（8.93±3.32）mGy·cm。雙能量CT對本組病例進行的腰椎檢查的CTDIvoI為2.62～9.64 mGy，平均CTDIvoI（5.25±1.62）mGy，DLP為56～243.4mGy·cm，平均DLP（118.57±42.16）mGy·cm。

3 討論

雙能量CT（DECT）通過一次掃描獲得兩組不同能量數據信息，可采用三物質分離算法對某一特定物質進行量化［6］，進入后處理軟件將三種物質分離算法后處理獲得骨質、黃骨髓和紅骨髓圖像。因此，在CT值二維圖中，用黃骨髓（脂肪）、紅骨髓（軟組織）和骨質（鈣）三點組成一個三角形，由于純鈣的CT值相對于脂肪和軟組織而言非常高，由純鈣到脂肪和軟組織的連線可以近似看成兩條平行線，這兩條平行線的斜率就可以用來代表鈣的特征值，將圖像中每個像素點進行三物質分離計算，就可以得到鈣值及去鈣值。如Guggenberger等［7］在雙源CT80/Sn140 Kv條件下，使用1.75的斜率為鈣的特征值，去除平掃下骨中的鈣信號，從而將骨挫傷顯示出來。Petritsch等［8］將該技術用于胸腰椎壓縮性骨折中骨髓水腫定量分析，本研究在第三代雙源CT80/Sn150KV組合下，使用1.79的斜率為鈣的特征值，與QCT所測BMD值進行相關性研究。

本研究的測量結果中，雙能CT測得的骨鈣CT值、混合能量圖像CT值及鈣濃度與QCT所測得BMD值顯著相關，椎體骨質疏松與骨量減少、骨量正常間的骨鈣CT值、混合能量圖像CT值及鈣濃度差異有統計學意義，與文獻［5、9］報道相一致，與王平等［10］及劉正華等［11］骨鈣CT值、骨髓CT值與QCT測量BMD值呈顯著正相關不盡相同。本研究骨髓CT值及脂肪含量百分比與QCT所測BMD值無明顯相關性，這是否與椎體黃骨髓化程度不同，有待于進一步研究。

脊柱椎體骨質疏松最早發生于椎體中間部，后期才延伸到椎體周圍［12-13］，所以在ROI選取過程中應盡量選取中間層面，ROI放置于椎體骨松質前2/3部分，且不能選取骨皮質部分，盡量避開可能因椎體靜脈影響其不均質的后1/3部，ROI應盡可能取大面積測量。本研究對各椎體ROI進行固定研究，分別為L2∶4.5 cm2；L3∶5.0 cm2；L4∶5.5 cm2，軸位及冠狀位相同ROI，軸位與QCT測量范圍及形態相似，為骨松質區，不包含骨皮質及椎后靜脈區，由于為手動劃取，一致性較差，冠狀位選擇椎體前2/3的骨松質區進行測量，冠狀位ROI多為沿皮層下，一致性較好，而軸位與冠狀位測量結果無統計學差異，且冠狀位測量選取椎體前2/3區不包含椎后靜脈，所以測量時較軸位方便、快捷。

綜上所述，DECT進行腰椎檢查間盤及椎體病變的同時，利用雙能量物質分離技術所測得鈣的CT值、混合能量圖像（混合比0.5）的CT值、鈣濃度與QCT所測得BMD值顯著相關，冠狀位ROI的選擇椎體前2/3相較于軸位易于避開椎體后靜脈及椎體骨皮質，故在檢查腰椎病變的同時，對患者骨質疏松的評價及隨訪［14］，便于合理利用醫療資源及減輕患者負擔。