椎體CT 值在骨質疏松性椎體骨折中的應用研究進展

張樹寶，葛曉勇，陳 灝，房心月，王善金

同濟大學附屬東方醫院脊柱外科，上海 200120

骨質疏松性椎體骨折（OVF）約占全部骨折的50%［1］。初發椎體骨折可稱為哨兵骨折，是骨質量嚴重下降的標志，患者初發椎體骨折后再骨折的發生率為27.4% ～ 38.0%［2-3］。椎體再骨折不僅增加了骨質疏松癥患者的致殘率和死亡風險［4］，還給家庭和社會帶來了巨大的經濟負擔。骨密度（BMD）下降是OVF 及椎體再骨折發生的獨立危險因素［5-6］。BMD 評估在OVF 的預防和診療中具有重要意義。目前最常用的BMD 測量技術包括雙能X 線吸收法（DXA）和定量CT 掃描技術（QCT），DXA 易受脊柱退行性變的影響而不夠精確，QCT 易受設備及軟件的限制而無法普及。

近年來，以CT 值評估BMD 的方法逐漸受到關注。CT 值是人體某一局部組織密度值的相對量，其單位是HU，又稱亨氏單位［7］。椎體內組織以松質骨為主，椎體CT 值可反映松質骨骨量水平［8］，其測量僅需在影像歸檔和通信系統（PACS）中完成CT 圖像的三維重建，在椎體松質骨區域放置一橢圓形的感興趣區域（ROI），即可自動讀取ROI 內的平均CT值。目前，椎體CT 值不僅可作為一種機會性臨床篩查工具，提高骨質疏松癥的診斷率［9］，還可有效預測OVF［10］和椎體再骨折［11］的發生。本文總結了椎體CT 值在OVF 中的診斷價值及預測價值，旨在更好地推廣椎體CT 值在臨床實踐中的應用。

1 診斷價值

1.1 與BMD 的相關性

椎體CT 值與DXA 測量的BMD 值顯著相關，其隨著年齡的增加而相應降低（約2 HU/年）［12-13］。Schreiber 等［8］以聚氨酯模體為參照對椎體CT 值的骨質量評估效能進行評價，證實椎體CT 值與DXA測量的T 值（r2=0.48）、BMD（r2=0.44）和椎體抗壓強度均呈顯著性正相關。一項基于人工智能技術測量椎體CT 值的研究［14］發現，其診斷骨質疏松癥和骨量減少癥的受試者工作特征（ROC）曲線的曲線下面積（AUC）可高達0.831和0.972。但是，椎體CT值在腰椎退行性疾病患者骨質量評估中的應用尚存爭議。在退行性脊柱側凸患者的研究［15］中發現，L1～4平均CT值與DXA 測量的腰椎及髖部的BMD和T值的相關性均較差（r＜ 0.5）。類似的研究［16］也發現，腰椎退行性變組患者L1～4的平均CT 值與DXA測量的BMD 和T 值的相關系數顯著低于非退行性變組，腰椎退行性變可能會影響相關性研究結果的準確性。

與DXA 的測量原理不同，QCT 和椎體CT 值測量的均為椎體松質骨，因此，將QCT 所測量的BMD作為參照標準更精確。Kim 等［17］對180 例接受腰椎內固定手術的患者進行研究發現，椎體CT 值與QCT測量的BMD 值的相關性（r=0.868）優于與DXA測量的BMD 值的相關性（r=0.489），進一步證實了椎體CT 值在評估OVF患者骨質量中的有效性。

1.2 骨質疏松癥的診斷界值

為進一步指導椎體CT 值的臨床應用，諸多學者對椎體CT 值診斷骨質疏松癥的界值及效能進行了分析和評價。借助機器學習算法的大樣本研究［18］發現，椎體CT 值診斷骨質疏松癥與DXA 診斷結果的一致性為82%。美國威斯康星醫學院放射醫學中心進行的回顧性研究［19］證實，L1CT值低于135 HU是診斷骨質疏松癥的最佳截斷值；當界值為160 HU時診斷靈敏度為90.0%，適用于高風險人群以降低假陰性率，促進骨質疏松癥的進一步準確篩查；當界值為110 HU 時診斷特異度為91.3%，適用于低風險人群以降低假陽性率，提高診斷準確性。

其他研究［17，20-26］提出骨質疏松癥的診斷閾值為99 ～ 146 HU，各診斷實驗的AUC 基本均大于0.7，證明其診斷效能可靠。最新的一項薈萃分析［27］評估了界值分別為110 HU、135 HU、150 HU 時椎體CT值的診斷效能，當界值為135 HU時具有最佳的靈敏度及特異度，其診斷試驗的OR 值為14.88（95%置信區間為7.521 ～ 29.44），ROC曲線的AUC為0.831。

1.3 優勢及局限性

椎體CT 值在骨質疏松癥的診斷及篩查中具有以下優勢。①測量結果可靠。與DXA 測量所用的平面投影技術不同，椎體CT 值可直接測量椎體松質骨骨量水平，其結果可有效避免因骨質增生、脊柱退行性變等因素引起的誤差［25］。②測量方法方便快捷。在設備條件不足的情況下，椎體CT 值是代替其他骨密度檢查的良好選擇，?？漆t師可在不依靠額外檢查和軟件技術的前提下快速評估患者的骨質量。③無須額外輻射暴露。胸腰椎CT 是脊柱疾病臨床診療中最常用的評估工具，尤其是OVF 患者，術前多已完成胸腰椎CT 檢查，因此，可在不產生額外輻射量的前提下快速準確地評估患者的骨質量。

雖然既往研究均證實了椎體CT 值具有一定的臨床應用潛力，但仍存在局限性。①診斷界值缺乏統一標準。椎體CT 值的測量尚未執行BMD 的標準化體模校準工作，因此，各項研究獲得的椎體CT 值的界值、靈敏度及特異度存在差異，限制了其在骨質疏松癥篩查和診斷中的推廣應用（表1）。研究人群、參照標準及CT 類型是各診斷實驗產生差異的主要因素［28］。②測量結果缺乏代表性。與QCT 測量的椎體三維體積BMD 不同，椎體CT 值所測量的是椎體單一層面的松質骨衰減系數，故其準確度及分辨率稍差。③測量技術缺乏標準化。與DXA 類似，椎體CT 值須完成流程規范、數據采集、數據分析和質量保證等標準化問題，才可確定骨質疏松癥的診斷界值，并在臨床推廣應用［29］。

2 預測價值

2.1 預測OVF的發生風險

椎體CT 值與椎體骨折及再骨折的發生密切相關［10，32］（表2）。Lee 等［33］的研究證實，L1CT 值每下降10 HU，未來5年內脆性骨折風險將增加47%。L1CT 值的下降是老年人群發生OVF 的獨立危險因素，L1CT值 ＜ 90 HU時，65歲以上老年人群OVF 的發生風險增加31.9 倍［34］。在急性OVF 的發生風險評估中，當L1CT 值界值為60 HU 時，預測的特異度為90%；當界值為100 HU 時，預測的靈敏度為90%［35］。

表2 椎體CT值預測椎體骨折及再骨折風險的界值及效能

椎體CT 值下降對OVF 發生的影響與測量節段、脆性骨折史、初發OVF 節段和骨折部位等因素均相關。L1作為胸腰椎CT 掃描中第一個沒有肋骨的椎體而便于識別，故既往常選用L1作為測量節段。有研究［36］證實，L4CT 值與OVF 發生風險的相關性最強，因此，L4CT 值可作為評估OVF 風險的最佳選擇。椎體CT 值下降合并既往椎體骨折史的患者發生OVF 的風險將進一步增加，當患者椎體CT 值＜ 133 HU且合并既往脆性骨折時，患者1年內和3年內新發椎體骨折的HR值分別為7.5和5.4［37］。發生多節段OVF 的患者椎體CT 值顯著低于單節段OVF 患者，并且當椎體CT 值＜ 61 HU 時，患者發生多節段OVF 的風險將顯著增加［36］。此外，椎體CT值每下降50 HU，少發OVF部位（T4～6，T9，10）的骨折風險增加2.2 ～ 3.4倍，多發OVF部位（T7，8，T11，12）的骨折風險增加1.4 ～ 1.8 倍［38］。

2.2 預測椎體再骨折的發生風險

初發OVF患者骨質量較差，椎體再骨折的風險顯著增加而出現椎體級聯骨折的現象［39］。椎體CT值下降是椎體強化術后椎體再骨折的獨立危險因素［40］，初發OVF 合并椎體CT 值降低的患者1年內和3年椎體再骨折的風險將增加1.38 倍和1.25 倍。一項對275 例接受椎體強化術治療的OVF 患者的病例對照研究［41］發現，L1CT值的下降與椎體再骨折及椎體級聯骨折的發生密切相關，當L1CT值＜ 61 HU時，患者椎體再骨折的風險增加7.6倍；當L1CT值＜ 54 HU時，患者發生椎體級聯骨折的風險增加9.8 倍。Ji等［42］對317 例行椎體強化術的OVF 患者進行回顧性研究發現，椎體強化術后椎體再骨折的發生率為13.6%，既往脆性骨折史（OR=6.639）及L1CT 值下降（OR=15.260）均與椎體強化術后椎體再骨折的發生密切相關（表2）。

本團隊對近5年共515 例行椎體強化術的OVF患者椎體再骨折的風險因素進行了回顧性研究［11］，并分析了L1CT 值對骨質疏松癥患者發生椎體再骨折的預測價值。OVF 患者椎體強化術后椎體再骨折的發生率為32.2%，再骨折患者的L1CT值顯著低于無再骨折組。COX 回歸分析證實高齡、低體質量指數（BMI）、糖尿病病史、接受抗骨質疏松藥物治療及L1CT 值下降均與椎體再骨折密切相關。ROC 提示L1CT 值預測椎體再骨折風險的截斷值為95 HU（AUC 為0.802；靈敏度為70.5%，特異度為9.9%），Kaplan-Meier 生存曲線提示L1CT 值＜ 95 HU 的患者5年內無再骨折生存率顯著低于對照組（log-rank test，P＜ 0.001）。該研究證實椎體CT 值可有效識別OVF 椎體再骨折的高風險人群，初發OVF 患者L1CT 值＜ 95 HU 時椎體再骨折風險顯著增加。

2.3 椎體CT值的優勢及局限性

與傳統的骨質量評估工具相比，椎體CT 值在預測OVF 及椎體再骨折風險中具有以下優勢。①敏感評估OVF 的發生風險。松質骨代謝活性較皮質骨高8 倍［44］，椎體CT 值所測量的松質骨BMD 能更敏感地評估骨量丟失，可更早識別OVF 高風險患者。②降低OVF 的漏診率。在完成椎體CT 值測量的基礎上，充分利用CT 掃描的結構測量優勢，通過半定量的方法盡早識別OVF。③指導OVF 治療方案的選擇。對于因劇烈腰背痛不能配合完成DXA 的急性OVF 患者，椎體CT 值可作為初步評估BMD 的有效替代工具，有助于制訂個性化的手術及抗骨質疏松治療方案，降低椎體再骨折的發生風險。④提高OVF 風險預測的準確率。肌肉CT 值的減少反映了肌纖維數量的減少及脂肪物質的堆積，聯合椎體CT 值評估有助于提高OVF 及椎體再骨折風險預測的準確率［45］。

椎體CT 值在輔助預測OVF 及椎體再骨折的發生風險的應用中仍存在一定的局限性。①椎體CT值的最佳預測閾值及最佳篩查椎體節段尚未明確，未來需要大樣本的橫斷面研究或前瞻性研究來確定及驗證。②忽略了椎體皮質骨質量對OVF 發生風險的影響。除了骨小梁密度及強度的下降等因素外，椎體皮質骨的退行性變對OVF 的發生也存在顯著影響［46］。Yao 等［47］的研究發現，L1CT 值及椎體骨皮質厚度均與BMD 下降密切相關。椎體CT 值聯合椎體皮質骨厚度測量綜合評估椎體骨強度，可更有效地預測OVF及椎體再骨折的發生風險。

3 結語與展望

椎體骨折是骨質疏松癥患者最嚴重的并發癥之一，嚴重影響患者的生活質量和預期壽命。骨質量評估對椎體骨折患者的診療方案制訂和再骨折的預防至關重要。椎體CT 值可反映松質骨骨量水平，在患者BMD 的評估及椎體骨折風險的預測中優勢顯著。在我國現有DXA儀器數量不能滿足臨床需求的背景下，椎體CT 值的測量是一種快速、可重復的骨質量評估方法。椎體CT 值測量簡單、方便，不需要額外的掃描設備和軟件，適用于基層醫院的篩查工作。椎體CT 值還可有效預測骨質疏松癥患者OVF及椎體再骨折的發生風險，有助于實現對高危人群早期評估、早期診斷、早期干預的目標。但是，椎體CT 值的應用須解決不同機器之間測量結果的差異問題。在CT 掃描儀中添加標準化的體模校準是解決該問題的簡單方法，但目前CT 制造商對骨質疏松癥篩查和診斷工作的關注仍有限。此外，將機器學習算法和人工智能技術與椎體CT 值結合可實現高危人群的大規模篩查，對骨質疏松癥診斷及OVF風險預測閾值的確立有重要意義。綜上所述，椎體CT 值是BMD 測量工具的有益補充，臨床應用潛力巨大，其在臨床中進一步的推廣仍需臨床醫師、影像科醫師及專業技術人員的共同努力。