家豬體模椎體CT 值與骨密度值的相關(guān)性研究＊

柴 鑫，方彥鵬，段慶紅，鄒 迅，溫 磊，焦 俊

(貴州醫(yī)科大學(xué)附院 影像科，貴州 貴陽 550004)

骨密度(bone mineral density，BMD)測(cè)量是目前診斷骨質(zhì)疏松癥，預(yù)測(cè)骨折危險(xiǎn)度、評(píng)價(jià)骨質(zhì)疏松治療效果的主要指標(biāo)［1］。定量CT(quantitative computed tomography，QCT)測(cè)量BMD 是臨床認(rèn)可的對(duì)脊柱、髖關(guān)節(jié)、前臂和全身的骨密度測(cè)量方法，不受被測(cè)物體積的限制和腹主動(dòng)脈鈣化和椎體退變的影響，且能分別測(cè)量皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨的BMD值，在測(cè)量肥胖或者低體重指數(shù)的患者時(shí)，QCT 較DXA(dual energy X-ray absorptionmetry)更為準(zhǔn)確［2－3］。目前，我國(guó)CT 設(shè)備已較為普及，但是擁有QCT 骨密度測(cè)量?jī)x器的醫(yī)院卻極少。本課題通過對(duì)離體家豬椎體松質(zhì)骨不同掃描條件下的CT值和定量CT BMD 值間的相關(guān)性研究，探討臨床利用CT 評(píng)價(jià)成年人BMD 的最佳CT 掃描條件，為CT 值與BMD 值對(duì)照測(cè)量，建立成年人正常骨量、低骨量與骨質(zhì)疏松的CT 值診斷奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 一般資料

選擇帶皮、皮下脂肪、肌肉、肝臟及脊椎骨包裹固定成圓桶狀豬身體模，體模直徑25.5 cm，厚18.9 cm。CT 掃描儀應(yīng)用德國(guó)SIEMENS SOMATOM Definition AS 128 層螺旋CT 掃描機(jī)，骨密度測(cè)定儀選用美國(guó)Mindways 公司的5 樣本QCT 測(cè)量系統(tǒng)QCT PROTM3D 脊柱BMD 應(yīng)用模塊。

1.2 檢測(cè)方法

設(shè)置7 種不同掃描條件，管電壓固定120 kV時(shí)，管電流分別為200、150、100 和50 mAs;管電流固定200 mAs 時(shí)，管電壓分別為140、120、100 和80 kV，其他掃描條件均相同，軸掃，機(jī)架轉(zhuǎn)速0.5 s/周，標(biāo)準(zhǔn)算法重建。對(duì)離體家豬體模分別進(jìn)行CT 掃描，并將容積數(shù)據(jù)上傳至PACS 系統(tǒng)及骨密度工作站進(jìn)行CT 值與BMD 值測(cè)量。測(cè)量前，進(jìn)行校正檢驗(yàn)，體模(QA 體模)的檢測(cè)。興趣區(qū)(ROI)置于椎體中央松質(zhì)骨區(qū)域，避開骨皮質(zhì)及椎靜脈。ROI 面積約100 mm2，深度7 mm，記錄動(dòng)物體模椎體松質(zhì)骨CT 值及BMD 值。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

所得數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0 軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，不同管電壓和管電流下CT 值和BMD 值差異比較采用方差分析和Kruskal-Wallis 秩和檢驗(yàn);不同條件下CT 值和BMD 值相關(guān)性分析采用Pearson 相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)法進(jìn)行分析，P ＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 豬脊椎椎體松質(zhì)骨CT 值和BMD 值

管電壓采用120 kV 時(shí)，不同管電流與曝光時(shí)間乘積(200、150 s、100 和50 mAs)下，豬脊椎椎體松質(zhì)骨CT 值和BMD 值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P ＞0.05，表1);管電流采用200 mAs 時(shí)，不同管電壓(140、120、100 和80 kV)下，豬脊椎椎體松質(zhì)骨CT值差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P ＜0.05)，平均CT 值分別為308.4、306.9、371.05 及434.35 Hu，BMD 值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P ＞0.05，表2)。

2.2 豬脊椎椎體松質(zhì)骨CT 值與BMD 值的相關(guān)性

利用Pearson 相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)法進(jìn)行相關(guān)性分析中，不同掃描條件下，豬脊椎椎體松質(zhì)骨CT 值與BMD 值之間呈明顯的線性正相關(guān)(表1 和表2)。

表1 相同kV 不同mAs 掃描條件下豬脊椎椎體松質(zhì)骨CT 值、BMD 值及相關(guān)系數(shù)Tab.1 CT values and BMD values and their correlation coefficients in cancellous Bone of porcine vertebral body model with different scan settings(same kV different mAs)

表2 相同mAs 不同kV 掃描條件下豬脊椎椎體松質(zhì)骨CT 值、BMD 值及相關(guān)系數(shù)Tab.2 CT values and BMD values and its correlation coefficient in cancellous Bone of porcine vertebral body model with different scan settings(same mAs different kV)

3 討論

CT 值表示在CT 影像中的每個(gè)像素所對(duì)應(yīng)物質(zhì)對(duì)X 射線的平均衰減量大小，物質(zhì)的組成成分以及X 射線的能量決定物質(zhì)的X 射線衰減系數(shù)［4］。改變管電壓(kV)會(huì)影響X 線的線質(zhì)和波長(zhǎng)，因此管電壓(kV)改變時(shí)，會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)的X 線衰減系數(shù)發(fā)生改變，因此物質(zhì)的CT 值就會(huì)發(fā)生改變。當(dāng)降低kV 時(shí)，高密度物質(zhì)的CT 值就會(huì)升高，例如含碘的血管或著骨骼等物質(zhì)。本研究中管電流固定設(shè)置200 mAs，管電壓分別為100 和80 kV 條件時(shí)，雖然CT 值與BMD 值之間的相關(guān)系數(shù)較高，但所測(cè)得的CT 值較管電壓120 kV 時(shí)偏高，這與李鋒坦等［5］研究相一致。而把管電壓設(shè)置在120 和140 kV 時(shí)，CT 值的測(cè)量相對(duì)穩(wěn)定，但140 kV 條件下時(shí)CT 值與BMD 值的相關(guān)系數(shù)偏低。X 線量的統(tǒng)一控制因素是管電流與曝光時(shí)間的乘積(mAs)，管電流(mA)決定X 線光子的數(shù)量，是X 線管內(nèi)的由陰極流向陽極的電流，它幾乎不會(huì)影響X 線的穿透力。因此，在管電壓固定的情況下，單獨(dú)改變管電流不會(huì)造成物質(zhì)的X 線衰減系數(shù)的改變，這對(duì)CT 值影響極小。曝光時(shí)間是X 線量的控制因素之一，是X 線管發(fā)射X 線的時(shí)間。因此，改變曝光時(shí)間也不會(huì)對(duì)CT 值產(chǎn)生影響。本此研究中與彭文獻(xiàn)等［6］的研究相一致，管電流與曝光時(shí)間的乘積(mAs)對(duì)CT 值無明顯影響，但隨著mAs 的增加，CT 值與BMD 值的相關(guān)系數(shù)增高，呈正相關(guān)，這與江才明等［7］研究相一致，說明在一定掃描條件下利用CT 值對(duì)椎體松質(zhì)骨椎體骨量的判斷具有重要參考意義。

定量CT 在本研究中無論是改變kV 或mA 和mAs 測(cè)量BMD 均較穩(wěn)定，因?yàn)樵诙緾T 測(cè)量系統(tǒng)中的體模BMD 是固定的，利用Mindways 公司的5 樣本QCT 測(cè)量系統(tǒng)軟件計(jì)算就可以直接的到椎體松質(zhì)骨的BMD(mg/cm3)，所以外部條件的改變對(duì)BMD 的影響有限。定量CT 骨密度測(cè)量系統(tǒng)在改變管電壓以及不同CT 機(jī)掃描時(shí)，其測(cè)量BMD影響都很小，這是QCT 骨密度體模技術(shù)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)［8］。

綜上所述，當(dāng)掃描條件設(shè)置為120 kV、200 mAs時(shí)，CT 值與BMD 值相關(guān)性最高，并且該CT 掃描條件符合臨床成年人CT 檢查常規(guī)掃描條件。因此，可以利用該掃描參數(shù)對(duì)不同性別和年齡的成年人脊椎松質(zhì)骨進(jìn)行CT 掃描，通過BMD 值量化骨質(zhì)疏松CT 值的參考值范圍，可簡(jiǎn)單、可靠地利用常規(guī)CT 檢查評(píng)價(jià)成年人骨密度情況，具有重要的臨床實(shí)用價(jià)值。

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