不同重建層厚對(duì)定量CT椎體骨密度測(cè)量值的影響

王勇朋， 陽琰， 何生生， 錢堃， 程曉光

表1 250 mA和80 mA兩組ESP不同重建層厚椎體骨密度準(zhǔn)確度誤差

定量CT(quantitative computed tomography，QCT)椎體骨密度測(cè)量常用于診斷骨質(zhì)疏松、評(píng)估骨折風(fēng)險(xiǎn)及評(píng)價(jià)臨床療效，QCT骨密度測(cè)量比雙能X線吸收測(cè)量法(dual energy X-ray，DXA)具有一定優(yōu)勢(shì)[1]，而且，CT圖像還能觀察骨細(xì)節(jié)，用于診斷骨疾病及評(píng)估骨折風(fēng)險(xiǎn)，因此，QCT骨密度測(cè)量越來越得到臨床認(rèn)可。

國際臨床骨密度學(xué)會(huì)(the International Society for Clinical Densitometry，ISCD)2007推薦[2]：3D QCT椎體密度測(cè)量重建層厚1～3 mm。目前，不同廠家CT機(jī)重建參數(shù)不統(tǒng)一，文獻(xiàn)采用：0.625 mm、1 mm、1.25 mm、1.3 mm、3 mm等重建層厚均有報(bào)道[3-5]，但重建層厚對(duì)骨密度測(cè)量值的影響，至今未見相關(guān)報(bào)道。歐洲腰椎體模(European spine phantom，ESP)為國際公認(rèn)骨密度標(biāo)準(zhǔn)，用于評(píng)估骨密度測(cè)量的準(zhǔn)確性，評(píng)估骨密度測(cè)量儀器間標(biāo)準(zhǔn)化和相互校準(zhǔn)[5]。本研究采用標(biāo)準(zhǔn)骨密度的ESP，評(píng)估不同重建層厚對(duì)QCT骨密度測(cè)量值準(zhǔn)確度誤差的影響，為制定最佳QCT骨密度測(cè)量協(xié)議提供理論依據(jù)。

材料與方法

1.臨床資料

回顧性分析本院2017年7月-10月90例腰椎CT骨密度測(cè)量者原始圖像，其中男53例、女37例，年齡27歲～83歲，平均48.8歲。病例納入標(biāo)準(zhǔn)：所有病例經(jīng)臨床和其他相關(guān)檢查排除影響骨代謝的慢性病(如甲狀旁腺病變、惡性腫瘤等)、陳舊性椎體骨折及服用引起骨代謝的藥物(如激素類等)者。

2.材料

ESP(編號(hào)N0145，德國ORM)：由環(huán)氧樹脂制成的塑料加上其他各種成分達(dá)到水和骨等效的固體材料組成，包含有三個(gè)松質(zhì)骨密度不等的椎體，三個(gè)椎體的松質(zhì)骨的羥基磷灰石密度分別是50 mg/cm3、100 mg/cm3、200 mg/cm3。分別記為“L1、L2、L3”。

3.檢查設(shè)備與方法

采用GE Optima CT680 Series螺旋CT機(jī)，ESP和患者均頭先進(jìn)，目標(biāo)區(qū)域置于校準(zhǔn)體模上，體模區(qū)域無任何異物。ESP掃描參數(shù)：管電壓120 kV，機(jī)架轉(zhuǎn)速0.6 s/r，層厚5 mm，螺距0.984，掃描視野(scanning field of view，SFOV)50 cm，固定床高130 cm，管電流分別為250 mA(腰椎掃描)和80 mA(低劑量掃描)，兩組進(jìn)行容積掃描重復(fù)10次。90例患者均為腰椎掃描條件。重建方式：矩陣512×512，標(biāo)準(zhǔn)算法，顯示視野(displaying field of view，DFOV)40 cm，重建層厚分別采用0.625 mm、1.25 mm、2.5 mm。

骨密度測(cè)量：將不同重建層厚數(shù)據(jù)傳送到美國Mindways 骨密度工作站，采用骨密度分析軟件(QCT PRO TM 3D脊柱骨密度應(yīng)用模塊，4. 0 Mindways Software，Inc．)。2007 ISCD推薦[2]：依據(jù)L1、L2骨密度均值評(píng)估骨量。準(zhǔn)確度誤差計(jì)算公式[5]：誤差=(測(cè)量值一真實(shí)值)/真實(shí)值×100%。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

1.兩組掃描參數(shù)不同重建層厚椎體骨密度

250 mA和80 mA兩組椎體骨密度準(zhǔn)確度誤差均以L1最大、L3最??；兩組L1、L2椎體骨密度準(zhǔn)確度誤差均為正值，而L3椎體骨密度準(zhǔn)確度誤差正、負(fù)值均有(表1)。兩組L1、L2、L3不同重建層厚椎體骨密度準(zhǔn)確度誤差均通過正態(tài)性檢驗(yàn)及方差齊性檢驗(yàn)，兩組L1、L2、L3椎體骨密度準(zhǔn)確度誤差在不同重建層厚間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，兩組L1-3椎體平均骨密度測(cè)量值的準(zhǔn)確度誤差均以1.25 mm重建層厚最小(因ESP不同椎體間準(zhǔn)確度誤差相差大，兩組不同重建層厚L1-3椎體平均骨密度測(cè)量值準(zhǔn)確度誤差未行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析)。

2.1.25 mm重建層厚ESP結(jié)果

250 mA和80 mA兩組間1.25 mm重建層厚ESP的 L1、L2、L3椎體骨密度準(zhǔn)確度誤差間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，表2)。

表2 250 mA和80 mA兩組1.25 mm椎體骨密度準(zhǔn)確度誤差

3.90例患者不同重建層厚L1、L2骨密度均值結(jié)果

90例患者重建層厚0.625 mm、1.25 mm、2.5 mm L1和L2骨密度均值分別為(132.392±36.223) mg/cm3、(130.317±35.429) mg/cm3、(131.792±35.895) mg/cm3。所有數(shù)據(jù)均通過正態(tài)性檢驗(yàn)及方差齊性檢驗(yàn)，不同重建層厚間L1和L2骨密度均值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=0.80、P>0.05)。

討 論

骨密度測(cè)量準(zhǔn)確度誤差是指骨密度測(cè)量值反映真實(shí)值的一致程度，也稱準(zhǔn)確性、準(zhǔn)確度，可以通過掃描已知"真實(shí)骨密度"的ESP獲得。本研究250 mA和80 mA兩組中，采用0.625 mm、1.25 mm、2.5 mm重建層厚間ESP L1、L2、L3椎體骨密度準(zhǔn)確度誤差差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，重建層厚對(duì)骨密度測(cè)量值的影響無明確差異，該結(jié)果在臨床90例患者不同重建層厚的L1和L2骨密度均值中得到印證。兩組ESP均以1.25 mm重建層厚的L1-3椎體骨密度準(zhǔn)確度誤差最小，且最接近真實(shí)值。孫海寧等[6]對(duì)肺小結(jié)節(jié)容積定量研究中也發(fā)現(xiàn)，0.625 mm、1.25 mm重建層厚間容積定量準(zhǔn)確度誤差無差異，同樣0.625 mm重建層厚準(zhǔn)確度誤差相對(duì)較大。0.625 mm重建層厚準(zhǔn)確度誤差大可能原因：重建層厚越薄，噪聲增加，使CT值增加[1]，也與部分容積效應(yīng)有關(guān)[6]。

骨密度測(cè)量臨床主要作用是篩查骨密度異常并評(píng)估骨折風(fēng)險(xiǎn)[7]，因此，骨細(xì)節(jié)顯示非常重要。重建層厚主要影響圖像空間分辨力、信噪比，層厚越小其空間分辨力越高，細(xì)小結(jié)構(gòu)顯示越清晰，但信噪比明顯下降，反之，隨著重建層厚的增加，噪聲減小，但空間分辨力下降，圖像模糊[1,3,6]。秦衛(wèi)和等[8]研究不同重建層厚對(duì)腎小動(dòng)脈分支顯示時(shí)發(fā)現(xiàn)，0.5 mm、1.0 mm、1.5 mm重建層厚間對(duì)血管小分支顯示無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，2.0 mm重建層厚與前三組間對(duì)血管小分支顯示均有明顯差異。Museyko等[3]認(rèn)為低劑量QCT噪聲比較大時(shí)宜采用1～1.3 mm重建層厚。因此，同時(shí)兼顧骨密度測(cè)量準(zhǔn)確性及圖像質(zhì)量，優(yōu)化QCT掃描協(xié)議時(shí)，筆者推薦重建層厚宜選用1～1.5 mm。

本研究中ESP椎體骨密度越大，準(zhǔn)確度誤差越小， L1椎體骨密度準(zhǔn)確度誤差稍超出文獻(xiàn)報(bào)道4%～15%范圍[5]，250 mA和80 mA兩組結(jié)果規(guī)律一致，而且兩組間1.25 mm重建層厚L1、L2、L3椎體骨密度準(zhǔn)確度誤差間均無差異，說明測(cè)量結(jié)果一致性好，結(jié)果可靠，可能跟CT機(jī)本身及ESP L1、L2椎體準(zhǔn)確度誤差均為正值有關(guān)。同時(shí)也提示骨密度≤100 mg/cm3時(shí)，該臺(tái)CT機(jī)骨密度測(cè)量值偏大，特別對(duì)于骨質(zhì)疏松患者，評(píng)估骨折風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)考慮到準(zhǔn)確度誤差因素。

本研究的不足之處在于沒有考慮機(jī)器間精密度誤差等影響因素，研究結(jié)論還需由不同的CT機(jī)進(jìn)一步印證。