雙能量CT虛擬去鈣圖診斷椎體骨髓水腫

章輝慶，劉海燕，邱曉暉，郟立志，解福友，王 利

(亳州市人民醫(yī)院影像中心，安徽 亳州 236800)

椎體骨髓水腫對準確診斷早期骨折及選擇臨床治療方案有重要意義。MR檢出骨髓水腫的敏感度高，但檢查時間長，對患者配合程度的要求較高，不適用于急性危重患者和MR檢查禁忌證患者[1]。目前雙源CT雙能量技術在骨髓水腫方面的臨床應用及價值逐步得到認可，可用于檢出外傷及骨質疏松引起的骨髓水腫[1-3]。本研究選擇不同的對比物質相對比(relative contrast material ratio， RCMR)值(1.28、1.45、1.75、1.85)[4-6]，通過雙源CT雙能量虛擬去鈣(dual energy virtual noncalcium， DE-VNCa)圖診斷骨髓水腫，獲得最佳RCMR值，測量椎體CT值及脂肪含量，并評價其診斷骨髓水腫的效能，旨在為臨床早期診治骨髓水腫提供可靠依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2017年9月—2018年3月于我院骨科就診的37例患者，男22例，女15例，年齡18～86歲，平均(59.1±15.4)歲。納入標準：①有明確外傷史，外傷后1周內接受MRI和雙源CT雙能量檢查；②因腰背部疼痛而擬診椎體壓縮性骨折。排除標準：①MR檢查禁忌證；②圖像質量差，不能滿足診斷。本研究通過本院醫(yī)學倫理委員會審查(編號2018ZDB-009)。

1.2 儀器與方法 對所有患者在3天內完成MRI和雙源CT雙能量檢查。

1.2.1 雙源CT檢查 采用Siemens Definition Flash雙源CT。囑患者仰臥，按照臨床檢查需要確定CT掃描范圍，A、B球管的管電壓分別為80 kV、140 kV，自動毫安秒技術。準直器寬度32×0.6 mm，轉速0.5 s/rot，螺距0.7，雙能量圖像重建層厚1.5 mm(軟組織窗重建，卷積核Q30f medium smooth，用于多參數雙能量后處理)，混合能量平均加權圖像(相當于常規(guī)120 kV圖像)重建層厚1 mm(骨窗重建，卷積核B60f sharp，用于觀察病變)。將重建后的雙能量圖像傳輸至Siemens syngo.via后處理工作站，在CT雙能量模式下以SpineBoneMarrow功能重建圖像，獲得虛擬去鈣(virtual noncalcium， VNCa)圖像，平滑濾波參數為3，處理像素的最大CT值為800 HU，RCMR值分別采用1.28、1.45、1.75、1.85，重建4組DE-VNCa圖像。

1.2.2 MR檢查 采用Siemens Magnetom Verio 3.0T MR掃描儀，Tim表面線圈。掃描序列：矢狀位T1W，TR 460 ms，TE 9.8 ms，帶寬 248 Hz/Px；矢狀位T2W，TR 2 500 ms，TE 104 ms，帶寬 248 Hz/Px；矢狀位脂肪抑制T2W，TR 4 500 ms，TE 53 ms，帶寬252 Hz/Px；對骨髓水腫椎體行軸位脂肪抑制T2W，TR 4 000 ms，TE 112 ms，帶寬256 Hz/Px。以上序列層厚均為4 mm，層間距均為0.4 mm。

1.3 圖像評價標準 由2名影像科主治醫(yī)師共同分析MRI，判斷骨髓水腫情況。以椎體內見稍長T1稍長T2信號、脂肪抑制T2WI呈高信號為骨髓水腫[7]。由另外2名影像科主治醫(yī)師對不同RCMR值的DE-VNCa圖進行分析，以存在明確骨髓密度(偽彩圖顏色變化)改變?yōu)楣撬杷[，如有爭議，則由另1名副主任醫(yī)師共同判斷，達成一致意見。以MRI診斷結果為金標準[8]，對不同RCMR值的DE-VNCa圖對椎體骨髓水腫的診斷效能進行分析，選出較優(yōu)RCMR值。對腰椎病變患者，于優(yōu)選出的RCMR參數DE-VNCa圖上，將ROI放置于骨髓水腫區(qū)和正常椎體，ROI面積≥0.3 cm2，盡量避開骨皮質區(qū)域，測量其CT值及脂肪含量，取2名醫(yī)師測量的平均值。

1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件。服從正態(tài)分布的計量資料以±s表示，腰椎骨髓水腫區(qū)與正常椎體的CT值和骨髓脂肪含量的比較采用配對樣本t檢驗。以MRI診斷結果為金標準，計算不同RCMR值下VNCa圖診斷骨髓水腫的敏感度、特異度、準確率和約登指數。采用ROC曲線分析CT值和骨髓脂肪含量對腰椎骨髓水腫的診斷效能。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

對37例均完成MR和雙源CT檢查，共檢查253個椎體，MRI診斷骨髓水腫47個，其中胸椎14個，腰椎33個。

2.1 不同RCMR值條件下診斷VNCa圖骨髓水腫的效能 RCMR值為1.28、1.45、1.75、1.85時VNCa圖對椎體骨髓水腫的診斷效能見表1，約登指數分別為0.02、0.35、0.82、0.73，其中RCMR值為1.75時約登指數最大，VNCa圖顯示骨髓水腫效果最好(圖1)，其敏感度、特異度及準確率分別為85.11%(40/47)、96.60%(199/206)和94.47%(239/253)。

表1 不同RCMR值VNCa圖診斷椎體骨髓水腫的效能

2.2 CT值及脂肪含量診斷腰椎骨髓水腫的效能 在RCMR值為1.75的重建DE-VNCa圖上測量腰椎骨髓水腫區(qū)CT值為(37.81±4.13)HU，正常椎體CT值為(-12.32±4.06)HU，差異有統(tǒng)計學意義(t=13.14，P<0.01)。ROC曲線(圖2A)顯示，CT值診斷腰椎骨髓水腫的臨界值為10.25 HU，AUC為0.95(P<0.01)，95%CI為(0.90，1.00)，敏感度為90.32%，特異度為87.10%。

腰椎骨髓水腫區(qū)脂肪含量為(11.06±3.19)%，正常椎體為(46.41±3.59)%，兩者間差異有統(tǒng)計學意義(t=9.83，P<0.01)。ROC曲線(圖2B)顯示，脂肪含量診斷腰椎骨髓水腫的臨界值為24.50%，AUC為0.91(P<0.01)，95%CI為(0.84，0.98)，敏感度為83.87%，特異度為83.87%。

3 討論

雙源CT利用2個球管和2個固定能量(80 kV和140 kV)同時發(fā)射X線，X線穿過掃描物質后，分別對2種衰減后的能量級圖像進行重建，從而獲得不同能量級的圖像。不同物質在不同能量級下對X線的衰減程度不同，故采用雙源CT可區(qū)分不同物質[9-10]。臨床上雙源CT雙能量成像可用于顯示痛風結節(jié)[11-12]、分析泌尿系結石成分[13]、診斷關節(jié)韌帶損傷[14]和減輕金屬偽影[15]等，亦可用于診斷骨髓水腫[2，16]。應用VNCa技術，去除骨髓中的鈣質成分，可通過偽彩圖顯示骨髓水腫[9，17]。正常骨髓腔去除鈣質成分后留下的基本上是脂肪成分，當骨質損傷后會產生水腫、出血等反應，導致VNCa圖CT值改變；通過測量CT值，亦可定量反映骨髓水腫后發(fā)生的變化[2-3]。

RCMR值是雙源CT VNCa成像中的一個重要重建參數，表示同一物質在不同能量下CT值的比值，目前對于脊柱DE-VNCa成像中的最佳RCMR值尚無統(tǒng)一認識。Wang等[4-6]的研究中，RCMR值分別為1.28、1.45、1.75，均能顯示骨髓水腫，但未進行多參數對比。本研究采用4個RCMR值，分別為1.28、1.45、1.75和1.85，結果表明，RCMR值為1.75時，DE-VNCa圖對脊柱骨髓水腫的診斷效能最高，約登指數為0.82；RCMR值取1.85時，顯示骨髓水腫的效果也較好，約登指數為0.73，但假陽性較多(圖1E)。因此，對于脊柱骨折，重建DE-VNCa圖RCMR值宜采用1.75，可獲得較高的診斷敏感度和特異度。

DE-VNCa圖像中胸椎與腰椎的CT值不同(胸椎為正值、腰椎為負值)[18]，本研究只測量腰椎的CT值和脂肪含量。采用最優(yōu)RCMR值(1.75)重建DE-VNCa圖，結果發(fā)現(xiàn)骨髓水腫椎體的CT值明顯高于正常椎體(t=13.14，P<0.01)，以CT值=10.25 HU為臨界值，診斷腰椎骨髓水腫的效能較高，AUC為0.95，與既往報道[2]的臨界值比較接近，但低于黃偉等[5]報道的臨界值(35 HU)，原因可能與后者的研究對象包括胸椎有關。同時，本研究發(fā)現(xiàn)腰椎骨髓水腫區(qū)脂肪含量低于正常椎體(t=9.83，P<0.01)，以脂肪含量=24.50%為臨界值，診斷腰椎骨髓水腫的AUC為0.91。當椎體骨折時，其內出現(xiàn)細胞水腫、滲出、出血等病理學改變，取代正常含脂質的骨髓成分，從而導致其區(qū)域CT值增高及脂肪含量減少，提示雙能量CT定量測定CT值及脂肪含量的變化對腰椎骨髓水腫有一定診斷價值。

圖1 患者男，54歲，L2椎體壓縮性骨折、骨髓水腫 A.MR T1WI示L2椎體變扁，內見條片狀低信號； B.MR脂肪抑制T2WI示L2椎體內條片狀高信號； C.CT混合能量下腰椎矢狀位骨窗重建圖像示L2椎體壓縮骨折，無法顯示骨髓水腫； D.RCMR=1.75時VNCa偽彩圖示L2椎體密度增高，診斷L2椎體骨髓水腫； E.RCMR=1.85時VNCa偽彩圖示L1、L2椎體密度增高，診斷L1、L2椎體骨髓水腫

圖2 CT值(A)和脂肪含量(B)診斷腰椎骨髓水腫的ROC曲線

本研究的局限性主要在于：①樣本量有限，未能進行年齡段劃分以及分析基礎病變對骨髓水腫的影響；②因胸椎骨髓水腫椎體數量較少，未單獨對其CT值及脂肪含量進行定量分析；③研究結果提示在椎體骨髓水腫中RCMR值采用1.75可獲得較高的診斷效能，但是否適用于其他部位還需進一步探討。

綜上所述，采用雙源CT DE-VNCa圖診斷胸腰椎骨髓水腫時，推薦RCMR值采用1.75；定量分析CT值及脂肪含量有助于診斷腰椎骨髓水腫。