對比能譜CT與超聲監(jiān)測骨搬移過程的價值

陳雪峰，趙衛(wèi)東，張永紅，石華南，史曉麗

(1.山西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像系，山西 太原 030001；2.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院影像科，3.骨科， 山西 太原 030001；4.開封市中心醫(yī)院骨科，河南 開封 475000)

肢體復(fù)雜創(chuàng)傷后遺留的大段骨缺損為目前創(chuàng)傷骨科較常見的疾患，骨搬移術(shù)也稱骨段滑移術(shù)，是常用治療手段[1]。在骨搬移過程中，新生組織的情況在一定程度上決定著搬移區(qū)成骨結(jié)果，故在搬移過程中需要一些監(jiān)測手段評估新生組織形成情況，以指導(dǎo)后續(xù)搬移進程。既往主要依靠X線檢查評價搬移過程中新生骨痂質(zhì)量，但X線對早期骨痂顯示有限，不能作為早期評價手段。超聲可早于X線評估早期骨痂形成，已逐漸用于監(jiān)測早期骨搬移過程[2-4]，但不能全面評估新生組織，且監(jiān)測過程明顯受時間及探頭頻率的限制[5-7]。單能量成像使能譜CT的密度分辨力明顯提高，能譜曲線可用于鑒別物質(zhì)、分析其同源性，物質(zhì)分離技術(shù)可定量測定物質(zhì)組成成分的濃度及含量[8]，有效原子序數(shù)可分析物質(zhì)成分，已廣泛應(yīng)用于臨床。本研究比較能譜CT與超聲監(jiān)測骨搬移過程的價值，探討采用能譜CT監(jiān)測骨搬移過程中再生組織形成的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年11月—2018年10月在我院接受骨搬移術(shù)治療的18例脛骨骨缺損患者，男15例，女3例，年齡20～60歲，平均(45.1±1.0)歲；骨搬移前骨缺損長度4～9 cm，平均(5.21±1.23)cm。納入標準：①脛骨骨缺損行骨搬移術(shù)；②隨訪依從性好。排除標準：①骨搬移過程中感染復(fù)發(fā)；②無完全民事行為能力。18例中，11例為交通事故，3例摔傷，4例骨髓炎；骨缺損位于左側(cè)8例，右側(cè)10例；脛骨上段5例，中段9例，下段4例。所有患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 于原骨進行低能量截骨，固定12日后，每日搬移1 mm，分別在術(shù)后第2、4、6、8周對搬移區(qū)進行超聲探查和能譜CT掃描。

1.2.1 能譜CT掃描 采用GE Revolution能譜CT機。囑患者仰臥，雙下肢并攏，足尖朝上。掃描范圍為髕骨上緣至脛骨下緣，管電壓80 kVp/140 kVp瞬時切換，自動毫安秒，40%的自適應(yīng)迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction， ASIR)掃描，層厚5 mm，層間距5 mm，螺距0.992∶1，重建層厚及層間距1.25 mm，加用Mar后處理技術(shù)。

1.2.2 超聲檢查 采用GE Logiq E9彩色多普勒超聲診斷儀，探頭頻率6～15 MHz，于骨搬移處12點及3點方向做縱橫切掃查(圖1；6點及9點方向由于穿過組織層過厚，不宜作為探查點)，由同1名超聲專業(yè)醫(yī)師完成所有操作。

圖1 脛骨超聲探查點示意圖

1.3 圖像分析 將能譜CT掃描Mar后處理數(shù)據(jù)傳至AW 4.7工作站，由2名影像學(xué)診斷主治醫(yī)師采用GSI Volume Viewer軟件共同觀察，并達成共識。首先獲取最佳單能量圖像，采用偽彩著色，分別在矢狀位、冠狀位、軸位圖像觀察外側(cè)骨痂搭建情況、髓腔內(nèi)骨痂形成情況、機化血腫范圍及液性囊泡區(qū)性質(zhì)，并測量骨延長區(qū)及機化血腫范圍長度。于液性囊泡及同層面血管劃定ROI，大小為該層面液性囊泡密度均勻區(qū)及血管直徑的1/2～2/3，盡量避開邊緣[9]，根據(jù)50、60、70、80、90 keV的CT值獲得能譜曲線，并計算液性囊泡和血管ROI斜率。

于超聲圖縱橫切面觀察外側(cè)骨痂搭建情況、髓腔內(nèi)骨痂形成情況、機化血腫范圍及液性囊泡區(qū)性質(zhì)，并測量骨延長區(qū)長度及機化血腫范圍長度。機化血腫范圍定義為髓腔內(nèi)及其周圍與肌肉密度或回聲相當、但低于骨痂密度或回聲的軟組織。

表1 2種方法不同時間點測得機化血腫范圍長度的比較(mm，±s，n=18)

表1 2種方法不同時間點測得機化血腫范圍長度的比較(mm，±s，n=18)

方法術(shù)后第2周術(shù)后第4周術(shù)后第6周術(shù)后第8周能譜CT9.76±0.1126.74±0.1240.41±0.1365.63±1.70超聲9.56±0.0826.57±0.1235.09±0.11—t值1.451.2833.74—P值0.170.22<0.01—

1.4 輻射劑量 記錄CT容積劑量指數(shù)(CT dose index volume， CTDIvol)、劑量長度乘積(dose-length product， DLP)，計算有效劑量(effective dose， ED)，ED=K×DLP，K值參照歐盟CT質(zhì)量標準指南K=0.002 3[9]。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件。計量資料以±s表示，不同時間點2種方法測得的骨延長區(qū)及機化血腫范圍長度比較采用配對t檢驗，液性囊泡檢出率比較采用配對χ2檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 CT與超聲表現(xiàn) 術(shù)后第2、4、6周CT和超聲均可測得機化血腫范圍長度，第8周超聲不能明確測量機化血腫范圍長度。2種方法不同時間點測得機化血腫范圍長度的比較見表1。

外側(cè)骨痂搭建情況(圖2～5)：術(shù)后2～8周，CT和超聲均可見截骨間隙近截骨端及沿截骨方向的原始骨痂搭建。隨搬移進程，CT顯示骨痂邊緣逐漸清晰，超聲顯示新形成骨痂邊緣逐漸模糊，第8周時超聲已經(jīng)不能區(qū)分新形成骨痂與骨皮質(zhì)。

機化血腫范圍及髓腔內(nèi)骨痂形成情況(圖2～5)：術(shù)后第2周，CT可見沿骨皮質(zhì)及截骨間隙的線樣機化血腫，近截骨邊緣骨痂可見礦化；超聲可見沿骨皮質(zhì)的骨痂，沿截骨間隙機化血腫顯示不清，后方髓腔骨痂無法探及。術(shù)后第4周，CT和超聲均可見機化血腫范圍隨骨搬移進程延長，CT可見髓腔內(nèi)及軟組織周圍機化血腫及其內(nèi)點線狀骨痂形成，超聲不能完全探及髓腔內(nèi)機化血腫，血腫內(nèi)點狀骨痂較CT顯示更多。術(shù)后第6周，機化血腫情況同術(shù)后第4周，CT和超聲均可見點線狀骨痂連成片。術(shù)后第8周，CT和超聲顯示骨痂形成均較術(shù)后第6周增多，骨痂由小片狀連成大片狀。

液性囊泡：術(shù)后第2周，超聲和CT未發(fā)現(xiàn)液性囊泡；術(shù)后第4周，CT均未發(fā)現(xiàn)液性囊泡，超聲探及3例液性囊泡，2例位于脛骨12點方向骨痂內(nèi)，1例位于脛骨3點方向、截骨近端2.64 cm骨痂內(nèi)，分別命名為囊泡a、b、c；術(shù)后第6周，超聲未發(fā)現(xiàn)新液性囊泡，囊泡a、c體積增大，形態(tài)更加飽滿，囊泡b形態(tài)未見變化，將囊泡a、b對應(yīng)于CT圖像相同位置，獲得囊泡及相應(yīng)層面血管的CT值和能譜曲線斜率；距截骨近端2.62 cm脛骨3點方向CT發(fā)現(xiàn)液性囊泡，與超聲囊泡c位置相同，由于液性囊泡密度不均勻，故在液性囊泡區(qū)分別劃定3個ROI(c1、c2、c3)，并在相應(yīng)層面血管劃定1個ROI，能譜曲線見圖6D；50～90 keV單能量各囊泡和血管CT值及能譜曲線斜率見表2；術(shù)后第8周，超聲仍未發(fā)現(xiàn)新液性囊泡，囊泡a、b、c均變小，囊泡a、b內(nèi)可見點狀高回聲，囊泡c回聲未見增高，CT未發(fā)現(xiàn)新液性囊泡，囊泡c減小(圖6)。

圖2 術(shù)后第2周，單能量圖像和超聲表現(xiàn) A.骨窗; B.軟組織窗; C.偽彩圖; D.聲像圖 圖3 術(shù)后第4周，單能量圖像和超聲表現(xiàn) A.骨窗; B.軟組織窗; C.偽彩圖; D.聲像圖

表2 術(shù)后第6周各液性囊泡和相應(yīng)層面血管50～90 keV單能量CT值及能譜曲線斜率

圖4 術(shù)后第6周，單能量圖像和超聲表現(xiàn) A.骨窗; B.軟組織窗; C.偽彩圖; D.聲像圖 圖5 術(shù)后第8周，單能量圖像和超聲表現(xiàn) A.骨窗; B.軟組織窗; C.偽彩圖; D.聲像圖

圖6 患者男，46歲 A～C.囊泡c在術(shù)后第4(A)、6(B)、8(C)周的聲像圖; D.術(shù)后第6周囊泡c的3個ROI(黃色、粉色、紅色)及血管(藍色)的能譜曲線圖

能譜CT超聲有囊泡無囊泡合計有囊泡101無囊泡21517合計31518

表4 2種方法不同時間點測得骨延長區(qū)長度的比較(mm，±s，n=18)

表4 2種方法不同時間點測得骨延長區(qū)長度的比較(mm，±s，n=18)

方法術(shù)后第2周術(shù)后第4周術(shù)后第6周術(shù)后第8周能譜CT1.81±0.1615.26±1.0328.81±1.1943.36±0.79超聲1.74±0.1915.30±0.9624.55±1.22—t值1.20-0.1512.10—P值0.250.89<0.01—

超聲與CT對液性囊泡檢出率分別為16.67%(3/18)、5.56%(1/18)，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=0.50，P>0.05)，見表3。

骨延長區(qū)長度：術(shù)后第2、4周，CT和超聲測得骨延長區(qū)長度差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(t=1.20、-0.15，P=0.25、0.89)；術(shù)后第6周，2種方法測得骨延長區(qū)長度差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=12.10，P<0.01)；術(shù)后第8周，超聲不能明確區(qū)分骨痂與骨皮質(zhì)及測量骨延長區(qū)，見表4。

2.2 能譜掃描劑量 CTDIvol為(5.64±0.14)mGy，DLP為(309.29±4.55)mGy·cm，ED為(0.71±0.71)mSv。

3 討論

Ilizarov技術(shù)是目前國際公認的治療四肢伴有感染及嚴重骨缺損等復(fù)雜骨不連的金標準[10]，其核心生物力學(xué)理論是“張力-應(yīng)力法則”，通過給予活體組織持續(xù)而穩(wěn)定的緩慢牽拉，可刺激某些組織細胞再生，骨與軟組織也因有效牽拉而再生[11]。在骨搬移過程中，新形成組織在一定程度上決定著搬移成骨的形成結(jié)果，故在牽拉過程中應(yīng)采取監(jiān)測手段對新生組織形成情況進行評估。

在肢體延長過程中，采用多普勒超聲可評估骨痂早期形成及周圍血流情況，及時發(fā)現(xiàn)相關(guān)并發(fā)癥[2-4]。本研究對比能譜CT與超聲在早期骨搬移過程中的監(jiān)測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)術(shù)后第2周能譜CT與超聲均能觀察到骨痂形成，隨時間推移，兩者均能監(jiān)測到外側(cè)骨痂及髓腔內(nèi)骨痂量的增多及密度增高；術(shù)后第6周，超聲測得延長區(qū)長度及機化血腫范圍長度明顯小于CT測值，與截骨端邊緣變鈍模糊有關(guān)；術(shù)后第8周超聲已不能區(qū)分骨皮質(zhì)和新生外側(cè)骨痂及測量延長區(qū)長度和機化血腫，而能譜CT測量延長區(qū)長度、機化血腫范圍長度及觀察外側(cè)及髓內(nèi)骨痂不受時間影響，且超聲在監(jiān)測過程中由于脛骨6點及9點鐘方向組織較厚，無法清楚探測脛骨外側(cè)緣及后側(cè)的骨痂形成情況，而能譜CT觀察不受影響。本組超聲和能譜CT液性囊泡檢出率差異無統(tǒng)計學(xué)意義，可能與病例數(shù)少有關(guān)。Young等[12]采用超聲發(fā)現(xiàn)骨延長過程中延長區(qū)液性囊泡會影響骨痂形成和礦化，早期利用超聲技術(shù)將囊性結(jié)構(gòu)中的液體抽出，可避免囊性結(jié)構(gòu)帶來的骨痂生長緩慢及礦化延長。張宇[5]發(fā)現(xiàn)囊性樣結(jié)構(gòu)并未影響骨痂形成及礦化，且后期延長過程中囊性樣結(jié)構(gòu)逐漸減小、消失，推測為血腫。本組囊泡a、b與相應(yīng)層面血管能譜曲線斜率基本一致，確定囊泡a、b與血液同源，且隨時間延長超聲可見囊泡內(nèi)點狀骨痂形成，確定囊泡a、b為血腫，與能譜分析結(jié)果一致。1例在術(shù)后第8周囊泡變小，但其內(nèi)未見回聲增高，能譜曲線走行與血管走行不一致，CT值始終低于血管，提示囊泡性質(zhì)與血液不同源，推測為囊腫，但此點是否可作為鑒別要點，還需長期大樣本觀察。

超聲和能譜CT均可觀察外側(cè)骨痂搭建情況、髓腔內(nèi)骨痂形成及其數(shù)量。超聲可通過觀察骨痂周圍血流情況、預(yù)測骨痂形成情況；能譜CT則在測量骨延長區(qū)長度、鑒別液性區(qū)囊泡區(qū)性質(zhì)及顯示機化血腫范圍方面具有優(yōu)勢。Eyres等[13]發(fā)現(xiàn)骨密度達到正常骨45%時超聲波已無法穿透骨皮質(zhì)，故超聲不能監(jiān)測后期骨痂礦化情況；而能譜CT觀察不受骨密度影響，且可在保證圖像質(zhì)量的情況下顯著降低輻射劑量[14]。

總之，對于監(jiān)測早期骨搬移過程，能譜CT可作為一種新的手段，與超聲互補，早期指導(dǎo)臨床治療。