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      雙能CT診斷膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者骨髓病變的價(jià)值

      2021-03-19 08:10:02邱學(xué)勇
      分子影像學(xué)雜志 2021年1期
      關(guān)鍵詞:骨髓水腫效能

      邱學(xué)勇,劉 建

      成都市第三人民醫(yī)院(西南交通大學(xué)附屬醫(yī)院)1骨科,2醫(yī)學(xué)影像科,四川 成都610051

      膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎(KOA)是一種退行性關(guān)節(jié)疾病,在高齡人群中的發(fā)病率較高[1]?;颊咭蛳リP(guān)節(jié)軟骨損傷,往往出現(xiàn)晨僵、疼痛、腫脹等癥狀而使日常活動(dòng)受阻[2]。若未得到及時(shí)有效的治療,可使患者的關(guān)節(jié)畸形化導(dǎo)致殘疾,患者身心均受到嚴(yán)重影響[3]。研究顯示,KOA患者多伴有不同程度的軟骨下骨髓病變,是誘發(fā)膝關(guān)節(jié)疼痛的關(guān)鍵原因[4]。近年來,MRI一直被認(rèn)為是評(píng)估關(guān)節(jié)軟骨狀態(tài)及骨髓病變的首選影像學(xué)檢查方法[5]。但考慮其具有操作時(shí)間長、對(duì)患者配合度要求高等特點(diǎn),且不適宜具有檢查禁忌癥的患者,其推廣存在一定局限,因此尋找準(zhǔn)確率高且適用范圍廣的影像學(xué)診斷方法已成為臨床研究熱點(diǎn)[6]。雙能CT(DECT)在常規(guī)CT基礎(chǔ)上可特異性去除部分組織,并顯示清楚直觀的骨髓圖像[7]。既往已有DECT診斷創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎骨髓水腫的研究,但針對(duì)KOA 患者骨髓病變的報(bào)道缺少定論[8]。本研究回顧性分析147例KOA患者的臨床資料,以探究DECT診斷KOA患者骨髓病變的價(jià)值,現(xiàn)報(bào)告如下。

      1 資料與方法

      1.1 一般資料

      回顧性分析2016年12月~2018年12月收治147例KOA患者的臨床資料,KOA診斷標(biāo)準(zhǔn):參考《骨關(guān)節(jié)炎診斷及治療指南》[9]中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),X線檢查顯示膝關(guān)節(jié)處骨性肥大,關(guān)節(jié)間隙變窄,骨質(zhì)疏松、關(guān)節(jié)面不規(guī)則,放射學(xué)檢查其邊緣有骨贅形成,關(guān)節(jié)液檢查清亮粘稠,活動(dòng)時(shí)有骨摩擦音,1月內(nèi)膝關(guān)節(jié)疼痛反復(fù)發(fā)作,晨僵時(shí)間30 min內(nèi)。納入標(biāo)準(zhǔn):符合KOA診斷標(biāo)準(zhǔn),且入院后均行膝關(guān)節(jié)MRI和DECT平掃檢查者;原發(fā)性KOA患者;對(duì)本次研究知情并自愿簽署知情同意書者;臨床資料完整者。排除標(biāo)準(zhǔn):膝關(guān)節(jié)內(nèi)有積液或膝關(guān)節(jié)外翻畸形影響結(jié)果判讀者;既往有膝關(guān)節(jié)手術(shù)史者;合并嚴(yán)重系統(tǒng)性疾病或心、腎等器官功能不全者。本組147例患者年齡47~76歲(51.24±6.57歲)。本研究已獲得醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

      1.2 方法

      1.2.1 檢查方法(1)MRI:掃描前告知患者注意事項(xiàng),設(shè)備選擇GE SignaHD xt 1.5 T 磁共振成像系統(tǒng)(GE Medical Systems),選擇膝關(guān)節(jié)線圈,常規(guī)序列掃描,包括矢狀位、冠狀面、橫狀面等。參數(shù)設(shè)置:T1WI:TE 20 ms,TR 528 ms,常規(guī)厚度3.5 mm,間距1 mm,掃描時(shí)間100 s;矢狀位快速自旋回波T2WI:TE 85 ms,TR 5200 ms,常規(guī)厚度3.5 mm,間距1 mm,時(shí)間109 s、PDW1:TE 32 ms,TR 2046 ms,常規(guī)厚度3.5 mm,間距1 mm,時(shí)間135 s,矩陣320×256,視野(FOV)18 cm×18 cm,激勵(lì)2次;(2)DECT:設(shè)備選擇SOMATOM Defintion AS 64型64層雙源螺旋CT機(jī)(西門子)進(jìn)行檢查,患者采取仰臥位,主要掃描范圍包括股骨下段至脛骨上段,設(shè)置參數(shù):電壓80、140 kV,準(zhǔn)直器寬度為32 mm×0.6 mm,螺距0.7,層厚2 mm,間距1 mm,管電流選擇實(shí)施動(dòng)態(tài)曝光劑量調(diào)控,采用軟組織算法D45s處理雙能圖像,骨算法B70f評(píng)估骨質(zhì),分別于不同管電壓及融合系數(shù)0.3下獲得能量圖像,于Syngo Dual Energy工作站中進(jìn)行去骨處理及編碼轉(zhuǎn)換,最終獲得不同對(duì)比物質(zhì)相對(duì)比(Rel.CM)值下的虛擬去鈣(VNCa)圖像及偽彩色圖,Rel.CM選擇1.25、1.45、1.75。

      1.2.2 圖像分析方法 由2名經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)師對(duì)MRI和DECT檢查圖像給予分析,根據(jù)密度影、圖像信號(hào)等信息綜合評(píng)估其是否病變,分級(jí)不一致時(shí)可協(xié)商或邀請(qǐng)第3位影像學(xué)醫(yī)師進(jìn)行判斷。

      1.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

      DECT檢查圖像對(duì)骨髓病變的分級(jí)[10]。1級(jí):無明顯異常;2級(jí):輕微水腫或高度疑似水腫,有稍高密度影;3級(jí):可清楚直觀的觀察到水腫,呈相對(duì)高密度影;4級(jí):不僅可直接觀察到水腫,且十分明顯,呈現(xiàn)絕對(duì)高密度影。MRI檢查圖像對(duì)骨髓病變的分級(jí):1級(jí):T2WI飽和脂肪抑制和彌散加權(quán)成像無異常;2級(jí):輕微水腫,圖像呈現(xiàn)稍高信號(hào);3級(jí):可直接觀察到骨髓病變,呈較明顯高信號(hào);4級(jí):水腫十分明顯,圖像呈現(xiàn)明顯高信號(hào)。其中DECT診斷骨髓病變的標(biāo)準(zhǔn)[11]為VNCa圖像上顯示去除骨質(zhì)結(jié)構(gòu)的背景上存在高或稍高密度影,邊界欠清。MRI 診斷骨髓病變的標(biāo)準(zhǔn)[12]為T1WI 低信號(hào),T2WI高信號(hào)。當(dāng)感興趣區(qū)(ROI)>20 mm2時(shí),診斷出骨髓病變則ROI處于較高密度影區(qū)域,若無異常則記錄正常CT值。

      1.4 觀察指標(biāo)

      以MRI 結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn),比較不同Rel.CM 值下DECT檢查對(duì)患者骨髓病變的診斷價(jià)值,計(jì)算靈敏度、特異度、準(zhǔn)確率、陰性預(yù)測(cè)值和陽性預(yù)測(cè)值。采用ROI定量測(cè)量法檢測(cè)最佳Rel.CM值下VNCa圖像中的CT值,對(duì)比陽性區(qū)及陰性區(qū)在DECT圖像上的骨髓CT值,經(jīng)受試者工作曲線(ROC)評(píng)估DECT圖像上的骨髓CT值檢測(cè)對(duì)KOA患者骨髓病變的診斷效能。

      1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

      采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,計(jì)數(shù)資料以率表示,行χ2檢驗(yàn)或Fisher精確概率檢驗(yàn),利用ROC曲線計(jì)算其最佳臨界值,以P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

      2 結(jié)果

      2.1 不同Rel.CM值下DECT的診斷價(jià)值

      所有患者均將其膝關(guān)節(jié)根據(jù)解剖結(jié)構(gòu)劃分為12個(gè)區(qū)域,147例KOA患者共檢查1800個(gè)區(qū)域,MRI結(jié)果顯示314個(gè)區(qū)域出現(xiàn)骨髓病變,分別為股骨下端124個(gè)、脛骨上端190個(gè)。不同Rel.CM值下DECT診斷KOA患者骨髓病變的敏感度、特異性、準(zhǔn)確率和陽性陰性預(yù)測(cè)值對(duì)比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),但當(dāng)Rel.CM值=1.45時(shí)其靈敏度、特異度、準(zhǔn)確率和陽性陰性預(yù)測(cè)值等均最佳(表1~2)。典型病例圖像(圖1~2)。

      患者男,58歲,股骨內(nèi)側(cè)髁負(fù)重區(qū)有軟骨缺損,伴有邊緣小骨贅和繼發(fā)性軟骨下骨髓水腫。骨性關(guān)節(jié)炎通常不與創(chuàng)傷性病因分類,而是作為退行性病變分類。從左至右分別為冠狀T1WI、冠狀PDWI-FS 及矢狀PDWI-FS圖像

      2.2 DECT檢查診斷骨髓病變陽性及陰性區(qū)骨髓CT值比較

      最佳Rel.CM值下DECT檢查1800個(gè)區(qū)域中隨機(jī)選取153個(gè)區(qū)域,結(jié)合DECT檢查結(jié)果,其中35個(gè)區(qū)域?yàn)殛栃?,并進(jìn)行CT值分析,不同區(qū)域內(nèi)骨髓病變陽性及陰性的骨髓CT值比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,表3)。

      表1 不同Rel.CM值下DECT檢查診斷KOA患者骨髓病變結(jié)果比較Tab.1 Comparison of results of bone marrow lesions in patients with KOAdiagnosed by DECT under different Rel.CM values

      表2 不同Rel.CM值下DECT檢查的靈敏度、特異度、準(zhǔn)確率和陽性陰性預(yù)測(cè)值Tab.2 Sensitivity, specificity, accuracy rate and positive and negative predictive values of DECT under different Rel.CM values

      圖1 膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者膝關(guān)節(jié)MRI影像學(xué)圖像Fig.1 MRI imaging features of knee joint in patients with knee osteoarthritis.

      圖2 膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者膝關(guān)節(jié)DECT影像學(xué)圖像Fig.2 DECT imaging features of knee joint in patients with knee osteoarthritis.

      2.3 DECT檢查診斷效能評(píng)估

      ROC曲線顯示,單獨(dú)檢測(cè)股骨下端CT及脛骨上端CT值均可作為診斷KOA患者骨髓病變的預(yù)測(cè)指標(biāo)(P<0.05,表4、圖3)。

      表3 DECT檢查診斷骨髓病變陽性及陰性區(qū)骨髓CT值比較Tab.3 Comparison of bone marrow CT values between positive and negative bone marrow lesions diagnosed by DECT (Hu,Mean±SD)

      3 討論

      圖3 DECT檢查骨髓CT值診斷KOA患者骨髓病變的ROC圖像Fig.3 ROC images of bone marrow lesions in patients with KOAdiagnosed by bone marrow CT values by DECT.

      KOA患者多伴有不同程度的骨髓病變性水腫,在患者發(fā)病初期其軟骨下骨即發(fā)生一定結(jié)構(gòu)改變[13]。有研究發(fā)現(xiàn)早期的骨髓病變通過X線檢查僅可發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)間隙狹窄或邊緣骨贅等,無法有效判斷其骨髓病變[14];而MRI 檢查可彌補(bǔ)這一缺陷,已成為目前臨床診斷KOA患者骨髓病變的首選[15]。但也有學(xué)者指出MRI診斷雖具有較高準(zhǔn)確率,但存在檢查時(shí)間長、有禁忌癥等問題,需尋找另一種合適的替代性方案[16]。

      DECT評(píng)估骨髓狀態(tài)是利用雙球管及雙源能量進(jìn)行掃描,對(duì)其衰減后的能量級(jí)圖像進(jìn)行分析[17]。考慮不同物質(zhì)在不同能量級(jí)下的衰減程度不同,因此最終的圖像及數(shù)據(jù)呈現(xiàn)結(jié)果亦有差異,從而有效區(qū)分病變區(qū)域[18]。Rel.CM值是DECT檢查成像中的一個(gè)重要參數(shù),指的是同一物質(zhì)在不同能量級(jí)下CT值比值[19]。目前,DECT診斷KOA患者骨髓病變成像中的最佳Rel.CM值尚無統(tǒng)一認(rèn)識(shí)[20]。基于此背景,本研究回顧性分析我院DECT診斷技術(shù)對(duì)KOA患者骨髓病變?cè)\斷效能的數(shù)據(jù),為治療方法、疼痛原因判斷等提供可靠數(shù)據(jù)支撐。結(jié)果顯示,不同Rel.CM值下DECT診斷KOA患者效能相當(dāng),但當(dāng)Rel.CM值=1.75時(shí)其靈敏度、特異度、準(zhǔn)確率和陽性陰性預(yù)測(cè)值等均最佳。有學(xué)者在DECT診斷椎體骨髓水腫的研究中同樣發(fā)現(xiàn)當(dāng)Rel.CM值=1.75時(shí)其診斷椎體骨髓水腫的臨床價(jià)值最高[21],也有學(xué)者對(duì)比不同Rel.CM值下DECT診斷膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷性骨髓水腫,結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)其值為1.45時(shí)效能最高[22]。

      表4 DECT檢查骨髓CT值診斷KOA患者骨髓病變的預(yù)測(cè)效能Tab.4 Predictive efficacy of bone marrow CT values by DECT in the diagnosis of bone marrow lesions in patients with KOA

      KOA骨髓水腫一般位于軟骨下骨區(qū)域,并伴隨一定退行性病變[23],研究顯示,其相對(duì)于膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷性骨髓水腫,檢出率更低[24]。本研究除開圖像分析外,還通過定量CT值進(jìn)行診斷效能評(píng)估,結(jié)果顯示,最佳Rel.CM值下DECT檢查不同區(qū)域內(nèi)骨髓病變陽性及陰性的骨髓CT值差異顯著,分析原因,DECT檢查VNCa圖像中不同部位的CT值因組織結(jié)構(gòu)不同具有一定特異性,其診斷過程中采用3中物質(zhì)分離技術(shù),將骨質(zhì)結(jié)構(gòu)干擾去除,僅保留相關(guān)的骨髓信息,骨髓病變將導(dǎo)致其組織結(jié)構(gòu)異常,進(jìn)而顯示出CT值變化。當(dāng)然,在研究過程中,亦發(fā)現(xiàn)DECT在一定程度上增加輻射劑量,且檢查時(shí)間間隔可增加假陰性率等缺點(diǎn)。

      本研究的局限性一方面在于樣本未能進(jìn)行年齡段、基礎(chǔ)疾病等因素劃分,另一方面在判斷DECT圖像中的CT值診斷KOA患者骨髓病變效能時(shí),考慮納入檢查區(qū)域較多,且采用了隨機(jī)抽樣的方法選擇。這有待后期改善后進(jìn)一步探究。

      綜上所述,DECT技術(shù)在診斷KOA患者骨髓病變上具有較高準(zhǔn)確率,且可通過CT值進(jìn)行輔助診斷。

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