Micro-CT參數(shù)對(duì)骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折術(shù)后復(fù)發(fā)的預(yù)測(cè)價(jià)值

王棟棟，任偉民，陳 凱，胡曉東，梁玲娣

柳州市人民醫(yī)院，廣西 柳州 545006

骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折(osteoporotic vertebral compression fractures，OVCF)是骨質(zhì)疏松性骨折最常見類型之一，其發(fā)生率隨著人口老齡化趨勢(shì)加劇呈逐年升高趨勢(shì)[1-3]。椎體成形術(shù)是目前治療OVCF的首選手術(shù)方式，具有創(chuàng)傷小、早期下床活動(dòng)時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)，但既往研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)后再骨折率可達(dá)10.2%～15.6%[4,5]，同時(shí)，椎體骨折后患者再次發(fā)生椎體骨折風(fēng)險(xiǎn)較未發(fā)生骨折患者顯著上調(diào)4.4倍[6]。因此，早期預(yù)測(cè)OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)，對(duì)促進(jìn)預(yù)后改善具有重要價(jià)值。常規(guī)CT雖對(duì)骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折具有良好診斷價(jià)值，但因其檢查精密性欠佳，亦無(wú)法準(zhǔn)確反映骨量情況，導(dǎo)致其在預(yù)后預(yù)測(cè)中的價(jià)值不高。微型計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)(Micro-CT)以體素為測(cè)試單元，利用微米級(jí)水平，可對(duì)骨小梁立體結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描重建，準(zhǔn)確測(cè)量整體骨量參數(shù)，觀察骨質(zhì)體素結(jié)構(gòu)形態(tài)、生物力學(xué)特征等，從而為計(jì)算骨組織量與質(zhì)提供客觀技術(shù)支持[7,8]。本研究采用Micro-CT檢查，探討其參數(shù)在OVCF患者中的表達(dá)及對(duì)術(shù)后骨折復(fù)發(fā)的預(yù)測(cè)價(jià)值，旨在為臨床改善預(yù)后提供循證支持。

1 資料和方法

1.1 一般資料

選取2018年1月至2020年8月我院OVCF患者127例，均行球囊擴(kuò)張椎體后凸成形術(shù)(PKP)，其中女56例，男71例，年齡61～75歲，平均年齡(68.79±2.36)歲；根據(jù)術(shù)后6個(gè)月骨折復(fù)發(fā)情況分為復(fù)發(fā)組(n=41)與未復(fù)發(fā)組(n=86)。本院倫理委員會(huì)經(jīng)審核評(píng)議同意本研究。納入標(biāo)準(zhǔn)：均符合《骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折的治療指南》[9]中OVCF相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)X線、CT或磁共振成像等影像學(xué)檢查證實(shí)；均為單側(cè)新鮮骨折；符合PKP術(shù)指征；所有研究對(duì)象及其家屬均簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：既往有明確外傷史者；惡性腫瘤、結(jié)核或感染性疾病所致病理性骨折者；椎體爆裂性骨折者；既往有其他胸椎或胸椎手術(shù)史者；近期有服用影響骨代謝藥物者；精神行為異常者。

1.2 方法

1.2.1基線資料收集

采用基線資料調(diào)查問(wèn)卷收集患者性別、年齡、飲酒史、吸煙史、骨折椎體數(shù)、骨水泥注入量、骨水泥占椎體的比例、骨水泥椎間滲漏、骨密度(BMD)、骨礦含量(BMC)等，其中BMD采用韓國(guó)OsteoSys EXA-3000雙能X線骨密度線儀進(jìn)行檢測(cè)；BMC采用雙光子吸收儀檢測(cè)。

1.2.2Micro-CT檢查

所有患者均于術(shù)中取同一部位(L3)少許椎體樣本，椎體樣本大小相等，取出后立即置入液氮中冰凍，后移至-80 ℃冰箱保存，嚴(yán)格遵循無(wú)菌操作原則，用瑞士Scanco Medical AG公司μCT100型Micro-CT進(jìn)行檢測(cè)，掃描參數(shù)：圖像分辨率為1024×1024，層厚為36 μm×36 μm×36 μm，層距為36 μm，圖像灰度級(jí)16 bit，應(yīng)用半自動(dòng)方法對(duì)感興趣區(qū)(ROI)進(jìn)行測(cè)量，圖像高斯濾波后，應(yīng)用相同閾值二值化圖像，采用自帶軟件以基于三角型算法的板狀模型對(duì)骨小梁三維結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，包括骨體積分?jǐn)?shù)(bone volume fraction，BV/TV)、骨小梁厚度(trabecular thickness，Tb.Th)、骨小梁間隙(trabecular spacing，Tb.Sp)、結(jié)構(gòu)模型指數(shù)(structure model index，SMI)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 兩組基線資料、BMD、BMC

兩組患者性別、體質(zhì)量指數(shù)、飲酒史、吸煙史、骨折椎體數(shù)、骨水泥注入量、骨水泥占椎體的比例、骨水泥椎間滲漏比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；復(fù)發(fā)組年齡高于未復(fù)發(fā)組，BMD、BMC水平低于未復(fù)發(fā)組(P<0.05)。見表1。

表1 比較兩組基線資料、BMD、BMC

2.2 兩組Micro-CT參數(shù)

復(fù)發(fā)組BV/TV、Tb.Th顯著低于未復(fù)發(fā)組，Tb.Sp、SMI顯著高于未復(fù)發(fā)組(P<0.05)。見表2。

表2 比較兩組Micro-CT參數(shù)

2.3 Micro-CT參數(shù)與BMD、BMC的相關(guān)性

以兩組BMC、BMD、Micro-CT參數(shù)為源數(shù)據(jù)，經(jīng)Pearson相關(guān)性分析可知，BV/TV、Tb.Th與BMD、BMC呈顯著正相關(guān)，Tb.Sp、SMI與BMD、BMC呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。見表3。

表3 Micro-CT參數(shù)與BMD、BMC的相關(guān)性

2.4 OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)的影響因素

以O(shè)VCF術(shù)后骨折是否復(fù)發(fā)作為因變量(否=0，是=1)，將年齡、BMD、BMC等其他因素控制后，以BV/TV、Tb.Sp、Tb.Th、SMI作為自變量，Logistic回歸分析顯示，BV/TV、Tb.Sp、Tb.Th、SMI與OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)顯著相關(guān)(P<0.05)。見表4。

表4 OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)的影響因素

2.5 Micro-CT參數(shù)對(duì)OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)的預(yù)測(cè)價(jià)值

以復(fù)發(fā)組Micro-CT參數(shù)為陽(yáng)性樣本，以未復(fù)發(fā)組為陰性樣本，繪制各指標(biāo)預(yù)測(cè)OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)的ROC曲線，結(jié)果顯示，BV/TV、Tb.Sp、Tb.Th、SMI預(yù)測(cè)OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)的曲線下面積(AUC)分別為0.858、0.612、0.717、0.651(P<0.05)；應(yīng)用SPSS 22.0的聯(lián)合應(yīng)用ROC理論模式，構(gòu)建BV/TV、Tb.Sp、Tb.Th、SMI聯(lián)合的預(yù)測(cè)模型，結(jié)果顯示其聯(lián)合預(yù)測(cè)的AUC為0.888(P<0.05)，敏感性80.49%，特異性84.88%。見圖1。

圖1 Micro-CT參數(shù)對(duì)OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)的預(yù)測(cè)價(jià)值

3 討論

相關(guān)研究顯示[10,11]，骨微結(jié)構(gòu)是衡量骨骼質(zhì)量、強(qiáng)度和密度的重要參數(shù)，可為臨床診斷骨質(zhì)疏松及預(yù)測(cè)OVCF發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)提供參考依據(jù)。雙能X線吸收法測(cè)量BMD是目前臨床診斷及監(jiān)測(cè)骨質(zhì)疏松主要方法，但其易受組織鈣化、硬化等因素影響，其他影像學(xué)檢查方法如磁共振、常規(guī)CT等雖可清晰呈現(xiàn)骨折部位、形態(tài)、類型、范圍等詳細(xì)情況，但亦無(wú)法全面評(píng)估骨強(qiáng)度，評(píng)價(jià)骨小梁結(jié)構(gòu)因素[12,13]。因此，積極探索一種更加精準(zhǔn)的骨微結(jié)構(gòu)測(cè)量方法十分重要。

Micro-CT作為一個(gè)新型且非侵入性技術(shù)，在骨骼3D結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度測(cè)量過(guò)程中逐漸受到臨床廣泛關(guān)注，可克服存在破壞性且需冗長(zhǎng)染色過(guò)程的骨組織形態(tài)學(xué)計(jì)量學(xué)方法，且利用CT重建算法、3D結(jié)構(gòu)可洞察深層次BMC變化，準(zhǔn)確區(qū)分皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨，獲取高分辨率3D骨微結(jié)構(gòu)影像，從而為正確評(píng)估與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)骨質(zhì)疏松治療后骨質(zhì)量的變化提供一個(gè)新思路[14-16]。一項(xiàng)大鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[17]，通過(guò)Micro-CT掃描重建可為骨質(zhì)疏松合并骨性關(guān)節(jié)炎藥物防治研究提供基礎(chǔ)依據(jù)。BV/TV、Tb.Sp、Tb.Th、SMI是Micro-CT評(píng)價(jià)骨微結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)，其中BV/TV是ROI內(nèi)代表骨性結(jié)構(gòu)體素總體積與區(qū)域內(nèi)所有體素總體積的比例；Tb.Th增加表示松質(zhì)BMD及微結(jié)構(gòu)退變導(dǎo)致各點(diǎn)應(yīng)力重新整合；SMI主要反映骨小梁結(jié)構(gòu)形態(tài)，其表達(dá)升高說(shuō)明骨小梁板狀結(jié)構(gòu)正逐漸轉(zhuǎn)化為桿狀結(jié)構(gòu)。本研究結(jié)果顯示，OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)患者BV/TV、Tb.Th減少，Tb.Sp、SMI升高，說(shuō)明OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)患者骨小梁厚度變薄，骨小梁間隙增大，骨體積分?jǐn)?shù)下降。結(jié)合彭啟華等[18]研究考慮機(jī)制可能在于OVCF患者骨小梁纖細(xì)，承載負(fù)荷能力明顯降低，當(dāng)連接性骨小梁斷裂后，可引起應(yīng)力傳導(dǎo)障礙，破壞骨微結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)變化，逐漸削弱骨強(qiáng)度，最終引發(fā)小梁骨折及皮質(zhì)骨折。

另有學(xué)者指出[19]，椎體BMD和BMC下降是椎體壓縮骨折發(fā)生發(fā)展的主要原因。其中BMD值可反映骨質(zhì)量下降，骨量減少的骨骼機(jī)體基礎(chǔ)狀況，文獻(xiàn)報(bào)道[20]，BMD每增加1%，OVCF發(fā)生相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)可下降3%。BMC是骨骼礦物質(zhì)密度的一個(gè)重要指標(biāo)，劉琨等[21]通過(guò)287例OVCF患者可知，低BMC是經(jīng)皮椎體成形術(shù)后再次骨折的危險(xiǎn)因素。本研究經(jīng)Pearson相關(guān)性分析顯示，Micro-CT參數(shù)BV/TV、Tb.Th與BMD、BMC存在正相關(guān)關(guān)系，Tb.Sp、SMI與BMD、BMC存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，進(jìn)一步證實(shí)了Micro-CT參數(shù)與OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)關(guān)系密切。同時(shí)，本研究經(jīng)Logistic多因素回歸分析還發(fā)現(xiàn)，BV/TV、Tb.Sp、Tb.Th、SMI與OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)顯著相關(guān)，再次佐證了Micro-CT參數(shù)在OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)中具有一定預(yù)測(cè)價(jià)值。然而Micro-CT參數(shù)單一預(yù)測(cè)OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)特異性較低，為此，本研究構(gòu)建聯(lián)合預(yù)測(cè)模型，結(jié)果顯示，BV/TV、Tb.Sp、Tb.Th、SMI對(duì)OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)具有一定預(yù)測(cè)價(jià)值，但仍有較大提升空間。本研究進(jìn)一步分析證實(shí)，BV/TV、Tb.Sp、Tb.Th、SMI聯(lián)合預(yù)測(cè)OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)的AUC優(yōu)于各參數(shù)單一預(yù)測(cè)，敏感性80.49%，特異性84.88%，由此可見，通過(guò)Micro-CT檢查骨微結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)有助于指導(dǎo)臨床預(yù)測(cè)OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)，及時(shí)調(diào)整治療方案。

綜上，Micro-CT參數(shù)在OVCF患者中呈異常表達(dá)，采用Micro-CT檢查可為臨床預(yù)測(cè)OVCF術(shù)后骨折復(fù)發(fā)提供科學(xué)指導(dǎo)。但本研究樣本量有限，有關(guān)Micro-CT參數(shù)的預(yù)測(cè)價(jià)值還有待大樣本長(zhǎng)期隨訪進(jìn)一步論證。