徐良洲 ，黄 波，程晓光，程克斌，张 鑫，刘 华，汪 鹏，刘 坚，蔡青蓉

（1.湖北省武汉市中医医院放射科，湖北 武汉 430014；2.北京积水潭医院放射科，北京 100035；3.北京市公安司法鉴定中心，北京 100050）

骨质疏松是指骨量下降的系统性病变，常见于老年人，尤其是绝经期妇女［1］。骨质疏松导致骨强度下降而使骨折风险增加，其中以椎体压缩性骨折最常见［2］。目前临床大多数患者并不是在骨折第一时间到医院就诊，因而不易获取骨折发生的准确时间，给治疗带来困难。同时，椎体压缩性骨折可引起持续疼痛，而目前并无有效方法判断疼痛变化及预后。

传统MRI通过观察椎体压缩性骨折导致的骨髓水肿及其进展判断骨折发生时间及相应的临床症状，然而这种方法基于阅片者的经验而无客观标准［3］。近年来，成像信号强度的直方图分析得到广泛应用，其可全面客观反映研究数据组成和分布，目前T1增强、T2、ADC等参数的直方图分析［4-7］已有报道。本研究通过对比骨折后不同时间的T2WI直方图，探讨直方图参数在判断骨折发生时间中的可行性，同时评价直方图参数与疼痛评分的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集武汉市中医医院2017年8月至2018年8月因负重或跌倒摔伤2周内就诊、经CT或MRI诊断为胸腰椎单纯压缩性骨折患者56例，以受伤当日为首日计算，分别在伤后30 d和90 d行MRI检查随访。其中，20例未能完成所有检查，4例图像质量不佳无法分析，最终32例获得完整的MRI资料。其中男10例，女22例；年龄54～76岁，平均（67.2±7.9）岁。本研究经我院伦理委员会批准，患者均签署检查知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE 1.5 T HDxt超导型MRI扫描仪，8通道脊柱专用相控阵线圈。患者取仰卧位，头先进。扫描序列包括矢状位常规T1WI、T2WI及T2WI压脂。T1WI参数为：FOV 32 cm×32 cm～36 cm×36 cm，TE 10 ms，TR 500 ms，矩阵320×256，层厚4 mm，层距1 mm，带宽41.67 kHz，NEX 2；T2WI参数为：TE 102 ms，TR 4 500 ms，矩阵320×224，层厚4 mm，层距1 mm，NEX 2；T2WI压脂序列参数：TE 102 ms，TR 4 500 ms，矩阵320×224，层厚4 mm，层距1 mm，NEX 4，压脂方法采用频率选择饱和法。

1.3 视觉模拟疼痛评分 采用问卷调查形式，对所有患者的疼痛程度进行评分，最后由同一名骨科医师进行复核。评分标准如下：0分，几乎无疼痛；1～3分，轻微疼痛（妨碍很少的日常活动）；4～6分，中度疼痛（显著妨碍日常活动）；7～10分，重度疼痛（无法走路，不能从事日常活动）。

1.4 直方图分析 使用Image J软件，由2名分别具有5年及7年骨肌系统影像诊断经验的医师进行数据测量及分析。选择骨折水肿区的最大层面，在30 d和90 d的T2WI压脂序列上勾画水肿区的整个范围，并分别以T2信号强度值作为X轴，相应的像素值作为Y轴生成T2WI直方图并进行分析，计算水肿区平均值、中位数、标准差、峰度值和偏度值。此外，为了克服个体差异，将不同时间骨折参数进行标准化，即同时选择正常椎体生成直方图参数，以骨折椎体直方图参数除以正常椎体直方图参数作为最终值。

1.5 统计学分析 使用SPSS 22.0统计软件，结果以表示。采用组内相关系数（intra-class correlation coefficient，ICC）评估2名医师测量结果的一致性。采用Pearson相关性分析计算T2WI直方图参数，以及其与疼痛评分的相关性。采用K-S检验分析数据的正态分布性，检验结果服从正态分布。采用独立样本t检验比较骨折不同时间T2WI直方图参数的差异。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 影像表现及直方图定量参数 在T2WI压脂序列上，压缩性骨折早期表现为明显的骨髓水肿高信号，随着骨折的愈合，高信号区域减少，信号逐渐下降（图1）。

2名医师对直方图参数测量结果均有较好的一致性（ICC＞0.8）。骨折30 d时椎体T2WI直方图的平均值、中位数、标准差、峰度值及偏度值分别为82.17±21.91、23.66±11.71、84.72±23.29、0.27±0.12和0.33±0.16，而在骨折90 d时，其相应直方图参数分别为61.39±23.22、17.83±9.47、63.66±23.53、0.26±0.11和0.19±0.09。将参数标准化后，30 d时的平均值、标准差、中位数和偏度值均高于90 d时（均P＜0.05），而峰度值差异无统计学意义（P＞0.05）（表1）。

表1 骨折不同时间标准化后T2WI直方图参数值对比

2.2 相关性分析 骨折不同时间后T2WI直方图的平均值、标准差、中位数、峰度值、偏度值与患者疼痛评分的相关系数分别为0.892、0.096、0.912、0.013和0.025，其中平均值和中位数均有显著相关性，而标准差、峰度值和偏度值相关性较低（图2）。

3 讨论

压缩性骨折患者临床表现为骨折部位剧烈疼痛及活动能力受限，通常需卧床休息，会引起肺功能下降甚至增加死亡的风险，因此骨折的早期诊断和及时治疗极为重要。在椎体压缩性骨折诊疗过程中，骨折时间的判断具有重要意义。影像学检查如X线和CT可直接显示骨折椎体的楔形变，CT能进一步显示骨折线甚至轻微的不全骨折。然而，椎体主要由松质骨组成，当骨折导致骨小梁断裂出血后，骨折愈合的组织病理学表现为骨细胞和毛细血管增生、新骨形成修复的过程，无类似皮质骨的骨痂形成，因此X线或CT都不能观察骨折的愈合过程。MRI能观察出血、水肿和脂肪组织的信号变化，及时发现松质骨不同时期的病理改变。据报道［8］，在骨折3～14 d内，骨髓水肿在T1WI和T2WI序列上与正常骨髓信号一致或略升高或降低，而T2WI压脂序列骨髓水肿表现为大片状显著高信号。随着骨折的愈合，大多数患者在7～60 d时，骨髓水肿T1WI、T2WI上信号下降，而T2WI压脂序列表现为点状、线状高信号，这提示骨折的早期修复。骨折完全愈合约1年，这时在T1WI、T2WI及T2WI压脂序列上骨折区和正常椎体信号一致，表明血肿或机化组织完全被清除。目前临床上即根据以上骨髓水肿信号变化特点判断骨折时间，但这种方法依赖于主观诊断经验而不适于广泛应用。

本研究通过对骨髓水肿特征的定量研究，能更客观地评价骨折的愈合过程，从而帮助判断骨折的发生时间。

图1 女，64岁，T9椎体压缩性骨折，椎体变扁，骨髓水肿 图1a～1d 30 d图像 图1a T1WI可见椎体有部分低信号（箭头） 图1b T2WI可见椎体大部分呈低信号（箭头） 图1c T2WI压脂可见椎体大部分信号升高（箭头） 图1d T2WI压脂直方图 图1e～1h 90 d图像 图1e，1f T1WI可见椎体部分低信号范围缩小（箭头） 图1g T2WI压脂可见信号升高，范围显著缩小 图1h T2WI压脂直方图

图2 骨折不同时间T2WI直方图参数与疼痛评分的相关分析图 图2a～2e分别为平均值、标准差、中位数、峰度值及偏度值

本研究在T2WI压脂序列上对骨髓水肿的整体范围进行直方图分析［9］。在直方图参数中，平均值和中位数分布反映数据平均水平和集中趋势；标准差反映数据偏离平均值的分散程度，越大表明数据越分散；峰度值以正态分布作为参照，描述数据分布形态的陡缓程度，正峰度表示数据分布比正态分布更尖锐，负峰度表示数据分布更平坦；偏度值描述数据分布对称的统计量，越大表明分布越不对称［10-11］。本研究结果表明，骨折30 d时的平均值、标准差、中位数和偏度值均显著高于骨折90 d时（均P＜0.05），其中以中位数变化最明显。这一结果可能的原因是在骨折30 d时，骨折区以水肿出血为主，修复过程逐渐开始，因而T2WI信号的平均值及中位数均升高，同时因各种复杂情况并存，标准差升高。局部成分复杂，导致偏度值有正有负，因而本研究中偏度值的标准差较大，但偏度值整体也是升高趋势。而在90 d时，出血水肿基本被吸收，因此平均值和中位数下降，而此时愈合占主导因素，成分单一，因而反映直方图离散的标准差和偏度值也显著下降。本研究中30 d和90 d的直方图参数均服从正态分布，因此峰度值之间差异无统计学意义（P＞0.05）。椎体压缩性骨折与肿瘤导致的病理性骨折不同［12-13］，因肿瘤细胞存在显著的异质性，因而常表现为正峰度，而骨折修复主要是骨细胞，异质性低，因此峰度值符合正态分布。

本研究同时发现，在骨折后不同时期，疼痛评分与直方图的平均值及中位数均有显著相关性，而标准差、峰度值和偏度值与疼痛评分相关性很低，这可能提示疼痛程度与骨髓水肿整体的进展有关，而与局部成分的复杂程度关系不大。

本研究不足之处在于样本量较少；需更多时间点数据以动态观察骨髓水肿的变化过程；受条件所限，分析的是骨髓水肿的最大层面的二维特征参数，未能统计三维数据［14-15］，因而无法反映骨折进展的全部特点。

综上所述，T2WI直方图参数中平均值和中位数能帮助判断骨折时间，同时T2直方图参数与疼痛评分有显著相关性，为椎体压缩性骨折的诊疗提供了一定临床依据。