潘俊含，张 堃，2*，颜路悠，钟泽亚，李 平，沈宏荣，高 辉，何业文，周淑伟，张雅茜

[1.湖南中医药大学第一附属医院放射科，湖南 长沙 410007；2.湖南中医药大学中西医结合学院，湖南 长沙 410208；3.通用电气医疗系统贸易发展(上海)有限公司，上海 201203]

随着人口老龄化程度日益严重，脊柱骨折发生率逐年增高，以胸、腰椎压缩骨折最为常见，严重降低患者生活质量和生存率[1-2]。早期明确诊断急慢性椎体压缩骨折并及时干预具有重要临床意义。MRI是影像学诊断骨髓损伤的金标准[3]，但检查时间长、费用高、禁忌证多。研究[4-8]表明，双能CT虚拟去钙成像(virtual noncalcium， VNCa)对诊断急性压缩骨折骨髓水肿具有较高敏感度和特异度。羟基磷灰石(hydroxyapatite, HAP)是骨骼的主要成分之一，但目前尚少见以HAP-水为基物质对的双能CT诊断骨折研究。本研究观察双能CT HAP-水分离技术鉴别急慢性椎体压缩骨折的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2018年10月—2019年1月我院收治的31例胸椎/腰椎椎体压缩骨折患者，年龄27～92岁，平均(70.7±13.1)岁；其中男9例，平均年龄(62.8±18.4)岁；女22例，平均年龄(74.0±8.8)岁。纳入标准:①MRI确诊为急性或慢性胸椎/腰椎椎体压缩骨折；②接受双能CT检查，且检查时间与MRI检查时间间隔<3天。排除标准：①合并椎体肿瘤、感染、钙磷代谢异常等基础疾病；②既往有椎体骨折手术史；③怀孕或哺乳期妇女；④患者不能合作；⑤具有CT及MRI检查禁忌证；⑥骨折椎体明显塌陷。

1.2 仪器与方法 采用GE Revolution CT扫描仪，以GSI模式行脊柱双能CT，管电压80～140 kVp，管电流190 mA，准直宽度0.625 mm，旋转时间0.8 s/周，螺距1.375。以GE HDxT 3.0T MR扫描仪，全脊柱线圈，行矢状位T1加权快速自旋回波序列(TR/TE 600 ms/10 ms，层厚4 mm，层距0.4 mm，NEX 2)，矢状位T2加权快速自旋回波序列(TR/TE 2 900 ms/92 ms，层厚4 mm，层距0.4 mm，NEX 2)和矢状位T2加权反转恢复快速自旋回波序列(TR/TE 2 900 ms/92 ms,反转时间210 ms，层厚4 mm，层距0.4 mm， NEX 2)扫描。

1.3 图像处理与分析 将双能CT扫描数据传输至GE ADW 4.6工作站进行后处理，生成虚拟去HAP(virtual nonhydroxyapatite， VNHAP)图像，即虚拟水图，并将VNHAP图像与70 kVp单能CT图像融合成伪彩图。由1名有10年骨骼肌肉影像学诊断经验的放射科副主任医师阅读MRI，评估所有压缩骨折椎体，以椎体内见稍长T1、稍长T2、T2脂脑抑制高信号作为骨髓水肿的诊断标准，并以椎体内见骨髓水肿信号为急性压缩骨折的诊断标准。将MRI诊断结果作为参考标准。

由2名放射科医师(评价者1、2，分别有10、5年骨骼肌肉影像学诊断工作经验)在双盲情况下独立对VNHAP融合伪彩图进行视觉评估，采用二分法判断是否存在骨髓水肿，如存在即诊断为急性压缩骨折。评估者可自由进行图像缩放和窗宽、窗位调节，意见不一致时经讨论后达成共识。

另选2名放射科医师(评价者3、4，分别有3、5年骨骼肌肉影像学诊断工作经验)经协商一致后在矢状位VNHAP灰度图上标注ROI，检测椎体相对水含量。于椎体前、后部距骨皮质>2 mm处，避开椎旁静脉丛及骨岛选取ROI，取2次测量的平均值作为最终结果。根据椎体压缩程度，ROI直径为5～10 mm。

1.4 统计学分析 采用SPSS 20.0统计分析软件。计算评价者1和2视觉评估诊断急性椎体压缩骨折的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值及准确率；对评价者1和2评估结果行Kappa检验，评价其一致性。以独立样本t检验比较急慢性椎体压缩骨折椎体相对水含量。绘制ROC曲线，分析骨折椎体相对水含量对急性椎体压缩骨折的诊断效能。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

31例中，MRI显示80个病变椎体，其中腰椎46个，胸椎34个；急性压缩骨折椎体45个，慢性压缩骨折椎体35个。2名医师在VNHAP融合伪彩图上诊断急慢性椎体压缩骨折的敏感度为93.33%，特异度97.14%，阳性预测值97.67%，阴性预测值91.89%，准确率95.00%，见表1；二者评估结果的Kappa值为0.90。

表1 评价者1、2视觉评估VNHAP融合伪彩图诊断椎体压缩骨折结果[%(个)]

图1 患者男，68岁，T7椎体急性压缩骨折，T9椎体慢性压缩骨折 A.矢状位T2脂肪抑制序列MRI，T7椎体斑片状高信号提示骨髓水肿，T9椎体内未见明显异常高信号； B.矢状位VHNHAP融合伪彩图示T7椎体较其他椎体色彩异常； C.矢状位VNHAP灰度图，T7椎体ROI(1～4)内所测相对水含量为1 012.72 mg/cm3，高于T9椎体的993.48 mg/cm3

在VNHAP灰度图上，急性压缩骨折椎体相对水含量为(1 015.82±11.90)mg/cm3，高于慢性压缩骨折椎体的(996.99±9.29)mg/cm3(t=7.23，P<0.05)，见图1。ROC曲线结果显示，以椎体相对水含量1 003.20 mg/cm3为阈值，其诊断急性椎体压缩骨折的敏感度和特异度分别为88.89%和82.86%，AUC为0.92，见图2。

3 讨论

在骨质疏松及骨质疏松基础上的创伤是导致椎体压缩骨折的最常见原因。本研究中女性患者占70.97%(22/31)，平均(74.0±8.8)岁，提示椎体压缩骨折在老年女性中发病率较高，这可能与女性40岁后雌激素水平下降导致骨密度降低有关[9]。与四肢骨骨折相比，胸椎及腰椎压缩骨折临床症状相对较轻，常在胸腹部CT扫描时偶然发现，漏诊率高[10]。早期准确诊断椎体急慢性压缩骨折，对选择适当治疗方案、避免再次发生骨折及预防相关并发症具有重要意义，可有效降低致残率和死亡率[9,11]。

常规CT诊断椎体压缩骨折多依靠椎体形态改变，由于骨髓水肿、出血及骨小梁细微骨折等，骨折部位CT值常增高，但CT值对诊断骨髓水肿的价值有限。双能CT利用单一球管进行瞬时(<0.5 ms)高、低能量(140 kVp和80 kVp)切换，产生双能数据，实现数据空间能谱解析和物质分离[12]，可在直观显示解剖细节的同时，通过物质分离技术将松质骨中钙盐部分去除，得到骨髓评估图像。

图2 根据椎体相对水含量诊断急性椎体压缩骨折的ROC曲线

椎体的主要成分为HAP、黄骨髓(主要成分为脂肪)、红骨髓、水及胶原基质等物质。近年来，多项研究[4-8]表明，双能CT VNCa技术有助于显示椎体骨髓水肿，诊断椎体压缩骨折具有较高效能。本研究采用HAP-水作为基物质对，与钙-水基物质对相比，更接近椎体的真实成分；结果显示VNHAP融合伪彩图视觉评估诊断椎体骨髓水肿的准确率较高，尤其是具有较高的阴性预测值(91.89%)，提示其为排除椎体骨髓损伤的有效手段。然而本组视觉评估结果中仍存在1例假阳性和3例假阴性，可能原因在于骨髓中存在一定比例的混合红骨髓和脂肪，其在VNHAP融合伪彩图上的表现与骨髓水肿相似，故假阳性可出现在局部红骨髓含量升高的椎体[13]；而假阴性病例椎体骨髓水肿程度较轻，2例位于近皮质处，双能CT对椎体皮质区骨折的诊断效能不及MRI[14]，另1例假阴性发生于有明显骨质硬化的椎体内，在去HAP后处理中，骨质硬化可能掩盖了骨髓水肿表现。此外，本研究中有10年工作经验的评价者1视觉评估的敏感度及特异度均高于有5年工作经验的评价者2，提示双能CT骨髓水肿视觉评估结果与阅片者自身专业水平有关[15]。

本研究结果显示，急性压缩骨折椎体相对水含量高于慢性压缩骨折，ROC曲线分析显示，以椎体相对水含量1 003.20 mg/cm3为阈值，其诊断急性压缩骨折的敏感度和特异度分别为88.89%和82.86%，AUC达0.92，高于既往VNCa定量分析结果[4,6,8]。上述结果提示，双能CT HAP-水分离技术是鉴别诊断急慢性椎体压缩骨折的有力工具。此外，本组VNHAP融合伪彩图视觉评估的敏感度及特异度(93.33%、97.14%)均高于定量分析结果(88.89%、82.86%)，提示在实际临床工作中，可通过直接对融合伪彩图进行视觉评估鉴别诊断急慢性椎体压缩骨折。

综上所述，双能CT HAP-水分离技术可用于鉴别急慢性椎体压缩骨折。但本研究样本量偏小，且未分析扫描及后处理参数对评估结果的影响，尚待完善。