白岩 李素文 贾慧娟 魏里 高青

骨髓水肿是以骨基质中含水增加、炎性细胞浸润为主要表现的一种征象，是非特异性的，通常发生于外伤后或与一些疾病造成骨基质生物力学改变有关。骨髓水肿在磁共振中很容易识别，在脂肪抑制序列中呈高信号[1，2]。骨髓水肿表明潜在的骨微细结构的损伤，常规的CT 可清晰显示骨皮质断裂，但难以显示骨髓损伤或骨髓水肿情况。磁共振成像可以清晰显示骨髓水肿情况，是临床诊断金标准，但其扫描时间长，不太适合于急重症患者的检查。能谱CT 不仅可以提供解剖学检查，还可以提供功能学检查[3～5]。本研究旨在探讨能谱CT 物质分离技术对急性腰椎外伤患者骨髓水肿的评价价值，为临床做出快速准确的诊断提供有效的影像学检查方法。

1 材料与方法

1.1 研究对象回顾性分析2021 年1～6 月我院收治的32 例患者的临床资料，其中男18 例，女14 例，年龄18～75 岁，平均（52.2±12.3）岁，所有患者均在受伤2 周内行GE revolution CT 腰椎宽体能谱扫描和MRI 检查。纳入标准：急症外伤能坚持完成腰椎扫描者。排除标准：18 岁以下、孕妇、有生命危险的重症患者、有MRI 检查禁忌者。本研究经医院医学伦理委员会审核，患者签署知情同意书。

1.2 研究方法Revolution CT 扫描参数：探测器80×0.625mm，管电压：80～140Kvp 瞬切模式，管电流195mAs，噪声指数：8，螺距：0.508:1，球管旋转0.5s/ 圈，前置：50%ASiR-V，层厚：0.625mm，层间距：0.625mm。飞利浦1.5TMRI 技术参数：应用Sense Sipne-15 脊柱线圈，扫描序列包括：矢状位TSE-T1WI，TR 304ms，TE 5ms；矢状位TSE-T2WI，TR2500ms，TE 97ms；矢状位脂肪抑制SPAIRT2WI，TR 3 000ms，TE 90ms。层厚均为4mm，层间距0.4mm，矩阵312。扫描完成后所有数据传至GE ADW4.7 工作站，图像后处理包括：55KeV 单能量图、水-羟基磷灰石（Water/HAP）图、散点图、伪彩图、55KeV 与原子序数融合图。

1.3 数据获取由2 名骨肌组副主任医师共同分析椎体MRI 图像，判断脊柱骨髓水肿情况，记录椎体有无水肿。另外2 名骨肌组副主任医师为观察者1 和观察者2，分别对水-羟基磷灰石（Water/HAP）图像进行分析，判断是否存在骨髓水肿，同时测量骨质损伤区域及正常区域水物质密度值。感兴趣区（Region of interest，ROI）分别放置在Water/HAP 图骨髓水肿区域中央，以及正常区域中央，ROI 面积=20mm2，避开骨皮质下2mm 以内及有明显骨质硬化或骨质嵌插的区域。

1.4 统计学分析统计学分析在IBM SPSS 22.0 及MedCalc 13.0 上完成。计数的连续资料以均数±标准差表示。分类资料以频数及构成比表示。图像一致性评价使用加权Kappa 检验。在Water/HAP图上水肿区和相邻正常椎体进行配对t检验进行统计学分析。以MR 检查出的水肿为参考标准，进行Kappa 检验比较分析观察者间评分的一致性，采用组间一致性分析（ICC）及Bland-Altman 散点图评价Water/HAP 分解图对骨髓水肿诊断的一致性，P＜0.05 为差异有统计学 意义，ICC ≥0.75 为诊断一致性好，0.40＜ICC＜0.75 为诊断一致性较好，ICC ≤0.40 为一致性差。计算敏感性、特异性、准确度。应用受试者特征曲线（Receiver operation characteristic，ROC）分析能谱CT 水-羟基磷灰石（Water/HAP）图椎体水物质密度值在椎体骨髓水肿诊断中的效能。

2 结果

32 例患者中，CT 检出骨髓水肿30 例，磁共振检出骨髓水肿32 例，观察者间具有很好的一致性（Kappa=0.81）。Water/HAP 图定量分析骨髓水肿在不同观察者之间ICC=0.965，两名观察者测量水物质密度值的Bland-Altman 散点图见图1，二者间有效好的一致性。能谱CT 显示骨髓水肿敏感性为96.7%，特异性为90.0%，准确性为93.5%。腰椎骨髓水肿区水物质密度值（1 020.11±29.57）mg/cm3，相邻正常椎体水物质密度值（976.34±24.96）mg/cm3，差异有统计学意义（t=9.29，P＜0.001）（见图2）。ROC 曲线显示，Water/HAP 分离图像中椎体水物质密度值诊断骨髓水肿最佳临界值1 008.79mg/cm3，曲线下面积（AUC）为0.968（95%CI：0.875～0.997），约登指数为0.867，Z=20.79，敏感性96.67%（95%CI：82.8%～99.9%），特异性90.0%（95%CI：68.3%～98.8%）（见图3）。单能量55KeV 图像可以清晰显示骨皮质断裂及骨小梁的改变压缩骨折；Water/HAP 图、伪彩图、55KeV 与原子序数融合图相结合可以清晰显示外伤后椎体水肿区范围，更加直观；散点图、直方图能够较好地量化显示水肿区与正常椎体的含水分布（见图4、图5）。

图1 两名观察者测量水物质密度值的Bland-Altman 散点图

图2 椎体含水密度的比较

图3 Water/HAP 分离图像中椎体水物质密度值诊断骨髓水肿的ROC 曲线图

图4 患者1 的相关图像

图5 患者2 的相关图像

3 讨论

骨髓水肿是一种非特异病理表现，由于外伤或长期应力导致骨小梁间隙增宽，发生细微骨折，随后出现组织间隙含水增加，局限性或弥漫性出血、充血等，在MRI 诊断中病变区与软组织水肿的影像学表现相似。它形成的原因分为原发和继发，原发性即骨髓水肿综合征；继发性的原因包括外伤、感染、肿瘤、骨性关节炎。MRI 在诊断骨髓水肿方面具有优势，是诊断骨髓水肿的金标准，对于早期骨髓水肿的检出有极高的敏感度[6～9]。但是MRI 的检查费用高，患者扫描时间长，并且存在一定的检查禁忌，如有金属植入物、起搏器、幽闭恐惧、躁动等。CT 的优势在于扫描快速及能检出微小骨折，并且可直观显示椎体，适用于急重症患者的检查，但普通CT 难以显示椎体骨髓水肿。

自从能谱CT 出现后，可以通过高低两组电压数据进行解析，得到更多参数，并提供更全面的临床诊断细节。任何物质都能够通过两种物质衰减曲线产生衰减效应来表达，经过高低电压扫描的X线衰减图像可以表达为两种物质的密度图，这个过程称为物质分离，分离后的物质密度图像中每一个体素反映相应物质密度信息。目前在骨组织能谱成像中常用的物质配对：水钙图（Water/Ca）：通过识别并去除组织中骨钙成分衰减，特异性地显示水的衰减。水-羟基磷灰石图（Water/HAP）：近年来提出的物质配对，椎体中骨成分主要是羟基磷灰石（HAP），去除羟基磷灰石比去除钙质更能将骨质去得彻底，图像质量也更稳定。Pache 等[10]发现去钙图像可显示骨髓病变，用于评价膝关节和踝关节的骨髓损失。Bierry 等[11]研究显示去钙图像能够准确评价椎体骨髓水肿。Pan 等[12]认为水-羟基磷灰石作为物质配对，与水钙基物质配对相比，更接近椎体物质真实成分。本研究对主观评价的分析显示，Water/HAP 对外伤性骨髓水肿具有较高的准确性，尤其是具有很高的阴性预测值，提示能谱CT 是一种排除椎体骨髓损伤的可靠方法。本研究以MRI 为金标准，能谱物质分离能够定性和定量分析发现诊断椎体压缩骨折急性压缩骨折相对水含量（1 020.11±29.57）mg/cm3，高于正常椎体的（976.34±24.96）mg/cm3，因此也可以作为今后骨折程度的鉴别。通过应用单源能谱瞬切技术扫描外伤后腰椎显示55KeV 单能图像、Water/HAP图、散点图、伪彩图、55KeV 与原子序数融合图相结合能够较好地显示骨折及骨折周围水肿区。其中55KeV 单能图像对于细微骨皮质的断裂及骨小梁的紊乱显示较好，Water/HAP 图、伪彩图及融合单能与原子序数图能够较好地识别骨髓水肿，散点图可以量化水肿区的水物质密度值。外伤腰椎椎体骨髓水肿区ROC 曲线显示当含水量临界值为1 008.79 mg/cm3时，AUC 为0.968（95%CI：0.875～0.997），敏感性96.67%（95%CI：82.8%～99.9%），特异性90.0%（95%CI：68.3%～98.8%），结果与Akisato 等[13]敏感性83%相一致。

物质分离的伪彩融合图视觉特异性高于定量分析，这对于急诊诊断是一种简易而高效的方式，但是最终图像分析的解读还是依赖诊断医师的经验，经验越丰富的医师诊断准确性越高。定量分析由于扫描、设备差异、后处理技术一致性、患者自身等多种因素致使诊断存在差异[14，15]。本研究的局限性：①本研究样本量偏少，不同年龄及不同病变状态下的椎体含水情况是不同的，应在未来的研究中将年龄因素及病变状态考虑进去。②不同椎体红黄骨髓比例不同，胸椎红骨髓较腰椎多，也可以寻找更合适的物质配对降低红骨髓对骨髓成像的影响。

总之，能谱CT 物质分离图像对急性外伤性椎体骨髓水肿具有较高的诊断准确性，为临床诊断骨髓水肿提供了一种新的多参数影像检查方法。