成都华西华科研究所分析定量CT）QCT骨密度测量体模软件系统检测法和双回波MRI评价骨质疏松

 [摘要]目的探讨定量CT(QCT)和双回波MR成像评价骨质疏松的价值。方法对74名志愿者行前瞻性队列研 究，分别采用双能X线骨密度测量仪(DXA)和QCT检测腰椎骨密度，MR扫描仪及后处理软件检测腰椎椎体内骨髓脂肪 组织。根据腰椎DXA结果分为骨量正常组、低骨量组和骨质疏松组，采用单因素方差分析比较3组间信号强度比值 (SIR)的差异；采用Pmnorz相关分析分别检验双回波MRI技术所测SIR与DXA的T值及QCT所测骨量的相关性；采 用ROC曲线分析SIR值对骨质疏松的诊断效能。结果骨量正常组SIR值0• 41 ±0. 11，低骨量组SIR值0. ⁵⁵±0. 12,

骨质疏松组SIR值0. 62士0. 15,三组间差异有统计学意义（F= 18. 5，尸=0. 002)，骨量正常组与骨质疏松组间、骨量正常 组与低骨量组间SIR差异有统计学意义（尸均<0. 01)，而低骨量组与骨质疏松组间SIR差异无统计学意义（P = 0. 194)， <^：丁所测骨量与0乂八所测丁值呈正相关〇=0.675，尸<0.01)，3识值与丁值呈负相关&=一0.587，户<0.01)。3识值 与QCT所测骨量呈负相关关系（r= 一0. 599，P<0.001)。采用SIR评价骨质疏松的ROC分析显示，SIR=0. 54时，ROC 曲线下^#面积最大，为0.833,诊断的敏感度为83. 3%，特异度为75.7%。结论QCT可直接精确测量骨质密度；双回波 MRI技术可通过检测骨髓脂肪组织间接反映骨代谢情况。

骨质疏松（osteoporosis，OP)是一种常见的全身 性代谢疾病，指单位体积骨组织有机成分和无机成分 呈比例减少，导致骨的脆性增加，骨折风险性增加。 OP可有较长的潜伏期，现已成为严重威胁人类健康 的全球公共卫生问题之一^[1]。目前主要通过检测骨密 度诊断OP，检测骨质密度的方法有X线、超声、双能 X 线吸收（dual energy X-ray absorptiometry，DXA) 测定法、定量CT (quantitative CT，QCT)以及能谱 CT^[2]等。本研究采用QCT骨密度测量体模软件系统检测法检测腰椎骨密度、双回波 MRI技术检测骨髓脂肪，初步探讨二者评价OP的 价值。

1资料与方法

1.1 一般资料2014年5月一8月共招募志愿者74 名，男30名，女44名，年龄35〜78岁，平均（54. 5士

[4]       5)岁，排除肿瘤、新鲜骨折、感染及其他代谢性疾病 患者。本研究经本院伦理委员会批准，所有受试者均 签署知情同意书，填写包括体质量、身高及年龄等信息 的调查表。

1.2仪器与方法前瞻性队列研究，所有志愿者于 2014年10月一 12月分两批于我院接受骨密度、CT 及MR检查。74名志愿者均接受DXA和双回波MR 检查，对其中54名行QCT检查。

2.          2. 1 DAX检查采用GEPRODIGY双能X线骨 密度测量仪。受检者仰卧于检查床，行L1〜4椎体骨 质密度检测，记录各椎体的骨密度、平均骨密度及T 值。根据T值进行分组，丁值>一 1.0为骨量正常（骨 量正常组），一1.〇<丁值<一2.5为骨量减少（低骨量 组），<一2. 5 为〇P(OP 组）。

186.0             2. 2 QCT 检查采用 Toshiba Aquilion 64 排 128 层MSCT机。受检者仰卧于检查床，将Mindways公 司生产的体模与人体长轴平行置于受试者腰部下方， 与人体同时进行扫描。扫描范围包括L1〜3,扫描参 数：管电压120 kV，管电流150 mA，曝光时间0. 5 s， F0V 400 mm。

1. 2. 3 MR 检查采用 Philips Achieva 1. 5T MR 成像

仪，在完成常规检查后行双回波MR成像检查。采用 Dual-FFE 序列，矢状位 T1WI，TR 150 ms，TE 4. 61 ms (in-phase)、2. 3 ms(out-phase)，翻转角 90。，矩阵 256 X 257，层厚 3. 2 mm，层间距 2 mm，FOV 48 cmX 44 cm，扫 描时间 39. 1 s;轴位 T1WI，TR 110 ms，TE 2. 5 ms，翻 转角80°，矩阵256 X 217，层厚10 mm，层间距2 mm， FOV 480 mmX440 mm，扫描时间 20. 2 s。

1.3图像分析QCT骨密度测量体模软件系统检测法检查完成后将Volume数据上 传至QCT工作站，记录各椎体骨量及平均骨量 (图1A、B)。MR检查完成后将原始数据传至本机自 带Extended MR后处理工作站，将轴位T1WI压脂图 像作为解剖定位图，获得正、反回波椎体信号强度图 像。由2名脊椎疾病诊断经验丰富的放射科副主任医 师共同评估图像，选择正中矢状位上L2椎体中心位 置，截取圆形ROI，面积95〜105 mm²，尽量避开椎体 皮质及椎后静脉丛血管区，获得正反相位信号强度值， 计算信号强度比值（signal intensity ratio，SIR)=反 回波信号强度/正回波信号强度。对各椎体均重复测 量3次，取均值（图1C、D)。

1.4统计学分析采用SPSS 17.0统计分析软件。 首先对3组间年龄进行交互效应检验，然后采用单因 素方差分析比较3组间SIR值的差异；

法进行正态性检验，对符合正态分布者、采用 Pearw〃相关分析分别检验双回波MRI技术所测SIR 与DXA的T值及QCT骨密度测量体模软件系统检测法所测骨量的相关性；采用 ROC曲线分析SIR值对骨质疏松的诊断效能。J°< 〇. 05为差异有统计学意义。

195.0             结果

74名志愿者中，骨量正常组17名，平均T值为

210.2             45±1. 30,年龄 35〜64 岁，平均（51. 5±4. 2)岁；低 骨量组22名，平均T值一 1.63 ±0.40,年龄35〜64 岁，平均（50. 1 ± 6. 9)岁；OP组35名，平均T值 一3. 10±0. 53,年龄 42〜78 岁，平均（56. 3 ±3. 1)岁。 组别与年龄间无交互作用，分组因素差异无统计学意 义，可以剔除年龄因素对分组的影响。

1 一特异度 »

图2采用SIR诊断OP的ROC曲线

3讨论

[5]       OP的组织学变化OP的是一种常见的骨代塘f 性疾病，目前认为〇P不但是由于破骨细胞的异常活

骨量正常组SIR值0. 41±0. 11，低骨量组SIR值 0. 55±0. 12，〇P 组 SIR 值 0. 62士0. 15,3 组间差异有 统计学意义（F= 18. 5, P = 0.002)，且骨量正常组与 OP组间、骨量正常组与低骨量组间SIR差异有统计 学意义均<〇.〇1)，而低骨量组与OP组间SIR差 异无统计学意乂（P ⁼ 〇. 194)。

QCT骨密度测量体模软件系统检测法所测骨量与DXA所测T值呈正相关（r =

^{3.           675，P<0. 01)。双回波成像观测指标SIR值与T 值呈负相关— 0. 587，P<0. 01)。SIR 值与 QCT 所测骨量呈负相关关系（r= 一0• 599，P<0. 001)。}

采用SIR评价骨质疏松的ROC曲线显示，当 SIR = 0. 54时，ROC曲线下面积为最大，为0. 833,诊 断的敏感度为83. 3%，特异度为75. 7%(P<0. 01，图 2)。

1.0

跃造成，具有多向分化的骨髓间充质干细胞成骨障碍、 成脂肪增多等原因也可导致〇P^[3]。此外，年龄也是 影响骨质密度的重要因素，即随着年龄的增大，骨质密 度趋于减低。本研究为剔除3组间年龄因素的影响， 对3组间年龄变量进行交互效应检验，发现可以排除 组间年龄差异对研究结果的影响。

186.1             2 QCT骨密度测量体模软件系统检测法在〇P检测中的作用DXA是目前公认的 诊断OP的金标准^[4]，但其存在无法校正骨骼厚度等 缺陷。松质骨较密质骨骨代谢转换率高8倍，被认为 是早期诊断骨量丢失的理想部位，QCT骨密度测量体模软件系统检测法能够选择性检 测松质骨矿物质含量，从而提高了对B M D检测的准 确性，且QCT骨密度测量体模软件系统检测法检测的为体积骨密度，而非面积骨密 度，测量不受骨赘、软组织重叠的影响^[5]。本研究中， QCT所测骨量与DXA结果及反映骨髓脂肪含量的 SIR均具有相关性，QCT同DXA之间存在正相关、同 SIR存在负相关关系。另外本研究中QCT骨密度测量体模软件系统检测法扫描剂量 为0• 015 ^Sv，研究^[6]显示DXA辐射剂量仅为 0• 0067〜0. 031 _MSv，而QCT扫描辐射剂量较大，可达 到0.02〜0.36 ^Sv，因此应尽量采用低剂量扫描。

3. 3双回波成像在OP中的应用近年来已有关于 MR双回波成像骨髓脂肪与骨密度关系的研究但 MR双回波成像在OP方面应用仍处于探索阶段。国 外学者^[8]通过对55〜60岁OP组和骨量正常组的L3 椎体分别进行化学位移MR成像，结果显示二者骨髓 脂肪信号的差异无统计学意义，认为椎体骨髓脂肪信 号并非为预测OP的敏感指标。Youn等^[9]采用MR 化学位移成像方法计算椎体骨髓脂肪分数，研究椎体 脂肪含量与骨密度的关系，结果表明骨量正常组与骨 量减少组椎体脂肪含量的差异无统计学意义。本研究 中，反映脂肪含量的SIR与BMD呈负相关，与以往研 究^[1°_^12]报道相符。本研究中SIR值能够用以区分骨 量是否正常，但无法鉴别骨量不正常者的骨量减少程

图1受检者男，66岁，DXA诊断骨量正常 A、B. QCT检查显示L2骨量为59. 83 mg/cm³,平均骨量53. 00 mg/cm³; C、D.双回波MRI 反相位及正相位图像，SIR为0. 62

^1

度，即骨量减少与OP的差别。与雷立存等^[13]的研究 结果相似，测定椎体脂肪含量不能准确反映轻度椎体 骨密度下降，这种现象是否与DXA技术原因导致的 分组偏倚性有关，还有待进一步研究。需注意的是本 研究中SIR值同部分报道中腰椎椎体信号下降指数 不同：SIR =反相位信号强度/正相位信号强度，椎体 信号强化下降指数=(正相位信号强度一反相位信号 强度）/正相位信号强度X100%，g卩1 一SIR。最近国 外学者^[14]对家庭成员采用MRS和正反相位检测腰椎 骨髓脂肪含量，结果显示正反相位和MRS均可定量 检测腰椎骨髓脂肪组织，且两种方法具有较好一致性 和相关性。

总之，采用双回波MRI技术诊断OP的敏感度和 特异度较高，且无辐射，笔者认为双回波MRI和QCT 均可成为评估骨代谢、辅助诊断OP的重要影像学手 段。本研究的不足在于样本量偏小，未包含所有椎体， 仅对L2椎体进行分析，存在一定的偏倚性。

成都华西华科研究所研发生产多种定量CT QCT骨密度测量体模软件分析系统
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