CT值及差值在椎体急慢性骨折中的诊断价值
时间：2023-06-28 22:40:01 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
熊亮霞，彭云，谭婧，曾柔，衡佳瑶，龚良庚
椎体压缩性骨折可分为急性及慢性骨折，其中大部分急性骨折发生于具有近期外伤史的患者，部分需手术治疗。而慢性骨折椎体结构相对稳定，大部分无需进一步处理。准确鉴别二者有助于疾病管理及治疗方式的选择，可降低二次损伤发生几率[1-3]。CT扫描因成像速度快、密度分辨率高已成为包括急腹症、骨折等病变筛查的常用检查方法[4]。结合外伤史，可较明确的诊断急性骨折，但是对于部分无明确外伤史的患者，临床通常选择进一步行MRI检查，通过脂肪抑制序列对急性骨折骨髓水肿敏感呈高信号以鉴别两类骨折[5,6]。额外的MRI检查加重患者经济负担，亦有部分患者难以耐受，CT值作为经典指标，简便快捷，可反映局部组织结构的密度情况[7]。本研究假定由隐匿性骨折伴随的骨髓水肿及慢性骨折的骨质重叠可导致椎体局部CT值增高，旨在探讨基于CT值及其差值对急慢性骨折的诊断效能并确立最佳截断值，期望减少多次检查及反复搬运对治疗时间窗的影响，尤其推广其在基层医院的使用，提高诊断及治疗效率。
1.研究对象
本研究经南昌大学第二附属医院医学伦理委员会审查通过。回顾性分析2020年1月-2021年6月期间于我院行CT检查并于7天内行MRI检查证实急性或慢性骨折患者的CT图像。将椎体分为T1-T10(胸椎)，T11-L1(胸腰交界)及L2-L5(腰椎)3个区域，患者每纳入一个急性/慢性骨折椎体，则相应纳入一个同区域邻近正常椎体。排除标准：①具有恶性肿瘤病史，图像提示转移的椎体；
②已行手术的椎体。
2.MRI分组依据及相关参数
胸/腰椎MRI：MR扫描均在GE公司1.5T MRI机器(SIGNATM Airtist)进行，采用脊柱专用线圈，扫描序列包括矢状面T1WI、T2WI以及脂肪抑制短时反转恢复(short time inversion recovery，STIR)序列，以及轴面T2加权序列；
STIR序列扫描参数如下：TR 3300～3740 ms，TE 42 ms，TI 150 ms；
扫描层厚4 mm，层间距0.4 mm。阅片过程中，将T1WI为低信号，T2WI及STIR序列均为高信号的部分认定为骨髓水肿，即急性骨折；
结合外伤病史、椎体压缩改变但无骨髓水肿的椎体认定为慢性骨折；
选择临近形态、高度及信号均正常的椎体作为对照。
3.CT扫描参数及CT值测量
CT扫描采用两台飞利浦机器(iCT256及Brilliance16)，由于诊疗过程中，无或仅有轻微外伤史的患者通常并不以椎体CT扫描作为首选检查方式，因此本研究纳入的患者均行胸部或腹部CT扫描，管电压120 kVp，自动管电流，矩阵均为512×512，扫描重建获得层间距1 mm的薄层图像，进一步在工作站中重建矢状面图像。
椎体CT值测量过程中，2名医师分别于椎体正中轴面层面及矢状面层面进行ROI(直径约10～15 mm)勾画以测量CT值。每位医师在每个椎体两个方位图像各勾画2个ROI并取平均值，后续分析采取两名医师CT值均值。分别计算获得急性骨折/邻近对照椎体与慢性骨折/邻近对照椎体的CT值差值。
4.统计方法
所有统计分析及绘图均在SPSS 19.0及Graphpad Prism 7中进行。急性骨折组及慢性骨折组患者的年龄采用独立样本t检验进行比较，两组的性别构成采用卡方检验。
两名医师所测CT值之间的一致性采用组内相关系数(ICC)评估。采用配对样本t检验比较急性骨折与相应邻近正常椎体、慢性骨折与相应邻近正常椎体的CT值，急性骨折与慢性骨折的CT值及CT值差值比较采用独立样本t检验。采用ROC分析分别对急性骨折与正常椎体、慢性骨折与正常椎体、急性骨折与慢性骨折椎体的CT值进行评估并确定截断值，获得ROC曲线下面积(AUC)。为评估骨折椎体与正常椎体CT值差值判别急性及慢性骨折椎体的效能，对急性骨折及慢性骨折椎体与邻近正常椎体的CT值差值进行ROC分析。
表1 急性、慢性椎体与正常对照椎体CT值及差值的ROC分析结果
表2 胸椎、胸腰交界及腰椎3区域的单因素方差分析
鉴于轴面CT值效能略高，相关混杂因素分析仅采用此方位CT值。为评估不同区域对骨折的影响，本研究进一步采用单因素方差分析比较3种不同区域椎体CT值及CT值差值；
为评估性别对椎体的影响，采用独立样本t检验分别比较正常、急性及慢性骨折椎体的CT值及CT值差值。为评估年龄段对椎体的影响，以年龄作为协变量，采用协方差分析评估3种椎体的CT值及CT值差值。
1.一般资料
最终本研究纳入108名患者的296个椎体，其中含88个急性骨折椎体及相邻88个正常对照椎体，60个慢性骨折椎体及相邻60个正常对照椎体。其中77人纳入一对椎体，25人纳入两对椎体，4人纳入3对椎体，1人纳入4对椎体，1人纳入5对椎体。11人既含有急性骨折，又含慢性骨折。急性骨折患者72人(含同时具有急性与慢性骨折患者)，年龄为(64.36±14.92)岁，男30人，女42人；
慢性骨折患者47人(含同时具有急性与慢性骨折患者)，年龄为(64.19±12.73)岁，男21人，女26人，两类患者年龄及性别构成差异无统计学意义(P值分别为0.949及0.850)。
2.急性骨折、慢性骨折及对照椎体CT值及CT值差值
两位医师所测CT值ICC为0.999，可靠性较好。配对t检验表明轴面及矢状面所测CT值差异有统计学意义(P=0.005)，但二者相关性极高(r=0.996，P<0.001)。急性骨折椎体的矢状面及轴面CT值依次为(244.37±78.17) HU、(249.25±80.22) HU，相应对照椎体CT值为(94.45±59.63) HU、(94.55±57.72) HU，两组CT值在两种方位差异均有统计学意义(P<0.001)；
慢性骨折椎体矢状面及轴面CT值依次为(139.84±62.79) HU、(139.86±62.59) HU，相应对照椎体CT值为(90.42±59.67) HU，(90.01±58.86) HU，两组CT值在两种方位差异均有统计学意义(P<0.001)。独立样本t检验表明急性骨折矢状面及轴面CT值及CT值差值均高于慢性骨折(P<0.001)。急性骨折、慢性骨折及正常对照椎体CT值见图1，骨折及相应对照CT值测量见图2～8。
图1 急性及慢性骨折椎体及其相应配对椎体轴面CT值，其中急性骨折椎体及慢性骨折椎体CT值均高于相应对照椎体，独立样本t检验提示急性骨折椎体CT值高于慢性骨折椎体。
图2-8 同一患者，女，89岁。
图2 椎体矢状面T1WI。
图3 矢状面T2WI STIR。
图4 CT图像。提示T9椎体(箭)压缩变扁，且含有骨髓水肿，为急性压缩性骨折，T8为对照椎体；
T11椎体(长箭)压缩变扁，无骨髓水肿，为陈旧性骨折，T12为对照椎体。
图5 急性骨折椎体(T9)中间轴面图，CT值278.48HU。
图6 T9相应正常对照椎体(T8)中间轴面图，CT值27.20HU。
图7 慢性骨折椎体(T11)中间轴面图，CT值56.85HU。
图8 T11相应正常对照椎体(T12)轴面示意图，CT值15.40HU。
3.ROC分析
椎体轴面及矢状面CT值及CT值差值鉴别急性、慢性及正常对照椎体的ROC分析结果见表1。结果表明鉴别急性骨折与相应对照椎体的轴面及矢状面CT值的最佳截断值分别为144.8 HU、159.7 HU，AUC达0.946、0.944，慢性骨折与相应对照椎体轴面及矢状面CT值的最佳截断值依次为 105.6 HU、86.8 HU，AUC达0.719、0.716。急性骨折与慢性骨折椎体轴面及矢状面CT值的最佳截断值依次为200.1 HU、194.4 HU，二者CT值差值的最佳截断值为73.5 HU、73.9 HU，差值AUC达0.976、0.979。
4.区域、性别及年龄对椎体的影响
单因素方差分析表明，正常组3个区域的椎体CT值、急性骨折3个区域的椎体CT值及CT值差值差异均无显著意义(P>0.05)，慢性骨折椎体三个区域CT值有差异(F=4.882，P=0.011，表2)；
两两比较提示慢性骨折中腰椎CT值均低于胸椎及胸腰椎交界区(胸椎与腰椎：P=0.003；
胸腰交界与腰椎：P=0.039)。
独立样本t检验表明，男性的正常及慢性骨折椎体CT值较女性高(正常椎体：P<0.001；
慢性椎体：P=0.029)，但急性骨折椎体CT值差异均无统计学意义(P=0.232)，且男女性中急性骨折与慢性骨折椎体的CT值差值差异均无显著意义(P>0.05)。
协方差分析表明，年龄对正常组、慢性组及急性骨折组的CT值无影响(F=40.830，P>0.05)，对急性骨折及慢性骨折的CT值差值无影响(F=1.217，P=0.272)。
在分级诊疗模式下，虽急、慢性骨折通过MRI扫描即可明确诊断，但部分基层医院基础设施不完善，难以进行有效诊断[8]。此外，对于无明显外伤史或骨质疏松基础上轻微应力发生的骨折，并不以MRI作为首选检查，反而行胸/腹部CT以排除其他病变[2]。本研究通过对急性、慢性骨折及相应正常椎体进行分析，发现急性骨折椎体的CT值显著高于后两者，而慢性骨折椎体的CT值稍高于正常椎体。尤其是，骨折椎体与正常椎体的CT值差值在鉴别急慢性骨折中的效果更佳，提示CT值及CT值差值可作为急慢性骨折的定量评估工具。
经过ROC分析，本研究得出急性骨折与慢性骨折、慢性骨折与正常椎体、急性骨折与正常椎体的CT值截断值依次为200.1 HU、105.6 HU、144.8 HU，三个截断值均获得较高AUC效能，与Frank的研究结果相符合，该文献同样采用CT值评估骨髓水肿，在急性骨折椎体及正常椎体CT值比较中获得了较高的AUC值，但该文献仅纳入36例患者，并没有对性别及年龄在椎体CT值的影响做进一步研究，也没对慢性骨折椎体及正常椎体之间进行分析[9]。
急性骨折椎体的CT值明显高于慢性骨折椎体及邻近正常椎体，椎体发生急性骨折后，出现骨质结构中断、局部骨质重叠、骨髓水肿，骨质重叠及水肿均可使CT值提升[10]。而慢性骨折即使经过修复，骨质重叠仍可能导致其密度(CT值)升高，但骨髓水肿基本吸收，因此CT值上升弱于急性期。有研究采用双能CT对急性骨折的骨髓水肿进行评估，在鉴别含骨髓水肿及无水肿时获得了0.99的特异度及0.64的敏感度[11]；
本研究与之相比，特异度更低，这可能由于双能CT的虚拟去钙技术可模拟去除骨质获得仅含水分信息的参数，而CT值不仅反映因水肿导致的密度增高，还包含因骨质重叠导致密度增高的因素，降低了其在急慢性骨折中的特异度；
但本研究灵敏度更高，这可能与部分正常椎体骨髓中含水分较高有关。
本研究注意到部分正常对照椎体CT值呈负值，即使出现急性骨折，CT值仅为100.0 HU，与部分个体正常椎体密度相近；
单纯比较CT值会出现个体偏差，为降低个人因素的影响，本研究纳入骨折椎体与同区域邻近椎体的CT值差值进一步分析，发现该指标在鉴别急性骨折及慢性骨折中所得AUC较单纯CT值更高，最佳截断值为73.5 HU，达到了预期效果，在今后的临床工作中可加以应用。
本研究还分别评估了区域、性别及年龄对CT值及CT值差值的潜在影响。不同区域正常椎体CT值均无差异，提示虽不同区域椎体应力不一致，但在正常椎体中，由此导致的CT值变化不明显；
不同区域急性骨折椎体CT值及CT值差值亦无差异，但不同区域慢性骨折椎体CT值有差异，其中胸椎及胸腰椎交界区CT值高于腰椎CT值，但3区域慢性骨折CT值差值无显著性差异，这可能与本研究胸椎及腰椎的数量较少有关，容易受到年龄等其他因素影响。对性别的评估发现，男性正常及慢性骨折椎体CT值较女性高，这可能由于女性闭经后血清雌激素水平锐减，导致女性骨量丢失更明显[12,13]，两种性别急性骨折椎体的CT值及CT值差值均无差异，表明即使在不同的骨质密度条件下，急性骨折导致的骨髓水肿对椎体CT值起到主要影响。本研究还观察到随着年龄的增长，正常椎体CT 值呈逐渐下降趋势，与其他研究一致[14]，该现象与老年人出现骨质疏松有重要关系[15]。协方差分析说明年龄对椎体CT值及差值并未产生显著性影响，表明急性骨折椎体及慢性骨折椎体同样出现类似趋势。但是，即使同一年龄不同个体正常CT值差异仍较大，因此CT值及差值共同应用仍可提高判别效率。
本研究有一定局限性，虽然本研究为每一个骨折椎体选定了一个邻近正常椎体作为对照，在骨折组与对照组比较中达到较好的控制，但慢性骨折及急性骨折的数量不一致，每个区域、每个年龄段的椎体数量亦不一致，均可能对CT值产生影响。
总而言之，传统CT值能够在一定程度上反映椎体急性骨折骨髓水肿及慢性骨折骨质重叠引起的骨质密度增高，结合邻近椎体获得的CT值差值可消除性别及年龄对骨质密度的影响，从而快速鉴别急、慢性骨折，并可能识别形态变化不明显的急性隐匿性骨折，促进早期治疗。
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