肋软骨骨化模式在3DCT的影像表现及分析研究

麻海龙,黄日升,陈杰云,陈冠锋,蓝佐珍

(福建医科大学附属泉州第一医院影像科,福建 泉州 362000)

肋软骨的骨化模式存在着性别差异,以前只是依靠单纯X线照片进行研究,现在随着多层螺旋 CT(MDCT)的出现和 Workstation的发展,可以轻松地制成3DCT影像,利用3DCT影像对肋软骨的骨化模式进行更详细地观察。本研究的目的就是利用3DCT影像来判明是否可以通过肋软骨的骨化模式进行性别签定,探究肋软骨的骨化模式随年龄的变化规律,以及是否可能为肋软骨损伤和肋软骨病变的诊断以及法医学提供依据。

1 资料和方法

1.1 研究对象

从 2010-01～ 2011-10在福建医科大学附属泉州第一医院进行胸部或胸腹部 CT检查的病例,按性别及年龄组(30,40,50,60,70岁 以上 )随机 抽出各 100例 ,男 500例 (30～78岁 ,54.1± 13.7岁 ),女 500例 (30～ 79岁 ,54.4± 14.4岁 ),共计1000例。这些病例中不包含肋骨、肋软骨及胸骨有病变的病例。

1.2 扫描设备和方法

采用 GE64排 multidetector CT Aquilion,扫描条件:准直1mm,矩阵 512× 512,FOV310mm,层 厚 5mm,层间 距 5mm,所得数据输入 workstation(Virtual Place Advance,GE)ADW4.4,制成3DCT影像。利用这些影像对各例左右第2～ 9肋16根肋软骨的骨化模式进行观察,经 CT室三名医生合议后进行分类,并依此对肋软骨的骨化模式的性别差和年龄差进行了研究。

1.3 统计学分析

利用 SSPS13.0统计软件进行分析处理,计数资料进行卡方检验。以 P＜0.05判断为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 肋软骨骨化模式的分型方法(图1)。

图1 肋软骨骨化模式的分型方法

模式0:肋骨前端无骨化;模式Ⅰ:肋骨前端呈孤立点状或多发点状骨化;模式Ⅱ:肋骨前端呈舌状或三角状骨化;模式Ⅲ a:肋骨前端呈一侧边缘较厚的骨化;模式Ⅲ b:肋骨前端呈两侧边缘较厚的骨化;模式Ⅳ:肋骨前端呈一侧边缘较薄的骨化;模式Ⅴ:肋骨前端呈两侧边缘较薄的骨化;模式Ⅵ:肋骨前端完全骨化。

表1 肋软骨性别骨化模式及数目

共计检查 1000个病例,合计16000根肋软骨,由 CT室三名医生进行了骨化模式的研究。表1显示了男女性别差异的各个模式的肋软骨骨化的数目,可以看出骨化模式Ⅰ、Ⅱ在女性中多见,男女之间的差别有统计学意义 (i2= 1121,P ＜0.01),骨化模式Ⅲ b、Ⅳ、Ⅴ在男性多见 ,男女之间的差别有统计学意义 (i2= 1457,P ＜0.01)。骨化模式0、Ⅲ a、Ⅵ在男女两性无明显差别 (i2= 18.35,P＜0.01;i2= 2.73,P＞ 0.05;i2= 12.18,P ＜ 0.01)。

2.2 我们探讨了通过观察肋软骨的骨化模式是否可以对男女性别进行判断,具体方法是:观察每一个病例的16根肋软骨 ,将模式Ⅰ、Ⅱ合并计数,模式Ⅲ b、Ⅳ、Ⅴ合并计数进行比较,将模式Ⅰ、Ⅱ多的骨化模式做为女性的骨化模式 ,将模式Ⅲ b、Ⅳ、Ⅴ多的骨化模式做为男性的骨化模式 ,两种骨化模式数目相同的情况为无法判断。(见表2)。按此判断方法,在500例男性病例中 449例表现为男性骨化模式,29例表现为女性骨化模式,22例无法判断。在500例女性病例中,423例表现为女性骨化模式,56例表现为男性骨化模式,21例无法判断,由肋软骨骨化模式进行性别判断的准确率为88.2%。

表2 肋软骨骨化模式性别判定

2.3 从骨化模式的分布部位来看,代表男性的骨化模式Ⅲb、Ⅳ、Ⅴ在男性的第 4到7肋明显多数,而代表女性的骨化模式Ⅰ、Ⅱ则没有看到明显的部位差别。

2.4 无论男女,骨化模式0都随着年龄的增长而数目减少,尤其是男性这种倾向表现的更为明显。而其它的骨化模式则随着年龄的增长呈现增多的趋势 (相关系数=0.985)。

3 讨论

以往曾将肋软骨的骨化称为”“钙化”,近期有学者指出这是个误称[1,2],因为镜下在肋软骨的骨化处发现了骨皮质和骨小梁结构,因而用“骨化”一词比较准确,骨化发生机制至今未明。此前曾有学者研究肋软骨的骨化与动脉硬化、感染、钙磷代谢障碍、营养、种族之间的关系,但未发现其间有明确联系[1]。也有学者发现同卵双生双胞胎肋软骨骨化的位置、形态、程度相近,进而推断肋软骨骨化可能与基因有关[3],但这一假说还没有充足的证据。近期,有研究者提出,肋软骨的骨化不是退变过程,而是生理性的过程[3]。肋软骨骨化的性别差异最早于 1955年提出[6]。继而,国内外一些学者的研究也证实了这一观点,发现男性以边缘型多见,女性以中央型多见[4～9]。这种性别差异性可能与甲状旁腺激素和性激素有关。Rejtarova等[10]研究发现,在4个月女孩的肋软骨中央部发现软骨小管,在刚出生的男孩软骨膜处发现有软骨小管。这在一定程度上可以解释男女肋软骨骨化位置的差异性。关于肋软骨的骨化模式问题,很早就被人们所关注。人的肋软骨骨化在20岁以前很少见,随着年龄的增加呈增加的倾向,但存在着个体差异,其主要原因首先是有解剖学的背景,第1肋软骨的骨化模式与其它肋软骨的骨化模式截然不同,很多人第11、12肋软骨不出现骨化现象。而且,个人的生活习惯、疾病、饮食、生理状态等都可以影响肋软骨的骨化,其中影响血清钙平衡的疾病和内分泌因素最重要。Horner通过对肋软骨骨化模式的研究结果表明,在肥胖和女性的月经功能障碍者肋软骨骨化的发生率高于常人。

Mc Cormick对1100例剖检病例的前胸壁的肋软骨部(chest plate-Plastron)的 X线像进行了研究,于 1985年发表了关于肋软骨的骨化模式与性别关系的论文,1988年发表了由肋软骨骨化模式推测年龄的论文。对与性别有关的肋软骨骨化模式以及第四肋的宽度,胸骨柄、胸骨体的宽度和长度与性别的关系进行了研究。将肋软骨的骨化分成 typeA～typeH 8个模式,又详细分出中间型、混合型、无骨化型进行了研究。其中 ,typeE～ G为男性骨化模式,typeA～ C为女性骨化模式。具有8种骨化模式的病例占总例数的 84.4%,对于性别差的预测准确率达到90.9%。在 Chest plate(Plastron)的年龄别的肋软骨骨化的研究中,以第1肋软骨和第2～ 7肋软骨为对象,与剖检时的真实年龄相差5岁以内的预测准确率为55%,与真实年龄相差25%的预测准确率为95%,在他的研究中,对肋骨端、肋软骨中央部、胸骨端的骨化程度分别进行了评价。

1966年,Ssnders研究了人体胸部 X线平片上的下部肋软骨的骨化模式的性别差异,得出了在能够准确判定骨化模式的症例中对性别的判定高达96%的结论。

如上所述,在此之前对肋软骨骨化模式与性别和年龄关系的研究,只是基于剖检和胸部 X线平片上能够判定的部分肋软骨骨化的研究。

CT问世之前,尸体解剖和 X线平片已发现肋软骨骨化形态存在性别差异、骨化程度与年龄有相关性,随年龄增长,肋软骨骨化程度增加[10]。尽管 X线平片具有空间分辨力高、检查方便、价格便宜等优点,但也存在一些局限性,表现在以下几个方面:由于肋软骨是软组织密度,未骨化的肋软骨在平片上不能显示;X线平片是二维图像,在前后方向上组织结构互相重叠;平片密度分辨力差,对于微小骨化不易显示。传统 CT虽然解决了 X线平片的“结构重叠 "问题,但其二维图像难以全面显示肋软骨的整体结构。MDCT问世以后,由于其具备扫描速度快、扫描层厚薄、各向同性容积采集及强大的图像后处理技术等优势,使得 CT准确、完整显示肋软骨成为可能。

我们把 MDCT的薄层扫描数据输入 workstation,得到3D图像,对所有症例的第2～ 9肋骨、肋软骨进行了大范围的研究,使用空间分辨率和密度分辨率都远远优于 X线平片的3DCT图像进行解析,得到了特别是对于性别差异有意义的结果。我们尝试将肋软骨的骨化模式进行了自己的分类,本次研究中分为8种模式。男性多见的骨化模式3种 ,女性多见的骨化模式2种,基于此分析,得出了性别判定准确率88.2%的结论。

这个结论,与剖检例同样基于肋软骨的骨化形态分为8种骨化模式,比考虑了更多因素进行性别预测的 Mc Cormic等人的准确率也有很大的改进。我们认为:虽然只是以肋软骨的骨化模式做为观察对象,但利用3DCT图像良好的空间和密度分辨率大大提高了对性别判定的准确率。对于年龄差别的肋软骨的骨化模式的研究,还没有找到一个明显的模式倾向,但已经明确随着年龄的增加肋软骨的骨化增多。

我们本次研究的对象都是在胸部或胸腹部 CT检查患者中随机抽取的男女病例1000名,当然其基础病变也各不相同,因此本研究没有将疾病对于肋软骨骨化的影响考虑到其中。

MDCT密度分辨力高,克服了普通 X线摄影无法显示软骨成分和图像重叠的缺陷,也克服了常规 CT和单层螺旋CT在后处理技术上应用上的局限性。近几年国内也有医生利用 MDCT对肋软骨损伤进行了研究,结果表明3DCT图像能够显示明显离断或错位的肋软骨损伤,但对断端未移位或移位小于2 mm的骨折容易漏诊[2]。

大概了解了性别和年龄别的不同肋软骨的骨化模式,在日常的胸部疾病的影像诊断中,可以提高鉴别诊断能力,做为法医学的一种检测手段,还有待于进一步探讨。

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