椎体压缩骨折时间研究

张 鑫，程克斌，刘 凡，封 华，刘 力，*

（1. 北京市公安司法鉴定中心，北京100192；2. 北京积水潭医院，北京100035）

·论 著·

椎体压缩骨折时间研究

张 鑫1，程克斌2，刘 凡1，封 华1，刘 力1，*

（1. 北京市公安司法鉴定中心，北京100192；2. 北京积水潭医院，北京100035）

目的 建立准确客观判定新鲜/陈旧椎体压缩骨折的方法，降低判定过程中主观因素的影响。方法 对2013年1月~2014年6月期间的50位经CT及磁共振成像（MRI）检查、确诊为新鲜椎体压缩性骨折患者 （共52个椎体），分别在伤后第30天、90天及180天以上进行三次MRI随诊观察，获取以上4个时间段的观察指标。统计分析表观弥散系数（ADC）在椎体骨折愈合过程中的变化规律；利用SAS 9.3 统计分析软件建立判别方程，制定新鲜/陈旧椎体压缩骨折的判别方法。结果 ADC值在椎体骨折愈合过程中呈现逐渐变小并趋向于0的变化趋势，并且在伤后1~13天内、30天、90天、180天以上4个时间段两两比较的结果中，组间差异具有统计学意义，P ＜ 0.05；判别结果为4个时间段的判别方程，判别正确率为71.11%，判别结果为两个时间段（1~13天内与30天以上）的判别方程，判别正确率为92.22%。结论 ADC值有助于新鲜陈旧椎体压缩骨折的判别。结果为1~13天内与30天以上的判别方程正确率较高，指标采集方法简单，有利于在法医临床学鉴定工作中推广应用。

法医临床学；MR弥散加权成像；ADC值；判别方程；骨折时间

胸腰段椎体压缩骨折是法医临床学鉴定工作中常见损伤，由于椎体在骨折修复过程没有类似皮质骨的骨痂形成，因此判断新鲜陈旧椎体压缩骨折一直是鉴定工作的难点。在影像学中椎体压缩骨折主要应用CT、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）进行检查和诊断。CT对骨组织显像敏感，可清晰显示线形骨折、水平走行的骨折以及轻微不全骨折。但是，由于椎体主要由松质骨组成，骨折愈合是由骨小梁断裂出血后骨细胞和毛细血管增生、堆积新骨进行修复，没有明显的类似皮质骨的骨痂形成，致使CT不方便观察椎体骨折愈合过程。MRI对出血、水肿和脂肪组织敏感，能及时发现松质骨内各时期的病理变化。临床上有研究［1-3］依据磁共振成像的T1W1、T2W1和STIR序列中骨折水肿信号来分辨骨折时间，并将椎体压缩性骨折愈合过程分为Ⅰ型（新鲜型，伤后3~14天）、Ⅱ型（修复型，伤后7~60天、少数病例持续至伤后5个月）、Ⅲ型（陈旧型，6个月以上）。但此方法对鉴定人自身阅片能力要求较高，主观因素影响较大，无法在法医学领域广泛应用和推广。本研究尝试利用MR弥散加权成像（diffusion weighted magnetic resonance imaging，MR-DWI）技术中的表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）［4］建立判别分析方程的方法，降低判别过程中的主观因素，力求准确客观地对椎体压缩骨折时间进行判定。

1 材料与方法

1.1 临床资料

研究观察对象为50名2013年1月~2014年6月期间北京积水潭医院就诊患者，均为因摔倒坐地并在伤后13天内就诊、经CT及MRI检查明确诊断为新鲜椎体压缩骨折、定量CT（quantitative CT，QCT）测得骨密度大于80 mg/cm3、无骨质疏松症、进行保守治疗的患者。其中男19人，女31人，平均年龄为61.02±9.30岁，共52个椎体。以受伤当日为首日计算，分别在伤后第30天、90天、180天以上对研究对象进行三次MRI随诊观察。

1.2 检查方法

CT检查采用16排多排螺旋CT机（TOSHIB，日本） 进行胸、腰椎体扫描。QCT测量骨密度（bone mineral density，BMD）使用16排多排螺旋CT机（TOSHIBA，日本）加垫5样本固体体模（Mindways，美国）进行螺旋扫描，图像传至QCT骨密度测量分析软件工作站进行测量。MRI检查采用1.5 T磁共振机（GE，美国）进行扫描；扫描序列包括矢状位T1WI，矢状位T2WI，矢状位STIR。表观弥散系数（ADC值）测量采用1.5 T磁共振机（GE，美国）进行扫描，扫描后在FUC TOOL AW4.2后处理软件上行骨折椎体ADC值的测量。选择骨折椎体轴位DWI序列，在ADC图上放置150 mm2矩形兴趣区，测定三次取平均值，同时以相同的矩形兴趣区测量邻近正常椎体的ADC值。

所有的影像学检查均由北京积水潭医院放射科技师按标准进行操作，两位有多年诊断经验的骨骼肌肉系统放射医生以双盲法按统一标准对影像学资料进行观察评价。当指标观察结果有异议时，通过聘请外院放射领域专家会诊达成一致。

1.3 统计分析

ADC值采用单因素K（K≥3）水平设计定量资料的方差分析处理资料。使用Tukey法进行两两比较。采用SAS 9.3 STEPDISC过程步进行逐步判别分析，即对多个原因变量（临床影像学中常用观察指标：软组织水肿；水肿位置；水肿高度；水肿信号强度及水肿信号在T1WI/T2WI/STIR三个序列中的表现）进行变量筛选，筛选出有区分能力的变量；DISCRIM过程步（即一般判别分析过程）参数法进行判别分析，建立判别方程；再通过交叉验证法获得判别分析的准确率。

2 结 果

2.1 ADC测量结果

通过对试验对象的随诊观察，发现ADC值在骨折愈合过程中逐渐变小并趋向于0，在伤后1~13天内、30天、90天、180天以上4组资料之间的数据具有统计学意义（方差分析结果P ＜ 0.05），使用Tukey法进行两两比较，各组间均存在统计学差异（见表1、表2）。

表1 骨折后不同时间段ADC的测量值（×10-3）Table 1 ADC values for vertebral body in various times after fracture（×10-3）

表2 ADC均值在各时间点之间两两比较的结果Table 2 Pairwise comparison of mean ADC values at various time points

2.2 椎体压缩骨折时间判别方程

2.2.1 变量筛选

SAS 9.3 STEPDISC过程步进行逐步判别分析，从多个原因变量中筛选出两个有区分能力的变量：软组织水肿及椎内信号（见表3、表4）。

表3 软组织水肿信号Table 3 Edematous signal intensity of soft tissue

原因变量ztnxh（椎内信号）影像学观察、评分标准，见图1（1型：T1低，T2高，STIR高）、图2 （2型：T1低或中等，T2中等或高，STIR高）、图3（3型：T1高，T2高，STIR低）和表5。

图1 椎内信号1型Fig.1 The signal of the vertebral body， Type 1

图2 椎内信号2型Fig.2 The signal of the vertebral body， Type 2

图3 椎内信号3型Fig.3 The signal of the vertebral body， Type3

2.2.2 判别方程的建立

表4 椎内信号Table 4 The signal intensity of vertebra

表5 原因变量中的定性指标Table 5 The qualitative index of the reason variables

判别结果为4个时间段（Y1、Y 2、Y 3、Y 4分别为骨折后0~13天、30天、90天、180天以上）的判别方程。DISCRIM过程步（即一般判别分析过程），采用参数法进行判别分析，得出判别方程并计算交叉判别正确率。结果如下：

Y1=-13.4082+8.4728ztnxh+16.6395szxh

Y2=-37.6288+16.1874ztnxh+25.7296szxh

Y3=-52.1275+18.5686ztnxh+30.8509szxh

Y4=-66.6614+23.9698ztnxh+31.0063szxh

从影像资料中获取观察指标，查表5将数值带入以上判别方程，Y值最大者为判定的骨折时间。交叉验证汇总结果，判别正确率为71.11%。

判别结果为两个时间段（Y1：骨折后0-13天，Y5：骨折后30天以上）的判别方程。DISCRIM过程步（即一般判别分析过程），采用参数法进行判别分析，得出判别方程并计算交叉判别正确率。结果如下：

Y1=-9.5159+13.8265szxh+3.9177ztnxh

Y5=-36.3763+23.7996szxh+10.5017ztnxh

从影像资料中获取观察指标，查表5将数值带入以上判别方程，Y值大者为判定的骨折时间。交叉验证汇总结果，判别正确率为92.22%。

3 讨 论

本研究首先尝试运用临床MR-DWI技术［5-7］，其原理是：椎体骨折初期骨小梁断裂出血、水肿，水分子扩散运动增强，弥散系数增大，随着椎体愈合，骨细胞和毛细血管增生、堆积新骨，细胞外水分子相对减少，分子弥散运动受到抑制，致使ADC值降低。经随诊观察到，距受伤时间越远，所测得的ADC值越小并趋向于0的变化（见表1），此结果与魏群臣［8］的研究结果相符。同时，4个时间段两两比较的结果显示，组间差异具有统计学意义，P＜0.05。笔者认为，在今后的工作中如能进一步扩大样本量，标准化测量方法，ADC值有望成为判定椎体骨折时间的定量指标。但是目前DWI技术还未列入医院的常规检查序列，尚处于实验研究阶段，因此ADC值判定骨折时间的方法在法医临床学中的运用仍然需要大量的研究数据。

本研究还尝试了建立判别方程的方法，将观察指标分级量化、多项指标综合应用，力求降低主观因素对鉴定结果的影响。研究发现，判别结果为4个时间段的判别函数判别正确率并不高，分析其原因：进入逐步判别分析筛选的变量，大部分是二值变量，结果只有两种可能，不可能在结果为四值的判别函数中单独起到区分作用，另外一些连续型变量和可当成连续型变量处理的多值有序变量，在4个时间点之间的区分度也不是很大，虽然通过变量筛选得出多个变量的组合，获取足够的变量信息最大程度发挥判别函数的功效，正确率也只有71.11%，因此在实际应用时，不建议采用此类判别方程判别骨折时间。但是，判别结果为两个时间段（骨折后0~13天和骨折后30天以上）的判别方程，判别正确率较高，为92.22%，观察指标获取方法也较简单，可方便、快捷的判别14天内的新鲜骨折与骨折在30天以上的案例，笔者认为此类判别方程在法医学鉴定领域有很好的应用推广价值。本项研究对象均为骨密度大于80 mg/cm3未合并骨质疏松症的患者，由于骨质疏松症可延缓骨质愈合［9，10］，因此合并骨质疏松症的外伤性椎体骨折压缩患者资料不可使用此项判别方程，建议在应用判别式前必须进行骨密度测量，了解骨质疏松情况。

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Time Assessment of Vertebral Compression Fracture

ZHANG Xin1， CHENG Kebin2， LIU Fan1， FENG Huan1， Liu Li1，*
（1.Forensic Science Center of Beijing Municipal Public Security Bureau， Beijing 100192， China； 2. Beijing Jishuitan Hospital， Beijing 100035， China）

Objective to establish an accurate and objective assay to evaluate the time of fresh and/or old vertebral compression fractures while lowering infl uence of subjective factors. Methods 50 patients with 52 vertebras were scanned by follow-up MRI three times， on day 30， day 90， and day 180 or more， respectively after the injury. These patients came to the hospital after falling down on the ground within 13 days， and were all diagnosed as vertebral compression fractures without the osteoporosis during January 2013 to June 2014 by CT and MRI. The changes in apparent diffusion coeffi cient （ADC）values during vertebral fracture healing were statistically analyzed. Formulas were created using SAS 9.3 software according to different parameters. Results ADC values in vertebral fracture healing process decreased gradually and tended to zero. Signifi cant differences between groups （P ＜ 0.05） were observed when comparing mean ADC values of any two of the four periods （1～13 days，30 days， 90 days， 180 days or more after injury）. With discriminant equations in these four periods， the accurate rate was 71.11%. However， the discriminant equations for the two periods （1～13 days and 30 days or more） led to the discriminant accuracy up to 92.22%。Conclusions ADC could help to identify the fresh or old vertebral compression fractures. With high discriminant accuracy of the equations for 1～13 days and 30 days or more， and the simple index collection， the assessment assay in this paper is conducive to the popularization and application in forensic clinical appraisal.

forensic clinical medicine； MR-DWI； ADC values； discriminant equation； fracture time

DF795.1

A

1008-3650（2015）06-0470-04

10.16467/j.1008-3650.2015.06.008

2015-07-08

市委、市政府重点工作及区县政府应急项目预启动计划课题（Z121100000312015）

张 鑫，副主任法医师，本科，研究方向为法医学。 E-mail： 13621198308@139.com

刘 力，主任法医师，硕士，研究方向为法医学。 E-mail： 13901212325@163.com

引用本文格式：张鑫， 程克斌， 刘凡， 等. 椎体压缩骨折时间研究. 刑事技术，2015，40（6）：470-473.