定量CT测量T12骨密度替代病变腰椎用于骨质疏松诊断的可行性

潘亚玲，陈彤彤，王晗琦，程晓光，陆 勇*

(1.上海交通大学医学院附属瑞金医院放射科，上海 200025；2.北京积水潭医院放射科，北京 100035)

低剂量CT肺癌筛查现已在我国各医疗机构广泛开展[1]。我国骨质疏松患病率高，60岁以上人群总患病率达36%[2]。肺癌和骨质疏松均好发于老年人群。在不增加辐射剂量的情况下，胸部低剂量CT肺癌筛查联合定量CT(quantitative CT， QCT)骨密度(bone mineral density， BMD)检查可通过一次CT扫描同时完成肺癌和骨质疏松2种疾病筛查，在老年人群健康体检中有较高的应用价值[3]。2013版美国放射学院关于QCT测量BMD操作指南[4]指出，腰椎QCT检查扫描范围为L1-L2椎体，以L1和L2椎体的BMD平均值诊断骨质疏松。目前胸部低剂量CT肺癌筛查联合QCT检查扫描范围多为肺尖至L2椎体下缘[3]，当L1或L2椎体发生病变时，单个椎体的BMD尚不能诊断骨质疏松。本研究探讨以QCT测量T12椎体BMD替代L1或L2椎体用于诊断骨质疏松的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2018年4—11月于上海交通大学医学院附属瑞金医院接受胸部低剂量CT肺癌筛查联合QCT BMD检查的1 298名健康体检者，男821名，女477名，年龄51～91岁，平均(62.5±7.4)岁。纳入标准：年龄>50岁；可测量T12、L1、L2椎体的BMD。排除标准：T12、L1、L2椎体存在囊性、硬化性或肿瘤性病变；有椎体骨折及手术史；图像存在金属伪影影响测量。

1.2 仪器与方法 采用Philips iCT256 128排CT及Model 4 QCT BMD 测量系统(Mindways公司)。嘱受检者仰卧，双手上举；采取吸气末屏气扫描，扫描范围自肺尖至L2椎体下缘。低剂量CT扫描参数：管电压120 kVp，采用自动毫安秒技术，平均管电流30 mAs，螺距0.775，旋转时间0.625 s，扫描层厚5 mm，FOV 500 mm，矩阵512×512，床高93～95 cm。采用混合迭代重建技术，重建层厚1 mm。定期用质控和校准体模对CT机及QCT系统进行校准。

1.3 QCT测量BMD 采用QCT Pro Model 4软件，分别在T12、L1和L2椎体中心半自动设置高度为9 mm的ROI，避开骨皮质和椎体后方中央静脉沟，测量各椎体BMD(图1)。采用QCT胸椎BMD校准公式[5]计算T12椎体校正后BMD，记为T12*，男性BMDT12*=0.813 9BMDT12+11.822，女性BMDT12*=0.878 9BMDT12+0.268 8。根据2007年国际临床骨密度学会及2013年美国放射学院建议腰椎QCT骨质疏松诊断标准，BMD>120 mg/cm3为骨量正常，80～120 mg/cm3为骨量减低，<80 mg/cm3为骨质疏松，该标准经国内数据验证适用于中国人群[6]。分别计算不同椎体组合L1+L2、T12+L1、T12+L2、T12*+L1、T12*+L2的BMD平均值。

1.4 统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。计量资料以±s表示，以单因素方差分析比较T12、L1及L2椎体BMD的差异，两两比较采用LSD检验。以L1+L2椎体的平均BMD为评价标准[4]，计算各椎体组合平均BMD对骨质疏松的诊断敏感度和特异度。分别采用McNemar检验和Kappa检验分析各椎体组合与L1+L2检出骨质疏松的差异性和评估骨量的一致性。Kappa值>0.75为一致性较好，0.4～0.75为一致性中等，<0.4为一致性差。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 男性、女性T12、L1、L2椎体BMD 男性T12、L1和L2椎体的BMD分别为(123.88±30.06)mg/cm3、(119.49±30.01)mg/cm3和(116.06±30.33)mg/cm3(图2)。女性T12、L1和L2椎体的BMD分别为(113.65±32.97)mg/cm3、(108.90±32.64)mg/cm3和(104.40±34.16)mg/cm3(图3)。男性及女性的T12、L1和L2椎体间BMD总体差异均有统计学意义(男性：F=13.915，P<0.001；女性：F=9.228，P<0.001)，T12、L1、L2椎体 BMD均逐渐减低，两两比较差异均有统计学意义(P均<0.05)。

2.2 各椎体组合与L1+L2评估骨量的一致性 针对椎体组合L1+L2、T12+L1、T12+L2、T12*+L1、T12*+L2的骨量评估结果见表1。各椎体组合与L1+L2评估骨量的一致性均较好(Kappa均>0.75，P均<0.05)；其中椎体组合T12+L1、T12+L2与L1+L2评估骨量的Kappa值分别为0.814(P<0.001)、0.869(P<0.001)，椎体组合T12*+L1、T12*+L2与L1+L2评估骨量的Kappa值分别为0.846(P=0.002)、0.873(P<0.001)，后者略高于前者。

表1 各椎体组合对骨量的评估结果[名(%)]

图1 QCT测量T12、L1、L2椎体BMD示意图 A～C.T12、L1、L2椎体轴位图像； D～F.T12、L1、L2椎体矢状位图像； G～I.T12、L1、L2椎体冠状位图像

2.3 各椎体组合对骨质疏松的诊断效能 L1+L2检出骨质疏松195例(195/1 298，15.02%)，T12*+L1和T12*+L2分别检出骨质疏松178例(178/1 298，13.71%)和196例(196/1 298，15.10%)，T12+L1和T12+L2分别检出骨质疏松150例(150/1 298，11.56%)、157例(157/1 298，12.10%)，T12*+L2组合对骨质疏松的检出率与L1+L2差异无统计学意义(χ2=0，P=1.000)，T12*+L1(χ2=5.224，P=0.022)、T12+L1(χ2=32.814，P<0.001)和T12+L2(χ2=28.521，P<0.001)对骨质疏松的检出率均低于L1+L2。

以L1+L2诊断结果为标准，各椎体组合T12+L1、T12+L2、T12*+L1、T12*+L2诊断骨质疏松的特异度均较高，分别为99.37%(1 096/1 103)、99.55%(1 098/1 103)、98.55%(1 087/1 103)和98.19%(1 083/1 103)。椎体组合T12+L1、T12+L2诊断骨质疏松的敏感度较低，分别为73.33%(143/195)、77.95%(152/195)；而T12*+L1、T12*+L2诊断骨质疏松的敏感度较高，分别为83.08%(162/195)、90.26%(176/195)。

3 讨论

骨质疏松是一种以骨量减少和骨组织显微结构退化为特征的全身性代谢骨病，易导致骨脆性增加、骨负载功能减低，轻微外力作用下可发生脆性骨折，严重危害老年人的身体健康[7-8]。BMD能反映70%～75%的骨强度变化，是临床筛查和诊断骨质疏松的主要指标[9]。腰椎的骨小梁组织极为丰富，约占整个腰椎体积的66%～99%，而腰椎骨松质被认为是反映骨代谢状态最敏感的部位[10]。因此，测量腰椎BMD，早期筛查骨质疏松和低骨量人群，是预防脆性骨折发生的关键。目前国际公认的BMD测量方法包括双能X线吸收法(dual energy X-ray absorptiometry， DXA)和QCT。DXA测量单位面积BMD，受试者体位、脊柱退变、腹主动脉钙化等因素对结果影响较大，易造成假阴性结果[7,11]。QCT可测量单位体积的骨松质BMD，测量敏感度高、准确率好且可重复性强，但辐射剂量较DXA高[12]。QCT是基于CT图像的BMD测量技术，根据所采集的CT图像，除可显示扫描范围内的疾病和解剖结构外，还能通过QCT评估骨量丢失状况。研究[3]表明，低剂量CT肺癌筛查时，利用QCT软件测量L1和L2椎体BMD机会性筛查骨质疏松，能够有效规避QCT辐射剂量高的不足。

图2 男性T12、L1、L2椎体BMD 图3 女性T12、L1、L2椎体BMD

L1和L2椎体是脊柱骨折的好发部位。Oei等[13]采用ABQ法(algorithm-based qualitative method)对7 582名45～95岁中老年受试者进行分析，发现脊柱骨折最常见的部位是胸腰交界处，这可能与胸腰交界处(T12～L1)的机械应力较高有关[14]。同时，脊柱也是肺癌、乳腺癌等恶性肿瘤转移常见部位[15-16]。伴椎体脆性骨折的乳腺癌患者的BMD显著低于伴肿瘤转移性骨折的乳腺癌患者，且乳腺癌成骨性转移灶可使椎体BMD明显增高[16]。L1或L2存在骨折、较大范围的骨岛、原发性或转移性肿瘤等病变时，会造成椎体BMD异常，不适于诊断骨质疏松；而T12椎体与腰椎邻近。本研究探讨T12用于替代L1或L2测量BMD的可行性。Li等[17]研究显示，在校正年龄、性别及体质量指数等因素后，胸椎BMD是腰椎BMD的1.163倍，且二者具有明显相关性。Budoff等[18]将QCT校准体模置于T1-L5椎体下方，采用64排CT对147名女性和153名男性行胸腹部扫描，扫描参数为电压120 kVp，电流200～700 mAs；通过QCT选取高度为6 mm的ROI测量T1-L5椎体BMD，发现男性和女性T1-L5椎体BMD变化规律相同，即T1-L3椎体BMD逐渐减低，L4-L5椎体BMD逐渐增高；本研究结果与之相符，T12、L1、L2椎体BMD差异均有统计学意义，T12、L1、L2椎体BMD逐渐减低。

目前临床广泛应用的骨质疏松诊断标准[6]适用于腰椎QCT。由于T12椎体BMD与L1、L2椎体BMD存在明显差异，以T12替代腰椎可能会高估腰椎BMD，故使用QCT测量胸椎BMD诊断骨质疏松时，应对其进行校准。本研究采用Budoff等[5]提出的校准公式，该研究通过分析9 585名接受冠状动脉钙化CT检查的无症状受试者和644名同时接受腰椎QCT检查的受试者，发现男性和女性受试者的胸椎BMD平均值分别是腰椎平均值的1.170倍和1.207倍；采用线性回归分析，分别得到男性和女性的胸椎BMD校准公式。本研究结果显示各椎体组合T12+L1、T12+L2、T12*+L1、T12*+L2与L1+L2评估骨量的一致性均较好，但进行校准后T12椎体BMD的椎体组合T12*+L1、T12*+L2评估骨量的一致性优于T12+L1、T12+L2；且诊断骨质疏松的敏感度更高(83.08%、90.26%)；提示L1或L2椎体存在病变时，采用根据性别校准的T12椎体BMD替代诊断骨质疏松的效能更高。本研究的主要不足之处在于为单中心临床研究，而我国不同地区、不同民族人群的BMD可能存在一定差异。

综上所述，在低剂量肺癌筛查联合QCT BMD测量时，以T12椎体替代病变的L1或L2椎体用于诊断骨质疏松的敏感度较低，可能降低骨质疏松的检出率；采用经过校准的T12椎体BMD可提高诊断效能。