伤椎CT值压缩比对骨质疏松压缩性骨折椎间盘损伤的诊断价值

刘冬，仲丹，胡英良，曹爱红

(徐州医科大学第二附属医院影像中心，江苏 徐州 221006)

椎体压缩性骨折是骨质疏松的常见并发症，每年新发患者高达140万[1]。对于脊柱椎体骨折，临床医师选择治疗方式时主要考虑脊柱稳定性及神经损伤情况，由于骨质疏松压缩性骨折被认为是较为稳定的骨折，所以在不伴有神经损伤的情况下，临床治疗的首要目标是恢复椎体的力学强度、缓解疼痛等[2]，而对于椎间盘的关注较少。在临床工作中，手术治疗胸腰段脊柱骨折在术后有一定的矫正角度丢失，主要是由伤椎相邻的椎间隙高度丢失所致[3]。许多研究[4-6]表明，椎间盘损伤与脊柱后凸畸形、平衡性变差及不良预后密切相关，所以术前利用MRI评估椎间盘情况十分必要。

椎体高度丢失(loss of vertebral body height，LOVBH)是评估压缩性骨折程度的重要指标之一，目前临床多用椎体前缘高度与后缘高度的比值代表LOVBH，然而，老年椎体常伴有不同程度的骨质疏松及脂肪浸润，导致椎体的硬度不同，所以在丢失高度相同的椎体压缩性骨折中，椎体承受的冲击力应是不同的。已有研究[7-8]认为椎体CT值可用于评估骨密度，所以我们假设伤椎的CT值压缩比(CT value compression ratio，CTCR)，即伤椎的CT值与相邻完整椎体CT值的比值，可以代表椎体承受的冲击力，更好地反映椎体压缩程度。本研究将探讨伤椎CTCR对于椎间盘损伤的诊断价值，为具有MRI禁忌证或急诊状态下临床医师较快判断患者椎间盘情况提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究入选2018年1月至2020年1月因新发胸腰段(T11～L2)单椎体骨质疏松压缩骨折至徐州医科大学第二附属医院骨科就诊的91例患者。入选标准(同时满足所有条件)：(1)年龄40～80岁的骨质疏松患者。骨质疏松采用双能X线骨密度仪(dural energy X-ray adsorptiometry，DEXA)诊断，诊断标准：腰椎(L1～L4)任一节段或股骨近端T值≤-2.5 SD；(2)入院3d内完备受伤节段脊柱CT及MRI检查，MRI检查提示胸腰段(T11～L2)单椎体新发压缩性骨折；(3)病例资料完整。排除标准(满足以下任意1条)：(1)伴有脊髓损伤、神经系统症状需要椎管减压的患者；(2)因合并其他疾病造成脊柱椎体骨折者，如强直性脊柱炎、椎体转移瘤造成病理性骨折等；(3)椎体爆裂性骨折，骨折片分离导致椎体CT值测量不准确；(4)严重椎体脂肪退变导致椎体CT值为负值。记录入组患者压缩性骨折的CT、MRI征象及年龄、性别、受伤节段、受伤原因。本研究经医院伦理委员会审查通过，所有入组患者均签署书面知情同意书。

91例患者，男44例，女47例；年龄48～87岁，平均年龄(62.31±9.20)岁。椎间盘损伤及椎间盘完整组的患者数分别为46例及45例，两组间性别(χ2=0.271，P=0.602)、年龄(F=8.836，P=0.248)差异无统计学意义。纳入患者中未发现后方结构骨折(posterior structures fracture，PSF)征象。患者受伤机制包括交通事故8例，挤压伤25例，高处跌落伤26例及其他伤32例。受伤节段：T1115例，T1227例，L132例，L217例。

1.2 方法

1.2.1 压缩性骨折的CT征象 椎体CT值的测量方法采用邹达等[9]的测量方法，原始图像采用多平面重建(multiplanar reconstruction，MPR)技术进行图像二维重建，在矢状位MPR图像中，将水平定位线定于测量椎体的椎弓根水平，在横断位图像中避开皮质骨、骨质增生、椎内静脉丛，在松质骨内画出椭圆形感兴趣区(region of interest，ROI)，读取ROI内的平均CT值(见图1)，记录伤椎与上、下邻椎的CT值，上、下邻椎的CT值取平均值，代表未发生压缩性骨折的邻椎CT值。

在CT矢状位图像上测量如下指标，(1)LOVBH。LOVBH定义为伤椎前缘高度与后缘高度的比值，即Ha/Hp(见图2)。(2)局部后凸角(local kyphosis，LK)。LK定义为伤椎上下终板延长线的夹角。(3)棘突间距增宽(interspinouswidening，ISW)。ISW定义为伤椎上方的棘突中点间距较相邻棘突间距增宽。

椎体平移(vertebral translation，VBT)定义为伤椎在矢状位或冠状位图像上的相对移位。PSF定义为椎弓根、椎板或棘突的任一结构发生骨折。

图1 松质骨内椭圆形感兴趣区 图2 椎体丢失高度测量示意

1.2.2 MRI对椎间盘状态的评估 以Sander等[4]提出的方法为参考，将椎间盘的状态定义为0～3级。0级表示椎间盘未发生形态或信号改变。1级表示椎间盘内可见分布较为均匀的T2WI或T2STIR高信号，代表椎间盘水肿。2级表示椎间盘周围分布不连续的低信号的T2WI或T2STIR高信号，或在T1WI观察到椎间盘内高信号，代表椎间盘撕裂伴出血。3级基于2级的附加特征是椎间盘侵入椎体，环状撕裂或疝入终板。0级和1级的椎间盘是完整的，而2级和3级的椎间盘被认为发生损伤(见图3)。位于伤椎上方或下方的任一椎间盘发生损伤，则认为是椎间盘损伤阳性。

所有的测量和计算都是由2位经验丰富的放射科医师在图像存档和通信系统(picture archiving and communication system，PACS)上独立进行的，事先患者的病历和影像的初始诊断未知，如果图像解释有差异，他们通过讨论达成共识。CT扫描在64层螺旋扫描仪上进行，层厚1.4 mm，电压120 kV，电流200 mA。磁共振成像在3.0T设备上进行。

2 结 果

椎间盘损伤组的CTCR显著高于椎间盘完整组(F=7.361，P<0.001)，但两组间的Ha/Hp比较差异无统计学意义(F=0.013，P=0.085)。其他CT征象中，两组间的VBT比较差异有统计学意义(χ2=4.093，P=0.043)，两组间的ISW(χ2=0.252，P=0.615)及LK(F=0.018，P=0.973)比较差异无统计学意义(见表1)。

图3 MRI上椎间盘损伤状态分级评估

表1 两组间CT征象比较

单变量的逻辑回归显示，CTCR(OR：4.388，95%CI：1.753～10.984，P=0.002)与椎间盘损伤相关，纳入VBT之后的多变量逻辑回归中，相关性仍然显著(OR：4.686，95%CI：1.810～12.133，P=0.001)，ROC曲线显示CTCR诊断椎间盘损伤的曲线下面积(area under curve，AUC)为0.750(95%CI：0.650～0.851，P<0.001)，截断值为1.775(敏感度：67.42%，特异度：77.81%)，见图4。

图4 CTCR诊断椎间盘损伤的ROC曲线图

3 讨 论

本研究探讨了伤椎的CTCR相较于Ha/Hp对于骨质疏松压缩性骨折椎间盘损伤的诊断价值，结果发现，伤椎CTCR与椎间盘损伤显著相关，当CTCR大于1.775时，可以67.42%的敏感度和77.81%的特异度诊断椎间盘损伤。

椎间盘位于相邻椎体之间，由上下软骨终板、中心髓核及周围纤维环构成，缺乏直接的血液供应，一旦发生损伤难以愈合，代之以瘢痕组织形成，最终造成椎间盘承重能力下降，引起晚期后凸畸形复发或加重。魏晓东等[10]研究认为，损伤椎间盘的角度变化是导致患者术后后凸畸形进展的主要原因，而椎间盘角度变化可能是椎间盘退变引起的。椎间盘损伤分型和分级主要包括Oner等[11]基于MRI信号的形态和强度提出的6种类型的椎间盘和Sander等[4]基于MRI形态和信号改变提出的4级椎间盘。其中Oner等[11]椎间盘分型未提及椎间盘损伤的严重程度，分型较不利于临床推广，目前已经较少使用，而Sander等[4]椎间盘分级通用且可靠，目前被广泛使用。椎间盘损伤不仅会引起脊柱平衡性变差、预后不良，同时会影响外科医师对于手术方式的选择，严重的椎间盘损伤可能会选择椎间盘切除或融合术，所以目前椎体骨折中椎间盘损伤引起越来越多的重视。

压缩性骨折椎体高度丢失的评估方式很多，一些评估方法过于繁杂[12-13]不适合临床使用，目前直接测量椎体高度的方法较为常见。其中，Hong等[14]研究认为Ha/Hp应作为一线测量方式，因其较为可靠。不过在上缘凹陷型压缩性骨折中，Ha/Hp评估椎体丢失高度不准确。事实上，不同患者的椎体，尤其是老年椎体，常伴有不同程度的骨质疏松及脂肪浸润，导致椎体的硬度不同，所以在丢失高度相同的椎体压缩性骨折中，椎体承受的冲击力是不同的。在本研究中，我们发现CTCR与椎间盘损伤相关，而Ha/Hp则不是一个预测指标，与Mi等[15]的研究结果一致。已有研究[7-8]认为椎体的CT值是评估骨密度及诊断骨质疏松的有效手段。所以我们认为，压缩椎体的CTCR是一个评估椎体压缩程度及诊断椎间盘损伤的较好指标。

在其他CT征象中，仅VBT与椎间盘损伤相关，可能机制是椎间盘的作用主要是承受并分散负荷，起抗压作用，对张力及扭转力量对抗较差。如果椎体压缩性骨折合并椎体的旋转、平移或侧方剪切暴力，则极易造成椎间盘损伤[16]。

本研究的不足之处在于：(1)伤椎丢失高度的评估方式较多，本研究仅比较了CTCR和Ha/Hp，CTCR与其他评估方式的比较有待于进一步研究；(2)本研究群体中未发现PSF，未来需要大样本研究揭示PSF与椎间盘损伤的关系。(3)目前椎间盘损伤的诊断标准、对于临床治疗的价值不统一，有待于未来进一步研究得到统一的标准。

总之，在胸腰段骨质疏松压缩性骨折的患者中，利用伤椎CTCR诊断椎间盘损伤较为可靠，鉴于CT检查在临床应用的普遍性，测量椎体CT值，计算伤椎CTCR可较为便捷地为临床医师提供椎间盘损伤的信息。