碘对比剂对定量CT测量骨密度的影响及其与年龄相关性的研究

刘许慧 张宗军 滕 剑 傅迎霞 张 羽 彭 飞

骨质疏松是由于各种原因引起的全身骨量减少、骨微结构破坏，导致骨的脆性增加，骨折发生率增高的一种疾病，随着人口老龄化，骨质疏松的发病率日益增高［1］。骨密度（bone mineral density，BMD）测量是目前早期诊断骨质疏松的常用方法，2007 年版国际临床骨测量学会（International Society for Clinical Densitometry，ISCD）专家共识明确定量CT（quantitative computed tomography，QCT）测量椎体BMD 可以用于诊断骨质疏松［2］。2018 年我国学者参考国际临床骨密度学会、美国放射学院和中国老年学和老年医学学会骨质疏松分会已经发布的相关指南制定了中国QCT 骨质疏松症诊断指南［3］。标准QCT BMD 测量均以腰椎CT 平扫作为基准图像进行评判，但在临床工作中，部分CT 检查特别是肿瘤患者的复查往往只行直接增强扫描而缺少平扫数据，碘对比剂对QCT BMD 测量的影响目前仍不十分清楚，国内相关方面的研究较少。本文拟研究静脉注射碘对比剂前后不同期相QCT 所测量BMD 之间的差异，分析碘对比剂对BMD测量的影响及其与年龄的关系。

方 法

1. 一般资料

收集本院2019 年12 月至2020 年4 月同时行腹部CT 平扫及增强的患者共138 例，患者腰椎均无骨折、血管瘤及肿瘤转移等疾病，其中男性86 例，女性52例，年龄27～88 岁，平均（62.7±13.8）岁。根据文献［4-5］以男性＞65岁、女性＞50岁为界分为老年组和非老年组，其中老年组82 例［男性41 例，女性41例，平均年龄（52.2±9.5）岁］，非老年组56 例［男性48 例，女性8 例，平均年龄（70.7±9.8） 岁］；QCT 测量L1～L3 椎体平扫及增强各期BMD 并分析结果。

2. 检查设备及方法

CT 扫描：采用64 排CT 扫描仪（Lightspeed VCT，GE Healthcare），机器定期进行体模校准。扫描参数：管电压120 kV，自动毫安秒技术管电流，旋转时间0.5 s，螺距0.984，扫描准直64 mm×0.625 mm，扫描视野50 cm。以标准算法重建，重建层厚1.25 mm，显示视野40 cm。患者均行平扫及增强检查，增强碘对比剂使用拜耳公司生产的碘普罗胺（76.89 g/100 ml）注射液，采用德国Ulrich 高压注射器给药，注射剂量1 m/kg（体重超过100 kg 为100 ml），流速3 ml/s。监测位于主动脉的感兴趣区域（ROI）CT值，当超过阈值100 HU后延迟10 s行增强期动脉扫描，门脉期图像采集为动脉期后35 s，延迟期为门脉期后3 min。

BMD 测量：采用美国Mindways 公司Model 4 QCT Pro6.1 骨密度测量系统。CT 扫描获得的平扫、动脉期、静脉期、延迟期图像分别传送到QCT 软件，ROI由放射科医生根据软件自动获得的位置在横断位上进行适当手动调整，ROI区不能包括皮质，避免骨岛及椎体后静脉丛区，如图1 所示。分别记录平扫、增强各期L1～L3 椎体的BMD 值，计算腰椎BMD 平均值；以平扫所获BMD 值作为标准，记为QCTBMD，动脉期记为A-BMD，门脉期记为V-BMD，延迟期记为D-BMD；增强各期BMD 减去QCT-BMD得到其增加值（ΔBMD），各期增加值分别记为AΔBMD、V-ΔBMD、D-ΔBMD。

3. 统计学方法

采用SPSS26.0 软件进行统计学分析，年龄和骨密度计量资料以均数±标准差（± s）表示。采用单因素方差分析比较QCT-BMD 与增强各期BMD 的差异；两独立样本非参数检验比较老年组与非老年组间各期相ΔBMD 的差异。以P＜0.05 为差异有统计学意义。采用Pearson 相关分析评价增强后各期BMD 与QCT-BMD 的相关性，以及各期ΔBMD 与年龄的相关性。

图1 腰椎椎体BMD测量分别在平扫、动脉期、门脉期及延迟期测BMD，ROI的选择不能包括皮质，避免骨岛及椎体后静脉丛区。

结 果

1. 腰椎增强前后BMD比较

QCT-BMD 为（99.3±39.3）mg/ml，A-BMD、VBMD、 D - BMD 分 别 为 （110.0±39.4） mg/ml、（119.9±39.3） mg/ml 和（110.9±39.0） mg/ml；QCTBMD 与增强各期BMD 采用单因素方差分析比较，差异有统计学意义（P=0.000）；事后检验发现，QCTBMD 与增强各期BMD 之间均存在差异（P=0.026、0.000、0.012），门脉期与动脉期之间差异有统计学意义（P=0.034）；其余各期相间无统计学差异。增强各期BMD 与QCT-BMD 呈显 著 正 相 关（r=0.992、0.983、0.987，均P＜0.05），详见表1及图2。

表1 各期BMD值与QCT⁃BMD值及各期BMD与QCT⁃BMD之间相关性

图2 标准QCT-BMD与增强各期BMD散点图

2. 腰椎增强各期ΔBMD与年龄的关系

增 强 各期 的ΔBMD：A-ΔBMD 为（10.6±5.1）mg/ml，V-ΔBMD为（20.6±7.3）mg/ml，D-ΔBMD为（11.9±6.3）mg/ml。动脉期ΔBMD 与年龄呈负相关趋势（r=－0.095）但无统计学意义（P=0.267）；门脉期及延迟期ΔBMD 与年龄均呈正相关，r 值分别为0.307 （P=0.001） 和0.269 （P=0.000）。增 强 各 期ΔBMD 在不同年龄的分布详见图3。老年组与非老年组增强各期ΔBMD 进行比较：动脉期P=0.787；门脉期P=0.003；延迟期P=0.009。

图3 年龄与增强各期BMD增加值散点图

讨 论

骨质疏松能引起椎体及四肢关节脆性骨折，严重影响老年人的身心健康，随着中国进入老龄化社会，该疾病近年来受到越来越多的关注［3］。对骨质疏松进行早期发现、早期诊断并予以积极干预，可以有效减少并发症的发生。目前诊断骨质疏松主要有两种方法：双能X 线骨密度测定仪（DXA） 和定量CT（QCT）。QCT 是在临床CT 扫描数据的基础上，经过QCT 体模校准和专业软件CT 对三维容积数据进行分析，对人体骨骼进行BMD 测量的方法。虽然目前QCT 的临床应用还没有DXA 广泛，但其具有更大的优越性。QCT 测量的是单位体积BMD，测量值不受骨骼大小及形态的影响，也不受腹主动脉钙化和椎体退变的影响；其次，QCT 是断层成像，可以将皮质骨和松质骨分开，松质骨能更敏感地反映早期骨质密度的变化［6］。临床上，QCT 检查与常规CT 检查相结合，对于易发生骨质疏松的老年患者及化疗患者，无须接受额外的辐射，一次检查所采集到的图像即可满足临床常规疾病诊断的需要，又可在QCT 工作站上对其BMD进行测量分析。

QCT 测量BMD 是以CT 平扫数据为标准，但临床上许多患者只行CT 增强扫描，特别是肿瘤患者的复查，而这些患者因为治疗的原因更需要关注其BMD 的改变；国外部分学者对于碘对比剂对BMD 测量的影响进行了研究，但因采用的方法不同，其结论也不一致。Baum 将［7］常规增强MDCT 与QCT 进行比较，通过对75 例绝经期后妇女的研究发现，与平扫相比较，静脉期腰椎BMD 值平均增加了37.9%；Bauer 等［8］采用QCT 软件对40 例绝经期后女性的研究表明，与平扫相比，静脉期腰椎BMD 较平扫增加30%；Pickhardt 等［9］利用CT 衰减值进行研究，得出与平扫相比较，静脉期腰椎CT衰减值增加了8%。本研究是基于QCT 进行的研究，研究人群中男、女全部包括，且年龄范围较广，平均年龄为（62.7±13.8）岁，平扫平均BMD 为（99.3±39.3）mg/mL，由于碘对比剂的使用，BMD 值增加较多的是门脉期，增加了约20%。

Pompe 等［10］测量 了不 同 期相L1 椎体 的CT 值，发现所有期相之间存在显著差异；相反，Pickhardt等［9，11］对比造影前CT 扫描和增强CT 扫描的测量结果，发现L1 的CT 值没有显著差异；Toelly 等［12］基于无体模的MDCT 研究对比剂对BMD 测量的影响，得出平扫和增强测得值有差异，增强动脉期和门脉期之间无差异。本研究基于QCT 系统研究对比剂对BMD 的影响，平扫及增强同时进行，减少因时间扫描不同而造成的差异，比较平扫、动脉期、门脉期及延迟期之间的BMD值差异，相比以往研究更为全面。本研究发现，平扫与增强各期BMD 之间均存在统计学差异；事后比较，增强各期间的动脉期和门脉期之间BMD 有差异，而延迟期与动脉期及门脉期之间BMD 均无差异。这可能是因为动脉期造影剂的骨髓灌注刚处于上升阶段，而随着时间推移，门脉期含碘对比剂的灌注较动脉期明显增多，差异明显。随着碘对比剂流出，延迟期造影剂骨髓存量较动脉期、门脉期的量位于中间状态，与两者差异均不明显。

评估增强后BMD 的测量能否用于BMD 定量分析，主要是看其与平扫BMD 相比较的一致性和相关性的高低，其与平扫的一致性和相关性越高，据此计算出的BMD 准确性也越高。本研究发现增强各期BMD 值与标准QCT-BMD 值均有极好的相关性，Pearson 相关分析表明，增强各期BMD 与QCT-BMD呈明显正相关，动脉期、门脉期与延迟期r 值分别为0.992、0.983、0.987，与Bauer等［10］研究中的相关系数0.98 相仿，与Baum 等［13］研究中相关系数0.914 比较，相关性更高。

Link 等［14］在注射碘对比剂后70 s、Acu 等［15］在增强后40 s及120 s扫描，均发现所测得的CT 值增加与年龄呈正相关，与性别无关。本研究选择扫描时间更广泛，包括了正常CT 增强扫描的3 个期相，对于增强动脉期、门脉期及延迟期测得BMD 值与平扫QCT-BMD 值比较后发现，随着年龄的增加，门脉期及延迟期的BMD 增加值均呈现逐步扩大的趋势，这与国外研究一致。本研究人群年龄跨度较大，而其他研究以绝经期女性为研究人群，这就可以解释，本研究BMD 增加值没有以往一些研究多。本研究得出动脉期BMD 增加值与年龄无关，这是以往文献中没有提及的。文献［4-5］显示，女性绝经后、男性65岁以后BMD 会有明显下降，本研究据此将被研究人群分为非老年组及老年组，得出老年组除动脉期外，门脉期、延迟期BMD 增加值均较非老年组增多，且具有统计学意义，即在老年人中，除动脉期外碘对比剂使用前后BMD 的差异会变得更大。但有MRI 研究［16］却显示随着年龄的增长，骨髓灌注会不断减少，这与本研究门脉期和延迟期老年人增强前后BMD 增加值变大的观点相矛盾。这可能是因为老年人骨质较稀疏，而年轻人骨质较致密，骨量较多，碘对比剂给药引起的BMD 变化在骨量多时影响较小，而在骨质疏松患者则影响较大，这就可以解释为什么我们的结果显示随着年龄的增长，碘对比剂引起的BMD 增加反而增多。

本研究存在不足之处：研究样本量较少，人群年龄跨度较大，分组不够细致，对比剂造成BMD 增加在性别方面的差异没有进行研究，没有对比BMD 变化与CT 值变化的相关性，对于动脉期的BMD 值没有进一步进行校正，判断其诊断能力。这些将是我们进一步的研究方向。

本研究发现，碘对比剂的使用会造成BMD 的增加，QCT 测量增强扫描各期相与平扫之间的BMD 有较好的相关性，增强动脉期与平扫BMD相关性最高，并且动脉期BMD增加值不受年龄因素的影响，因此，采用基于QCT 的增强检查测BMD 时应选择动脉期作为最佳期相。