定量CT(QCT)测定健康体检者胸腰椎骨密度分布规律及其相关性

蹇新梅 宋玲玲 杜霞 张紫微 陈佳 张耀明

贵州医科大学附属医院影像科，贵州 贵阳 550004

骨密度测定在骨质疏松的诊断及疗效评估中具有重要作用[1]。定量CT(quantitative computed tomography，QCT)是目前唯一能测得接近真正意义上的体积骨密度 (volume bone mineral density，vBMD)的定量测量方法，不受骨骼的大小及其形状影响，其临床价值已经得到国际共识[2]。目前QCT诊断骨质疏松症国际共识中采用测量腰椎骨密度[3-4]。胸椎作为脊柱的重要组成部分，松质骨含量丰富，也是骨质疏松骨折的好发区域。现阶段健康人群体检胸部CT的应用越来越广泛[5-6]，利用胸部CT平扫同时获取胸椎骨密度不增加辐射剂量，即可进行骨质疏松的预判。故本研究探讨体检人群利用胸部CT平扫筛查肺部病变同时行QCT测量胸腰椎骨密度，获得胸椎骨密度的变化规律并指导临床应用。

1 材料和方法

1.1 对象

搜集2018年6月至2018年12月在我院体检中心健康体检行胸部CT筛查的成人724例，其中男性437例，女性287例，年龄范围为18～89岁，平均年龄(52.7±15.3)岁。根据年龄划分为3个年龄组，分别是：18～44岁组，45～60岁组，>60岁组。纳入标准：身体及精神状态良好，近半年来未服用影响骨代谢类药物，如糖皮质激素、芳香化酶抑制等；排除标准：慢性肝肾功能异常、内分泌功能异常、糖尿病、恶性肿瘤等影响骨代谢类疾病；胸腰椎有严重外伤性骨折/骨质疏松压缩性骨折或椎体内固定术后患者；脊柱严重退变或有较大骨岛等。本项目属于中国健康定量CT大数据项目分中心研究，所有患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

采用日本日立32排Supria螺旋CT扫描机及美国Mindways公司的QCT4样本非同步固体体模 (quality assurance phantom，QA- Phantom)。胸部CT扫描条件：电压120 kV，电流125 mA，球管旋转速度0.5 s/圈，螺距1.3，探测器X准直128 mm×0.6 mm，扫描范围为肺尖至L2椎体下缘水平。扫描完成后将层厚1.25 mm，层间隔1.25 mm，FOV 400 mm的重建图像传输至美国Mindways骨密度测量软件(QCT Pro)工作站。使用软件“New 3 D spine exam analysis”功能进行(T1～L2)椎体骨密度测量；所有测量由2名中级医师分别独立完成，取二者测量平均值。

1.3 数据测量

图像传至QCT Pro工作站后，使用软件“New 3 D spine exam analysis”功能进行(T1～L2)椎体骨密度测量。在定位图像时使椎体上下终板平行于水平线，且每幅图中的黄色十字定位标记放在该椎体的(几何)中心，选择感兴趣区“ROI”，选择测量椎体中心的松质骨，边缘距骨皮质约2～3 mm，层厚为9 mm，兴趣区尽可能多的包含松质骨，其应避开骨岛、增生骨及椎体后椎体后部中央静脉(见图1)。所得数据自动输入QCT Pro分析软件处理，自动获得所测椎体的骨密度值。最后从QCT Pro软件中导出所有受试者测量的BMD值。

图1 应用QCT Pro分析软件，截取测量椎体的定位像及与椎体图像上ROI的选定Fig.1 Using the software of QCT Pro analysis, Determination of the location image of the vertebral body and the selection of the ROI on the vertebral body image

1.4 统计学处理

采用SPSS 24.0软件进行数据统计分析。结果以均数±标准差表示。应用配对样本t检验及Pearson相关分析，评估胸椎与腰椎平均骨密度的差异性及相关性。采用Pearson进行相邻椎体间相关性分析。P<0.05，差异有统计学意义。相关分析中，r≥0.8时，两变量间显著相关；0.5≤r<0.8时，两变量高度相关；0.3≤r时，基本不相关。

2 结果

2.1 胸椎骨密度的分布规律及两两椎体间差异性

各年龄组胸椎和腰椎各椎体平均骨密度值见图2，各椎体骨密度从头到足骨密度呈逐渐减低的趋势。各年龄组椎体间骨密度两两比较结果见表1，除18～44岁组T1和T2椎体骨密度差异有统计学意义(P=0.004)之外，T1～T12相邻两椎体间骨密度差异无统计学意义(P均>0.05)；L1～L2椎体间骨密度差异无统计学意义(P>0.05)。

图2 各年龄组胸椎和腰椎骨密度分布柱形图Fig.2 Column figure of density distribution of thoracic and lumbar vertebrae in each age group

表1 各年龄组胸椎和腰椎相邻椎体间骨密度比较的方差分析结果(P值)

2.2 胸椎与腰椎骨密度比较

各年龄组胸椎(T1～T12)和腰椎(L1～L2)平均骨密度结果见表2，各年龄组胸椎骨密度均高于腰椎骨密度，且差异具有统计学意义(P<0.001)；随着年龄的增加，胸腰椎骨密度逐渐减低。

表2 各年龄组胸椎(T1～T12)和腰椎(L1～L2)的平均骨密度

2.3 胸椎与腰椎骨密度的相关性

各年龄组各胸椎骨密度与腰椎L1、L2骨密度间均高度相关(相关系数r>0.7)，且均具有统计学意义(P<0.001)，见表3。

表3 各年龄组胸椎各椎体与腰椎间骨密度的相关性(r值)

3 讨论

骨质疏松症是骨骼最常见的代谢性疾病[7]。世界卫生组织统计，全世界约有7000万人患有骨质疏松症[8]。骨矿物质含量的测量对于预测骨质疏松症相关骨折、监测及术前评估具有重要意义[9]。QCT是一种三维骨密度测量技术，能选择性测量松质骨(不包括皮质骨)的体积骨密度，不仅能反映骨质疏松早期骨量的丢失情况和疗效评估[10]。还能研究骨的力学改变及松质骨几何结构的评估[10]。本研究采用低剂量胸部CT平扫获取胸腰椎QCT数据，了解胸椎骨密度变化规律及其腰椎骨密度的相关性。

既往的骨密度研究中，主要集中在腰椎[4]，胸椎作为脊柱的重要组成部分，与腰椎具有类似的结构和功能，有文献报道骨质疏松性骨折最常见的部位是胸腰椎交界处，脊柱中胸区是第二常见的部位[11-12]。本研究结果显示，胸椎和腰椎的平均骨密度差异有统计学意义，本研究结果与几位研究学者一致[13-14]，即胸椎的平均骨密度高于腰椎。与腰椎相比，胸椎的解剖结构更为复杂，松质骨含量相对较少，承受不同大小及不同平面的力学，推测这些可能是胸椎和腰椎骨密度存在差异的主要原因之一；或者是骨质疏松症对不同解剖部位的不同影响。研究[15]表明，骨骼的骨小梁固有结构、机械性能及生物力学等与骨密度密切相关。本研究亦显示，胸椎和腰椎相邻两椎体间骨密度高度相关，T1至L2椎体骨密度呈逐渐减低的趋势。我们的研究结果与Budoff等[14]的研究结果一致，即胸、腰椎骨密度呈逐渐减低趋势。本研究还显示胸椎及腰椎BMD值随着年龄的增加而降低，本研究结果与多个研究相符[16-17]，即随着年龄增加骨量逐渐降低。对于中老年人，进行常规体检骨密度能够及时发现骨量减低的程度，并可以及时采取相应的干预措施来减缓骨量的进一步减低，对于预防骨质疏松有重要意义。

本研究中，L1～L2腰椎骨密度差异无统计学意义，证实腰椎体间骨密度差别小，结果稳定，这也是临床上选用腰椎进行骨密度测量诊断骨质疏松的原因。而在本研究结果中胸椎T1～T12邻近两椎体间骨密度差异无统计学意义(P均>0.05)，临床可考虑测量胸椎体骨密度预测骨质疏松，从而直接利用胸部CT扫描的数据进行骨质疏松预测，不用扩大扫描范围测量胸椎骨密度；在临床中除了可以预测骨质疏松骨折风险，对于胸椎内固定及拆除也具有重要意义，还可用于常规CT/MRI诊断不确定的隐匿性骨折。

测量胸椎骨密度具有重要的临床意义，在后续的研究中会加大样本量，尝试建立测量胸椎骨密度判断骨质疏松症的阈值范围，使受检者不需要扩大扫描，增加辐射，即可预测骨质疏松。