腰椎侧凸患者椎体骨小梁结构稀少与骨质疏松的相关性

张 友 ZHANG You

赵 尧1 ZHAO Yao

朱晓勃2 ZHU Xiaobo

陈 岩3 CHEN Yan

2.北方医学院附属第一医院信息管理处 河北张家口 075000

3.石家庄职业病防治院放射卫生防护所 河北石家庄 050031

成人脊柱侧凸指骨骼发育成熟后脊柱的一个或数个节段在冠状面上向侧方弯曲偏离身体正中线，从而形成一个带有弧度的脊柱的三维畸形[1,2]，根据其位置可以分为颈椎、胸椎和腰椎侧凸。在多层螺旋CT基础上发展的容积性定量CT（vQCT）通过图像的三维后处理技术和工作站提供的直方图计算方法，可得到椎体形态、结构分布及骨小梁的连接性和数目等几何参数[3]，是一种可在三维空间分布上衡量骨强度的方法。本研究拟通过观察腰椎侧凸患者的vQCT图像，探讨腰椎侧凸患者CT值及骨小梁容积百分比的变化，及其与骨质疏松的相关性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2011-01~12于河北医科大学第二医院就诊的100例腰椎侧凸患者作为病例组，其中男32例，女68例；年龄36~87岁，平均（64.5±11.6）岁；所有患者均行腰椎CT检查，采用Cobb法测量脊柱侧凸的角度，冠状位Cobb角≥10°确定为脊柱侧凸[4]。收集因腰腿痛行腰椎CT检查、影像学表现无腰椎侧凸的100例患者作为对照组，其中男42例，女58例；年龄36~82岁，平均（62.8±10.5）岁。

1.2 仪器与方法 采用GE LightSpeed 16层螺旋CT，扫描参数：管电压120 kV，管电流200~250 mA，螺距0.938︰1，层厚5 mm，层间距5 mm，视野（FOV）200 mm×200 mm；重建层厚1.25 mm；骨算法及标准算法[4]。扫描范围T12~S1水平。

1.3 图像分析 将采集到的原始图像传送到ADW 4.3工作站进行多平面重组和容积再现处理。测量项目包括：冠状位及矢状位Cobb角：冠状位Cobb角≥10°确定为脊柱侧凸。在多平面重组图像中对L1~5椎体进行三维定位，分别在各椎体正中横断水平重建形成10 mm层厚横断面图像，选取骨松质区4个位点的兴趣区，注意避开骨岛、硬化、骨皮质和血管，4个位点分别位于椎体骨松质区的左上、右上、右下、左下，并取4个兴趣区的平均CT值，最后取L1~5椎体的平均CT值。容积定量CT可选择性地测量骨松质区骨密度的变化，从而较早地观察测量体内骨小梁的变化，周围骨皮质和增生骨对测量结果的影响可以排除。测量骨小梁容积百分比（bone volume/total volume ratio, BV/TV）：在容积再现图像中设定CT值250 Hu为阈值[5]，以保证使部分骨小梁隐匿程度相同，设定兴趣区时选取椎体中部边长为20 mm，并与椎体长轴平行的正方体，经直方图功能进行骨小梁容积测量，分别测量L1~5椎体的BV/TV，取其平均值。

1.4 统计学方法 采用SPSS 10.0软件，计量资料组间比较采用t检验，计数资料采用χ2检验，BV/TV值与年龄的相关性行Pearson分析，P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

两组患者年龄、性别、体重指数（BMI）比较，差异无统计学意义（P>0.05），见表1。病例组CT值及BV/TV值均显著低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表2。所有受试者BV/TV值与年龄呈负相关（r=―0.513, P<0.01）。容积再现三维图像显示，病例组患者骨小梁结构稀疏，数目减少，其内横行和纵行骨小梁中断；对照组患者骨小梁相对致密（图1、2）。

3 讨论

腰椎是骨质疏松最常见和最早受累的部位，骨质疏松引起的骨密度下降常引起腰椎微小压缩性骨折，进而出现骨结构变形，甚至出现脊柱侧凸[6]。在成人皮质骨约占骨量的80%，另外约20%为松质骨。虽然骨总量仅20%为松质骨，但其表面积与体积之比却是皮质骨的10倍。松质骨代谢活性很高，其代谢转换率是皮质骨的8倍，因此，在骨量变化早期即可出现骨小梁数目减少和连接中断。研究显示，整体骨的骨密度并不能完全提示骨强度的变化[7-9]。Rüegsegger等[10]研究发现，松质骨的骨密度随着年龄的增长逐渐减少，骨小梁数目减少，连接中断，而皮质骨的骨密度在20~70岁人群中保持在相对稳定的水平。测定腰椎椎体松质骨的变化对骨质疏松的发生具有很高的预测能力[11]。

表1 两组患者年龄、性别、体重指数（BMI）比较

表2 两组椎体CT值及骨小梁容积百分比比较

图1 患者女，65岁，无腰椎侧凸，L3椎体三维容积再现显示骨小梁致密，椎体中心部骨小梁容积百分比为46.8%

图2 患者女，66岁，腰椎侧凸。L3椎体三维容积再现显示骨小梁稀疏，部分纵行骨小梁明显中断，椎体中心部骨小梁容积百分比为18.5%

本研究应用vQCT测量腰椎椎体的BV/TV值，观察测量椎体中部骨小梁的变化，整个椎体骨量的变化趋势可以通过椎体中部的骨密度变化来反映，vQCT骨密度测量的最敏感部位位于椎体中部骨松质区[12]。本研究显示，病例组椎体的平均BV/TV值与对照组比较差异有统计学意义，且病例组BV/TV值低于对照组，而且椎体的BV/TV值与年龄呈明显负相关，即随着年龄的增长，BV/TV值逐渐下降，椎体所含的骨量逐渐下降，在腰椎椎体的横断面图像及骨小梁的三维重建图像上显示，骨松质的均匀性发生改变，骨小梁稀疏，结构紊乱，粗细不均。对于某些骨密度特别低的患者，横行骨小梁几乎消失，纵行骨小梁的数目也明显减少，骨小梁的连接中断，并出现很多残端。

此外，本研究还发现病例组椎体中部层面骨松质的平均CT值与对照组比较，差异有统计学意义（P<0.05），并且病例组骨松质的平均CT值低于对照组，证明腰椎侧凸患者椎体所含的骨量减少，骨密度减低。由于椎体骨质疏松时，骨密度减低，骨小梁数目减少，并且骨小梁变细以致间隙加宽，实验选择测量椎体骨松质兴趣区的平均CT值，椎体的骨松质骨小梁数目减少，骨含量越少，骨密度就越低，CT平均值也就越低。

本研究中，在兴趣区选择上，由于椎体侧凸形成骨小梁左右分布不均匀，选取椎体中部边长为20 mm并与椎体长轴平行的正方体在客观上数据会有微小误差。另外，造成侧弯的原因很多，如椎间盘突出症、各种原因的下腰痛，而本研究未对入组患者进行病因分类，研究不深入。通过CT的横断面图像及三维重组图像观察发现，成人腰椎侧凸患者常常有更严重的、广泛的椎间盘退变，椎小关节的退变、脊柱不稳、黄韧带钙化，并且多数还伴有冠状面侧方移位、矢状面椎体滑脱及脊柱旋转半脱位，这些病变会进一步促进成人腰椎侧凸的进展，需深入研究。

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