双能量CT虚拟去钙图诊断椎体骨髓水肿

章辉庆，刘海燕，邱晓晖，郏立志，解福友，王 利

(亳州市人民医院影像中心，安徽 亳州 236800)

椎体骨髓水肿对准确诊断早期骨折及选择临床治疗方案有重要意义。MR检出骨髓水肿的敏感度高，但检查时间长，对患者配合程度的要求较高，不适用于急性危重患者和MR检查禁忌证患者[1]。目前双源CT双能量技术在骨髓水肿方面的临床应用及价值逐步得到认可，可用于检出外伤及骨质疏松引起的骨髓水肿[1-3]。本研究选择不同的对比物质相对比(relative contrast material ratio， RCMR)值(1.28、1.45、1.75、1.85)[4-6]，通过双源CT双能量虚拟去钙(dual energy virtual noncalcium， DE-VNCa)图诊断骨髓水肿，获得最佳RCMR值，测量椎体CT值及脂肪含量，并评价其诊断骨髓水肿的效能，旨在为临床早期诊治骨髓水肿提供可靠依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2017年9月—2018年3月于我院骨科就诊的37例患者，男22例，女15例，年龄18～86岁，平均(59.1±15.4)岁。纳入标准：①有明确外伤史，外伤后1周内接受MRI和双源CT双能量检查；②因腰背部疼痛而拟诊椎体压缩性骨折。排除标准：①MR检查禁忌证；②图像质量差，不能满足诊断。本研究通过本院医学伦理委员会审查(编号2018ZDB-009)。

1.2 仪器与方法 对所有患者在3天内完成MRI和双源CT双能量检查。

1.2.1 双源CT检查 采用Siemens Definition Flash双源CT。嘱患者仰卧，按照临床检查需要确定CT扫描范围，A、B球管的管电压分别为80 kV、140 kV，自动毫安秒技术。准直器宽度32×0.6 mm，转速0.5 s/rot，螺距0.7，双能量图像重建层厚1.5 mm(软组织窗重建，卷积核Q30f medium smooth，用于多参数双能量后处理)，混合能量平均加权图像(相当于常规120 kV图像)重建层厚1 mm(骨窗重建，卷积核B60f sharp，用于观察病变)。将重建后的双能量图像传输至Siemens syngo.via后处理工作站，在CT双能量模式下以SpineBoneMarrow功能重建图像，获得虚拟去钙(virtual noncalcium， VNCa)图像，平滑滤波参数为3，处理像素的最大CT值为800 HU，RCMR值分别采用1.28、1.45、1.75、1.85，重建4组DE-VNCa图像。

1.2.2 MR检查 采用Siemens Magnetom Verio 3.0T MR扫描仪，Tim表面线圈。扫描序列：矢状位T1W，TR 460 ms，TE 9.8 ms，带宽 248 Hz/Px；矢状位T2W，TR 2 500 ms，TE 104 ms，带宽 248 Hz/Px；矢状位脂肪抑制T2W，TR 4 500 ms，TE 53 ms，带宽252 Hz/Px；对骨髓水肿椎体行轴位脂肪抑制T2W，TR 4 000 ms，TE 112 ms，带宽256 Hz/Px。以上序列层厚均为4 mm，层间距均为0.4 mm。

1.3 图像评价标准 由2名影像科主治医师共同分析MRI，判断骨髓水肿情况。以椎体内见稍长T1稍长T2信号、脂肪抑制T2WI呈高信号为骨髓水肿[7]。由另外2名影像科主治医师对不同RCMR值的DE-VNCa图进行分析，以存在明确骨髓密度(伪彩图颜色变化)改变为骨髓水肿，如有争议，则由另1名副主任医师共同判断，达成一致意见。以MRI诊断结果为金标准[8]，对不同RCMR值的DE-VNCa图对椎体骨髓水肿的诊断效能进行分析，选出较优RCMR值。对腰椎病变患者，于优选出的RCMR参数DE-VNCa图上，将ROI放置于骨髓水肿区和正常椎体，ROI面积≥0.3 cm2，尽量避开骨皮质区域，测量其CT值及脂肪含量，取2名医师测量的平均值。

1.4 统计学方法 采用SPSS 19.0统计分析软件。服从正态分布的计量资料以±s表示，腰椎骨髓水肿区与正常椎体的CT值和骨髓脂肪含量的比较采用配对样本t检验。以MRI诊断结果为金标准，计算不同RCMR值下VNCa图诊断骨髓水肿的敏感度、特异度、准确率和约登指数。采用ROC曲线分析CT值和骨髓脂肪含量对腰椎骨髓水肿的诊断效能。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

对37例均完成MR和双源CT检查，共检查253个椎体，MRI诊断骨髓水肿47个，其中胸椎14个，腰椎33个。

2.1 不同RCMR值条件下诊断VNCa图骨髓水肿的效能 RCMR值为1.28、1.45、1.75、1.85时VNCa图对椎体骨髓水肿的诊断效能见表1，约登指数分别为0.02、0.35、0.82、0.73，其中RCMR值为1.75时约登指数最大，VNCa图显示骨髓水肿效果最好(图1)，其敏感度、特异度及准确率分别为85.11%(40/47)、96.60%(199/206)和94.47%(239/253)。

表1 不同RCMR值VNCa图诊断椎体骨髓水肿的效能

2.2 CT值及脂肪含量诊断腰椎骨髓水肿的效能 在RCMR值为1.75的重建DE-VNCa图上测量腰椎骨髓水肿区CT值为(37.81±4.13)HU，正常椎体CT值为(-12.32±4.06)HU，差异有统计学意义(t=13.14，P<0.01)。ROC曲线(图2A)显示，CT值诊断腰椎骨髓水肿的临界值为10.25 HU，AUC为0.95(P<0.01)，95%CI为(0.90，1.00)，敏感度为90.32%，特异度为87.10%。

腰椎骨髓水肿区脂肪含量为(11.06±3.19)%，正常椎体为(46.41±3.59)%，两者间差异有统计学意义(t=9.83，P<0.01)。ROC曲线(图2B)显示，脂肪含量诊断腰椎骨髓水肿的临界值为24.50%，AUC为0.91(P<0.01)，95%CI为(0.84，0.98)，敏感度为83.87%，特异度为83.87%。

3 讨论

双源CT利用2个球管和2个固定能量(80 kV和140 kV)同时发射X线，X线穿过扫描物质后，分别对2种衰减后的能量级图像进行重建，从而获得不同能量级的图像。不同物质在不同能量级下对X线的衰减程度不同，故采用双源CT可区分不同物质[9-10]。临床上双源CT双能量成像可用于显示痛风结节[11-12]、分析泌尿系结石成分[13]、诊断关节韧带损伤[14]和减轻金属伪影[15]等，亦可用于诊断骨髓水肿[2，16]。应用VNCa技术，去除骨髓中的钙质成分，可通过伪彩图显示骨髓水肿[9，17]。正常骨髓腔去除钙质成分后留下的基本上是脂肪成分，当骨质损伤后会产生水肿、出血等反应，导致VNCa图CT值改变；通过测量CT值，亦可定量反映骨髓水肿后发生的变化[2-3]。

RCMR值是双源CT VNCa成像中的一个重要重建参数，表示同一物质在不同能量下CT值的比值，目前对于脊柱DE-VNCa成像中的最佳RCMR值尚无统一认识。Wang等[4-6]的研究中，RCMR值分别为1.28、1.45、1.75，均能显示骨髓水肿，但未进行多参数对比。本研究采用4个RCMR值，分别为1.28、1.45、1.75和1.85，结果表明，RCMR值为1.75时，DE-VNCa图对脊柱骨髓水肿的诊断效能最高，约登指数为0.82；RCMR值取1.85时，显示骨髓水肿的效果也较好，约登指数为0.73，但假阳性较多(图1E)。因此，对于脊柱骨折，重建DE-VNCa图RCMR值宜采用1.75，可获得较高的诊断敏感度和特异度。

DE-VNCa图像中胸椎与腰椎的CT值不同(胸椎为正值、腰椎为负值)[18]，本研究只测量腰椎的CT值和脂肪含量。采用最优RCMR值(1.75)重建DE-VNCa图，结果发现骨髓水肿椎体的CT值明显高于正常椎体(t=13.14，P<0.01)，以CT值=10.25 HU为临界值，诊断腰椎骨髓水肿的效能较高，AUC为0.95，与既往报道[2]的临界值比较接近，但低于黄伟等[5]报道的临界值(35 HU)，原因可能与后者的研究对象包括胸椎有关。同时，本研究发现腰椎骨髓水肿区脂肪含量低于正常椎体(t=9.83，P<0.01)，以脂肪含量=24.50%为临界值，诊断腰椎骨髓水肿的AUC为0.91。当椎体骨折时，其内出现细胞水肿、渗出、出血等病理学改变，取代正常含脂质的骨髓成分，从而导致其区域CT值增高及脂肪含量减少，提示双能量CT定量测定CT值及脂肪含量的变化对腰椎骨髓水肿有一定诊断价值。

图1 患者男，54岁，L2椎体压缩性骨折、骨髓水肿 A.MR T1WI示L2椎体变扁，内见条片状低信号； B.MR脂肪抑制T2WI示L2椎体内条片状高信号； C.CT混合能量下腰椎矢状位骨窗重建图像示L2椎体压缩骨折，无法显示骨髓水肿； D.RCMR=1.75时VNCa伪彩图示L2椎体密度增高，诊断L2椎体骨髓水肿； E.RCMR=1.85时VNCa伪彩图示L1、L2椎体密度增高，诊断L1、L2椎体骨髓水肿

图2 CT值(A)和脂肪含量(B)诊断腰椎骨髓水肿的ROC曲线

本研究的局限性主要在于：①样本量有限，未能进行年龄段划分以及分析基础病变对骨髓水肿的影响；②因胸椎骨髓水肿椎体数量较少，未单独对其CT值及脂肪含量进行定量分析；③研究结果提示在椎体骨髓水肿中RCMR值采用1.75可获得较高的诊断效能，但是否适用于其他部位还需进一步探讨。

综上所述，采用双源CT DE-VNCa图诊断胸腰椎骨髓水肿时，推荐RCMR值采用1.75；定量分析CT值及脂肪含量有助于诊断腰椎骨髓水肿。