双能量CT虚拟去钙技术对膝关节隐匿性骨折的诊断价值

蒲学佳 胡元明 吕涵青 段柯 林建真

膝关节隐匿性骨折是临床十分常见的骨科疾病。隐匿性骨折是指常规X线检查难以发现或者难以及时发现，经过一段时间或者用其他影像学方法才能发现的骨折［1］。隐匿性骨折也叫做不完全骨折、骨挫伤。隐匿性骨折如果不能及时发现，就会给病人带来身体上和精神上的痛苦。早期明确诊断不仅有利于减少误诊和漏诊，还可以避免一些医疗纠纷的发生。

目前隐匿性骨折首选的影像检查方法是MRI。双能量 CT（dual-energycomputedtomography，DECT）问世至今，全身各个系统都得到广泛的应用，近年来，在骨骼肌肉系统中的应用显示出巨大潜能，尤其是在诊断四肢关节［2-8］和脊柱椎体［9-13］创伤性骨髓水肿方面具有一定价值。笔者旨在探讨第三代双源双能量 CT（DECT）虚拟去钙（virtual noncalcium，VNCa）技术在膝关节隐匿性骨折的的检测能力，以期为临床诊断隐匿性骨折提供新的参考依据。

资料与方法

1.一般资料

前瞻性纳入2018年8月～2019年8月间 40例有明确外伤史及膝关节活动障碍等症状的且临床诊断为膝关节隐匿性骨折的患者，其中男23例，女17例，年龄16～60岁，平均34.4岁。所有患者均签署知情同意书。同一天采集入组患者受伤部位的DECT和MRI检查，明显骨质断裂或移位的骨折、因肿瘤性疾病或其他非外伤导致骨髓损伤、膝关节内固定术后、有检查禁忌证、双能量或MR图像质量不能满足诊断需要的患者均被排除。患者外伤至完成CT和MR检查的时间窗不超过7 d。

2.影像检查方法

MRI检查使用Siemens 3.0 T Prisma MR扫描仪采集患者受伤部位图像，用膝关节线圈，对患侧膝关节进行横断面、冠状面、矢状面质子密度加权成像压脂（proton density weighted image-fat suppression，PDWI-FS）（TR：3500 ms，TE：40 ms）及矢状面 T1WI（TR：70 ms，TE：10 ms）扫描，所有扫描层厚均为3 mm，间距均为0.5 mm。

CT检查及双能量后处理使用Siemens第3代双源CT（Somatom Force）采集患者受伤部位CT双能量图像。采取仰卧位扫描，扫描范围为患侧膝关节。扫描结束后所有图像自动传至Syngo Via CT后处理工作站，采用Dual Energy选项卡中的Bone Marrow软件对图像进行处理分析，进行双能去钙处理及彩色编码转换，获得VNCa灰阶图及伪彩色图。

3.图像分析

评估对象为股骨远端及胫骨近端，髌骨由于体积较小而且发生隐匿性骨折的机率也较小，因此不作为评估对象。将膝关节划分成12个区域，其中股骨下端及胫骨上端各6个区域，分别为内侧前部、中部靠前、外侧前部、内侧后部、中部靠后及外侧后部［6］。以MRI图像作为诊断标准，当骨质内出现斑片状或片状T1WI低或稍低信号影，质子密度加权成像压脂稍高或高信号影，提示有骨髓损伤。CT虚拟去钙图（VNCa图）出现斑片状或片状密度增高影，提示有骨髓损伤。

由两名具有多年肌骨系统影像诊断经验的高年资主治医师独立评估了膝关节VNCa图像是否存在骨髓损伤，在冠状位图像上测量正常区域和损伤区域虚拟去钙图（VNCa）后的CT值，并计算出两种CT值的差值，ROI面积大于20 mm2，避开骨皮质下2 mm以内及有明显骨质硬化的区域，每个分区的CT值测量3次，取平均值［3］。以MRI图像作为“金标准”，评估主观评价和CT差值对膝关节隐匿性骨折的检测能力。通过受试者工作特征曲线（ROC）图观察两种方法对膝关节骨髓损伤评价的敏感度和特异度。使用Kappa值来检验两位放射医师对膝关节骨髓损伤诊断的一致性。

4.统计学方法

采用SPSS 22.0软件进行统计学分析。骨髓水肿和无骨髓水肿区域CT测量值的对比采用Mann-Whitney U检验。CT测量参数与VDR间的关系采用Pearson检验和线性回归分析。CT测量参数对骨髓水肿的检测能力采用ROC进行分析，采用U检验进一步两两比较。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

33例患者行数字化X线摄片（DR），40例患者均完成了MRI和DECT检查，DR及常规CT显示膝关节未见骨折（图 1a～1d）。40个膝关节共480个区域（股骨远端及胫骨近端分别240个区域），MRI示股骨远端74个区域出现骨髓损伤，胫骨近端166个区域出现骨髓损伤。

1.VNCa图对膝关节隐匿性骨折的显示

VNCa图主观评价显示股骨远端77个区域出现骨髓损伤，胫骨近端171个区域出现骨髓损伤，VNCa图表现为在黑色背景中的片状边界不清的高密度影。VNCa图CT差值评价显示股骨远端76个区域出现骨髓损伤，胫骨近端174个区域出现骨髓损伤。VNCa图主观评价和CT差值评价及MRI图像显示股骨远端及胫骨近端骨髓损伤区域的结果对照见表1和表2。

表1 VNCa图观评价和CT差值评价及MRI图像显示股骨远端骨髓损伤区域的结果对照（n=240个）

2.VNCa图对膝关节隐匿性骨折的诊断效能

VNCa图主观评价及CT差值对膝关节骨髓损伤的评估结果与MRI成像的一致性均较高（Kappa 值分别 为 0.829 和 0.867，P 值 均＜0.05）（图1e～1l）。主观评价及CT差值评价的曲线下面积（AUC）、敏感度、特异度、准确度分别为 0.876和 0.885、92.0%和 95.6%、92.2%和 95.2%、84.2%和90.8%。

表2 VNCa图主观评价和CT差值评价及MRI图像显示胫骨近端骨髓损伤区域的结果对照（n=240个）

图1 女，48岁，1 d前摔伤致左膝关节及腰部疼痛，活动受限1 d。a)～d)左膝关节DR及常规CT未见明显骨折；e)～h)左膝关节横断面、冠状面、矢状面PDWI FS图像显示左侧股骨内、外侧髁及胫骨近端内后部见片状高信号影，提示骨髓损伤；i)～l)左膝关节横断面、冠状面、矢状面VNCa图示左侧股骨内、外侧髁及胫骨近端内后部见片状高密度影，提示骨髓损伤

3.辐射剂量

使用 Siemens第 3代双源 CT（Somatom Force）对本组病例进行膝关节双能量扫描的容积CT剂量指数为6.07 mGy，剂量长度乘积为156.5 mGycm。

讨 论

1.膝关节隐匿性骨折的病因

膝关节是人体最大且最复杂的关节，因其关节周围覆盖的软组织较少，附着的肌腱和韧带较多，受到外伤（碰撞、过度运动、车祸等）时容易引起损伤，而膝关节隐匿性骨折又是一种引起患者活动受限及疼痛的常见的骨关节疾病，该病发病年龄及男女发病比例没有差异。隐匿性骨折在X线及常规CT检查常显示为阴性，也是一种常见的容易误诊和漏诊的疾病，如得到及时诊治，可提高患者的生活质量，减轻身心痛苦。

2.膝关节隐匿性骨折的传统影像学诊断

膝关节的传统影像学检查方法有X线、CT、MRI、核素骨显像，但各有优缺点，可根据不同疾病选择不同方法。当患者因外伤就诊时，首选X线检查作为筛查；当X线检查为阴性或可疑骨折时，可选择CT进一步检查，CT可通过多平面重组明确有无骨折；如果X线及常规CT检查未见异常，而患者临床症状较重，则需进行MRI检查排除隐匿性骨折的可能。核素骨显像虽然有助于隐匿性骨折的早期诊断，但需注射具有放射性的骨显像剂，存在增加患者辐射剂量的风险，临床应用较少。

MRI目前虽然是作为诊断膝关节隐匿性骨折的标准，但存在检查禁忌证、检查时间长、预约时间长、价格贵等缺点，不利于急诊的开展。

3.双能量 CT（DECT）虚拟去钙技术（VNCa）应用于骨髓损伤的研究进展

目前双能量 CT（DECT）有两类，分别是单源双能量CT和双源双能量CT。本研究采用的是Siemens第 3代双源双能量 CT（Somatom Force）。双能量CT可采用三物质分离算法来对某一特定物质进行去除或量化［14,15］。可将骨头看成是由钙、红骨髓和黄骨髓按照一定比例组成的混合物，由于钙的CT值非常高，而红骨髓的CT值接近于软组织，黄骨髓CT值接近于脂肪，虚拟去钙图像VNCa可以突出显示骨折时髓腔内的出血或水肿［16］。将双能量 CT（DECT）虚拟去钙技术（VNCa）应用于诊断膝关节隐匿性骨折是完全可行的。双能量CT（DECT）虚拟去钙技术（VNCa）不仅可显示细微骨折，还能显示骨髓损伤，且CT的禁忌证较MRI少，因此双能量 CT（DECT）虚拟去钙技术（VNCa）在今后诊断膝关节隐匿性骨折方面提供了广阔的空间。

4.研究体会

本研究结果显示，VNCa图主观评价和CT差值评价对膝关节骨髓损伤的评价MRI的一致性较高，评价的曲线下面积（AUC）、敏感度、特异度、准确度均较为可靠。回顾性分析研究结果发现，VNCa图观评价和CT差值评价结果中均存在假阳性和假阴性情况，分析可能性的原因有以下几点：（1）不同年龄阶段患者的股骨远端及胫骨近端的红骨髓及黄骨髓含量不同，红骨髓含量高时密度增高，主观评价容易出现假阳性。（2）本次纳入的研究对象的年龄跨度较大，由于膝关节随着年龄的增加会逐步出现退变，因此膝关节难免存在一些退行性改变引起的骨髓水肿和骨质硬化。当膝关节存在骨质硬化而骨髓损伤程度很轻微时，VNCa图主观评价及CT差值客观评价均易出现假阴性；当患者存在退变引起的骨髓水肿时，就很容易把退变引起的骨髓水肿区被判断成骨髓损伤，出现假阳性。

5.存在问题

本研究患者的年龄跨度较大，16～60岁之间，然而由于老年性患者常随着年龄的增大，膝关节也在逐步退变。所以在今后的研究中，会注意年龄的因素影响。

综上所述，双能量 CT（DECT）虚拟去钙技术（VNCa）在评价膝关节隐匿性骨折时具有良好的诊断性能，与MRI成像具有较高的一致性，为临床诊断隐匿性骨折提供了参考依据。