应用CT感兴趣体积法测量臀中肌体积

李 瑶 杨献峰

作为臀肌群的重要组成部分之一，臀中肌对髋关节外展、维持髋关节及骨盆的稳定起着关键作用[1]。臀中肌的功能状态也是骨关节科临床工作中关注的重点。及时了解臀中肌的功能状况，可以对髋关节置换术起到术前指导、术后评估的作用[2]，而局部肌肉体积的测量可以一定程度反映该肌肉的功能状态。目前，对肌肉体积的测量方法多种多样，如尿肌酐-肌肉体积测量法、双能X线吸收法、生物电阻抗法等，但上述方法均不能对局部肌肉体积进行精确测量。医学图像处理技术发展使得应用影像学技术测量局部骨骼肌肉体积成为可能。已有学者应用CT阈值法测量臀肌体积[3]，然而，由于臀中肌位于臀大肌和臀小肌之间，密度类似，CT值接近，单独评估臀中肌体积存在困难。感兴趣体积法（volume of interest，VOI）是一种较新的利用图像分割技术半自动识别图像边界的体积测量技术，已有用于三角肌体积测量的报道[4]。本研究应用CT感兴趣体积法测量臀中肌体积，分析其可行性及可重复性，探讨该技术在臀中肌体积评估中的应用价值。

方 法

1.研究对象

回顾性搜集自2017年1月至2018年12月于南京大学医学院附属鼓楼医院行128层CT扫描患者的影像资料。纳入标准：扫描范围包括臀肌群上下边界，图像清晰，臀中肌边界可辨认。排除标准：合并骨盆急性外伤等可能导致臀中肌急性肿胀等体积改变的疾病。符合上述标准的患者共128例，其中女31例，年龄26～89岁，平均（69.5±14.3）岁；男97例，年龄15～89岁，平均（64.6±16.2）岁。根据年龄将患者分为3组[6]：A组≤45岁（16例，男14例，女2例），B组45～65岁（34例，男28例，女6例），C组＞65岁（78例，男55例，女23例）。

2.仪器与方法

患者仰卧位，采用联影128层UIH uCT780螺旋CT机，管电压120kV，管电流80mAs，层厚1mm，螺距 1.0。

3.图像处理及分析

将图像原始数据传至联影CT后处理工作站。打开工作站中的感兴趣体积（VOI）后处理软件，导入图像，在横断层位图像上逐层辨认臀中肌边界，每隔3～5层手动勾画，层间由软件自动根据像素边缘进行识别。若邻近层面形态变化较大，则逐层勾画，范围从臀中肌上附着点至下附着点。勾画完成后确认，由软件自动重建臀中肌三维形态并测量其体积（图1、2）。使用相同步骤重建并测量臀肌群体积。以上均由2名医师应用VOI后处理软件分别处理，其中1名操作者于1周后重复绘制一次，并记录数据。

4.统计学分析

采用SPSS20.0软件包进行统计学分析，计量资料的统计描述采用均值±标准差表示。采用配对样本t检验比较两侧臀中肌及臀肌群肌体积。采用独立样本t检验比较不同性别间臀中肌体积。采用方差分析分析不同性别及年龄组之间臀中肌体积及臀中肌占同侧肌群百分比。上述所有统计学检验的显著性水平α=0.05，即P＜0.05表示差异具有统计学意义。采用组内相关系数（inter-observer reliability，ICC）评价组内及组间测量值的可靠性，ICC为0.00～0.2时可靠性很差，ICC为0.21～0.40时可靠性差，ICC为0.41～0.60时可靠性中等，ICC0.61～0.80为时可靠性好，ICC＞0.80时可靠性很好。

结 果

两侧臀中肌及臀肌群的边界勾画准确，三维形态显示良好，与骨骼关系清晰可见，符合解剖学表现（图1、2）。不同操作者测量值之间ICC为0.901，相同操作者不同时间测量值之间ICC为0.952，表示两者可重复性均较好。

图1 男，53岁，右侧臀中肌。

图2 男，30岁，两侧臀中肌，形态肥大，边界清晰。

表1 两侧臀中肌及臀肌群肌体积（）

表1 两侧臀中肌及臀肌群肌体积（）

分组 臀中肌体积（cm3） 臀肌群体积（cm3）右侧 259.60155.062 1040.436237.181左侧 259.95756.834 1021.248224.747 t-0.142 2.307 P 0.888 0.023

表2 男女臀两侧中肌体积（）

表2 男女臀两侧中肌体积（）

性别 右侧臀中肌体积（cm3） 左侧臀中肌体积（cm3）女209.78735.994 210.13236.723男275.52150.484 275.98252.867 t-7.967 -7.744 P 0.000 0.000

表3 各年龄组不同性别间两侧臀中肌体积（）

表3 各年龄组不同性别间两侧臀中肌体积（）

分组右侧臀中肌体积（cm3） 左侧臀中肌体积（cm3）女男女男A 组 263.00033.658 305.60063.001 242.15045.891 296.54362.569 B 组 221.53320.079 277.95443.816 224.31723.606 276.91844.315 C 组 202.09635.994 266.62547.927 203.64837.744 270.88052.825总计 209.78735.994 275.52150.484 210.13236.723 275.88052.857 F 3.544 3.550 1.632 1.417 P 0.042 0.033 0.214 0.248

表4 两侧臀中肌占同侧臀肌群百分比（）

表4 两侧臀中肌占同侧臀肌群百分比（）

分组臀中肌体积占臀肌百分比（%）女男右侧 26.0102.822 24.9302.554左侧 26.2523.570 25.4302.452

全部患者左右两侧臀中肌体积差异无统计学意义（P=0.888）；右侧臀肌群体积均值较左侧大，P值为0.023（＜0.05），差异具有统计学意义（表1）。男性臀中肌体积均值大于女性，P＜0.01（表2）。各年龄分组间两侧臀中肌体积随年龄增大而减小，不同年龄组间，右侧臀中肌体积差异有统计学意义，左侧臀中肌体积差异无统计学意义（表3）。男性两侧臀中肌占同侧肌群百分比较女性稍小，但差异均无统计学意义（表4）。

讨 论

全髋关节置换术能够迅速改善髋关节功能，对于治疗股骨颈骨折、股骨头缺血坏死、髋关节骨性关节炎、骨肿瘤方面疗效显著。臀中肌是髋肌后群的重要组成部分，位于臀大肌深面，起始于髂骨翼外侧面，止于股骨大转子，它对维持髋关节和骨盆稳定起着重要作用。髋关节置换手术过程中可能损伤臀中肌或供应支配臀中肌的血管、神经，导致臀中肌萎缩、无力，这是导致髋关节置换术后关节脱位、病理步态等并发症的重要因素[5]。因此，术前及术后评估臀中肌体积对选择手术方案、指导术后康复有着重要的临床意义。

目前，应用超声、CT及MRI等影像学检查均可对脏器及局部肌肉体积进行测量。其中超声的测量结果准确度有限，且受操作者的影响较大，CT及MRI的测量结果均受到了广泛的认可[4，6]。MRI虽然具有较好的软组织分辨能力，但费用较高、扫描时间长、扫描范围较小。CT扫描简便快捷，可以短时间内获得较大扫描范围的图像。应用CT测量骨骼肌体积的方法主要有以下几种[7]：①通过CT二维图像测量肌肉最大长度及宽度，在多平面重建的冠状位或矢状位上测量其高度，以三者相乘或采用多田氏方程（V=π/6×长×宽×高）进行计算。但由于肌肉形态多不规则，应用此法的测量结果误差较大，仅能进行粗略估算。②CT阈值法：它是根据肌肉及周围组织的密度差异设置测量范围，使被测肌肉的CT值均包含在所设阈值范围内，而后由软件自动计算其体积。此法操作简便，对臀肌群体积测量结果较为准确[3]，但若邻近组织与所测肌肉密度相仿，则较难区分。臀中肌位于臀大肌与臀小肌之间，与相邻肌群间仅有菲薄的深筋膜间隔，使用阈值生长法时易跨越肌间隙，影响测量准确度。③逐层手动分割法：测量者在原始图像上用鼠标逐层勾画肌肉轮廓，而后通过该层面积乘层厚，逐层累加，得到该肌肉体积。此法测量结果较精确，但操作繁琐、耗时，常需勾画几十层甚至上百层，不易在临床推广。本研究所利用的CT VOI法是一种基于图像分割技术的半自动处理方法，结合计算机的组织提取与计算能力，由操作者手动隔层勾画肌肉轮廓，各层间隔由计算机根据CT图像像素进行自动测算与勾画。此法分割速度快，精确度高，能够更高效、准确地完成靶肌肉的提取分割[8]。本研究中，不同操作者测量值及相同操作者不同时间测量值之间具有良好的可重复性。同时，本方法主要借助操作者的解剖学知识勾画边界，利用计算机的组织提取能力，根据像素边界自动勾画邻近层面的组织边界，不但避免了CT阈值法中与密度相近组织边界不易区分的问题，还有效地减少了工作量，提高效率。

本研究测量了128例两侧臀中肌及臀肌群的体积，结果表明两侧臀中肌体积差异不大，差异无统计学意义；而右侧臀肌群体积较左侧大，差异具有统计学意义，这可能与右利腿人群占优势有关。男性两侧臀中肌体积均大于女性，且两者差异均具有统计学意义，这与男性身高及肌肉含量较女性高相符合。各年龄分组间两侧臀中肌体积随年龄增大而减小，男女右侧臀中肌仅A组与C组间差异具有统计学意义，A组与B组间、B组与C组间差异无统计学意义，而左侧臀中肌体积均值在各组间差异均无统计学意义，这表明臀中肌体积随年龄的缩小呈一个相对匀速的过程，但也不排除是由于A组及B组样本含量较少，才导致了差异并不显著。男性两侧臀中肌占同侧肌群百分比较女性稍小，但差异均无统计学意义，表示臀中肌占臀肌群比例较为恒定，不同个体间肌肉体积差别较大，不仅与年龄、性别有关，还与身高、体重及体育锻炼等多方面因素有关，因此，单纯的臀中肌体积大小并不能完整的说明问题，其与自身臀肌群的百分比可弥补此项不足。

常规影像学检查中，为避免不必要的放射暴露，无论是骨盆CT还是髋关节CT，都无法包括臀肌群全部范围。作为一项回顾性分析，本研究纳入病例主要为全下肢CT血管造影患者，其适应证为下肢动脉硬化闭塞症，老年患者占比高，这可能导致样本选择偏倚，无法代表正常人群平均臀中肌体积。作为一项初步研究，本研究也存在其他不足之处：在臀中肌及臀肌群边界的勾画中，肌肉部分与梨状肌分界欠清，可能存在一定主观误差，此外，其边缘的肌间血管、神经、肌腱等组织也较难人工分离。限于研究条件，臀中肌体积与身高、体重指数、锻炼情况等的相关性未能进行分析。

综上所述，CT VOI法可定量测得臀中肌体积，能够更加直观地观察其三维形态，且可重复性强、操作方便，是骨关节科医生和放射科医生测量臀中肌体积、评估臀中肌状态的有效方法，值得进行推广。