低剂量定量CT测量不同体质量指数人群腰椎骨密度的准确性

高 冰，张 源，黄世豪，崔 旋，赵 越，郁万江*

(1.青岛大学附属青岛市市立医院放射科，山东 青岛 266011；2.大连医科大学研究生院，辽宁 大连 116044；3.潍坊医学院研究生院，山东 潍坊 261053)

骨质疏松症为多种原因致骨密度下降、骨微结构破坏、骨小梁数量变少、易发生骨折等的全身性骨病[1]。定量CT(quantitative CT,QCT)可用于测量体积骨密度(volumetric bone mineral density,vBMD)，且较双能X线骨密度测量仪(dual X-ray absorptiometry,DXA)更为准确，QCT诊断腰椎骨质疏松症标准适用于中国人群[2]。随着CT技术的快速发展，低剂量CT能有效减少辐射剂量[3-5]，降低辐射造成的终身癌症风险[6]；但低剂量CT图像质量对于不同体质量指数(body mass index,BMI)人群有所差异。本研究评估低剂量QCT测量不同BMI人群腰椎vBMD的准确性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2020年4月—7月80例在青岛大学附属青岛市市立医院因临床疑诊骨质疏松症而先后接受常规腰椎QCT及低剂量腰椎QCT患者，男40例，女40例，年龄14～81岁，平均(49.0±13.9)岁；2种扫描时间间隔不超过2周；排除影响骨代谢疾病、腰椎骨折及服用引起骨代谢异常药物者。本研究经医院伦理委员会批准(批准号：2021临审字第052号)，检查前患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE Revolution 螺旋CT机行腰椎扫描，扫描前行QCT质量控制(quality assurance,QA)。嘱患者仰卧，腰部覆于校准体模上，扫描范围自L1上缘至L3下缘。扫描参数：管电压120 kV，螺距0.985，FOV 40 cm×40 cm，层厚及层间距均为5 mm；QCT管电流选择自适应毫安(Smart mA 200～500)；低剂量QCT管电流为40 mA。记录2次扫描的容积CT剂量指数(volume CT dose index,CTDIvol)和剂量长度乘积(dose length product,DLP)。

扫描结束重建层厚1.25 mm薄层图像，并上传至GE Revolution Mindways QCT pro工作站进行后处理，以L1～L3中间层面最大内切圆为 ROI，层厚8～10 mm，避开椎体骨皮质及椎后静脉丛区，测量其vBMD，见图1。以L1～L3各椎体BMD的均值为整体BMD。

图1 选取L1 ROI示意图 A.于矢状位CT图像中选择中间层面(黄色方框区域)；B.于相应轴位CT图像中选择最大内切圆为ROI(红色椭圆区域)

1.3 分组 采用电子身高体质量测量仪测量患者身高及体质量，身高范围60～200 cm，精确度达0.1 cm，体质量范围8～200 kg，精确度达0.1 kg，并计算BMI=体质量/身高2。参考中国肥胖问题工作组织推荐标准[7]，根据BMI将患者分为体质量正常组(BMI<24 kg/m2)、超重组(24 kg/m2≤BMI<28 kg/m2)及肥胖组(BMI≥28 kg/m2)。

1.4 统计学分析 采用SPSS 25.0统计分析软件。计量资料以±s表示。以配对样本t检验比较QCT与低剂量QCT扫描时所获整体vBMD、各椎体vBMD以及3组整体vBMD的差异，并以Pearson相关分析观察2种测量结果的相关性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

80例中，29例体质量正常(正常组)，BMI 17.58～23.83 kg/m2，平均(22.02±1.79)kg/m2；27例超重(超重组)，BMI 24.03～27.34 kg/m2，平均(25.51±1.10)kg/m2；24例肥胖(肥胖组)，BMI 28.08～36.14 kg/m2，平均(31.33±2.42)kg/m2。

QCT与低剂量QCT所获整体vBMD、各椎体vBMD及3组整体vBMD差异均无统计学意义 (P均>0．05)。QCT与低剂量QCT扫描所测vBMD均呈正相关，r值为0.96～0.99(P均<0.05)，见表1。

表1 QCT与低剂量QCT扫描所获各腰椎及各组vBMD比较及相关性分析结果(mg/cm3)

QCT扫描的患者CTDIvol为23.41～28.46 mGy，平均(26.32±3.42)mGy，DLP为364.61～414.50 mGy·cm，平均(387.39±16.41)mGy·cm；低剂量QCT扫描的患者CTDIvol为2.18 mGy，DLP为27.32～38.65 mGy·cm，平均(33.04±4.95)mGy·cm。

3 讨论

骨质疏松症可按病因分为绝经后骨质疏松症、老年性骨质疏松症、特发性骨质疏松症及继发性骨质疏松症，在我国以老年性骨质疏松症为主。轻度骨质疏松症可无明显症状，随病情进展，骨质疏松可致疼痛、脊柱变形及骨折等，导致生活质量降低，并增加肺部感染、褥疮发生率及病死率。准确测量BMD对防治和早期筛查骨质疏松症具有重要意义。

根据《中国老年骨质疏松症诊疗指南》(2018)[8]，DXA及QCT均可用于诊断骨质疏松症，目前以DXA测量BMD应用较为广泛，其辐射剂量低于QCT[9]，但为二维图像，且空间分辨率低，所测为面积BMD，而不能测量vBMD。QCT针对原始CT数据测量vBMD，可避开椎体皮质骨、骨质增生及椎后血管丛，且不受椎体大小、血管钙化、骨岛及性别的影响，短期精密度和准确度误差均略高于DXA[9-12]，但辐射剂量较高。

蒋耀军等[13-14]采用低剂量、低管电流扫描条件对欧洲脊柱体模和成年男性胸部体模进行扫描，并测量椎体BMD，结果显示低剂量QCT测量椎体BMD的准确性较高。王勇朋等[15]对欧洲脊柱体模和40例患者行腰椎CT(管电流250 mA)和低剂量(管电流80 mA)胸部CT扫描，发现管电流对腰椎BMD的影响不明显。中国成年人中，超重及肥胖发生率高达33.3%[16]；胡琴等[17]认为血脂异常与中老年人腰椎BMD下降有关，CHENG等[18]认为不同人群BMI与CTDIvol变化显著相关，原因在于对高BMI者行多层螺旋CT时，为避免产生伪影，往往需要更高的管电流及管电压以确保图像信噪比，导致患者辐射剂量相应较高。

根据中国定量CT(QCT)骨质疏松症诊断指南(2018)[2]推荐，本研究依据BMI将患者分为体质量正常组、超重组及肥胖组，分别行腰椎L1～L3常规QCT及低剂量QCT，结果显示2种方法所测整体vBMD、各椎体vBMD及3组整体vBMD差异均无统计学意义，且其vBMD均呈正相关，其中L1、L2的r值稍高于L3，且BMD更接近整体vBMD，提示 L1、L2椎体更适用于评估全身vBMD，而应用低剂量QCT测量vBMD不仅适用于体质量正常及超重者，也适用于肥胖人群。

既往研究[18]表明，采用自动管电流调制技术可获得与常规胸部CT扫描相同的图像质量和辐射剂量。本研究QCT扫描管电流选择自适应毫安，图像质量较好，且患者辐射剂量最小。根据公式DLP=CTDIvol×长度(mGy)，辐射剂量随扫描长度增加而增长。本研究中L1～L3各椎体平均长度约为10 cm，常规腰椎螺旋CT平扫L1～S1的总长度约55 cm，故在相同扫描条件下，QCT扫描的辐射剂量小于常规腰椎螺旋CT平扫，而低剂量QCT的CTDIvol及DLP仅约为QCT的1/12，与王予生等[19]的结果相符合。本研究2种扫描方法的CTDIvol及DLP均明显小于我国成人腹盆腔CT辐射剂量诊断参考水平，提示在满足临床需求、仅扫描L1～L3椎体的前提下，增加低剂量QCT扫描并不过多增加患者辐射剂量。

综上所述，低剂量QCT测量腰椎vBMD对于不同BMI人群的准确性均较高。本研究主要不足之处在于样本量少，有待扩大样本量进一步观察。