双能量CT虚拟去钙技术对肩关节区隐匿性骨折的诊断价值*

荣育威，许文杰，易大勇，殷咏强，李芳，饶文浩

（湖南省岳阳市人民医院1.影像中心；2.骨科，湖南 岳阳 414000）

创伤性骨髓水肿，即骨挫伤，是一种隐匿性骨折。由于外伤致骨髓出血水肿，且合并松质骨的骨小梁微骨折，细胞外间隙和/或组织间质液渗出出血，受伤部位易被邻近组织（主要为骨及肿胀的软组织）所重叠掩盖。数字X 线摄影（DR）是最基本的传统检查，无法发现隐匿性骨折，计算机断层扫描（CT）在诊断骨关节创伤有很好的应用，特别是三维检查的应用，能发现细微骨折。但临床仍常常遇到症状明显，而CT 表现阴性病例，即创伤性骨髓水肿。磁共振成像（MRI）检查则在此表现出无可比拟的优势，但部分患者难以忍受幽暗的密闭空间。加之检查时间长，疼痛患者难以固定制动，易产生运动伪影。因此MR 检查在急性外伤中的应用仍受到制约。此时双能虚拟去钙（VNCa）技术因为其对不同组织结构有较强的分析能力，可提供较好的检查手段［1-2］。使用材料分解程序，减去钙而创建VNCa 技术图像，再将剩余的组织进行颜色编码，用于评判骨髓水肿，即应用于急性隐匿性骨折检测。至目前为止，许多研究已经证明了VNCa 在临床急诊领域的实用价值［3-8］。以往大部分文献着重研究在膝关节及踝关节隐匿性骨折方面双能量CT VNCa 技术的应用［9-10］，而在研究肩关节周围骨隐匿性骨折方面的应用较少。本研究旨在将第四代双源双能量CT 的VNCa 技术应用于肩关节周围骨隐匿性骨折的病例诊断，并通过数据分析验证此方案的检测能力，为临床诊断肩关节周围骨隐匿性骨折提供一种新型便捷的检查手段和诊断方法。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2020 年1 月至2022 年3 月的相关患者资料30 例，所有患者均签订知情同意书，其症状包含肩关节有外伤史且关节活动性障碍，同时临床诊断为肩关节隐匿性骨折。其中男17 例，女13例；年龄15～67 岁，平均36.5 岁。以下四种情形作排除标准：①受伤部位有明显移位性骨折或者骨皮质断裂；②有恶性肿瘤病史；③患者此前遭受外伤致肩部骨髓损伤，患处肩关节周围骨有内固定和/或处于恢复阶段；④患者有明显检查禁忌证。同时，双源双能量CT 检测技术或MR 成像质量均可符合诊断要求。本研究将患者的CT 和MR检查时间间隔控制在5 d 之内。

1.2 检查方法

MRI 检查采用联影3.0T MR 机，肩关节专用线圈。行患侧关节的横断面、冠状面、斜矢状面T2 加权压脂成像［参数为重复时间（TR）：2 646 ms，回波时间（TE）：62.1 ms］及冠状面T1（参数为TR：560 ms，TE：12.54 ms）扫描。层厚3 mm，层间距10 mm。

CT 检查为西门子第四代双源CT。对患者受伤部位行CT 扫描并进行双能量后处理，得到患者受伤肩部的双能量CT 图。患者仰卧位，扫描范围涵盖锁骨、肩胛骨、肱骨上段。检查结束后，所有图像自动传输到后处理工作站Syngo 中。打开软件Dual Energy 中的Bone Marrow 选项进行图像处理，通过双能去钙处理和彩色编码转换的方法，生成VNCa 伪彩图。

1.3 图像分析

评估对象为肩关节周围骨即肱骨上段、肩胛骨、锁骨。将肩关节划分成9 个区域，肱骨上段、锁骨、肩胛骨各3 个区域，肱骨上段为内侧区域，锁骨为中侧区域，肩胛骨为外侧区域。以MRI 为评价标准，出现以下情况时，即判断出患者有肩关节周围骨骨髓损伤：①患者骨质内出现斑片状或细条片状T1 低或略低信号；②患者骨质内出现斑片状或细条片状T2 压脂高或略高信号。对患者患处行双能量CT VNCa 技术，若患者受伤部位的VNCa 图出现斑片状密度增高影，则判断患者肩关节周围骨存在骨髓损伤。再由两名（或以上）拥有丰富经验的资深医师（副主任医师以上）分别独立诊断，评判患者的受伤处VNCa 图是否存在骨髓损伤，于冠状位或矢状位像上，检测患者正常区域和受伤区域，得到双能量CT VNCa 后的CT值，通过计算得到二者CT 值的差。需要注意的是，规定感兴趣区（ROI）的面积不小于20 mm2，且需避开骨皮质以下，2 mm 内的区域和存在骨质硬化的区域。对肩部的各个分区做3 次CT 值测量，取平均值。以MRI 图像作为评判标杆，评判估计医师的主观评价与实际患侧的CT 的差值对肩关节隐匿性骨折的检测能力与效果。通过丰富经验医师对患者独立判诊得到的受试者工作特征（ROC）曲线图，观察二者对肩关节骨髓损伤诊断的敏感性及特异性。将Kappa 值的大小作为在肩关节骨髓损伤方面，评价主观评断方法和客观诊断方法二者的相关性和一致性的依据。

1.4 统计学方法

使用SPSS 软件对数据进行分析处理。使用Mann-WhitneyU算法，对水肿区域的CT 值和正常区域的CT 值进行对比分析；使用Pearson 检验和线性回归分析算法，对得到的CT 值同VDR 进行相关性分析；使用ROC 算法，对于CT 的测量参数同骨髓水肿检测能力的相关性进行分析；最后通过U检验对二者进行进一步分析。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

样本中，30 例患者的DR 和/或常规CT 检查，肩关节周围未见骨折。35 个肩关节共计350 个区域（肱骨上段、锁骨、肩胛骨），MRI 显示锁骨、肱骨上段、肩胛骨共出现255 个区域骨髓损伤。VNCa 图中显示锁骨、肱骨上段、肩胛骨256 个区域骨髓损伤。VNCa 图CT 差值显示锁骨、肱骨上段、肩胛骨258 个区域出现骨髓损伤。见表1。

表1 VNCa 主观评价和CT 差值评价及MR 图显示肩关节周围骨损伤区域的结果对照（n=350 区域）

VNCa 图的主观评价同双能量CT 扫描结果的差值对患者肩关节骨髓损伤的判断结果同MRI 成像有很好的相关一致性。其中VNCa 图的主观评价的Kappa 值为0.831，双能量CT 扫描结果的差值 Kappa值为0.859，差异有统计学意义（P<0.05）。结果显示，医师主观评价及双能量CT扫描结果差值评价的曲线下面积（AUC）分别为0.881、0.889，敏感性分别为92.1%、95.3%，特异性分别为92.2% 和95.4%，准确度分别为85.4%、90.6%。

如图1 所示，右肩关节三维CT 之MPR 冠状位，右肱骨近段未见明显骨折；图2 右肩关节双能量CT VNCa 图显示右肱骨近段片状伪彩影，示右肱骨近段外科颈区骨挫伤；图3 右肩关节MRI 之冠状位STIR 序列，显示右肱骨近段外科颈区片状高信号，与双能量CT VNCa 图完全一致；图4 右肩关节三维CT 之MPR 矢状位，右肱骨近段未见明显骨折；图5 矢状位双能量CT VNCa 图与图6 MRI 矢状位STIR 序列病灶几乎一致。

图1 CT 冠状位MPR 重建

图2 冠状位VNCa 图

图3 MRI 冠状位

图4 CT 矢状位MPR 重建

图5 矢状位VNCa 图

图6 MRI 矢状位

3 讨论

日常生活中，肩关节属于活动最频繁、运动幅度量最大、结构非常复杂的关节之一，同时肩关节也是最易受损伤的部位之一。对于肩关节的影像学检查方法，主要有DR、CT、MRI 三种。急诊外科，采用的首要检查方法为DR，但此检查方法有诸多不足，因肩关节解剖结构原因，前后重叠，且DR 密度分辨率低，对于细小撕脱性骨折或隐匿性骨折，几乎不能显示。虽然骨挫伤（外伤性骨髓水肿）可通过人体自我修复方式自愈，但若及时诊治（如包扎或嘱咐患者制动等）可防止损伤进一步加重，减轻患者的身体及心理痛苦，生活质量得到提高。目前，CT 和MR 已逐渐成为肩关节外伤后重要检查方法。当患者因外伤就诊时，首先通过DR 对受伤处筛查；若DR 检查结果为阴性（或存在可疑骨折）时，则进一步行CT 扫描。CT 优势在于通过多平面重组，可进一步明确判断受伤处是否存在骨折。若DR 和常规CT 扫描结果阴性，但病人临床症状表现严重，那么必须采用MRI 检查，以排除骨挫伤情况。

MRI 检查被认为是诊断骨挫伤的最佳方法，但同时MRI 扫描存在诸多禁忌证，如：扫描时间长、预约流程复杂、等候时间久、检查价格不菲、需要被检测者身体中无金属异物等。对急诊患者诸多不利，几乎无法开展。

双能量CT VNCa 技术应用于急诊外伤患者检查，能很好解决MRI 这一难题。双能量CT 扫描，检查时间短，出具结果快，易于医师快速判断急诊外伤患者的受伤情况，从而节约了宝贵时间来诊治患者。双能量CT 通过三物质分离算法，达到去除特殊物质或量化某一物质的目的。具体而言，VNCa 技术粗略把钙、红骨髓和黄骨髓三者以既定比例混合，大致认为其三者组成的混合物构成了人类骨骼。此方法的优势在于，钙的CT 值较高，红骨髓的CT 值近似软组织，而黄骨髓的CT 值近似于脂肪，患者的骨髓损伤后，则水肿出血，从而造成骨髓CT 值升高。VNCa 技术通过分离算法去除了钙离子，直接显示骨髓腔体内的出血或水肿，医师可直接判断分析患处的受伤情况。目前在骨髓挫伤的研究中，有两种双能量CT VNCa 技术的实际应用，根据球管发出射线源分为单源双能量CT 和双源双能量CT，本研究使用的是Siemens 第四代双源双能量CT。

本文统计数据分析得出，VNCa 图的主观评价和双能量CT 差值评价在肩关节周围骨骨髓损伤方面，同MRI 的相关性良好。相关评价指标，如AUC、准确度、敏感性、特异性均较高［9-10］，但在VNCa 的观图评价和CT 差值评价结果里，仍存在误判出假阳性、假阴性的问题。笔者认为可能存在以下原因导致此种情况的发生：①随着年龄变化，肩关节周围骨内红、黄骨髓比例会发生变化，导致主观评价误判。②随着年龄增长，肩关节发生退变，或因生活中过度使用肩关节导致慢性损伤，从而导致骨髓水肿或骨质硬化等问题；某些病变在早期的病灶隐蔽性较高，如转移瘤前期、炎症等，可致骨髓水肿。若肩关节周围骨质出现硬化，但患处骨髓损伤较小，也可导致VNCa 图的主观评价和CT 差值的客观评价判断失误，出现假阴性情况；若患处存在退变，或其它病变导致早期骨髓水肿，易误把不相干病变导致的骨髓水肿误判为骨髓损伤。③肩胛骨属于扁骨，形态不规则，同时受肺部影响，或者难以观察到肩胛骨的畸变，导致误判为假阴性。

本研究中，患者的年龄从15 岁到67 岁，跨度很大，老年患者常因肩关节退变加速影响诊断的准确性。在此笔者没有着重研究年龄因素对于双能量CT VNCa 技术诊断的误判影响，待后续研究将此因素纳入。

综上所述，双能量CT VNCa 技术具有非常大的应用前景，本研究仅限于对肩关节隐匿性骨折诊断的敏感性、特异性和准确度进行了分析。此方法与MR 检查具有较高的相关性和一致性，是一种新行的便捷的深受临床欢迎的判断隐匿性骨折的检查方法。