CT成像自动测量股骨近端多参数和骨密度值预测老年髋部骨折的应用*

殷宗云 周翠岚 杨 恒

江西省九江市中医医院影像科 332000

老年骨质疏松性骨折最常发生于髋部,随着我国老龄化进程的加速,由骨质疏松引起的髋部骨折患者呈逐步上升趋势,大大降低了患者的生活质量[1]。老年髋部骨质疏松性骨折是由于侧方应力的突然加大,进而导致股骨近端屈曲以及轴向压缩超过了自身吸收的最大能量,最终发生骨折[2]。研究指出[3],股骨近端骨折高风险患者30%～50%可表现BMD正常范围,而40%～45%严重骨质疏松患者(BMD<-2.5SD)却终生未发生骨折,可见BMD仅能反映骨质疏松性骨折的骨量下降。定量CT基于个人的实时三维图像重建骨组织的真正几何结构,全面了解骨的局部解剖和骨量。研究显示,股骨近端解剖结构同髋部骨折存在密切关系[4]。本研究则主要探讨CT成像自动测量股骨近端多参数和骨密度值预测老年髋部骨折的应用价值,现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究为前瞻性研究,择取我院2021年1—10月入就诊的80例老年骨质疏松性髋部骨折患者为观察组,另选40例老年骨质疏松无骨折患者作为对照组。纳入标准：年龄>65岁,单侧骨折,仅股骨近端骨折,无其他部位骨折;DXA测量股骨近端BMD<-2.0SD,符合骨质疏松的诊断标准[2];发病时间<48h;取得知情同意,临床资料完整。排除标准：暴力性骨折、肿瘤性骨折;严重肝肾心肺功能障碍;内分泌性疾病,如甲状腺功能异常;慢性营养性疾病;血液透析治疗;髋部手术。

1.2 研究方法 通过定量CT系统对股骨近端结构相关指标进行测定,明确总体骨密度值、皮质骨骨密度值及松质骨骨密度值;测量股骨近端的解剖结构参数包括股骨颈最小横截面积(Minimum cross-sectional area,CSA)、屈曲比率(Buckling ratio,BR)、皮质骨厚度(Cortical bone thickness,CTh)和髋关节轴线长度(Hip axial length,HAL)。

1.3 观察指标 比较两组股骨近端总体、皮质骨和松质骨BMD,比较两组测量股骨近端的解剖结构参数值,针对CT成像自动测量CSA、BR、CTh和HAL值预测骨折绘制ROC曲线,并计算AUC面积。

1.4 评定方法及测量方法 定量CT测量BMD：采用BIT v2.0分析软件截取股骨颈最窄区域的中心作为感兴趣区,软件自动分成11层轴位图像,厚度1mm,以1～6层髋部几何参数为标准,计算CSA、BR、CTh和HAL值。结合德国SIEMENS公司64排CT扫描机体模,对入组者髂嵴至股骨上段进行扫描,其中电压为120kV、电流为150mAs,SFOV为500mm,层厚为1mm,并通过标准算法对股骨近端解剖参数进行计算。随后将原始图像输入图像后处理系统,并结合Pro v4.2.3软件针对髋臼顶到股骨小粗隆下5cm范围内图像进行分析与重建。手动调整确保横断面股骨颈长轴与水平线平行,冠状位及矢状位中股骨干长轴与垂直线平行,同样方法获取髋部、皮质骨、松质骨BMD数据。见图1。

图1 定量CT测量BMD

2 结果

2.1 两组股骨近端总体、皮质骨和松质骨BMD比较 观察组CT成像自动测量股骨近端总体、皮质骨和松质骨BMD值均低对照组(P<0.05)。见表1。

表1 两组股骨近端总体、皮质骨和松质骨BMD比较

2.2 两组测量股骨近端的解剖结构参数值比较 观察组CT成像自动测量股骨近端解剖结构参数值中CSA、BR、CTh和HAL均小于对照组(P<0.05)。见表2。

表2 两组测量股骨近端的解剖结构参数值比较

2.3 CT成像自动测量CSA、BR、CTh和HAL值预测骨折的ROC曲线及AUC面积 CT成像自动测量CSA值(AUC=0.800 6)、BR值(AUC=0.555 8)、CTh值(AUC=0.637 4)和HAL值(AUC=0.692 1)预测骨折的ROC曲线及AUC面积详见图2。

图2 CT成像自动测量CSA、BR、CTh和HAL值预测骨折的ROC曲线及AUC面积

3 讨论

骨质疏松可导致股骨近端生物力学特性的显著降低,由于各种原因引起的小梁骨数量和质量的减少以及机械强度的降低都会导致骨质疏松,股骨近端生物力学结构和性能的减退[5]。当施加在股骨近端的外力超过骨结构的极限而达到屈点时,就会发生骨折,髋部骨折更为常见[6]。双能X射线吸收测定法(DXA)测量BMD是骨质疏松症诊断的“金标准”,但仅提供髋部股骨近端的总体BMD,无法提供局部解剖结构[7]。本研究采用的定量CT,为基于个人实时解剖结构的二维图像、结合质量控制体模和校准体模成像、运用标准算法重建股骨近端的三维解剖结构,通过手动选择感兴趣区,能够全面了解局部三维解剖结构和骨密度情况,从而更好的预测骨质疏松性骨折的风险大小[8]。目前,定量CT被认为是一种真正的骨体积密度定量方法,其不受骨体积的影响,更能反映骨丢失和治疗效果,可以获得骨骼大小和形状等几何参数[9]。

定量CT不仅提高了测量的精确度,同时可区分松质骨和皮质骨的骨密度,进而准确评估骨折发生的部位和具体原因[10-11]。并且,定量CT能够提高局部横断面图像的分辨率和精确度,降低组织重叠带来的干扰[12]。在定量CT检查中,体积骨密度(vBMD)评估主要是对松质骨的测量,由于松质骨比皮质骨的更新速度快得多,皮质骨对监测骨质疏松症的疾病发展和治疗效果更敏感,脊椎的松质骨比例大于髋关节[13]。本研究通过比较两组股骨近端总体、皮质骨和松质骨BMD发现,观察组CT成像自动测量股骨近端总体、皮质骨和松质骨BMD值均低对照组。同时比较两组测量股骨近端的解剖结构参数值发现,观察组CT成像自动测量股骨近端解剖结构参数值中CSA、BR、CTh和HAL均小于对照组。说明骨质疏松发生髋部骨折者,其BMD明显降低,同时CT成像自动测量股骨近端解剖结构参数值亦存在显著降低[14]。并针对CT成像自动测量CSA、BR、CTh和HAL值预测骨折绘制ROC曲线,及时AUC面积发现,CSA值具有最高的AUC面积,其达到0.800 6,可认为CSA预测骨质增生发生髋部骨折相对其他参数具有较高的临床价值[15]。

综上所述,定量CT自动测量软件可分析股骨近端各解剖结构参数和骨密度值,进而预测老年髋部骨质疏松性骨折的发生风险,为临床早期干预提供参考,同时具有节约医疗费用的重要意义,值得临床推广借鉴。