QCT联合MRI脂肪定量技术对骨质疏松性骨折患者PVP疗效的评估

冯献礼 高彤 张喜善

1. 山东省第二康复医院脊柱外科,山东 泰安 271000;

2. 山东省第二康复医院重症监护室,山东 泰安 271000

3. 山东第一医科大学第二附属医院脊柱外科,山东 泰安 271000

骨质疏松性椎体压缩性骨折(osteoporotic vertebral compression fractures,OVCF)是骨科常见疾病,好发于中老年及绝经后人群,其高发病率和高致残率给家庭和社会带来了沉重负担[1]。经皮椎体成形术(percutaneous vertebroplasty,PVP)是治疗OVCF的常用术式,可迅速缓解患者疼痛症状、稳定骨折椎体。但PVP治疗后存在骨水泥渗漏、脊椎感染、邻近椎体新发骨折等问题,易降低PVP疗效,进而影响患者胸腰椎功能恢复[2]。既往临床多通过Oswestry功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI)、疼痛评分等评估OVCF患者手术疗效,但量表评价法过于依赖受测者的主观感受,评估结果不够客观[3]。因此,需采用其他更为准确的方式对OVCF患者PVP疗效作出评估。

定量CT(quantitaive computed tomography,QCT)是测量骨密度(bone mineral density,BMD)的常用方法,可将皮质骨和松质骨分开,测量骨松质的BMD,反映人体骨骼强度。MRI脂肪定量技术也成为水脂分离技术,可将水信号和脂肪信号单独显示出来,获得水相图和脂相图,从而精确测量骨髓内脂肪含量,为骨折疾病的诊断提供重要依据[4]。目前,QCT在OVCF的诊断和PVP疗效评估中的价值已获得临床广泛认可[5-6],但关于QCT联合MRI脂肪定量技术能否提高临床对OVCF患者PVP疗效的评估价值尚缺乏明确证据。本研究采用前瞻性研究方法,探讨QCT联合MRI脂肪定量技术对OVCF患者PVP疗效的评估价值,现报道如下。

1 材料和方法

1.1 研究对象

前瞻性纳入医院2019年4月至2021年4月治疗的165例OVCF患者作为研究对象。纳入标准:①符合《原发性骨质疏松症诊疗指南(2017)》[7]中骨质疏松症的诊断标准,椎体压缩性骨折经影像学检查确诊;②单节段椎体压缩骨折;③具备PVP适应症并采用PVP进行治疗;④可耐受QCT和MRI检查;⑤患者或家属签署研究知情同意书。排除标准:①长期使用抗凝药物或凝血功能障碍;②既往胸腰椎手术史;③合并脊髓损伤;④合并皮肤病及椎体感染疾病;⑤合并局部或全身恶性肿瘤;⑥认知功能障碍,无法配合各项检查;⑦存在QCT或MRI检查禁忌症。

1.2 研究方法

1.2.1手术方法:患者取仰卧位,以克氏针定位好骨折椎体,在C臂机透视下确认并标记伤椎位置;术区常规消毒铺巾,采用局部浸润麻醉,所有患者均选择单侧经椎弓根入路穿刺,穿刺针到达椎体前1/3时去除针芯,置入工作套并使其到达距椎体后缘皮质前2～3 mm处,通过工作管套推进钻头,使其尖端距椎体前缘3～4 mm处;透视下将调至好的骨水泥经助推器注入椎体,剂量为3～6 mL,待骨水泥分布满意并凝固后拔出穿刺针,对术区皮肤进行常规消毒并覆盖无菌敷料,术毕。

1.2.2PVP疗效判定:①近期疗效:术后3个月,应用ODI指数评估OVCF患者的胸腰椎功能恢复情况,ODI从疼痛、生活自理、提物、步行等10项内容进行评价,每项赋予0～5分,评分范围0～50分,最终得分=(实际得分/50)×100 %,评分0 %～20 %为轻度功能障碍,21 %～40 %为中度功能障碍,>40 %为重度功能障碍[8]。②远期疗效:PVP术后对OVCF患者进行为期1年的跟踪随访,以再发骨折作为随访终点事件,观察患者随访期间骨折再发情况。③再发骨折诊断方法:术后1年复查X线片,若胸椎或腰椎部位的连续性和完整性中断则表示骨折再发;④排除其他因素(外伤、疾病等)引起的骨折。

1.2.3QCT检查方法:PVP术前采用GE Revolution CT机和BMD软件测量椎体BMD值。测量方法如下:受检者在检查床上取仰卧位、双下肢屈曲,将标准体模置于受检者腰下正中位置;设置参数:管电流110 mA,管电压120 kV,扫描时间2 s,层厚10 mm,螺距0.938 mm,视野40 cm。测量L1～5椎体骨松质的BMD并取均值作为最终测量值,测量时注意避开椎体后静脉无骨小梁、骨皮质和骨岛处。

1.2.4MRI脂肪定量技术检查方法:PVP术前采用GE1.5 T MR扫描仪,体部表面线圈,扫描范围L1～5椎体,扫描序列包括T1WI、T2WI和mDixon Quant。参数设置:①T1WI/TSE:重复时间552 ms,恢复时间100 ms,采集次数2,视野160 mm×299 mm×57 mm,层厚与层间距分别为4 mm、0.4 mm,矩阵160×214。②T2WI/TSE:重复时间2 500 ms,恢复时间100 ms,采集次数2,视野160 mm×302 mm×57 mm,层厚与层间距分别为4 mm、0.4 mm,矩阵180×237。③mDixon Quant参数:重复时间7 ms,体素2 mm×2 mm×4 mm,激励次数2,翻转角5 °,视野300 mm×369 mm×120 mm,矩阵152×184×60,层厚、层间距为6 mm、3 mm,扫描时间51 s。采用mDixon Quant技术直接输出水相、同相位、反相位、脂相、脂肪分数(Fat fraction,FF)、T2 6个相位图,测量L1～5椎体的FF值并取平均值作为最终测量值。

1.3 统计学处理

2 结果

2.1 PVP疗效

术后3个月,ODI指数评估显示,165例OVCF患者中轻度障碍125例、中度障碍22例,重度障碍18例。术后随访1年,165例OVCF患者PVP术后骨折再发率为16.36 %(27/165)。

2.2 不同近期及远期疗效OVCF患者BMD、MRI定量参数比较

不同近期及远期疗效OVCF患者BMD、FF参数比较,差异有统计学意义(P<0.05)。见表1、表2。

表1 不同近期疗效OVCF患者BMD、MRI定量参数比较

表2 不同远期疗效OVCF患者BMD、MRI定量参数比较

2.3 QCT联合MRI脂肪定量技术对OVCF患者PVP近期疗效的评估价值

以OVCF患者术后3个月胸腰椎功能状况作为状态变量,以BMD、FF参数作为检验变量,绘制ROC曲线图(见图1、图2),结果显示BMD、FF单独及联合评估OVCF患者PVP术后轻中度、中重度及轻重度胸腰椎功能障碍的AUC均>0.7,具有中等评估价值,且联合评估价值最佳。见表3、表4。

图1 QCT联合MRI脂肪定量技术对轻中度胸腰椎功能障碍评估价值的ROC曲线

图2 QCT联合MRI脂肪定量技术对中重度胸腰椎功能障碍评估价值的ROC曲线

图3 QCT联合MRI脂肪定量技术对轻重度胸腰椎功能障碍评估价值的ROC曲线

表3 QCT联合MRI脂肪定量技术对轻中度胸腰椎功能障碍的评估价值

2.4 QCT联合MRI脂肪定量技术对OCVF患者PVP远期疗效的评估价值

以OVCF患者术后1年骨折再发情况作为状态变量,以BMD、FF参数作为检验变量,绘制ROC曲线图(见图4),结果显示,BMD、FF单独及联合评估OVCF患者PVP术后再发骨折的AUC分别为0.763、0.788、0.857,且联合评估价值最佳。见表5。

图4 QCT联合MRI脂肪定量技术对PVP术后1年再发骨折的评估价值

表5 QCT联合MRI脂肪定量技术对PVP术后1年再发骨折的评估价值

3 讨论

PVP是治疗OVCF的有效手段之一,通过向病变椎体内注入一定量的骨水泥,可增加椎体的稳定性,改善椎体功能[9]。临床发现部分OVCF患者PVP术后可能再次发生骨折,不仅增加临床治疗难度,还可延长住院时间、影响椎体功能恢复[10]。目前,临床对于PVP术后骨折再发的原因并没有统一明确的认识,但有研究认为,OVCF患者PVP术后骨折再发可能与骨质疏松症的原发进展存在一定联系,且骨质疏松症引起的骨量流失、BMD下降可大大增加OVCF患者PVP术后骨折再发风险[11]。由此可见,骨质疏松程度有可能是影响OVCF患者PVP疗效的重要因素。

QCT是一种特殊的BMD测量技术,能精确测量松质骨和皮质骨的体积密度,反映机体骨质疏松程度。但OVCF患者除了骨质内骨量会发生变化外,脂肪成分也会发生一系列改变。施丹等[12]研究显示,骨质疏松症患者BMD明显低于正常骨量组和低骨量组,而骨髓脂肪含量却高于正常骨量组和低骨量组。马锐等[13]研究也指出,绝经后女性椎体骨髓脂肪含量与全身BMD具有一定的相关性,且椎体骨髓脂肪含量对骨质疏松症的早期诊断和防治有一定的指导作用。由此可见,椎体内骨髓脂肪含量也能够为骨质疏松症的诊断提供客观依据。MRI脂肪定量技术是评价椎体骨髓脂肪含量的有效方法之一,其基本原理是利用水、脂肪的化学移位效应对不同相位图像进行相加和相减,从而精确测量椎体内脂肪含量[14]。目前,已有研究将QCT、MRI脂肪定量技术应用于骨质疏松症、骨质疏松性骨折等疾病的诊断中[15-16],但关于MRI脂肪定量技术联合QCT能否准确评估OVCF患者PVP疗效仍缺乏明确证据。

本研究通过MRI脂肪定量技术和QCT评估OVCF患者PVP近期及远期疗效,结果显示不同近期及远期疗效OVCF患者BMD、FF参数对比差异均有统计学意义。BMD是反映骨强度的一项参数,BMD值降低表明松质骨中骨小梁结构变细、变薄,甚至发生断裂或消失,进而影响力学传导和分布,降低胸腰椎功能[17]。同时,BMD值下降时骨基质质量减少,会导致成骨细胞功能与骨骼缓冲能力下降、骨韧性降低,极有可能再次诱发骨折。叶向阳等[18]报道,BMD值降低是OVCF患者椎体后凸成形术后骨折再发的独立危险因素,且BMD对骨折再发具有重要的评估价值。Shevroja等[19]调查数据显示,骨密度每降低1 SD,局部椎体骨折发生风险将增加1.6倍。上述研究均说明了骨密度与OVCF患者PVP远期疗效有关,本研究进一步明确了骨密度对OVCF患者PVP近期与远期疗效均具有较高的评估价值。FF是反映脂肪含量的一项参数,FF值增大表明骨髓脂肪含量增加,而脂肪组织含量增加可引起脂肪中饱和脂肪酸堆积,对骨细胞产生明显毒性作用,可降低骨质量并增加OVCF患者骨折再发风险[20]。此外,脂肪组织中的饱和脂肪酸还可释放瘦素、内脏素等脂肪因子和白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α等炎性因子,这些脂肪因子与炎症因子可通过细胞分泌、旁分泌、自分泌等作用影响机体能量代谢和骨代谢,降低骨质量,从而影响胸腰椎功能恢复[21]。ROC曲线分析显示,BMD、FF单独及联合评估OVCF患者PVP近期及远期疗效的AUC均>0.7,均具有一定的评估价值,且联合评估价值最佳,说明QCT联合MRI脂肪定量技术可提高临床对OVCF患者PVP近期及远期疗效的评估价值。

综上所述,QCT联合MRI脂肪定量技术可准确评估OVCF患者PVP术后胸腰椎功能恢复情况和骨折再发风险,QCT与MRI脂肪定量技术测得的BMD、FF参数对OVCF患者PVP近期及远期疗效均具有较高的评估价值。