探讨能谱CT宝石能谱成像技术用于骨密度测量的可行性

?影像技术学Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｂｏｎｅ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＣＴ　ｇｅｍｓｔｏｎｅ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｉｍａｇｉｎｇＣＨＥＮ　Ｊｉｎｇ，ＤＯＮＧ　Ｙｕｅ＊，ＧＥ　Ｙｉｎｇ，ＬＩＵ　Ｙｉ－ｊｕｎ（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ，Ｆｉｒｓｔ　Ａｆｆｉｌｉａｔｅｄ　Ｈｏｓｐｉｔａｌ　ｏｆ　ＤａｌｉａｎＭｅｄｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０１１，Ｃｈｉｎａ）［Ａｂｓｔｒａｃｔ］　Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　Ｔｏ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｃａｌｃｉｕｍ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ａｔ　Ｌ２ｏｆ　ｎｏｒｍａｌ　ｆｅｍａｌｅｓ　ｗｉｔｈ　ＣＴ　ｇｅｍｓｔｏｎｅ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｉｍａｇｉｎｇ（ＧＳＩ），ａｎｄ　ｔｏ　ｅｖａｌｕａｔｅ　ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ＣＴ　ｉｎ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｂｏｎｅ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｄｅｎｓｉｔｙ（ＢＭＤ）．Ｍｅｔｈｏｄｓ　Ｔｏｔａｌｌｙ　２７１ｗｏｍｅｎ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｔｒａｕｍａ，ｓｕｒｇｅｒｙ，ｔｕｍｏｒ　ｏｒ　ｏｔｈｅｒ　ｄｉｓｅａｓｅｓ　ｔｈａｔ　ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　ＢＭＤ（ａｇｅｄ　ｆｒｏｍ　１８ｔｏ　８９ｙｅａｒ－ｏｌｄ）ｗｅｒｅ　ｉｎｃｌｕｄｅｄ　ａｎｄ　ｕｎｄｅｒｗｅｎｔ　ｕｐｐｅｒ　ａｂｄｏｍｉｎａｌ　ＧＳＩ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ＣＴ．Ｔｈｅ　ｆｅｍａｌｅｓ　ｗｅｒｅ　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｉｎｔｏ　７ｇｒｏｕｐｓａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｇｅ，ｉ．ｅ．＜３０，３０—３９，４０—４９，５０—５９，６０—６９，７０—７９ａｎｄ≥８０ｇｒｏｕｐ．Ａｌｌ　ｄａｔａ　ｗｅｒｅ　ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ　ｔｏＧＳＩ　ｂｒｏｗｓｅｒ　ａｎｄ　ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ　ｆｏｒ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ｉｍａｇｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｃａｌｃｉｕｍ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ＲＯＩ　ａｔ　ｃｅｎｔｒａｌｌｅｖｅｌ　ｏｆ　Ｌ２ｆｏｒ　３ｔｉｍｅｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｅａｎ　ｖａｌｕｅ　ｗａｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ　２１３ｆｅｍａｌｅｓ　ｗｈｏ　ｕｎｄｅｒｗｅｎｔ　ｄｕａｌ　ｅｎｅｒｇｙ　Ｘ－ｒａｙ　ａｂ－ｓｏｒｐｔｉｏｎ（ＤＥＸＡ）ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｓ　ｗｉｔｈ　ｓａｍｅ　ｃｒｉｔｅｒｉａ　ａｎｄ　ｇｒｏｕｐ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ＢＭＤ　ｗａｓｍｅａｓｕｒｅｄ　ａｔ　Ｌ２．Ｐｅａｒｓｏｎｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｗａｓ　ｄｏｎｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｇｒｏｕｐｓ．Ｒｅｓｕｌｔｓ　Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ＧＳＩｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ＤＥＸＡ　ｈａｄ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ（ｒ＝０．８３５，Ｐ＜０．０５）．Ｆｅｍａｌｅｓ　ａｇｅｄ　３０—３９ｈａｄ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｓｔ　Ｃａｌｃｉｕｍ（ｗａｔｅｒ）ｃｏｎ－ｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ＢＭＤ．Ｃａｌｃｉｕｍ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ＢＭＤ　ｓｈｏｗｅｄ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｔｏ　ａｇｅ　ｉｎ　ｆｅｍａｌｅｓ≤３９ｙｅａｒｓ　ａｎｄ　ｎｅｇａ－ｔｉｖｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｉｎ＞４０ｙｅａｒｓ．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ　ＧＳＩ　ｉｓ　ａ　ｎｅｗ　ａｎｄ　ｅａｓｙ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｃａｌｃｉｕｍ（ｗａｔｅｒ）ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃａｌｃｉｕｍ（ｗａｔｅｒ）－ｂａｓｅｄ　ｉｍａｇｅｓ　ｏｆ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ＣＴ　ｃａｎ　ｒｅｆｌｅｃｔ　ＢＭＤ　ａｓ　ｉｎ　ＤＥＸＡ，ａｎｄ　ｂｏｔｈ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｓｈｏｗ　ｓａｍｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ａｇｅ．［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］　Ｂｏｎｅ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｄｅｎｓｉｔｙ；Ｏｓｔｅｏｐｏｒｏｓｉｓ；Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，Ｘ－ｒａｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｄ［作者简介］陈靖（１９７８—），女，河北任丘人，硕士，主治医师。

研究方向：骨骼肌肉系统影像诊断学。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｊｉｎｇ３４８＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ［通讯作者］董越，大连医科大学附属第一医院放射科，１１６０１１。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｙｙ１０２６＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ［收稿日期］２０１２－０７－３１ ［修回日期］２０１２－１１－０２探讨能谱ＣＴ宝石能谱成像技术用于骨密度测量的可行性陈　靖，董　越＊，葛　莹，刘义军（大连医科大学附属第一医院放射科，辽宁大连　１１６０１１）［摘　要］　目的　利用能谱ＣＴ宝石能谱成像技术（ＧＳＩ）定量测定健康成年女性Ｌ２骨质钙含量，评估能谱ＣＴ对骨密度（ＢＭＤ）测量方法的可行性及准确性。

方法　选取接受上腹部ＣＴ能谱ＧＳＩ扫描的成年女性２７１名为研究组，均无手术、肿瘤病史及其他影响ＢＭＤ的疾病，年龄１８～８９岁，按年龄分为＜３０岁、３０～３９岁、４０～４９岁、５０～５９岁、６０～６９岁、７０～７９岁及≥８０岁组。

将扫描信息传至ＧＳＩ浏览器进行基物质成像分析。

选Ｌ２椎体中间层面测量３个ＲＯＩ的钙质含量，取均值。

对照组：筛选２１３例患者行双能Ｘ线吸收法ＢＭＤ仪（ＤＥＸＡ）测量，选择标准和年龄段分组同上，选取Ｌ２椎体后前位图，测量面密度。

采用方差分析对研究组中各年龄组的测量结果进行比较。

对年龄与能谱钙（水）密度、各年龄段Ｌ２椎体平均钙（水）密度与ＤＥＸＡ的ＢＭＤ均行Ｐｅａｒｓｏｎ相关性分析。

结果　能谱ＣＴ基物质成像技术与ＤＥＸＡ法测量结果具有相关性（ｒ＝０．８３５，Ｐ＜０．０５）；３０～３９岁组ＢＭＤ最高；≤３９岁者年龄与钙（水）密度呈正相关，＞４０岁者年龄与钙（水）密度呈负相关。

结论　能谱ＣＴ基物质成像技术可作为测量骨质中钙（水）密度的新方法，其测量结果与ＤＥＸＡ测量结果相一致，均与年龄相关。

·３３１·中国医学影像技术２０１３年第２９卷第１期　Ｃｈｉｎ　Ｊ　Ｍｅｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌ，２０１３，Ｖｏｌ　２９，Ｎｏ　１［关键词］　骨密度；骨质疏松；体层摄影术，Ｘ线计算机［中图分类号］　Ｒ８１４．４２；Ｒ３　［文献标识码］　Ａ ［文章编号］　１００３－３２８９（２０１３）０１－０１３３－０４ 骨质疏松是与衰老密切相关的病理现象，也是老年人脊柱压缩性骨折的最常见病因；随着年龄增长，患病风险增加。

伴随人类寿命延长和老龄化社会的到来，骨质疏松已成为重要健康问题［１－２］。

能谱ＣＴ通过瞬时高低电压切换技术进行基物质密度成像，可获得水密度图像和钙密度图像；利用相应基物质密度图像分析骨中钙（水）的衰减变化，来反映骨质中钙的含量。

该技术在临床中的应用尚处于起步阶段，测量的精确度需要证实和探讨。

本研究应用能谱ＣＴ水－钙基物质密度成像技术，与双能Ｘ线骨密度仪（ｄｕａｌ－ｅｎｅｒｇｙＸ－ｒａｙ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｍｅｔｒｙ，ＤＥＸＡ）［３］测量的骨密度（ｂｏｎｅｍｉｎｅｒａｌ　ｄｅｎｓｉｔｙ，ＢＭＤ）进行对比，探讨利用该技术测量ＢＭＤ的可行性。

１　资料与方法１．１一般资料　研究组：选取２０１１年６月—２０１２年５月于我院接受腹部宝石ＣＴ能谱成像（ｇｅｍｓｔｏｎｅｓｐｅｃｔｒａｌ　ｉｍａｇｉｎｇ，ＧＳＩ）扫描的成年女性２７１名，均无手术、肿瘤病史，年龄１８～８９岁，平均（５８．９±１０．７）岁，按年龄段分７组：＜３０岁（ｎ＝１３）、３０～３９岁（ｎ＝１８）、４０～４９岁（ｎ＝４４）、５０～５９岁（ｎ＝７３）、６０～６９岁（ｎ＝４４）、７０～７９岁（ｎ＝５８）及≥８０岁组（ｎ＝２１）。

除外患有下列影响ＢＭＤ的疾病者：内分泌疾病、肾病、消化系统疾病、风湿免疫疾病、营养不良、慢性感染性疾病、脊髓疾病、先天性骨骼畸形、神经或肌肉疾病和心脑血管疾病后遗症影响四肢活动等；并除外ＣＴ显示显著增生、楔变等表现者。

对照组：按照相同标准选取２１３例于２０１０年２月—２０１２年１月接受腰椎ＢＭＤ检查的成年女性患者，年龄２０～８７岁，平均为（５２．６±８．７）岁；同样分为＜３０岁（ｎ＝１１）、３０～３９岁（ｎ＝１５）、４０～４９岁（ｎ＝４７）、５０～５９岁（ｎ＝６８）、６０～６９岁（ｎ＝２９）、７０～７９岁（ｎ＝３４）及≥８０岁组（ｎ＝９）。

本研究经本院伦理委员会批准。

１．２仪器与方法　研究组：采用ＧＥ　Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ　ＣＴ７５０ＨＤ能谱ＣＴ，ＧＳＩ扫描模式，扫描参数１４０ｋＶｐ和８０ｋＶｐ瞬时切换，自动ｍＡｓ，层厚５ｍｍ，间隔５ｍｍ，螺距０．９８４，旋转时间０．８ｓ／ｒｏｔ。

辐射剂量１４．１３ｍＧｙ。

应用ＧＳＩ浏览器进行后处理，选Ｌ２椎体中间层面测量３个ＲＯＩ的钙（水）密度，取均值，ＲＯＩ大小约１００ｍｍ２，距离椎体边缘３ｍｍ以上，避开椎后静脉丛和骨岛等。

对照组：使用ＧＥ　Ｈｏｌｏｇｉｃ　Ｄｉｓｃｏｖ－ｅｒｙ　Ａ型ＤＥＸＡ，常规测量Ｌ１～４的ＢＭＤ值，选取Ｌ２椎体，以面密度（ｇ／ｃｍ２）表示。

１．３统计学方法　采用ＳＰＳＳ　１７．０统计学软件，对研究组各年龄组间的差异采用方差分析。

对年龄与能谱钙（水）密度、各年龄段平均Ｌ２椎体钙（水）密度与ＤＥＸＡ测量的ＢＭＤ值均行Ｐｅａｒｓｏｎ相关分析，Ｐ＜０．０５为差异有统计学意义。

２　结果２．１研究组各年龄段椎体钙（水）密度见表１。

各年龄组间差异有统计学意义，３０～３９岁组钙（水）密度最高；≤３９岁者年龄与钙（水）密度呈正相关（ｒ＝０．３７８９，Ｐ＜０．０５），≥４０岁者年龄与钙（水）密度呈负相关（ｒ＝－０．６４８４，Ｐ＜０．０５），见图１。

２．２对照组各年龄段ＢＭＤ值见表１。

各年龄段椎体钙（水）密度（图２）与ＤＥＸＡ测得的ＢＭＤ值呈正相关（ｒ＝０．８３５，Ｐ＜０．０５，图１）。

表１　两种方法测量的各年龄段钙（水）密度或ＢＭＤ值比较（－ｘ±ｓ）年龄组（岁）ＧＳＩ测得的研究组钙（水）密度（ｍｇ／ｍｌ）ＤＥＸＡ测得的对照组ＢＭＤ值（ｇ／ｃｍ２）＜３０　６４．９５±２３．６９　０．９３２±０．１１８３０～３９　７１．７２±１４．８８　１．００１±０．１０１４０～４９　５９．１７±１８．３５　０．８８７±０．１０７５０～５９　４７．０５±２０．４４　０．８０９±０．１１７６０～６９　３４．８２±２１．７２　０．６９７±０．１０３７０～７９　３０．７９±１２．６３　０．６８４±０．１１５≥８０　２７．６８±１６．７７　０．６７２±０．１０９图１　钙（水）密度和骨密度值随年龄变化曲线　（ＧＳＩ测值的单位：ｍｇ／ｍｌ，ＤＥＸＡ测值的单位：ｍｇ／ｃｍ２）·４３１·中国医学影像技术２０１３年第２９卷第１期　Ｃｈｉｎ　Ｊ　Ｍｅｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌ，２０１３，Ｖｏｌ　２９，Ｎｏ　１图２　研究组不同年龄患者的Ｌ２椎体ＲＯＩ及ＧＳＩ测得的钙（水）密度的散点图和直方图　Ａ～Ｃ为２３岁女性；Ｄ～Ｆ为３４岁女性；Ｇ～Ｉ为６６岁女性３　讨论 Ｘ线通过物质的衰减能够客观反映其能量；Ｘ线经过物质后产生的光电效应与康普顿效应共同决定物质的衰减曲线；物质的衰减曲线呈线性关系，可以选择两种物质作为基物质进行物质分离。