双能量骨髓成像技术诊断骨髓水肿临床应用

王少青，姜兴岳

（1滨州医学院 山东 烟台 264003）

（2滨州市人民医院 山东 滨州 256600）

（3滨州医学院附属医院 山东 滨州 256600）

急症外伤最常使用影像检查诊断评估四肢骨关节损伤或骨折情况。骨折或骨髓水肿的准确诊断，不但对于患者的治疗和预后具有重要意义，同时对于医疗资源的有效利用也具有重要的意义[1]。创伤性骨髓病变的病理机制包括骨髓水肿和出血，并同时伴有松质骨骨小梁的微骨折。创伤性骨髓病变对关节的损伤预后同时具有重要影响[2]。同时，骨髓水肿常常是骨关节疼痛的唯一影像表现[3]，由此对于骨髓水肿的诊断显得尤为重要。

磁共振成像目前是发现骨髓水肿的首选方法[4-5]，因为骨髓水肿的磁共振信号，在不同序列会有不同的表现，通常T1WI为低信号，脂肪抑制PDWI为高信号。同时，MRI骨髓水肿范围的大小变化可用于骨折时间推断[7]，具有重要的临床及司法意义。然而，磁共振检查仍存在一定局限性，一方面对患者配合程度要求高，存在较多禁忌证，主要包括起搏器植入、耳蜗植入、幽闭恐惧症，以及检查过程中静止不动；另一方面扫描时间及检查费用都高出CT检查[6]。当急症外伤患者无法固定检查体位，想快速完成检查并准确诊断，磁共振检查难以满足需求。但是，对于骨髓水肿的诊断常规CT难以实现。双能量CT的不断发展，使得利用虚拟去钙（virtual noncalcium Ca，VNCa）图像对骨髓水肿进行可视化评估成为可能[8]。

与前代相比，第三代双能量CT（SOMATOM Force）具有更高的光谱分辨率，因此可提供更多更优良的关于骨髓的信息，从而可定性及定量评估骨关节中的骨髓[6]。因此，本研究使用西门子第三代双源CT双能量骨髓分析图像通过伪彩编码生成VNCa图像检测创伤性骨髓水肿范围的可行性和准确性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年11月—2021年9月滨州市人民医院收治的因外伤行急诊影像检查下肢外伤的患者34例。纳入标准：①有明确下肢外伤病史，需要进行CT和MRI检查，同时两种检查间隔时间＜7 d者；②年龄尽量选择出现骨关节退变影像因素小的患者（本研究以＜65岁为标准）。排除标准：①受伤日期与检查日期间隔＞3周；②MRI检查相对或绝对禁忌证；③图像质量差，无法完成评估测量者。最后共34例患者符合条件纳入研究，其中男性23例（67.65%），女性11例（32.35%），年龄为12～61岁（中位年龄41.5岁）。双能量CT（dual-energy computed tomography，DECT）检查与MRI检查平均间隔时间和标准差为（1.38±1.30）天。所有患者均签署知情同意书。

1.2 方法

双能量CT扫描检查及双能量数据图像后处理：使用西门子第三代双源CT（SOMATOM Force）。扫描参数：A球管管电压80 kV，有效电流150 mAs；B球管管电压Sn150 kV，有效电流100 mAs；采用实时自动毫安秒调制软件，准直器宽度128 mm×0.6 mm，螺距0.7，球管转速为2 r/s，平均加权系数0.5，自动重建层厚0.75 mm，重建间隔0.5 mm，卷积核值选择机器默认的Qr40。最后得到3组不同数据参数的扫描图像（管电压80 kV、Sn150 kV、双能0.5比例融合图像）。

磁共振扫描检查：使用德国西门子MAGNETOM Avanto 1.5T磁共振，使用部位专用的扫描线圈，患者仰卧位扫描，扫描序列：TSE T1WI冠状面、矢状面（TR 476 ms、TE 12 ms），层厚4 mm，层间距0.4 mm，FOV 17 cm×17 cm，矩阵192×256，NEX 1；脂肪抑制PDWI横轴面、冠状面、矢状面（TR 2 800 ms、TE 37 ms），层厚4 mm，层间距0.4 mm，FOV 17 cm×17 cm，矩阵192×256，NEX 1。

1.3 图像后处理及分析

将双源CT扫描的双能量数据传输至Siemens图像后处理工作站（Syngo Via VB20B），使用CT Dual Energy功能，选择Bone marrow，对双能量数据进行处理，以彩色编码形式对骨髓分析结果显示并进行数据分析测量记录。本次主要针对下肢骨关节的急症创伤骨髓水肿进行研究，主要包括膝关节、踝关节、足和胫腓骨。为进行主观和客观图像分析，将每个关节部位进行区域划分：膝关节（股骨和胫骨分成前和后，内中外）12个区域，髌骨（分成上下、左右）4个区域，腓骨头、腓骨干、胫骨干各1个区域，踝关节（胫骨远端、距骨穹顶、距骨颈部及体部、跟骨、舟骨、剩余跗骨、外踝）7个区域，足（前、中、后、踝）4个区域[3,9]。分别对DECT和MRI图像是否出现骨髓水肿进行诊断记录（0=无骨髓水肿，1=有骨髓水肿）。两名放射科诊断医师（一名主治医师，一名副主任医师）分别具有10年和20年工作经验，采用双盲法对双源CT图像有无骨髓水肿进行分析。间隔4周，由相同的两位医师对磁共振图像进行诊断分析。当结果出现分歧时，由一位具有30年工作经验的主任医师参与形成一致意见。第三位具有15年工作经验的主治医师使用盲法随机调取MRI图像，手动画出骨髓水肿区域，选取最大面积的三个连续层面并测量（测量时避开骨皮质区＞2 mm[9]）。间隔4周后，同一名医师采用相同的测量方法测量双能量CT图像上的骨髓水肿面积。

1.4 统计学方法

采用SPSS 22.0软件分析数据。符合正态分布的计量资料以（）表示，采用配对样本t检验；若检验的结果不满足正态性，则采用中位数、四分位数间距描述其集中、离散趋势，差异性比较采用配对样本符号秩检验。P＜0.05则差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 VNCa图像及MR图像显示情况

本次分析共计34例，其中，男性23例（67.65%），女性11例（32.35%）；平均年龄（37.21±15.52）岁（中位数为41.5岁）；CT与MR两种检查间隔时间均不超过7天，平均间隔时间（1.38±1.30）天。24例MR诊断存在骨髓水肿，其中21例DECT诊断存在骨髓水肿，灵敏度为87.50%，假阴性率12.50%，特异度90.00%，假阳性率10.00%。34例患者检查部位总共划分为532个病灶区域，MR检查发现骨髓水肿74个区域，CT检查发现骨髓水肿70个病灶区域，灵敏度为85.14%，假阴性率14.86%，特异度98.47%，假阳性率1.53%。VNCa图像及MR图像显示情况见图1、图2。

图1 病例1相关图像

图2 病例2相关图像

2.2 CT组与MR组骨髓水肿面积对比

冠状位、矢状位及横轴位CT组与MR组骨髓水肿面积对比差异均无统计学意义（P＞0.05）。

表1 冠状位的两种测量方式的差异性比较

表2 矢状位的两种测量方式的差异性比较

表3 横轴位的两种测量方式的差异性比较

3 讨论

目前大多数双能量诊断骨髓水肿的研究多集中在单一部位关节，本研究对下肢骨关节多个部位同时进行研究分析。以磁共振为参考标准，在诊断创伤性骨髓水肿时，第三代双源CT骨髓分析显示的VNCa图像对骨髓水肿的诊断具有较高的灵敏度和特异度。证明双能量骨髓成像显示下肢骨关节创伤性骨髓水肿，不但准确性和敏感性较高，而且临床诊断及应用价值也很高[3,10-11]。尤其是第三代双源CT采用的是80 kV/Sn150 kV，能谱纯化更好，图像质量更高，为急症患者进行快捷准确的检查的同时，还可以进行骨髓水肿的观察和显示，尤其是当患者无法进行MR检查时，双源CT骨髓分析成像可作为替代方法[12]。通过DECT可对骨关节新旧外伤鉴别提供一定帮助，具有一定司法意义[13-14]。

双能量CT观察骨髓水肿多根据CT值进行定性及定量分析[15]，对骨髓水肿面积研究也仅进行横轴位观察分析[6]。本研究对骨髓水肿分别从冠状位、矢状位、横轴位三个常用标准层面进行骨髓水肿面积范围的测量，统计分析双源CT与MR对骨髓水肿面积范围诊断无统计学差异。所以骨髓水肿的检查，双源CT检查可以成为一种有发展前景的技术，为微小骨折的诊断提供更有价值的依据，降低后续影像检查成本和累积剂量风险，成为骨创伤或者急诊影像磁共振检查的替代选择[15-17]。

本研究的几个局限性：①病例样本量较小，更大样本量的统计分析结果可能会更加有力。②本文仅从骨髓水肿面积范围角度进行分析，如果能与CT值等指标一起进行定量分析可能会更加全面[6]。③未考虑患者年龄因素，人体生长发育过程中，红骨髓与黄骨髓也同时存在不断的相互转化[17-20]，可能影响观察结果。④骨皮质硬化区邻近的骨髓水肿不易观察测量，影响结果观察。

总之，本文结果表明第三代双源CT双能量骨髓分析对于急性骨髓水肿具有较高灵敏度和特异度，是MRI的一种替代选择和有益补充；同时对急症患者骨折及骨髓水肿的诊断、新旧骨折的鉴别提供影像资料及依据。双能量骨髓分析诊断骨髓水肿具有很高的临床应用价值。