雙能CT診斷膝關節骨關節炎患者骨髓病變的價值

邱學勇，劉 建

成都市第三人民醫院（西南交通大學附屬醫院）1骨科，2醫學影像科，四川 成都610051

膝關節骨性關節炎（KOA）是一種退行性關節疾病，在高齡人群中的發病率較高［1］?；颊咭蛳リP節軟骨損傷，往往出現晨僵、疼痛、腫脹等癥狀而使日?；顒邮茏瑁?］。若未得到及時有效的治療，可使患者的關節畸形化導致殘疾，患者身心均受到嚴重影響［3］。研究顯示，KOA患者多伴有不同程度的軟骨下骨髓病變，是誘發膝關節疼痛的關鍵原因［4］。近年來，MRI一直被認為是評估關節軟骨狀態及骨髓病變的首選影像學檢查方法［5］。但考慮其具有操作時間長、對患者配合度要求高等特點，且不適宜具有檢查禁忌癥的患者，其推廣存在一定局限，因此尋找準確率高且適用范圍廣的影像學診斷方法已成為臨床研究熱點［6］。雙能CT（DECT）在常規CT基礎上可特異性去除部分組織，并顯示清楚直觀的骨髓圖像［7］。既往已有DECT診斷創傷性骨關節炎骨髓水腫的研究，但針對KOA 患者骨髓病變的報道缺少定論［8］。本研究回顧性分析147例KOA患者的臨床資料，以探究DECT診斷KOA患者骨髓病變的價值，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2016年12月～2018年12月收治147例KOA患者的臨床資料，KOA診斷標準：參考《骨關節炎診斷及治療指南》［9］中相關標準，X線檢查顯示膝關節處骨性肥大，關節間隙變窄，骨質疏松、關節面不規則，放射學檢查其邊緣有骨贅形成，關節液檢查清亮粘稠，活動時有骨摩擦音，1月內膝關節疼痛反復發作，晨僵時間30 min內。納入標準：符合KOA診斷標準，且入院后均行膝關節MRI和DECT平掃檢查者；原發性KOA患者；對本次研究知情并自愿簽署知情同意書者；臨床資料完整者。排除標準：膝關節內有積液或膝關節外翻畸形影響結果判讀者；既往有膝關節手術史者；合并嚴重系統性疾病或心、腎等器官功能不全者。本組147例患者年齡47～76歲（51.24±6.57歲）。本研究已獲得醫院倫理委員會批準。

1.2 方法

1.2.1 檢查方法（1）MRI：掃描前告知患者注意事項，設備選擇GE SignaHD xt 1.5 T 磁共振成像系統（GE Medical Systems），選擇膝關節線圈，常規序列掃描，包括矢狀位、冠狀面、橫狀面等。參數設置：T1WI：TE 20 ms，TR 528 ms，常規厚度3.5 mm，間距1 mm，掃描時間100 s；矢狀位快速自旋回波T2WI：TE 85 ms，TR 5200 ms，常規厚度3.5 mm，間距1 mm，時間109 s、PDW1：TE 32 ms，TR 2046 ms，常規厚度3.5 mm，間距1 mm，時間135 s，矩陣320×256，視野（FOV）18 cm×18 cm，激勵2次；（2）DECT：設備選擇SOMATOM Defintion AS 64型64層雙源螺旋CT機（西門子）進行檢查，患者采取仰臥位，主要掃描范圍包括股骨下段至脛骨上段，設置參數：電壓80、140 kV，準直器寬度為32 mm×0.6 mm，螺距0.7，層厚2 mm，間距1 mm，管電流選擇實施動態曝光劑量調控，采用軟組織算法D45s處理雙能圖像，骨算法B70f評估骨質，分別于不同管電壓及融合系數0.3下獲得能量圖像，于Syngo Dual Energy工作站中進行去骨處理及編碼轉換，最終獲得不同對比物質相對比（Rel.CM）值下的虛擬去鈣（VNCa）圖像及偽彩色圖，Rel.CM選擇1.25、1.45、1.75。

1.2.2 圖像分析方法 由2名經驗豐富的放射科醫師對MRI和DECT檢查圖像給予分析，根據密度影、圖像信號等信息綜合評估其是否病變，分級不一致時可協商或邀請第3位影像學醫師進行判斷。

1.3 評價標準

DECT檢查圖像對骨髓病變的分級［10］。1級：無明顯異常；2級：輕微水腫或高度疑似水腫，有稍高密度影；3級：可清楚直觀的觀察到水腫，呈相對高密度影；4級：不僅可直接觀察到水腫，且十分明顯，呈現絕對高密度影。MRI檢查圖像對骨髓病變的分級：1級：T2WI飽和脂肪抑制和彌散加權成像無異常；2級：輕微水腫，圖像呈現稍高信號；3級：可直接觀察到骨髓病變，呈較明顯高信號；4級：水腫十分明顯，圖像呈現明顯高信號。其中DECT診斷骨髓病變的標準［11］為VNCa圖像上顯示去除骨質結構的背景上存在高或稍高密度影，邊界欠清。MRI 診斷骨髓病變的標準［12］為T1WI 低信號，T2WI高信號。當感興趣區（ROI）＞20 mm2時，診斷出骨髓病變則ROI處于較高密度影區域，若無異常則記錄正常CT值。

1.4 觀察指標

以MRI 結果作為標準，比較不同Rel.CM 值下DECT檢查對患者骨髓病變的診斷價值，計算靈敏度、特異度、準確率、陰性預測值和陽性預測值。采用ROI定量測量法檢測最佳Rel.CM值下VNCa圖像中的CT值，對比陽性區及陰性區在DECT圖像上的骨髓CT值，經受試者工作曲線（ROC）評估DECT圖像上的骨髓CT值檢測對KOA患者骨髓病變的診斷效能。

1.5 統計學方法

采用SPSS19.0統計軟件進行數據分析，計數資料以率表示，行χ2檢驗或Fisher精確概率檢驗，利用ROC曲線計算其最佳臨界值，以P＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 不同Rel.CM值下DECT的診斷價值

所有患者均將其膝關節根據解剖結構劃分為12個區域，147例KOA患者共檢查1800個區域，MRI結果顯示314個區域出現骨髓病變，分別為股骨下端124個、脛骨上端190個。不同Rel.CM值下DECT診斷KOA患者骨髓病變的敏感度、特異性、準確率和陽性陰性預測值對比差異無統計學意義（P＞0.05），但當Rel.CM值=1.45時其靈敏度、特異度、準確率和陽性陰性預測值等均最佳（表1～2）。典型病例圖像（圖1～2）。

患者男，58歲，股骨內側髁負重區有軟骨缺損，伴有邊緣小骨贅和繼發性軟骨下骨髓水腫。骨性關節炎通常不與創傷性病因分類，而是作為退行性病變分類。從左至右分別為冠狀T1WI、冠狀PDWI-FS 及矢狀PDWI-FS圖像

2.2 DECT檢查診斷骨髓病變陽性及陰性區骨髓CT值比較

最佳Rel.CM值下DECT檢查1800個區域中隨機選取153個區域，結合DECT檢查結果，其中35個區域為陽性，并進行CT值分析，不同區域內骨髓病變陽性及陰性的骨髓CT值比較均有統計學意義（P＜0.05，表3）。

表1 不同Rel.CM值下DECT檢查診斷KOA患者骨髓病變結果比較Tab.1 Comparison of results of bone marrow lesions in patients with KOAdiagnosed by DECT under different Rel.CM values

表2 不同Rel.CM值下DECT檢查的靈敏度、特異度、準確率和陽性陰性預測值Tab.2 Sensitivity, specificity, accuracy rate and positive and negative predictive values of DECT under different Rel.CM values

圖1 膝關節骨關節炎患者膝關節MRI影像學圖像Fig.1 MRI imaging features of knee joint in patients with knee osteoarthritis.

圖2 膝關節骨關節炎患者膝關節DECT影像學圖像Fig.2 DECT imaging features of knee joint in patients with knee osteoarthritis.

2.3 DECT檢查診斷效能評估

ROC曲線顯示，單獨檢測股骨下端CT及脛骨上端CT值均可作為診斷KOA患者骨髓病變的預測指標（P＜0.05，表4、圖3）。

表3 DECT檢查診斷骨髓病變陽性及陰性區骨髓CT值比較Tab.3 Comparison of bone marrow CT values between positive and negative bone marrow lesions diagnosed by DECT (Hu,Mean±SD)

3 討論

圖3 DECT檢查骨髓CT值診斷KOA患者骨髓病變的ROC圖像Fig.3 ROC images of bone marrow lesions in patients with KOAdiagnosed by bone marrow CT values by DECT.

KOA患者多伴有不同程度的骨髓病變性水腫，在患者發病初期其軟骨下骨即發生一定結構改變［13］。有研究發現早期的骨髓病變通過X線檢查僅可發現關節間隙狹窄或邊緣骨贅等，無法有效判斷其骨髓病變［14］；而MRI 檢查可彌補這一缺陷，已成為目前臨床診斷KOA患者骨髓病變的首選［15］。但也有學者指出MRI診斷雖具有較高準確率，但存在檢查時間長、有禁忌癥等問題，需尋找另一種合適的替代性方案［16］。

DECT評估骨髓狀態是利用雙球管及雙源能量進行掃描，對其衰減后的能量級圖像進行分析［17］?？紤]不同物質在不同能量級下的衰減程度不同，因此最終的圖像及數據呈現結果亦有差異，從而有效區分病變區域［18］。Rel.CM值是DECT檢查成像中的一個重要參數，指的是同一物質在不同能量級下CT值比值［19］。目前，DECT診斷KOA患者骨髓病變成像中的最佳Rel.CM值尚無統一認識［20］?；诖吮尘?，本研究回顧性分析我院DECT診斷技術對KOA患者骨髓病變診斷效能的數據，為治療方法、疼痛原因判斷等提供可靠數據支撐。結果顯示，不同Rel.CM值下DECT診斷KOA患者效能相當，但當Rel.CM值=1.75時其靈敏度、特異度、準確率和陽性陰性預測值等均最佳。有學者在DECT診斷椎體骨髓水腫的研究中同樣發現當Rel.CM值=1.75時其診斷椎體骨髓水腫的臨床價值最高［21］，也有學者對比不同Rel.CM值下DECT診斷膝關節創傷性骨髓水腫，結果發現當其值為1.45時效能最高［22］。

表4 DECT檢查骨髓CT值診斷KOA患者骨髓病變的預測效能Tab.4 Predictive efficacy of bone marrow CT values by DECT in the diagnosis of bone marrow lesions in patients with KOA

KOA骨髓水腫一般位于軟骨下骨區域，并伴隨一定退行性病變［23］，研究顯示，其相對于膝關節創傷性骨髓水腫，檢出率更低［24］。本研究除開圖像分析外，還通過定量CT值進行診斷效能評估，結果顯示，最佳Rel.CM值下DECT檢查不同區域內骨髓病變陽性及陰性的骨髓CT值差異顯著，分析原因，DECT檢查VNCa圖像中不同部位的CT值因組織結構不同具有一定特異性，其診斷過程中采用3中物質分離技術，將骨質結構干擾去除，僅保留相關的骨髓信息，骨髓病變將導致其組織結構異常，進而顯示出CT值變化。當然，在研究過程中，亦發現DECT在一定程度上增加輻射劑量，且檢查時間間隔可增加假陰性率等缺點。

本研究的局限性一方面在于樣本未能進行年齡段、基礎疾病等因素劃分，另一方面在判斷DECT圖像中的CT值診斷KOA患者骨髓病變效能時，考慮納入檢查區域較多，且采用了隨機抽樣的方法選擇。這有待后期改善后進一步探究。

綜上所述，DECT技術在診斷KOA患者骨髓病變上具有較高準確率，且可通過CT值進行輔助診斷。