股骨头CT 值对髋部骨质疏松症的诊断价值

赵君禄，聂关伟，韩 康，赵德园，任庆云*

（1.河北医科大学第一医院放射科，石家庄 050031；2.河北医科大学第一医院手术室，石家庄 050031）

0 引言

骨质疏松症是一种无声性疾病，其特征是骨骼强度受损，导致脆性骨折的风险增加。如何早期筛查骨质疏松症预防脆性骨质是目前研究的热点[1]。髋部和脊柱的双能X 射线吸收仪（dual-energy X-ray absorptiometry，DXA）目前依然是诊断骨质疏松症、预测未来骨折风险和监测患者疗效的首选方法[2]。其优点是辐射剂量低，缺点是骨质退变增生和腹主动脉钙化等都会影响测量结果，骨密度值假性增高。定量CT（quantitative CT，QCT）也是一种常见的骨密度（bone mineral density，BMD）测量方法[3]，与DXA 相比，QCT能够测量体积骨密度，尤其适用于绝经后妇女、严重退行性改变的患者以及需要监测代谢骨变化高敏感性的患者，其缺点是如果单纯用于骨质疏松症筛查辐射剂量高，而且由于检查设备的限制，在基层医院普遍应用不足。腹盆部病变及外伤的患者因病情需要均需进行CT 检查，每年CT 扫描的数量显著超过DXA 和QCT[4-6]。近年来，在腹部CT 检查临床疾病的同时利用CT 影像含有的信息对骨的状态进行评估被称为骨质疏松症的机会性筛查。在骨质疏松症的机会性筛查研究中对腰椎CT 值与DXA 测量的BMD值的相关性研究颇多[7-8]，鲜见股骨头CT 值与QCT测量的BMD 值的相关性研究。因此，本文将探讨股骨头CT 值与髋部QCT 测量的BMD 值的相关性及股骨头CT 值对髋部骨质疏松症的诊断效能。

1 资料和方法

1.1 一般资料

前瞻性选取2021 年6 月1 日至2022 年1 月20 日因病情需要在河北医科大学第一医院进行CT扫描的176 例患者，其中男性103 名、女性73 名，平均年龄（61.48±12.71）岁，扫描范围覆盖股骨头。纳入标准：年龄在18 周岁以上；接受全腹或盆腔CT 非增强120 kV 扫描的患者。排除标准：有任何股骨头病变（如肿瘤、囊肿、缺血性坏死、溶解性或硬化性病变、骨髓浸润性疾病）的患者；股骨颈骨折及股骨上端骨折一周以上造成股骨头骨质改变的患者；髋部有骨科植入物或假体的患者；盆腔进行CT 增强扫描的患者。所有患者对CT 扫描方案均知情同意，且本研究得到医院伦理委员会批准。

1.2 仪器设备

CT 值测量采用飞利浦64 排CT 扫描仪（Incisive，飞利浦医疗苏州有限公司），扫描参数：管电压120 kV，自动毫安秒，重建视野32～35 cm，厚层层厚、层间隔均为5 mm，薄层层厚、层间隔均为1.25 mm，标准算法重建。QCT 测量采用MW QCT PRO 骨密度分析系统（Version 6，Mindways，Austin，TX，USA）。

1.3 CT 值和髋部BMD 值测量

CT 值测量：将CT 扫描得到的薄层图像数据传输到影像存储与传输系统（picture archive and communication system，PACS）工作站，隐藏患者信息后，由高年资诊断医生在不知道患者骨密度诊断状态的情况下，在多平面重组（multiple planar reconstruction，MPR）图像上通过冠状面及矢状面选择股骨头最大层面，在冠状面上选取股骨头感兴趣区（region of interest，ROI），避开骨皮质选择最大ROI 进行测量，如图1所示。髋部BMD 值测量：将CT 扫描得到的髋部薄层图像数据传至Mindways 公司的QCT PRO V6.1 专用工作站，选择一侧髋部进行分析并将股骨颈置于提取框中心位置，系统会自动分割提取出骨骼，然后髋部经过旋转生成最佳的投影图像，系统自动选定股骨颈和全髋ROI，最后显示股骨颈、股骨粗隆、粗隆间及全髋的BMD 值及T值测量结果，如图2所示。

图1 股骨头CT 值的测量方法

图2 髋部BMD 值的测量方法

1.4 骨质疏松症诊断标准

根据《中国定量CT（QCT）骨质疏松症诊断指南（2018）》[9]，髋部QCT 测量的BMD 结果与DXA 的面积BMD 等效，因此，髋部QCT 骨质疏松症诊断标准沿用DXA 的诊断标准。根据中国人群的正常参考值计算T值，T值≤-2.5SD 诊断为骨质疏松，-2.5SD＜T值＜-1SD 诊断为骨量减少，T值≥-1SD诊断为骨量正常。

1.5 统计学分析

采用SPSS 21.0软件进行统计学分析，应用Person 相关性检验分析股骨头CT 值与髋部BMD 值的相关性，|r|＞0.8～1.0 为极强相关，|r|＞0.6～0.8 为强相关，|r|＞0.4～0.6 为中等程度相关，|r|＞0.2～0.4 为弱相关，|r|为0.0～0.2 则为极弱相关或无相关。应用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）对2 次测量的股骨头CT 值进行一致性检验，ICC 低于0.4 表示信度较差，大于0.75 表示信度良好。应用配对t检验分析两侧股骨头CT 值及BMD 值的平均值差异是否有统计学意义，应用方差分析检验不同骨质量组间差异是否有统计学意义，运用ROC 曲线分析股骨头CT 值对髋部骨质疏松症的诊断效能，以P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 股骨头CT 值与髋部BMD 值相关性分析

股骨头CT 值与全髋部、股骨颈、股骨粗隆、股骨粗隆间BMD 值均呈强相关，相关系数见表1，其中股骨头CT 值与全髋BMD 值的相关系数最高（r=0.696），其次为股骨头CT 值与股骨粗隆BMD 值的相关性及股骨头CT 值与股骨粗隆间BMD 值的相关性（r=0.673 及r=0.646）。

表1 股骨头CT 值与髋部BMD 值相关性分析

2.2 一致性检验

在176 例患者中随机抽取30 例进行一致性检验，由2 名高年资放射科主治医师分别对这30 例患者的股骨头进行2 次CT 值测量。应用ICC 对2 次测量的股骨头CT 值进行检验，ICC=0.988，表明组内一致性较好。

2.3 两侧股骨头CT 值与两侧髋部BMD 值比较

两侧股骨头CT 值及两侧髋部BMD 值比较差异无统计学意义（P＞0.05），详见表2。左侧股骨头CT值及左侧髋部BMD 值均稍高于右侧，股骨头CT 值与髋部BMD 值左、右侧差异性表现一致。

表2 两侧股骨头CT 值与髋部BMD 值比较

2.4 不同组间CT 值对比

根据髋部T值及《中国定量CT（QCT）骨质疏松症诊断指南（2018）》，将受检人群分为骨量正常组、骨量减少组及骨质疏松组3 组。3 组间股骨头CT 值差异有统计学意义（P＜0.05），骨量正常组CT 值大于骨量减少组，骨量减少组CT 值大于骨质疏松组，详见表3。

表3 不同组间CT 值对比

2.5 不同年龄段髋部BMD 值及股骨头CT 值对比

股骨头CT 值及髋部BMD 值随年龄变化的曲线如图3 所示。两者均在41～50 岁年龄段达到峰值，而后逐渐下降，且两者的下降幅度一致。

图3 髋部BMD 值及股骨头CT 值随年龄变化的曲线

2.6 股骨头CT 值对骨质疏松症的诊断效能

采用ROC 曲线分析股骨头CT 值对骨质疏松症的诊断效能，左侧股骨头CT 值对髋部骨质疏松症诊断的AUC 为0.859，右侧AUC 为0.846，如图4 所示。鉴别左侧髋部和右侧髋部骨质疏松症的阈值分别为297.8 HU 和269.6 HU，见表4。

表4 股骨头CT 值鉴别骨质疏松症与非骨质疏松症的诊断效能

图4 股骨头CT 值诊断髋部骨质疏松症的ROC 曲线

3 讨论

随着国内老年人口的增多，骨质疏松症也逐渐成为威胁老年人健康的严重问题之一，世界卫生组织建议对50 岁以上的患者通过DXA 检查筛查骨质疏松症，但是，DXA 检查应用较少的问题普遍存在[10]。由于疾病及外伤等原因，人们进行腹盆部或髋部CT扫描[11-12]的概率很高。在CT 检查诊断临床疾病的同时测量腰椎、股骨近端等部位的CT 值，能够对骨质疏松症进行初步评估[4-5]。由于每年CT 扫描的数量显著超过DXA 检查，通过测量CT 值评估骨质量对于骨质疏松症的筛查具有重要的临床意义[13]。髋部DXA 骨密度测量时需要患者脚尖内旋，这对于许多老年人及外伤患者来说很难做到，而在CT 扫描时由于是三维数据采集患者不需要特殊摆位。本研究中在MPR 图像上的股骨头最大冠状面选择单个圆形ROI 测量股骨头CT 值，研究显示组内股骨头CT 值一致性较好，证明了本测量方法的可行性。

Kilinc 等[14]研究显示，股骨头CT 值与DXA 检查的髋部T评分明显相关，相关系数为0.73，本研究显示股骨头CT 值与QCT 检查髋部BMD 值明显相关，相关系数为0.696，与其研究结果基本一致。本研究显示CT 值及BMD 值均随着年龄的增大而逐渐降低，并且两者降低的曲线幅度一致，提示两者各年龄段均有良好的相关性。本组病例中，骨量正常组、骨量减少组及骨质疏松组间股骨头CT 值有显著性差异，且随着骨质疏松程度的加重CT 值呈逐渐降低的变化趋势，与文献[15]报道一致。

Li 等[16]研究发现在常规腹部CT 扫描中，以DXA测量BMD 为诊断标准，当CT 值阈值≤136 HU 时，腰椎CT 值诊断骨质疏松症的AUC 为0.86、敏感度为90.3%、特异度为72.3%，高于本研究，原因可能是诊断骨质疏松症的参考标准不同，前者是以DXA 测量BMD 为诊断标准，而本研究是以QCT 测量BMD为诊断标准且测量部位为髋部。Lee 等[17]研究显示股骨头CT 值诊断骨质疏松症的AUC 为0.745，本研究中左、右侧股骨头CT 值诊断骨质疏松症的AUC 分别为0.859、0.846，明显优于前者。

在骨科治疗实践中，骨质量的评估对于骨折固定方法的选择及其疗效具有很重要的作用，特别是在股骨近端骨折的治疗中尤为重要。治疗方法由外科医生根据年龄、疾病和患者的一般情况以及骨质量来选择[18-19]。骨折治疗的手术选择包括非手术治疗、固定和关节置换术。患者的骨质量决定了固定成功的可能性。例如，对于股骨近端骨折，如果骨质量较差，固定容易失败，关节置换术可能是首选的治疗选择[20]。此外，有骨质疏松的长骨骨折的手术治疗更适合应用骨水泥连接螺钉和增强钢板技术[21-22]。通过CT 值测量评估患者的骨质量状态可能会帮助外科医生选择合适的治疗方法。

本研究存在一定的局限性：（1）本研究病例为接受QCT 和腹盆部CT 检查的特定患者；（2）本研究是用单一的设备进行的，管电压值采用120 kV，而CT值可以随着设备的校准和管电压值的变化而变化。下一步会采用多设备不同管电压值进行进一步研究。

总之，应用股骨头CT 值诊断骨质疏松症的方法为没有DXA 及QCT 测量软件的基层医院提供了一种评价骨密度的新方法，可在常规腹盆部CT 检查其他疾病的同时无需支付额外的费用对骨质量进行评估。