摘要

在計算機斷層掃描(CT)中，用於診斷骨密度(BMD)疾病的椎體(VB)霍氏場單元(HU)的選擇標準是可變的。我們的研究目的是確定雙能x線骨密度儀(DXA)掃描的t評分與VB L1至L4處不同roi處的HU值之間的相關性，以評估骨密度疾病。114名女性在一年內接受了腹部CT掃描和DXA掃描。HU測量的不同roi貫穿L1到L4, HU最低，HU位於VB中部;以及整個VB的3HU值的平均值。采用統計學分析比較不同HU值對骨密度疾病的診斷效果，以及與t評分的相關性。在不同roi條件下，t評分與HU值呈正相關(r分別為0.597、0.615、0.591)(P值<0.001)。HU診斷骨質疏鬆症的95%敏感性分別為116、123、130,95%特異性分別為173、177、181。L1的平均HU與L1 - l4的平均HU無統計學差異。總之，橫貫VB、貫穿腰椎和L1的均勻HU分布將使BMD疾病的HU值的ROI選擇更具靈活性。

關鍵字

骨密度;Hounsfield單位;CT;測定儀;t指數

縮寫

CT:計算機斷層掃描;胡:Hounsfield單位;VB:椎體;BMD:骨密度;DXA:雙能x線骨密度儀;ROI:感興趣的區域;LS:腰椎;ROC:受試者工作特征曲線

簡介

定量CT (QCT)是一種眾所周知的用於評估骨密度(BMD)的技術。它基於體積數據的采集，這需要使用受控軟件和外部參考校準幻影，以減少掃描到掃描和掃描儀到掃描儀的可變性[1]。通過標準化的軟件和優化的技術參數，在60 msv的輻射照射下，長期精度為2 - 4%[1,2]。QCT掃描時間長，輻射相對較高，雙能x射線吸收儀(DXA)掃描儀的廣泛應用限製了QCT[3]的臨床應用。衛生工作者有興趣利用CT研究中獲得的骨密度數據，以Hounsfield單元(HU)的形式用於骨密度疾病[4]的診斷。然而，作為骨密度測量的椎體(VB) HU值的最佳感興趣區域(ROI)的選擇標準有很大的變異性。一些研究建議選擇VB的最低HU值與DXA掃描相比，DXA掃描利用腰椎或股骨頭的最低t評分作為BMD[4]的測量。其他研究人員建議使用3個獨立roi處的平均hu - - -正中、上下端板和上下端板- - -作為BMD[5]的精確測量。一些數據集中在L1-L2處的HU值，作為CT骨密度[6]的參考測量。

本研究的目的是確定從DXA掃描獲得的t值與在L1-L4腰椎VB不同roi處獲得的HU值之間的最佳相關性，以評估BMD。評估各亞組HU值診斷骨密度疾病的敏感性和特異性。我們還評估了HU在單個椎體(L1)上的表現，與整個L1 - l4椎體的表現相比。

材料和方法

病人群

我們回顧性分析了114例連續女性，她們在2010年至2014年間在阿卜杜勒阿齊茲國王大學醫院進行DXA掃描和CT掃描(腰椎可見時間間隔不到一年)。研究包括腹部和骨盆CT掃描、下肢血管造影、腰椎和胸腰椎計算機斷層掃描。既往脊柱手術包括脊柱內固定、植入、腰椎壓縮性骨折或椎體成形術的患者被排除在研究之外。有嚴重退行性疾病的患者也被排除在外，因為DXA結果不能用於比較。18例(15%)輕度退行性疾病患者納入研究。我們的研究包括了大約2000名患者;114例患者符合納入標準。獲得了研究倫理委員會的批準。

雙能x線吸收儀

采用標準技術對第一至第四腰椎和股骨近端進行雙能量x線骨密度測量。采用WHO骨密度分級[7]。根據報告的最低t評分將患者分為骨質疏鬆症(t評分≤−2.5)、骨質減少症(t評分介於−1.0到−2.5之間)或骨密度正常(t評分≥−1.0)。選擇腰椎或股骨頭t評分最低的患者診斷骨密度疾病。

計算機斷層掃描

計算機斷層掃描(CT)使用多檢測器CT掃描儀。我們回顧性評估了CT圖像，並在標準的放射圖像存檔和通信係統工作站評估了椎體骨密度。圖像在骨窗(窗寬為3000，窗高為700)中觀看。在L1-L4的每個VB處獲得不同的HU測量ROI(圖1):1)在VB處HU測量最低的ROI;2) VB中部或中部的ROI;3) VB內3個位置的HU測量平均值——緊低於上端板、VB中間、高於下端板——Schreiber等人[5]和Lee等人[8]描述的協議。在L1-L4軸向圖像上繪製最大的圓形ROI，排除皮質邊緣以防止體積平均。

圖1:每個腰椎的HU選擇不同的roi。ROI 1為3個軸向切片的平均HU;ROI 2為中心HU測量;ROI 3是三個切片中最低的HU。

統計分析

采用單因素方差分析(One-way variance, ANOVA)比較三個roi的平均HU值，采用Pearson Correlation評估不同roi下t -score與HU值的相關性。每個ROI處HU診斷骨密度疾病的95%敏感性和特異性也進行了評估。

結果

114例患者的平均年齡為58.2±10歲，平均絕經年齡為40.4±18.8歲。CT掃描與DXA掃描的平均間隔時間為68天±2.43%的患者接受了靜脈造影。大部分CT掃描用於轉移性檢查(70%)，10%用於腹痛檢查，20%用於腎髒疾病和其他原因檢查。

26例(22.8%)患者骨密度正常，t評分大於-1;50例(43.9%)患者t評分小於-1大於-2.5，符合骨質減少;根據DXA掃描，38例(22.8%)患者診斷為骨質疏鬆症，t評分小於-2.5。DXA t評分平均值為-1.91±1.26(-5.4 ~ -1.1)。三個具有不同ROIs的研究組L1-L4的平均HU值，正常t評分為197.8±49.7，骨質減少組為159.1±46.7,DXA評分為118.6±52.6。DXA掃描測量的平均BMD值為0.885±0.15 g/cm²(表1)。

特征	價值
患者總數	114
年齡(y)	58±10
身高(厘米)	153.3±7.11
體重(公斤)	72.1±14.1
身體質量指數	30.4±5.8
L1-L4處的洪斯菲爾德單位	157±57
DXA時的平均±SD t評分	0.191±1.26
t評分正常(<-1)的患者數	26日(33.3)
t評分(>1)	50 (43.9)
骨質疏鬆症患者t評分>-2.5	38 (22.8)

表1:腹部計算機斷層掃描和雙能x線骨密度儀掃描評估骨密度疾病患者的人口統計學特征除非另有說明，以數字(%)報告的數據。

根據DXA掃描，骨質疏鬆組患者HU平均值分別為107.82、117.5、118.64;正常DXA掃描的平均HU值分別為184.57、202.19和197.81，分別為VB L1-L4三個切片的最低、中間和平均值。圖2顯示了在不同roi下T-score與HU值之間的適度相關性。整個L1-L4段的相關係數(r)分別為0.597、0.615和0.591。所有相關性均具有統計學意義，P值均小於0.001。骨質疏鬆、骨質減少組和正常骨密度組患者在不同roi下的平均HUs差異無統計學意義(P 0.39、0.245、0.608)(表2)。

圖2:L1-L4不同感興趣區域(roi)的t評分與衰減係數(HU)的相關性。用皮爾遜相關法表示中度相關。A)中心ROI的相關係數(r)為0.615,B) 3個ROI的平均值為0.591,C) HU最低的ROI為0.597。L1-L4各roi的P值均<0.001。

t指數 分類	正常的	骨量減少	骨質疏鬆症
胡在L1-L4
平均3片	197.81±49.71	159.04±46.70	118.6±52.59
VB最低HU	184.56±47.01	145.33±43.57	107.82±51.09
VB中央HU	202.19±48.26	158.64±48.39	117.50±51.83
P值	0.396	0.245	0.608

表2:采用單因素方差分析比較不同roi的平均HU和DXA的t評分分類。
ROI:感興趣的區域;SD:標準差;胡:Hounsfieled單位;VB:椎體。

在受試者工作特征曲線(ROC)下，診斷骨質疏鬆症的HU臨界值(95%敏感性)分別為116、123和130，其中最低、中間和平均三個切片的95%特異性分別為173、177和181。HU對正常骨密度的95%敏感性值分別為137、152和145，對最低、中間和平均三個切片的95%特異性分別為152、174和169。在診斷正常和骨質疏鬆患者的不同roi下，HU的表現無顯著差異(圖3和表3)。

圖3:受試者操作曲線(ROC):在L1-L4的不同roi處獲得的HU診斷骨質疏鬆和正常骨密度的截止點。

將每個VB處的HU值與L1-L4處的平均HU值進行分析，以評估使用單個椎體(主要是L1-L4)的HU值進行BMD評估的可行性(表4)。腰椎處的HU平均值是均勻的，L1-L4處的HU平均值無統計學差異，上下腰椎處的HU平均值無統計學差異(P 0.739)。L3-L4處HU輕度下降;然而，統計上不顯著(表4)。

討論和結論

目前的研究表明，在VB的不同roi下，在L1-L4中HU分布均勻，在BMD評估的不同roi下，DXA掃描的t評分與HU之間存在中等相關性(圖2)。

和181在不同roi(表3)。

胡在L1-L4	骨質疏鬆症		正常的
	95％ 靈敏度	95％ 特異性	95％ 靈敏度	95％ 特異性
3片的HU	≤130	≤181	≤145	≤169
最低的胡	≤116	≤173	≤137	≤152
中央胡	≤123	≤177	≤152	≤174

表3:L1-L4不同roi的平均HU診斷骨質疏鬆和正常骨密度的敏感性和特異性為95%。

在一項1867例患者的大型研究中，選擇了VBs中最低的HU值進行BMD評估。在110 ~ 160的HU範圍內檢測骨質疏鬆症，90%的敏感性和特異性分別為160和100[4]。在一項涉及128名患者的研究中，研究人員記錄了VBs中最低的HU值，他們發現骨質疏鬆症的平均HU為54±25(95%置信區間CI 149-60)，正常骨密度的HU為120.8 (95% CI 111.7-130)[9]。

在另一項研究中，研究人員選擇了三個軸向切片的平均HU值，證明了HU值與DXA掃描的t得分之間的顯著相關性;骨質疏鬆症患者平均HU為78.5±32 (95% CI 61 ~ 95)，正常骨密度患者平均HU為133±37 (95% CI 118 ~ 147)[5]。

為了最大限度地利用HU進行骨密度評估，人們特別關注單個椎體(主要是l1)上的HU，這可以在不同的CT檢查中確定，包括CT胸部、腹部和腰椎。在我們的研究中，L1處的HU平均值為147.87,L1 - l4處的平均值為141.78，兩者之間沒有顯著差異，P值為0.739(表4)。我們在L1處的數據與其他集中在L1椎體的研究數據相當[4,9]。其他數據顯示，胸椎的骨密度高於腰椎[10]，上腰椎的骨密度高於下腰椎[11]，這可能與靜脈造影劑、激素或化療有關

L1 - L4			胡價值
	N	的意思是	SD	馬克斯	最小值	P值*
L1	114	147.87	54.58	348	32	0.739
L2	114	141.68	56.12	325	21
L3	114	138.75	56.10	342	14
L4	114	138.97	57.35	350	24
平均(L1-L4)	114	141.78	54.61	341.25	22.75

表4:L1-L4各椎體平均HU。
N:樣本量;SD:標準差;馬克斯:最大;分鍾:最低;胡:衰減係數。
*P值采用單因素方差分析計算。

總之，腰椎HU值與DXA掃描診斷骨密度疾病的t評分之間存在中度相關性。HU在VB中的均勻分布為骨密度評估在不同roi下的HU提供了相當的性能。這將使選擇骨密度疾病的HU具有更大的靈活性。L1的平均HU與L1 - L4的平均HU沒有差異，這將使在單個VB使用HU更加可行，並允許更多可用的CT研究用於BMD評估(CT胸、腹和腰椎)。建議進行更多患者的前瞻性研究。本研究的局限性包括研究的回顧性性質和患者數量較少，這可能會影響研究的統計效力。在文獻中沒有類似的研究發現比較不同區域的HU值的骨密度測量。

確認

作者對Salah Barnawi先生的傑出支持表示感謝。

的利益衝突

一個也沒有。

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條信息

文章類型:研究文章

引用:Batawil N, Sabiq S, Khashoggi K, Khafaji, Wazzan M，等(2017)Hounsfield單位在骨密度病診斷中的區域差異。國際內分泌代謝紊亂雜誌3(2):doi http://dx.doi.org/10.16966/2380-548X.137

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出版的曆史:

收到日期:2017年3月20日

接受日期:2017年7月20日

發表日期:2017年7月26日