不同重建层厚对定量CT椎体骨密度测量值的影响

王勇朋， 阳琰， 何生生， 钱堃， 程晓光

表1 250 mA和80 mA两组ESP不同重建层厚椎体骨密度准确度误差

定量CT(quantitative computed tomography，QCT)椎体骨密度测量常用于诊断骨质疏松、评估骨折风险及评价临床疗效，QCT骨密度测量比双能X线吸收测量法(dual energy X-ray，DXA)具有一定优势[1]，而且，CT图像还能观察骨细节，用于诊断骨疾病及评估骨折风险，因此，QCT骨密度测量越来越得到临床认可。

国际临床骨密度学会(the International Society for Clinical Densitometry，ISCD)2007推荐[2]：3D QCT椎体密度测量重建层厚1～3 mm。目前，不同厂家CT机重建参数不统一，文献采用：0.625 mm、1 mm、1.25 mm、1.3 mm、3 mm等重建层厚均有报道[3-5]，但重建层厚对骨密度测量值的影响，至今未见相关报道。欧洲腰椎体模(European spine phantom，ESP)为国际公认骨密度标准，用于评估骨密度测量的准确性，评估骨密度测量仪器间标准化和相互校准[5]。本研究采用标准骨密度的ESP，评估不同重建层厚对QCT骨密度测量值准确度误差的影响，为制定最佳QCT骨密度测量协议提供理论依据。

材料与方法

1.临床资料

回顾性分析本院2017年7月-10月90例腰椎CT骨密度测量者原始图像，其中男53例、女37例，年龄27岁～83岁，平均48.8岁。病例纳入标准：所有病例经临床和其他相关检查排除影响骨代谢的慢性病(如甲状旁腺病变、恶性肿瘤等)、陈旧性椎体骨折及服用引起骨代谢的药物(如激素类等)者。

2.材料

ESP(编号N0145，德国ORM)：由环氧树脂制成的塑料加上其他各种成分达到水和骨等效的固体材料组成，包含有三个松质骨密度不等的椎体，三个椎体的松质骨的羟基磷灰石密度分别是50 mg/cm3、100 mg/cm3、200 mg/cm3。分别记为“L1、L2、L3”。

3.检查设备与方法

采用GE Optima CT680 Series螺旋CT机，ESP和患者均头先进，目标区域置于校准体模上，体模区域无任何异物。ESP扫描参数：管电压120 kV，机架转速0.6 s/r，层厚5 mm，螺距0.984，扫描视野(scanning field of view，SFOV)50 cm，固定床高130 cm，管电流分别为250 mA(腰椎扫描)和80 mA(低剂量扫描)，两组进行容积扫描重复10次。90例患者均为腰椎扫描条件。重建方式：矩阵512×512，标准算法，显示视野(displaying field of view，DFOV)40 cm，重建层厚分别采用0.625 mm、1.25 mm、2.5 mm。

骨密度测量：将不同重建层厚数据传送到美国Mindways 骨密度工作站，采用骨密度分析软件(QCT PRO TM 3D脊柱骨密度应用模块，4. 0 Mindways Software，Inc．)。2007 ISCD推荐[2]：依据L1、L2骨密度均值评估骨量。准确度误差计算公式[5]：误差=(测量值一真实值)/真实值×100%。

4.统计学分析

结 果

1.两组扫描参数不同重建层厚椎体骨密度

250 mA和80 mA两组椎体骨密度准确度误差均以L1最大、L3最小；两组L1、L2椎体骨密度准确度误差均为正值，而L3椎体骨密度准确度误差正、负值均有(表1)。两组L1、L2、L3不同重建层厚椎体骨密度准确度误差均通过正态性检验及方差齐性检验，两组L1、L2、L3椎体骨密度准确度误差在不同重建层厚间差异均无统计学意义(P>0.05)，两组L1-3椎体平均骨密度测量值的准确度误差均以1.25 mm重建层厚最小(因ESP不同椎体间准确度误差相差大，两组不同重建层厚L1-3椎体平均骨密度测量值准确度误差未行统计学分析)。

2.1.25 mm重建层厚ESP结果

250 mA和80 mA两组间1.25 mm重建层厚ESP的 L1、L2、L3椎体骨密度准确度误差间差异均无统计学意义(P>0.05，表2)。

表2 250 mA和80 mA两组1.25 mm椎体骨密度准确度误差

3.90例患者不同重建层厚L1、L2骨密度均值结果

90例患者重建层厚0.625 mm、1.25 mm、2.5 mm L1和L2骨密度均值分别为(132.392±36.223) mg/cm3、(130.317±35.429) mg/cm3、(131.792±35.895) mg/cm3。所有数据均通过正态性检验及方差齐性检验，不同重建层厚间L1和L2骨密度均值差异无统计学意义(F=0.80、P>0.05)。

讨 论

骨密度测量准确度误差是指骨密度测量值反映真实值的一致程度，也称准确性、准确度，可以通过扫描已知"真实骨密度"的ESP获得。本研究250 mA和80 mA两组中，采用0.625 mm、1.25 mm、2.5 mm重建层厚间ESP L1、L2、L3椎体骨密度准确度误差差异均无统计学意义，重建层厚对骨密度测量值的影响无明确差异，该结果在临床90例患者不同重建层厚的L1和L2骨密度均值中得到印证。两组ESP均以1.25 mm重建层厚的L1-3椎体骨密度准确度误差最小，且最接近真实值。孙海宁等[6]对肺小结节容积定量研究中也发现，0.625 mm、1.25 mm重建层厚间容积定量准确度误差无差异，同样0.625 mm重建层厚准确度误差相对较大。0.625 mm重建层厚准确度误差大可能原因：重建层厚越薄，噪声增加，使CT值增加[1]，也与部分容积效应有关[6]。

骨密度测量临床主要作用是筛查骨密度异常并评估骨折风险[7]，因此，骨细节显示非常重要。重建层厚主要影响图像空间分辨力、信噪比，层厚越小其空间分辨力越高，细小结构显示越清晰，但信噪比明显下降，反之，随着重建层厚的增加，噪声减小，但空间分辨力下降，图像模糊[1,3,6]。秦卫和等[8]研究不同重建层厚对肾小动脉分支显示时发现，0.5 mm、1.0 mm、1.5 mm重建层厚间对血管小分支显示无统计学差异，2.0 mm重建层厚与前三组间对血管小分支显示均有明显差异。Museyko等[3]认为低剂量QCT噪声比较大时宜采用1～1.3 mm重建层厚。因此，同时兼顾骨密度测量准确性及图像质量，优化QCT扫描协议时，笔者推荐重建层厚宜选用1～1.5 mm。

本研究中ESP椎体骨密度越大，准确度误差越小， L1椎体骨密度准确度误差稍超出文献报道4%～15%范围[5]，250 mA和80 mA两组结果规律一致，而且两组间1.25 mm重建层厚L1、L2、L3椎体骨密度准确度误差间均无差异，说明测量结果一致性好，结果可靠，可能跟CT机本身及ESP L1、L2椎体准确度误差均为正值有关。同时也提示骨密度≤100 mg/cm3时，该台CT机骨密度测量值偏大，特别对于骨质疏松患者，评估骨折风险时，应考虑到准确度误差因素。

本研究的不足之处在于没有考虑机器间精密度误差等影响因素，研究结论还需由不同的CT机进一步印证。