崔 旋，黃世豪，韓合理，郁萬江*

(1.濰坊醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)影像學(xué)院，山東 濰坊 261053；2.大連醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)系，遼寧 大連 116044；3.青島市市立醫(yī)院東院區(qū)放射科，山東 青島 266071)

骨質(zhì)疏松現(xiàn)已成為影響人類健康的重要危險因素之一[1]，測量骨密度(bone mineral density, BMD)是診斷骨質(zhì)疏松的主要手段。目前測量BMD主要有2種方法，即雙能X線吸收法(dual-energy X-ray absorptiometry, DXA)和定量CT(quantitative computed tomography, QCT)。能譜CT是新興BMD測量方法，但既往研究[2]表明GE寶石能譜CT測量BMD相對QCT并無明顯優(yōu)勢。Revolution CT采用新一代寶石高清探測器和算法[3]，大幅提升了能譜成像質(zhì)量，且輻射劑量明顯減低。本研究采用Revolution CT以不同管電流及球管轉(zhuǎn)速條件對歐洲腰椎體模(European spin phantom， ESP)進行能譜成像，觀察其測量ESP BMD的準(zhǔn)確性及可重復(fù)性。

1 材料與方法

1.1 材料 采用ORM公司ESP(No.145)[4],主要成分為環(huán)氧樹脂塑料及羥基磷灰石(hydroxyapatite， HAP)，其成分構(gòu)成比例X線衰減等同于水和HAP，所測BMD包括3個不同椎體(L1、L2、L3)，對應(yīng)HAP值依次為50、100和200 mg/cm3。

1.2 儀器與方法 采用2臺GE Revolution 256排CT機對體模進行能譜掃描，每次掃描前均先行空氣校正。將體模放置于掃描床正中央，床高135 cm，選擇能譜模式掃描，140/80 kVp高低電壓瞬時切換，螺距固定為0.984∶1，準(zhǔn)直寬度128×0.625 mm，分別采用球管轉(zhuǎn)速0.5 s/rot搭配5組管電流(200、240、280、320及365 mA)，球管轉(zhuǎn)速0.6 s/rot搭配5組管電流(195、235、280、320及360 mA)，球管轉(zhuǎn)速0.8 s/rot搭配5組管電流(190、230、275、315及355 mA)，球管轉(zhuǎn)速1.0 s/rot搭配5組管電流(185、230、270、315及355 mA)，共計20組能譜掃描條件，每組條件各掃描10次；掃描層厚、層間距均為5 mm，圖像重建層厚、層間距均為1.25 mm。將重建數(shù)據(jù)傳輸?shù)紾E AW 4.7工作站。記錄各組掃描條件對應(yīng)的CT容積劑量指數(shù)(volume CT dose index, CTDIvol)。先以一臺Revolution CT進行掃描，以統(tǒng)計分析篩選適當(dāng)條件后，再于另一臺同型號Revolution CT上應(yīng)用該條件進行掃描。

1.3 測量HAP值 由2名主治醫(yī)師分別在AW 4.7工作站利用GSI Viewer以HAP-水基物質(zhì)測量體模HAP值。在椎體正中層面分別設(shè)置圓形ROI，面積均為408.42 mm2，盡可能多地包含層面中的骨松質(zhì)，避開骨皮質(zhì)及其椎弓根等BMD較高區(qū)域(圖1、2)。測量2次，取平均值。

圖1 正中矢狀位測量ESP椎體HAP值，自上到下分別代表L1、L2、L3椎體 圖2 球管轉(zhuǎn)速0.8 s/rot、管電流230 mA條件下，L1(A)、L2(B)、L3(C)椎體HAP測值分別為50.41、99.89及201.28 mg/cm3

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 23.0統(tǒng)計分析軟件。采用單因素方差分析比較不同掃描條件下L1、L2、L3椎體HAP測值。以單樣本t檢驗比較不同條件下HAP測值與對應(yīng)體模椎體真實值，對同型號不同設(shè)備所獲HAP測值采用兩獨立樣本t檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同掃描條件下HAP測值比較 不同掃描條件下各椎體間HAP測值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(FL1=46.670,PL1<0.001；FL2=39.087,PL2<0.001；FL3=105.870,PL3<0.001)。以球管轉(zhuǎn)速0.8 s/rot搭配管電流230 mA、球管轉(zhuǎn)速1.0 s/rot搭配管電流315 mA時，HAP測值與體模真實值之間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。見表1。

表1 不同條件下L1、L2、L3椎體HAP測值與體模HAP真實值比較(mg/cm3，±s)

表1 不同條件下L1、L2、L3椎體HAP測值與體模HAP真實值比較(mg/cm3，±s)

CT掃描條件球管轉(zhuǎn)速(s/rot)管電流(mA)L1 測值真實值t值P值L2測值真實值t值P值L3測值真實值t值P值18554.62±1.0214.350 0.001106.24±1.5912.42 0.001207.61±1.1520.983 0.00123051.20±1.203.1500.010102.26±0.6810.42 0.001201.20±1.302.9180.0171.027053.90±0.805015.360 0.001105.05±0.8910019.63 0.001204.99±1.3420011.788 0.00131550.49±0.841.8500.090100.68±1.012.1420.061199.54±1.08-1.3390.21335550.85±0.803.330 0.001101.45±1.273.600.006199.40±0.74-2.5060.03419050.94±1.212.4500.030101.63±0.727.186 0.001201.13±1.392.5670.03023050.58±0.882.0700.060100.82±1.242.0920.066200.43±0.801.6860.1260.827551.94±0.69508.850 0.001103.48±0.9710011.35 0.001202.00±0.962006.570 0.00131553.06±0.6714.550 0.001103.84±0.9113.35 0.001202.18±0.877.891 0.00135552.28±0.868.390 0.001102.6±0.978.449 0.001201.81±0.698.262 0.00119553.54±0.72 0.001103.97±1.0511.91 0.001203.10±0.4621.345 0.00123553.06±0.8111.930 0.001103.53±2.225.0370.001202.56±0.7211.234 0.0010.628053.23±0.845015.620 0.001103.48±1.0510010.46 0.001202.68±0.8220010.300 0.00132054.87±0.9112.340 0.001104.92±1.1113.99 0.001203.57±0.9212.341 0.00136055.32±0.9118.500 0.001105.11±0.7920.39 0.001204.07±1.399.248 0.00120058.51±1.6316.500 0.001111.43±1.7210021.01 0.001213.52±2.2219.278 0.00124055.71±0.6428.120 0.001106.00±1.999.560 0.001203.23±0.5119.897 0.0010.528052.25±1.28505.547 0.001102.59±1.067.702 0.001198.77±1.70200-2.2800.04932052.74±0.5416.120 0.001102.78±1.207.340 0.001197.41±0.84-9.786 0.00136551.55±0.925.340 0.001101.40±1.253.5550.006197.91±0.45-14.530 0.001

2.2 不同CT設(shè)備間測量結(jié)果比較 選擇球管轉(zhuǎn)速0.8 s搭配管電流230 mA、球管轉(zhuǎn)速1.0 s搭配管電流315 mA，在另一臺Revolution CT機上重復(fù)進行ESP能譜掃描，2臺設(shè)備(標(biāo)記為CT1、CT2)間L1、L2、L3椎體HAP測值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。見表2。

表2 2臺CT在1.0 s/rot、315 mA及0.8 s/rot、230 mA條件下各椎體HAP測值比較(mg/cm3，±s)

表2 2臺CT在1.0 s/rot、315 mA及0.8 s/rot、230 mA條件下各椎體HAP測值比較(mg/cm3，±s)

椎體1.0 s/rot、315 mA CT1CT2t值P值0.8 s/rot、230 mACT1CT2t值P值L150.49±0.8450.43±0.880.1700.86650.58±0.8849.76±0.961.9730.064L2100.68±1.01100.56±0.850.2900.775100.82±1.24100.46±1.360.6140.547L3199.54±1.08199.84±1.40-0.5340.610200.43±0.8199.54±1.351.7950.089

2.3 輻射劑量 相同轉(zhuǎn)速下，CTDIvol隨管電流增加而增大；相同管電流下，CTDIvol隨轉(zhuǎn)速增高而增大。以球管轉(zhuǎn)速0.8 s/rot搭配管電流230 mA時，CTDIvol為9.09 mGy；1.0 s/rot搭配315 mA時，CTDIvol上升為15.46 mGy。見表3。

表3 不同掃描條件下CTDIvol值

3 討論

3.1 Revolution CT測量BMD的必要性和可行性 既往文獻[5-11]報道，能譜CT可用于測量BMD，但不同研究之間結(jié)果存在差異。Revolution CT具備最新能譜成像功能，其覆蓋范圍、掃描速度、能量切換效率及數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度等均較以往能譜CT大幅度提高[3]。理論上，硬件和軟件改進對于測量BMD的準(zhǔn)確性應(yīng)產(chǎn)生正向影響，但目前少見以Revolution CT能譜成像測量腰椎BMD的研究報道。本研究采用Revolution CT能譜成像技術(shù)對ESP進行掃描，探討Revolution CT測量腰椎BMD的準(zhǔn)確性以及同型號不同設(shè)備之間測量結(jié)果的可重復(fù)性，以期為臨床應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

3.2 Revolution CT能譜成像測量ESP BMD的準(zhǔn)確性及可重復(fù)性 物質(zhì)分離技術(shù)是能譜CT的一大特性，其基礎(chǔ)是人體內(nèi)任何組織的X線吸收特性均可由另外2種基物質(zhì)來表達。腰椎主要成分為HAP，其含量在很大程度上決定BMD，而BMD反映骨強度[12]。本研究所用ESP主要成分是HAP及環(huán)氧樹脂塑料，等同于HAP和水，故采用HAP-水基物質(zhì)對這種分離技術(shù)是合理的。

本研究結(jié)果顯示，以球管轉(zhuǎn)速1.0 s/rot搭配管電流315 mA、球管轉(zhuǎn)速0.8 s/rot搭配管電流230 mA時，HAP測值與真實值之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示準(zhǔn)確性較高，即利用Revolution CT可準(zhǔn)確測量BMD；0.5 s/rot、0.6 s/rot球管轉(zhuǎn)速條件下測量結(jié)果相對欠佳，可能與球管轉(zhuǎn)速過快、能譜信息采集量相對較少有關(guān)，只有當(dāng)球管轉(zhuǎn)速與管電流達到某種平衡狀態(tài)時，能譜信息采集量不易遺漏，測量結(jié)果才能相對準(zhǔn)確。本研究針對篩選出的掃描條件(1.0 s/rot、315 mA或0.8 s/rot、230 mA)利用同型號不同設(shè)備進行重復(fù)性檢驗，結(jié)果顯示CT1與CT2測量結(jié)果差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示可重復(fù)性較好，即Revolution CT測量ESP BMD結(jié)果穩(wěn)定。以球管轉(zhuǎn)速0.8 s/rot搭配230 mA管電流，不僅能保證測量BMD的準(zhǔn)確性，且CTDIvol僅為9.09 mGy，相比既往研究[13]減少約64%。

綜上所述，采用Revolution CT進行一次能譜掃描，利用所得數(shù)據(jù)不僅可測量腰椎BMD，還能獲得掃描范圍內(nèi)所有能譜信息，從而最大程度發(fā)揮CT檢查的信息功能[14-15]，且輻射劑量相比平掃明顯降低。但本研究僅針對體模，未進行人體腰椎掃描，有待進一步完善。