骨質(zhì)疏松老年婦女骨密度及骨質(zhì)量的多層螺旋CT研究.pdf

1、第一部分骨質(zhì)疏松老年婦女腰椎MSCT的定量研究目的：應(yīng)用MSCT設(shè)備經(jīng)vQCT技術(shù)分別對骨質(zhì)疏松性椎體骨折老年婦女與無骨折老年婦女腰椎進行多個容積性BMD指標的測量，評價其區(qū)分骨質(zhì)疏松性骨折老年婦女的能力，評價三維BMD指標的測量精度，通過此類指標的數(shù)值探討老年婦女骨質(zhì)疏松性椎體骨折的閾值。同時對骨質(zhì)疏松性椎體骨折與無骨折老年婦女腰椎結(jié)構(gòu)的變化情況進行比較。 材料與方法：在來我院行腰椎及股骨近端DXA檢查的老年婦女中，將按照WH

2、O推薦標準診斷為骨質(zhì)疏松癥并有脊椎骨折的26例病人歸為第一組，平均年齡67.8±5.1歲。選擇年齡與第一組相匹配的無脊椎骨折的30例老年婦女歸為第二組，平均年齡65.9±5.4歲。應(yīng)用GELightSpeed16型MSCT設(shè)備對56例病人腰椎L1、L2椎體范圍及置于體后的QCT測量配套體模同時行容積掃描，掃描參數(shù)：120kVp，240mAs，螺距(pitch)1.375：1，掃描預(yù)設(shè)層厚10mm，DFOV為320mm。將原始數(shù)據(jù)回顧性重

3、建，形成約L1及L2椎體層厚為1.25mm的橫斷面影像，傳輸至Sun公司ADW4.0型計算機工作站行多平面重組(multipleplanarreformation，MPR)和容積再現(xiàn)(volumerendering,VR)處理。在二維CT橫斷面像中應(yīng)用QCT-5000TM軟件包測量L1及L2椎體小梁骨BMD(2D-TRAB)、腰椎整體骨BMD(2D-INTGL)，另在3D-VR影像中測量L1及L2椎體整體骨BMD(3D-INTGL)、皮

4、質(zhì)骨BMD(3D-CORT)、小梁骨BMD(3D-TRAB)，單位為mg/cm3。DXA(GE-Lunar公司DPX型)測量指標為腰椎正位BMD(AP-SPINE)，單位為g/cm2，腰椎正位表觀BMD(bonemineralapparentdensity,BMAD)，單位mg/cm3。 另在作腰椎、腹部MSCT檢查(參數(shù)同前)的病人中選擇10例2D-TRAB指標值正常的老年婦女(平均年齡67.1±5.1歲)作為正常組，測量L1

5、椎體的上述5項指標BMD值，重復(fù)放置體模和擺放病人體位再次行MSCT掃描，計算各指標的測量精度。對正常組L1椎體MSCT重建影像行后處理：①橫斷面CT值變化曲線(即Profile模式)分析；②觀察L1椎體結(jié)構(gòu)變化：在椎體中部邊長為20mm的正方體內(nèi)測量骨小梁容積，以bonevolume/totalvolune，BV/TV)表示。同時對前述56例骨質(zhì)疏松老年婦女中隨機選取10例病人計算L1椎體BV/TV并與正常婦女組比較。比較兩組老年婦女

6、之間上述7組BMD值差異時進行方差分析(ANOVA，SPSS11.5軟件包)；經(jīng)ROC曲線分析3D-TRAB、3D-INTGL區(qū)分第一、第二組老年婦女的能力。在56例病人中對2D-TRAB與3D-TRAB、2D-INTGL與3D-INTGL、3D-INTGL與BMAD間進行回歸分析。10例骨質(zhì)疏松老年婦女L1椎體內(nèi)BV/TV值與正常組老年婦女比較采用t檢驗。 結(jié)果：第一、二組之間AP-SPINE、BMAD中的差異無統(tǒng)計學意義；5

7、項容積性BMD測量指標在兩組病人間的差異均有統(tǒng)計學意義，第一組比第二組的容積性BMD數(shù)值下降幅度為18％～23％。3D-INTGL值選取157.75mg/cm3時，其區(qū)分兩組老年婦女的敏感度、特異度及準確度分別為80.8％、86.7％及83.9％，比3D-TRAB上的BMD值更有能力區(qū)分骨質(zhì)疏松性椎體老年骨折婦女與無骨折老年婦女。2D-TRAB與3D-TRAB，2D-INTGL與3D-INTGL數(shù)值間具有較高的相關(guān)關(guān)系，r2值分別為0.

8、94、0.73。3D-INTGL與BMAD相關(guān)關(guān)系無統(tǒng)計學意義。骨質(zhì)疏松老年婦女L1椎體小梁骨結(jié)構(gòu)稀疏，局限性骨小梁中斷，骨小梁體積明顯減少。10例骨質(zhì)疏松老年婦女L1椎體BV/TV值為8.12％±1.96％，明顯低于正常老年婦女39.13％±2.15％,P＜0.01。 結(jié)論：通過MSCT設(shè)備中vQCT技術(shù)的腰椎容積性BMD指標區(qū)分骨質(zhì)疏松性椎體骨折與無骨折老年婦女的能力優(yōu)于DXA，其精確度與DXA相近，有利于骨質(zhì)疏松的療效監(jiān)測

9、；L1、L2椎體3D-INTGL指標的骨折閾值選取157.75mg/cm3時可使敏感度、特異度及準確度分別達到80.8％、86.7％及83.9％，可用于對骨質(zhì)疏松性椎體骨折進行預(yù)測；首次提出MSCT的3D重組影像中檢測椎體結(jié)構(gòu)的變化有利于較全面地衡量骨質(zhì)疏松狀況。 第二部分骨質(zhì)疏松老年婦女股骨近端MSCT的定量研究目的：通過MSCT設(shè)備中vQCT技術(shù)對骨質(zhì)疏松性椎體骨折及無骨折老年婦女股骨近端進行多個容積性BMD指標的測量，比較

10、兩組婦女股骨近端小梁骨、皮質(zhì)骨和整體骨容積性BMD的差異，評價骨質(zhì)疏松性椎體骨折對股骨近端骨密度的影響程度。 材料與方法：將26例骨質(zhì)疏松性椎體骨折病人歸為第一組，年齡與第一組匹配的無脊椎骨折的30例骨質(zhì)疏松老年婦女歸為第二組(56例病人資料同第一部分)。應(yīng)用GELightSpeed16型MSCT設(shè)備對56例病人股骨近端及置于體后的QCT測量配套體模同時行容積掃描，掃描參數(shù)和左側(cè)股骨近端3D影像重組方法同第一部分。在3D-VR影

11、像中沿左股骨頸長軸方向確定數(shù)個與之相垂直的平面作為固定的解剖學標記，選取左側(cè)股骨近端整體骨、股骨頸及粗隆間測量興趣體積(VOI)，經(jīng)SunADW4.0計算機工作站直方圖(Histogram)功能測量左側(cè)股骨頸3D小梁骨BMD(N-TRAB)、3D整體骨BMD(N-INTGL)，左側(cè)粗隆間3D小梁骨BMD(T-TRAB)、3D整體骨BMD(T-INTGL)，左側(cè)股骨近端3D小梁骨BMD(FEM-TRAB)、3D皮質(zhì)骨BMD(FEM-COR

12、T)和3D整體骨BMD(FEM-INTGL)值，單位mg/cm3，以及左側(cè)髖軸長度(hipaxiallength，HAL，單位cm)。在56例病人中隨機選取10例病人，重復(fù)放置體模和擺放體位后掃描、測量左側(cè)股骨近端上述7項vQCT指標值及HAL值以計算測量精度。DXA(GE-Lunar公司DPX型)測量指標為左側(cè)股骨頸(NECK)、Wards三角區(qū)BMD(WARDS)及粗隆間BMD(TROCH)，單位g/cm2。比較兩組老年婦女間10項

13、BMD指標差異采用方差分析(ANOVA，SPSS11.5)。 結(jié)果：兩組老年婦女間股骨近端容積性BMD數(shù)值除FEM-CORT一項指標外其差異存在統(tǒng)計學意義，在調(diào)節(jié)年齡和體型因素后仍然在差異，第一組老年婦女比第二組容積性BMD值下降程度為14％～18％，且vQCT技術(shù)中股骨近端容積性BMD的測量精度較高；兩組間DXA指標中BMD值的差異在調(diào)節(jié)年齡和體型因素后無統(tǒng)計學意義；在T-TRAB指標中第一組老年婦女比第二組的BMD值下降幅度

14、達17.7％，高于N-TRAB中BMD值的下降度14.3％；骨質(zhì)疏松老年婦女HAL平均值為9.84±0.91cm。 結(jié)論：首次應(yīng)用MSCT進行股骨近端vQCT測量。 第三部分骨質(zhì)疏松老年婦女腰椎有限元分析目的：對骨質(zhì)疏松老年婦女腰椎應(yīng)用MSCT掃描并在計算機工作站形成的L1椎體三維影像建立骨質(zhì)疏松老年婦女椎體三維有限元模型，分析骨質(zhì)疏松性腰椎椎體的應(yīng)力分布情況，探討FEA方法對骨質(zhì)疏松性椎體骨折老年婦女和無椎體骨折老年婦

15、女腰椎骨強度進行在體評估的應(yīng)用價值。材料與方法：對在我院進行腰椎及股骨近端DXA檢查診斷為骨質(zhì)疏松癥的老年婦女中的1例志愿者進行腰椎L1及L2水平MSCT(GELightSpeed16型)掃描，參數(shù)：120kVp，240mAs，X線束準直為0.625mm，16數(shù)據(jù)處理通道模式，DFOV為320mm。隨后行L1椎體vQCT測量?；仡櫺灾亟〞r形成層厚為0.625mm的橫斷面影像，DFOV96mm，輸入計算機工作站并經(jīng)Mimics軟件對進行“

16、計算機雕刻”處理，再經(jīng)ANSYS7.0軟件劃分有限元網(wǎng)格，建立骨質(zhì)疏松老年婦女椎體有限元模型。在有限元模型中進行生物力學參數(shù)計算。在前述第一和第二組病人中分別隨機選取5例病人，在骨質(zhì)疏松老年婦女椎體有限元模型中觀察在生理載荷條件下椎體中部皮質(zhì)骨邊緣的應(yīng)力分布及應(yīng)變數(shù)值，計算椎體內(nèi)應(yīng)變≥5000μstrain的小梁骨體積占骨小梁總體積的比率，統(tǒng)計學分析應(yīng)用t檢驗。 結(jié)果：椎體皮質(zhì)骨應(yīng)力水平較高，但各部位存在不均一性表現(xiàn)。小梁骨應(yīng)力

17、水平較骨皮質(zhì)低，在椎體中部略偏后方和上下終板附近應(yīng)力水平較高，數(shù)值范圍為11.6MPa～15.4MPa。椎體中部前緣以及同水平左、右側(cè)部應(yīng)變在骨質(zhì)疏松性椎體骨折老年婦女的平均值分別為0.035strain、0.078strain和0.086strain，相對于無骨折婦女數(shù)值0.027strain、0.057strain和0.065strain有增高的趨勢。5例骨質(zhì)疏松性椎體骨折老年婦女椎體內(nèi)具骨折危險性小梁骨體積占骨小梁總體積的比率平均