徐良洲 ，黃 波，程曉光，程克斌，張 鑫，劉 華，汪 鵬，劉 堅，蔡青蓉

（1.湖北省武漢市中醫(yī)醫(yī)院放射科，湖北 武漢 430014；2.北京積水潭醫(yī)院放射科，北京 100035；3.北京市公安司法鑒定中心，北京 100050）

骨質(zhì)疏松是指骨量下降的系統(tǒng)性病變，常見于老年人，尤其是絕經(jīng)期婦女［1］。骨質(zhì)疏松導(dǎo)致骨強度下降而使骨折風(fēng)險增加，其中以椎體壓縮性骨折最常見［2］。目前臨床大多數(shù)患者并不是在骨折第一時間到醫(yī)院就診，因而不易獲取骨折發(fā)生的準確時間，給治療帶來困難。同時，椎體壓縮性骨折可引起持續(xù)疼痛，而目前并無有效方法判斷疼痛變化及預(yù)后。

傳統(tǒng)MRI通過觀察椎體壓縮性骨折導(dǎo)致的骨髓水腫及其進展判斷骨折發(fā)生時間及相應(yīng)的臨床癥狀，然而這種方法基于閱片者的經(jīng)驗而無客觀標準［3］。近年來，成像信號強度的直方圖分析得到廣泛應(yīng)用，其可全面客觀反映研究數(shù)據(jù)組成和分布，目前T1增強、T2、ADC等參數(shù)的直方圖分析［4-7］已有報道。本研究通過對比骨折后不同時間的T2WI直方圖，探討直方圖參數(shù)在判斷骨折發(fā)生時間中的可行性，同時評價直方圖參數(shù)與疼痛評分的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集武漢市中醫(yī)醫(yī)院2017年8月至2018年8月因負重或跌倒摔傷2周內(nèi)就診、經(jīng)CT或MRI診斷為胸腰椎單純壓縮性骨折患者56例，以受傷當(dāng)日為首日計算，分別在傷后30 d和90 d行MRI檢查隨訪。其中，20例未能完成所有檢查，4例圖像質(zhì)量不佳無法分析，最終32例獲得完整的MRI資料。其中男10例，女22例；年齡54～76歲，平均（67.2±7.9）歲。本研究經(jīng)我院倫理委員會批準，患者均簽署檢查知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE 1.5 T HDxt超導(dǎo)型MRI掃描儀，8通道脊柱專用相控陣線圈?；颊呷⊙雠P位，頭先進。掃描序列包括矢狀位常規(guī)T1WI、T2WI及T2WI壓脂。T1WI參數(shù)為：FOV 32 cm×32 cm～36 cm×36 cm，TE 10 ms，TR 500 ms，矩陣320×256，層厚4 mm，層距1 mm，帶寬41.67 kHz，NEX 2；T2WI參數(shù)為：TE 102 ms，TR 4 500 ms，矩陣320×224，層厚4 mm，層距1 mm，NEX 2；T2WI壓脂序列參數(shù)：TE 102 ms，TR 4 500 ms，矩陣320×224，層厚4 mm，層距1 mm，NEX 4，壓脂方法采用頻率選擇飽和法。

1.3 視覺模擬疼痛評分 采用問卷調(diào)查形式，對所有患者的疼痛程度進行評分，最后由同一名骨科醫(yī)師進行復(fù)核。評分標準如下：0分，幾乎無疼痛；1～3分，輕微疼痛（妨礙很少的日?；顒樱?～6分，中度疼痛（顯著妨礙日?；顒樱?；7～10分，重度疼痛（無法走路，不能從事日?；顒樱?。

1.4 直方圖分析 使用Image J軟件，由2名分別具有5年及7年骨肌系統(tǒng)影像診斷經(jīng)驗的醫(yī)師進行數(shù)據(jù)測量及分析。選擇骨折水腫區(qū)的最大層面，在30 d和90 d的T2WI壓脂序列上勾畫水腫區(qū)的整個范圍，并分別以T2信號強度值作為X軸，相應(yīng)的像素值作為Y軸生成T2WI直方圖并進行分析，計算水腫區(qū)平均值、中位數(shù)、標準差、峰度值和偏度值。此外，為了克服個體差異，將不同時間骨折參數(shù)進行標準化，即同時選擇正常椎體生成直方圖參數(shù)，以骨折椎體直方圖參數(shù)除以正常椎體直方圖參數(shù)作為最終值。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 使用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件，結(jié)果以表示。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（intra-class correlation coefficient，ICC）評估2名醫(yī)師測量結(jié)果的一致性。采用Pearson相關(guān)性分析計算T2WI直方圖參數(shù)，以及其與疼痛評分的相關(guān)性。采用K-S檢驗分析數(shù)據(jù)的正態(tài)分布性，檢驗結(jié)果服從正態(tài)分布。采用獨立樣本t檢驗比較骨折不同時間T2WI直方圖參數(shù)的差異。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 影像表現(xiàn)及直方圖定量參數(shù) 在T2WI壓脂序列上，壓縮性骨折早期表現(xiàn)為明顯的骨髓水腫高信號，隨著骨折的愈合，高信號區(qū)域減少，信號逐漸下降（圖1）。

2名醫(yī)師對直方圖參數(shù)測量結(jié)果均有較好的一致性（ICC＞0.8）。骨折30 d時椎體T2WI直方圖的平均值、中位數(shù)、標準差、峰度值及偏度值分別為82.17±21.91、23.66±11.71、84.72±23.29、0.27±0.12和0.33±0.16，而在骨折90 d時，其相應(yīng)直方圖參數(shù)分別為61.39±23.22、17.83±9.47、63.66±23.53、0.26±0.11和0.19±0.09。將參數(shù)標準化后，30 d時的平均值、標準差、中位數(shù)和偏度值均高于90 d時（均P＜0.05），而峰度值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）（表1）。

表1 骨折不同時間標準化后T2WI直方圖參數(shù)值對比

2.2 相關(guān)性分析 骨折不同時間后T2WI直方圖的平均值、標準差、中位數(shù)、峰度值、偏度值與患者疼痛評分的相關(guān)系數(shù)分別為0.892、0.096、0.912、0.013和0.025，其中平均值和中位數(shù)均有顯著相關(guān)性，而標準差、峰度值和偏度值相關(guān)性較低（圖2）。

3 討論

壓縮性骨折患者臨床表現(xiàn)為骨折部位劇烈疼痛及活動能力受限，通常需臥床休息，會引起肺功能下降甚至增加死亡的風(fēng)險，因此骨折的早期診斷和及時治療極為重要。在椎體壓縮性骨折診療過程中，骨折時間的判斷具有重要意義。影像學(xué)檢查如X線和CT可直接顯示骨折椎體的楔形變，CT能進一步顯示骨折線甚至輕微的不全骨折。然而，椎體主要由松質(zhì)骨組成，當(dāng)骨折導(dǎo)致骨小梁斷裂出血后，骨折愈合的組織病理學(xué)表現(xiàn)為骨細胞和毛細血管增生、新骨形成修復(fù)的過程，無類似皮質(zhì)骨的骨痂形成，因此X線或CT都不能觀察骨折的愈合過程。MRI能觀察出血、水腫和脂肪組織的信號變化，及時發(fā)現(xiàn)松質(zhì)骨不同時期的病理改變。據(jù)報道［8］，在骨折3～14 d內(nèi)，骨髓水腫在T1WI和T2WI序列上與正常骨髓信號一致或略升高或降低，而T2WI壓脂序列骨髓水腫表現(xiàn)為大片狀顯著高信號。隨著骨折的愈合，大多數(shù)患者在7～60 d時，骨髓水腫T1WI、T2WI上信號下降，而T2WI壓脂序列表現(xiàn)為點狀、線狀高信號，這提示骨折的早期修復(fù)。骨折完全愈合約1年，這時在T1WI、T2WI及T2WI壓脂序列上骨折區(qū)和正常椎體信號一致，表明血腫或機化組織完全被清除。目前臨床上即根據(jù)以上骨髓水腫信號變化特點判斷骨折時間，但這種方法依賴于主觀診斷經(jīng)驗而不適于廣泛應(yīng)用。

本研究通過對骨髓水腫特征的定量研究，能更客觀地評價骨折的愈合過程，從而幫助判斷骨折的發(fā)生時間。

圖1 女，64歲，T9椎體壓縮性骨折，椎體變扁，骨髓水腫 圖1a～1d 30 d圖像 圖1a T1WI可見椎體有部分低信號（箭頭） 圖1b T2WI可見椎體大部分呈低信號（箭頭） 圖1c T2WI壓脂可見椎體大部分信號升高（箭頭） 圖1d T2WI壓脂直方圖 圖1e～1h 90 d圖像 圖1e，1f T1WI可見椎體部分低信號范圍縮小（箭頭） 圖1g T2WI壓脂可見信號升高，范圍顯著縮小 圖1h T2WI壓脂直方圖

圖2 骨折不同時間T2WI直方圖參數(shù)與疼痛評分的相關(guān)分析圖 圖2a～2e分別為平均值、標準差、中位數(shù)、峰度值及偏度值

本研究在T2WI壓脂序列上對骨髓水腫的整體范圍進行直方圖分析［9］。在直方圖參數(shù)中，平均值和中位數(shù)分布反映數(shù)據(jù)平均水平和集中趨勢；標準差反映數(shù)據(jù)偏離平均值的分散程度，越大表明數(shù)據(jù)越分散；峰度值以正態(tài)分布作為參照，描述數(shù)據(jù)分布形態(tài)的陡緩程度，正峰度表示數(shù)據(jù)分布比正態(tài)分布更尖銳，負峰度表示數(shù)據(jù)分布更平坦；偏度值描述數(shù)據(jù)分布對稱的統(tǒng)計量，越大表明分布越不對稱［10-11］。本研究結(jié)果表明，骨折30 d時的平均值、標準差、中位數(shù)和偏度值均顯著高于骨折90 d時（均P＜0.05），其中以中位數(shù)變化最明顯。這一結(jié)果可能的原因是在骨折30 d時，骨折區(qū)以水腫出血為主，修復(fù)過程逐漸開始，因而T2WI信號的平均值及中位數(shù)均升高，同時因各種復(fù)雜情況并存，標準差升高。局部成分復(fù)雜，導(dǎo)致偏度值有正有負，因而本研究中偏度值的標準差較大，但偏度值整體也是升高趨勢。而在90 d時，出血水腫基本被吸收，因此平均值和中位數(shù)下降，而此時愈合占主導(dǎo)因素，成分單一，因而反映直方圖離散的標準差和偏度值也顯著下降。本研究中30 d和90 d的直方圖參數(shù)均服從正態(tài)分布，因此峰度值之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。椎體壓縮性骨折與腫瘤導(dǎo)致的病理性骨折不同［12-13］，因腫瘤細胞存在顯著的異質(zhì)性，因而常表現(xiàn)為正峰度，而骨折修復(fù)主要是骨細胞，異質(zhì)性低，因此峰度值符合正態(tài)分布。

本研究同時發(fā)現(xiàn)，在骨折后不同時期，疼痛評分與直方圖的平均值及中位數(shù)均有顯著相關(guān)性，而標準差、峰度值和偏度值與疼痛評分相關(guān)性很低，這可能提示疼痛程度與骨髓水腫整體的進展有關(guān)，而與局部成分的復(fù)雜程度關(guān)系不大。

本研究不足之處在于樣本量較少；需更多時間點數(shù)據(jù)以動態(tài)觀察骨髓水腫的變化過程；受條件所限，分析的是骨髓水腫的最大層面的二維特征參數(shù)，未能統(tǒng)計三維數(shù)據(jù)［14-15］，因而無法反映骨折進展的全部特點。

綜上所述，T2WI直方圖參數(shù)中平均值和中位數(shù)能幫助判斷骨折時間，同時T2直方圖參數(shù)與疼痛評分有顯著相關(guān)性，為椎體壓縮性骨折的診療提供了一定臨床依據(jù)。