定量CT  QCT骨密度测量体模软件系统检测法 腰椎骨密度测量的低剂量研究

摘要：目的通过临床验证多排螺旋定量'T腰椎低剂量扫描参数，制定最佳的低剂量多排螺旋 Q'T腰椎扫描协议。资料与方法选取住院拟进行腰椎手术，术前行常规多排螺旋CT平扫和腰椎 QCT检查的30位患者。其中男：10例，女20例；年龄48〜79岁，平均年龄63.97 ±8.66岁。分两次 采集常规250 mA和50 mA两组腰椎加校准体模Q'T容积数据，将两组L2-L4容积数据传至骨密度 工作站进行骨密度（BoeMineral Density)测量。应用统计软件SPSS15. 0进行统计分析。结果250 mA组与50 mA组L2、L3、L4平均BMD值无差异（B >0. 05);两组三椎体总平均BMD值无差异（户>

0. 05);250 mA 组辐射剂量 DLP 值为 229. 06 ±12. 35 mGy. «11。50 mA 组 DLP 值为 45. 78 ±2. 48 mGy. cm。结论多排螺旋定量Q'T腰椎低剂量扫描技术能够保证BMD测量准确性，同时使患者的受辐射 剂量比常规多排螺旋CT腰椎扫描大幅度降低。

多排螺旋定量 CT $ Quantitative computer tomography QCT)腰椎扫描已广泛应用于腰椎骨密 度（Bone mineral density，BMD)测量。在采集容积 数据用于骨密度测量的同时，应对扫描过程中所产 生的电离辐射加以重视^[1]。根据采用尽可能低的 合理剂量$ As low as reasonably achievable ALARA)

放射防护最优化原则，本研究旨在探索降低多排螺 旋QCT腰椎扫描条件，满足临床骨密度测量准确性 要求、并降低患者受辐射剂量。

1资料与方法

[4]       一般资料

选取2011年8月-10月期间住院拟进行腰椎手 术的30位患者，其中男性10例，女性20例；年龄48 ~79岁，平均年龄63.97 ±8. 66岁。病例选取标 准：腰椎椎体无骨折、无楔形变、无金属植人物、无骨 水泥;住院手术前行常规腰椎多排螺旋CT扫描及

腰椎）CT检查，这两项检查是我院脊柱手术常规术 前检查，没有因做本研究而增加患者辐射剂量。所 选患者均签署了检查的知情同意书。

1%检查方法

CT扫描机选用日本东芝16排Aqml_1〇n16螺旋 CT扫描机，体模选用5样本 QCT校准体模（。由于所选病例均为住院腰椎手术患者， 患者术前需常规行多排螺旋CT扫描进行术前影像 评估。第一次为常规腰椎CT扫描（管电流为250 mA)，我们同时把QCT校准体模放在患者腰部下 面，采用常规扫描参数完成容积数据采集，并通过后 重建设置QCT的重建参数获得250 mA扫描条件下 的QCT数据。第二次为腰椎QCT扫描（管电流为 50 mA)。住院患者术前常规需行腰椎QCT检查，测 量椎体BMD作为手术前评估。此次采集患者50 mA扫描条件下QCT数据。分别将两组数据命名为 250 mA 组和 50 mA 组。

[5]       患者体位：先将校准体模按足先进方向置 于扫描床上，上面垫上胶袋以消除腰背部与校准体 模之间的空气间隙。患者足先进，腰部置于校准体 模上仰卧，全部腰椎需包含在校准体模长度范围内。 双手抱头，双下肢伸直，脚尖呈中立位。腰部区域无 任何异物。

[6]       CT扫描方法：第一次常规扫描参数：管电 压120 kV，管电流250 mA，机架旋转时间0. 5 s/r， 层厚：1x16 mm，PF 0. 938。扫描方式：螺旋扫描。 床高"81 cm，扫描范围L2-L4。视野（FOV)40 _Cm， 重建矩阵512x512。重建算法：FC03(标准算法）。 重建间距:0. 8 mm。记录CT扫描机上每一例扫描 所产生的L2-L4范围内的辐射剂量乘积（DLP单 位：mGy cm)。第二次QCT扫描参数除管电流设 置为50 mA外，其余参数与第一次常规扫描参数一 致。记录CT扫描机上每一例扫描所产生的L2-L4

范围内的辐射剂量DLP。将两次采集的30例患者 腰椎QCT容积数据按250 mA组和50 mA组传至骨 密度工作站进行BMD测量。

[7]       骨密度测量：在骨密度工作站上用骨密度 分析软件"QCTPRO™ 3D脊柱BMD应用模块（版 本 4. 0 Mindways Software，Inc.)。对 30 例患者 250 mA组和50 mA组容积数据进行BMD测量。方法" 在工作站上点击3D脊柱BMD应用模块图标，打开 Patient information 界面输人信息，点击 confirm match 进人Extraction界面；在Extraction界面中设置脊柱 影像上决定用于骨密度分析的区域和获得的模的感 兴趣区（ROI)。此时在椎体旁出现一圆形光标，同 时在模的周围出现矩形模框光标。将ROI置于轴 面椎体影像的中央松质骨区域；将矩形光标包含住 全部校准模。接着在Rotatn和ROI界面中的轴 面、冠状面、矢状面的多平面重组（MPR)影像上确 定L2-L4的ROI位置，确认椎体。在Results显示各 椎体的BMD和三个椎体总平均BMD值。

1%统计学方法

应用统计软件SPSS 15. 0进行分析。BMD及 DLP计量资料数据以均值±标准差（n±@表示。两 组中单个椎体平均BMD值，三个椎体总平均BMD 值比较采用配对f检验，B <0.05为差异有统计学 意义。

& 结果

两组L2，L3，L4BMD值和三个椎体总平均BMD 值;两组平均BMD值差异配对f检验结果_:250 mA 组与50 mA组L2、L3、L4平均BMD值无差异（B> 0. 05);两组三椎体总平均BMD值差异无统计学意 义（B>0. 05)，见表1。250 mA组L2-L4三个椎体 辐射剂量 DLP 值为 229. 06 ± 12. 35 mGy • cm。50 mA组三个椎体辐射剂量DLP值为45. 78 ±2.48 mGy • cm₀

表1  250 mA组和50 mA组腰椎椎体平均BMD(n ± @ mg/cm³配对t检验结果

组 检验				BMD
		L2	L3		L4	平均值
250mA 组	30	78.46 ±31.71	70. 08 ±31. 00		70.56 ±29.47	73.03 ±30.21
50 mA 组	30	78. 61 ±31. 29	70.92 ±31.27		71.81 ±29.59	73.78 ±30.13
f		-.192	-1.189		-1.318	-1.299
		0.849	0.244		0.198	0.204

注^值和B值是两组间腰椎平均BMD值差异比较所得。两组L2，L3，L4单个椎体以及三个椎体总平均BMD值差异比较均无统计学意义 (B>0. 05)

3讨论

骨质疏松症（osteoporosis)是一种全身性的骨髂 疾病，其特征为骨密度（bone mineral density)减低和 骨组织结构的退化，骨的脆性增加以及容易发生骨 折^[2]。骨质疏松性骨折是因骨强度下降而产生的， 而骨强度主要由骨密度和骨质量两方面因素所决 定。骨密度的测量仍是评价骨质疏松敏感和特异的 方法^[#^]。QTC测量椎体骨密度可以用于诊断骨质 疏松^[4]。）CT是将人体的被检查部位与校准体模 一起，通过CT扫描把带有人体被检查部位X线衰 减信息的CT值经校准体模转换成以mg/_Cm#为单 位的一种骨密度测量技术。它利用CT断层影像， 排除了影像重叠所造成的组织叠加，可以将感兴趣 区（ROI)设置在椎体的松质骨区域，使骨密度值更 加精确。近年来，）CT的测量方法也有所改变，出 现了体积（VolumetrnBCT等测量方法^[5]。多排螺旋 C T扫描获得的容积数据可以进行多平面重建 (MPR)，在横断面、冠状面、和矢状面同时设定ROI。 这样可使定位更加准确，测量精度更高^[5]。

随着人口老龄化以及对骨质疏松症的提早预 防，QCT骨密度测量体模软件系统检测法特别是多排螺旋QCT的检查将广泛在临床 得到应用^[6]。多排螺旋QCT与多排螺旋CT 一样采 用的是X线扫描。多排螺旋CT常规扫描条件的高 低，直接影响的影像质量，同时还产生不同程度的电 离辐射，这已得到共识。但是多排螺旋QCT的扫描 条件是否对骨密度的测量结果产生影响？如何在临 床扫描中应用低剂量扫描技术降低辐射剂量并保持 腰椎骨密度值的准确，则是本研究所要解决的问题。 目前主流厂家都普遍将多排螺旋管电压恒定设置在 120 9V，在管电压恒定情况下，辐射剂量（DLP)的变 化是由管电流（mA) X扫描时间（s)即mAs来决定 的^[&^]。辐射剂量（DLP )与mAs呈强相关（6 = 0. 999, B <0. 01)^[8]。

调整mAs来控制多排螺旋QCT扫描辐射剂量 (DLP)，需要首先在体模上研究扫描技术参数mAs 变化对BMD的影响。笔者此前已进行了体模研 究^[8]。依据体模研究，将mAs定为常规平扫与QCT 兼顾的250 mA和专门QCT的50 mA两种条件扫 描。考虑到人体的组织成分、分布，解剖构成，性别 特征、体态差异等因素^[9，10]，需要在临床中验证体模 研究所得出的mAs变化不影响BMD值测量结果准 确性这一结论。从而确保50 mA低剂量扫描技术 能够在临床）CT扫描中应用。此次研究结果显示

30例病例在两组单个椎体BMD值以及三个椎体总 平均BMD值组间差异比较，均无统计学意义（B > 0.05)。验证了扫描条件mAs的变化，不会影响临 床BMD的测量的准确性。但较高的mAs会产生较 高的DLP，使患者受到的辐射剂量增加。

多排螺旋）CT在运用低剂量扫描技术方面与 普通 排 CT   。 普通 排 CT

常规扫描可根据体重系数（BMI)对不同体型的患者 采用自动曝光控制或制定个性化的扫描协议降低辐 射剂量。而多排螺旋QCT则要求所有的患者必须 在固定的扫描协议（kV、mAs、FOV、TUL'、ZS 参数、层厚、螺距因数、床高）下扫描，采集容积数据 进行BMD分析。此次研究结果验证了 50mA扫描 BMD测量的准确性，因此可以制定50 mA低剂量扫 描协议。这样既保证了在BMD工作站上，对轴面、 冠状面、矢状面重建影像上辨别椎体的最低影像分 辨率要求；也可使患者多排螺旋QCT测量腰椎BMD 的有效剂量降至 0• 69mSv。（0. 015 mSv.mGy^-1- cm ¹ x45. 78 mGy • cm = 0. 69mSv E = k • DLP)。

多排螺旋CT常规扫描，是通过观察具有一定 空间分辨率和密度分辨率，清晰显示组织结构、解剖 形态的高质量重建影像进行诊断。扫描条件、重建 算法是产生高质量重建影像的基础。扫描条件mAs 的高低，将影响影像的信噪比、直接影响CT影像质 量， 进   诊 确 ， 此 现 量

描。多排螺旋QCT是通过CT扫描腰椎，将X线衰 减信息的CT值经校准体模转换成以m//_Cm³为单 位的骨密度值。诊断不需要显示组织细节的重建影 像，因此可降低mAs，这是实现低剂量扫描技术的基 础。因此为了保证高质影像，相同扫描范围多排螺 旋CT必须使用比多排螺旋QCT扫描高的mAs扫 描。从而产生比QCT高近5倍的辐射剂量（3. 44 mSv:0. 69 mSv)。这些，在先前的欧洲标准腰椎体 模多排螺旋扫描和多排螺旋QCT扫描条件mAs (250 mA: 50 mA)和辐射剂量 DLP (239 mGy-cm: 47.9 mGy)对比研究中得到了验证^[8]。在研究中， 辐射剂量是按L2-L4之间10 _Cm扫描范围计算。在 实际临床应用中，多排螺旋CT腰椎平扫范围为L1- S1，平均长度550 mm，据此计算有效剂量为6.25 mSv;而多排螺旋QCT腰椎扫描范围为L1-L2,平均 长度60 mm，有效剂量仅为0.51 mSv。是腰椎平扫 剂量的十二分之一（6. 25/0. 51 mSv)。

本研究说明，250 mA和50 mA扫描对骨密度测 量结果没有影响。在制定腰椎多排螺旋）CT扫描

协议时，如果专门行BMD测量，建议采用低剂量QCT骨密度测量体模软件系统检测法扫描技术。以东芝16排螺旋CT为例，可采用 120 kV，50 mA，机架旋转时间0. 5 s。其他机型可按 120 kV，及该CT标定的最低mA，机架旋转时间设 置。扫描范围应限制在T12-L3中的两个完整椎 体^[1]。如果同时行常规腰椎和QCT检查，建议采用 QCT扫描协议，但将mA设置为250 mA，机架旋转 时间0.5 s。这样既可以进行常规影像诊断，又可以 进行准确的骨密度测量，并减少了一次专门）CT扫 描产生的辐射剂量。

多排螺旋定量QCT腰椎扫描，采用低剂量扫描 技术，在临床实际应用中能够保证BMD测量准确 性。通过制定低剂量标准扫描协议，可使腰椎BMD 测量准确一致，便于随访。同时使患者的受辐射剂 量比常规多排螺旋CT腰椎扫描大幅度降低近12 倍，实现“绿色”扫描。

明维思Mindways Image Analysis生产销售多种定量CT QCT骨密度体模软件分析系统
中国区联系人：王经理  手机：13398187118
电话：  028-65830598  028-83190122
传真：028-67708638  QQ：110480527 
邮箱：samwangcn@126.com 
网址：www.qctqct.com
地址：成都市静康路536号