3.0T MRI与SPECT-CT诊断骨质疏松性椎体压缩骨折的比较分析

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.39.017

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：

MRI检查的不足：在于它扫描所需的时间较长，因而对一些不配合患者的检查常感困难，对运动性器官，例如胃肠道因缺乏合适的对比剂，常显示不清楚；对于肺部，由于呼吸运动以及肺泡内氢质子密度很低等原因，成像效果也不满意。MRI对钙化灶和骨骼病灶的显示，也不如CT准确和敏感。磁共振成像术的空间分辨室，也有待进一步提高。

SPECT-CT检查：是将SPECT和CT进行图像融合，不仅可以进行全身骨显像，一次性获得全身功能代谢信息，又能进行骨断层显像，克服了平面显像对器官、组织重叠造成的掩盖小病灶的缺点；骨折早期即出现血流和成骨细胞活动增加，同时多伴有局部软组织的出血或血肿、炎症反应等，故一般在损伤后6-72 h内可见到放射性浓聚区(即有阳性发现)，能显示局部异常活跃的骨代谢活动，其灵敏度较高，特异性欠缺。

摘要

背景：骨质疏松性椎体压缩性骨折的诊断已有较多研究，然而目前对不同时期骨折诊断方法的研究较少。

目的：比较分析高强度MRI与SPECT-CT在诊断骨质疏松性椎体压缩骨折中的应用价值。

方法：回顾性分析35例骨质疏松性椎体压缩骨折患者的临床资料，涉及责任椎体56个，其中男14例，女21例，平均年龄72.6岁。其中22例病程在3周内，属于急性期骨折；10例病程在4-12周内，属于亚急性骨折；3例病程在6个月以上，属于骨折愈合期。所有患者同时接受高强度MRI及SPECT-CT检查，并行经皮椎体成形或经皮椎体后凸成形治疗，使用Fisher精确检验方法比较两种诊断方法对椎体骨折的显示情况。

结果与结论：①在56个责任椎体中：32个椎体属于急性期骨折，24个椎体属于非急性期骨折。在所有骨折椎体中，MRI诊断49个节段，SPECT-CT诊断52个节段，SPECT-CT检查的敏感度高于MRI检查，特异度低于MRI检查，两者诊断骨折有较高的一致性；②32个急性期椎体骨折中：两种检查各诊断29个节段，SPECT-CT检查的敏感度高于MRI检查，特异度低于MRI检查，两者诊断骨折有较高的一致性；③24个非急性椎体骨折中：MRI诊断20个节段；SPECT-CT诊断23个节段，SPECT-CT检查的敏感度高于MRI检查，特异度低于MRI检查，两者诊断骨折有较高的一致性；④MRI与SPECT-CT检查对不同时期骨折责任椎体的确定具有很高的一致性，但SPECT-CT检查较MRI检查的敏感性更高，是诊断椎体骨折的一种有效检查方法。

ORCID: 0000-0003-1914-1615(孙强)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 骨科植入物, 脊柱植入物, 骨质疏松性椎体压缩骨折, MRI, SPECT-CT, 经皮椎体成形

Abstract:

BACKGROUND: There have been many studies on the diagnosis of osteoporotic vertebral compression fractures. However, there are few studies on the diagnostic methods of fracture in different periods.

OBJECTIVE: To comparatively analyze the application value of high-intensity magnetic resonance imaging (MRI) and single photon emission computed tomography combined with CT scan image fusion (SPECT-CT) in the diagnosis of osteoporotic vertebral compression fractures.

METHODS: Clinical data of 35 patients with osteoporotic vertebral compression fractures were retrospectively analyzed, including 56 vertebrae. There were 14 males and 21 females, with an average age of 72.6 years. The course of disease was within 3 weeks in 22 patients, belonging to acute fractures. The course of the disease was between 4 and 12 weeks in 10 patients, belonging to the subacute fractures. The course of disease was 6 months in 3 patients, belonging to the fracture healing period. All patients were tested with high-intensity MRI and SPECT-CT examination, and were treated with vertebroplasty or percutaneous kyphoplasty. The Fisher exact method was used to compare the two diagnostic methods in the diagnosis of vertebral fracture.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) In the 56 responsible vertebral bodies, 32 vertebral bodies belonged to the acute-stage fractures, and 24 vertebral bodies belonged to the non-acute-stage fractures. In all the fractures, MRI diagnosed 49 segments; SPECT-CT diagnosed 52 segments. The sensitivity of SPECT-CT testing was higher than MRI, and its specificity was less than MRI. There was a high consistency of diagnosis between fractures. (2) In the 32 acute vertebral fractures, the two tests diagnosed 29 segments. The sensitivity of SPECT-CT was higher than that of MRI, but its specificity was lower than that of the MRI. There was a high consistency between the diagnoses of fractures. (3) In the 24 non-acute vertebral fractures, MRI diagnosed 20 segments; SPECT-CT diagnosed 23 segments. SPECT-CT was more sensitive than MRI; the specificity of SPECT-CT was lower than MRI. There was a high consistency between the two diagnoses of fractures. (4) There was a high consistency in the MRI and SPECT-CT examination to determine the fracture of different periods of responsibility of the vertebral body, but the sensitivity of SPECT-CT is higher than MRI examination; SPECT-CT is an effective inspection method in the diagnosis of vertebral fractures.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

Key words: Magnetic Resonance Imaging, Cicatrix, Hypertrophic, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

丁超，孙强，唐成. 3.0T MRI与SPECT-CT诊断骨质疏松性椎体压缩骨折的比较分析[J]. 中国组织工程研究, 2016, 20(39): 5885-5891.

Ding Chao, Sun Qiang, Tang Cheng. Comparison of 3.0T MRI and SPECT-CT in the diagnosis of osteoporotic vertebral compression fractures[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2016, 20(39): 5885-5891.

图/表（结果） 2

2.1 参与者数量分析 35例患者均进入结果分析。

2.2 责任椎体56个诊断结果 在35例病例中，以受累的胸腰椎体为统计单位，共有56个椎体确认责任椎体，其中MRI检查提示新鲜椎体骨折的共有49个节段；SPECT-CT检查提示新鲜椎体骨折的节段共有52个节段，其中两者检查相同椎体的有46节，见表1，图1。其中3个椎体在MRI检查下表现为阳性，在SPECT-CT检查为阴性结果；6个椎体在MRI检查下表现为阴性，在SPECT-CT检查为阳性结果。SPECT-CT检查的敏感度为92.86%(52/56)，特异度为7.14%(4/56)；MRI检查的敏感度为87.5%(49/56)，特异度为12.5%(7/56)。以患者手术后疼痛是否缓解为标准，计算阳性预测值为93.88%(46/49)，阴性预测值85.71%(6/7)。对二者进行Fisher精确检验方法比较结果，P=0.423，提示两种检验方法之间的差异不具有统计学意义，两种诊断方法效能相接近。

2.3 急性期22例骨折患者诊断结果 同样以受累胸腰椎体为统计单位，共有32个椎体确认为责任椎体，其中MRI符合骨质疏松性骨折诊断标准的共有29个节段；SPECT-CT检查诊断椎体骨折节段共有29个节段，其中两者检查相同椎体的有26节，见表2。其中3个椎体在MRI检查下表现为阳性，在SPECT-CT检查为阴性结果；3个椎体在MRI检查下表现为阴性，在SPECT-CT检查为阳性结果。SPECT-CT检查的敏感度为90.63%(29/32)，MRI检查的敏感度为90.63%(29/32)，特异度为9.38%(3/32)。以患者手术后疼痛是否缓解为标准，计算其阳性预测值为81.25%(26/32)，阴性预测值100%(3/3)。两者进行Fisher精确检验比较结果，P=1，提示两种检验方法之间的差异不具有统计学意义，两种诊断方法效能相接近。

2.4 非急性期13例骨折患者诊断结果 10例亚急性期、3例愈合期，共有24个椎体确认为责任椎体，其MRI符合新鲜椎体骨折的共有20个节段；SPECT-CT检查诊断椎体骨折的节段共有23个节段，其中后两者检查相同椎体的有20节，见表3、图2。其中3个椎体在MRI检查下表现为阴性，在SPECT-CT检查为阳性结果。SPECT-CT检查的敏感度为95.83%(23/24)，特异度为1.79%(1/24)；MRI检查的敏感度为83.33%(20/24)，特异度为16.67%(4/24)。

以患者手术后疼痛是否缓解为标准，计算其阳性预测值为100%(20/20)，阴性预测值75%(3/4)。两者进行Fisher精确检验比较结果，P= 0.167，提示两种检验方法之间的差异不具有统计学意义，两种诊断方法效能相接近。

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引言

材料方法

1.1 设计 回顾性病例分析。

1.2 时间及地点 于2011年1月至2015年7月南京医科大学附属南京医院骨科病房收集资料。

1.3 对象 搜集南京医科大学附属南京医院2011年1月至2015年7月因OVCF入院，并接受椎体成形治疗患者35例，手术椎体共56个，其中男14例，女性21例；年龄60-91岁，平均72.6岁；病程2 h-1年，平均0.4个月；其中22例患者病程在3周内，属于急性期骨折范围内，10例患者病程在4-12周内，属于亚急性骨折范围内，3例患者病程在6月以上，属于骨折愈合期。

纳入标准：考虑为OVCF的患者，无SPECT-CT及MRI检查的禁忌证；骨密度T值<-2.5；通过MRI检查最终确诊为胸腰椎范闱内的新鲜OVCF；入院诊断明确后短期内接受椎体成形治疗者；所有患者均有明确外伤诱因，能清楚描述发病时间，可计算出准确病程。

排除标准：体内带有金属物影响MRI检查者；患者存在明显焦虑或恐惧表现，严重精神疾患，或不能清晰表达意愿者；肿瘤、结核、感染等引起的病理性骨折患者；不能清楚表达受伤过程及受伤时间者。

1.4 方法 MRI检查用PHILIPS公司T5-NT POWER- TRAKl000磁共振成像仪扫描。层厚4 mm，层间距0.4 mm，轴位TIWI，T2WI矢状位Tl图像层厚为4 mm。对于可疑骨病变加扫STIR序列。扫描条件分别为TSE：T1WI TR=550 ms，TE=13 ms；T2WI TR=2 200 ms，TE=110 ms；STIR序列：TR=2 000 ms，TE=70 ms，TI=120 ms。

SPECT-CT检查采用的仪器为德国Siemens SPECT-CT Symbia T6仪，配置低能高分辨型准直器，同机CT为6排螺旋CT。全身骨显像：静脉注射⁹⁹Tc^m-MDP显像，4 h后行平面显像。SPECT骨断层显像采集条件^[7]：双探头180°采集，25 s/帧，共64帧，矩阵128×128，放大倍数1.0。同机6排螺旋CT采集条件：管电压140 kV，管电流150 mA，螺距位0.8，扫描层厚5 mm。骨断层显像的数据经Siemensesoft软件重建，得出横断位、冠状位、矢状位3个层面的图像，再利用工作站融合软件进行同机SPECT图像与CT图像进行配准融合^[5]。注射用显像剂为⁹⁹Tc^m-MDP，由森科(南京)医药技术有限公司生产配送。

所有患者均进行SPECT-CT及MRI检查。

1.5 主要观测指标

MRI检查：OVCF病灶内MRI信号可直观显示椎体内是否有水肿，信号强度的变化反映椎体内松质骨密度和结构的变化^[8]。当骨折发生时，椎体内水肿明显，MRI信号最强，T1WI加权像上表现为弥漫边界不清的低信号，T2WI加权像上为高信号，而STIR(抑脂像)上则表现为高信号，更具特异性^[9]；随着时间延长，骨折修复重建开始，水肿逐渐吸收，MRI信号减弱，T1WI加权像呈稍低或等信号改变，在T2WI上表现为稍高信号改变，且异常信号在椎体内分布不均匀，表现为斑片状、点状或条状的形态分布。当修复重建结束时，MRI信号则恢复正常。

SPECT-CT骨断层显像检查：用肉眼观察法分析图像，观察脊柱出现放射性核素异常浓聚的区域，再对病变区域的同机CT图像进行图像融合^[10]，在CT重建图像中根据核素浓集部位定位病椎节段，并分析病椎形态。对急性期骨折，SPECT-CT骨断层显像显示椎体显像剂异常团状浓聚，结合临床体征确定责任椎体；在亚急性期骨折中，骨断层显像显示椎体内显像剂异常团状浓聚，但患者临床症状较轻，而陈旧愈合骨折，骨断层显像显示椎体内未见明显或较淡的显像剂浓聚^[11]。

在影像诊断方面：请MRI及核医学科专业医师采用独立盲法阅片，其中2位MRI医师分析MRI图像，2位核医学医师分别独立盲法分析SPECT-CT图像，由独立人员记录新鲜骨折椎体具体节段及疾病定性结果，只有各组中的2位医师判断结果一致，方视为数据有效。

1.6 统计学分析 计算MRI及SPECT-CT诊断椎体骨折的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值。使用SPSS 19.0统计软件进行统计学分析，采用Fisher精确检验方法，以P < 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

3.1 OVCF的“责任椎体”的定位 Gaitanis等^[12]报道通过棘突的局部压痛能准确诊断新鲜椎体的骨折，但临床上有部分患者因严重的骨质疏松引起广泛的胸背痛、腰背痛及胁肋部放射痛，压痛点比较弥散，所以难以依靠单纯的体格检查来准确定位责任病椎^[13]。

目前普遍认为MRI检查是诊断椎体新鲜骨折的最佳手段^[3]，而部分患者不能或者接受MRI检查困难，例如装有心脏起撙器，人工金属瓣膜和角膜，动脉瘤夹闭术后，眼球内金属异物，体内有金属异物或金属置入物(如内固定钢板、支架、假体、人工关节等)或有幽闭恐惧症者^[14]。在没有更好的检查手段来明确责任椎体前，这些患者只能采取卧床休息、口服止痛药等保守治疗。

随着核医学的迅速发展，SPECT已在鉴别诊断椎体骨折上显示出良好的应用价值^[15]。同时，近年来开展的SPECT-CT能够整合核素扫描的功能成像与CT的结构显像，已逐步应用于骨关节疾病的诊断且发挥着重要作用^[16]。作者正是通过对既行MRI又行SPECT-CT检查的OVCF患者进行研究分析。

3.2 3.0T MRI与SPECT-CT检查的对照分析以受累胸腰椎体位统计单位，在研究56例椎体骨折中，MRI共诊断出49例，SPECT-CT共诊断出52例，其中两者诊断相同椎体的个数为47例(P > 0.05)，SPECT-CT检查的敏感度(92.96%)高于MRI检查(87.50%)，而MRI检查特异度(12.5%)高于SPECT-CT检查(7.14%)。两者在骨质疏松性椎体骨折的诊断有较高的一致性，SPECT-CT检查的敏感性较高^[17-18]。在急性期骨折中，MRI与SPECT-CT诊断例数相同，均为29例，具有很高的一致性(P > 0.05)。由此可见，SPECT-CT检查在OVCF的定位、定性上与MRI检查的价值相似，MRI上显示的骨髓水肿和SPECT-CT上显示核素异常浓聚为同一病理状态的不同表现形式，原因可能与两种检查方法的成像原理有关^[19]。

OVCF的病理变化包括椎体终板皮质骨骨折及椎体内松质骨骨折，椎体内松质骨骨折是OVCF发生的基本病理改变。松质骨骨折后沿骨折小梁断面会出现压紧或分离，在松质骨骨折愈合中没有明显类似皮质骨的骨痂形成。松质骨在修复重建过程伴随着水肿的产生吸收，因此，松质骨修复重建的病理生理变化可通过椎体内水肿的变化直观表现出来。OVCF病灶内MRI信号可直观显示椎体内是否有水肿，信号强度的变化反映椎体内松质骨密度和结构的变化。由此可见，MRI之所以能够准确的分辨骨折的新鲜程度，原理在于水肿在T1WI加权成像上呈低信号，而在T2WI加权成像上呈高信号，在STIR(抑脂像)上呈高信号更具有特异性^[20]。

⁹⁹Tc^m-MDP是目前核医学检查中最常用的骨显像剂^[21]，骨显像剂经肘静脉注射随血流到达全身骨骼，通过离子交换或化学吸附作用分布于全身骨骼组织^[17]，局部骨骼对显像剂的摄取与局部血流量和骨盐代谢水平成正比。在成骨过程活跃的部位，如小儿和青少年骨骺、骨折修复期、以成骨性病变为主的肿瘤病变等，显像剂的摄取增多而形成放射性浓聚的“热区”，而在血流量减少和(或)成骨活性低的部位，如骨缺血性坏死、溶骨性病变为主的肿瘤病变，显像剂的摄取少而出现放射性稀疏缺损的“冷区”^[16^，^22]。More等^[23]认为SPECT检查能早期准确诊断骨骼病变和评价疗效，SPECT-CT正是将SPECT和CT进行图像融合，不仅可以进行全身骨显像，一次性获得全身功能代谢信息，又能进行骨断层显像，克服了平面显像对器官、组织重叠造成的掩盖小病灶的缺点；骨折早期即出现血流和成骨细胞活动增加，同时多伴有局部软组织的出血或血肿、炎症反应等，故一般在损伤后6-72 h内可见到放射性浓聚区(即有阳性发现)^[24]，能显示局部异常活跃的骨代谢活动^[25]，其灵敏度较高^[26-27]，特异性欠缺^[28]。

以受累胸腰椎体为统计单位，在研究56例椎体骨折中，3例椎体骨折MRI检查阳性，而SPECT-CT检查为阴性；6例椎体骨折MRI检查阴性，而SPECT-CT检查阳性。在非急性期骨折中，3例椎体骨折MRI检查阴性，而SPECT-CT检查阳性。由此看到存在部分椎体出现了MRI检查阳性表现而SPECT-CT检查为阴性的结果，考虑与两者的成像原理及不同时期椎体骨折有关，从而导致两者的不一致性。

非急性期椎体骨折尤其是出现骨折不愈合时，部分椎体出现局部骨质吸收、液化^[29]，病灶陈旧、代谢缓慢甚至终止，因此骨显像制剂沉积相对减少或仅有微量增加，故MRI可表现为T1WI高信号，而SPECT- CT则未有特异性表现。同时，观察到仍有部分椎体骨折MRI检查阴性，而SPECT-CT检查阳性，其原因可能是部分处于愈合阶段的骨折椎体局部血流量仍有增多和骨骼无机盐代谢仍然活跃，引起放射性核素异常浓聚^[30]。这与上述所得结果不同，或许与研究中样本含量不足有关，对照意义有限；部分患者对于受伤具体时间记忆模糊，可能或多或少对骨折3期的准确划分带来一定影响，进而影响SPECT-CT与MRI的相关性对比。希望在未来的临床工作中，可进一步完善研究内容。

通过研究发现，责任椎体的确定对经皮椎体成形术治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的疗效至关重要。而在确定责任椎体时，通过研究对比发现，MRI与SPECT-CT检查对不同时期骨折的责任椎体的确定具有很高的一致性，没有统计学意义，SPECT-CT检查较MRI检查的敏感性更高，是诊断椎体骨折的一种有效检查方法。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程