研究与评述:生物学研究雷竞技苹果下载杂志
菜单ISSN: 2322 - 0066
ISSN: 2322 - 0066
阮越英1孙驰1、徐浩成1、王红丽1*、马晓生1飞州路1，2，蒋建元1
收到:2022年2月11日，稿件号:工作- 22 - 52162;编辑器分配: 2013 -2022年2月，PreQC No. 13工作22 - 52162 (PQ);综述:-2022年2月25日，QC号工作22 - 52162;修改后:2022年2月27日，稿件号工作- 22 - 52162 (R);发表:4- march -2022, DOI: 10.4172/2322-0066.10.2.004。
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用途:本研究的目的是评估腰椎特定区域的CT HU值，并探讨其CT HU值与Dual-提供的相应骨质量指标之间的相关性能源2 . x射线吸收仪(DEXA)
方法:本研究回顾性分析了32例在我院诊断腰椎CT和DEXA的中国成人腰椎间盘退变性疾病患者。测量椎弓根内侧皮质区(mHU)、外侧皮质区(lHU)、小梁区(tpHU)及椎体上、中、下段(sHU、mbHU、iHU)的CT图像HU值。同时用DEXA测定各椎体T评分和BMD评分。比较不同性别、椎体间的HU值及HU值与DEXA t评分的相关性;分析DEXA bmd评分。
结果:在椎体中，mHU值最低(p<0.001)，而mbHU与iHU无显著差异。与mHU和lHu相比，tpHU的HU值最低。各水平mHU均显著高于lHU (p<0.001)。各腰椎水平的mHU和lHU值与t评分相关(p<0.01)。tpHU值与t评分和BMD均无相关性(p < 0.05)。各腰椎水平椎体各区域的HU值(sHU、mbHU、iHU)与t评分和骨密度密切相关(r >.6, p<0.01)。
结论:CT HU值可以作为区域骨质量的可靠指标，特别是在腰椎退行性改变的人群中。与L1-L4椎体的其他区域相比，腰椎的上段骨密度最低。腰椎椎弓根内侧外侧皮质骨区骨密度高于外侧皮质骨区和小梁骨区。
骨质疏松症，腰椎，椎弓根，计算机断层扫描，双能x线吸收仪，铕
骨质疏松症是一种骨骼疾病，其特征是骨质流失和骨强度减弱[1]。这种情况，特别是在老年人中，已成为世界各地严重的健康问题。据估计，在过去10年里，中国50岁以上人群的骨质疏松症患病率上升了近30% [2]。与骨质正常的患者相比，患有骨质疏松症的患者发生椎体压缩性骨折、运动功能障碍和死亡的风险更高[3.]。此外，还会导致脊柱手术后出现一定的并发症，如椎弓根螺钉松动[4，5]，可导致矢状面不平衡，融合和翻修手术失败。外科医生通常根据术中螺钉插入的感觉来估计椎弓根螺钉的拔出强度。然而，这是主观的，并不那么准确。
骨密度(Bone Mineral Density, BMD)是影响拔牙强度的客观重要因素，临床常采用双能x线吸收仪(DEXA)和定量计算机断层扫描(Quantitative Computed Tomography, QCT)评估骨密度，其疗效已得到证实，但也存在一定局限性[j]。6-8]。DEXA不能区分皮质骨和小梁骨，其结果容易受到骨赘和腹主动脉钙化的影响[9，10]。QCT带来了额外的费用和辐射，尚未在各级医院推广。11，12]。目前，CT Hounsfield Unit (HU)测量已显示出预测椎弓根螺钉固定的能力，且与QCT指标有相关性。腰椎CT是需要融合手术的患者术前常规检查，方便且不需要额外的费用和放疗[13-15]。
诊断性计算机断层扫描(CT)已被证明是测量局部骨质量的有效替代工具。虽然以往的研究侧重于CT HU测量的可行性，并证明了其对螺钉轨迹的估计价值，但没有先例研究提供腰椎不同区域的CT HU值。因此，在本研究中，我们旨在评估腰椎特定区域的CT HU值，并研究其CT HU值与双能x线骨密度仪(DEXA)提供的相应骨质量指数之间的相关性。
研究参与者
本研究的人群包括2018年11月至2019年3月来我院接受腰椎手术的腰椎间盘退行性疾病患者。回顾性分析所有常规术前CT图像和资料。纳入标准为(1)60岁以上男性或绝经后女性;(2)术前1个月内进行腰椎CT检查。如果(1)有任何类型的Modic改变，则排除患者;(2)疑似转移性病变、脊柱侧凸、腰椎感染、椎体骨折、强直性脊柱炎、腰椎手术;(3)椎体III级或IV级骨赘[16];(4)腹主动脉明显钙化。最后，共有32例患者符合条件并纳入进一步分析。我们回顾性地评估了患者的影像和资料，在人类受试者的理解和同意下进行了这项研究。复旦大学附属华山医院伦理委员会批准了该实验。
图像采集
本研究的参与者使用西门子CT扫描仪(双源计算机断层扫描，定义，管电压120千伏)和双能x射线吸收仪(DEXA)扫描仪(Discover a密度计，Hologic公司，美国)进行扫描，扫描层厚为1.5 mm。所有给定腰椎的骨密度用t评分和BMD评分表示。通过图像获取与通信系统(PACS)获取所有受试者L1-L4的CT图像。在正中矢状面，我们在L1-L4椎体上放置一个矩形感兴趣区域(ROI)，测量每个椎体的上段(sHU)、中段(mbHU)和下段(iHU)的平均HU值。在这种情况下，ROI放置的原则是尽可能多地包括小梁骨，避免皮质骨和异质区(图1)。从L1到L4的任何给定椎弓根的中轴图像被导出，然后定位最大上下直径的矢状图像。通过PACS测量各椎弓根中轴图像上小梁骨面积(tpHU)、内侧皮质骨面积(mHU)和外侧皮质骨面积(lHU)的平均HU值(图2)。HU值在不同CT窗口下保持一致。
图1:腰椎特定区域的CT HU值测量示例:在L1-L4椎体上放置矩形感兴趣区域(ROI)，测量每个椎体上、中、下三段的平均HU值。PACS软件自动显示ROI的平均HU值。
图2:腰椎椎弓根特定区域CT HU值测量示例:通过PACS测量每个椎弓根中轴图像上小梁骨面积(tpHU)、内侧皮质骨面积(mHU)和外侧皮质骨面积(lHU)的平均HU值。导出从L1到L4的任意给定椎弓根的中轴图像，然后定位最大上下直径的矢状面图像。
统计分析
采用t检验(ANOVA)对各参数的均值、标准差(SD)及不同腰椎椎弓根区、同一水平腰椎椎体区和不同水平间HU值的差异进行统计学分析。采用Pearson相关系数评价HU值与BMD、t评分的相关性。本研究采用SPSS version 21进行统计分析。
各测量区域的平均HU值见表1．结果显示椎弓根和椎体区域的HU值在两性间无显著差异。因此，我们能够将男性和女性组的数据(表1)。
| 女 | 男性 | |||
|---|---|---|---|---|
| 水平 | 参数 | 平均值±标准差 | 平均值±标准差 | p |
| L1 | tpHU | 175.3±85.48 | 153.7±59.19 | 0.513 |
| mHU | 964.7±328.4 | 1131.5±280.6 | 0.209 | |
| IHU | 559.9±161.37 | 675.7±63.22 | 0.059 | |
| 蜀 | 118.9±47.07 | 144.9±68.98 | 0.266 | |
| mbHU | 136.8±56.39 | 171.7±69.54 | 0.188 | |
| iHU | 133.4±52.36 | 182.3±87.74 | 0.08 | |
| L2 | tpHU | 174.6±72.42 | 147.7±60.86 | 0.355 |
| mHU | 962.3±297.9 | 1147.4±310.9 | 0.142 | |
| IHU | 587.6±182.5 | 717.3±109.1 | 0.069 | |
| 蜀 | 111.7±47.68 | 139.1±68.37 | 0.244 | |
| mbHU | 129.8±56.30 | 158.0±89.40 | 0.327 | |
| iHU | 121.9±50.10 | 171.3±91.33 | 0.076 | |
| L3 | tpHU | 173.9±62.72 | 168.2±60.44 | 0.825 |
| mHU | 1025±326.9 | 1179±309.7 | 0.251 | |
| IHU | 610.9±192.62 | 754.1±84.00 | 0.052 | |
| 蜀 | 103.3±47.75 | 148.9±85.28 | 0.082 | |
| mbHU | 119.4±59.16 | 163.1±87.54 | 0.142 | |
| iHU | 120.6±51.70 | 168.6±90.84 | 0.088 | |
| L4 | tpHU | 169.9±59.87 | 172.5±63.13 | 0.917 |
| mHU | 999.5±296.9 | 1109.6±301.4 | 0.373 | |
| IHU | 588.1±194.0 | 637.4±124.0 | 0.507 | |
| 蜀 | 100.8±37.50 | 139.2±68.23 | 0.063 | |
| mbHU | 127.5±51.33 | 162.9±86.75 | 0.187 | |
| iHU | 127.3±55.60 | 176.7±106.15 | 0.111 | |
表1。腰椎特定区域的平均HU值。P > 0.05。
腰椎特定区域的CT HU值特征分析
在椎体中，mHU值最低(p<0.001)，而mbHU与iHU无显著差异。同时，mbHU和iHU的平均值差异不显著。不同腰椎水平间各椎体区域的HU值无显著差异。在椎弓根，左右侧HU值差异无统计学意义(p < 0.05)， tpHU的HU值较mHU和lHu最低。各水平mHU均显著高于lHU (p<0.001)。各腰椎节段平均HU值的变化趋势如图所示图3和图4．
图3:平均HU值在腰椎特定区域随腰椎水平的变化趋势。
图4:．腰椎椎弓根特定区域平均HU值随腰椎水平的变化趋势。
CT HU值与相应的DEXA的BMD评分、特定腰椎区域的t评分的相关性
在椎弓根，mHU和lHU的值与各腰椎水平的t评分相关(p<0.01)。mHU值与t -评分、BMD密切相关(r <0.6, p<0.01)，而lHU值与t -评分相关性不显著(0.4
图5:mHU、lHU与相应的DEXA t评分的相关性。mHU值与t -评分相关性较好(r <0.6, p<0.01)，而lHU值与t -评分相关性不显著(0.4
图6:sHU、mbHU、iHU与相应的DEXA t评分的相关性。sHU、mbHU、iHU的HU值与各腰椎水平的DEXA t评分密切相关(r < 0.6, p<0.01)。
图7:sHU、mbHU、iHU与相应的DEXA t评分的相关性。sHU、mbHU、iHU的HU值与各腰椎水平的DEXA骨密度密切相关(r < 0.6, p<0.01)。
研究人员发现，DEXA提供的BMD评分和t评分增加，导致对退行性改变患者腰椎骨质量的高估[17，18]。此外，定量计算机断层扫描(QCT)已被研究并证明对不同椎体区域的检测是非常有效的。但由于它不是需要腰椎手术的人的常规检查，因此会带来额外的费用，并且需要专门的技术人员进行处理。此外，由于计算机断层扫描(CT)得出的HU值已被证明是区域骨质量的可靠指标[19，20.]，在本研究中，我们收集CT数据，评估椎体不同区域(sHU、mbHU、iHU)、椎根(mHU、tpHU、lHU)的骨质量，并评估L1-L4椎体I级或II级骨赘患者这些特定区域的CT HU值与相应的t评分、BMD的相关性。我们发现L1-L4大部分区域(包括椎体和足部)的HU值与DEXA测量的T评分和BMD相关。通过这个结果，我们验证了CT检测腰椎局部骨质量的可行性和有效性。椎弓根各椎体区域和内侧皮质骨的HU值与t评分和L1-L4的BMD有很强的相关性(r >.6, p<0.01)，而腰椎椎弓根小梁骨区域的HU值与t评分和BMD没有很强的相关性。这意味着BMD不能作为腰椎小梁骨质量的合适指标。传统的椎弓根螺钉(TPS)技术是需要后路腰椎融合的患者最常用的手术方法。采用该技术，椎弓根螺钉在轴向平面上与腰椎椎弓根解剖轴横向放置，在矢状面上与上端板平行放置。因此，腰椎、椎弓根和椎体的骨小梁在提供传统椎弓根螺钉固定的稳定性方面起着重要作用。因此，测量腰椎局部骨质量以帮助脊柱外科医生对骨质疏松患者进行手术决策的可靠工具不是吗?此外，由于CT HU测量对局部骨质量评估的准确性，它已成为术前骨质量评估和进一步检测的可靠替代品，特别是对于骨质疏松症患者。
各腰椎椎体sHU的平均Hu值均高于mbHU和iHU，而mbHU和iHU之间无差异。结果表明，L1-L4腰椎上段较其他部分更薄，骨质量较低。这可能支持临床发现的形态计量学机制，即在大多数诊断为骨质疏松性椎体压缩性骨折(OVCF)的患者中，骨折主要发生在椎体中部和上部。骨矿物质密度直接影响腰椎内固定的拔出强度和插入扭矩，因此评估局部骨质量以增强手术稳定性是必要的。临床上，脊柱外科医生建议将止点向靠近终板的软骨下骨成角，以在骨质疏松患者中实现更强的固定[21，22]。除了这个手术建议外，我们建议外科医生将目标对准下终板，因为在这个插入角度下，螺钉轨迹将避免椎体顶部穿透椎体较强的区域，从而获得最佳的拔出强度和更好的螺钉固定[23-26]。同时，已有研究表明，椎弓根螺钉内侧角置入，呈三角形构型，带横向接头，可增加螺钉长度，提高拔出强度[27-29]。因此，我们认为骨质疏松患者采用传统轨迹技术进行椎弓根螺钉固定时，推荐采用内侧、下角置入，以获得更好的拔出强度。
在椎弓根，我们发现骨小梁区HU值低于内侧皮质骨和外侧皮质骨。这一结果表明，从L1到L4的所有腰椎水平，小梁骨区比皮质骨区薄得多，弱得多。在过去的十年中，皮质骨轨迹(CBT)技术已被发展用于增强骨质疏松性脊柱的螺钉购买[24]。2009年，皮质骨轨迹(Cortical Bone Trajectory, CBT)由Santoni等人首次提出。[30.从那时起，许多形态计量学和生物力学研究已经进行，并表明CBT在提供更好的稳定和固定方面优于传统轨迹，特别是对骨质疏松症患者。CBT的插入点位于关节间部内侧，螺钉路径在轴向面为内侧到外侧，通过椎弓根在矢状面为尾状头。因此，CBT覆盖4个皮质骨区域:椎弓根的背侧、后内侧、前外侧以及椎体外侧区域，这意味着与TT相比，CBT提供了更大的螺钉与腰椎椎弓根皮质骨的结合。此外，有研究表明，与腰椎其他区域和整体骨质量相比，椎体的小梁骨因骨质疏松而变化最快[31]。因此，我们的研究结果与之前的生物力学和形态学研究结果一致，即CBT技术比TT技术更稳定，特别是在骨质疏松患者中。此外，目前的研究显示，与腰椎其他部分相比，内侧皮质骨区具有最高的HU值。结果表明，与腰椎椎弓根外侧皮质骨相比，椎弓根内侧区不仅皮质骨较厚，而且HU值和骨密度也较高。可以理解的是，CBT技术利用了腰椎趾高骨密度的这一部分。
然而，目前的研究有一些局限性，应该承认。首先，HU值并不是骨强度的明确反映。虽然HU值已被研究并证明是区域骨质量的可靠指标，但有许多生物力学因素直接影响骨强度。因此，需要进一步开展生物力学研究，测量腰椎特定区域的真实穿透力，并评估其与HU值的相关性，为外科医生术前更好地评估区域骨质量提供依据。其次，我们没有研究腰椎小梁骨区骨质疏松的标准。邹东等。[18提出了腰椎退行性疾病患者基于CT HU值的腰椎骨质疏松标准。因此，对腰椎足部小梁骨制定类似的标准，方便外科医生优化手术方案，特别是对骨质疏松和腰椎退行性改变的患者，具有重要意义。第三，尽管我们将腹主动脉明显钙化的患者排除在本研究之外，但血管和韧带骨化结构的轻度钙化仍然会影响BMD，从而可能导致结果的低可靠性。
虽然DEXA仍然是一般骨密度的首选，但CT HU值已被证明是区域骨质量的可靠指标，特别是在腰椎退行性改变的人群中。与L1-L4椎体的其他区域相比，腰椎的上段是最弱的部分。在骨质疏松患者行传统椎弓根螺钉固定时，内侧、下角置入可增强其拔出强度。在腰椎椎弓根，内侧外侧皮质骨区比外侧皮质骨和小梁骨区具有更高的骨密度，支持皮质骨轨迹比传统椎弓根螺钉轨迹在提供椎弓根螺钉稳定方面的优势。
用于支持本研究结果的数据可应要求从通讯作者处获得。
所有作者声明他们没有利益冲突。
Viet Anh Nguyen、Chi Sun和Haocheng Xu对这项工作做出了同样的贡献，应被视为共同第一作者。
国家自然科学基金项目(81472036;81772385;81772388)。
