重視老年髖部骨折患者術前骨密度與骨結構的影像學評價

程曉光 王玲 蘇永彬 楊明輝 王滿宜 吳新寶

. 述評 Editorial .

重視老年髖部骨折患者術前骨密度與骨結構的影像學評價

程曉光 王玲 蘇永彬 楊明輝 王滿宜 吳新寶

髖部骨折；骨密度；定量 CT；術前評價

隨著社會人口老齡化的發展，老年人群髖部骨質疏松性骨折的發生率明顯增加[1-4]，骨質疏松癥的最嚴重臨床后果是具有極高的致死率和致殘率，其中，骨折后 1年的死亡率即高達 20%[5-7]。以往對老年人群髖部骨折以保守治療為主，現在隨著對老年髖部骨折認識的提高和圍手術期綜合保障能力的提高，越來越多的患者接受了手術治療，明顯降低了患者的死亡率和致殘率。北京積水潭醫院創傷骨科為探索老年髖部骨折治療開展的綠色通道項目，可以在老年髖部骨折患者就診時，快速進行全面檢查，準確診斷，從而對患者情況進行全面評估，并據此決定是否手術治療及采取何種治療方案。2015年開展此項目以來，已經治 1500余例，取得了明顯的效果[8-9]。

其中一項重要評價指標是對這些老年患者股骨上段骨密度與骨結構的評價，其對于決定手術方式和植入物的選擇有很大幫助。例如，對于股骨粗隆間骨折患者，其股骨頭的骨質情況對于內固定螺釘頭釘部分的選擇是至關重要的，如果其股骨頭骨密度高、骨強度好，其頭釘部分可以選用拉力螺釘類，這樣可以保證獲得足夠的把持力；反之，則適合選用螺旋刀片類的頭釘[10-11]。目前，臨床常用的影像檢查手段包括 X 線片、CT 等，但這些技術用來判斷骨密度或者骨強度是非常不精確的。雙能 X 線骨密度儀 ( dual energy X-ray absorptiometry，DXA ) 是使用比較廣泛的骨密度測量方法之一，但 DXA 往往對患者的拍攝體位要求比較高，尤其是在髖部 DXA 測量時，被測下肢需內旋約 15°，但是髖部骨折患者疼痛劇烈，難以配合，這樣就限制了DXA 在髖部骨折患者骨密度測量的應用[12]。

定量 CT 骨密度測量技術 ( quantitative computed tomography，QCT ) 克服了上述困難，通過采用 CT 圖像結合 QCT 體模的方法，經過分析軟件進行處理，從而得到骨密度和骨結構參數[13]。其在髖部的應用稱為髖部 QCT，是利用臨床髖部 CT 掃描得到的原始數據進行圖像后處理，經由 1次 CT 掃描完成解剖顯示與骨密度測量。因此，在不增加患者受輻射劑量的情況下，使得髖部骨折患者的手術前骨密度和骨結構測量成為可能[14-16]。北京積水潭醫院放射科 2007年以來，一直開展老年髖部骨折的 QCT 研究和臨床應用[17]。特別是在創傷骨科此次開展的揚帆項目中，髖部 QCT 得到了充分應用，體現了技術優勢，即老年髖部骨折患者在急診通過 1次 CT 掃描，既可以判斷是否存在骨折以及評價骨折的詳細解剖和分型，為手術方案的選擇提供定性影像依據，也可以進行髖部骨密度測量和骨結構分析，從而為治療方案的選擇提供了定量影像依據。在近10年的臨床應用中，累計測量 3000余例，業已成為髖部骨折手術前的常規檢查?，F將方法介紹如下，希望對國內同行有所借鑒。

圖1 左側股骨頸骨折，CT 掃描時髖部下面放置 QCT 校準體模，右側股骨頸正常用于 QCT 骨密度測量，結果與 DXA 一致圖2 QCT 分析軟件從三個相互垂直的平面調整股骨頸角度，使股骨頸與水平面平行圖3 髖部 QCT 骨密度分析結果，位置，感興趣區 ROI 以及 BMD 結果與 DXA 一致Fig.1Left femoral neck fracture. QCT calibration model was placed under the hip in the CT scanning. QCT bone density measurement for the right femoral neck as normal. Results consistented with the DXAFig.2QCT analysis software adjusted the femoral neck angle from three mutually perpendicular plane, so that the femoral neck paralleled to the horizontal planeFig.3Location, ROI and BMD results in hip QCT consistented with the DXA

我科在急診檢查室配備了東芝 16排螺旋 CT 掃描機和美國 Mindways 公司的 QCT 分析系統。在我院，當骨科醫師懷疑老年患者可能發生了髖部骨折時，在 X 線片檢查基礎上，髖部 CT 平掃是常規的檢查項目。在做髖部 CT 掃描前，將 QCT 的校準體模置于患者髖部水平檢查墊的下方，對患者體位無特殊要求，采用統一的掃描條件和重建參數，對髖部進行 CT 掃描。對常規髖部 CT 圖像進行多平面重建和三維重組，觀察是否存在骨折及骨折的解剖細節。同時，將帶有 QCT 體模信息的 CT 原始數據傳輸到 QCT 分析工作站，進行髖部骨密度測量 ( computed tomography X-ray absorptiometry，CTXA ) 和骨結構分析 ( bone investigation toolkit，BIT )。QCT 分析軟件可以對 CT 圖像在冠狀面、矢狀面、橫軸面上進行旋轉調節，從而保證所有患者測量平面相一致，避免了 DXA 掃描所需要的患者體位配合問題。CXTA 是通過模擬 DXA 的成像方式，對髖部的二維投影圖像進行骨密度測量 ( 圖 1～3)。有研究證明 QCT 測量的骨密度與 DXA 測量的骨密度具有很好的一致性，二者可以互換使用[14]。更重要的是，此技術利用 3D 容積數據，可以進行股骨上段任何區域的骨密度測量。根據骨科醫師的要求，影像科常規對股骨頭，股骨頸與股骨粗隆間區域進行螺釘方向的骨密度測量( 圖 4，5)，為骨科制訂手術方案和內固定物的選擇提供了定量數據支持[18]。QCT 分析軟件的高級圖像處理模塊 BIT 可以對股骨頸進行更詳細的區域分析，包括股骨頸不同區域的皮質骨厚度、松質骨和皮質骨骨密度以及相關的力學參數測量[19-20]，這些測量參數可以幫助臨床醫生更好地了解老年髖部骨折的發生機理。另外，髖部 QCT 還可以進行更復雜的圖像處理，用于研究髖部骨折的發生機理或藥物治療的反應等[21-22]。

除上述骨質分析外，髖部 QCT 還可以用于髖部軟組織的研究，通過應用 QCT 軟件測量髖部不同水平的肌肉面積和密度，脂肪面積和含量等。這些測量參數可以用于研究髖部軟組織在骨折發生中的作用[23]。

開展這項工作以來，髖部 QCT 檢查已經成為我院髖部骨折患者術前的常規檢查，到目前為止，已經完成了 3000余例髖部 QCT 測量，取得了良好的效果，充分顯示出這種髖部骨折手術前的檢查方式具有很好的臨床應用前景，值得推廣應用。

圖4 髖部 QCT 分析軟件可以對髖部圖像進行旋轉，使測量平面符合骨科要求Fig.4Hip QCT analysis software could rotate the hip image to make sure the measurement plane was in line with orthopedic requirements

圖5 髖部 QCT 分析軟件測量股骨頭和粗隆的骨密度，為骨科手術方案選擇提供依據Fig.5Hip QCT analysis software measured the BMD of the femoral head and trochanter, providing a reference for orthopedic surgical options

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( 本文編輯：李貴存 )

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《中國骨與關節雜志》編輯委員會

The pre-operation bone mineral density and bone structure assessment with quantitative computed tomography in osteoporotic hip fractures

CHENG Xiao-guang, WANG ling, SU Yong-bin, YANG Ming-hui, WANG Man-yi, WU Xin-bao.
Department of Radiology, Beijing Jishuitan Hospital, Beijing, 100035, China

Operation is one of the choices for the treatment of hip fractures in elders. However, how to assess the bone mineral density ( BMD ) and bone structure pre-operation are challenging. Dual-energy x-rays absorptiometry ( DXA ) is widely used for BMD measurement of the hip, but limited in elder hip fractures due to the pain leading to the diff i culty of positioning. Furthermore, DXA is unable to measure the BMD of the femoral head. In this commentary, we introduced “Beijing Jishuitan hospital sailing project” experience which is to combine the routine clinical hip CT scan with the quantitative computed tomography ( QCT ) of the hip for elder hip fractures. With a single hip CT scan, the details of the hip fracture can be shown, meanwhile the CT data are used for QCT analysis of the the hip, in which the DXA-equivalent BMD is measured. BMD of the femoral head, neck and trochanteric area can be measured as well. All measurements are very useful for the pre-operation planning. QCT is utilizing the clinical CT scan with QCT calibration phantom and software, further post-processing of CT data, with no additional radiation. We completed more than 3000cases of QCT and it is proved to be very successful, so we recommend to use QCT for hip fractures.

Hip fracture; BMD; QCT; Pre-operation assessment

10.3969/j.issn.2095-252X.2017.08.001

R683.3

首都臨床特色應用研究項目 ( Z141107002514072)

100035北京積水潭醫院放射科 ( 程曉光、王玲、蘇永彬 )，創傷骨科 ( 楊明輝、王滿宜、吳新寶 )

2017-07-01)