脊柱QCT定量CT骨密度分析软件体模检测重建参数对骨密度测量的影响

【摘要】 目的 成都华西华科研究所研究优化 CT 扫描协议，使定量CT C QCT ） 骨密度 CBMD ） 测量值更精确，辐射剂量更低 软件参数。资料与方法 采用欧洲脊柱体模 (ESP） 与 QCT 校 准作模一起进行不同毫安秒的 CT 螺旋扫描。扫描参数：管电压 120kV，管电 流 50 350mA，层厚 l ×16mm，床高 73cm，扫描范围10cm，视野 （ FOV) 40c ，重建矩阵：512×512，重建间Re 0.8mm。记录CT 扫描机上的辐射剂量乘 积 CDLP ）。用标准算法 （ FC03 ） 和骨算法 （ FC30 ） 分两组重建欧、111 脊柱体模影像，并进行BMD 测量。结果 FC03 组平均 BMD 值与毫安秒正相关 （r =0.401,

P <0.05 ); FC30 组平均 BMD 值与毫安秒无相关性 （ r =0.216, P >O.O日软件参数。两 组平均毫安秒与 DLP 呈正相关 （r=0.999 , P < 0.01) 。FC03 组与 FC30 组平均 BMD 差异有统计学意义 （ t = -13.089, P < 0.01 ）。FC03 组与欧洲脊柱体模标 准平均 BMD 差异有统计学意义 Ct= -19.220, P < 0.01 ); FC30 组与欧、洲脊柱 体模标准平均 BMD 差异无统计学意义 （ t=0.506 , P= 0.616 ）。结论 QCT 扫 描重建参数对 BMD 值有影响。骨算法重建影像除去了影响BMD 测量的因素， 使测量准确率更高 。在制订扫描协议时应充分考虑重建算法对骨密度测量的影 响3 并使扫描参数保持恒定 。

【 关键词】 骨密度：重建算法：体层摄影术软件参数，X 线计算机：定量 CT

成都华西华科研究所研究定量 CT ( quantitative C工 QCT） 是通过 CT 扫 描将穿过人体的 CT 衰减系数经校准体模转换成以 mg/cm3 为单位的一种骨密度 （bone mineral dens町， mνID） 测量技术，这种技术可用于任何普通 CT 扫描机 ［ 1］ 软件参数。本研究旨在探讨 CT 扫描技术参数与骨密度 、 辐射剂量之间的相关性，并研究 QCT 不同重建参数 对骨密度测量的影 响，以指导临床制订优化扫描协 议，使 QCT 骨密度测量值更精确 ，辐射剂量更低。

1 材料与方法

1.1 模拟 人 体体模 欧 洲体 模 （European Spine Phantom ESP ESP-154〕 [2］：校准体模：QCT体 模 （美国h电eAnalySis, Inc.制造，序列号 G2208）软件参数。 1.2 CT 扫描万法 采用日本东芝 16 排 Aquilion16 螺旋 CT 扫描机。扫描参数：营电压 120kV，营 电流 50 350mA ，机 架旋 转 时间 0.5s/r，层 厚 1×16mm, PF 0.938。扫描方式 z 螺旋扫描。床高 73cm ，扫 描 长度 10cm ，视 野 （FOV 〕 40cm ，重 建矩阵 512 ×5120 重 建算注：FC03 （ 标准算法〕， F口0 （ 骨算法）。重建间距 0.8mm。将欧洲｜钵模置 于模拟体模上（ 图1）。从 50mA 开始至 350mA 结束， 每递增 lOmA 按上述扫描参数扫描 1次，共 31 次。 记录 CT 扫描机上每一次扫描所产生的 100mm 长度 的辐射剂量乘积 （DLP ，单位 mGy•cm ） 。用标准算 法 （FC03） 和骨算法 （FC30 ） 分两组重建欧＃｜｛体模 影像容积数据，分别命名为 FC03 和FC30o

1.3 骨密度唰量 成都华西华科研究所在骨密度工作站上用骨密度分 析软件 QCT PRO rn 3D 脊 柱 BMD 应 用模 块 〔4.0 Min伽rays So伽rare, Inc.） 软件参数。对重建后的两组 容积数 据进行 BMD 分析测量。方法：将重建的FC03 组 和 FC30 组各 31组容积数据传至安装 BMD 工作站在工作站上点击 3D 脊柱 B孔E应用模块图标，在打 开 Patient information 界面输入试验编号、试验日期 等匹配信息，点击confirm match 进入 Extr缸tion 界 面：在 Extraction 界面中设置脊柱影像上决定用于骨 密度分析的区域和我得的模的感兴趣区 （ROI ）。此 时在推体旁出现一个圆形光标，同时在模的周围出 现矩形模框光标 。将 ROI 置于轴面推体影像的中 央松质骨区域：将短形光标包含住全部 校准模。接 着在 Rotation 和ROI 界面中的轴面 、冠状面、矢 状面的多平面重组 （MPR） 影像上确定欧洲摸体中 L1 L3 的ROI 位置，确认推体。在Results 显示各 桂体的 BMD 和 3 个椎体总的平均BMD 值。

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1.4 统计学方法 采用 SPSS 15.0 软件分析，两组 中平均 BMD 值与毫安秒的相关性以及平均毫安秒 与 DLP 的相关性采用 Pearson 相关分析 ：两组平均 BMD 比较采用配对 t 检验：每组平均 BMD 值与欧 洲体模标准平均卧在D值比较采用单个样本 t 检验， P < 0.05 为差异有统计学意义软件参数。

结果

标准算法 （FC03〕 组 平均 BMD 值为 115.22士 0.42mg／αn3 ，骨 算法 （FC30 ） 组 平 均 BMD 值 为116.73± 0.69mg/cm3o FC03 组和骨算法 FC30 组的 欧洲体模重建影像平均 BMD 值与毫安秒的相关性 分析 见图 2o FC03 组 平 均 BMD 值与毫安秒呈正 相关 （r=0.401, P < 0.05 ); FC30 组平均 B趴在D 值 与毫安秒无相关性 〔r =0.216, P >0.05）软件参数。两组平 均毫安秒与 DLP 呈正相关 （r =0.999, P < 0.01 ), 平 均毫 安秒与 DLP 相关性分析见 图3。FC03 组 与 FC30 组 平 均 B岛E值 差 异 有 统 计 学 意 义 （t 二 13.089, P < 0.01）。FC03 组与欧洲脊柱体模标 准平均 BMD 值差异有统计学意义 （t 二一 19.220, P< 0.01); FC30 组与欧洲脊柱体模标准平均 B乱在D 值 差异无统计学意义 二 0.506, P 二0.616 ）。

讨论

成都华西华科研究所研究QCT 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 ROI 设置在推体的松质 骨区域，使骨密度值更加精确 软件参数。近年来 ，多排螺 旋 CT 己经在临床广泛应用，QCT 的测量方法也 有所改变 ，出现了体积 （Volumetric) CT 等测量方 法 p，气它可以利用多排螺旋 CT 扫描获得的容积 数据进行岛1PR，在轴面、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 。 由于 QCT 采用的是 X 线扫描，所以 CT 扫描的技 术参数可对骨密度的测量产生影响 。临床常规螺 旋 CT 扫描，主流厂家均普遍将管电压恒定设置在 120kV，只通过改变毫安秒来调整 X 线剂量。因此 需要研究扫描技术参数毫安秒的变化对 B岛E的影 响。重建算法是产生重建影像的基础 ，影响影像的 空间分辨率。在影像重建过程中涉及两步重建算法 ： 卷积和后投影。根据卷积的不同算沽，有 3 种常见 的加权方法，即标准、骨算法和平滑算法。卷积算 法不同会影响影像密度变化频率的敏感性 ［5） 。根据 结果，FC03 组毫安秒与平均 B扣E呈弱相关 （r=0.401, P < 0.05 ） 。FC30 组毫安 秒与 平均 B如E无

相关性 （r= 0.216, P >0.05 ） 软件参数。由于 FC30 组采用 骨算法重建 ，这种卷积算法滤除了 CT 衰减信号中 的部分含软组织成分的低频信号 ，保留了含骨髓成 分的中高频信号 ，消除了低频信号 （ 如脂肪） 的影 响，从而使毫安秒的变化不影响平均 BMD 值。毫 安秒代表 X 线的剂量，其增加必然导致辐射剂量的 增加 ［句 。毫安秒与 DLP 呈高度相关 （r =0.999, P< 0.01 ） 。两组重建方法平均 B岛E 值差异有统计学 差异 （P < 0.01 ） ，表明两种重建方法对 BMD 值的 测量产生不同影响 。此次实验采用的是欧洲脊柱体 摸，是欧洲共同体确认的验证 QCT 标准和质量控制 的标准体模。模体中有 3 个代表 L1 、L2、L3 脊椎的－ 嵌入体，内含不同密度的起磷酸钙 ［CaiPH4)30H],

分别是 50、100、20伽1g/cm3 软件参数，标准平均 Bl\tID 值 为 116.67mg／αn3. 本研究结果发现 ，FC03 组平均 B岛 〉 值为 115.22±0.42mg/c时，与欧洲脊柱体模标准平均

BMD 值差异有统计学意义 （t = -19.220, P < 0.01);

FC30 组平均 B岛D值为 116.73± 0.69mg/c时，与欧 洲脊柱体模标准平均 BMD 值差异无统计学意义 (t= 0.506, P =0.616） 软件参数。FC30 组平均 B岛D值接近于 欧洲体模标准平均 BMD 值，表明采用骨算注重建 的骨密度值更能反映脊柱真实的骨密度值 。

由以上研究结果分析，QCT 扫描重建参数对 BMD 值有影响软件参数。标准算法重建的影像 ，因含有更多 影响 BMD 测量的因素，导致 B岛D测量误差更大 。 骨算法重建的影像除去了影响因素 ，使其测量准确 率更高。因此，在制订扫描协议时应充分考虑重建 算法对骨密度测量的影响 。