·临床研究·

冯银波, 方向明, 陈宏伟, 张丽娟

(南京医科大学附属无锡人民医院医学影像科，江苏 无锡 214023)

【摘要】目的 探讨分形维数(fractal dimension， FD)在腰椎CT中对松质骨微结构量化的应用价值。方法 回顾性分析2012年12月至2015年9月，因腰痛来本院就诊并行腰椎CT检查的中青年男性患者115例，分为两组： A组，28～31岁，61例；B组，38～41岁，54例。入组者均无腰椎退行性变，使用imagej分析腰4椎体松质骨区域图像，量化灰度纹理特征。检验FD值在两组间的差异并行ROC曲线分析。结果 A组腰椎松质骨的FD值为1.463±0.056，B组腰椎松质骨的FD值为1.418±0.038，两组间的差异有统计学意义(P=0.001)。经ROC曲线分析，判断FD最佳临近点为1.423，此时诊断的灵敏度为75.4%，特异度为55.6%。结论 采用分形维数分析腰椎松质骨CT图像，提取灰度纹理信息，可量化一定轻微退变程度的骨微结构。

【关键词】骨质疏松症； CT； 分形维数

骨质疏松症是一种以骨量低下，骨微结构破坏，导致骨脆性增加，易发生骨折为特征的全身性骨病[1]。双能X线吸收法(DXA)是学术界公认的骨密度检查方法，但其不能有效评估骨微结构的变化[1-2]。腰椎及腰椎间盘CT扫描是患者因腰痛就诊比较普遍的检查。临床CT诊断中，只观察腰椎骨赘、小关节退变及椎间盘突出等情况，对松质骨区域的灰度信息没有充分利用。有研究表明[3-6]，对放射学图像中松质骨区域的灰度纹理信息获得的分形维数值(fractal dimension, FD)，与松质骨的微结构或骨密度存在一定相关性。本研究采用一定方法提取腰椎松质骨CT图像中灰度纹理信息，初步探讨FD在松质骨微结构评估中的应用价值,以期在临床诊断中作为一种评估腰椎退变的客观定量指标。

1.1 一般资料

回顾性分析2012年12月至2015年9月，因腰痛来本院就诊并行腰椎及腰椎间盘CT检查的中青年男性患者115例，年龄为28～31周岁(A组，61例)和38～41周岁(B组，54例)。经放射科二位主治医师阅片： A组和B组的腰椎均无退行性改变。本研究分组参照“原发性骨质疏松生理年龄预诊法”。

1.2 方法

CT检查使用无锡市人民医院西门子双源CT(somatom definition, CT)，管电压120kV，管电流 297mA，层厚 2mm，螺距0.8，FOV 16.2cm×16.2cm，重建算法为“Spine 2.0 B30s-2”，图像矩阵512pixels×512pixels。患者体位参照“无锡人民医院腰椎CT检查规范”。入组者均无甲旁亢、肾上腺疾病、肿瘤、骨折等重大疾病。

1.3 图像分析流程

选取距腰4椎体上缘2～3个层面，约4～6mm的层面，以规避穿行于椎体中的微血管及腰椎间盘影响。图像显示为骨窗(窗宽 2500Hu，窗位800Hu)，经Dicom格式直接转换为BMP格式(8bit，灰阶0-255)保存，见图1。

图像分析使用imagej软件，流程： (1) 导入图像；(2) ROI取65 pixels×65 pixels随机位于松质骨区域，边缘避开骨皮质，如有骨岛等骨质异常区域，以临近层面优先；(3) ROI以外区域剪除；(4) 二值化(binary)，算法为Ij-Isodata；(5) 骨化(skeletonize)；(6) 分形盒计数(fractal box count, 64×64像素)。其中后4步编译为宏命令(Macro fd)，见图2、3。

为减少实验测量误差，本实验由两名主治医师测量，并间隔两周重复测量3次。每位入组者FD值最终结果为上述6次测量值的平均值。

1.4 统计学分析

用SPSS 11.5统计分析软件，计量数据以经方差齐性(Levene)检验判断数据分布特征，并行独立样本t检验，P0.05，为正态分布。A组腰椎松质骨的FD值为(1.463±0.056)，95%CI区间为1.449～1.478。B组腰椎松质骨的FD值为(1.418±0.038)，95%CI区间为1.409～1.429。两组间的差异有统计学意义(t=4.915，P