基于CT图像的机会性骨密度评估与肋骨骨折患者远期躯体功能的相关性研究

《Frontiers in Surgery》：Correlation of opportunistic bone mineral density assessment derived from CT images with physical functioning in long-term follow-up in patients with rib fractures

　　

目的：生活质量评估与患者的躯体功能密切相关。尽管早期研究集中于骨质疏松的作用，但机会性骨密度（BMD）评估能否有助于判断躯体功能仍不明确。本探索性分析旨在阐明基于计算机断层扫描（CT）图像的机会性BMD评估是否与创伤性肋骨骨折患者远期随访的生活质量相关。 方法：所有患者均为单纯性肋骨骨折（无多发伤）。本研究共纳入72例患者，其中女性27例（37.5%），中位年龄60岁。研究人员获取了增强CT影像，并测量了Th12水平椎体松质骨的亨氏单位（HU）衰减值。CT扫描采用120 kVp管电压。研究人员在创伤后至少4年使用简明健康调查量表（SF-36）评估生活质量。 结果：在120 kVp条件下获得的机会性BMD测量值与躯体功能（PF）呈中等程度相关（r = 0.43，p ≤ 0.001）。严重受损PF组的椎体松质骨衰减值中位数显著较低，为118 HU，而非受损组为172 HU（p = 0.004）。CT衍生的BMD对严重受损PF具有中等预测能力（AUC = 0.78），最佳截断值为132 HU。 结论：CT衍生的Th12水平机会性BMD测量值与肋骨骨折患者远期随访中的严重躯体功能损害相关。CT影像在创伤性肋骨骨折患者中超越诊断目的的潜在作用有待进一步评估。

研究背景与目的

近年来，医学研究的重点已从死亡率等生物力学终点转向对远期生活质量的评估，特别是在创伤患者群体中。世界卫生组织将生活质量定义为个体对其在所处文化和价值体系中的地位以及与目标、期望、标准和关注点相关的感知。健康相关生活质量（HRQoL）通常被理解为WHO定义的生活质量中与健康相关的部分，而SF-36问卷作为国际公认的工具，通过测量躯体功能（PF）、生理职能（RP）、躯体疼痛（BP）、总体健康（GH）、活力（VT）、社会功能（SF）、情感职能（RE）和精神健康（MH）八个维度，已被广泛用于评估一般人群和不同患者群体的HRQoL。除了人口统计学因素和疾病相关因素（如创伤患者的骨折严重程度）外，骨质疏松等生物医学因素也被纳入评估。近年来，骨密度（BMD）作为量化骨量减少和骨质疏松的指标受到关注。既往研究多采用双能X线吸收测定法（DXA）测量BMD，而另一种替代方法是利用已有的计算机断层扫描（CT）图像，机会性地测量椎体内松质骨的亨氏单位（HU）衰减值，该方法成本效益高、无需额外辐射暴露，尤其适用于临床常规中常需接受CT扫描的创伤患者。然而，关于机会性CT衍生BMD能否辅助判断躯体功能的问题尚未明确。因此，本研究的目的有二：一是评估机会性CT衍生BMD对非多发伤创伤患者远期HRQoL的影响；二是将其结果与现有关于DXA测量BMD的文献进行比较。

研究方法概述

这是一项回顾性研究，经机构伦理委员会批准并豁免知情同意。研究对象为2014年1月至2018年12月期间在一级创伤中心接受治疗的肋骨骨折患者。纳入标准包括：年龄大于18岁、损伤严重度评分（ISS）≤16、至少4年随访、存在可评估Th12骨密度的增强CT、以及保守治疗。排除标准包括妊娠、痴呆、精神疾病、身体残疾、癌症、自发性骨折、自杀倾向及因图像质量或伪影无法评估者。最终纳入72例患者，中位年龄60岁，女性占37.5%。研究人员使用德国版SF-36问卷评估HRQoL，并在创伤后至少4年收集数据。CT成像采用128层CT扫描仪，参数为120 kVp、125 mAs、层厚1 mm。BMD评估通过在Th12椎体前部手动绘制圆形感兴趣区（ROI）测量平均CT扫描密度来实现。统计分析使用RStudio软件，采用Mann-Whitney U检验、Fisher精确检验、组内相关系数（ICC）进行一致性评估，并通过受试者工作特征（ROC）曲线分析诊断准确性，使用约登指数确定截断值，采用Spearman相关性分析评估BMD与PF及BMD与体重指数（BMI）之间的关联。躯体功能以40分为界进行二分类以指示严重躯体功能损害。

研究结果

1. 1.
   人群特征：共72例患者，中位随访时间为5年。其中13例患者表现出严重躯体功能损害，59例躯体功能≥40分。Th12椎体的中位BMD为157 HU（IQR: 120.5-196）。
2. 2.
   BMD评估的读者间变异性：两名独立读者评估了CT衍生BMD，组内相关系数（ICC）为0.88（95% CI = 0.74-0.95），表明两名观察者之间具有极好的一致性。
3. 3.
   判别分析：在严重躯体功能损害组（PF < 40）与未受损组之间进行的判别分析显示，严重受损组的生理职能（RP）（100 vs. 12.5，p < 0.001）、躯体疼痛（BP）（77 vs. 31，p < 0.001）、躯体健康总评（PCS）（49.1 vs. 22.3，p < 0.001）、活力、社会功能、情感职能和精神健康总评均显著降低。此外，严重受损组患者的椎体松质骨衰减值中位数显著低于非受损组（118 HU vs. 172 HU，p = 0.004），且该亚组中年龄超过60岁的患者比例更高（84.6% vs. 40.7%，p = 0.005）。
4. 4.
   诊断准确性与BMD截断值确定：ROC分析显示，CT衍生BMD预测躯体功能受损（PF < 40）具有较高的准确性，曲线下面积（AUC）为0.78，最佳截断值为132 HU。
5. 5.
   低BMD组与高BMD组的比较：根据BMD值分组比较发现，CT衍生BMD低于132 HU的患者组中，37.5%（9/24）表现为严重躯体功能损害，而在BMD较高组中仅有6.4%（3/47）出现PF < 40（p = 0.002）。
6. 6.
   BMD与躯体功能的相关性分析：CT衍生BMD与PF呈正中等程度相关（r = 0.43，p ≤ 0.001）。其他参数如躯体健康总评（PCS）（r = 0.29，p = 0.015）、社会功能（SF）（r = 0.29，p = 0.016）和总体健康（GH）（r = 0.25，p = 0.035）仅显示出弱相关性，而活力、精神健康、生理职能、情感职能、精神健康总评（MCS）和躯体疼痛则无显著相关性。

讨论与结论

研究人员指出，机会性CT衍生BMD评估可准确评估健康骨骼和骨质疏松骨骼的结构，且与DXA具有良好的相关性，是一种经济有效的定量指标。本研究在Th12水平进行评估，该层面常规包含于肋骨骨折的CT扫描中，无需额外检查或辐射。研究结果与既往文献一致，即DXA测量的BMD下降与较差的HRQoL相关，且躯体功能子量表最为重要。本研究发现椎体松质骨衰减值与PF呈正相关（r = 0.43），且作为预测因子时具有中等准确性（AUC = 0.78），截断值132 HU与既往文献中关于骨质减少骨的截断值相符。低BMD亚组患者在随访中严重躯体功能损害的患病率显著更高（37.5% vs. 6.4%）。创伤严重程度（以骨折数量计）并非显著影响因素，这与既往研究结论一致。研究人员推测，远期较差的PF可能反映了创伤前的整体健康状况，从而提示更高的HRQoL下降风险。本研究存在局限性，包括回顾性单中心设计、样本量较小、缺乏多元回归分析、缺乏关于绝经状态和既往脆性骨折等混杂因素的详细数据、未进行体模校准及缺乏DXA对比，以及使用了增强CT影像（造影剂可能影响HU测量值）。结论：CT衍生的BMD与肋骨骨折患者4年随访中的严重躯体功能损害相关。对肋骨骨折患者进行CT衍生BMD的前瞻性评估可作为骨骼健康评估的第一步，有可能识别出适合进行更针对性骨骼健康评估及预防性或治疗性干预的患者。