在临床CT图像上进行相对HU值分析以估算软骨下骨板边界：一项离体尸体机械验证研究

《Scientific Reports》：Relative HU profiling on clinical CT estimates the subchondral bone plate boundary: an ex vivo cadaveric mechanical validation study

　　

摘要

软骨下骨板（Subchondral Bone Plate, SBP）对关节生物力学至关重要，并与退行性关节疾病有关。CT扫描所得的Hounsfield单位（HU）数值会受到扫描设备设置的影响，从而限制了其普遍适用性。本研究评估了通过CT扫描获得的相对HU值是否能够通过与机械压痕实验结果的比较来估算软骨下矿化界面的位置和厚度。研究人员对9名经福尔马林固定处理的尸体捐赠者的18根桡骨进行了低剂量CT扫描和压痕测试。测试后的扫描图像与测试前的图像进行了配准，以确保CT和压痕测量结果在相同的位置上进行对比。软骨下骨板的起始点和厚度分别根据HU值的衰减变化及载荷-位移曲线来确定。采用线性混合效应模型分析了两种方法之间的相关性，以捐赠者身份作为随机截距，并通过边际R2（marginal R2）和条件R2（conditional R2）进行总结；同时使用Bland-Altman分析对测量结果的一致性进行了描述性评估。观察者间的一致性通过类内相关系数（intraclass correlation coefficients）进行评估。结果显示，基于HU值的测量结果与压痕实验结果之间存在显著相关性，其中起始点的斜率为0.953，厚度的斜率为0.988；相应的marginal R2和conditional R2值分别为0.916/0.918和0.912/0.912。捐赠者个体之间的差异较小。基于HU值的测量结果可靠性较高，而基于压痕实验的测量结果则属于良好至优秀水平。Bland-Altman分析表明，对于厚度而言，压痕实验的偏差较小，且一致性范围更窄。在本体外尸体模型中，标准临床CT扫描下的相对HU值分析能够可靠地估算软骨下矿化边界特征。这些发现支持将相对HU值变化作为放射学替代指标的可行性，但在临床应用之前仍需进一步的组织学和体内验证。