骨质疏松是一种在全球范围内高发的疾病，其特征为骨量低和微结构恶化，这使得老年人尤其容易发生脆性骨折。髋部骨折作为继椎体骨折后的第二大常见骨折类型，不仅会给患者带来高发病率和死亡率，还会造成沉重的社会经济负担。在临床诊断中，虽然双能 X 线吸收法（DXA）是测量骨密度的常用参考标准技术，但定量计算机断层扫描（CT）能生成三维数据集，可进行体积骨密度（vBMD）评估，还能通过有限元建模（FEM）等方法估算骨强度，测量皮质骨厚度（Ct.Th）等参数，对评估骨折风险有重要意义。然而，与 DXA 相比，定量 CT 会使患者接受更高的辐射剂量，特别是在多次测量的情况下，辐射危害更加显著。因此，如何在保证图像质量和测量准确性的同时，降低 CT 扫描的辐射剂量，成为亟待解决的问题。
在这样的背景下，来自德国、美国等多所机构的研究人员开展了相关研究，旨在探究模拟降低管电流和稀疏采样的低剂量 CT 扫描对股骨近端的骨小梁和皮质 vBMD 以及 Ct.Th 的影响。该研究成果发表在《Osteoporosis International》上。
研究人员开展这项研究主要运用了以下几种关键技术方法：首先，他们从临床常规检查中选取了 40 例年龄在 50 岁以上患者的胸部和腹部 MDCT 扫描数据，这些数据原本是因其他临床指征获取的。然后，通过自行开发的脚本，对数据进行虚拟管电流降低和稀疏采样模拟低剂量扫描，其中稀疏采样是通过系统减少每 full rotation 的投影数量实现的。最后，利用自行开发的统计迭代重建（SIR）算法对全剂量和低剂量模拟图像进行重建，并运用自动图像分析流程提取骨强度相关参数，如 vBMD 和 Ct.Th 等 ，同时采用多种统计分析方法评估低剂量参数的准确性。
研究结果如下：
- 骨密度和皮质骨厚度变化：通过对不同扫描条件下的数据分析发现，虚拟降低 50% 管电流时，三个子区域（股骨头、股骨颈和转子区）的骨小梁 vBMD 有所下降，相对差异在 -3.1% 至 -0.5% 之间；而当管电流降低至 10% 时，骨小梁 vBMD 则上升，相对差异在 11% 至 88.1% 之间。稀疏采样时，除了左股骨颈（0.9%）和右转子区（0.4%）在 D100 P50 条件下，骨小梁 vBMD 最多下降 -22.4%。在皮质 vBMD 方面，剂量降低策略使其被高估，且 D10 P100 的相对差异显著大于 D100 P10。对于 Ct.Th，虚拟降低管电流使其被高估，稀疏采样则使其被低估。
- 准确性评估：回归分析和 Bland–Altman 分析结果显示，不同扫描条件下各参数的准确性有所差异。例如，D50 P100 和 D100 P50 在全髋关节积分 vBMD 方面表现较好，但在转子区皮质 vBMD 方面表现较差。总体而言，与降低管电流的模拟扫描相比，稀疏采样的 Bland–Altman 分析中大多数一致性界限（LOA）更小，超出 LOA 的扫描数量也更少。
- 空间准确性分布：利用统计参数映射（SPM）框架分析发现，D100 P50 在整个股骨近端的准确性优于 D50 P100，D100 P10 优于 D10 P100。
研究结论和讨论部分指出，稀疏采样结合 SIR 应用于近端股骨的 MDCT 扫描，能够大幅降低辐射暴露（低至原始成像数据的 10%），同时在不同尺度上，包括整个近端股骨、三个常见子区域以及体素和顶点水平，都能产生临床可接受的骨强度决定因素相对变化。这一发现符合 “合理尽可能低（ALARA）” 原则，对患者安全意义重大，特别是对于那些需要反复进行成像评估或治疗监测的患者。不过，该研究也存在一些局限性，如单中心设计、数据来自单一 MDCT 扫描仪，且扫描使用了造影剂但未对其影响进行调整，同时辐射剂量降低水平的研究不够精细。未来研究可以进一步探索更低比例原始投影数据的稀疏采样效果，以及管电流降低和稀疏采样的组合设置，从而找到低剂量 MDCT 在空间效应和骨强度替代参数方面的最佳设置。这项研究为低剂量 CT 在骨质疏松诊断中的应用提供了重要依据，有望推动临床实践中更安全、准确的骨质疏松诊断技术的发展。
生物通微信公众号
