李危石：椎体CT值在腰椎退变患者骨密度评估中的应用
来源：北京大学第三医院骨科
作者：李危石，邹达，王辉等
前言
椎体松质骨CT值评估骨密度的方法与传统DXA法相比，其最大的优势在于简便快捷，受腰椎退变结构干扰小，可以利用已有的常规CT图像测量，不给患者带来额外费用和辐射。
北京大学第三医院李危石教授团队最早确立了国人腰椎退变患者的骨质疏松椎体CT值判定界值（L1椎体CT值≤110HU），并以较大的样本量在国际上首次系统报道了50岁以上腰椎融合术患者的骨质疏松流行病学特点，同时阐述了胸腰椎脆性骨折患者的椎体CT值特点。
在腰椎术后并发症方面，验证了椎体CT值法评估腰椎椎弓根螺钉松动风险的可靠性以及相比DXA法的优越性，并基于腰椎退变性侧弯患者CT值局部分布特点首次提出冠状位第一反转椎的概念，为侧弯上端椎的准确判断和上端固定椎的选择提供了新的参考。
本文将李危石教授团队2020年以来关于椎体CT值的最新研究成果作一简要总结。
进展一
联合椎体CT值与DXA评估骨密度可降低腰椎退变患者骨质疏松漏诊率
作者：邹达，姜帅，李危石
临床意义：DXA是WHO推荐的骨质疏松诊断金标准方法，也是目前脊柱外科术前最常用的骨密度评估方法。然而，腰椎退变易导致DXA测量值假性增高，造成骨质疏松漏诊，对内固定手术方案制定带来误导。通过利用术前常规的腰椎CT图像测量椎体CT值，可以简便地评估椎体松质骨骨密度。椎体CT值受腰椎退变影响小，有助于识别被DXA漏诊的骨质疏松患者。
材料与方法：回顾性分析479例50岁以上因腰椎退行性疾病接受腰椎融合手术的患者资料，所有患者术前3个月内均接受了腰椎平扫三维重建CT和DXA检查。参考WHO标准和DXA结果诊断骨质疏松。同时，若患者L1椎体CT值≤110HU，也判定为骨质疏松。
结果：以DXA诊断的骨质疏松患病率39.7%，其中女性48.9%，男性27.1%。退变性腰椎侧弯患者的骨质疏松患病率更高（56.5%vs.36.8%, P=0.002）。联合DXA和CT值（T值≤-2.5或者L1的CT值≤110HU）诊断的骨质疏松患病率高达53.4%。在DXA诊断为非骨质疏松（骨量减少或正常）的患者中，L1椎体CT值≤110HU的患者占25.9%。这一比例随着年龄增长而增加（50-59岁：14.8%, 60-69岁：31.2%, ≥70岁：45.5%; P<0.001），并且在退变性腰椎侧弯患者中更高（41.5% vs. 23.7%, P=0.015）。
结论：腰椎退行性疾病患者的骨质疏松患病率高，DXA漏诊率也高。患者年龄越大，或者合并退行性腰椎侧弯时，DXA的漏诊率就越高。单独使用DXA评估腰椎退变患者骨密度存在不足，推荐联合椎体CT值测量提高骨密度评估准确性。
参考文献：
Zou D, Jiang S, Zhou S, Sun Z, Zhong W, Du G, Li W. Prevalence of Osteoporosis in Patients Undergoing Lumbar Fusion for Lumbar Degenerative Diseases: A Combination of DXA and Hounsfield Units. Spine (Phila Pa 1976). 2020 Apr 1;45(7):E406-E410.
进展二
椎体CT值在脆性椎体骨折风险评估中有重要价值
作者：邹达，叶楷锋，田耘，李危石
临床意义：脆性椎体骨折将导致严重的胸腰背痛，活动受限，继发脊柱畸形，严重影响老年人的生活质量。然而，目前大量椎体脆性骨折的高危人群没有接受过规范的骨密度评估。另一方面，许多老年人因为各种病症接受过临床CT检查（胸部CT，腹盆腔CT，脊柱CT，泌尿系CT等），我们可以利用这些已有的CT图像测量椎体CT值评估骨密度，从而方便快捷地识别骨质疏松和脆性椎体骨折高危患者。
材料与方法：回顾性分析299例65岁以上因急性椎体脆性骨折接受微创手术治疗，且术前接受腰椎CT检查的患者资料。其中77例椎体骨折患者与另外77例没有椎体骨折的患者进行年龄和性别的1：1匹配（年龄性别一致）。测量L1椎体CT值，当L1骨折无法测量CT值时，以邻椎CT值均值代替。
结果：该299位患者一共有460节胸腰椎体骨折，其中349节椎体骨折为新发骨折，111节椎体骨折为陈旧骨折。L1椎体CT值均值为66.0±30.6HU。患者的椎体CT值越低，其椎体骨折的数量越多 (单节椎体骨折：73.3±27.0HU, 2节椎体骨折：58.7±32.5HU, ≥3节椎体骨折：40.7±28.8HU; P<0.001) 。年龄和性别匹配的77对患者中，椎体骨折组CT值更低 (70.6±23.4HUvs.101.5±36.2HU; P<0.001) 。以椎体CT值预测椎体脆性骨折的AUC值0.77 (95% CI, 0.70-0.85; P<0.001) 。对应于90%特异度和90%敏感度的椎体CT值界值分别为60HU和100HU。
结论：椎体CT值可用于评估胸腰椎椎体脆性骨折风险。椎体CT值越低，椎体脆性骨折风险越高，可能存在的椎体骨折数量也越多。
参考文献：
Zou D, Ye K, Tian Y, Li W, Zhou F, Zhang Z, Lu Z, Xu Z. Characteristics of vertebral CT Hounsfield units in elderly patients with acute vertebral fragility fractures. Eur Spine J. 2020 May;29(5):1092-1097.
图注：椎体骨折患者椎体CT值测量示意图
进展三
椎体CT值在退变性侧弯患者椎体局部骨密度评估中的意义
作者：王辉，邹达，李危石
临床意义：退变性腰椎侧弯与骨质疏松的相关性存在争议。本研究基于椎体松质骨CT值分析退变性侧弯与骨质疏松的相关性，探索退变性侧弯椎体凸凹侧骨密度分布差异。
材料与方法：回顾性分析95例退变性侧弯患者的临床及影像学数据，测量腰椎椎体整体松质骨CT值和椎体凸侧和凹侧松质骨CT值。测量方法：选择椎体前皮质骨后方2mm、椎体中部、椎体后皮质骨前方2mm三个层面，上述三个层面测量值的平均值为最终椎体CT值。
结果：Cobb角与腰椎椎体（L1-L5）CT值无相关性，退变性侧弯下腰椎椎体CT值高于上腰椎，存在骨密度梯度。L5椎体、上端椎、下端椎、顶椎和中立椎的凹侧CT值大于凸侧，稳定椎凸侧CT值大于凹侧。椎体凹侧/凸侧骨密度不对称指数，顶椎最大，其次为L5椎体。随着侧弯角度增加，凹/凸侧骨密度指数L5椎体、下端椎和顶椎增大，上端椎、中立椎和稳定椎不发生显著变化。
结论：基于椎体CT值分析发现，退变性侧弯的进展与骨质疏松无相关性。下腰椎椎体CT值高于上腰椎，存在骨密度梯度，可能具有病因学意义。侧弯椎体凹侧和凸侧骨密度存在差异，凹侧大于凸侧，顶椎差异最显著。腰骶段侧弯的矫正，推荐使用凹侧撑开技术。
参考文献
Wang H, Zou D, Sun Z, Wang L, Ding W, Li W. Hounsfield Unit for Assessing Vertebral Bone Quality and Asymmetrical Vertebral Degeneration in Degenerative Lumbar Scoliosis. Spine (Phila Pa 1976). 2020 Nov 15;45(22):1559-1566.
进展四
椎体CT值是腰椎术后椎弓根螺钉松动的独立预测指标
作者：邹达，艾克热木江·木合热木，李危石
临床意义：腰椎椎弓根螺钉松动是腰椎术后常见并发症之一，尤其多见于合并骨质疏松症的中老年患者。术前精准的骨密度测量，有利于螺钉松动风险的评估和制定个性化的内固定方案。然而，临床中常用的DXA易高估骨密度，从而低估螺钉松动风险。我们的前期研究已说明利用常规术前CT测量腰椎CT值可以更准确地反映真实骨量水平，本文则进一步证明椎体CT值也是腰椎椎弓根螺钉松动的独立影响因素，可用于螺钉松动风险评估。
材料与方法：回顾性分析503例50岁以上因腰椎退行性疾病接受腰椎后路减压融合内固定术的患者资料，随访至少1年。以L1-L4平均椎体CT值代表腰椎骨量水平，以腰椎术后X线评价螺钉松动与否。选择年龄、性别、BMI、吸烟史、糖尿病史、固定节段数、融合方式、是否固定到S1等作为其他可能影响因素。利用Logistic回归分析识别螺钉松动独立影响因素。
结果：术后1年的影像学螺钉松动率30.0%。螺钉松动患者的椎体CT值更低 (106.3±3.9HUvs.132.6±42.9HU; P<0.001) 。椎体CT值是螺钉松动的独立影响因素 (OR0.977, 95% CI0.970-0.985; P<0.001) 。
结论：较低的腰椎椎体CT值是腰椎术后螺钉松动的独立危险因素。
参考文献
Zou D, Muheremu A, Sun Z, Zhong W, Jiang S, Li W. Computed tomography Hounsfield unit-based prediction of pedicle screw loosening after surgery for degenerative lumbar spine disease. J Neurosurg Spine. 2020 Jan 3:1-6.
进展五
椎体CT值预测椎弓根螺钉松动的准确性优于T值
作者：邹达，孙卓然，李危石
临床意义：我们的前期工作已说明椎体CT值有助于降低DXA的骨质疏松漏诊率，并且是螺钉松动的独立预测因素。本研究进一步说明了椎体CT值在螺钉松动风险评估方面优于DXA的T值。即使T值>-2.5（即非骨质疏松），只要L1-L4的CT值均值≤110HU，螺钉松动率均超过40%，甚至与T值≤-2.5的患者相当。
材料与方法：回顾性分析253例50岁以上因腰椎退变接受腰椎后路减压融合内固定术的患者资料，所有患者术前三个月内接受过腰椎CT和DXA检查，随访至少1年。以L1-L4平均椎体CT值代表腰椎骨量水平，以腰椎术后X线评价螺钉松动与否。记录每位患者的最低T值，以及最低腰椎BMD值（g/cm3），最低T值≤-2.5诊断骨质疏松。
结果：术后1年螺钉松动率30.6%，螺钉松动患者的平均最低T值和平均最低腰椎BMD值在数值上均小于未螺钉松动患者，但差异无统计学意义 (T值: -2.1±1.5vs.-1.7±1.6, P=0.074; BMD值: 0.83±0.16vs.0.88±0.19, P=0.054) 。螺钉松动患者的椎体CT值低于未螺钉松动患者 (106.8±34.4vs.129.8±45.7, P<0.001) 。以椎体CT值预测螺钉松动的AUC值为0.666 (P<0.001) ，以最低T值预测螺钉松动的AUC值为0.574 (P=0.062) 。
结论：与DXA相比，椎体CT值在50岁以上的腰椎退变患者中是更敏感的螺钉松动预测指标。因此我们不能仅依据DXA的T值评价螺钉松动风险。
参考文献
Zou D, Sun Z, Zhou S, Zhong W, Li W. Hounsfield units value is a better predictor of pedicle screw loosening than the T-score of DXA in patients with lumbar degenerative diseases. Eur Spine J. 2020 May;29(5):1105-1111.
进展六
同时测量椎弓根CT值和椎体CT值有助于提高螺钉松动预测准确性
作者：徐飞，邹达，李危石
临床意义：椎弓根螺钉的把持力主要由椎弓根部分而非椎体部分提供。我们的前期工作已说明了椎体CT值是螺钉松动的独立预测因素，本研究则进一步说明了椎弓根CT值对预测螺钉松动也有重要意义。部分患者虽然椎体CT值较低，但椎弓根CT值较高，其螺钉松动风险也就相对较低。
材料与方法：回顾性分析143例因腰椎退行性疾病接受L3-5后路减压融合内固定术的患者资料。依据术后1年L3椎弓根螺钉的状态将患者分为螺钉松动组和非螺钉松动组，利用术前腰椎CT测量L3椎体CT值和L3双侧椎弓根CT值均值。
结果：术后1年L3椎弓根螺钉松动率20.3%。椎体CT值和椎弓根CT值的Pearson相关系数约为0.4（P<0.001）。螺钉松动组的椎体CT值，不包括皮质骨的椎弓根CT值，包括皮质骨的椎弓根CT值均低于对照组（P<0.001）。包括皮质骨的椎弓根CT值预测螺钉松动的AUC值大于椎体CT值的AUC值，但差异没有统计学意义（P>0.05）。在L3椎体CT值≤130HU的患者中，椎弓根CT值>340HU 的患者螺钉松动率远小于椎弓根CT值≤340HU的患者（13.0%vs.31.0%, P<0.05）。
结论：椎弓根CT值与椎体CT值线性相关，但相关性不大。部分患者虽然椎体CT值很低，但椎弓根CT值可能很高，其螺钉松动风险也相对较低。因此，同时测量椎弓根CT值和椎体CT值有助于提高螺钉松动预测准确性。
参考文献
Xu F, Zou D, Li W, Sun Z, Jiang S, Zhou S, Li Z. Hounsfield units of the vertebral body and pedicle as predictors of pedicle screw loosening after degenerative lumbar spine surgery. Neurosurg Focus. 2020 Aug;49(2):E10.
进展七
退变性侧弯上端固定椎的选择——冠状位第一反转椎
作者：王辉，李危石
临床意义：退变性腰椎侧弯术后冠状位失衡与上端固定椎的选择密切相关。站立时间长短、透照角度对X线水平椎、稳定椎、中立椎的判断造成影响。我们提出冠状位第一反转椎（First coronal reverse vertebrae, FCRV）的概念，定义为与主弯范围内椎体凹凸侧骨密度（以CT值代表）分布相反的近端第一个椎体，FCRV与FCRV-1椎间盘剪切力大，理论上当UIV位于FCRV以下时，UIV与FCRV之间应力集中可能加速术后ASD发生。本研究目的在于分析上端固定椎位于冠状位第一反转椎以上是否可降低退变性侧弯患者术后近端邻近节段退变的风险。
材料与方法：回顾性分析116例退变性侧弯患者的临床及影像学数据，根据ASD的发生情况分为2组：研究组（ASD阳性组）和对照组（ASD阴性组）。测量腰椎椎体整体松质骨HU值和椎体凸侧和凹侧松质骨HU值。测量方法：选择椎体前皮质骨后方2mm、椎体中部、椎体后皮质骨前方2mm三个层面，上述三个层面测量值的平均值为最终椎体HU。
结果：12例患者的FCRV位于稳定椎近端第2个椎体，32例患者的FCRV位于稳定椎近端第1个椎体，35例患者的FCRV位于稳定椎，23例患者的FCRV位于稳定椎远端第1个椎体，14例患者的FCRV位于稳定椎远端第2个椎体。当UIV位于FCRV近端时，无患者出现ASD，而当UIV位于FCRV时，15.4%的患者出现ASD。在研究组中，当UIV位于FCRV时，1例患者（3.9%）出现近端侧弯进展，当UIV位于FCRV远端时，17例患者（29.8%）出现近端侧弯进展。
结论：冠状位第一反转椎远端椎间盘是冠状面应力集中点，上端固定椎位于冠状位第一反转椎之上，术后近端邻近节段退变发生率低。冠状位第一反转椎的判定比稳定椎更可靠，在上端固定椎选择上更有参考价值。
参考文献
Wang H, Sun Z, Wang L, Zou D, Li W. Proximal Fusion Level Above First Coronal Reverse Vertebrae: An Essential Factor Decreasing the Risk of Adjacent Segment Degeneration in Degenerative Lumbar Scoliosis. Global Spine J. 2021 Mar 2
图注1：UIV位于FCRV远端时，术后2年近端邻近节段Cobb角逐渐增大
图注2：UIV位于FCRV时，术后2年近端邻近节段Cobb角无明显变化
作者简介
李危石
教授、主任医师、博士生导师。现任北京大学第三医院骨科主任、脊柱外科主任、骨与关节精准医学”教育部工程中心主任，国家“万人计划”科技创新领军人才，科技部中青年创新领军人才。
担任中国康复医学会骨质疏松预防与康复专业委员会第一届委员会副主任委员；中国医师协会骨科医师分会第五届委员会胸腰椎学组副组长；国际脊柱学会AOSPINE中国教育官；中华预防医学会脊柱疾病防治专业委员会副主任委员、脊柱退变学组组长；中国医药教育协会骨并发症专业委员会副主任委员；中国老年学和老年医学学会老年运动医学分会副主任委员；中华医学会骨科学分会青年委员会委员兼脊柱学组副组长；中国老年学学会老年脊柱关节疾病专业委员会委员；中国医药教育协会骨科分会脊柱学组副主任委员；中国医疗保健国际交流促进会骨科分会委员兼脊柱学组秘书；北京医学会骨科学分会副主任委员；北京康复医学会骨科分会第二届副会长；中国康复医学会脊柱脊髓专业委员会畸形学组、微创学组委员；中国医学装备协会应用评价分会第一届常务委员；生物骨科材料与临床研究杂志副主编；中国脊柱脊髓杂志编委；中国修复与重建外科杂志编委；Spine、中华骨科杂志、中华外科杂志审稿专家。
第二届北医三院骨科论坛
将于6月17-19日
在北京召开