基于术前胸部CT的椎体亨氏单位值在肺移植受者骨质疏松机会性筛查中的诊断价值

　　本研究针对肺移植受者术后骨质疏松高发但筛查手段受限的临床难题，创新性地利用术前常规胸部CT扫描的椎体亨氏单位(HU)值进行机会性筛查。通过回顾性分析139例肺移植患者的临床数据，发现T2和T9椎体的HU值与双能X线吸收测量法(DEXA)测量的骨密度显著相关，且对术后1年的骨质疏松状态具有良好的预测效能（AUC达0.698-0.751）。这项研究为肺移植受者提供了一种无额外辐射、便捷有效的骨质疏松早期筛查策略，对改善患者长期生活质量具有重要意义。

　　

肺移植作为终末期肺病患者的有效治疗手段，显著改善了患者的生存预后。然而，随着生存期的延长，骨质疏松等长期并发症日益凸显。研究显示，肺移植候选者中骨质疏松患病率高达32-61%，术后更增至40-78%。这种骨密度下降显著增加了脆性骨折的风险，严重影响患者的生活质量，增加医疗成本，甚至导致更高的死亡率。因此，早期筛查骨密度，识别高风险患者并实施及时干预，成为减少术后不良结局的关键策略。

目前，双能X线吸收测量法(DEXA)被广泛认为是骨质疏松筛查的金标准。国际心肺移植协会(ISHLT)建议对肺移植患者进行术前和术后1年的常规DEXA评估。然而，DEXA作为二维成像 modality，存在固有局限性：其测量易受脊柱退变、椎体畸形、主动脉钙化和腹部肥胖等因素干扰，降低诊断敏感性。此外，术前身体限制或术后随访不足可能导致DEXA数据不完整，给准确评估骨健康带来挑战，可能延误高风险患者的早期干预。

近年来，基于计算机断层扫描(CT)衍生的亨氏单位(HU)的骨密度评估受到越来越多关注。与DEXA不同，CT作为三维成像 modality，能够精确量化椎体小梁区域的体积骨矿物质密度，有效排除边缘硬化、钙化等混杂因素的干扰， thus offering superior accuracy。重要的是，肺移植患者术前评估和术后随访常规进行胸部CT检查，这为直接利用现有影像数据评估骨密度提供了可能，从而最小化额外辐射暴露和检查成本，同时解决DEXA数据缺失的问题。

先前研究已证实椎体HU值与DEXA衍生的骨密度呈显著正相关，且HU值在诊断骨质疏松方面表现出良好的准确性。例如，Luo等报道中段脊柱CT扫描能有效识别高风险骨质疏松患者。Pinto等进一步证实HU值在检测骨质疏松方面具有强大的诊断性能，受试者工作特征曲线下面积(AUC)范围0.66-0.96，凸显了CT-based骨密度评估的临床潜力。尽管在一般人群中HU值与DEXA扫描结果的相关性已确立，肺移植受者因其长期糖皮质激素使用、 prolonged immobilization和免疫抑制治疗而成为独特队列。CT-based骨质疏松筛查在这一高风险人群中的适用性仍未充分探索。

因此，本研究旨在探讨肺移植患者术前CT衍生的椎体HU值与DEXA测量的骨密度的相关性，并评估术前HU值对术后1年骨质疏松预测的诊断效用。通过这项研究，我们试图建立一种可靠、便捷的补充方法来评估骨密度，促进及时识别和针对性干预高风险患者， ultimately improving bone health outcomes and quality of life in lung transplant recipients.

本研究采用回顾性设计，纳入2022年9月至2023年12月期间在浙江大学医学院附属第二医院肺移植科接受肺移植的患者。排除标准包括再移植、年龄<18岁、临床数据不完整、椎体结构异常（如压缩性骨折或严重骨赘）、胸部CT未完全覆盖第一胸椎(T1)至第一腰椎(L1)，以及影像数据不完整（缺乏术前胸部CT、基线DEXA测量或术后12个月DEXA测量）。骨密度使用DEXA(Hologic Discovery A)在腰椎(LS, L1-L4平均值)、股骨颈(FN)和左全髋(TH)测量，结果根据WHO标准分为正常（T-score≥-1.0）、骨量减少（-2.5<T-score<-1.0）和骨质疏松（T-score≤-2.5）。CT扫描使用西门子SOMATOM New Force双源CT系统，参数包括管电压120 kV、参考管电流80 mAs，采用CareDose 4D自动管电流调制技术。椎体T1至L1在冠状位重建图像上系统识别，于轴位图像手动放置感兴趣区域(ROI)，避开皮质骨、基底静脉丛、钙化区域及骨折或畸形椎体，每个椎体的HU值取两名独立医师测量的平均值。统计分析使用SPSS 27.0，包括ANOVA、Kruskal-Wallis检验、卡方检验、Spearman相关分析和ROC曲线分析，多类ROC分析使用R v4.1.1。

研究共纳入139例肺移植患者，其中基线时60例(43.17%)骨量正常，51例(36.70%)骨量减少，28例(20.14%)骨质疏松。三组在性别、年龄、体重指数(BMI)、移植指征、糖尿病史和糖皮质激素使用方面存在显著差异(P<0.05)。T1-L1椎体的HU值在三组间显著差异(P<0.05)，正常骨量组HU值显著高于骨量减少和骨质疏松组(P<0.05)。从T1开始，三组HU值均呈下降趋势，在T7-T9达到初始低谷，T10-T11略有回升，L1降至最低值。

Spearman相关分析显示，T1-L1的HU值与腰椎(LS)、股骨颈(FN)和全髋(TH)的T-score呈弱至中度正相关(r=0.28-0.51, P<0.01)，其中T2的HU值与LS T-score相关性最强(r=0.51, P<0.01)，T9次之(r=0.50, P<0.01)。T2的HU值与FN和TH T-score的相关性也高于其他椎体。HU值与年龄呈显著负相关(r=-0.31至-0.54, P<0.05)，在T10、T12和L1处最明显(r=-0.54至-0.50)。T1、T2、T11和L1的HU值与BMI呈弱负相关(r=-0.16至-0.27, P<0.05)。

肺移植术后1年，51例(36.69%)患者骨量正常，56例(40.29%)骨量减少，32例(23.02%)骨质疏松。多数患者骨状态保持稳定，2例(3.33%)基线正常和7例(13.73%)基线骨量减少患者进展为骨质疏松。股骨颈和全髋的T-score较基线显著下降(P<0.001)，表明术后骨密度持续下降。

ROC分析显示，T1-L1各椎体HU值对术后1年骨状态具有良好的诊断性能。对于区分低骨量（包括骨量减少和骨质疏松）与正常骨量，各椎体AUC范围0.709-0.751，敏感性55.7-80.7%，特异性60.8-82.4%。T9椎体AUC最高(0.751)， cutoff值113.05 HU，敏感性64.8%，特异性74.5%，总体准确率68.35%。对于区分骨质疏松与非骨质疏松（包括正常和骨量减少），AUC范围0.650-0.698，敏感性46.9-68.8%，特异性61.7-83.2%。T2椎体AUC最高(0.698)， cutoff值137.20 HU，敏感性68.8%，特异性69.2%，总体准确率69.06%。多类ROC分析显示宏观平均AUC 0.65，微观平均AUC 0.64，表明对三分类具有中等判别能力。

本研究首次探讨肺移植受者基线HU值与DEXA衍生的腰椎、股骨颈和全髋T-score的相关性，并评估HU值对术后1年骨状态的诊断性能。主要发现包括：基线时正常骨量、骨量减少和骨质疏松三组间T1-L1的CT值显著差异(P<0.01)；HU值与LS、FN和TH的T-score呈弱至中度正相关(r=0.28-0.51, P<0.01)；术后低骨量患者比例增加，股骨颈和全髋T-score下降(P<0.01)；基线HU值对术后1年骨异常具有良好的诊断性能，T2椎体特别适用于区分骨质疏松与非骨质疏松，T9椎体适用于区分低骨量与正常骨量。

与一般人群研究相比，本研究推荐的 optimal vertebral segments and corresponding HU thresholds存在显著差异，原因包括肺移植候选者术前长期免疫抑制治疗导致广泛小梁骨丢失和低HU值，以及慢性呼吸功能不全改变胸椎生物力学，影响不同脊柱节段的负荷分布，导致骨丢失分布 shift。此外，CT扫描仪探测器类型、扫描协议和图像重建算法的差异也可能 contribute to the variability in HU values between studies。

相关性分析显示T2和T9椎体的HU值与基线LS T-score关联最强，表明这些节段的CT值能更好反映DEXA测量的骨矿物质密度。尽管常规胸部CT覆盖T1-T12椎体， upper and mid-thoracic segments图像质量通常最佳，使T2和T9在 practical application中 particularly advantageous。因此，T2和T9的HU值可作为肺移植受者术前骨异常筛查的有用补充。实践中，放射科医师或临床医生可在术前胸部CT解读中常规评估T2和T9的HU值，对于低于推荐阈值的患者，可考虑 additional evaluation with DEXA or early initiation of bone-targeted interventions，从而实现及时识别和管理高风险骨质疏松个体。尽管如此，应强调DEXA仍是骨质疏松诊断的金标准，应继续优先用于临床决策。

本研究存在一些局限性：招募患者性别比例约6:1（男:女），可能影响结果 external validity，既往研究报道男性和女性（尤其绝经后女性）在骨密度丢失和骨质疏松进展方面存在显著差异，因此未来研究应纳入更平衡的队列并进行性别分层分析以进一步验证结果；单中心回顾性分析样本量有限，需要更大样本量和多中心前瞻性研究设计以增强术后骨质疏松和椎体骨折的风险预测，制定更 robust diagnostic criteria；机构间CT扫描仪型号、扫描协议和图像重建算法的差异可能影响HU测量和结果可比性，建议未来多中心合作重点关注扫描协议、成像参数和HU阈值的标准化。

尽管存在这些限制，本研究仍证明常规术前胸部CT可作为肺移植受者骨质疏松的机会性筛查工具。希望研究发现有助于临床医生早期预测术后骨质疏松风险，从而减少术后 further bone loss。术前胸部CT是一种临床可行且 opportunistic的筛查方法，可在无额外辐射暴露的情况下对肺移植候选者进行骨质疏松风险分层。通过量化T2和T9椎体的HU值，临床医生可识别高风险患者并及时干预， potentially reducing fracture-related morbidity。