距骨骨软骨损伤（osteochondral lesion of talus，OLT）系发生在距骨穹隆，累及软骨和软骨下骨的病变，是踝关节最常见的损伤之一。临床上可无症状，或者表现为脚踝疼痛，活动时加重，疼痛位置与OLT位置没有必然关系。OLT病情进展的危险因素直接影响临床治疗手段，危险因素包括MRI上损伤深度、关节软骨下囊肿形成、骨髓水肿程度^[1]。通常采用Hepple等^[2]改良的MRI分期标准如下，Ⅰ期：关节软骨损伤；ⅡA期：关节软骨损伤伴软骨下隐匿性骨折，MRI显示周围骨髓水肿；ⅡB期关节软骨损伤伴软骨下隐匿性骨折，不伴周围骨髓水肿；Ⅲ期骨软骨块分离，无移位；Ⅳ期骨软骨块分离，有移位；Ⅴ期关节软骨下囊肿形成。由于MRI分辨率较高，能显示软骨及软骨下骨髓水肿等改变，使MRI成为诊断OLT的最常用的影像手段。MRI上发现骨髓水肿，是早期诊断OLT和疗效评估的依据。但MRI检查时间长，层间距较厚，禁忌症多，并且对OLT骨质囊变及骨折的显示不如CT。双能CT（dual-energy CT，DECT）兼备常规CT的优势，不仅辐射剂量较常规CT小，更重要的是能显示脊柱及四肢骨的骨髓水肿^[3]。DECT虚拟去钙（virtual non-calcium，VNCA）技术利用两种不同的X射线能谱采集两组数据集，使用三物质分离算法，经后处理去除钙元素，生成彩色编码的VNCA图像，可以显示异常的骨髓水肿，对异常骨髓进行定性及定量分析。Ⅰ期患者通常保守治疗就能恢复，但是ⅡA期患者需要定期复查，防止病情进展进展，必要时可早期干预，鉴于目前ⅡA期患者发病率较高，所以影像诊断ⅡA期对于OLT的临床转归非常重要^[4]。

迄今为止尚无DECT应用于OLT的文献报道。本研究旨在探讨DECT对OLT及ⅡA期的诊断价值。

1.   材料与方法

1.1   研究对象

本研究通过医院伦理委员会批准，所有纳入研究的患者均签署知情同意书。纳入标准：①临床上踝关节后足跟对齐情况、稳定性、运动范围及美国足踝骨科协会量表评分^[5]符合OLT表现；②MRI图像有典型明确的OLT影像表现，并可以根据Hepple改良的MRI分期标准进行分级；③无踝关节手术史；④无急性外伤或踝关节骨折。

根据上述纳入标准，纳入2023年1月至2023年12月河北省人民医院骨科接诊，经临床及MRI检查确诊为OLT的患者共30例，男14例，女16例，年龄18~70岁，平均年龄为（42±16）岁。所有纳入的患者均进行患侧踝关节MRI检查及双侧踝关节DECT检查，两种检查间隔时间在24 h内。

1.2   DECT扫描参数及图像的重建和后处理

所有患者均使用第3代双源双能CT（somatom Definition Force，Siemens Healthineers）进行扫描。该设备有两套X线球管，A球管：管电压80 kV，管电流150 mA；B球管：管电压Sn 150 kV，管电流100 mA，准直器0.6 mm，螺距0.7，重建层厚3.0 mm。使用自动管电流调制技术（CARE DOSE 4 D）。患者仰卧位，双脚跟并拢，足先进的方式，扫描范围自胫骨下段至跟骨下缘。一次DECT扫描后，得到80 kV，Sn 150 kV和0.5系数融合图，0.5系数融合图与单能120 kV的加权图像相近，可以作为常规CT分析使用。将其发送至工作站（Syngo Via DECT，VB10）进行处理。VNCA技术选择“Bone Marrow”后处理功能，形成VNCA彩色编码的图像。

1.3   MRI扫描参数

采用GE1.5 MRI（Signa Excitehdx；GE Healthcare），使用踝关节专用表面线圈，扫描范围同CT。包括的序列有：矢状位快速自旋回波T1 WI序列（TR580 ms，TE11.8 ms，FOV18×18 mm；矩阵288×224，层厚3.0 mm，层间距1.0 mm），冠状位脂肪抑制T2 WI序列（fat saturation T2 weighted image，FS-T2 WI），（TR 3560 ms，TE 68.5 ms，FOV17×17 mm；矩阵288×192，层厚3.0 mm，层间距1.0 mm），轴位T2 WI（TR 3240 ms，TE 63.0 ms，FOV15×15 mm；矩阵320×192，层厚4.0 mm，层间距1.0 mm）。

1.4   主观定性及客观定量评估

为方便记录病变的区域及范围，将距骨穹隆表面划为九宫格分区^[6]（图1）。DECT三维重建，利用轴位的分区进行矢状位及冠状位的定位。MRI同样根据轴位，使用定位线对矢状位及冠状位进行病灶定位。采用Hepple等改良的MRI分期标准。为方便研究、比较，我们将阴性的区域，定为0期。

图  1  距骨骨软骨的九宫格分区（上面观）

Figure  1.  Nine-grid partitioning of the talar osteochondral surface (superior view)

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本研究由4名骨科经验丰富的放射科主治医生A、B、C和D，分别对MRI及DECT图像进行分期。A医生对30例MRI图像进行诊断及分期。B医生和C医生，在不知MRI结果的情况下，对0.5系数DECT融合图和VNCA图像进行视觉评估分期。DECT图像评估时，首先观察0.5系数融合图及其三维重建图像，对OLT进行Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅳ、Ⅴ的大体分期，再观察VNCA图像，把Ⅱ期分为ⅡA期和ⅡB期，有骨髓异常信号为ⅡA期，无骨髓异常信号为ⅡB期。在VNCA图像上，观察关节软骨下的骨髓，正常骨髓颜色为蓝紫色，异常的骨髓区域，表现为边缘模糊的绿色（图2）。

图  2  患者女62岁，诊断为OLT

Figure  2.  The patient is a 62 year-old female diagnosed with an osteochondral lesion of the talus

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D医生对照MRI的T2 WI序列，使用VNCA技术对ⅡA期相应病变区域进行定量评估。在VNCA图像上找到相应的异常区域，避开骨皮质下2 mm区域，手动画感兴趣区（region of interest，ROI），面积为0.2 cm²，同一区域进行至少两次测量，取平均CT值。在VNCA图像上找正常骨髓区域（同一患者同侧距骨），避开骨皮质下2 mm区域（减少骨皮质对病变的干扰），手动画ROI，面积为0.2 cm²，进行至少两次测量，取平均CT值。

1.5   统计学分析

利用SPSS 26.0统计软件分析。以MRI结果为标准，分别评估医生B和医生CDECT分级结果与MRI分期结果的一致性，及两名医生之间DECT分期结果的一致性。当0.80＜Kappa≤1时，表示两结果具有高度一致性；当0.60＜Kappa≤0.80时，两结果一致性好；当0.40＜Kappa≤0.60时，两结果具有中等一致性；当0.20＜Kappa≤0.40时，表示两结果一致性尚可，当Kappa≤0.20时，两结果一致性差。

以MRI为诊断标准，分别计算B医生和C医生的DECT分期结果的敏感性、特异性、准确性、阳性预测值（positive predictive value，PPV）、阴性预测值（negative predictive value，NPV）和一致性；两名医生DECT结果之间的一致性。B医生和C医生使用虚拟去钙技术视觉评估ⅡA的敏感性、特异性；对比MRI结果，B医生和C医生视觉评估ⅡA的一致性；两名医生之间的一致性。

D医生在VNCA图像上ⅡA期病灶区测得的CT值及对照组CT值，进行正态性检验，若数据符合正态性分布，则对这组数据使用独立样本T检验，若数据不符合正态性分布，则使用Mann-Whitney U检验。使用受试者工作（receiver operating characteristic，ROC）曲线对这组数据进行分析，计算曲线下面积（areas under the curve，AUC），计算ⅡA期病变区与正常区骨髓CT值的最佳截断值，及此时的敏感性、特异性。

2.   结果

2.1   主观图像分析

总共收录30个踝关节，270个区域。

A医生MRI评估结果如下，164个0期区域，5个Ⅰ期区域，89个ⅡA期区域，4个ⅡB期区域，5个Ⅲ期区域，2个Ⅳ期区域，1个Ⅴ期区域。

B医生DECT评估结果如下，158个0期区域，0个Ⅰ期区域，85个ⅡA期区域，16个ⅡB期区域，5个Ⅲ期区域，2个Ⅳ期区域，4个Ⅴ期区域（表1）。

表  1  B医生DECT分区结果与MRI结果计数

Table  1.  Counts of dual energy computed tomography (DECT) staging results and magnetic resonance imaging (MRI) results performed by Doctor B

分区	0	Ⅰ	Ⅲ	IⅤ	Ⅴ	ⅡA	ⅡB	DECT Total
0	151	0	0	0	3	10	0	164
Ⅰ	5	0	0	0	0	0	0	5
Ⅲ	0	0	5	0	0	0	0	5
Ⅳ	0	0	0	2	0	0	0	2
Ⅴ	0	0	0	0	1	0	0	1
ⅡA	2	0	0	0	0	75	12	89
ⅡB	0	0	0	0	0	0	4	4
MRI Total	158	0	5	2	4	85	16	270

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C医生DECT评估结果如下，158个0期区域，0个Ⅰ期区域，86个ⅡA期区域，15个ⅡB期区域，5个Ⅲ期区域，2个Ⅳ期区域，4个Ⅴ期区域（表2）。

表  2  C医生DECT分区结果与MRI结果计数

Table  2.  Counts of dual energy computed tomography (DECT) staging results and magnetic resonance imaging (MRI) results performed by Doctor C

分区	0	Ⅰ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	ⅡA	ⅡB	DECT Total
0	150	0	0	0	3	11	0	164
Ⅰ	5	0	0	0	0	0	0	5
Ⅲ	0	0	5	0	0	0	0	5
Ⅳ	0	0	0	2	0	0	0	2
Ⅴ	0	0	0	0	1	0	0	1
ⅡA	3	0	0	0	0	75	11	89
ⅡB	0	0	0	0	0	0	4	4
MRI Total	158	0	5	2	4	86	15	270

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以MRI为参考标准，B医生和C医生运用DECT评估OLT结果的敏感性、特异性、准确性、阳性预测值、阴性预测值分别为84%，91%、89%、83%、90%和85%、89%、88%、83%、91%。B医生和C医生的DECT结果与MRI结果Kappa值分别为0.771和0.758；B医生和C医生的DECT结果Kappa值为0.886。

对比MRI，B医生和C医生使用虚拟去钙技术视觉评估ⅡA的敏感性、特异性分别为85%、94%和84%、93%，对比MRI，B医生和C医生视觉评估ⅡA的Kappa值分别为0.807和0.801，B医生和C医生之间的Kappa值为0.889。

在ⅡA期评估中，B医生和C医生的假阳性区域分别有10个和11个区域，其中区域并不完全相同。B医生假阴性区域有14个，其中12个区域因未发现骨髓异常，被诊断为ⅡB期，另2个区域，因未发现隐匿性骨折和骨髓异常，被诊断为0期；C医生假阴性14个，其中11个区域因未发现骨髓异常，被诊断为ⅡB期，另3个区域，因未发现隐匿性骨折和骨髓异常,被诊断为0期。

2.2   客观图像分析

以MRI为参考标准，总共有89个ⅡA期区域，D医生在VNCA图像上找出与T2 WI序列上相对应的骨髓水肿区域，测量得出89个异常CT值，对照组（在同一患者的同侧距骨上）测出89个正常骨髓区CT值。总共测出的178个CT值，经SPSS统计软件计算，病变区骨髓CT值（0.55±1.22）HU，对照组骨髓CT值（−48.30±1.24）HU（表3），病变区骨髓CT值与对照组CT值存在统计学差异（P＜0.01）（图3）。病变区的CT值ROC曲线显示（图4），AUC值为0.987（95%置信区间：0.974−1.000），病变区骨髓CT值与对照组CT值的最佳截断值为−21.85 HU，此时的敏感性、特异性分别为92%和98.9%。

表  3  在VNCA图像上，D医生测得的IIA期病变区CT值和对照组CT值

Table  3.  Normal bone marrow computed tomography (CT) attenuation and Stage IIA lesion CT attenuation values measured on the virtual non-calcium images (VNCA) by Doctor D

	Normal bone marrow (none Edema)	Stage IIA (with bone marrow edema)	P
CT value	（0.55±1.22）HU	（−48.30±1.24）HU	＜0.01

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图  3  D医生在VNCA图像上测得IIA期病灶区CT值与对照组CT值

Figure  3.  The computed tomography (CT) attenuation values of Stage IIA lesion area and the normal bone marrow CT attenuation values on virtual non-calcium (VNCA) images performed by Doctor D

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图  4  D医生测量统计定量诊断IIA 的ROC曲线

Figure  4.  Region under the curve (ROC) plot of the diagnostic value of dual energy computed tomography virtual non-calcium images for Stage IIA osteochondral lesion of the talus measured by Doctor D

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3.   讨论

3.1   OLT的病因及发病机制

OLT主要影响距骨穹隆的软骨及软骨下骨，其病因多样，因人群而异^[7]。儿童和年轻人中，病因包括局部缺血、次级关节下骺板异常软骨内骨化、重复性微创伤及遗传倾向，常表现为剥脱性骨软骨炎，特征是软骨退变与软骨下骨骨质分离，被视为非创伤性特发性现象。成年人中，OLT可归因于外伤、内分泌或代谢异常、维生素D缺乏及退行性关节疾病^[8]，其中外伤最为常见。外伤性距骨骨软骨损伤具有特定规律^[9]：前外侧区域损伤通常由踝关节内翻和背伸暴力引起，形成浅而圆片状的损伤；后内侧区域损伤则因反复内翻、跖屈和外旋暴力所致，形成深而杯形的损伤。

OLT的病理改变涉及距骨穹窿的软骨下骨^[10]。外伤等因素可导致微骨折和骨挫伤，愈合不良后，液体间歇性地渗入软骨下骨，产生压力，引发骨坏死和骨吸收，形成溶解性病变和骨软骨碎片。液体压力减少时，骨吸收停止，周围发生骨重塑和过度成骨反应，导致修复困难^[11]。软骨下骨板的损伤对软骨代谢至关重要，其退化会导致蛋白聚糖和糖蛋白流失，加剧软骨受损^[13]。因此，早期检测软骨下骨板损伤对OLT的干预至关重要^[14]。由于MRI的T2 WI序列能显示因液体压力导致的骨吸收、骨溶解和骨囊变的高信号^[12]，因此MRI为本病的主要影像检查手段。目前有关本病的MRI报道较多，而DECT用于OLT诊断迄今尚未见文献报道。

3.2   DECT在骨髓水肿诊断中的应用价值

常规CT使用多能谱射线，会产生射线硬化现象^[15]，导致物质真实的衰减系数与CT多能谱射线的衰减只是近似相等。相比之下，双能量CT（DECT）采用单一能谱的单色射线^[16]，其光子能量相同。DECT的虚拟非钙成分分析（VNCA）技术通过三物质分离技术^[17]，能分解每个体素的衰减为钙含量和虚拟去钙含量，生成钙图和VNCA图。VNCA图以彩色编码直接显示骨髓颜色变化，蓝紫色代表正常黄骨髓，绿色表示骨髓水肿或炎症^[18]。在评估非创伤性骨髓水肿时，DECT使用50 HU截止值进行颜色编码图像可视化^[19]，有助于区分轻度和重度骨髓水肿^[20]，并通过调整叠加级别和阈值获得更清晰显示^[21]。

文献^[22]指出DECT在脊柱及四肢创伤性、非创伤性骨髓水肿及关节炎性病变诊断方面呈现出较高的应用价值。Foti等^[23]等的综述显示，DECT对急性压缩骨折患者的急性骨髓水肿检查具有高度的敏感性（86.2%）、特异性（91.2%）和准确性（89.3%）。Wang等^[24]研究认为DECT在膝关节和踝关节的骨软骨损伤诊断中表现非凡。对于创伤性及非创伤性损伤，尤其是骨关节炎伴疼痛时出现的典型骨髓水肿，DECT通过虚拟非钙成分分析（VNCA）技术能够清晰观察到软骨下不均匀、边界模糊的骨髓水肿^[25]。尽管软骨下骨硬化可能导致一定的误诊或漏诊^[26]，但结合关节间隙变窄、关节炎、韧带及半月板损伤等影像学特征，有效的提高了DECT的诊断准确性。Jans等^[27]的研究表明，VNCA技术在诊断外伤引起的距骨创伤性骨髓水肿方面，无论是定性（敏感性97.4%、特异性 86.9%、PPV88.2%、NPV97.1%、准确性95.5%）还是定量（敏感性98.00%、特异性90.31%、PPV91.00%、NPV92.31%和准确性96.83%）分析，均呈现出高度的敏感性、特异性和准确性。此外，也有文献报道，DECT在检测软骨下骨折及骨皮质受累方面较MRI更为准确^[28]，因其能较好的显示关节软骨下骨的小囊变、早期骨质硬化、坍塌骨质周围的骨髓水肿，从而有助于关节骨软骨损伤的分期评估^[29]。

本研究结果显示，在OLT的ⅡB期、Ⅲ期、Ⅳ期、Ⅴ期的诊断中，DECT的诊断效能与MRI基本相仿。值得关注的是，在CT诊断的Ⅴ期病例中有3例MRI漏诊。笔者体会这可能与距骨关节面下囊性灶较小（直径均小于1.5 mm），常规CT对骨质的细小病灶显示及测量较扫描层厚较厚的MRI图像更具优势有关，此点与文献^[30-31]报道相符。尽管本研究上述四期病例的样本量相对较少，但仍能说明DECT对OLT的诊断价值不容小觑。

本研究结果还显示，对于OLT的ⅡA期，两名医生主观评估的敏感性、特异性分别为85%、94%和84%、93%，两名医生DECT评估结果对比MRI的Kappa值分别为0.807和0.801，两名医生之间的Kappa值为0.889，与Ren等^[32]研究结果基本相符，而在诊断敏感性方面与longo^[33]、何绪成等^[34]研究结果相比较略低。我们认为，这与本研究纳入的OLT患者骨髓损伤程度较轻，病变范围相对较小，以及OLT的异常骨髓密度位于软骨下区域，易受到关节腔和关节面下骨质硬化的干扰^[35]，导致VNCA图像编码颜色发生变化，从而影响了DECT的检测效果有关。

关于本研究ⅡA期诊断出现的假阳性（B医生约11.8%、C医生约12.8%）及假阴性（B医生约15.7%、C医生约15.7%）现象，同样值得关注。笔者分析前者可能与以下因素有关：①年轻患者的距骨可能含有较多不均匀分布的红骨髓，导致VNCA图像呈现相对高密度；②距骨穹隆的骨质硬化也可能使VNCA图像呈现高密度，进而引发假阳性。因此，在评估过程中，先查看DECT的0.5系数融合图以了解骨硬化部位，有助于减少误诊风险。后者形成的原因可能为：①异常骨髓病变范围较小，程度较轻，VNCA上未能显示。②轻度病变与正常骨髓颜色差距小，不同阅读者在识别时可能会有差异，在DECT 0.5系数融合图上，未发现阴性骨折。③患者年龄偏大，距骨骨皮质及其下方骨质有不同程度的骨质疏松、密度较低，导致特别轻微的骨小梁断裂未被发现而漏诊^[36]。

本研究结果尚显示，OLTⅡA期骨髓异常区与正常骨髓区CT值具有显著统计学差异，前者CT值明显高于后者，最佳截断值为−21.85 HU，其敏感性、特异性分别为92%和98.9%，与Foti等^[37]研究结果（截断值为−20 HU，敏感性88%，特异性86.6%）相仿。表明CT定量检测对OLTⅡA期骨髓水肿的诊断具有重要的佐证意义。然而，由于设备、扫描参数、检测位点、受检者年龄等因素影响^[38]，有研究^[37-38]显示最佳截断CT值存在较大差异，需要在实际工作中予以甄别。

3.3   本研究的局限性

本研究具有以下局限性：①所收集的病例以轻症患者为主，除ⅡA期外，其他四期的病例样本数偏少，未来需要收集更多其他各期病例，以更好的印证DECT对其他各期的诊断价值；②DECT对Ⅰ期仅软骨损伤的病例观察受限。由于VNCA技术不能很好的显示关节软骨，本研究5例Ⅰ期患者均出现假阴性结果。笔者赞同其原因可能与踝关节间隙较窄，关节软骨较薄有关^[39]。期待通过优化检查方法，通过轴向牵引踝关节并行CT检查，以增宽关节间隙，再经特定软件处理及颜色编码，更好的显示关节软骨^[40]，从而使OLTⅠ期患者得到及时诊断与治疗。③本研究侧重于OLT的DECT分期及ⅡA期的诊断，以MRI作为评估骨髓水肿的金标准并与其进行对照分析，但MRI在OLT尤其是在Ⅰ期诊断的准确性并非100%，未来需要记录关节镜及手术结果加以对照。④本研究中使用的VNCA算法只与相同的供应商的特定后处理软件兼容，是否与其他制造商的DECT系统兼容尚未可知。

综上研究表明，相较于MRI检查，DECT在OLT的诊断及分期上具备可行性。借助VNCA技术，能够识别OLT区域中的骨髓水肿，并对ⅡA期进行准确、量化的诊断评估，呈现出良好的诊断效能。然而，DECT在Ⅰ期的诊断上表现欠佳。本研究仅为初步探索，未来还需深入研究。期待DECT在OLT诊断领域为临床提供更多有价值的信息。