本文是一篇医学论文，笔者经过研究，得出结论：AI技术在椎体CT值评估正常体检人群和COPD患者椎体BMD上具有很高可行性，结合胸部LDCT扫描序列，在筛查肺部疾病的同时，早期筛查高危人群BMD，降低骨质疏松风险。
材料与方法
1一般资料
1.1 Catphan 500
使用美国模体实验室Catphan 500体模（The phantom laboratory，Inc.POBox511，salem，NY12865，USA）的3个模块进行CT数据采集，包括：CTP528（高对比度分辨力）、CTP515（低对比度分辨力）、CTP486（场均匀性和噪声）[23]。各模块结构分别为：
CTP528：直径15cm，厚度4cm，最高分辨力达21线对/厘米（lp/cm）；CTP515：直径15cm，厚度4cm，内层孔阵对比度为0.3%、0.5%、1.0%，直径为3、5、7、9mm，外层孔阵对比度0.3%、0.5%、1.0%，直径为2、3、4、5、6、7、8、9、15mm；CTP486：直径15cm，厚度5cm，含有“固体水”（如图1.1）[23]。
1.2 ESP
选用德国ORM公司生产的ESP（编号No.145）（如图1.2），由环氧树脂制成的塑料加上其他各种成分达到水和骨等效的固体材料组成，含有3个标准椎体的松质骨羟基磷灰石（Calcium Hydroxyapatite，HA）BMD值，分别为L1（50.5mg/cm3）、L2（100.6mg/cm3）、L3（199.2mg/cm3）。ESP尺寸为260mm×180mm×110mm（长×宽×高，误差为±2mm），重量约4300g[24]。
2材料与方法
2.1扫描设备和参数
扫描设备：选用GE Revolution CT机（GE医疗，美国，威斯康辛州），将Catphan500体模和ESP置于扫描目标区域，扫描范围内无任何异物。扫描参数：管电压120kV，管电流：25mAs和75mAs，螺距≈1，机架转速0.5s/r。扫描方式：轴位扫描和螺旋扫描。重建方式：矩阵512×512，显示野250mm，探测器宽度40mm，层厚，1.25mm，层间距，1.25mm，标准卷积核。重建算法：FBP、ASiR-V50%和DLIR（L、M和H）。
2.2图像采集
2.2.1 Catphan 500
首先，去除检查床头托和床垫，将体模盒子置于检查床面；其次，将CT定位灯和体模的各定位点摆放在正确的扫描位置上，使CTP401模块位于内定位灯中点；最后，将该位置设置为检查床前后相对0位，依次扫描30mm（CTP528），70mm（CTP515）和110mm（CTP486）层面图像（如图1.3）。为了减少测量误差，无需重新定位，重复扫描10次[23]。
2.2.2 QCT质量控制
QCT质量控制是保证BMD值准确性的关键，主要包括两个方面：CT设备质量控制及QCT软件、体模和配件维护（如图1.4）。
CT设备质控控制：CT设备由技师每周进行空气校准，如发现故障，应及时维修。
QCT软件、体模和配件维护：QCT软件由专门技术员负责基本的质量控制，保证软件正常运行，如发现故障，应及时维修。技术员应做精密度测试确定QCT精密度误差，如果更换CT机或X线球管，软件更新或者QCT配件替换，CT机均需要重新校准。整个数据采集期间均使用第4代非同步QCT质控体模（MindwaysSoftware Inc.）对CT设备进行校准[25]。
结果
1 Catphan 500
1.1高对比度分辨力
1.1.1主观评分
不同重建条件下，该台CT设备可分辨的最小线对数均达到6lp/cm，高于5lp/cm[23]，故CT图像质量合格，满足影像诊断需求（如图1.6、1.7）。其中，0.25mGy可分辨的最高一级线对数低于0.75mGy，说明随着辐射剂量增加，高对比度分辨力提高。在0.25mGy条件下，DLIR（L、M和H）可分辨的最小线对数与0.75mGy的ASiR-V50%接近。
1.1.2客观评分
不同重建条件下，5种重建算法在10%MTF和5%MTF可分辨的最小线对数分别是6.78lp/cm和7.42lp/cm，两者结果接近。同时，10%MTF与主观评分结果接近，所以可采用10%MTF来评估CT设备的高对比度分辨力。其中，FBP和ASiR-V50%在50%MTF中可分辨的最小线对数≤4lp/cm，而DLIR（L、M和H）为4.50lp/cm。在0.25mGy条件下，DLIR（L、M和H）可分辨的最小线对数与0.75mGy的ASiR-V50%接近（如图1.8、1.9）。
1.2低对比度分辨力
相同条件下，该台CT设备在对比度为1.0%可分辨的最小直径圆环达到3mm，DLIR（L、M和H）达2mm，均小于5mm，故CT图像质量合格，满足影像诊断需求（如图1.10、1.11）[21]。其中，DLIR-M和DLIR-H的低对比度分辨力高于ASiR-V50%，DLIR-L与ASiR-V50%相当，均明显优于FBP，0.25mGy的DLIR（L、M和H）和0.75mGy的ASiR-V50%接近，所以高辐射剂量和迭代权重可以提高低对比度分辨力，降低图像噪声。
2 ESP
不同重建条件下，ESP 3个椎体实际测量HA均值与标准HA值之比分别为（45.80、95.92、194.88 vs 50.2、100.6、199.2）mg/cm3，椎体L1、L2和L3的BMD准确性误差分别为4.92、4.08和5.12mg/cm3，相对BMD准确性误差分别为9.84%、4.08%和2.60%，均小于10%，CV分别为1.51%、1.41%和1.18%，并且3个椎体间HA差值均无明显的统计学差异（P＞0.05）（如图1.14）。结果表明，该扫描条件BMD值准确度误差较小，均在正常范围内，故而满足BMD诊断需求。
结果.......................................39
讨论................................................43
结论.......................................46
讨论
本研究利用西门子AI-Rad Companion Chest CT软件测量正常体检人群和COPD患者胸椎椎体CT值，研究椎体CT值评估椎体BMD的可行性。研究表明，两组人群椎体CT值与QCT椎体BMD值之间均呈强相关，说明AI技术在椎体CT值评估椎体BMD上具有很高的准确性，结合胸部LDCT扫描序列，在筛查肺部疾病的同时，早期筛查高危人群BMD，降低骨质疏松风险。
骨质疏松是COPD常见并发症，COPD患者骨质疏松发病率较正常人群高，约9%-69%，随着肺功能损害程度不断增加，骨质疏松严重程度也随之增加[24-26]。据一项DXA骨质疏松流行病调查显示，我国男性和女性骨质疏松发病率分别为13.5%和29.0%[27]，我国健康体检人群骨质疏松QCT调查显示，50岁以上老年人群中，男性和女性骨质疏松发病率分别为13.5%和28.99%[28]。本实验中，正常体检人群骨质疏松发病率为24.37%，男性为19.43%，女性28.76%，COPD患者骨质疏松发病率为42.73%，男性41.51%，女性49.48%。Graat-Verboom L等[29]对255名COPD门诊患者同时进行DXA和脊柱X线检查，对比研究了COPD患者骨质疏松发病率。结果表明，DXA、脊柱X线以及DXA和脊柱X线三种方法骨质疏松发病率分别为23.6%、36.5%和51.4%，与单独方法相比，两种方法结合可以提高骨质疏松的诊断率。Jørgensen NR等[30]通过脊柱X线检查研究了181名COPD患者骨质疏松发病率，结果表明，14.36%的COPD患者含有骨质疏松，68%的参与者存在骨量减少或者骨质疏松。Romme EA等[31]在常规胸部CT图像上，研究了58名中重度COPD患者胸椎（T4、T7和T10）椎体CT值和DXA椎体BMD结果的相关性。研究表明，椎体CT值和DXA椎体BMD呈强相关（r=0.827，P<0.001），COPD患者骨质疏松发病率为47%，说明利用常规胸部椎体CT值可提供预测COPD骨骼健康信息。
结论
AI技术在椎体CT值评估正常体检人群和COPD患者椎体BMD上具有很高可行性，结合胸部LDCT扫描序列，在筛查肺部疾病的同时，早期筛查高危人群BMD，降低骨质疏松风险。
参考文献（略）