李婷，李楠，李春霖

(解放軍總醫(yī)院第二醫(yī)學(xué)中心內(nèi)分泌科，北京 100853)

骨質(zhì)疏松癥是一種全身代謝性骨病，主要特征為骨量減少，骨組織顯微結(jié)構(gòu)退化。其患者一旦發(fā)生骨折，不僅醫(yī)療費(fèi)用昂貴，生活質(zhì)量嚴(yán)重下降，且致殘、致死率高[1]。因此，骨質(zhì)疏松癥的早期診斷是治療和預(yù)防骨質(zhì)疏松相關(guān)性骨折的關(guān)鍵。骨質(zhì)疏松癥的診斷依據(jù)主要包括骨量減少、骨密度下降和(或)發(fā)生脆性骨折。其中，骨密度檢查對(duì)疾病的早期診斷比較重要。目前，臨床常用的骨密度測量方法主要包括雙能X線吸收法(dual-energy X-ray absorptiometry，DXA)和定量CT(quantitative computed tomography，QCT)。其他跟骨超聲及四肢骨骨密度測量僅適用于體檢篩查[2-4]。使用DXA測量出的骨密度可對(duì)骨面積進(jìn)行更準(zhǔn)確的評(píng)估[5-6]。其主要優(yōu)勢為DXA精確的三維解剖能力，能提供直接的密度測量，及其高度的空間分離能力能區(qū)分皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨[7-8]。由于DXA的輻射劑量較QCT更低，故世界衛(wèi)生組織將其定義為診斷骨質(zhì)疏松癥的標(biāo)準(zhǔn)[9]。DXA的缺陷為不能獨(dú)立預(yù)測骨折風(fēng)險(xiǎn)[10-12]。而高分辨率的QCT能同時(shí)測量骨小梁和皮質(zhì)骨的結(jié)構(gòu)。為了更好地評(píng)估骨質(zhì)量，在腰椎DXA圖像的基礎(chǔ)上，骨小梁評(píng)分提供了一個(gè)新的成像方式，用來描述骨骼微結(jié)構(gòu)。現(xiàn)就DXA與QCT在骨質(zhì)疏松診斷及預(yù)后監(jiān)測中的應(yīng)用予以綜述。

1 DXA與QCT在骨質(zhì)疏松癥診斷中的應(yīng)用

1.1DXA DXA測量骨密度是基于兩個(gè)不同能量的X線的發(fā)射，隨后的計(jì)算機(jī)分析消除了軟組織成分并產(chǎn)生骨密度結(jié)果。因此，使用雙能X線能將軟組織與骨組織區(qū)分開。應(yīng)用DXA測量骨密度是診斷骨質(zhì)疏松的“金標(biāo)準(zhǔn)”[9]。診斷主要依賴對(duì)脊柱區(qū)的測量，檢查脊柱時(shí)，DXA的感興趣區(qū)域?yàn)長1～4椎體。用DXA掃描時(shí)，檢查體位將直接影響測量的準(zhǔn)確性，要求患者取仰臥位，臀部和膝蓋下方分別在特定位置塊上進(jìn)行彎曲。該體位使腰椎充分前凸以獲取可重復(fù)性結(jié)果。X線束從后部進(jìn)入身體并向前移動(dòng)。DXA圖像能幫助臨床醫(yī)師判斷腰椎區(qū)域是否按檢查要求充分暴露，原則上DXA圖像必須投射出身體雙側(cè)等量的軟組織影，并要求T12椎體和L5椎體的中部必須獲得可見圖像。

DXA檢測髖關(guān)節(jié)的感興趣區(qū)域?yàn)楣晒穷i、股骨轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子和總髖關(guān)節(jié)。Ward三角區(qū)不是一個(gè)真正的解剖區(qū)域，而是一個(gè)DXA的掃描區(qū)域，它是股骨頭中骨密度最低處。因此，不應(yīng)使用Ward三角形的骨密度測量來診斷骨質(zhì)疏松癥，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥診斷結(jié)果的假陽性[13]。應(yīng)該分別使用股骨頸、大轉(zhuǎn)子或全髖關(guān)節(jié)的骨密度測量。檢查時(shí)，同樣有嚴(yán)格的體位要求以保證測量的準(zhǔn)確性，要求患者取仰臥位，髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)到小轉(zhuǎn)子只出現(xiàn)很少而又不至于消失的程度，此時(shí)DXA圖像能顯示股骨與掃描儀長軸。

DXA測量前臂區(qū)域時(shí)，原本應(yīng)用于脊柱或髖關(guān)節(jié)的診斷標(biāo)準(zhǔn)已不適用。但其仍有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值，如用于估骨隨著時(shí)間推移的變化[14]。DXA的主要優(yōu)點(diǎn)為通用性、低輻射、低成本。然而，這是一種計(jì)算每克骨礦物質(zhì)含量和二維投影每平方厘米面積的測量方法。骨密度的單位為g/cm2，因此DXA測量得到的是單位面積的密度，而不能像QCT測量得到單位體積的密度。DXA測量的骨密度受骨面積大小的影響，小體型個(gè)體的單位面積骨密度低于正常體型的個(gè)體，從而導(dǎo)致DXA用于診斷小體型骨質(zhì)疏松癥人群出現(xiàn)假陽性。同時(shí)，DXA測量結(jié)果也會(huì)受到退行性改變的影響，尤其是測量脊柱時(shí)。此外，所有覆蓋在脊柱上的結(jié)構(gòu)(主動(dòng)脈鈣化)或形態(tài)學(xué)異常(脊柱椎板切除術(shù)后)均將影響骨密度測量[15]。

世界衛(wèi)生組織根據(jù)DXA測量得到的骨密度與成年人骨密度平均值之間的差異提出了骨質(zhì)疏松癥的定義，并用標(biāo)準(zhǔn)差來描述相同性別和種族正常人群的波動(dòng)范圍。將已測得的骨密度平均值與正常人群的骨密度平均值相比得到的標(biāo)準(zhǔn)差稱為T值?；贒XA結(jié)果，絕經(jīng)后婦女和50歲以上男性的骨密度根據(jù)T值結(jié)果進(jìn)行劃分：T>-1.0為骨密度正常；T值-2.5～-1.0為骨質(zhì)疏松；T<-2.5為骨質(zhì)疏松癥。以上定義是基于流行病學(xué)對(duì)骨質(zhì)疏松癥患病率的計(jì)算，截取值為30%。但這個(gè)定義不包括絕經(jīng)前婦女、青年男子和兒童。除T值外，DXA報(bào)告還提供Z值，其計(jì)算方式與T值類似。Z值沒有被正式納入骨質(zhì)疏松癥的定義，但在絕經(jīng)前婦女、青年男子和兒童中，低Z值(Z<-2.0)可能表明骨密度較預(yù)期低，應(yīng)積極尋找其潛在原因。在T>-2.5的情況下，一個(gè)或多個(gè)低沖擊力作用下的脆性骨折被視為嚴(yán)重骨質(zhì)疏松癥的標(biāo)志[16]。鑒于DXA骨密度測量的局限性，骨折風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工具能更好地評(píng)估患者的骨折風(fēng)險(xiǎn)。在存在臨床危險(xiǎn)因素和DXA測量出股骨頸骨密度的基礎(chǔ)上，骨折風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工具可用于計(jì)算10年內(nèi)髖部骨折和主要骨質(zhì)疏松性骨折(脊柱、前臂、髖部或肩部骨折)的概率[17]。

1.2QCT QCT是基于X線進(jìn)行，測量不同組織的吸收率(同水比較)。其結(jié)果用菲爾德單位表示。QCT可以在任何一臺(tái)CT掃描儀上進(jìn)行，只需加用校準(zhǔn)幻象和專用軟件。雖然有不同的幻影存在，但它們可以通過校準(zhǔn)來互相轉(zhuǎn)換?；颊呷⊙雠P位行QCT掃描，骨骼被投射到幻象上，校準(zhǔn)幻象將得到的菲爾德單位轉(zhuǎn)換成骨密度測量用的單位體積鎂羥基磷灰石重量(g/L)。相對(duì)于DXA測量的單位面積骨密度，QCT測量出的是真正意義上的單位體積骨密度，而不僅僅是一個(gè)投影測量值。當(dāng)感興趣區(qū)域出現(xiàn)難以用DXA區(qū)分的脊柱退變時(shí)，如很小或很大體型的患者，無法單獨(dú)使用骨密度測量結(jié)果時(shí)，QCT為臨床醫(yī)師提供了純粹的骨小梁測量，其較DXA能更敏感地監(jiān)測疾病變化和治療效果。但因?yàn)镼CT的輻射劑量較高(50～100因子)，所以不推薦將其作為診斷標(biāo)準(zhǔn)，而是作為一種必要時(shí)替代DXA的工具。在體外臨床研究中，由于其需要高輻射劑量，所以很難核實(shí)所獲得的數(shù)據(jù)。相較DXA測量時(shí)0.01～0.05 mSv的放射劑量，二維QCT測量腰椎時(shí)需0.06～0.3 mSv的放射劑量；而高分辨率的多排螺旋CT用于檢查脊椎骨組織微結(jié)構(gòu)需3 mSv的放射劑量，相當(dāng)于約1.5年內(nèi)接受的自然背景輻射總量[18-19]。因此，目前臨床使用QCT測量骨質(zhì)量參數(shù)來預(yù)測骨折風(fēng)險(xiǎn)并不適用。

脊柱的單片QCT檢測需至少3～4脊椎(T12～L4)，使用8～10 mm厚片，脊椎中線部分平行于終板。它所需輻射劑量高于DXA使用劑量，但其精度較低。脊柱QCT掃描脊柱時(shí)需要使用T12～L3區(qū)域內(nèi)兩個(gè)完整的脊椎(通常L1～2)進(jìn)行分析。雖然脊柱QCT較單排QCT需要較高的輻射劑量，但其空間分辨率優(yōu)于超薄掃描(1～3 mm)。而使用多排螺旋 CT，其骨密度測量值準(zhǔn)確度較DXA高1%～2.5%[20-21]。相較髖關(guān)節(jié)，脊柱有較大比例的骨小梁。由于骨小梁的骨代謝活性較高，故QCT能將皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨區(qū)分開。與DXA相比，應(yīng)用QCT測量脊柱骨密度能監(jiān)測到更明顯的下降趨勢，因?yàn)镈XA測量的只是整體骨[22]。因此，美國放射學(xué)學(xué)院指南建議將QCT掃描脊柱的結(jié)果分為：骨密度在120～80 g/L為骨量減少，骨密度<80 g/L為骨質(zhì)疏松癥[22]。

髖關(guān)節(jié)由于解剖結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，單片技術(shù)不能應(yīng)用。髖關(guān)節(jié)的QCT掃描從股骨頭上方幾厘米到小轉(zhuǎn)子下方幾厘米，對(duì)股骨頸、全髖關(guān)節(jié)和股骨的骨密度進(jìn)行容積圖像處理。其與通過脊柱QCT或DXA測量的脊柱骨密度存在差異；然而，脊柱QCT或DXA測量的脊柱整體骨密度與骨折發(fā)生具有更強(qiáng)的相關(guān)性[23]。類似于應(yīng)用QCT測量脊柱骨密度，髖關(guān)節(jié)的骨密度測量也不將QCT作為常規(guī)推薦，只作為必要時(shí)DXA的替代工具。多排螺旋CT掃描對(duì)脊柱和髖部的容積骨密度測定被認(rèn)為缺乏專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)使用明確區(qū)域的具體方程時(shí)，多排螺旋CT掃描分別制訂了脊柱(r=0.98)和髖關(guān)節(jié)(r=0.99)的相關(guān)系數(shù)，這能提高診斷效能[24]。QCT-DXA與DXA測量出的髖關(guān)節(jié)骨密度有很高的相關(guān)性，將結(jié)果與參考數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，世界衛(wèi)生組織認(rèn)為可將DXA檢測結(jié)果中的T<-2.5定義為骨質(zhì)疏松癥[25]。此外，QCT可以通過有限元分析提供關(guān)于髖關(guān)節(jié)幾何形狀的一定附加信息。體外實(shí)驗(yàn)證明，有限元分析結(jié)果與DXA檢測結(jié)果具有高度的相關(guān)性，再結(jié)合骨密度和幾何形狀，其在臨床對(duì)骨強(qiáng)度和骨折風(fēng)險(xiǎn)有很強(qiáng)的預(yù)測性[26]。

2 DXA與QCT在骨質(zhì)疏松癥預(yù)后監(jiān)測中的應(yīng)用

2.1DXA 除了評(píng)價(jià)骨狀態(tài)和診斷骨質(zhì)疏松外，影像學(xué)還能監(jiān)測骨隨著時(shí)間推移而發(fā)生的變化。DXA可用于評(píng)價(jià)年齡、疾病和醫(yī)學(xué)的抗骨質(zhì)疏松治療，同時(shí)預(yù)測一部分的骨折風(fēng)險(xiǎn)。由于骨密度變化與骨折風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，故其將作為骨質(zhì)疏松癥預(yù)后監(jiān)測的基本原則[27-29]。在使用相同的掃描儀和軟件時(shí)，應(yīng)隨時(shí)評(píng)估患者情況，并應(yīng)注意定位使患者獲得相同的掃描圖像。隨訪應(yīng)使用骨密度的絕對(duì)值，而不是T值。骨密度的變化值大于最小顯著變化值時(shí)才是有意義的變化結(jié)果。掃描隨訪的間隔時(shí)間取決于年齡、疾病、藥物等臨床因素的干預(yù)，臨床醫(yī)師應(yīng)通過預(yù)計(jì)骨密度變化超過機(jī)器最小顯著變化值所需時(shí)間來決定患者的隨訪間隔時(shí)間。對(duì)于健康的絕經(jīng)后婦女，應(yīng)每兩年用DXA測量一次骨密度。腰椎椎骨主要由骨小梁構(gòu)成，骨小梁的骨轉(zhuǎn)化相對(duì)較快，因此選擇腰椎區(qū)域作為檢測骨密度變化的掃描區(qū)域是理想選擇。然而，當(dāng)存在退行性病變時(shí)，DXA結(jié)果可能很難應(yīng)用，且髖關(guān)節(jié)區(qū)域應(yīng)成為首選。

骨小梁評(píng)分是一種從DXA圖像中描述腰椎骨骼微結(jié)構(gòu)的新方法。該方法是基于DXA圖像提供骨小梁結(jié)構(gòu)像素級(jí)變化的間接映射評(píng)價(jià)。骨小梁結(jié)構(gòu)通過二維投影產(chǎn)生一個(gè)高像素且變化小的圖像進(jìn)行評(píng)估。而連通性較低的骨會(huì)產(chǎn)生少量的像素值變化。臨床研究證實(shí)，骨小梁評(píng)分與男女骨折風(fēng)險(xiǎn)均存在相關(guān)性[30]。它可以作為骨折風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工具和骨密度檢測的補(bǔ)充，能提高骨折風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測能力，且被證明是一個(gè)獨(dú)立于骨折風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工具骨折風(fēng)險(xiǎn)的重要預(yù)測因子[30]。有研究評(píng)價(jià)了應(yīng)用骨小梁評(píng)分監(jiān)測抗骨吸收藥物治療后的相關(guān)變化，但結(jié)果均低于最小顯著變化值，表明此方法仍很難用于監(jiān)測骨質(zhì)疏松的治療效果。且DXA是根據(jù)投影圖像計(jì)算每平方厘米投影面積的骨礦含量，并沒有測量真正的骨密度，也沒有區(qū)分骨小梁和皮質(zhì)骨成分。而小梁的形狀、大小、方向和連接性會(huì)影響小梁骨的骨強(qiáng)度，對(duì)衰老、各種疾病和治療表現(xiàn)出不同的反應(yīng)。因此，僅使用DXA可能掩蓋或誤診某些治療對(duì)骨強(qiáng)度的影響。

2.2QCT QCT不僅能測量真實(shí)體積骨礦物密度，還能區(qū)分骨小梁和皮質(zhì)骨。脊柱QCT在檢測骨丟失方面具有較高的敏感性[7]，并能更好地預(yù)測椎體骨折風(fēng)險(xiǎn)[8-9]。然而，脊柱QCT方法臨床使用仍存在局限性，因?yàn)镼CT儀器的成本和技術(shù)要求高，患者的輻射風(fēng)險(xiǎn)大[6]。有研究證明，外周QCT可用來評(píng)估絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥激素替代治療的效果[31]。激素替代治療能有效減少總骨量的丟失，減少圓形骨骨量，并降低橈骨遠(yuǎn)端骨小梁的連通性[31]。Muller等[31]提出，激素替代治療能降低骨折風(fēng)險(xiǎn)的原因在于能逆轉(zhuǎn)皮質(zhì)骨吸收。然而，當(dāng)激素替代治療抑制骨吸收時(shí)，其也會(huì)抑制骨轉(zhuǎn)化。但激素替代療法能降低早期絕經(jīng)后婦女的骨折風(fēng)險(xiǎn)，而通過DXA測量的骨密度增加卻比較小。Dempster[32]提出抗骨吸收療法通過許多機(jī)制來發(fā)揮作用，如骨密度之間的非線性關(guān)系,壓縮強(qiáng)度，抑制橫向骨小梁丟失速率，減慢啟動(dòng)新的再吸收腔，減小礦化增加的皮質(zhì)孔隙度。在抗骨吸收療法中，可能還涉及其他因素能降低骨折風(fēng)險(xiǎn)。此外，由于增加骨強(qiáng)度和降低骨折風(fēng)險(xiǎn)的需求有時(shí)相反，故不能僅通過減少骨強(qiáng)度損害因素來預(yù)防骨質(zhì)疏松骨折[31-32]。研究發(fā)現(xiàn)，QCT可以單獨(dú)檢查皮質(zhì)骨和骨小梁對(duì)激素替代治療的影響[20]。但應(yīng)用QCT測量骨密度進(jìn)行治療效果監(jiān)測的使用限制為其較高的輻射劑量[20-21]。有臨床研究顯示，高分辨率外周骨QCT能較好地監(jiān)測治療效果[33]。

3 小 結(jié)

骨質(zhì)疏松癥已成為威脅中老年人健康的重要疾病，防治不當(dāng)將嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和自理能力。因此骨質(zhì)疏松癥的診斷治療及預(yù)后判斷在臨床工作中顯得尤為重要，不僅引起了臨床醫(yī)師的廣泛重視，其診療手段也在不斷進(jìn)步。目前，DXA和QCT的應(yīng)用相對(duì)成熟和廣泛，其技術(shù)正在進(jìn)一步發(fā)展，以擴(kuò)大從這些模式獲得的數(shù)據(jù)的豐富性。超聲、CT、磁共振成像和正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像等定量參數(shù)的潛在新應(yīng)用正在臨床和研究環(huán)境中進(jìn)行，相信未來這些檢測手段將為骨質(zhì)疏松癥的診療提供更多、更全面的臨床數(shù)據(jù)。