QCT檢查在診斷、治療骨質(zhì)疏松中的應(yīng)用

李一波,沈?qū)幗?陳文清,陳 建

(海南省人民醫(yī)院,海南 ?？?570311)

原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥 (Osteoporosis,OP)是以骨量減少、骨組織顯微結(jié)構(gòu)退化(松質(zhì)骨骨小梁變細(xì)、斷裂、數(shù)量減少;皮質(zhì)骨多孔、變薄)為特征,以致骨的脆性增高及骨折危險性增加的一種全身骨病,包括老年性骨質(zhì)疏松癥和絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥。正常人隨著年齡的增大其骨量自然丟失,絕經(jīng)后的婦女更加明顯。其外,還有些患者的骨質(zhì)疏松繼發(fā)于其他病因,如長期服用激素、內(nèi)分泌疾病、骨髓增生性疾病等稱繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥。目前,隨著生活水平的提高,生存條件的改善,人們的平均壽命逐漸提高,骨質(zhì)疏松作為一種常見病,已躍居各種常見病的第七位[1]。骨質(zhì)疏松癥的特點(diǎn)為骨量的下降和骨顯微結(jié)構(gòu)的退化,因骨密度(Bone mineral density,BMD)的測定值與骨量之間存在正相關(guān),所以骨密度檢查是防治骨質(zhì)疏松癥的主要依據(jù),并可以根據(jù)其來推斷骨量的變化。

1 骨密度檢查技術(shù)

1.1 放射線吸收測量法(Radiographic Absorptiome-try,RA) 這是較早用于骨密度測量的方法,于 1963年由 Cameron和 Soreson應(yīng)用于臨床,它主要用于腰椎側(cè)位和第 2掌骨的皮質(zhì)厚度的測量。當(dāng)骨質(zhì)疏松時可以觀察到椎體透過度增大、椎體內(nèi)橫向骨小梁減少、變細(xì)或消失,而縱向骨小梁代償性增粗、椎體皮層變薄等。這一方法簡便、快速、費(fèi)用低廉,然而因諸多投照條件對 X線片的影響,加之受觀察者主觀讀片的影響較大,而且一般認(rèn)為當(dāng)骨量丟失 30%以上時,平片才能發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的改變,因此該方法不能用于骨質(zhì)疏松的早期診斷及療效的評估。

1.2 單光子吸收測量法(Single Photon Absorptiome-try,SPA) 通過放射性同位素 125 I或 124 Am發(fā)射的光子對前臂骨遠(yuǎn)端 1/3掃描,測量骨皮質(zhì)和骨松質(zhì) BMD的總和。其測量是以骨皮質(zhì)為主,而松質(zhì)骨的代謝率是皮質(zhì)骨的 8倍,故 SPA法對骨代謝的敏感性有限。而且由于同位素衰減致放射源不穩(wěn)定影響了測量的準(zhǔn)確度和精確性,現(xiàn)已較少應(yīng)用。

1.3 單能 X線吸收測量法(Single X-ray Absorptiome-try,SXA) 用 X線做為放射源取代同位素而形成 X線吸收法。因 X線較同位素放射源穩(wěn)定,因而提高了測量的準(zhǔn)確度和精確性。為消除軟組織對測量的影響,SPA和 SXA測量時需將被測部位置于水中,現(xiàn)該方法亦較少應(yīng)用。

1.4 雙光子吸收測量法(Dual Photon Absorptiometry,DPA) DPA法出現(xiàn)于上個世紀(jì) 70年代,其原理與 SPA相同,但采用高、低兩種不同能量的放射性同位素同時掃描被測部位,以校正軟組織因素對測量結(jié)果的影響。與 SPA一樣,該方法受同位素衰變的影響而且掃描時間長,已被 DXA所取代。

1.5 雙能 X線吸收測量法(Dual X-ray Absorptiome-try,DXA/DEXA) DXA法用兩種不同能量的 X線同時掃描被測部位,以消除軟組織因素的影響,主要用于前后位腰椎的測量。該方法簡便、快速、敏感性高,一般認(rèn)為其準(zhǔn)確度、精確性高于 DPA、QCT,受測者所接受的放射劑量低于 DPA和QCT,而且所需費(fèi)用較低,已被WHO定為診斷骨質(zhì)疏松的標(biāo)準(zhǔn)。然而與上述方法一樣,DXA測量的仍是骨皮質(zhì)和骨松質(zhì)的綜合骨密度,這對分析骨皮質(zhì)與骨松質(zhì)對骨強(qiáng)度和骨代射的不同影響因素是十分不利的。DXA的另一先天不足是其仍為面密度測量[2]。有研究表明:相同密度不同體積的兩個物體,其面密度差可達(dá)兩倍。同一地區(qū)、同一民族的人群中,骨髂的外形幾何尺寸可相差 50%以上,這對骨密度的影響可高達(dá)4個標(biāo)準(zhǔn)差[3],這一差距已大大高于 WHO依據(jù) DXA檢測結(jié)果制定的骨質(zhì)疏松診斷標(biāo)準(zhǔn)中區(qū)分正常、骨量減少、骨質(zhì)疏松癥和嚴(yán)重骨質(zhì)疏松癥的標(biāo)準(zhǔn)差的差距。此外,因低能 X線的穿透性較差,因此體重大者所測量的骨密度亦大。不僅如此,DXA將X線投照范圍內(nèi)的所有結(jié)構(gòu)包括在內(nèi),包括椎體骨質(zhì)增生、小關(guān)節(jié)退變、椎間盤狹窄、終板硬化、主動脈硬化等,而且這些影響因素隨年齡增大而增多。亦有研究發(fā)現(xiàn)骨密度越低,其相對精度誤差越高[4],這種影響同樣會隨著年齡的增大而增大。且 DXA髖部 BMD測量的精度明顯受下肢旋轉(zhuǎn)角度變化的影響;富含松質(zhì)骨區(qū)域的 BMD改變更易受下肢旋轉(zhuǎn)角度變化的影響;需要良好的測量前定位和下肢固定[5]。上述這些致命的缺陷必定影響 DXA測量的準(zhǔn)確度及精確性。

1.6 定量超聲(Quantitative Ultrasound,QUS)

QUS是利用聲波反射和穿透衰減的特性評價骨質(zhì)疏松的力學(xué)特性,反映了骨應(yīng)力信息。其中超聲傳導(dǎo)速率主要受骨密度、骨強(qiáng)度的影響,而振幅衰減值主要由骨密度及骨微結(jié)構(gòu)所決定。由于超聲儀器種類多,不同機(jī)型的工作頻率、耦合方式、測量部位不同,而且結(jié)果受溫度的影響大、重復(fù)性差。且目前臨床上使用的 QUS因技術(shù)原因只能測量跟骨、脛骨和手指指骨,而骨質(zhì)疏松性骨折常發(fā)生在脊柱、股骨頸和橈骨遠(yuǎn)端,所以實(shí)際臨床工作應(yīng)用價值受限。但由于 QUS具有無損傷、價格低廉、方便攜帶、使用方便等優(yōu)勢,因而適合于骨質(zhì)疏松的普查。

1.7 定量 MR(Quantitative Magnetic Resonance,QMR) QMR是研究骨小梁與骨髓交界面磁場梯度以評價骨小梁空間排列的新方法,其梯度回波圖像上測得的骨髓 T2值可反映小梁骨網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的密度及其空間幾何形態(tài)的特點(diǎn),但其有效域值尚無標(biāo)準(zhǔn),而且骨結(jié)構(gòu)分析不如 QCT[6],應(yīng)用受到限制。近年同樣開發(fā)出了觀察小梁骨微細(xì)結(jié)構(gòu)的顯微磁共振(μMR)。

1.8 定量 CT測量法(Quantitative Computer Tomogrphy,QCT) 定量 CT是利用 CT的較高密度分辨率測量骨密度,分為專用體模法和無專用體模法。前者將被測體與已知濃度的羥磷灰石體模做為參照標(biāo)準(zhǔn)同時掃描,以減少不同掃描儀、不同掃描層次間的變異性;后者以椎旁肌肉和脂肪組織做為內(nèi)參考標(biāo)準(zhǔn),去除了對外部體模的需求,從而去除了因人工制造的外部體模的非均一性及體模與被測體相對位置變化對測量結(jié)果的影響,因而改進(jìn)了測量的準(zhǔn)確度和精確性[7]。QCT是目前惟一分別測量松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨密度的方法,這為骨質(zhì)疏松的早期診斷、致骨質(zhì)疏松不同病因的分析和監(jiān)測療效提供了新途徑[8-10]。在測量骨密度的同時,QCT可以觀測骨的微結(jié)構(gòu),包括:骨容積率、骨表面積率、骨小梁厚度、骨小梁間隔、腎小梁長度、連接密度、結(jié)構(gòu)模型參數(shù)等[11-13]。大量的研究表明:QCT測量的骨密度值與灰重存在著良好的直線相關(guān)性[14-15],其測量的敏感性高、準(zhǔn)確性好、重復(fù)性強(qiáng)[16-18]。劉珺[19]的研究表明,QCT和 DXA都是判斷骨礦含量和診斷骨質(zhì)疏松癥較好的方法;QCT測量松質(zhì)骨密度更接近于作為標(biāo)準(zhǔn)值的灰重密度;QCT測量松質(zhì)骨密度比 DXA測量骨密度能更好、更準(zhǔn)確地反映骨質(zhì)疏松的骨代謝變化。但他們的試驗(yàn)對象是離體標(biāo)本,排除了軟組織、體位的干擾。實(shí)際上,目前臨床使用廣泛的 DXA僅僅能檢測骨密度的變化,對于骨質(zhì)量卻無能為力。近幾年的研究顯示[20],DXA作為檢測手段的測量誤差比較大,在應(yīng)力刺激下,因?yàn)?BMD輕微的變化(5%-8%),骨的力學(xué)效應(yīng)將會變化 60%左右,且DXA測量腰椎,受骨質(zhì)增生的影響,測量值常常偏高。同時,因?yàn)槭荏w位影響較大,將導(dǎo)致隨訪結(jié)果的失真。相比較而言,QCT檢查取平臥位,體位恒定,受體位干擾小。盡管 QCT具有上述優(yōu)勢,但目前有個別學(xué)者仍認(rèn)為其測量的準(zhǔn)確性、精確度不如DXA,而且存在放射線費(fèi)用高、劑量大、儀器不能攜帶等問題[21]。但從以上分析情況來看,QCT的準(zhǔn)確性、精確度是得到多方面認(rèn)可的。而做一次 QCT-BMD檢查,患者受到的劑量 ＜60μsv,不及自然年輻射照射人體 2 400μsv的四十分之一。所以,是一個安全無損傷的劑量。按照每兩年檢查一次的標(biāo)準(zhǔn),其放射劑量完全可以接受。按目前國內(nèi) CT機(jī)裝機(jī)情況來看,行 QCT檢查僅需軟件支持及標(biāo)準(zhǔn)體模,其應(yīng)用更容易普及。一般患者就醫(yī)都是在醫(yī)院,如果進(jìn)行普查篩查完全可以選擇 QUS,故儀器不能攜帶亦不算缺陷。隨著技術(shù)的發(fā)展,一些新的 QCT測量方法在發(fā)展中,如:容積定量 CT(Volume QCT,vQCT)是在三維空間分布上衡量骨強(qiáng)度的方法,該方法對掃描后的興趣區(qū)進(jìn)行表面體積相關(guān)方程的數(shù)據(jù)分析,并自動定位重建圖像,從而了解該區(qū)域的骨強(qiáng)度及骨幾何學(xué)排列狀況,隨著多排螺旋 CT的應(yīng)用,多平面重建功能使該技術(shù)得到了長足的發(fā)展。外周骨QCT(Peripheral QCT,pQCT)是特殊設(shè)計(jì)用于衡量末稍骨狀況的設(shè)備,具有高分辨率的圖像三維重建功能,對藥物治療反應(yīng)比 DXA更敏感,可同時提供骨量和骨強(qiáng)度信息,因該儀器體積小、放射線劑量少、價格低,在骨質(zhì)疏松的診斷、治療、療效評估、流行病學(xué)調(diào)查及骨折風(fēng)險評價等方面日益發(fā)揮出巨大的作用。顯微 CT(Micro-CT,μCT)可直接計(jì)算骨體積和總體積之比(BV/TV)及其他一些參數(shù),如骨小梁厚度、間隔和數(shù)目等幾何構(gòu)架,這對骨質(zhì)疏松做出早期、明確的病理診斷有了突破性的促進(jìn)作用,發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

2 骨質(zhì)疏松癥

骨質(zhì)疏松癥(Osteoporosis,OP)一詞最早于 1885年由 Prollmer首先提出。其定義為單位體積內(nèi)骨組織(包括有機(jī)物和無機(jī)物)的絕對減少,從而導(dǎo)致骨強(qiáng)度降低、骨脆性增加的一組疾病。而 1999年 10月 22日通過的《中國人骨質(zhì)疏松癥建議診斷標(biāo)準(zhǔn)(第二稿)》中,將骨質(zhì)疏松癥進(jìn)一步定義為:以骨量減少、骨組織顯微結(jié)構(gòu)退化(松質(zhì)骨骨小梁變細(xì)、斷裂、數(shù)量減少,皮質(zhì)骨多孔、變薄)為特征,以致骨的脆性增高及骨折危險性增加的一種全身性骨病[22]。

骨折疏松導(dǎo)致的骨折稱脆性骨折,以脊柱為例,正常人的椎體主要由小梁骨構(gòu)成。它們縱橫交錯形成椎體的初級結(jié)構(gòu)。當(dāng)外力作用于脊柱時,產(chǎn)生壓縮力通過椎間盤傳導(dǎo)到椎體終板,由小梁骨中心向四周擴(kuò)散,在椎體內(nèi)部形成應(yīng)力[23],一旦應(yīng)力超過小梁骨能承受的強(qiáng)度,小梁骨的結(jié)構(gòu)就會破壞,失去穩(wěn)定性,局部的裂隙進(jìn)一步發(fā)展就會發(fā)生椎體骨折。Keaven等[24]通過分析椎體皮質(zhì)與小梁骨的力學(xué)特性,發(fā)現(xiàn)小粱骨的機(jī)械強(qiáng)度與椎體表面密度的平方成正相關(guān)。另外,小梁骨的強(qiáng)度也與其組織形態(tài)結(jié)構(gòu)有關(guān),包括小梁骨的排列方向、連接方式、粗細(xì)、數(shù)量以及小梁骨的間隙。隨著衰老和骨質(zhì)疏松的發(fā)生,小梁骨的表面密度逐步下降,小梁骨的形態(tài)結(jié)構(gòu)也受到影響。在一定的壓縮力作用下,小梁骨結(jié)構(gòu)失穩(wěn),出現(xiàn)局部碎裂繼而骨折。

3 骨質(zhì)疏松癥的診斷

WHO推薦使用骨密度 T值[T值 =(所測骨密度值 -正常年輕人群平均骨密度)/正常年輕人群骨密度的標(biāo)準(zhǔn)差(SD)]來進(jìn)行診斷。T值 ＞-1.0為正常,T值 ＜-1.0而 ＞-2.5為骨量減少,T值 ＜-2.5為骨質(zhì)疏松,T值 ＜-2.5合并骨質(zhì)疏松骨折為嚴(yán)重骨質(zhì)疏松。

應(yīng)該特別指出的是,WHO的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù) DXA腰椎正位骨密度測量結(jié)果,適用于白種人婦女,以后又推廣到髖部骨密度值。目前國內(nèi)所使用的 DXA多數(shù)是進(jìn)口的,機(jī)器自身所帶的正常人數(shù)據(jù)庫主要是白人婦女的。有些機(jī)器也有一些中國人或亞洲人群的正常數(shù)據(jù)庫,這些數(shù)據(jù)庫的樣本量一般沒有白人數(shù)據(jù)庫那么大,使用前應(yīng)盡量了解數(shù)據(jù)庫來源。中國人的骨密度一般比白種人低,關(guān)于這一標(biāo)準(zhǔn)是否適合中國人群,國內(nèi)學(xué)者做了很多工作,如沈霖研究[25]表明中國人 BMD值普遍比歐美人低 5%-15%(-0.5 SD)。 1999年 10月 22日通過的《中國人骨質(zhì)疏松癥建議診斷標(biāo)準(zhǔn)(第二稿)》中,將骨質(zhì)疏松以漢族婦女 DXA測量峰值骨量(M±SD)為正常參考值,進(jìn)行診斷。結(jié)合該標(biāo)準(zhǔn),國內(nèi)許多同行根據(jù)本地區(qū)特點(diǎn),結(jié)合地區(qū)所測量數(shù)據(jù),提出各地區(qū)的診斷標(biāo)準(zhǔn)。但以骨密度 T值≤-2.5或≤-2.0作為診斷標(biāo)準(zhǔn)仍有疑義,且以哪些部位作為診斷依據(jù)一直存有較多爭議,劉忠厚等[1]認(rèn)為:由于骨質(zhì)疏松引起的骨折以腰椎壓縮性骨折、股骨頸、橈骨遠(yuǎn)端為多,這些骨折給患者帶來的痛苦及給社會造成的負(fù)擔(dān)都是較大的,所以測量部位以上述 3個部分為宜。

骨質(zhì)疏松癥所引發(fā)骨折早已引起國內(nèi)外學(xué)者的共同關(guān)注,Wainwright等[26]報告了美國骨質(zhì)疏松性骨折研究課題(Study of Oste orosis Fractures,SOF):243例髖部骨折患者中,其椎體骨密度測量結(jié)果有54%未達(dá)到 T≤-2.5。Gentant[27]提出的骨折閾值為 100-110 mg/cm,這個閾值以上很少發(fā)生骨折,閾值以下骨折發(fā)生率明顯增高,而骨密度值在 60 mg/cm以下時,骨折的發(fā)生是很常見的。以后李景學(xué)[28]提出 105 mg/cm為骨折的閾值,更支持了Grenant的研究。QCT提供的精確的骨密度數(shù)據(jù),可以使醫(yī)務(wù)人員及患者有針對性的進(jìn)行預(yù)防措施及功能鍛煉,預(yù)防骨折的發(fā)生。

自 2002年起,國際上主流認(rèn)識是使用 BMD聯(lián)合一個或多個骨折風(fēng)險因子(Clinical risk factors,CRFs)來共同診斷和評估患者骨質(zhì)疏松癥的輕重[29],在很多西方國家的相關(guān)醫(yī)療機(jī)構(gòu)中,已經(jīng)用來評估絕經(jīng)后婦女絕對骨折風(fēng)險程度[30]。近兩年來,隨著對骨折風(fēng)險因子的研究深入,國際上又逐漸開始使用 FRAX工具(WHO fracture risk assessment tool)來評估臨床患者哪些人更需要骨質(zhì)疏松診斷和治療,我們亦該加強(qiáng)這方面研究。

4 QCT在骨質(zhì)疏松治療中的應(yīng)用

骨質(zhì)疏松分原發(fā)性、繼發(fā)性、特發(fā)性三類,目前臨床上最常見的是原發(fā)性的骨質(zhì)疏松,即絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥和老年性骨質(zhì)疏松癥。最新的美國《臨床醫(yī)生預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松癥指南》指出治療手段有補(bǔ)充鈣劑、一定強(qiáng)度的運(yùn)動、預(yù)防及治療用藥;治療藥物有二膦酸鹽(阿侖膦酸鹽和利塞膦酸鹽)、降鈣素、雌激素和(或)激素、甲狀旁腺激素(PTH1-34)和雷洛昔芬。并強(qiáng)調(diào) 65歲以上的女性必須定期進(jìn)行骨密度測量,建議兩年一次。

如果沒有可重復(fù)性的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,就無從比較兩組數(shù)據(jù)的差別,對骨質(zhì)疏松的治療也是如此,只有在治療前后具體的數(shù)據(jù)對比才能得出治療效果的優(yōu)劣。因?yàn)?QCT受體位影響小,其檢查結(jié)果有敏感性高、準(zhǔn)確性好、重復(fù)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),兩年一次的檢查其放射劑量完全在安全范圍內(nèi),所以可作為隨訪的檢查手段。

5 結(jié) 論

QCT對骨密度變化的敏感性、測定的精確性、檢查過程的快捷性、方便性、放射劑量的安全性、投資的經(jīng)濟(jì)性等諸多優(yōu)點(diǎn),具有廣泛的臨床應(yīng)用前景和潛力,值得加速發(fā)展。隨著精度更高的新生代 CT不斷被引進(jìn),為骨質(zhì)疏松的臨床和研究又提供了一種更好的手段。但仍有大量工作需要進(jìn)行,如對校準(zhǔn)系統(tǒng)和配備的軟件標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)體模統(tǒng)一化、制定統(tǒng)一的診斷標(biāo)準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)橫向研究等。

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