胸椎QCT診斷骨質(zhì)疏松BMD閾值的臨床研究

劉齋 趙君祿 趙保根 任慶云

河北醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院放射科,河北 石家莊 050031

骨質(zhì)疏松是一個(gè)以低骨量和骨的微結(jié)構(gòu)破壞導(dǎo)致骨脆性增加,容易發(fā)生脆性骨折為特征的骨骼疾病[1]。研究顯示我國(guó) 50 歲以上人群中,女性和男性年齡標(biāo)準(zhǔn)化骨質(zhì)疏松癥患病率分別為29.13 %和 6.46 %,目前我國(guó)現(xiàn)有男性及女性骨質(zhì)疏松癥患者分別超過1000 萬(wàn)和4000 萬(wàn)[2-3]。骨質(zhì)疏松性骨折是骨質(zhì)疏松最嚴(yán)重的并發(fā)癥,嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量,而且具有很高的死亡率,已經(jīng)成為全球的公共衛(wèi)生問題。骨質(zhì)疏松可以通過篩查進(jìn)行早期診斷及早期治療防止骨折并發(fā)癥的出現(xiàn)。骨密度(bone mineral density, BMD)測(cè)量是診斷骨質(zhì)疏松的主要方法。目前常用的BMD測(cè)量技術(shù)主要包括雙能X線吸收儀(dual energy X-ray absorptiometry, DXA)和定量 CT ( quantitative computed tomography,QCT)檢查。

DXA是測(cè)量BMD的金標(biāo)準(zhǔn),DXA已被廣泛用于臨床診斷骨質(zhì)疏松及骨折風(fēng)險(xiǎn)性預(yù)測(cè),但我國(guó)現(xiàn)有DXA骨密度測(cè)量?jī)x的數(shù)量遠(yuǎn)不能滿足臨床需求[4]。QCT 是利用臨床CT掃描的數(shù)據(jù),結(jié)合QCT的質(zhì)量控制和分析系統(tǒng)測(cè)量BMD的方法。QCT檢查診斷骨質(zhì)疏松的標(biāo)準(zhǔn)是以腰椎QCT的BMD絕對(duì)值進(jìn)行診斷,腰椎BMD低于80 mg/cm3為骨質(zhì)疏松[5],應(yīng)用QCT測(cè)量胸椎BMD已有文獻(xiàn)報(bào)道[6-7],但是,對(duì)胸椎QCT BMD診斷骨質(zhì)疏松的閾值研究鮮見報(bào)道,本研究通過應(yīng)用QCT測(cè)量胸腰段BMD值,分析胸椎與腰椎BMD的相關(guān)性及探討下部胸椎診斷骨質(zhì)疏松及骨量減少的BMD閾值。

1 材料和方法

1.1 一般資料

選取2021年7月至2022年10月在河北醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院因腹部疾病行腹部CT掃描的患者276名,其中,男性159名,平均年齡(58.4±14.3)歲,女性117名,平均年齡(62.3±58.4)歲。排除標(biāo)椎:所測(cè)椎體存在骨折、手術(shù)史、原發(fā)性或轉(zhuǎn)移性腫瘤,強(qiáng)直性脊柱炎、彌漫性特發(fā)性骨質(zhì)增生癥及影響骨代謝的慢性疾病,服用影響骨代謝的藥物(如糖皮質(zhì)激素、抗癲癇藥物等)的患者。

1.2 CT掃描及BMD測(cè)量方法

采用飛利浦64排CT掃描儀(Incisive CT Essentials,Philips,蘇州,中國(guó))行腹部CT掃描。掃描參數(shù)如下:掃描范圍:膈肌上緣至恥骨聯(lián)合下緣,電壓為120 kV, 電流為自動(dòng)毫安秒技術(shù),劑量指數(shù)為23,探測(cè)器寬度64 mm×0.625 mm,FOV 35～40 cm。標(biāo)準(zhǔn)算法重建,層厚及層間隔均為0.625 mm。迭代算法采用iDose技術(shù),權(quán)重為3。

QCT測(cè)量軟件為美國(guó)mindways(MW)QCT PRO V6.1骨密度分析軟件。將CT容積數(shù)據(jù)從PACS傳到MW QCT軟件中,通過多平面重組(multi-plane reformation, MPR)的方式,參考冠狀面及矢狀面,選取椎體中心層面的軸位圖像,選擇興趣區(qū)(region of interest, ROI),避開骨皮質(zhì)、骨島、骨質(zhì)增生硬化區(qū)及椎體后中央靜脈溝,ROI 盡可能多的包括松質(zhì)骨(見圖1),ROI的厚度均為9 mm。MW軟件分別對(duì) T10～L3椎體松質(zhì)骨 BMD 進(jìn)行測(cè)量,得出每個(gè)椎體的 BMD 值。根據(jù)中國(guó)腰椎定量CT骨密度診斷骨質(zhì)疏松標(biāo)準(zhǔn)[5],腰椎QCT體積骨密度>120 mg/cm3為正常,80 mg/cm3≤體積骨密度≤120 mg/cm3為骨量減少,體積骨密度<80 mg/cm3為骨質(zhì)疏松。

圖1 男,53歲,T10～T12椎體QCT骨密度測(cè)量示意圖Fig.1 Male, 53years, BMD measurement of T10-T12 vertebral bodies with QCT

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用 SPSS 19.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,所有數(shù)據(jù)經(jīng)正態(tài)性檢驗(yàn)均符合正態(tài)分布,應(yīng)用單因素方差分析法檢測(cè)組間的差異,應(yīng)用 Pearson 相關(guān)性檢驗(yàn)分析各椎體間BMD的相關(guān)性,采用線性回歸方程計(jì)算診斷胸椎骨質(zhì)疏松及骨量減少的BMD閾值,以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般情況

本組276例患者中,骨量正常組79例,骨量減少組125例,骨質(zhì)疏松組72例。男性及女性病例3組間年齡差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),女性病例3組間身高、體重及BMI差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),而男性病例身高、體重及BMI差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),見表1。

表1 研究人群一般資料特征Table 1 General data characteristics of the study

2.2 各椎體間BMD相關(guān)性分析

T10～L3各椎體間BMD均呈明顯相關(guān)(r=0.894～0.967,P<0.05),T10～12平均BMD與L1～3平均BMD相關(guān)系數(shù)為0.957,詳見表2及圖2。

圖2 胸椎平均BMD與腰椎平均BMD的相關(guān)性Fig.2 Correlation between thoracic measurements vs lumbar measurements for BMD

表2 胸腰椎不同椎體間BMD相關(guān)系數(shù)值

2.3 胸腰椎各椎體BMD

胸腰椎各椎體平均BMD見表3,T10至L3椎體BMD逐漸減低,除T10與T11、T11與T12、T12與L1、 L1與L2及L2與L3間BMD差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外,各椎體間BMD差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。男性及女性胸椎(T10～T12)平均BMD分別為(123.33±32.60)mg/cm3和(106.11±36.59)mg/cm3,而腰椎(L1～L3)分別為(108.54±32.21)mg/cm3和(89.28±36.90)mg/cm3。男性及女性胸椎平均BMD比腰椎分別高11.99 %及15.86 %。在T10至L3椎體中每個(gè)椎體BMD,男性均顯著高于女性(P<0.05),T10至L3椎體男女間同一椎體BMD差值范圍12.89～18.35 mg/cm3,見圖3。

表3 胸腰椎平均BMD比較Table 3 Comparison of mean bone mineral density (BMD) in thoracic and lumbar

圖3 男性及女性T10～L3椎體BMDFig.3 BMD of the T10-L3 vertebral bodies by gender

2.4 診斷骨質(zhì)疏松的胸椎BMD閾值

以L1～3椎體平均BMD為應(yīng)變量,以每個(gè)胸椎及T10～12椎體平均BMD為變量,通過線性回歸擬合方程獲得胸椎診斷骨質(zhì)疏松及骨量減少的BMD閾值(表4),應(yīng)用T10～T123個(gè)椎體的平均BMD診斷骨質(zhì)疏松及骨量減少的閾值分別為96.59 mg/ cm3及134.75 mg/ cm3。

3 討論

骨質(zhì)疏松癥是最常見的代謝性骨骼疾病。骨質(zhì)疏松性骨折是骨質(zhì)疏松癥的嚴(yán)重臨床后果,好發(fā)于髖部、脊柱和腕部等部位[8]。DXA及QCT檢查通常測(cè)量腰椎及股骨近端的骨密度。椎體松質(zhì)骨的面積是皮質(zhì)骨的8倍,其代謝活性明顯高于骨皮質(zhì),是反映骨強(qiáng)度變化更敏感的標(biāo)志物[9]。DXA檢查是二維平面的測(cè)量,無(wú)法區(qū)分骨松質(zhì)與骨皮質(zhì),另外,由于胸椎前方有胸骨及心臟等結(jié)構(gòu),DXA檢查不能用于胸椎BMD測(cè)量,定量CT是三維容積BMD測(cè)量技術(shù),可以單獨(dú)測(cè)量椎體松質(zhì)骨的BMD,且不受周圍結(jié)構(gòu)的影響,因此,胸椎定量CT有可能成為評(píng)估和監(jiān)測(cè)骨強(qiáng)度的一種重要方法。機(jī)會(huì)性骨質(zhì)疏松篩查是指借助因其他適應(yīng)癥而進(jìn)行的常規(guī)CT檢查,利用CT影像含有的信息對(duì)患者的BMD進(jìn)行評(píng)估的方法,其優(yōu)勢(shì)在于不增加患者的費(fèi)用、檢查時(shí)間及輻射劑量,在診斷臨床疾病的同時(shí)對(duì)患者的BMD進(jìn)行評(píng)估[10-12]。多數(shù)研究中機(jī)會(huì)性骨質(zhì)疏松篩查的部位主要是測(cè)量腰椎、頸椎BMD[13-14],本研究顯示胸椎BMD與腰椎BMD呈顯著正相關(guān),與文獻(xiàn)報(bào)道一致[6],胸椎BMD測(cè)量具有高度的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性,使用胸椎BMD篩查骨質(zhì)疏松具有可行性[15]。在我國(guó),每年由于各種臨床適應(yīng)癥及肺癌篩查進(jìn)行大量的胸部CT檢查 ,在診斷臨床疾病的同時(shí),進(jìn)行QCT骨質(zhì)疏松篩查,患者能夠從這種機(jī)會(huì)性策略中獲益。

本研究資料顯示,T10～L3椎體BMD由頭側(cè)至尾側(cè)呈逐漸減低趨勢(shì),與蔣新新等報(bào)道基本一致[6];除相鄰兩椎體間BMD差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外,各椎體間BMD差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。Wong等[16]研究顯示胸椎平均BMD較腰椎BMD高4.7 %,Budoff 等[15]研究結(jié)果為女性平均胸椎BMD較腰椎高20.7 %,男性為17 %,本組病例結(jié)果為女性胸椎平均BMD較腰椎高15.86 %,男性為11.99 %。

端木羊羊等[17]基于歐洲腰椎體模(ESP)的研究顯示,不同QCT設(shè)備測(cè)量骨密度值有顯著差異,但骨密度的準(zhǔn)確度誤差在合理范圍,可以用于臨床隨訪觀察,此外不同種族、年齡等因素對(duì)于骨密度值也有一定影響。

我國(guó)診斷骨質(zhì)疏松專家共識(shí)[5]中骨質(zhì)疏松的診斷標(biāo)準(zhǔn)是取2個(gè)腰椎椎體松質(zhì)骨骨密度平均值 ( 常用第 1 和第 2 腰椎 )<80 mg/cm3,由于胸椎與腰椎BMD絕對(duì)值差異較大,顯然,胸椎BMD并不適用于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。Rühling等[18]通過應(yīng)用線性回歸方程可以使胸椎與腰椎BMD互相轉(zhuǎn)換,計(jì)算出胸1至胸12椎體中每個(gè)椎體與L1～3椎體平均BMD的線性回歸方程,獲得每個(gè)椎體的骨質(zhì)疏松及骨量減少的BMD閾值。本組研究計(jì)算出T10～T12每個(gè)椎體BMD值的線性回歸方程及其骨質(zhì)疏松與骨量減少的BMD閾值,與前者結(jié)果基本一致,與前者不同的是,本組研究還計(jì)算出診斷骨質(zhì)疏松與骨量減少的T10～12椎體BMD的平均閾值。筆者認(rèn)為通過測(cè)量一個(gè)椎體BMD診斷骨質(zhì)疏松時(shí),出現(xiàn)BMD測(cè)量偏倚的概率較高,同時(shí)測(cè)量T10～T123個(gè)椎體BMD,測(cè)量值具有更高的可靠性。本組選擇T10～T12椎體BMD進(jìn)行測(cè)量,主要基于以下因素考慮,其一,胸腰段BMD變化率較小,下部胸段椎體BMD更接近于腰椎BMD[18],其次,胸腰段椎體(T11～L1)是脊柱承受壓力負(fù)荷最大的節(jié)段,也是骨質(zhì)疏松性骨折的最常見部位[19-20],下部胸椎BMD測(cè)量對(duì)于預(yù)測(cè)骨質(zhì)疏松性椎體骨折具有更大的臨床意義,此外,常規(guī)胸部CT掃描的范圍都包括了T10～12椎體,通過常規(guī)胸部CT平掃可以實(shí)現(xiàn)機(jī)會(huì)性骨質(zhì)疏松篩查。

本研究有一定的限度。第一,為單中心回顧性研究,樣本量較少,特別是40歲以下樣本不足,存在一定的偏倚。其次,沒有對(duì)預(yù)測(cè)骨質(zhì)疏松性骨折的胸椎BMD閾值進(jìn)行分析。

綜上,胸椎BMD與腰椎BMD呈高度相關(guān),胸椎BMD可以預(yù)測(cè)骨質(zhì)疏松及骨量減少,胸椎診斷骨質(zhì)疏松及骨量減少的平均BMD閾值分別是96.59 mg/cm3及134.75 mg/cm3。