骨質(zhì)疏松癥評估方法的研究進(jìn)展△

歐宇軒，李根，朱立新，鄭欣

（南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院，廣東廣州 510280）

隨著人口老齡化日益嚴(yán)峻，許多高危群體對骨質(zhì)疏松癥的認(rèn)識和預(yù)防不足，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥的患病率快速增加，并且已經(jīng)成為了一個不可忽視的全球性的健康挑戰(zhàn)。骨質(zhì)疏松癥在早期并沒有明顯的癥狀，不易察覺，而后期容易發(fā)生骨折，導(dǎo)致生活質(zhì)量下降。管理骨質(zhì)疏松癥的主要目標(biāo)是預(yù)防這些骨折，稱為脆性或低創(chuàng)傷性骨折，因為它們是疾病發(fā)病率和死亡率的主要來源。盡管在骨折風(fēng)險評估方面取得了重大進(jìn)展，并且有一系列降低骨折風(fēng)險的藥物選擇，但許多高危個體沒有得到充分的檢查和治療［1］。因此及早進(jìn)行骨密度（bone mineral density,BMD）監(jiān)測，對預(yù)防和早期診斷骨質(zhì)疏松具有十分重要的意義。

1 評估方法

1.1 雙能X 線吸收法（dual energy X-ray absorptiom-etry,DXA）

DXA 經(jīng)濟、簡便，輻射量小，準(zhǔn)確度高，是目前臨床診斷骨質(zhì)疏松癥的“金標(biāo)準(zhǔn)”［2］。進(jìn)行全身骨密度檢查時，只需十多分鐘，而且抗干擾能力強，穩(wěn)定性好，所得到的影像精度及分辨率高。低劑量的輻射讓DXA 重復(fù)檢測變?yōu)榭赡?，從而能夠驗證所得到的數(shù)據(jù)。它通過兩個部位、3 個感興趣區(qū)測定股骨頸、轉(zhuǎn)子間、髖關(guān)節(jié)3 個區(qū)域及第1～4 腰椎（L1～4）的BMD，采用T 值評估，如果T 值為-2.5～-1.0，為骨量減少；T≥-1.0，則為正常，T≤-2.5，為骨質(zhì)疏松癥［3］。然而，DXA 的T 值不適合作為診斷骨質(zhì)疏松的唯一因素，因為雙能X 線吸收法很容易受到外部環(huán)境和自身條件的影響。Xu 等［4］發(fā)現(xiàn)脊柱側(cè)凸及后凸畸形、脊柱退行性改變、主動脈鈣化和輕度骨折都會引起DXA 所測得的BMD 增加，從而導(dǎo)致結(jié)果的不準(zhǔn)確。Yeh 等［5］認(rèn)為在骨質(zhì)疏松早期，最先出現(xiàn)丟失的是小梁骨而不是皮質(zhì)骨，而DXA 無法把皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨區(qū)分開來，而且容易受到周圍其他組織的影響，降低了DXA 的敏感性。由于它是一種二維技術(shù)，無法測量骨深度，因此使用DXA 測量的面積BMD 會受到骨骼大小變化的影響，且骨微組織對骨強度有一定的影響，卻不影響B(tài)MD，這可能會導(dǎo)致誤診［6］。同時人體的厚度或體重也會對DXA 測得的BMD 產(chǎn)生一定的影響，對于肥胖患者診斷的準(zhǔn)確性會降低。其次，由于DXA 診斷標(biāo)準(zhǔn)采用的是T 值，它依賴于DXA 儀器設(shè)置的正常參考資料庫，而各設(shè)備制造商所設(shè)置的T 值基準(zhǔn)資料庫是不一樣的，而且T 評分是達(dá)到峰值骨量后骨質(zhì)流失的量度。所以對于兒童、50 歲以下的男性、絕經(jīng)期前階段的女性需要參考Z 值［7］，通過縮放原始測量（以g/cm3為單位）來實現(xiàn)，以便描述遠(yuǎn)離總體均值的標(biāo)準(zhǔn)差。Z 值是把相同年齡段的人群所測得的BMD 值進(jìn)行比較，Z-score≤-2.0 被認(rèn)為是骨質(zhì)疏松癥，而Z-score＞-2.0被認(rèn)為正常［8］，隨著年齡的增長，可能會發(fā)生大量的骨質(zhì)流失，導(dǎo)致老年人的平均BMD 值較低。因此，成人Z 值應(yīng)大于或等于他們各自的T 值，隨著時間的推移，個人的T 值會隨著骨量丟失而下降，而他們的Z 值可能不會改變［9］。Z 評分表示測量的BMD結(jié)果與年齡、性別、種族和體重匹配的規(guī)范數(shù)據(jù)庫不同的標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)。由于Z 評分反映了人口統(tǒng)計學(xué)上相似人群的差異，因此它比T 評分更加準(zhǔn)確［10］。DXA是一種多功能技術(shù)，在骨質(zhì)疏松癥和其他骨骼疾病的臨床實踐中被廣泛使用。這是一種安全且廉價的程序，可測量骨礦物質(zhì)密度以診斷骨質(zhì)疏松癥、評估骨折風(fēng)險和監(jiān)測骨質(zhì)疏松癥治療。然而，大部分人聲稱它被過度利用，對患者管理沒有幫助。近年來，盡管人口老齡化，骨折風(fēng)險增加，但基于辦公室的DXA設(shè)施數(shù)量有所下降，進(jìn)行的BMD 測試減少，被診斷和治療骨質(zhì)疏松癥的女性也減少了［11］。隨著各種新興的影像學(xué)檢測技術(shù)的崛起，DXA 的地位受到了挑戰(zhàn)，從而對良好的患者護(hù)理構(gòu)成威脅。需要盡快恢復(fù)DXA 在骨質(zhì)疏松癥管理中的適當(dāng)作用。

1.2 定量超聲法（quantitative ultrasound,QUS）

QUS 是一種廉價、便攜式的技術(shù)，無創(chuàng)無輻射，在篩查骨質(zhì)疏松方面的潛力較大［12］。早在1984年Langton 等就首次將QUS 用于骨質(zhì)疏松癥和骨折風(fēng)險評估。QUS 有多種模式，包括橫向傳輸、軸向傳輸、反向散射和脈沖回波。所有這些模式將超聲在骨骼中的傳播路徑簡化為一個簡單的物理模型，然后計算某些參數(shù)以評估骨礦物質(zhì)密度。在QUS 的所有參數(shù)中，聲速是最常用的參數(shù)之一，通過考慮骨骼微觀結(jié)構(gòu)與QUS 參數(shù)之間的關(guān)系，骨質(zhì)疏松癥骨的QUS參數(shù)變化可能大于健康骨。然而，目前的QUS 方法不能為骨質(zhì)疏松癥提供令人滿意的診斷準(zhǔn)確性，主要原因之一是聲音在其表面的骨骼和軟組織中的傳播比簡化的物理模型要復(fù)雜得多［13］。其次，當(dāng)前QUS 分析采用的有限參數(shù)會丟失超聲信號中與BMD 相關(guān)的大量其他信息。Luo 等［14］建立了一種提高QUS 診斷精度的新方法，即多通道卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理QUS 的原始射頻信號，這種方式的精確性和診斷性都高于傳統(tǒng)的聲速測量。Yen 等［15］認(rèn)為，雖然QUS 不是診斷骨質(zhì)疏松癥的金標(biāo)準(zhǔn)，但QUS 和DXA 之間存在明顯的相關(guān)性，QUS 可作為代替DXA 的預(yù)篩選工具。QUS 設(shè)備在其站點和制造商方面的可變性也會導(dǎo)致其測量的可變性。這種異質(zhì)性反映在現(xiàn)有證據(jù)中，并阻礙了其在臨床實踐中的廣泛應(yīng)用。人們普遍認(rèn)為，跟骨QUS 可用于骨質(zhì)疏松癥篩查和骨折風(fēng)險評估，其臨床用途已經(jīng)相當(dāng)成熟。跟骨QUS 作為骨質(zhì)疏松癥的篩查方法，具有良好的特異性，當(dāng)跟骨的QUS T評分為-1.8 時，對骨質(zhì)疏松癥的診斷效率最高；當(dāng)跟骨的QUS T 評分為≤-2.35 時，可診斷為骨質(zhì)疏松癥［16］。Minniti 等［17］研究表明，由于經(jīng)DXA 診斷的每例真陽性病例的成本比QUS+DXA 診斷高出兩倍，所以合理的把QUS 運用在評估骨質(zhì)疏松中，可以起到事半功倍的效果。今后還需要繼續(xù)進(jìn)一步研究足跟以外部位的QUS 參數(shù)，使其更為廣泛的應(yīng)用于骨質(zhì)疏松癥的評估。

1.3 常規(guī)CT

常規(guī)CT 掃描可同時評估容量骨礦物質(zhì)密度和骨質(zhì)疏松癥篩查，無需額外設(shè)備、患者時間或輻射暴露，且無需大量額外費用［18］。在常規(guī)的胸部、腹部和骨盆CT 掃描中，CT 能清晰地看到脊椎部位，從而為骨質(zhì)疏松癥的診斷提供了充足的可能。L?ffler等［19］發(fā)現(xiàn)在脊柱常規(guī)CT 檢查中進(jìn)行骨質(zhì)疏松篩查是可行的。與DXA 相比，CT 測量可以更好地識別患有脊椎骨折骨量減少的個體。骨質(zhì)疏松患者的CT 檢查可以見到骨小梁變細(xì)、減少、間隙增寬、皮質(zhì)骨變薄、周圍骨質(zhì)退變等現(xiàn)象。CT 測量受脊柱退行性疾病、血管鈣化、脊柱側(cè)彎和脊柱后凸等畸形、肥胖誤差、患者定位錯誤以及各種內(nèi)部和外部偽影的影響較?。?0］。DXA 易受脊柱周圍解剖結(jié)構(gòu)和椎體退行性變的影響，此外，雖然骨小梁是椎體代謝最活躍的部分，但在使用DXA 時不能區(qū)分骨皮質(zhì)和骨小梁，均可導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。而常規(guī)CT 可以很好地彌補DXA 的這兩個缺點［21］。通過CT 掃描直接進(jìn)行HU測量可用于骨質(zhì)疏松癥篩查，有文獻(xiàn)表明椎體的CT值與BMD 和T 值存在較好的相關(guān)性，CT 值的改變能反映出骨量的改變，可作為早期的BMD 篩選指標(biāo)［22］。然而，各研究得出的腰椎CT 值診斷骨質(zhì)疏松癥的界值有所不同，仍需要進(jìn)一步更大樣本量的研究來獲得更明確的骨質(zhì)疏松診斷標(biāo)準(zhǔn)。CT 同樣可以測量出皮質(zhì)骨的厚度，不僅可以用來評估骨質(zhì)疏松還能評估骨質(zhì)疏松骨折的風(fēng)險。陳華芳等［23］研究發(fā)現(xiàn)，股骨頸、轉(zhuǎn)子間皮質(zhì)骨厚度值及CT 值均可較好地評估髖部骨折的風(fēng)險，其中外側(cè)皮質(zhì)厚度的變化具有重要意義。

1.4 定量計算機斷層掃描法（quantitative computed tomography,QCT）

QCT 是一種新興的BMD 測量技術(shù)，它將臨床CT 掃描數(shù)據(jù)通過體模校正，從而獲得人體三維骨骼密度和體積的定量評估。相比于DXA 檢測的二維骨骼密度，QCT 很大程度上避免了脊柱壓縮性骨折以及動脈硬化等因素對骨質(zhì)疏松檢測的影響，受退行性脊柱變化的干擾較小，對骨量變化的敏感性很高［24］。同時，身高、體重等因素對于QCT 測量BMD的影響較小，可以更精確地診斷骨質(zhì)疏松癥。QCT能較精確地測定皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨的密度，根據(jù)其密度判斷是否存在骨量損失，從而對骨質(zhì)疏松進(jìn)行早期診斷［25］。QCT 衍生的體積BMD 也被證明可以區(qū)分椎體骨折患者和沒有骨折的患者［26］，除了體積BMD 之外，還可以確定橫截面慣性矩和皮質(zhì)骨厚度等。對于使用椎體CT 值直接進(jìn)行篩檢，目前還沒有公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，一般認(rèn)為腰椎QCT 診斷閾值：BMD＜80 mg/cm3是骨質(zhì)疏松，80 mg/cm3≤BMD≤120 mg/cm3是低骨量，BMD＞120 mg/cm3則是骨量正常［27］。然而，相關(guān)閾值隨人群患骨質(zhì)疏松風(fēng)險的不同而變化，對于那些患有基礎(chǔ)疾病的高危人群，應(yīng)采用較高的敏感性閾值，以將假陰性的可能性降到最低。QCT 不受受試者體型大小和骨骼大小的影響，而且可以提供更詳細(xì)的骨骼幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)，例如骨小梁微結(jié)構(gòu)的測量，總體優(yōu)于DXA，但由于其高輻射量，一般不作為首選［28］。QCT 測量又分為雙能QCT 和單能QCT，Cata?o 等［29］將54 例椎體，分別用單能QCT （120 kVp）和雙能QCT （80/140 kVp）進(jìn)行掃描，然后用DXA 掃描椎骨并進(jìn)行力學(xué)測試，以獲得骨骼特性。結(jié)果顯示，與單能QCT 比較，雙能QCT 測量的體積BMD 與椎體骨質(zhì)疏松程度有較好的相關(guān)性，可以更精確地評估骨丟失量，隨時間的變化，能更精確地診斷出骨質(zhì)疏松癥。Cheng 等［30］調(diào)查顯示，50 歲以上的婦女有29.0%患有骨質(zhì)疏松，與DXA 所報道的29.1%相近。但是，對于50 歲以上的男性，QCT 檢測出的骨質(zhì)疏松發(fā)生率比DXA 高出1 倍以上（13.5%vs6.5%）?；谝陨系难芯?，他們認(rèn)為QCT對骨質(zhì)疏松癥的檢測要比DXA 更靈敏。QCT 在最近幾年也成為一種常見的診斷骨質(zhì)疏松的手段。然而，它的費用很高，而且大部分醫(yī)院都沒有專門的QCT。

1.5 高分辨率外周計算機斷層掃描（high-resolution peripheral quantitative computed tomography,HR-PQCT）

HR-PQCT 與QCT 的區(qū)別在于其高分辨率圖像，能夠定性、定量測量體內(nèi)骨小梁的厚度、數(shù)量和分布，以及脛骨和橈骨的皮質(zhì)孔隙率，因此類似于外周骨的虛擬骨活檢［31］。HR-PQCT 與QCT 相比，骨質(zhì)疏松患者的皮質(zhì)區(qū)域，可更清晰地顯示其明顯的骨量丟失。它也可以測量外周部位的三維容積BMD 以及皮質(zhì)和骨小梁微結(jié)構(gòu)，從而彌補了DXA 不能將皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨的BMD 區(qū)分開來的局限性。但是骨組織礦化的變化會影響HR-pQCT 獲得的形態(tài)學(xué)測量。骨結(jié)構(gòu)的提取使用固定閾值技術(shù)，因此可能無法捕獲低于閾值的礦化不足的骨組織［32］，使得測量結(jié)果不準(zhǔn)確。HR-pQCT 越來越多地用于評估繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥和代謝性骨疾病的骨微結(jié)構(gòu)和骨強度，以探索這些疾病背后的病理生理學(xué)機制。HR-pQCT 在臨床實踐中的前景有待從藥物作用、代謝性骨病、罕見骨病以及手關(guān)節(jié)成像和骨折愈合等其他應(yīng)用等方面進(jìn)一步研究［33］。

1.6 磁共振成像（magnetic resonance imaging,MRI）

早在上世紀(jì)九十年代，MRIT2 加權(quán)和高分辨率骨小梁成像就被用于評價骨質(zhì)疏松的骨顯微組織。MRI 主要通過量化脂肪含量來評估骨質(zhì)疏松癥，隨著年齡的增長，椎體骨髓內(nèi)水含量會持續(xù)下降，而脂肪含量會增加。當(dāng)骨量降低和骨微結(jié)構(gòu)被破壞時，骨小梁變稀疏甚至缺失。小梁間的空隙主要被脂肪組織所填充，因此能夠通過提取骨髓脂肪部分來定量評估非礦化骨室［34］。骨骼和肌肉中的脂肪是相關(guān)的，在骨質(zhì)疏松癥的患者中，有更多的脂肪傾向于在骨與肌肉組織中聚集。通過MRI 掃描，測量雙側(cè)椎旁肌肉橫截面積、肌肉間隙脂肪組織，并計算標(biāo)準(zhǔn)化肌間隙脂肪組織評估各測量值之間的相關(guān)性，可以得出椎旁肌肉肌間脂肪變性程度與BMD 呈負(fù)相關(guān)［35］。MR 光譜（MRS）可提供有關(guān)組織分子組成的信息。氫質(zhì)子磁共振波譜常被用于研究體內(nèi)骨髓的甘油三酯化學(xué)成分，骨質(zhì)疏松癥和骨質(zhì)減少癥患者中骨髓脂質(zhì)含量升高。由于骨髓中的脂質(zhì)峰值通常在氫質(zhì)子磁共振波譜，在光譜分析中可以可靠地評估重疊的脂質(zhì)峰。如果可以識別和測量來自單個脂質(zhì)峰的信號貢獻(xiàn)，氫質(zhì)子磁共振波譜還可以評估骨質(zhì)疏松癥中發(fā)生的脂質(zhì)成分變化［36］。隨著年齡的增長和骨質(zhì)疏松癥的進(jìn)展，骨骼會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)和生理上的變化，從而導(dǎo)致骨髓中的脂肪含量升高，骨髓灌注減少，骨髓密度下降，小梁微結(jié)構(gòu)變差，而皮質(zhì)骨的含水率也隨之下降。由于這些變化會影響骨組織中的擴散過程，因此彌散MRI是識別表征衰老和骨質(zhì)疏松癥中骨質(zhì)的有效工具。與定性傳統(tǒng)核磁共振成像不同，它提供定量指標(biāo)，與MRS 相比，它具有更好的空間分辨率，因此具有更高的信噪比，可快速采集。通過獲取內(nèi)部磁場梯度的擴散，可以實現(xiàn)小梁骨微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)可視化［37］。磁共振成像能診斷骨質(zhì)疏松，但是存在一定的局限性，檢查費用也比較昂貴，因此，在臨床應(yīng)用中不作為主要的檢查手段。通常作為一種鑒別診斷的手段，用來排除骨折、BMD 降低等表現(xiàn)不是由腫瘤造成的。

2 小 結(jié)

綜上所述，本文從BMD 的測量、骨小梁結(jié)構(gòu)、椎體的CT 值、骨髓的脂肪含量等方面對骨質(zhì)疏松癥進(jìn)行評估，各種影像學(xué)檢測方法有優(yōu)點也有不足之處。相信隨著檢測技術(shù)的進(jìn)步，未來會有更有效的早期診斷骨質(zhì)疏松的工具出現(xiàn)，從而有助于臨床早期預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松癥。