李一波,沈宁江,陈文清,陈 建

(海南省人民医院,海南 海口 570311)

原发性骨质疏松症 (Osteoporosis,OP)是以骨量减少、骨组织显微结构退化(松质骨骨小梁变细、断裂、数量减少;皮质骨多孔、变薄)为特征,以致骨的脆性增高及骨折危险性增加的一种全身骨病,包括老年性骨质疏松症和绝经后骨质疏松症。正常人随着年龄的增大其骨量自然丢失,绝经后的妇女更加明显。其外,还有些患者的骨质疏松继发于其他病因,如长期服用激素、内分泌疾病、骨髓增生性疾病等称继发性骨质疏松症。目前,随着生活水平的提高,生存条件的改善,人们的平均寿命逐渐提高,骨质疏松作为一种常见病,已跃居各种常见病的第七位[1]。骨质疏松症的特点为骨量的下降和骨显微结构的退化,因骨密度(Bone mineral density,BMD)的测定值与骨量之间存在正相关,所以骨密度检查是防治骨质疏松症的主要依据,并可以根据其来推断骨量的变化。

1 骨密度检查技术

1.1 放射线吸收测量法(Radiographic Absorptiome-try,RA) 这是较早用于骨密度测量的方法,于 1963年由 Cameron和 Soreson应用于临床,它主要用于腰椎侧位和第 2掌骨的皮质厚度的测量。当骨质疏松时可以观察到椎体透过度增大、椎体内横向骨小梁减少、变细或消失,而纵向骨小梁代偿性增粗、椎体皮层变薄等。这一方法简便、快速、费用低廉,然而因诸多投照条件对 X线片的影响,加之受观察者主观读片的影响较大,而且一般认为当骨量丢失 30%以上时,平片才能发现相应的改变,因此该方法不能用于骨质疏松的早期诊断及疗效的评估。

1.2 单光子吸收测量法(Single Photon Absorptiome-try,SPA) 通过放射性同位素 125 I或 124 Am发射的光子对前臂骨远端 1/3扫描,测量骨皮质和骨松质 BMD的总和。其测量是以骨皮质为主,而松质骨的代谢率是皮质骨的 8倍,故 SPA法对骨代谢的敏感性有限。而且由于同位素衰减致放射源不稳定影响了测量的准确度和精确性,现已较少应用。

1.3 单能 X线吸收测量法(Single X-ray Absorptiome-try,SXA) 用 X线做为放射源取代同位素而形成 X线吸收法。因 X线较同位素放射源稳定,因而提高了测量的准确度和精确性。为消除软组织对测量的影响,SPA和 SXA测量时需将被测部位置于水中,现该方法亦较少应用。

1.4 双光子吸收测量法(Dual Photon Absorptiometry,DPA) DPA法出现于上个世纪 70年代,其原理与 SPA相同,但采用高、低两种不同能量的放射性同位素同时扫描被测部位,以校正软组织因素对测量结果的影响。与 SPA一样,该方法受同位素衰变的影响而且扫描时间长,已被 DXA所取代。

1.5 双能 X线吸收测量法(Dual X-ray Absorptiome-try,DXA/DEXA) DXA法用两种不同能量的 X线同时扫描被测部位,以消除软组织因素的影响,主要用于前后位腰椎的测量。该方法简便、快速、敏感性高,一般认为其准确度、精确性高于 DPA、QCT,受测者所接受的放射剂量低于 DPA和QCT,而且所需费用较低,已被WHO定为诊断骨质疏松的标准。然而与上述方法一样,DXA测量的仍是骨皮质和骨松质的综合骨密度,这对分析骨皮质与骨松质对骨强度和骨代射的不同影响因素是十分不利的。DXA的另一先天不足是其仍为面密度测量[2]。有研究表明:相同密度不同体积的两个物体,其面密度差可达两倍。同一地区、同一民族的人群中,骨髂的外形几何尺寸可相差 50%以上,这对骨密度的影响可高达4个标准差[3],这一差距已大大高于 WHO依据 DXA检测结果制定的骨质疏松诊断标准中区分正常、骨量减少、骨质疏松症和严重骨质疏松症的标准差的差距。此外,因低能 X线的穿透性较差,因此体重大者所测量的骨密度亦大。不仅如此,DXA将X线投照范围内的所有结构包括在内,包括椎体骨质增生、小关节退变、椎间盘狭窄、终板硬化、主动脉硬化等,而且这些影响因素随年龄增大而增多。亦有研究发现骨密度越低,其相对精度误差越高[4],这种影响同样会随着年龄的增大而增大。且 DXA髋部 BMD测量的精度明显受下肢旋转角度变化的影响;富含松质骨区域的 BMD改变更易受下肢旋转角度变化的影响;需要良好的测量前定位和下肢固定[5]。上述这些致命的缺陷必定影响 DXA测量的准确度及精确性。

1.6 定量超声(Quantitative Ultrasound,QUS)

QUS是利用声波反射和穿透衰减的特性评价骨质疏松的力学特性,反映了骨应力信息。其中超声传导速率主要受骨密度、骨强度的影响,而振幅衰减值主要由骨密度及骨微结构所决定。由于超声仪器种类多,不同机型的工作频率、耦合方式、测量部位不同,而且结果受温度的影响大、重复性差。且目前临床上使用的 QUS因技术原因只能测量跟骨、胫骨和手指指骨,而骨质疏松性骨折常发生在脊柱、股骨颈和桡骨远端,所以实际临床工作应用价值受限。但由于 QUS具有无损伤、价格低廉、方便携带、使用方便等优势,因而适合于骨质疏松的普查。

1.7 定量 MR(Quantitative Magnetic Resonance,QMR) QMR是研究骨小梁与骨髓交界面磁场梯度以评价骨小梁空间排列的新方法,其梯度回波图像上测得的骨髓 T2值可反映小梁骨网状结构的密度及其空间几何形态的特点,但其有效域值尚无标准,而且骨结构分析不如 QCT[6],应用受到限制。近年同样开发出了观察小梁骨微细结构的显微磁共振(μMR)。

1.8 定量 CT测量法(Quantitative Computer Tomogrphy,QCT) 定量 CT是利用 CT的较高密度分辨率测量骨密度,分为专用体模法和无专用体模法。前者将被测体与已知浓度的羟磷灰石体模做为参照标准同时扫描,以减少不同扫描仪、不同扫描层次间的变异性;后者以椎旁肌肉和脂肪组织做为内参考标准,去除了对外部体模的需求,从而去除了因人工制造的外部体模的非均一性及体模与被测体相对位置变化对测量结果的影响,因而改进了测量的准确度和精确性[7]。QCT是目前惟一分别测量松质骨和皮质骨密度的方法,这为骨质疏松的早期诊断、致骨质疏松不同病因的分析和监测疗效提供了新途径[8-10]。在测量骨密度的同时,QCT可以观测骨的微结构,包括:骨容积率、骨表面积率、骨小梁厚度、骨小梁间隔、肾小梁长度、连接密度、结构模型参数等[11-13]。大量的研究表明:QCT测量的骨密度值与灰重存在着良好的直线相关性[14-15],其测量的敏感性高、准确性好、重复性强[16-18]。刘珺[19]的研究表明,QCT和 DXA都是判断骨矿含量和诊断骨质疏松症较好的方法;QCT测量松质骨密度更接近于作为标准值的灰重密度;QCT测量松质骨密度比 DXA测量骨密度能更好、更准确地反映骨质疏松的骨代谢变化。但他们的试验对象是离体标本,排除了软组织、体位的干扰。实际上,目前临床使用广泛的 DXA仅仅能检测骨密度的变化,对于骨质量却无能为力。近几年的研究显示[20],DXA作为检测手段的测量误差比较大,在应力刺激下,因为 BMD轻微的变化(5%-8%),骨的力学效应将会变化 60%左右,且DXA测量腰椎,受骨质增生的影响,测量值常常偏高。同时,因为受体位影响较大,将导致随访结果的失真。相比较而言,QCT检查取平卧位,体位恒定,受体位干扰小。尽管 QCT具有上述优势,但目前有个别学者仍认为其测量的准确性、精确度不如DXA,而且存在放射线费用高、剂量大、仪器不能携带等问题[21]。但从以上分析情况来看,QCT的准确性、精确度是得到多方面认可的。而做一次 QCT-BMD检查,患者受到的剂量 ＜60μsv,不及自然年辐射照射人体 2 400μsv的四十分之一。所以,是一个安全无损伤的剂量。按照每两年检查一次的标准,其放射剂量完全可以接受。按目前国内 CT机装机情况来看,行 QCT检查仅需软件支持及标准体模,其应用更容易普及。一般患者就医都是在医院,如果进行普查筛查完全可以选择 QUS,故仪器不能携带亦不算缺陷。随着技术的发展,一些新的 QCT测量方法在发展中,如:容积定量 CT(Volume QCT,vQCT)是在三维空间分布上衡量骨强度的方法,该方法对扫描后的兴趣区进行表面体积相关方程的数据分析,并自动定位重建图像,从而了解该区域的骨强度及骨几何学排列状况,随着多排螺旋 CT的应用,多平面重建功能使该技术得到了长足的发展。外周骨QCT(Peripheral QCT,pQCT)是特殊设计用于衡量末稍骨状况的设备,具有高分辨率的图像三维重建功能,对药物治疗反应比 DXA更敏感,可同时提供骨量和骨强度信息,因该仪器体积小、放射线剂量少、价格低,在骨质疏松的诊断、治疗、疗效评估、流行病学调查及骨折风险评价等方面日益发挥出巨大的作用。显微 CT(Micro-CT,μCT)可直接计算骨体积和总体积之比(BV/TV)及其他一些参数,如骨小梁厚度、间隔和数目等几何构架,这对骨质疏松做出早期、明确的病理诊断有了突破性的促进作用,发展潜力巨大。

2 骨质疏松症

骨质疏松症(Osteoporosis,OP)一词最早于 1885年由 Prollmer首先提出。其定义为单位体积内骨组织(包括有机物和无机物)的绝对减少,从而导致骨强度降低、骨脆性增加的一组疾病。而 1999年 10月 22日通过的《中国人骨质疏松症建议诊断标准(第二稿)》中,将骨质疏松症进一步定义为:以骨量减少、骨组织显微结构退化(松质骨骨小梁变细、断裂、数量减少,皮质骨多孔、变薄)为特征,以致骨的脆性增高及骨折危险性增加的一种全身性骨病[22]。

骨折疏松导致的骨折称脆性骨折,以脊柱为例,正常人的椎体主要由小梁骨构成。它们纵横交错形成椎体的初级结构。当外力作用于脊柱时,产生压缩力通过椎间盘传导到椎体终板,由小梁骨中心向四周扩散,在椎体内部形成应力[23],一旦应力超过小梁骨能承受的强度,小梁骨的结构就会破坏,失去稳定性,局部的裂隙进一步发展就会发生椎体骨折。Keaven等[24]通过分析椎体皮质与小梁骨的力学特性,发现小粱骨的机械强度与椎体表面密度的平方成正相关。另外,小梁骨的强度也与其组织形态结构有关,包括小梁骨的排列方向、连接方式、粗细、数量以及小梁骨的间隙。随着衰老和骨质疏松的发生,小梁骨的表面密度逐步下降,小梁骨的形态结构也受到影响。在一定的压缩力作用下,小梁骨结构失稳,出现局部碎裂继而骨折。

3 骨质疏松症的诊断

WHO推荐使用骨密度 T值[T值 =(所测骨密度值 -正常年轻人群平均骨密度)/正常年轻人群骨密度的标准差(SD)]来进行诊断。T值 ＞-1.0为正常,T值 ＜-1.0而 ＞-2.5为骨量减少,T值 ＜-2.5为骨质疏松,T值 ＜-2.5合并骨质疏松骨折为严重骨质疏松。

应该特别指出的是,WHO的标准是根据 DXA腰椎正位骨密度测量结果,适用于白种人妇女,以后又推广到髋部骨密度值。目前国内所使用的 DXA多数是进口的,机器自身所带的正常人数据库主要是白人妇女的。有些机器也有一些中国人或亚洲人群的正常数据库,这些数据库的样本量一般没有白人数据库那么大,使用前应尽量了解数据库来源。中国人的骨密度一般比白种人低,关于这一标准是否适合中国人群,国内学者做了很多工作,如沈霖研究[25]表明中国人 BMD值普遍比欧美人低 5%-15%(-0.5 SD)。 1999年 10月 22日通过的《中国人骨质疏松症建议诊断标准(第二稿)》中,将骨质疏松以汉族妇女 DXA测量峰值骨量(M±SD)为正常参考值,进行诊断。结合该标准,国内许多同行根据本地区特点,结合地区所测量数据,提出各地区的诊断标准。但以骨密度 T值≤-2.5或≤-2.0作为诊断标准仍有疑义,且以哪些部位作为诊断依据一直存有较多争议,刘忠厚等[1]认为:由于骨质疏松引起的骨折以腰椎压缩性骨折、股骨颈、桡骨远端为多,这些骨折给患者带来的痛苦及给社会造成的负担都是较大的,所以测量部位以上述 3个部分为宜。

骨质疏松症所引发骨折早已引起国内外学者的共同关注,Wainwright等[26]报告了美国骨质疏松性骨折研究课题(Study of Oste orosis Fractures,SOF):243例髋部骨折患者中,其椎体骨密度测量结果有54%未达到 T≤-2.5。Gentant[27]提出的骨折阈值为 100-110 mg/cm,这个阈值以上很少发生骨折,阈值以下骨折发生率明显增高,而骨密度值在 60 mg/cm以下时,骨折的发生是很常见的。以后李景学[28]提出 105 mg/cm为骨折的阈值,更支持了Grenant的研究。QCT提供的精确的骨密度数据,可以使医务人员及患者有针对性的进行预防措施及功能锻炼,预防骨折的发生。

自 2002年起,国际上主流认识是使用 BMD联合一个或多个骨折风险因子(Clinical risk factors,CRFs)来共同诊断和评估患者骨质疏松症的轻重[29],在很多西方国家的相关医疗机构中,已经用来评估绝经后妇女绝对骨折风险程度[30]。近两年来,随着对骨折风险因子的研究深入,国际上又逐渐开始使用 FRAX工具(WHO fracture risk assessment tool)来评估临床患者哪些人更需要骨质疏松诊断和治疗,我们亦该加强这方面研究。

4 QCT在骨质疏松治疗中的应用

骨质疏松分原发性、继发性、特发性三类,目前临床上最常见的是原发性的骨质疏松,即绝经后骨质疏松症和老年性骨质疏松症。最新的美国《临床医生预防和治疗骨质疏松症指南》指出治疗手段有补充钙剂、一定强度的运动、预防及治疗用药;治疗药物有二膦酸盐(阿仑膦酸盐和利塞膦酸盐)、降钙素、雌激素和(或)激素、甲状旁腺激素(PTH1-34)和雷洛昔芬。并强调 65岁以上的女性必须定期进行骨密度测量,建议两年一次。

如果没有可重复性的数据进行对比,就无从比较两组数据的差别,对骨质疏松的治疗也是如此,只有在治疗前后具体的数据对比才能得出治疗效果的优劣。因为 QCT受体位影响小,其检查结果有敏感性高、准确性好、重复性强的优点,两年一次的检查其放射剂量完全在安全范围内,所以可作为随访的检查手段。

5 结 论

QCT对骨密度变化的敏感性、测定的精确性、检查过程的快捷性、方便性、放射剂量的安全性、投资的经济性等诸多优点,具有广泛的临床应用前景和潜力,值得加速发展。随着精度更高的新生代 CT不断被引进,为骨质疏松的临床和研究又提供了一种更好的手段。但仍有大量工作需要进行,如对校准系统和配备的软件标准化、标准体模统一化、制定统一的诊断标准以实现横向研究等。

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