李永贤 张顺聪 梁德 杨志东 郭丹青 莫国业 李大星 冯蓬勃 郭惠智 李永巍 莫凌

1. 广州中医药大学，广东 广州 510405 2. 广州中医药大学中医骨伤科学国家重点学科实验室，广东 广州 510405 3. 广州中医药大学第一附属医院，广东 广州 510407

骨质疏松患者常常容易出现骨质疏松性椎体压缩骨折，患者的椎体骨折部位出现疼痛，严重者出现功能活动受限，影响生活质量，此时需要根据椎体压缩骨折的具体情况进行相应的治疗，其中包括保守治疗和手术治疗。众多文献已报道，骨质疏松人群相对于无骨质疏松人群发生椎体压缩骨折率高，但是对相应人群的椎体进行深入的内部实质性对比研究却罕见报道。笔者通过收集骨质疏松性椎体压缩骨折、骨质疏松及无骨质疏松的实际临床手术病例，借助Micro-CT检测对比3者间椎体骨质的差异，探讨骨质疏松性椎体压缩骨折发生发展的主要原因，为防止无骨质疏松及骨质疏松性患者发生椎体压缩骨折提供指导作用。

1 资料与方法

1.1 病例资料

在2014年1月至2016年1月收入我院脊柱骨科的患者中，从确诊为骨质疏松性椎体压缩骨折(osteoporotic vertebral compression fractures，OVCF)、骨质疏松(osteoporosis，OP)但无骨折以及无骨质疏松无骨折(non-osteoporosis，NOP)的患者中分别随机挑选10例入组，且该部分患者均需要接受手术治疗。其中，OVCF组男性患者5例，女性患者5例，年龄58～83岁，平均69.8岁；经双能X射线检测骨密度T值为-3.6～-2.7，平均骨密度T值为-3.14±0.29。OP组男性患者6例，女性患者4例，年龄55～77岁，平均65.6岁；经双能X射线检测骨密度T值为-3.3～-2.5，平均骨密度T值为-2.88±0.29。NOP组男性患者3例，女性患者7例，年龄48～69岁，平均58岁；经双能X射线检测骨密度T值为-2.0～-1.1，平均骨密度T值为-1.50±0.32。OVCF组患者椎体均为不同程度的皮质破损。疼痛节段椎体磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)脂肪抑制序列均表现为高信号。

1.2 样本采集

在术中分别取出3组患者同一部位(L3)少许椎体样本，椎体样本大小相等，不影响手术疗效的同时亦不会对患者造成不良影响，患者均表示知情同意。取出后立即放入液氮中冰冻，随即转移至-80 ℃冰箱保存，转运过程中均无菌操作，留待进行Micro-CT检测。

1.3 指标检测

分别对取出的3组椎体标本进行皮质骨、松质骨和骨小梁的骨密度(bone mineral density，BMD)、骨矿含量(bone mineral content，BMC)的测定，以了解及对比3组患者之间椎体骨密度、骨矿含量和骨小梁的相关情况。检测设备由广州军区总医院骨科动物实验中心提供，编号EWK-149，型号LCT200。

1.4 数据分析

2 结果

2.1 BMD检测结果

对骨质疏松性椎体压缩骨折(OVCF)、骨质疏松但无骨折(OP)以及无骨质疏松无骨折(NOP)的患者标本椎体进行BMD检测，发现OVCF组的皮质骨BMD、松质骨BMD、总BMD和骨小梁BMD与OP组、NOP组相比具有显著下降，差异具有统计学意义(P<0.05)。其中骨小梁BMD与OP组、NOP组相比下降更为明显，其差异具有显著统计学意义(P<0.01)。而OP组的皮质骨BMD、松质骨BMD、总BMD和骨小梁BMD与NOP组相比具有显著下降(P<0.05)。其中骨小梁BMD下降最为显著(P<0.01)。详见表1。

表1 3组患者标本椎体BMD检测结果Table 1 Results of BMD of patients in OVCF group, OP group, and NOP

注：*：与OP组比较P<0.05，差异具有统计学意义；**：与OP组比较P<0.01，差异具有显著统计学意义。#：与NOP组比较P<0.05，差异具有统计学意义；##：与NOP组比较P<0.01，差异具有显著统计学意义。

2.2 BMC检测结果

对骨质疏松性椎体压缩骨折(OVCF)、骨质疏松但无骨折(OP)以及无骨质疏松无骨折(NOP)的患者标本椎体进行骨矿含量检测，发现OVCF组的皮质骨BMC、松质骨BMC和总BMC均明显低于OP组及NOP组，与OP组相比差异具有统计学意义(P<0.05)，与NOP组相比差异更为明显，具有显著统计学意义(P<0.01)。OP组与NOP组相比，皮质骨BMC、松质骨BMC和总BMC亦有明显下降，其差异具有统计学意义(P<0.05)。详见表2。

2.3 经Micro-CT检测后样本椎体情况

由图1可以看出，骨质疏松性椎体压缩骨折组标本椎体骨质密度小于骨质疏松但无骨折组，更明显小于无骨质疏松无骨折组；而无骨质疏松无骨折组相对于骨质疏松但无骨折组其标本椎体骨质密度更高。

表2 3组的患者标本椎体BMC检测结果Table 2 Results of BMC of patients in OVCF group, OP group, and NOP mg)

注：*：与OP组比较P<0.05，差异具有统计学意义；**：与OP组比较P<0.01，差异具有显著统计学意义。#：与NOP组比较P<0.05，差异具有统计学意义；##：与NOP组比较P<0.01，差异具有显著统计学意义。

图1 Micro-CT检测下各组L3椎体骨微结构情况的比较。A：OVCF组；B：OP组；C：NOP组Fig.1 Comparison of the bone microarchitecture of the L3 vertebral body between each group via detection of micro-CT. A: OVCF group; B: OP group; C: NOP group

3 讨论

随着人口老龄化时代的到来，骨质疏松成为该时代的主题词。骨质疏松症严重影响着人们的生活质量，并容易引起骨质疏松性骨折等并发症，其中发生在椎体的骨质疏松性压缩骨折发生率高达49%[1]。部分骨质疏松性椎体压缩骨折(OVCF)可以通过保守治疗得以康复，但严重的OVCF需要通过手术干预来治疗，其中包括椎体强化术和内固定术[2]。但无论保守治疗还是手术干预在一定程度上对患者的生理、心理及经济都造成影响。所以早期预防骨质疏松及防止OVCF的发生发展尤为重要。

目前在临床上，经由双能X射线测定(DXA)得到的BMD是评价骨质疏松的“金标准”[3]。所以，可以通过医院常用的DXA来获知自己是否存在骨量低下或者骨质疏松等情况。可是，尽管从DXA得到的BMD值是衡量骨骼强度的重要因素，但仅仅是一种非综合性的定量分析，无法显示椎体松质骨的稳定性和机械强度的变化，而松质骨的骨微结构变化是研究骨质疏松骨折和评价抗骨质疏松骨折药物的重要指标[4]。而且DXA得到的BMD值并不能反映发生在骨小梁的骨微结构的变化，也不能准确地预测发生骨质疏松骨折的风险[5]。另外，骨小梁比皮质骨对于治疗干预的反应更为敏感，因此骨小梁在骨骼强度和骨骼生物力学性能方面的地位更为重要[6]。由此可见，骨微结构是骨骼质量、强度和密度的重要衡量指标，可以帮助医生更好地诊断骨质疏松及预测发生OVCF的风险因素[7]。Micro-CT与DXA的原理相同，都是基于不同密度的物质吸收X射线的衰减程度不同的成像原理。但是在这两种方法中使用的X射线的能量却不相同，Micro-CT使用的X射线能量远低于DXA中的射线能量。而过高的X射线能量更不容易被例如皮肤、肌肉和骨髓等软组织吸收，导致其不能完全到达骨骼被骨矿物吸收[8]。而Micro-CT能对样本进行全面扫描，带有各部位密度信息的 X 射线由 X线接收器接受后加以处理，再转化为数字信号输出到图像处理系统中，通过CT 重建算法重建无损图像，能对骨矿含量和骨微结构的全方位分析，避免了在使用DXA时产生的误差[9]。

长久以来，测量椎体松质骨及骨小梁骨质结构的“黄金准则”是由组织形态学技术提供的2D结构参数予以衡量。但在近几年，Micro-CT作为一个新兴的、非侵入性的先进技术被应用于测量骨骼的3D结构和强度，代替了具有破坏性的、需要冗长的染色过程的骨组织形态学计量学方法。基于3D结构的分析，Micro-CT克服了以往的技术不能量化骨重塑情况的限制，能够洞察深层次的骨矿含量的变化以及生物力学方面的性能，是一种非常敏感和可靠的定量定性分析技术[10]，可以准确评估骨骼强度和预见骨质疏松骨折的风险，从而应用于抗骨质疏松药物的药效评价和机制研究[11]。有学者提出MRI也可以区分皮质骨和骨小梁，但其影像资料的分辨率太低以至于无法观察皮质骨、骨小梁的骨微结构[12]。而Micro-CT所提供的影像学资料可以达到微米级，能够准确区分皮质骨和松质骨并得到高分辨率的3D骨微结构影像。因此从Micro-CT提供的高分辨影像资料能分析出更准确、更全面的骨骼参数，例如骨密度(BMD)、骨体积分数(bone volume fraction，BV/TV)、骨小梁厚度(trabecular thickness，Tb.Th)、骨小梁数量(trabecular number，Tb.N)、骨小梁分离度(trabecular spacing，Tb.Sp)等评价骨质结构的重要指标[13]，为诊断和评估骨质疏松和骨质疏松性骨折提供更为详实的依据。综上所述，Micro-CT因其具有无破坏性的分析技术、快捷的测量方法，能够同时获得定量定性的数据结果以及高分辨率的影像资料等优势和特点而受到越来越多的骨科研究学者的欢迎和认可[14]，已经被国内外许多学者利用于研究骨质结构和微结构改变，特别是骨小梁结构[15-16]、骨密度及骨成分的测量[17]、骨微结构的生物力学性能[17]、转基因和基因敲除对骨变化的研究、骨血管的研究等[18]。

BMD及BMC是Micro-CT测定骨质含量及骨微细结构的重要指标，其临床及科研价值已得到了充分的肯定。有研究提出[19]，防止BMC的流失有助于预防骨质疏松的发生，从而有效减少发生OVCF的几率。也有学者认为[20]，保持较好的椎体BMD是防止发生OVCF的必要方法。更有专家[21]认为，女性特别需要保持好BMD以防止发生骨质疏松。笔者借助Micro-CT对3组相应椎体的测定，从椎体骨微细结构结果得出OVCF组患者对比OP组患者、NOP组患者具有更加稀疏的骨小梁结构，结合更低的皮质骨、松质骨BMD以及低的BMC可以认为较低的椎体BMD和BMC是椎体压缩骨折发生发展的主要原因。而且OP患者的皮质骨、松质骨、骨小梁及总的BMD和皮质骨、松质骨及总的BMC均低于NOP组，进一步提示正常的椎体BMD和BMC是防止骨质疏松发生的重要因素。

人体出现较低的椎体BMD及BMC，伴随而来的是骨质疏松的发生，严重的将进一步发展为OVCF，所以防止BMD下降及BMC的流失尤为重要。日常可以通过适当的运动、适量的日晒、进食含钙高的食物及必要时可以服用抗骨质疏松药物，予以预防骨质疏松的发生发展[22]。虽然较低的椎体BMD和BMC是OVCF发生发展的主要原因，但人们平常也要注意人身安全，防止摔倒导致椎体压缩骨折。当发生了OVCF时，需要及时到正规医院寻找专科医生及时治疗。

本研究显示，由OVCF组、NOP组及OP组椎体的Micro-CT影像学参数分析得出较低的椎体BMD和BMC是椎体压缩骨折发生发展的主要原因，所以骨质疏松患者和暂无骨质疏松人群需要预防BMD、BMC的下降，这样能有效防止骨质疏松性椎体压缩骨折的发生。