絕經后中國女性跟骨定量超聲和雙能X線檢查骨質疏松癥的對比研究

韓學明 孫忠良 徐建華 吳俊

新疆生產建設兵團四師醫院骨科，新疆 伊寧 835000

由于世界各地的老齡化程度不斷加劇，骨質疏松癥和骨質疏松性骨折已成為醫療系統的主要負擔。有研究表明，2010年歐洲6個最大的國家花費了310億用于治療骨質疏松性骨折[1]。女性脆弱性骨折的終生風險約為50%，50歲以上男性為25%，由于人口結構的變化，這些比率在不久的將來可能會上升[2]。骨質疏松指南主張通過使用骨折風險評估工具FRAX評估骨折風險時，除臨床風險因素外，還需要考慮到股骨頸的骨密度(bone mineral density，BMD)[3]。然而，這種方法一方面受到雙能X射線吸收測定(DXA)裝置的限制，另一方面受到人群普遍缺乏對骨質疏松癥的認識和感知的限制[4]。根據世界衛生組織的報告，骨質疏松癥被定義為低于年輕健康個體平均值2.5 SD或更低的骨密度，用DXA測量的T值為2.5 SD或更低[5]。根據這一定義，定量超聲(quantitative ultrasound，QUS)不能用作診斷骨質疏松癥的工具，因為QUS捕獲的骨特異性參數與DXA捕獲的參數不同。然而，跟骨的QUS已被證明是早期診斷和預先篩查骨質疏松癥的有用手段[6-8]。與中心束縛并發射低劑量電離輻射的DXA相比，QUS可移動、便宜、省時且無輻射。以前的研究表明，跟骨的QUS可以用作預篩選工具來識別高風險患者[9]。由于不同的測量技術和骨架位置，不同QUS設備之間的截止值不同。本研究的目的是確定特定跟骨QUS裝置(Pegasus，Yining，XinJiang，China)的最佳截止值，以確定絕經后患骨質疏松癥風險的患者。

1 材料和方法

1.1 受試者

這項橫斷面研究于2017年12月至2018年12月在新疆生產建設兵團四師醫院進行。未經治療且無繼發性骨質疏松癥史的絕經后漢族女性，年齡40～80歲，需要進行DXA掃描，同時進行跟骨QUS測量。排除標準：已知會影響骨代謝的治療，除了鈣和維生素D，以前診斷為骨質疏松癥和任何繼發性骨質疏松癥的病例。所有DXA測量均使用相同的裝置(GE Medical Systems：Lunar Prodigy Bone Densitometer)進行，左側全髖的最小顯著變化為0.021 g/cm，右側全髖的變化最小為0.027 g/cm。評估腰椎(L1-L4)、左右股骨頸區域、全髖區域以及骨小梁結構的BMD、T值和Z值。根據世界衛生組織的分類，T值為-2.5或更低被歸類為骨質疏松癥，T值高于-2.5至低于-1.0為骨量減少，T值高于-1.0為正常。使用凝膠耦合的Pegasus QUS裝置的單個單元在DXA測量的同一天進行定量US測量。

通過該裝置測量和計算的值包括寬帶超聲衰減(BUA；每兆赫分貝)，聲速(SOS；m/s)，QUS T值(相當于DXA T值)和QUS Z值，即相當于DXA Z值。使用壁掛式標準化測距儀測定高度至最接近的厘米，并且在校準的數字刻度上測量體重，精確到0.1 kg。所有測量均由經過良好培訓的經過認證的醫療技術人員執行。

1.2 統計學分析

計算連續變量的描述性統計數據，以均值和標準差表示。為了分析DXA(L1-L4的T值，包括骨小梁結構、左右股骨頸區域和全髖)與QUS(BUA、SOS和QUS T值)和體質量指數(body mass index，BMI)的關聯，Pearson計算正態分布數據的相關系數；接受者操作特征曲線分析用于評估QUS檢測具有和不具有骨質疏松癥的絕經后婦女的辨別能力，如參考標準DXA(T值為-2.5或更低)所定義。計算可用DXA位點的曲線下面積(AUC)，置信區間為95%。描述診斷測試的固有有效性，AUC是靈敏度和特異性的有效和綜合測量。L1-L4、左右股骨頸區域的DXA T值為-2.5或更低的各種臨界值確定靈敏度(百分比)和特異性(百分比)，并將全髖組合成單個變量以評估總體能力。這個QUS裝置在所研究的隊列中診斷骨質疏松癥。該過程通過將具有-2.5或更低的單個DXA T值的所有病例組合成單個變量來完成。使用SPSS 22.0版軟件進行統計分析。P<0.05被認為差異具有統計學意義。

2 結果

本研究共納入234例受試者。研究人群的特征總結見表1。腰椎T值范圍為-4.9至2.6 SD，平均值為-1.14 SD。平均BMI為(24.9±4.47) kg/m2，調查人群接近正常體重的上限。與沒有骨質疏松癥的女性相比，患有骨質疏松癥的女性的BMI、T值、BUA和QUS T值較低(P<0.001)。共有165例參與者年齡介于50～65歲。本研究發現32例患者中的24例DXA T值為-2.5或更低。該組的平均年齡為56.67歲，平均BMI為24.3 kg/m2。以下雙變量相關性在0.01水平均有顯著性。

DXA測量左髖的T值和QUS測量的左跟骨QUS T值有明顯的中度正相關性(r=0.515)。左跟骨的QUS T值與腰椎T值之間的相關性較弱(r=0.397)。右側跟骨的QUS T值與右側髖關節(r=0.505)和腰椎(r=0.404)的DXA T值有相關性。右側和左側跟骨的BUA測量值之間存在強烈的正相關(r=0.834)，而左側跟骨的SOS與左側BUA測量值中度相關(r=0.541)。右跟骨的SOS和BUA之間沒有顯著相關性。骨小梁結構與左側(r=0.309)和右側(r=0.333)BUA之間存在微弱但存在顯著的正相關。BMI與右側(r=0.218)和左側(r=0.207)的SOS測量值具有非常弱的正顯著相關性。由于一些研究變量不遵循正態分布，因此計算了來自接收器操作特性曲線的非參數估計AUC。

表2和表3總結了QUS在腰椎、左右髖部和股骨頸中檢測骨質疏松癥的準確性。更好的整體表現與AUC大于0.80相關。在DXA T值和右跟骨的QUS T值之間的右髖處實現了高診斷準確性(AUC，0.887)。在右側髖部、右側跟骨的QUS T值與左側跟骨的QUS T值之間未發現顯著差異(P=0.093)。在左側跟骨、左股骨頸的結果(AUC=0.823)優于左側髖關節的結果(AUC=0.772)。腰椎的診斷準確性與右側(AUC=0.700)和左側(AUC=0.704)的跟骨測量值相比略低。當QUS T值與所有DXA位點的組合發現配對時，右側(AUC=0.732)和左側(AUC=0.731)QUS測量獲得幾乎相同的AUC。不同DXA部位的最佳AUC計算為50～65歲的右側(AUC=0.956)和左側(AUC=0.95)跟骨與同側髖關節的DXA結果配對。

表4總結了QUS在合適的臨界點確定患有骨質疏松癥的絕經后婦女的表現。右側的截斷值為1.455，左側QUS T值的截止值為1.48，達到了可接受的特異性，可作為骨質疏松癥的篩查參數。為50～65歲的女性定義了單獨的臨界值。對于左跟骨、QUS T值為1.325，敏感性為62.5%，特異性為83.1%。在右側跟骨，QUS T值為1.305，靈敏度為54.2%，特異性為86%。

表1 研究人群的DXA和QUS測量的描述性特征和結果Table 1 Descriptive characteristics and results of DXA and QUS measurements of the study population

表2 接收器操作特征曲線分析以確定右跟骨的DXA T值為-2.5或更低Table 2 Receiver operating characteristic curve analysis to identify DXA T scores of -2.5 or lower at the right calcaneus

表3 接收器操作特征曲線分析以識別左跟骨的DXA T值-2.5或更低Table 3 Receiver operating characteristic curve analysis to identify DXA T scores of -2.5 or lower at the left calcaneus

表4 在合適的截止值處識別DXA T值-2.5或更低的靈敏度和特異性Table 4 Sensitivity and specificity at suitable cutoffs to identify DXA T scores of -2.5 or lower

3 討論

髖部骨折的發生率在50歲或以上人群中較高。特別是在85歲以上的人群中，缺乏對骨質疏松癥的充分評估，并且骨質疏松癥的患病率高于記錄的診斷[10]。DXA篩查最常用于已經首次發生脆性骨折以引發骨質疏松癥治療的患者。然而，預防第一次脆性骨折應該是減輕脆性負擔，增加成本和增加脆性骨折造成的死亡風險的主要目標。然而，對于整個人群中的骨質疏松癥進行廣泛的DXA篩查既不推薦也不能完成[11]。為了防止第一次脆性骨折，預篩選方法似乎可用于識別骨質疏松癥和骨質疏松性骨折高風險的個體。同時，使用QUS進行預篩選可以減少BMD高的個體進行不必要的DXA測量，從而降低骨折風險[11]。在這項研究中，由于其便攜性、低成本和易于使用，跟骨的QUS被證明是一種有吸引力的骨質疏松預篩選方法。

超聲的定量裝置，例如本研究中調查的裝置，可以很容易地被帶到農村地區或家中的患者，并且可以由藥房或醫生辦公室的訓練有素的工作人員進行部署，以篩查可疑的骨質疏松癥[12]。在本研究中調查的絕經后婦女人群中，每個DXA部位與QUS參數之間存在顯著相關性。與老年女性的其他研究一致，髖關節和股骨頸的QUS T值與DXA T值之間的相關性優于腰椎T值[12]。跟骨QUS識別右側髖關節DXA T值為-2.5或更低的女性(AUC=0.887)與腰椎(AUC=0.704)或左側股骨頸的T值為2.5或更低相比具有優異的能力(AUC=0.824)。此外，值得注意的是，對于50～65歲年齡患者的右側跟骨和右側髖關節的測量，非常強的AUC為0.956，這表明該裝置特別有可能用于預先篩查女性的髖部骨折。計算的截止值的靈敏度和特異性對于骨質疏松癥的診斷而言太低。具有可接受特異性的裝置特異性截斷值被定義用于篩選骨質疏松癥。對于左跟骨，確定QUS T值為1.480，對于右跟骨，確定QUS T值為1.455。對于低于定義的截止值的測量結果，建議進行額外的DXA篩查，并且具有高于這些截止值的分數的患者將被認為是低風險的。

所研究的裝置的性能與經過充分研究的QUS裝置相當。Boonen等[13]使用撒哈拉設備(Hologic，Marlborough，MA)在絕經后婦女的社區居住人群中確實獲得了68%的總體敏感性和70%的特異性(AUC=0.72)(n=221)。Gemalmaz等[14]使用GE Lunar Achilles Express裝置研究了總共919例患者，其中包括87例男性，總體敏感性為73.7%，特異性為57.4%。Bagher等[15]部署了Achilles裝置，調查了420名絕經后婦女的人群，總敏感性為84.7%，特異性為50%。Fl?ter等[16]綜述了6篇將跟骨QUS與DXA作為參考標準進行比較的文章。如在本研究中，選擇閾值用于QUS T值，但是在本研究中調查的裝置的選擇值具有1.7～2.4的可變性。在這些基于人群的研究中，關鍵點是確定設備和人群特定的截止點，這解釋了特異性和敏感性的差異。不僅使用的設備而且調查的群體是導致不同截止值的因素。為每個設備和群體定義特定截止值的這種必要性可能會限制QUS作為篩選工具的有用性。

本研究僅包括具有較高教育背景的黃種人漢族絕經后未經治療的女性。然而，本研究對該裝置的結果與來自不同人群和其他裝置的結果相當[17]，這一事實強調了QUS作為有效篩選工具的潛力。該研究有一些局限性，包括可能的隊列效應；由于所有患者都被送到辦公室進行骨質疏松癥篩查，因此出現了選擇偏倚。與現實生活中的患者研究不同，這項研究發生在一個私人研究所，因此產生了一組過濾的受試者，他們主要受過良好教育，僅由40歲以上的絕經后婦女組成?？傊?，本研究提供了特定跟骨QUS裝置作為絕經后婦女骨質疏松癥篩查工具的有用性的信息。評估了所研究的QUS裝置與DXA的比較性能。由于其靈敏度低，因此不建議將此QUS設備用于世界衛生組織定義的骨質疏松癥的診斷。如之前針對其他QUS裝置所示，在主要的BMD研究中測試的QUS裝置的預測值較低[16]。然而，鑒于右側跟骨的截止值特異性為86.6%，左側跟骨的截止值特異性為83.3%，因此可以推薦該QUS裝置作為預篩選工具來決定是否應進行DXA測量。為了進一步支持這些發現，需要在代表一般人群的更大的絕經后婦女隊列中進行未來的研究。