胸椎QCT診斷骨質疏松BMD閾值的臨床研究

劉齋 趙君祿 趙保根 任慶云

河北醫科大學第一醫院放射科,河北 石家莊 050031

骨質疏松是一個以低骨量和骨的微結構破壞導致骨脆性增加,容易發生脆性骨折為特征的骨骼疾病[1]。研究顯示我國 50 歲以上人群中,女性和男性年齡標準化骨質疏松癥患病率分別為29.13 %和 6.46 %,目前我國現有男性及女性骨質疏松癥患者分別超過1000 萬和4000 萬[2-3]。骨質疏松性骨折是骨質疏松最嚴重的并發癥,嚴重影響患者的生活質量,而且具有很高的死亡率,已經成為全球的公共衛生問題。骨質疏松可以通過篩查進行早期診斷及早期治療防止骨折并發癥的出現。骨密度(bone mineral density, BMD)測量是診斷骨質疏松的主要方法。目前常用的BMD測量技術主要包括雙能X線吸收儀(dual energy X-ray absorptiometry, DXA)和定量 CT ( quantitative computed tomography,QCT)檢查。

DXA是測量BMD的金標準,DXA已被廣泛用于臨床診斷骨質疏松及骨折風險性預測,但我國現有DXA骨密度測量儀的數量遠不能滿足臨床需求[4]。QCT 是利用臨床CT掃描的數據,結合QCT的質量控制和分析系統測量BMD的方法。QCT檢查診斷骨質疏松的標準是以腰椎QCT的BMD絕對值進行診斷,腰椎BMD低于80 mg/cm3為骨質疏松[5],應用QCT測量胸椎BMD已有文獻報道[6-7],但是,對胸椎QCT BMD診斷骨質疏松的閾值研究鮮見報道,本研究通過應用QCT測量胸腰段BMD值,分析胸椎與腰椎BMD的相關性及探討下部胸椎診斷骨質疏松及骨量減少的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月在河北醫科大學第一醫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。排除標椎:所測椎體存在骨折、手術史、原發性或轉移性腫瘤,強直性脊柱炎、彌漫性特發性骨質增生癥及影響骨代謝的慢性疾病,服用影響骨代謝的藥物(如糖皮質激素、抗癲癇藥物等)的患者。

1.2 CT掃描及BMD測量方法

采用飛利浦64排CT掃描儀(Incisive CT Essentials,Philips,蘇州,中國)行腹部CT掃描。掃描參數如下:掃描范圍:膈肌上緣至恥骨聯合下緣,電壓為120 kV, 電流為自動毫安秒技術,劑量指數為23,探測器寬度64 mm×0.625 mm,FOV 35～40 cm。標準算法重建,層厚及層間隔均為0.625 mm。迭代算法采用iDose技術,權重為3。

QCT測量軟件為美國mindways(MW)QCT PRO V6.1骨密度分析軟件。將CT容積數據從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(region of interest, ROI),避開骨皮質、骨島、骨質增生硬化區及椎體后中央靜脈溝,ROI 盡可能多的包括松質骨(見圖1),ROI的厚度均為9 mm。MW軟件分別對 T10～L3椎體松質骨 BMD 進行測量,得出每個椎體的 BMD 值。根據中國腰椎定量CT骨密度診斷骨質疏松標準[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為骨質疏松。

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

1.3 統計學處理

采用 SPSS 19.0 軟件進行統計學分析。計量資料采用均數±標準差表示,所有數據經正態性檢驗均符合正態分布,應用單因素方差分析法檢測組間的差異,應用 Pearson 相關性檢驗分析各椎體間BMD的相關性,采用線性回歸方程計算診斷胸椎骨質疏松及骨量減少的BMD閾值,以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

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,骨質疏松組72例。男性及女性病例3組間年齡差異均有統計學意義(P<0.01),女性病例3組間身高、體重及BMI差異無統計學意義(P>0.05),而男性病例身高、體重及BMI差異有統計學意義(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相關性分析

T10～L3各椎體間BMD均呈明顯相關(r=0.894～0.967,P<0.05),T10～12平均BMD與L1～3平均BMD相關系數為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相關系數值

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差異無統計學意義外,各椎體間BMD差異有統計學意義(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 診斷骨質疏松的胸椎BMD閾值

以L1～3椎體平均BMD為應變量,以每個胸椎及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疏松及骨量減少的BMD閾值(表4),應用T10～T123個椎體的平均BMD診斷骨質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

骨質疏松癥是最常見的代謝性骨骼疾病。骨質疏松性骨折是骨質疏松癥的嚴重臨床后果,好發于髖部、脊柱和腕部等部位[8]。DXA及QCT檢查通常測量腰椎及股骨近端的骨密度。椎體松質骨的面積是皮質骨的8倍,其代謝活性明顯高于骨皮質,是反映骨強度變化更敏感的標志物[9]。DXA檢查是二維平面的測量,無法區分骨松質與骨皮質,另外,由于胸椎前方有胸骨及心臟等結構,DXA檢查不能用于胸椎BMD測量,定量CT是三維容積BMD測量技術,可以單獨測量椎體松質骨的BMD,且不受周圍結構的影響,因此,胸椎定量CT有可能成為評估和監測骨強度的一種重要方法。機會性骨質疏松篩查是指借助因其他適應癥而進行的常規CT檢查,利用CT影像含有的信息對患者的BMD進行評估的方法,其優勢在于不增加患者的費用、檢查時間及輻射劑量,在診斷臨床疾病的同時對患者的BMD進行評估[10-12]。多數研究中機會性骨質疏松篩查的部位主要是測量腰椎、頸椎BMD[13-14],本研究顯示胸椎BMD與腰椎BMD呈顯著正相關,與文獻報道一致[6],胸椎BMD測量具有高度的準確性和可重復性,使用胸椎BMD篩查骨質疏松具有可行性[15]。在我國,每年由于各種臨床適應癥及肺癌篩查進行大量的胸部CT檢查 ,在診斷臨床疾病的同時,進行QCT骨質疏松篩查,患者能夠從這種機會性策略中獲益。

本研究資料顯示,T10～L3椎體BMD由頭側至尾側呈逐漸減低趨勢,與蔣新新等報道基本一致[6];除相鄰兩椎體間BMD差異無統計學意義外,各椎體間BMD差異有統計學意義(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]研究結果為女性平均胸椎BMD較腰椎高20.7 %,男性為17 %,本組病例結果為女性胸椎平均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設備測量骨密度值有顯著差異,但骨密度的準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、年齡等因素對于骨密度值也有一定影響。

我國診斷骨質疏松專家共識[5]中骨質疏松的診斷標準是取2個腰椎椎體松質骨骨密度平均值 ( 常用第 1 和第 2 腰椎 )<80 mg/cm3,由于胸椎與腰椎BMD絕對值差異較大,顯然,胸椎BMD并不適用于這個標準。Rühling等[18]通過應用線性回歸方程可以使胸椎與腰椎BMD互相轉換,計算出胸1至胸12椎體中每個椎體與L1～3椎體平均BMD的線性回歸方程,獲得每個椎體的骨質疏松及骨量減少的BMD閾值。本組研究計算出T10～T12每個椎體BMD值的線性回歸方程及其骨質疏松與骨量減少的BMD閾值,與前者結果基本一致,與前者不同的是,本組研究還計算出診斷骨質疏松與骨量減少的T10～12椎體BMD的平均閾值。筆者認為通過測量一個椎體BMD診斷骨質疏松時,出現BMD測量偏倚的概率較高,同時測量T10～T123個椎體BMD,測量值具有更高的可靠性。本組選擇T10～T12椎體BMD進行測量,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)是脊柱承受壓力負荷最大的節段,也是骨質疏松性骨折的最常見部位[19-20],下部胸椎BMD測量對于預測骨質疏松性椎體骨折具有更大的臨床意義,此外,常規胸部CT掃描的范圍都包括了T10～12椎體,通過常規胸部CT平掃可以實現機會性骨質疏松篩查。

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,沒有對預測骨質疏松性骨折的胸椎BMD閾值進行分析。

綜上,胸椎BMD與腰椎BMD呈高度相關,胸椎BMD可以預測骨質疏松及骨量減少,胸椎診斷骨質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。