老年性骨質疏松癥研究論文

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【關鍵詞】骨質疏松癥

骨質疏松癥（osteoporosis，OP）是一種以低骨量和骨組織微細結構破壞為特征，導致骨脆性增大而易于發生骨折的全身性骨骼疾病。目前我國已正式步入老齡化社會，老年人口又是骨質疏松發病的高發人群，骨質疏松的診斷治療需求隨之大幅度增加。由于骨質疏松癥可以預防，并可以推遲其發生、發展，故其早期診斷和預測就顯得尤為重要。診斷骨質疏松癥的方法多種多樣，可通過病人的體征、骨生化指標及骨密度測量等方法來評估骨強度的改變。近年來人們認識到骨密度只能從骨礦含量的角度，部分反映骨強度。骨強度還取決于骨的質量和骨的更新代謝。而骨質量的好壞主要取決于骨組織結構，骨組織結構主要包括皮質骨厚度及其內孔隙的密度，松質骨的形狀、厚度、連接性及各向異性程度即骨微結構。其中以骨微結構最為重要，它似乎是骨脆性的決定因素，獨立于骨密度而起作用〔1〕。因此在診斷骨質疏松時，不僅要衡量骨密度有無降低，也要觀察骨組織結構，同時兼顧對骨更新代謝的評估，才能全面評價骨折的危險性〔2〕。

1骨礦含量（BMC）或骨密度（BMD）測定方法

1.1X線片測量

常用攝片部位是脊椎側位和手正位片。肉眼X線片評估骨質疏松癥時，多選用脊椎側位X線片。在評估骨礦含量時，也對骨結構進行了初步的判定。雖在骨質疏松癥時可見椎體的透過度增加、椎體內水平橫向的骨小梁消失、垂直縱向的骨小梁代償增粗及椎體的骨皮質變薄等征象，但這些征象常受X線投照條件的不同和觀察者判定的主觀因素影響，以致評估的差異較大。另外，出現上述陽性骨質疏松的X線征象時，其骨礦含量的丟失已達30％以上，因此不適于早期骨質疏松癥的評估，且不宜用于隨訪骨質疏松治療過程中骨礦含量的變化。

手部X線片測量主要是用圓規或計算機輔助測量掌骨的皮質厚度，所測骨丟失情況均與年齡增長呈負相關。最簡易方法是測第2掌骨雙側皮質厚度。Meema等認為掌骨的X線片測量在診斷絕經后婦女的脊椎骨折能力方面優于腰椎雙光子吸收測量。

1.2X線片光吸收法（RA）

RA通過掃描放一鋁梯的手X線平片，電腦軟件計算BMD。此法可反映老齡性骨質丟失情況。RA只能測量前臂、手掌指骨，且主要是反映骨皮質和骨小梁的共同變化。目前一種類似RA的技術不需要鋁梯，測量結果是尺橈骨遠端和2~4掌骨的平均密度。由于這種測量方法是以正常人骨皮質厚度等數據作為參照信息，所以正常人骨皮質厚度等數據庫的建立和確認對該方法的測量結果至關重要。蘇楠等〔3〕總結國內外對RA研究成果認為：RA對第3指骨BMD的測定與DXA檢查結果一樣準確，對骨折風險的預測也類似，其相關性高達87％，而費用為DXA費用的1／5。

1.3單光子（SPA）和單能X線吸收（SXA）測量法

SPA通過放射性同位素125I放出的光子對前臂骨主要是橈骨遠端1／3進行掃描，該方法是皮質和骨小梁BMD的總和，故不能反映代謝較快的小梁骨的變化，因此對骨代謝改變早期的監測尚有局限性；也不能測量軟組織不恒定的骨骼部位，如軀干及髖部SXA主要以X線為放射源取代SPA的同位素光子放射源，使測量結果的精確性明顯改善。SPA和SXA為消除軟組織影響，檢查時都要求被測量部位放在水中。隨著DPA和DXA的出現，SPA和SXA已經很少應用。

1.4雙能光子（DPA）和雙能X線吸收（DXA）測量法

DPA基本原理與SPA相同，通過高、低2種不同能量的放射性核素同時掃描被測部位以校正軟組織因素的影響。所測結果是皮質骨和小梁骨的BMD總和。但DPA結果受放射性同位素衰變等因素的影響，且掃描時間長，故目前已被DXA所取代。DXA是通過2種X線源來模擬產生雙光子能量，該方法速度快，精度、準確度比DPA、QCT高，接受劑量低于DPA、QCT。理論上全身DXA可作全身任何部位的掃描，但目前應用最廣的是前后位腰椎（PADXA）、髖部精確度可優于1％。也可掃描其他部位如手、尺橈骨等。不論測量哪個部位，如何確定感興趣區（regionofinterest，ROI）和病人的體位是至關重要的，這是除機器本身以外的精密度誤差的兩個重要因素。

1.5定量CT（QCT）

上面幾種方法測量的結果幾乎均為松質骨和皮質骨的總和，且不是真正的體積密度。CT技術能提供被掃描層面內密度分布的客觀的定量信息，并具有良好的密度分辨率，因此可廣泛地應用于骨密度的測量。QCT的測量方法可分為兩種：即專用體模測量法和無專用體模測量法。專用體模測量法使用常規CT加上體模；無專用體模的方法需采用特定的掃描體位和掃描參數?，F在QCT的軟件可自動選擇感興趣區測量，還可以測量皮質骨和綜合BMD。也有學者用常規腹部CT掃描和增強掃描方法同時作QCT的測量，而無需作專門的QCT掃描測量〔4〕。目前QCT是唯一可以分別測量松質骨和皮質骨密度值的方法。松質骨的表面積和體積比值高，故其代謝轉化率比皮質骨高8倍。因而選擇性地測量松質骨的BMD可較早地反應體內骨礦含量變化。在早期的骨質疏松的發現及監測治療療效時，有其獨特的貢獻。

BMD反映的是骨礦含量的整體數值，因而不能體現出骨的幾何學、骨結構上的差異以及骨密度測量結果的不均一性對于骨強度的影響。雖然骨密度減低意味著骨強度的減弱，骨折風險性的增高。但骨組織數量方面變化的研究在骨質疏松癥的診療中只是一個方面，尚須探討骨質量的相關特征，包括骨組織微結構、骨基質的礦化、骨組織的力學特性以及微骨折的發生和修復能力等方面。一些研究顯示，由DXA檢查得出的BMD數值推測骨強度變化的準確度只有60％~70％。BMD不能單獨作為評價骨強度的替代物，因而對骨折的預測能力是有限度的，所以要結合骨礦含量與骨結構兩方面進行分析觀察。

2骨密度（BMD）與骨結構（bonestructure）的測定

2.1容積定量CT（VQCT）

VQCT是在三維空間分布上衡量骨強度的方法，對掃描后的興趣區進行表面體積相關方程的數據分析，并自動定位重建圖像，可了解該區域的骨強度及骨幾何學排列狀況。近年來，隨著CT技術的改進提高了QCT測量的精確度并降低了放射劑量，在螺旋CT基礎上的三維影像處理技術，如多平面重組（multiplanarreconstruction，MPR）等更是獲得了長足的發展，VQCT技術已推廣應用于具復雜結構的椎體和股骨近端部位的骨強度評判。它能進行區域性小梁骨和皮質骨的測量，特別是它對骨微結構和骨形態學的評估能力，了解股骨近端各部位的骨強度具有重要作用，并可提供骨幾何學排列狀況方面的信息〔5~7〕。

2.2外周骨QCT（PQCT）

PQCT是特殊設計的衡量末梢骨狀況的儀器，具有高分辨率圖像的三維重建功能。常測部位為近橈骨遠端處（相當于橈骨全長的4％），新型的PQCT儀改變了以往的單層面掃描，可對較大容積的骨作多層面數據采集。研究表明，PQCT測量周圍骨的橈骨皮質成分有較高敏感性，它不受周圍軟組織重疊影響的容積密度值，且可分開對皮質骨及小梁骨進行精確的體密度定位。且適用于末梢骨和對小動物的骨骼進行測量，對于觀察小動物骨骼對藥物治療的反應較DXA更敏感，有利于了解各種類型的藥物干預后不同類型骨骼成分的反應〔8〕。有研究認為PQCT能同時提供骨量和骨強度的有用信息。Rico等研究表明，橈骨皮質骨的BMD與總BMD（即皮質骨和松質骨）的相關性明顯高于小梁骨和總BMD的相關性。也有研究表明，PQCT所示的年齡性骨量丟失以橈骨皮質的丟失最為顯著，這可能提示該部位的骨皮質BMD比小梁骨BMD更具有代表意義。在PQCT提供的斷面影像上還可計算橈骨橫截面積以及皮質骨慣性力矩等幾何學參數值。橈骨皮質面積是區分非創傷性脊椎骨折者與正常絕經后婦女骨結構特征的敏感指標。橈骨骨密度值和其他幾何學參數值相結合可預測股骨頸骨折及腰椎骨折發生的危險度，這些優勢使這一技術可能成為SPA／SXA或骨組織形態計量學的替代測量法。但也有人認為PQCT測量的周圍骨，對該部骨的變化能否準確反映骨質疏松這一周身性代謝疾病仍待探討。

3骨結構（bonestructure）的測定

3.1顯微CT技術（mCT）

mCT可直接計算骨體積和總體積之比（BV／TV）和其他一些參數如骨小梁厚度、間隔和數目。能輔以按CT密度調色的特殊顯微CT染色技術，顯微CT的圖像將會和常規病理切片的顯色趨于一致〔9〕。這對于觀測松質骨三維的空間構建，早期發現骨小梁及骨結構的病變，對骨質疏松癥做出早期、明確的病理診斷有了突破性的促進作用。有研究〔10〕顯示，mCT上測得的骨微結構參數結果與骨組織計量學上的數值具有較高的相關性，甚至在制動誘導的骨質疏松模型中，由三維mCT測出的骨丟失程度和骨微結構指標（如骨容積、骨小梁數目）上的變化早于骨組織計量學上的相應指標。因而，mCT檢測小梁骨結構變化在評價骨質疏松時具有很大潛力。因為顯微CT能在病理診斷中發揮作用，也有學者用此來觀察人工材料替代損傷的骨組織時的骨生物力學效應〔11〕。

3.2定量MR（QMR）

QMR是研究骨小梁與骨髓交界面的磁場梯度以評價骨小梁空間排列的新方法。其梯度回波圖像上測得的骨髓T2值可反映小梁骨網狀結構的密度及其空間幾何形態的特點。活體研究顯示，在富含小梁骨區域，T2值與PQCT所測的BMD值高度相關；T2值也是反映小梁骨結構隨年齡變化的最敏感參數，在骨質疏松患者，T2馳豫時間明顯增加。Selby用小梁骨模型發現T2變化與小梁骨自身的彈性模數結構等因素有關〔12〕。目前用T2值來診斷骨質疏松或者確定T2值的有效域值，尚無標準。

3.3顯微磁共振（μMR）

主要用于小梁骨微細結構的觀察，Wehrli等的活體研究表明，高分辨率MR能區分橈骨DXA測量值較高的骨質疏松患者，并可預測骨質疏松性脊椎變形的發生。MR從視覺的角度清晰地描繪了正常和異常組病人在小梁骨結構上的差異，有學者采用了20種形態學結構參數，如表觀骨容量／總容量（apparentbonevolume／totalvolume，App.BV／TV），表觀小梁間隔（apparenttrabecularseparation，App.Tb.Sp）、歐拉數E（連通性的小梁骨的數目n于封閉的骨髓腔數目m的差值）、骨髓間隙的星形容積等。也有學者采用紋理參數如粗糙度、對比度、復雜度等參數。在形態結構方面進行進一步的探討，發現這些參數對骨質疏松骨折有顯著的預測作用。但是，各種參數指標的可重復性尚需反復研究論證。MRI在評價骨微結構的優勢在于無放射性，但因操作時間長、成本高等因素的制約，目前尚不能對大批量的人群進行研究〔13~18〕。

3.4定量超聲（QUS）

QUS利用聲波反射和穿透衰減評價骨的力學特性，主要參數為超聲傳播聲速（SOS）和振幅衰減（BUA）值，前者主要受骨密度及骨彈性的影響，后者主要由骨密度及骨微結構決定。其測量結果不僅與BMD有不同程度的相關，更主要的是提供了可反映骨應力方面的信息。研究顯示，用QUS鑒別骨質疏松性骨折與非骨折人群能力是肯定的。骨質疏松中骨皮質也受累，且疏松的骨骼最終是否骨折由皮質骨決定，而QUS能對皮質骨的多孔和空隙程度進行準確判斷。QUS價廉、便攜、無輻射、儀器價格較低而且可獲得除BMD外影響骨折危險因素的其他信息，頗具研究潛力，但目前QUS重要誤差較大，精確性略低，且采用QUS診斷骨質疏松性骨折標準有可能與DXA不同，這一點還有待于更充分的數據證明，還不能取代已有的BMD測量方法。

4骨代謝（bonemetabolism）的評估

PETCT是將PET提供的組織細胞代謝顯像及在大分子、蛋白質、核酸基礎上進行的分子影像和CT提供的反映組織解剖結構、血流灌注的顯像有機地結合在一起的最先進的影像設備。由于新型正電子放射性藥物（分子探針）不斷被推向臨床應用，目前PETCT已經從傳統的代謝顯像進入到分子顯像的全新時代，對疾病的研究已經從簡單的解剖、血流灌注和代謝研究發展到特征性變化的研究階段。李欽宗等〔19〕利用PETCT設備和18FNaF骨骼中的攝取程度與骨骼的骨血流和成骨細胞的活性成比例的特性，對骨質疏松動物模型骨質中鈣、磷等物質代謝的變化對骨質疏松癥進行診斷，以此為骨質疏松癥的診斷提供新的思路。

5有限元分析方法的應用

有限元分析（finiteelementanalysis，FEA）是借鑒工程學上評價物體結構強度的公式，包括其形態結構、物體性質及所受負荷等方面的因素而衍生的模擬測量骨生物力學參數的應用數學方法。FEA可以在力學上綜合幾何學和骨礦含量特性上的所有數據，可能會提高對椎體強度的預測能力。在對椎體的研究中，可將這種技術用以評價椎體成形術、椎間盤退變以及椎體骨強度對骨折危險度的影響。這種可稱為體素法的FEA模型（即可將QCT中的體素直接轉換為有限元）目前在相關領域中的應用是最引人注目的。因而可通過FEA方法了解骨質疏松病人脊椎骨可能對骨強度產生重要影響的皮質殼及某些區域海綿骨骨密度和骨形態結構的變化情況。有學者應用MSCT設備及容積性QCT技術上建立的骨質疏松老年婦女椎體的三維PE模型，分析了在生理性載荷（2倍于正常站立位時腰椎的承載）條件下骨質疏松性腰椎椎體的應力分布情況，骨質疏松性椎體骨折老年婦女FEA分析中椎體內具骨折危險性小梁骨體積占骨小梁總體積的比率高于無椎體骨折老年婦女。有限元分析法可成為評價骨質疏松的骨“數量”和“質量”變化的有效手段，將隨著生物力學和工程學的發展而可能在對骨質疏松患者骨強度變化的臨床檢測中發揮重要作用〔20〕。

【參考文獻】

〔1〕KleerekoperM.Osteoporosispreventionandtherapy:preservingandbuildingstrengththroughbonequality［J］.OsteoporosInt,2006,17（12）:17071715.

〔2〕LiebschnerM,KopperdahlDK,RosenbergWS,etal.Finiteelementmodelingofthehumanthoracolumbarspine［J］.Spine,2003,28:559565.

〔3〕蘇楠，向青，劉忠厚.放射吸收技術（RA）在骨質疏松診斷中的應用［J］.中國骨質疏松雜志,2002,8（2）:188189.

〔4〕王鳴鵬，KennethD.CT骨礦密度測定的方法研究［J］.上海醫學影像雜志,2002,11（1）:1315.

〔5〕LangTF,GuglielmiC,VanKuilketC,etal.MeasurementofbonemineraldensityatthespineandproximalfemurbyvolumetricquantitativecomputedtomographyanddualenergyXrayabsoptionmetryinelderlywomenwithandwithoutvertebralfractures［J］.Bone,2002,30（1）:247250.

〔6〕武樂斌，劉學靜，劉永紅.多層螺旋CT用于評價老年性骨質疏松腰椎骨質結構改變［J］.中國醫學科學院學報，2006,28（1）:101104.

〔7〕吳勝勇，祁吉，王斌，等.骨質疏松老年婦女股骨近端16層螺旋CT的定量研究［J］.醫學影像學雜志,2005,15（10）:885889.

〔8〕李建寧，趙漢平，孫磊.骨質疏松癥診斷及治療國內進展［J］.中國矯形外科雜志,2001,8（7）:689691.

〔9〕KosmopoulosV,KellerTS.Finiteelementmodelingoftrabecularbonedamage［J］.ComputMethodsBiomechBiomedEngin,2003,6:209216.

〔10〕BarouO,ValentinD,VicoL,etal.Highresolutionthreedimensionalmicrocomputedtomographydetectsbonelossandchangesintrabeculararchitectureearly:comparisonwithDEXAandbonehistomorphometryinaratmodelofdisuseosteoporosis［J］.InvestRadiol,2002,37（1）:4046.

〔11〕TakeuchiT,TsuboiT,AraiM,etal.AdrenergicstimulationofosteoclastogenesismediatedbyexpressionofosteoclastdifferentiationfactorinMC3T32E1osteoblastlikecells［J］.BiochemPharmacol,2001,61:579586.

〔12〕張旭輝，曹飛，孫磊.原發性骨質疏松癥的診斷技術進展［J］.中國矯形外科雜志,2003,11（22）:15571559.

〔13〕BoutryN,etal.TrabecularbonestructureofthecalcaneuspreliminaryinvivoMRimagingassessmentinmenwithosteoporosis［J］.Radiology,2003,227（3）:708717.

〔14〕LaiblA,etal.NewmodelindependentmeasuresoftrabecularbonestructureappliedtoinvivohighresolutionMRimages［J］.OsteoporosisInt,2002,13:130136.

〔15〕爭磊斌，嵇鳴，莊天戈.活體磁共振圖像分析對骨質疏松的初步評估［J］.中國醫療器械，2005，29（4）：244246.

〔16〕WehrliFW,etal.QuantitativeMRIfortheassessmentofbonestructureandfunction［J］.NMRBiomed,2006,19（7）:731764.

〔17〕CarballidoGamioJ,etal.Clinicalutilityofmicroarchiteeturemeasurementsoftrabeularbone［J］.CurrOsteoporosRep,2006,4（2）:6470.

〔18〕LespessaillesE,etal.Imagingtechniquesforevaluatingbonemicroarchitecture［J］.JointBoneSpine,2006,73（3）:254261.

〔19〕李欽宗，田明波，等.PETCT技術診斷骨質疏松癥的實驗研究［J］.中國骨質疏松雜志，2006,12（4）：401414.

〔20〕吳勝勇，張美超，等.骨質疏松老年婦女腰椎有限元分析對骨強度的評價［J］.中國骨質疏松雜志，2005，11（3）：292294.