李建紅 申 強(qiáng) 任喜風(fēng) 王 玉 王一琳 王榮福②*

雙能X射線骨密度儀的臨床應(yīng)用現(xiàn)狀及進(jìn)展*

李建紅①申 強(qiáng)①任喜風(fēng)①王 玉①王一琳①王榮福①②*

隨著我國(guó)社會(huì)人口老齡化現(xiàn)象的加劇，骨質(zhì)疏松已成為威脅我國(guó)老年人的主要疾病之一，而早期發(fā)現(xiàn)并給予干預(yù)將有助于改善骨質(zhì)疏松人群的預(yù)后。醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)的發(fā)展，使越來(lái)越多的臨床診斷方法應(yīng)用于骨質(zhì)疏松的診斷和監(jiān)測(cè)。雙能X射線是世界衛(wèi)生組織推薦的用于診斷骨質(zhì)疏松的金標(biāo)準(zhǔn)，且其臨床應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步拓展。通過對(duì)骨質(zhì)疏松癥的分類、危險(xiǎn)因素、流行病學(xué)等特征以及雙能X射線臨床應(yīng)用現(xiàn)狀及進(jìn)展的關(guān)注，使雙能X射線技術(shù)更好地服務(wù)于臨床。

骨質(zhì)疏松；雙能X射線；骨密度；骨結(jié)構(gòu)

李建紅,女,(1987- ),本科學(xué)歷，技師。北京大學(xué)國(guó)際醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，從事免疫相關(guān)性疾病核素顯像特征的臨床及基礎(chǔ)研究。

骨質(zhì)疏松癥以骨量低下、骨微結(jié)構(gòu)損壞而導(dǎo)致骨脆性增加，易發(fā)生骨折為特征的全身性骨病[1]。隨著我國(guó)人口老齡化的加劇，骨質(zhì)疏松癥已成為困擾老年人的主要疾病之一，早期發(fā)現(xiàn)這一病癥并給予干預(yù)治療是骨質(zhì)疏松癥防治的重中之重。

世界衛(wèi)生組織(world health organization，WHO)推薦診斷骨質(zhì)疏松的標(biāo)準(zhǔn)以雙能X射線吸收法(dual X-ray absorbtiometry，DXA)測(cè)量結(jié)果作為“金標(biāo)準(zhǔn)”。近年來(lái)，隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷革新，諸如定量超聲、磁共振成像及低劑量CT等均應(yīng)用于骨質(zhì)疏松癥的診斷，DXA從誕生至今已近30余年，其在骨質(zhì)疏松癥的診斷中卻仍處于首肯的地位。通過對(duì)骨質(zhì)疏松癥、DXA誕生背景、DXA分類、臨床應(yīng)用情況以及新近應(yīng)用領(lǐng)域拓展等方面進(jìn)行闡述，將有助于臨床中更好地了解并運(yùn)用DXA影像學(xué)檢查，進(jìn)而使骨質(zhì)疏松癥患者盡早獲益。

1 骨質(zhì)疏松癥

1.1 骨質(zhì)疏松癥分類

骨質(zhì)疏松的概念由Pornmer于1885年提出，直到20世紀(jì)90年代將骨質(zhì)疏松賦予了明確的定義。隨著人們對(duì)其認(rèn)識(shí)的不斷深入，骨質(zhì)疏松癥被劃分為原發(fā)性和繼發(fā)性兩大類：①原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥又細(xì)分為I型骨質(zhì)疏松癥(絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥)、II型骨質(zhì)疏松癥(老年骨質(zhì)疏松癥)和特發(fā)性骨質(zhì)疏松癥[2]；②繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥指由任何影響骨代謝的疾病或藥物引起的骨質(zhì)疏松。

1.2 骨質(zhì)疏松癥危險(xiǎn)因素

骨質(zhì)疏松癥的危險(xiǎn)因素通常劃分為兩大類：①不可控制因素，即種族差異、年齡增長(zhǎng)及女性絕經(jīng)等；②可控制因素，即低體重、缺乏體力勞動(dòng)、性激素水平低下、飲酒、吸煙、咖啡、碳酸飲料、鈣及維生素D攝入不足以及存在影響骨代謝的疾病或藥物。

1.3 骨質(zhì)疏松癥流行病學(xué)

隨著社會(huì)結(jié)構(gòu)的老齡化，我國(guó)已成為老年人口絕對(duì)數(shù)量最多的國(guó)家。2003-2006年普查結(jié)果顯示，50歲以上人群骨質(zhì)疏松癥的患病率女性高達(dá)20.7﹪，男性為17.4﹪?！?013年中國(guó)骨質(zhì)疏松性骨折防治藍(lán)皮書》中指出，中國(guó)＞50歲女性脊柱骨質(zhì)疏松性骨折患病率為15﹪，而骨質(zhì)疏松癥＞60歲的人群中患病率明顯增高，尤其是女性患者增多[2]。由此可見，近10年間因人們對(duì)這一病癥認(rèn)識(shí)的不斷提高而使患病率有了一定程度的下降。

1.4 骨密度和骨質(zhì)疏松

目前，WHO推薦采用骨密度測(cè)量診斷骨質(zhì)疏松癥。骨密度指人體單位體積或者是單位面積骨骼中的骨量(鈣和磷)，臨床上測(cè)量骨密度的方法包括雙能X射線吸收法、普通X射線、定量超聲波測(cè)量及定量CT等方法。然而，DXA依然是當(dāng)下骨質(zhì)疏松癥診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”。

在臨床中，骨密度進(jìn)行分級(jí)以確定骨量的多少及程度，根據(jù)WHO骨密度分類法，常使用Z值和T值將被測(cè)者的數(shù)據(jù)和他人結(jié)果進(jìn)行比較計(jì)算[3]。T值指被測(cè)人的骨密度與同性別年輕人的對(duì)照組的差別；Z值則指被測(cè)人的骨密度與同性別、同年齡對(duì)照組的平均骨密度差別。實(shí)際實(shí)踐中，T值用于表示絕經(jīng)后女性和＞50歲男性的骨密度水平，而Z值則用于兒童、絕經(jīng)前女性及＜50歲男性的骨密度測(cè)量。

2 骨密度測(cè)定臨床指征

臨床實(shí)踐中，應(yīng)避免骨質(zhì)疏松癥的漏診，但也不應(yīng)為防止骨質(zhì)疏松癥患者的漏診而導(dǎo)致過度醫(yī)療。對(duì)于哪些人群應(yīng)進(jìn)行骨密度測(cè)量，中華醫(yī)學(xué)會(huì)骨質(zhì)疏松和礦鹽疾病分會(huì)于2011年頒布的原發(fā)性骨質(zhì)疏松診治指南中明確指出，符合以下任何一條建議行骨密度測(cè)定：①＞65歲女性和＞70歲男性，無(wú)論是否有其他骨質(zhì)疏松危險(xiǎn)因素；②＜65歲女性和＜70歲男性，存在一個(gè)或多個(gè)骨質(zhì)疏松危險(xiǎn)因素；③有脆性骨折史和(或)脆性骨折家族史的男性、女性成年人；④各種原因引起的性激素水平低下的男性、女性成年人；⑤X射線攝片已有骨質(zhì)疏松改變者；⑥接受骨質(zhì)疏松治療、進(jìn)行療效監(jiān)測(cè)者；⑦國(guó)際骨質(zhì)疏松癥基金會(huì)骨質(zhì)疏松癥風(fēng)險(xiǎn)一分鐘測(cè)試題回答結(jié)果陽(yáng)性者；⑧亞洲人骨質(zhì)疏松自我篩查工具≤-1者[1]。

骨質(zhì)疏松癥一經(jīng)診斷應(yīng)給予相應(yīng)的治療，以降低引發(fā)骨折等風(fēng)險(xiǎn)。目前，專家共識(shí)認(rèn)為，骨密度在原有基礎(chǔ)上增加＞2﹪即認(rèn)為是有效。而對(duì)于骨密度評(píng)價(jià)的時(shí)機(jī)和頻率并無(wú)統(tǒng)一結(jié)論。有研究認(rèn)為，首次檢測(cè)至少應(yīng)在用藥后半年；而對(duì)于檢測(cè)周期，應(yīng)根據(jù)患者骨密度水平進(jìn)行個(gè)體化[4]。對(duì)于這一觀點(diǎn)，雖然缺乏循證醫(yī)學(xué)證據(jù)支持，但依然可以為臨床醫(yī)師和骨質(zhì)疏松癥患者提供參考。

3 雙能X射線骨密度儀誕生

20世紀(jì)60年代，Cameron和Sorensen[5-6]首先通過放射性同位素碘125(125I)發(fā)出的光子射線對(duì)前臂骨進(jìn)行掃描，光子射線經(jīng)過被測(cè)骨后發(fā)生衰減，再經(jīng)過已知參照模型的衰減換算成相應(yīng)的骨密度值，該方法具有簡(jiǎn)單和精確性好的特點(diǎn)。然而，這種單能放射源的測(cè)量方法受被測(cè)物軟組織的影響，故其測(cè)量部位限于前臂等周圍骨。因此，中軸骨的骨密度測(cè)量受到局限。

20世紀(jì)70年代，隨之出現(xiàn)了雙能光子測(cè)量?jī)x，便通過高低兩種不同能量的放射性核素同時(shí)掃描被測(cè)部位，實(shí)現(xiàn)了對(duì)受到軟組織影響因素的校正。然而，由于該技術(shù)依賴于核素，必然受到核素衰變的影響，且掃描時(shí)間長(zhǎng)，并未在臨床上得到廣泛應(yīng)用[7]。

1987年，第一臺(tái)雙能X射線測(cè)量?jī)x問世，DXA通過X射線源放射兩種不同能源的射線。X射線管球的輻射量明顯多于核素的輻射量，再者X射線的散射量也較少，所以DXA顯著改善了測(cè)量的精準(zhǔn)性，并縮短了掃描時(shí)間[8]。

1994年，Kanis等[3]基于DXA的檢測(cè)結(jié)果提出，采用被測(cè)者骨密度＜25歲女性平均骨密度2.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，被診斷為骨質(zhì)疏松；當(dāng)＜1～2.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，被診斷為骨量減少；≥1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，被診斷為正?！?。這一診斷標(biāo)準(zhǔn)從此被WHO認(rèn)可并推薦，成為診斷骨質(zhì)疏松癥的金標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是，該標(biāo)準(zhǔn)適用于歐美白人女性。因我國(guó)缺乏本國(guó)的骨密度數(shù)據(jù)庫(kù)，仍采用WHO推薦的這一診斷標(biāo)準(zhǔn)[4]。

4 雙能X射線骨密度儀的分類

4.1 根據(jù)測(cè)量部位分類

通常根據(jù)測(cè)量部位分為多部位雙能X射線骨密度儀和單一部位X射線骨密度儀。雙能X射線骨密度儀體積較大，可為臨床醫(yī)師提供全身多個(gè)部位的骨密度數(shù)值；單一部位X射線骨密度儀尺寸小，便于移動(dòng)，測(cè)量部位一般為前臂、跟骨或下頜骨，廣泛用于常規(guī)體檢和骨質(zhì)疏松篩查。

4.2 根據(jù)掃描方式分類

常見的掃描方式有筆束掃描、扇束掃描和錐術(shù)掃描。①筆束掃描指X射線與探測(cè)器通過精準(zhǔn)的準(zhǔn)直設(shè)計(jì)，使得一次成像只在一個(gè)像素點(diǎn)上，所獲得的結(jié)果精確性較好，但耗時(shí)較長(zhǎng)；②扇束掃描與筆束掃描相比，極大縮短了掃描時(shí)間，但相應(yīng)的散射、放大失真問題也隨之增加；③錐束掃描則是通過兩次X射線曝光，一次成像即可對(duì)探測(cè)器區(qū)域內(nèi)的全部被測(cè)物體進(jìn)行成像，效率高且劑量小，檢測(cè)中無(wú)機(jī)械移動(dòng)和患者的移動(dòng)，成像效果好，但可能導(dǎo)致更嚴(yán)重的散射和放大失真[9]。

5 雙能X射線骨密度儀臨床應(yīng)用

5.1 精準(zhǔn)安全速度快

DXA常選的測(cè)量部位是髖部、腰椎和前臂遠(yuǎn)端，也可以測(cè)量全身骨骼。臨床上常用的推薦測(cè)量部位是腰椎1～4和股骨頸。隨著技術(shù)的成熟和完善，雙能X射線骨密度儀檢測(cè)骨密度的準(zhǔn)確度越來(lái)越高，且速度快，重復(fù)性好，利于隨訪[9-11]。雙能X射線骨密度儀輻射劑量約為5～10 μSv，相當(dāng)于數(shù)小時(shí)高空飛行的輻射量，檢測(cè)一個(gè)部位的放射劑量?jī)H相當(dāng)于一張胸片的1/30，一張定量CT(quantitative computed tomography，QCT)影像的1%，且不存在放射源衰變問題[12-13]。因此，測(cè)量全身骨骼安全。

5.2 臨床缺點(diǎn)及改良方法

盡管DXA目前臨床應(yīng)用廣泛，但其一些臨床缺點(diǎn)應(yīng)予以重視，避免臨床的誤診和漏診。由于DXA所測(cè)量的是單位面積骨量，并不能區(qū)分松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨，因此在腰椎嚴(yán)重退變、骨質(zhì)增生的骨關(guān)節(jié)炎患者群體中所測(cè)量的骨密度會(huì)偏高，導(dǎo)致骨折風(fēng)險(xiǎn)被低估。國(guó)內(nèi)外均有報(bào)道，因髖部、腰椎骨關(guān)節(jié)炎導(dǎo)致骨密度“增高”，使得骨質(zhì)疏松的診斷率下降[14-15]。此外，DXA具有X射線的特性，會(huì)因?yàn)槿缰鲃?dòng)脈鈣化、腹腔鈣化與脊柱有重疊的影像而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性[16]。

為了克服這些困難而得到真實(shí)的骨密度值，需重視：①DXA應(yīng)用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守質(zhì)量控制要求；②應(yīng)結(jié)合臨床癥狀綜合分析，WHO關(guān)于骨質(zhì)疏松癥的診斷主要依據(jù)骨密度下降和脆性骨折，對(duì)于高度懷疑骨質(zhì)疏松而DXA結(jié)果又不符的老年患者，可同時(shí)進(jìn)行椎體X射線檢查，椎體形態(tài)學(xué)檢查有助于發(fā)現(xiàn)椎體骨折；③DXA可將椎體正位和側(cè)位呈現(xiàn)在同一影像上，避免了腰椎正位受退行性變的影響而導(dǎo)致的漏診[17-18]。

6 雙能X射線法與其他骨密度測(cè)定法對(duì)比

隨著醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，又出現(xiàn)定量超聲、定量CT及低劑量CT等新技術(shù)應(yīng)用于骨密度的測(cè)定。

6.1 定量超聲

定量超聲是一種利用超聲波來(lái)檢測(cè)骨密度的技術(shù)，在1984年被首次用于診斷骨質(zhì)疏松[19]。因足跟周圍軟組織少，跟骨松質(zhì)骨含量高，所以跟骨是定量超聲的首選檢查部位。定量超聲相對(duì)于DXA的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)創(chuàng)、無(wú)放射性、設(shè)備便攜及操作簡(jiǎn)單。但由于檢測(cè)部位的限制，受軟組織的影響明顯，目前在國(guó)際上尚無(wú)統(tǒng)一參考值，在臨床應(yīng)用受到了很大限制[20]。國(guó)內(nèi)曾有報(bào)道認(rèn)為，DXA測(cè)量的骨密度和定量超聲所測(cè)的超聲骨強(qiáng)度無(wú)相關(guān)關(guān)系，因?yàn)槎砍暅y(cè)量偏重于骨的結(jié)構(gòu)，而DXA則偏重于骨量，因此兩者相結(jié)合可能會(huì)更好的預(yù)測(cè)骨質(zhì)疏松骨折風(fēng)險(xiǎn)[21]。但定量超聲對(duì)于孕婦和社區(qū)骨質(zhì)疏松篩查提供了便利性和參考性[22]。

6.2 定量CT

定量CT于1982年由Genant發(fā)明，其同樣基于X射線的衰減原理，但其可分別測(cè)量松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨，不受檢查部位限制，并可進(jìn)行冠狀位、矢狀位和橫斷位三結(jié)構(gòu)測(cè)量，因此相對(duì)于DXA更精確，可避免因骨骼退行性變?cè)斐傻恼`判[23]。國(guó)內(nèi)外研究已證實(shí)，定量CT與DXA有著很好的一致性，前者還可以提供不同空間層面的結(jié)構(gòu)信息[24]。但定量CT設(shè)備體積較大，對(duì)檢查者輻射劑量遠(yuǎn)高于DXA，又因檢查費(fèi)用昂貴而限制了其在臨床的廣泛應(yīng)用[25]。為此，對(duì)于患有骨質(zhì)增生病癥明顯的老年性群體，DXA測(cè)量值不符時(shí)，可考慮行定量CT檢查以進(jìn)一步明確鑒別。

6.3 顯微CT

顯微CT可以超清晰地掃描骨小梁，可測(cè)量大量的骨結(jié)構(gòu)參數(shù)，其在骨微結(jié)構(gòu)上存在明顯優(yōu)勢(shì)，能夠全面、精確及立體地測(cè)量骨微結(jié)構(gòu)，更精確地評(píng)價(jià)骨的質(zhì)量，有利于骨質(zhì)疏松的早期診斷[26]。然而，顯微CT和定量CT一樣，存在設(shè)備體積大、輻射劑量高和檢查費(fèi)用貴的缺點(diǎn)，故臨床使用受到了限制，但仍有很好的發(fā)展前景。

6.4 其他

普通X射線、能譜CT、PET-CT及磁共振成像也可用于骨質(zhì)疏松的診斷。受多種因素影響，X射線在骨質(zhì)疏松診斷上特異性和敏感性均較低，有研究認(rèn)為，只有當(dāng)骨量下降30﹪時(shí)才能在X射線顯現(xiàn)出來(lái)[27]。而后三種技術(shù)因設(shè)備較大、價(jià)格昂貴限制了臨床應(yīng)用，但對(duì)于試驗(yàn)研究而言，是一種全新的思路。

7 雙能X射線骨密度儀臨床新功能

7.1 測(cè)定體脂診斷肥胖

近年來(lái)，基于DXA可以對(duì)脂肪含量及其分布做出定量評(píng)價(jià)，逐漸成為肥胖診斷的一種新方法。與傳統(tǒng)的身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)測(cè)量法相比，DXA診斷法不僅能夠?qū)Ψ逝职Y體內(nèi)脂肪含量進(jìn)行定量診斷，同時(shí)對(duì)肥胖癥患者脂肪異常分布進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。劉繼洪等[28]研究發(fā)現(xiàn)，DXA與BMI兩種診斷法診斷率無(wú)明顯差異性，同時(shí)還可以獲得體脂分布信息。雖然，DXA用于診斷肥胖癥的標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，但是越來(lái)越多的研究為日后DXA在肥胖領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

7.2 評(píng)價(jià)椎體骨折

基于DXA的安全性，越來(lái)越多的研究報(bào)道了DXA用于椎體骨折評(píng)價(jià)的可行性。研究發(fā)現(xiàn)，DXA椎體骨折評(píng)價(jià)對(duì)中度和重度骨折敏感性和準(zhǔn)確性較好，但對(duì)輕度椎體骨折的評(píng)估不如X射線[29-31]。DXA椎體骨折評(píng)價(jià)有助于提高骨質(zhì)疏松癥的診斷率，減少漏診。

8 展望

骨質(zhì)疏松是當(dāng)今社會(huì)困擾老年人的重要疾病之一，盡管隨著人們對(duì)其認(rèn)知的提高患病率有所下降，但隨著我國(guó)社會(huì)老齡化的出現(xiàn)，患病人數(shù)仍巨大。DXA因其固有的安全性和不斷提升的準(zhǔn)確性，被WTO推薦為骨質(zhì)疏松癥的診斷金標(biāo)準(zhǔn)，深入了解骨質(zhì)疏松癥和DXA將有利于提高臨床醫(yī)師的認(rèn)知，增加對(duì)骨質(zhì)疏松的重視程度，在臨床工作中注意骨質(zhì)疏松高危人群的篩檢，做到早期預(yù)防及治療，進(jìn)而減少我國(guó)骨質(zhì)疏松癥患病率及骨折發(fā)生率?；贒XA安全、快速及精準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，探索DXA的臨床新應(yīng)用或?qū)⒊蔀樾碌奶剿鞣较颉?/p>

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Current status and progress of dual energy x-ray absorptiometry in clinical application/

LI Jian-hong, SHEN Qiang, Ren Xi-feng, et al//
China Medical Equipment,2017,14(4):27-31.

Osteoporosis has been one of main disorders that threats senior citizen along with the emergence of ageing population in China, and the early diagnose, treatment and intervening may contribute to improve the prognosis of patients with osteoporosis. With the development of medical diagnosis technology, more and more clinical diagnosis methods were applied in the diagnosis and supervise of osteoporosis. There are different imaging modalities but dual energy X-ray absorptiometry (DXA) is the golden standard which is recommended by World Health Organization (WHO) for diagnosing osteoporosis, while it is not limited in the diagnosis of osteoporosis. Now we review the classification criteria, risk factors and epidemiological characteristics of osteoporosis, as well as the current status and progress of dual energy X-ray absorptiometry, so that to improve the cognition of clinicians and guide specific treatment.

Osteoporosis; Dual energy X-ray absorptiometry; Bone mineral density; Bone structure

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.04.006

1672-8270(2017)04-0027-05

R812

A

2016-12-27

國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)(2011YQ03011409)“基于多模態(tài)分子影像技術(shù)的新型腫瘤新生血管靶向顯像劑及治療藥物研究”；國(guó)家“十二五”支撐項(xiàng)目基金(2014BAA03B03)“99Tcm-RRL新型靶向腫瘤新生血管放射性藥物的實(shí)驗(yàn)研究”

①北京大學(xué)國(guó)際醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科 北京 102206

②北京大學(xué)第一醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科 北京 100034

*通訊作者：rongfu_wang@163.com

[First-author’s address] Department of Nuclear Medicine, Peking University International Hospital, Beijing 102206, China.