李凱 陳捷 趙林芬 陳義忠 周軍 邵繼滿 曲海波 郝曉光 姜永宏 吳艷 張郡 湯光宇 張雪芹 張偉 李小榮 王玲 王亮 劉世煒 吳靜# 馬遠(yuǎn)征# 程曉光#

1.北京積水潭醫(yī)院放射科,北京 100035 2.北京大學(xué)人民醫(yī)院臨床流行病室，北京 100044 3.常州市武進(jìn)中醫(yī)醫(yī)院放射科，常州 213161 4.大邑縣人民醫(yī)院放射科，成都 611330 5.沈陽(yáng)市第四人民醫(yī)院放射科，沈陽(yáng) 110031 6.江西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院放射科，南昌 330006 7.四川大學(xué)華西第二醫(yī)院放射科，成都 610041 8.太原市中心醫(yī)院放射科，太原 030009 9.西安紅會(huì)醫(yī)院放射科，西安 710054 10.鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院CT室，鄭州 450052 11.北京市順義區(qū)醫(yī)院放射科，北京 101300 12.上海市第十人民醫(yī)院放射科，上海 200040 13.重慶市北碚區(qū)中醫(yī)院放射科，重慶 400700 14.河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院放射科，石家莊 050051 15.中國(guó)人民解放軍南部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院放射科，廣州 510010 16.中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院第八醫(yī)學(xué)中心骨科中心，北京 100091 17.中國(guó)疾病預(yù)防控制中心慢性非傳染性疾病預(yù)防控制中心，北京 100050

隨著中國(guó)人口老齡化，骨質(zhì)疏松癥越來(lái)越受到重視。最近發(fā)布的兩個(gè)獨(dú)立的大樣本雙能X線骨密度儀(dual energy X-ray absorptiometry, DXA)調(diào)查結(jié)果表明我國(guó)50歲以上人群年齡標(biāo)準(zhǔn)化的骨質(zhì)疏松癥總患病率分別為男性6.46%，女性29.13%[1]，和男性6%，女性32.1%[2]。按照2010年全國(guó)人口普查數(shù)據(jù)，骨質(zhì)疏松癥患者男性1千1百萬(wàn)人，女性約4千9百萬(wàn)人[1]。這些大數(shù)據(jù)調(diào)查結(jié)果都預(yù)示著我國(guó)未來(lái)骨質(zhì)疏松癥防治任務(wù)的艱巨。

骨密度測(cè)量在骨質(zhì)疏松癥的診斷和治療中具有重要作用[3]，DXA是目前使用最廣泛的骨密度測(cè)量方法，DXA診斷標(biāo)準(zhǔn)是T值<-2.5 SD[4]。而DXA骨密度T值的計(jì)算是患者的測(cè)量值減去正常年輕人群參考值的均數(shù)，再除以這個(gè)人群的SD值，所以建立人群正常參考值范圍是確立骨密度診斷標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)[5-7]。定量CT(quantitative computed tomography, QCT)骨密度測(cè)量是在臨床CT掃描圖像的基礎(chǔ)上，配以QCT專業(yè)體模和分析軟件進(jìn)行骨密度測(cè)量，由Cann等于1980年提出[8]。由于QCT采用的是CT的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行骨密度測(cè)量，測(cè)量的骨密度是真正體積骨密度，單位是mg/cm3。與其他投影骨密度測(cè)量的面積骨密度不同，QCT可以選擇性測(cè)量椎體松質(zhì)骨骨密度，這種體積骨密度不受椎體大小、肥胖、骨質(zhì)增生和血管鈣化的影響，是目前最準(zhǔn)確的骨密度測(cè)量方法[9-10]。近年來(lái)CT技術(shù)快速發(fā)展，輻射劑量逐漸降低，QCT的應(yīng)用也隨之得到發(fā)展，在國(guó)際和國(guó)內(nèi)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。國(guó)際臨床骨密度學(xué)會(huì)(ISCD)和美國(guó)放射學(xué)會(huì)(ACR)均推薦QCT診斷骨質(zhì)疏松癥的標(biāo)準(zhǔn)為腰椎骨密度低于80 mg/cm3[9,11]。關(guān)于骨質(zhì)疏松癥的診斷，中國(guó)老年學(xué)與老年醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)骨質(zhì)疏松分會(huì)于2014年推薦使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)[12]。

QCT骨密度診斷骨質(zhì)疏松癥標(biāo)準(zhǔn)的建立，同樣需要建立正常參考值范圍數(shù)據(jù)庫(kù)。在國(guó)際上，QCT的正常參考值范圍數(shù)據(jù)庫(kù)不如DXA那么完善。中國(guó)人群早期的QCT正常參考值范圍數(shù)據(jù)庫(kù)是秦明偉教授于1996年通過(guò)采集的445例樣本建成[13]，但該數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。程曉光等[14]通過(guò)采集中國(guó)3個(gè)城市共計(jì)400例20～40歲人群的QCT骨密度值，于2017年發(fā)布了該年齡段人群的QCT正常參考值范圍。但由于這些研究的樣本量都比較小，人群代表性有限，參考值范圍在全國(guó)推廣受限。ISCD和ACR提出的QCT骨密度診斷骨質(zhì)疏松癥80 mg/cm3診斷標(biāo)準(zhǔn)是否適用于中國(guó)人群，一直沒(méi)有得到很好的驗(yàn)證。

為了更好地了解中國(guó)青年人群腰椎QCT骨密度正常值范圍，建立中國(guó)人群的脊柱QCT正常參考值范圍數(shù)據(jù)庫(kù)，和驗(yàn)證國(guó)際脊柱QCT骨質(zhì)疏松癥的診斷標(biāo)準(zhǔn)是否適合中國(guó)人群，進(jìn)行了本研究。

1 材料和方法

1.1 研究對(duì)象

本研究的研究對(duì)象由3部分組成。20～40歲青年人群(1584例)，中老年人群≥40歲社區(qū)人群(3420例)和老年脊柱骨折患者(432例)。

1.1.120～40歲青年人群：鑒于QCT的輻射比較大，本研究的人群采集來(lái)自各個(gè)醫(yī)院的急診室CT掃描人群，主要為因外傷、急腹癥等不影響骨代謝的急診患者，與程曉光(2017)文章相同[14]。根據(jù)我國(guó)幅員遼闊的地域特點(diǎn)，該研究從華北、華東、華南、華中、西南地區(qū)分別設(shè)立了樣本采集中心，具體為華北地區(qū)的北京積水潭醫(yī)院、河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院、北京順義區(qū)醫(yī)院和鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院，華東地區(qū)的上海市第十人民醫(yī)院和上海市第六人民醫(yī)院，華南地區(qū)的廣州陸軍總醫(yī)院，以及西南地區(qū)的重慶市北碚區(qū)中醫(yī)院。累計(jì)采集樣本共計(jì)1584例，其中男性837例，女性747例。QCT掃描和急診腹部或腰椎CT同時(shí)進(jìn)行，CT掃描機(jī)各醫(yī)院不盡相同，常規(guī)掃描條件。統(tǒng)一采用美國(guó)Mindways的定量CT(QCT)系統(tǒng)(QCT pro 5.0v)進(jìn)行第1、2腰椎骨密度測(cè)量，取平均值。

1.1.2中老年人群≥40歲社區(qū)人群：該人群的受試者來(lái)自國(guó)際著名的前瞻性城鄉(xiāng)流行病研究(The Prospective Urban Rural Epidemiology，PURE)的中國(guó)人群[15]。全國(guó)7個(gè)省市的12個(gè)中心參與，Clinicaltrials注冊(cè)號(hào)(NCT01758770)，總共3420人，男1260例，女2160例，年齡40～83歲。采用美國(guó)Mindways的定量CT(QCT)系統(tǒng)(QCT pro 5.0v), 統(tǒng)一采用歐洲脊柱體模(ESP 編號(hào) 154)做質(zhì)控和橫向校準(zhǔn)。在QCT時(shí)，掃描側(cè)位CT定位像，范圍包含T4～L5范圍[16]。由有經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師采用Radiant軟件對(duì)CT側(cè)位定位像原始圖像，根據(jù)Genant半定量椎體骨折分析法進(jìn)行讀片，每個(gè)椎體進(jìn)行骨折分級(jí)(0為正常，1為輕度，2為中度和3為重度骨折)[17]。腰椎骨密度測(cè)量方法同上。

1.1.3老年脊柱骨折患者：脊柱骨折患者為2010年至2012年在積水潭醫(yī)院因非暴力骨折就診或住院進(jìn)行椎體成形術(shù)治療的患者，共432例，男87例，女345例，年齡51～95歲。所有患者都經(jīng)脊柱X線平片，CT和/或MR檢查，確診為脊柱骨質(zhì)疏松性骨折，以胸腰段為好發(fā)部位，均經(jīng)椎體成形術(shù)治療。所有患者均采用腰椎CT掃描，同時(shí)用美國(guó)Mindways定量CT(QCT)測(cè)量腰椎椎體骨密度(骨折椎體除外)，計(jì)算出平均骨密度。

1.2 方法

1.2.1骨密度測(cè)量方法：CT掃描范圍包含了第1、第2腰椎椎體。采用美國(guó)Mindways公司的定量CT骨密度分析系統(tǒng)(QCT Pro 5.0v)分析軟件，把CT圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)絈CT工作站，按操作說(shuō)明測(cè)量第1和第2腰椎椎體松質(zhì)骨的骨密度，單位是mg/cm3，計(jì)算L1-2的平均骨密度。遇骨折的椎體，選取臨近的椎體測(cè)量。

1.2.2質(zhì)量控制：所有中心均采用美國(guó)Mindways公司的定量CT(QCT)骨密度測(cè)量系統(tǒng)，除了常規(guī)日程質(zhì)量控制，本研究還采用歐洲脊柱體模(編號(hào)145)，在每個(gè)中心做橫向校準(zhǔn)掃描。掃描條件為120 kV，mAs根據(jù)各中心的掃描條件，為了不影響診斷效果，本研究采用的是常規(guī)CT掃描。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，所有計(jì)量資料均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用t檢驗(yàn)分析樣本的性別差異和地區(qū)間差異。

2 結(jié)果

2.1 人群人口學(xué)特征

青年人群1584例中，1例身高、體重基礎(chǔ)資料缺失；中老年社區(qū)人群3420例中，49例身高、體重基礎(chǔ)資料缺失。每10歲分年齡組，男女分開。各年齡組的樣本數(shù)和BMI如表1所示。

表1 各年齡組的BMI分布Table 1 Distribution of body mass index values of the subjects

2.2 青年人群(20～40歲)平均骨密度

年輕人群(20～40歲)共計(jì)1584例，其中男性837例，女性747例。女性的平均骨密度高于男性(圖1)，差別具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。

圖1 20～40歲青年人群腰椎QCT骨密度正常值Fig.1 Spinal BMD reference values of 20-40-year-old young adults

2.3 QCT骨密度與年齡的相關(guān)性

以每10歲分組，男女分開，QCT腰椎骨密度與年齡的相關(guān)性見(jiàn)圖2。男性在20～30歲年齡段，骨密度就達(dá)到峰值，隨后隨年齡增加而下降。女性同樣在30～40歲骨密度到達(dá)峰值，平均骨密度高于男性，在絕經(jīng)后(50歲前后)骨密度明顯加速下降，使得女性的平均骨密度低于男性。

圖2 年齡與QCT骨密度關(guān)系Fig.2 The relationship between age and BMD values measured by QCT

2.4 QCT診斷標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)證

40歲以上社區(qū)健康人群共3420例，采用ISCD和ACR骨質(zhì)疏松QCT診斷標(biāo)準(zhǔn)[8,10]，總體人群33.2%為骨密度正常，38.3%為低骨量(80～120 mg/cm3)，28.5%為骨質(zhì)疏松(<80 mg/cm3)(圖3)。

圖3 40歲以上社區(qū)人群骨質(zhì)疏松患病率Fig.3 The prevalence rate of osteoporosis in subjects aged more than 40 years old in communities

如果按ISCD和ACR目前的診斷標(biāo)準(zhǔn)[9,11]，該人群各骨密度分組的骨折風(fēng)險(xiǎn)呈倍比增加趨勢(shì)(圖4)。

如果以PURE研究人群中發(fā)生骨折的百分率來(lái)評(píng)估BMD<80 mg/cm3為骨質(zhì)疏松診斷質(zhì)量，則：

靈敏度[真陽(yáng)性率](%)=295÷569×100%=51.85%；

特異性[真陰性率](%)=2183÷2851×100%=76.57%；

假陽(yáng)性率[誤診率](%)=668÷2851×100%=23.43%；

假陰性率[漏診率](%)=274÷569×100%=48.15%；

符合率[可重復(fù)率、正確率](%)=2478÷3420×100%=72.46%；

陽(yáng)性似然比=51.85%÷23.43%=2.21。

2.5 老年脊柱骨折患者的骨密度分布

在432例骨質(zhì)疏松性骨折人群中，86%的人群骨密度<80 mg/cm3，14%的人群骨密度在80～120 mg/cm3，沒(méi)有人的骨密度>120 mg/cm3(圖5)。

上述3個(gè)人群的統(tǒng)計(jì)結(jié)果說(shuō)明ISCD和ACR的QCT診斷標(biāo)準(zhǔn)在中國(guó)是適用的，BMD<80 mg/cm3的人群骨折的風(fēng)險(xiǎn)明顯增加。

圖4 PURE人群以QCT骨密度ISCD和ACR診斷標(biāo)準(zhǔn)，骨折的構(gòu)成(%)呈倍比關(guān)系Fig.4 The proportion of subjects suffered from spinal fractures.The subjects suffered from spinal fractures were classified according to the QCT-BMD criterion proposed by ISCD and ACR

圖5 骨質(zhì)疏松性脊柱骨折人群的QCT骨密度分布Fig.5 BMD distribution in subjects suffered from osteoporotic spinal fractures measured by QCT

3 討論

近年來(lái)，隨著CT掃描儀的普及和QCT技術(shù)的進(jìn)展，QCT在骨質(zhì)疏松癥的診療中越來(lái)越受到重視[18-21]。同其他骨密度測(cè)量技術(shù)一樣，建立中國(guó)人群的正常參考數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)QCT的臨床應(yīng)用具有重要作用。秦明偉等[13]于1996年采集了北京地區(qū)445例正常人群的QCT腰椎骨密度正常值，這次采集局限在北京地區(qū)的人群，采用的是Image Analysis公司的QCT校準(zhǔn)體模。本研究采用目前國(guó)際先進(jìn)的定量CT美國(guó)Mindways的QCT pro系統(tǒng)，在全國(guó)采集5004例健康人群的腰椎QCT骨密度，建立了中國(guó)人自己的QCT腰椎骨密度正常參考數(shù)據(jù)庫(kù)。QCT骨密度測(cè)量值與所采用的QCT產(chǎn)品、CT掃描條件相關(guān)，本研究采用的是美國(guó)Mindways公司的QCT pro產(chǎn)品，CT掃描是120 kV，所以本次建立的數(shù)據(jù)庫(kù)適用于Mindways的QCT pro系統(tǒng)和120 kV掃描條件。其他QCT產(chǎn)品和掃描條件，需要做驗(yàn)證后才能確定是否可以采用。本次建立的QCT正常參考數(shù)據(jù)庫(kù)是目前國(guó)內(nèi)也是國(guó)際上最大樣本量的QCT正常參考庫(kù)人群，覆蓋區(qū)域最全的數(shù)據(jù)庫(kù)，為我國(guó)建立QCT骨質(zhì)疏松癥診斷標(biāo)準(zhǔn)和開展QCT的臨床應(yīng)用提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)我國(guó)骨質(zhì)疏松的診斷和監(jiān)測(cè)具有重要意義。

由于QCT是采用CT的斷層圖像進(jìn)行骨密度測(cè)量，測(cè)量的是椎體的體積骨密度，具有其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，不受身高體重的影響，也不受脊柱退變和側(cè)彎的影響，是更準(zhǔn)確的骨密度測(cè)量方法，QCT比DXA更敏感反映骨密度變化，減少骨質(zhì)疏松癥診斷的假陰性診斷[22-25]。由于QCT是體積骨密度，男女性別的差異，人種間和地區(qū)間的QCT骨密度差異與DXA是不同的，一般QCT腰椎骨密度在不同種族和不同地區(qū)間的差別比DXA小，對(duì)骨質(zhì)疏松的診斷影響小[14,22]。所以在采用DXA骨密度診斷骨質(zhì)疏松癥時(shí)，需要考慮不同種族和不同區(qū)域的差異，可能需要建立不同性別，不同人種和不同地區(qū)的正常參考值。QCT骨密度不受身高體重的影響，不同性別，不同人種和不同地區(qū)的差異小，建立一個(gè)參考數(shù)據(jù)庫(kù)就可以。

QCT骨密度測(cè)量的輻射劑量比DXA大[26]，被認(rèn)為是QCT的不足，其實(shí)QCT可以在非常低的劑量下完成[27]。我國(guó)現(xiàn)在低劑量胸部CT掃描作為肺癌篩查已經(jīng)廣泛使用，臨床上CT掃描包含腰椎部位也很常用，尤其是骨科患者常常要做CT掃描，如果在這些CT掃描的基礎(chǔ)上進(jìn)行QCT骨密度測(cè)量，就是對(duì)CT掃描數(shù)據(jù)的再分析，沒(méi)有增加輻射，這種把體檢和臨床CT掃描與QCT相結(jié)合的模式正在廣泛應(yīng)用，這將對(duì)我國(guó)骨質(zhì)疏松癥防治具有積極意義[19-21]。國(guó)際上機(jī)遇性QCT骨密度測(cè)量已經(jīng)在低劑量腹部CT掃描和CT增強(qiáng)掃描中得到應(yīng)用，有助于在臨床CT檢查時(shí)，同時(shí)篩查骨質(zhì)疏松癥[28-30]。