腰椎QCT骨密度测量体模软件检测方法与DXA对老年骨质疏松的诊断差异

摘要 目的研究腰椎定量CT (quantitative computed tomography, QCT)和双能X线吸收检测仪 (dual~energy X-ay absorptiometry, DXA)检测骨密度（bone mineral density, BMD)诊断老年人群骨质疏松效 能的差异。方法收集北京积水潭医院同时接受腰椎DXA、髋部DXA和腰椎QCT检查、年龄>60岁的老年 患者614例。DXA诊断骨质疏松采用世界卫生组织（World Health Organization, WHO)推荐的标准：T值矣 -2.5 30为骨质疏松，-2.5 30<丁<-1.0 30为低骨量，&-1.0 30为正常。卩匸丁采用美国放射学院 (American College of Radiology, ACR)的诊断标准，腰椎 BMD < 80 mg/cm³ 为骨质疏松，>120 mg/cm³ 为正 常，80mg/cm³矣BMD矣120mg/cm³为低骨量。当两种方法诊断骨质疏松只有一个分类差别时，称为小差异； 当_种方法诊断为骨质疏松而另_种方法诊断为骨量正常时，这种差异称为大差异。比较DXA和QCT诊断骨质 疏松的结果差异。结果在614例平均年龄（76.3 ±26.0)岁的老年人群中，DXA和QCT诊断骨质疏松的大 差异、小差异和诊断一致率分别为5. 9%、46. 9%和47.2%。DXA (腰椎正位、髋部）和腰椎QCT对骨质疏 松的检出率差异有统计学意义（X² = 177.96, P <0.01)。结论利用腰椎QCT测量BMD对老年人群骨质疏 松的诊断具有重要价值。

骨质疏松是_种以骨量减低和骨组织细微结 构破坏为特点，导致骨脆性增加容易骨折的全身 性骨病 ^1-2。骨密度（bone mineral density, BMD) 的测量在骨质疏松的诊断中起着重要作用^H。目 前，双能X线吸收检测仪（dual-snergy X-ay ab­sorptiometry, DXA) 为 BMD 检测的常用方法，并 在临床上得到了广泛应用。定量CT (quantitative computed tomography, QCT) BMD 检测是采用 CT 扫描仪加上体模和分析软件检测体积BMD的方 法，测量结果不受脊柱退变、主动脉壁钙化等因 素的影响，在临床应用的过程中也得到了普遍认 可^[44。但因两种方法采用的是不同的诊断标准， 所以二者对同_受试者是否患有骨质疏松的诊断 结果理论上可能存在差异^B]。本研究观察、比较 和分析QCT与DXA对老年人群骨质疏松的诊断 差异。

对象和方法

研究对象

收集2012年6月至2014年6月在北京积水潭 医院就诊、接受腰椎DXA、髋部DXA和腰椎QCT 检查，且3项检查的间隔时间不超过2个月的老年 人群资料。所有参与者在测量前均填写了标准化问 卷，采集信息包括基本资料（年龄、性别等）及 骨质疏松危险因素（包括是否绝经、绝经年龄、初 潮年龄、脆性骨折病史、药物、抽烟等）。测量身 高、体质量，计算体质量指数（body mass index, BMI, kg/m²)。排除因外伤导致骨折、服用糖皮质 激素、钙片等药物影响骨代谢者及QCT扫描图像 合并有骨质破坏者。所有测量数据都纳入综合数据 库中，剔除研究资料不全者。

仪器与方法

DXA:采用GE Lunar iDXA扫描仪，测量 L1-4椎体正位及髋部BMD,髋部BMD测量的感 兴趣区选择股骨颈和全髋两个部位；取腰椎、股 骨颈和全髋T值中的最低值诊断受试者是否存在

骨质疏松。QCT:采用 Toshiba Aquilion 64 排 CT 机及美国Mindways公司的QCT体模和分析软件， 电压 120 kV,电流 125 mAs,床高 90 cm, FOV 400 mm X400 mm。将原始图像传至QCT图像后 处理工作站，采用Mindways QCT Pro软件，分别 测量L2-4椎体BMD,在椎体中心位置标记感兴 趣区，避开椎体周边皮质骨和椎基静脉走行区， 椎体骨折、压缩变形者增加测量L1椎体BMD; CT图像分析由2名高年资放射诊断医师共同完 成，如意见不同，经讨论达成一致。

诊断标准

DXA计算T值的参考数据库采用2007年Cheng 等¹⁰的多中心研究结果。DXA:采用1994年世界卫 生组织（World Health Organization, WHO)的标准： 以正常人群中BMD峰值为标准，T值矣-2. 5 SD 诊断为骨质疏松，T值彡-1SD为正常，-1.0 80<丁值< -2.5 SD为低骨量^&1。QCT:采用美 国放射学院的诊断标准：BMD <80 mg/cm³为骨质 疏松，80 mg/cm³矣BMD矣120 mg/cm³为低骨量， >120 mg/cm³为正常⁴。将DXA与QCT对同一 个体的诊断差异分为两类：大差异和小差异^。 小差异指两个诊断分类是相邻的，如一种测量方 法诊断患者为骨质疏松而另一种测量方法诊断患 者为骨量减低，或者_种测量方法诊断患者为骨 量减低而另_种测量方法诊断患者为骨量正常。 如果_种测量方法诊断患者为骨质疏松而另_种 测量方法的结果在正常范围内，这种差异即为大 差异。

统计学方法

采用SPSS 13. 0统计分析软件，计量资料以均 数±标准差（X±s)表示，计数资料和率的比较采 用;X²检验。以P <0. 05为差异有统计学意义。

结 果

本研究共计纳入研究对象614名，其基本资 料特征见表1。根据腰椎QCT结果诊断骨质疏松表1研究人群基本特征 Table 1 Demographic data of population

对象	n	年龄（岁）	体质量（kg)	身高（cm)	BMI (kg/m2)	DXAT 值	QCT BMD 值
男性	314	79.6±7.2	68.3±10.3	169.1±6.0	23.9±3.4	-1.3±1.0	89.2±34.3
女性	300	72.8±8.2	60.0±10.5	156.7±6.0	24.4±3.9	-2.2±1.1	64.6±32.7
总体	614	76.3±26.0	64.2±11.2	163.0±8.6	24.1±3.7	-1.7±1.2	77.2±35.7

腿I:体质量指数；DXA:双能X线吸收检测仪；QCT:定量计算机断层成像；BMD:骨密度

的研究对象共计352例，DXA诊断骨质疏松的研 究对象共计71例。二者对骨质疏松诊断检出率的 比较见表2, DXA (腰椎正位、髋部）对老年人 群骨质疏松的检出率低于腰椎QCT (/ =177. 96, 尸<0.01)。36例（5.9%)受试对象诊断结果之 间具有大差异，288例（46.9%)受试对象诊断 结果之间具有小差异，其他290例（47.2%)受 试对象两种测量方法的诊断结果一致。其中，在 诊断结果之间具有大差异的36例受试对象中， QCT诊断为骨质疏松而DXA诊断为骨量正常者占 94. 4% (男性24例，女性10例），仅有5. 6% (男性2例）QCT诊断为骨量正常而DXA诊断为 骨质疏松。在诊断结果之间具有小差异的288例 受试对象中，QCT诊断为骨质疏松而DXA诊断为 骨量减低者占64. 2% (男性90例，女性95例）； QCT诊断为骨量减低而DXA诊断为骨量正常者占 23. 6% (男性48例，女性20例）；QCT诊断为 骨量正常而DXA诊断为骨量减低者占7.6% (男 性15例，女性7例）；QCT诊断为骨量减低而 DXA诊断为骨质疏松者占4. 5% (男性6例，女 性7例）。在诊断结果一致的290例受试对象中， 骨量正常、骨量减低和骨质疏松的比例分别为 19. 0% (男性46例，女性9例）、35. 2% (男性 56例，女性46例）和45. 9% (男性27例，女性 106 例）。

所有受检者中，DXA与QCT BMD检测量结 果差异有统计学意义者共计324例（图1~2)。 分析QCT采集的容积数据，共计27例（7.4%) 同时合并胸腰椎椎体的重度压缩（压缩程度大 于40%)或骨折；其中26例腰椎QCT诊断为 骨质疏松而DXA为正常骨量或骨量减低，仅有 1例DXA诊断为骨质疏松而QCT诊断为骨量 减低。

表2腰椎QCT和DXA骨质疏松检出率比较 Table 2 Comparison of the positive rate of osteoporosis between spinal QCT and DXA

分组		DXA		QCT
	n	%	n	%
正常	234	38.1	79	12. 9
骨量减低	309	50.3	183	29. 8
骨质疏松	71	11. 6	352	57. 3

DXA:双能X线吸收检测仪；QCT:定量计算机断层成像

讨 论             

老年人群是骨质疏松和脆性骨折的高发人 群，骨质疏松和相关并发症严重威胁着公众健 康，也给社会和国民经济带来了沉重负担。 DXA是检测BMD诊断骨质疏松的常用方法，采 用DXA检测BMD,具有简便、快速、辐射量 低、操作方便的优势，DXA在骨质疏松的临床 诊疗中已经得到了广泛应用。随着CT在临床诊 疗中的普及，QCT检测BMD的相关研究越来越 多，QCT在骨质疏松症早期预防中的价值也日 益受到关注^E3-18。

DXA作为世界卫生组织推荐的骨质疏松诊断 方法，主要优势在于操作的简单、方便性，测量 结果的相对准确性和较低的X线辐射剂量，特别 适用于大样本人群的筛查。QCT作为一种三维成 像测量技术，主要优势在于检测过程中选定的感 兴趣区仅为椎体中部的松质骨，能完全消除周围 小关节和软组织的重叠影响，检测得到的是真正 意义上的体积BMD,不受检测骨体积、形态的影 响，所以能更好地反映骨质疏松时BMD的变化。 另外，QCT的扫描图像可以直接用于椎体解剖学 形态的观察和诊断，DXA图像仅能显示椎体的压 缩变形（图1C、D,图2D),对椎体骨折的定性

图1男性受检者DXA和QCT诊断差异示例

Fig 1 Examples of diagnostic discordance of osteoporosis by DXA and QCT in men

A: 71岁，DXA检测腰椎和髋部BMD的T值分别为-2. 60和-2.99,诊断为骨质疏松，QCT测量腰椎BMD 为131.2 mg/cm³,诊断骨量正常，二者之间为大差异；B: 81岁，DXA检测腰椎和髋部BMD的T值分别为 -0.13和-2. 66,诊断骨质疏松，QCT测量腰椎BMD为121.1 mg/cm³,诊断骨量正常，二者之间为大差异； C:89岁，DXA检测腰椎和髋部BMD的T值分别为-0.32和-1.27，诊断骨量减低，QCT矢状位图像示L4 椎体骨折，检测腰椎BMD为59.8mg/cm³，诊断骨质疏松，二者之间为小差异；D: 70岁，DXA检测腰椎和 髋部BMD的T值分别为-1.92和-1.36，诊断骨量减低，QCT矢状位图像示T12、L2-5多发椎体骨折，检测 腰椎BMD为37.5mg/cm³，诊断骨质疏松，二者之间为小差异；DXA:双能X线吸收检测仪；BMD:骨密度

图2女性受检者DXA和QCT诊断差异示例

Fig 2 Examples of diagnostic discordance of osteoporosis by DXA and QCT in women

A: 67岁，DXA检测腰椎和髋部BMD的T值分别为-0.46和-0.51，诊断骨量正常，QCT检测腰椎BMD为 70.6mg/cm³，诊断骨质疏松，二者之间为大差异；B: 80岁，DXA检测腰椎和髋部BMD的T值分别为1.32 和-0.89，诊断骨量正常，QCT检测腰椎BMD为57.7mg/cm³，诊断骨质疏松，二者之间为大差异；C: 69 岁，DXA检测腰椎和髋部BMD的T值分别为-1. 08和-0. 24，诊断骨量减低，QCT矢状位图像示T12椎体骨 折，检测腰椎BMD为26.4mg/cm³，诊断骨质疏松，二者之间为小差异；D: 75岁，DXA检测腰椎和髋部 BMD的T值分别为0.94和-2.28，诊断骨量减低，QCT矢状位图像示T12椎体骨折，检测腰椎BMD为 47.0mg/cm³，诊断骨质疏松，二者之间为小差异；DXA:双能X线吸收检测仪；BMD:骨密度

诊断仍需依靠进一步的腰椎正侧位投照或腰椎CT 检查。

本研究结果表明，采用QCT对受试人群骨质 疏松的检出率与DXA之间差异有统计学意义 (P<0. 01)。首先，两种检测手段的校准方法不 同。DXA使用的体模是由固体羟基磷灰石构成 的，QCT则以液体磷酸氢二钾作为矿质标准。尽 管松质骨的羟基磷灰石和磷酸氢二钾校准标准很 接近，但是校准斜率仍存在微小差异（磷酸氢二 钾的等价密度稍低于羟基磷灰石的等价密度）； 这种差异在高密度区域更加明显^M。其次，DXA 检测的是面积BMD,二维成像技术自身存在的局 限性决定其不能把皮质骨和松质骨完全区分开来。 而松质骨的表面积与体积之比较大，其代谢转换 率也高于皮质骨，所以皮质骨存在理论上会降低 观察治疗变化的敏感性。此外，有研究表明， DXA在腰椎正位测量时可因骨质增生、韧带骨 化、椎小关节和间盘退变以及腹主动脉钙化等原 因，使测量产生误差（测定值高于实际值）²⁰。 而同一地区、同一民族的人群中，骨骼的外形和 几何尺寸都存在有个体差异，以上均会影响DXA 测量BMD的准确性。

本研究老年人群QCT和DXA诊断结果的一 致率为47.2%, QCT和DXA诊断结果不一致共 计324例（52. 8%)。QCT、DXA诊断结果存在 小差异的患者占总体受检者的46. 9% ,诊断结果 存在大差异的患者仅占5. 9%。二者诊断差异的 原因可能为：（1)椎体松质骨内骨小梁部分的不 均匀性；（2)椎体骨折骨小梁压缩（图1C、D, 图2D)或终板炎（图2B、D)导致的椎体局部 密度增高；（3)两种方法各自的测量误差。在 QCT和DXA诊断结果不一致的患者中，有26例 合并胸腰段椎体的重度压缩或骨折（QCT诊断为 骨质疏松）而DXA诊断结果为正常骨量，有1例 合并腰椎压缩骨折（DXA诊断为骨质疏松）而 QCT诊断为骨量减低；提示单纯利用QCT或DXA 诊断骨质疏松均可能存在_定的漏诊率。笔者认 为在临床症状和现有测量结果（DXA或QCT)明 显不符的老年人群中，增加和完善另_种检查方 法会在一定程度上有助于避免骨质疏松的漏诊，

促进骨质疏松的诊疗和防治。其中，QCT相对于 DXA辐射剂量较大，检查费用较高，实际操作过 程中需要严格的质量控制M,需要在临床工作中 结合具体情况合理应用。本研究27例同时合并胸 腰椎椎体的重度压缩或骨折的患者中，26例的 QCT结果均诊断为骨质疏松，提示在这部分人群 中，利用QCT测量BMD具有重要的临床诊疗 意义。

不同的检测方法对骨质疏松的诊断结果之间 存在差异，而同_种诊断方法测量不同部位骨密 度对骨质疏松的诊断结果之间也存在_定程度的 差异¹²²。本研究利用DXA同时测量腰椎和髋部 BMD诊断骨质疏松，二者的测量结果之间也存在 差异，这可能与几个原因有关：第_,不同部位 骨丢失的速度不同第二，与皮质骨相比，绝 经早期松质骨的丢失速度更快¹⁴ (尤其是股骨近 端）；第三，很多骨质疏松的继发因素（糖皮质 激素过量、甲状旁腺功能亢进、吸收障碍、肝脏 疾病、类风湿关节炎、药物等）首先影响的也是 脊柱的椎体，致使腰椎椎体首先发生骨质疏松； 另外，承重力也是_个导致生理学差异的已知因 素，髋部和股骨近端的BMD通常升高与其作为人 体主要的承重部位密不可分。

综上所述，腰椎定量CT检测BMD在老年人 群中对骨质疏松症的诊断具有重要价值。

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