定量CT（QCT）骨密度测量体模软件检测方法结合回归模型分析新疆地区维吾尔族与汉族成年女性腰椎骨密度
定量CT（QCT）骨密度测量体模软件检测方法结合回归模型分析新疆地区维吾尔族与汉族成年女性腰椎骨密度
【摘要】目的测量新疆地区维吾尔族及汉族成年女性腰椎骨密度（bmd),研宄新 疆地区成年女性骨密度现状，建立该地区两民族定量CT (QCT)腰椎BMD数据 库，探讨两种民族女性腰椎BMD随年龄变化的规律及差异。资料与方法使用16 排多层螺旋CT机和QCT 3000骨密度分析系统对17~87岁的937名符合健康标准 的乌鲁木齐及周边地区维吾尔族及汉族成年女性进行腰椎BMD QCT测量，用8种 回归模型拟合成年女性腰椎BMD随年龄的变化曲线，找出最佳拟合模型方程建立 参考数据库，按不同民族5岁分为1个年龄组，比较两组BMD的差异。结果 三次回归模型拟合程度均优于其他回归模型，拟合曲线的决定系数为〇.593~0.626 (/><0.00!)。维吾尔族女性腰椎出现峰值骨密度的年龄为25~29岁，早于汉族女性
定量CT（QCT）骨密度测量体模软件检测方法评估1型糖尿病患者股骨骨密度和骨强度
[摘要]【目的】采用定量CT评估1型糖尿病患者股骨骨密度和骨强度，并探讨其与胰岛素样生长因子-1 (IGF-1)的相关性。【方法】选择本院收治的25例1型糖尿病患者为观察组，选择同期在本院健康体检的25例健 康者为对照组。通过三维定量CT计算股骨不同部位体积骨密度(vBMD)和骨强度，检测血清IGF-1、骨特异性碱 性磷酸酶(&ALP)、骨钙素（sOC)、I型前胶原氨基端肽（PI NP),分析1型糖尿病患者股骨骨密度和骨强度与 IGF-1之间的相关性。【结果】与对照组比较，观察组股骨颈皮质vBMD明显降低[(582.5±27.7) mg/cm3 vs (558.1 士 31.9) mg/cm3, P <0.05];股骨粗隆总vBMD、皮质厚度和皮质横截面积显著降低[(258.4 士 42.9) mg/ cm3 vs(223.7士 27.3)mg/cm3;(3.3 士 0.7)mm vs(2.8 士 0.5)mm;(5.3 士 l_2)cm2 vs (4.3 ± 0.5)«112;均 P < 0.01]。与对照组比较，观察组屈曲比（BR)显著增加[(10.8 ±1.8) vs(12.9士 1.9), P <0.01〕。观察组和对照组血 清frALP、S〇C、PI NP水平比较，差异无统计学差异（P >0.05)。血清IGF-1与1型糖尿病患者股骨颈总vB- MD呈显著正相关性（r = 0.48;P <0.05)。【结论】定量CT发现1型糖尿病患者股骨粗隆间vBMD、皮质横截面 积和皮质厚度较低，血清IGF-1水平可昱著影响1型糖來病患者股骨颈总vBMD。
[关键词]股骨/放射摄影术；糖尿病，1型；体层摄影术，X线计算机；骨密度
双能X线骨密度仪是一种二维成像骨密度测 MD)及发育期间骨骼变化检测[1]。双能X线骨密量仪器，但其准确性有限,且不适合体积骨密度（vB- 度仪也不能区分皮质和骨小梁骨密度，不能测量横截面几何形状或生物力学参数。而定量CT可以利 用三维独立测量皮质和骨小梁隔室vBMD，也能评 估横截面几何形状和生物力学参数[2]。临床工作者 把定量CT这些特点用于相关临床研究如药物对髋 关节结构的影响，近端股骨机械负荷，髋关节骨折与 股骨强度和结构的关系等[35]。定量CT检测表明， 儿童和青少年1型糖尿病患者桡骨或胫骨vBMD较 低[6]。但是定量CT尚未用于1型糖尿病患者股骨 vBMD、横截面几何形状和生物力学参数的研究。 胰岛素样生长因子-l(IGF-l)是一种促正常生长和 发育的多肽，临床和动物实验均证实，体内注射 IGF-1可增加骨代谢和骨密度[7]。1型糖尿病患者 IGF-1发生紊乱，1型糖尿病患者低血清IGF-1值可 能导致患者骨密度降低[8]。本研究通过定量CT来 测量股骨vBMD、评估横截面几何形状和生物力学 参数的临床意义，旨在探讨1型糖尿病患者股骨骨 密度和骨强度与IGF-1之间的相关性。
1材料和方法
I. 一般资料选择2015年2月至2016年2月北 京市通州区中西医结合医院收治的25例1型糖尿 病患者的临床资料，将其分为观察组，其中男13例， 女12例，年龄(38.1 士7.1)岁。入选标准：①糖尿病 病程>3个月；②无肾脏疾病[尿白蛋白/肌酐>300 mg/g;肾小球滤过率<60 mL/(min • 1.73 m2)]; ③无糖尿病性视网膜病变;④无慢性疾病;⑤无限制 的体力活动。排除标准:①服用钙制剂者;②服用影 响骨代谢的药物或激素。选择同期在本院健康体检 的25例健康者为对照组。本研究经研究对象友其 家属知情同意并均签署知情同意书。两组患者一般 资料比较，差异无统计学意义，具有可g性，见表1。
表1两组研究对象一般资料比较(S士
|
指标 |
观察组 (n =25) |
对照者 (« =25) |
P |
|
年龄（岁） |
38.1 士7.1 |
35.6 士 5.5 |
0.28 |
|
发病年龄（年） |
22.7 士9.8 |
— |
— |
|
体质量指数(kg/cm2) |
23.1 士 2.5 |
23.6 士 2.4 |
0.48 |
|
糖化血红蛋白（％> |
7.5 士 0.8 |
6•。土 0.5 |
0.17 |
|
胰岛索剂量(kg/d) |
0.84 士 0.18 |
— |
— |
|
视网膜病变无视网膜病变 |
20 |
— |
— |
|
轻度视网膜病变 |
5 |
— |
— |
|
尿白蛋白/肌酐比值（mg/g) |
11.3 士13.7 |
10.5 土9.8 |
0.62 |
|
目前吸烟者(例） |
8 |
10 |
0.41 |
|
饮酒(g/d) |
21.4 士 9.2 |
21.3 土 8.5 |
0.95 |
1.2方法
1.2.1血液生化检测所有受试者在空腹状态下抽 取静脉血，并迅速储存在一80°C。通过全自动生化 分析仪(深圳迈瑞公司）检测血清总蛋白（TP)、碱性
磷酸酶(ALP)、白蛋白（ALB)、总胆固醇(TC)、髙密 度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇 (LDL-C)等。通过ELISA试剂盒（上海邦奕生物科 技有限公司）检测血清甲状旁腺激素（PTH)和IGF- 1水平。通过全自动发光免疫分析仪（德国西门子 公司）及其配套试剂检测骨代谢标志物：骨特异性碱 性磷酸酶(B-ALP)、骨钙素（sOC)、I型前胶原氨基 端肽(PINP)。
2. CT数据采集采用定量CT(日本东芝公 司，Aquili〇nl6)对仰卧位受试者进行左侧股骨扫 描。扫描参数：12〇 kv，125 mAs，厚度1.0 mm，视 野40 cm，床高90 cm。在扫描过程中通过校准模 型(美国Mindways公司），把CT值转换成骨密度 比例。
3. 分析股骨vBMD、横截面几何形状采用定 量CT分析软件对数据进行分析，计算股骨近端vB- MD、几何形状。根据几何轴计算股骨颈横截面数 据。分别计算总vBMD、皮质vBMD、皮质周长、皮 质厚度、总横截面积和皮质总横截面积。
1.2.4股骨颈、粗隆间、股骨干力学参数检测股骨 颈、粗隆间和股骨干的横截面惯性矩（CMSI)、截面 模量(SM)和屈曲比（BR)。CMSI定义为横截面各 微元面积和各微元至截面轴线距离的二次方乘积积 分;SM定义为横截面绕其中性轴的惯性矩除以由 中性轴到截面最外边缘的距离。
1.3统计学分析所有数据采用SPSS 17.0统计软
件进行分析，计量资料采用均数士标准差(I士 s )表 示，组间比较采用《检验，相关性分析采用Pearson's 相关系数，P <0.05表示差异具有统计学意义。
2结果
2.1两组研究对象生化指标及骨代谢标志物水平
比较见表2。
表2 :两组研究对象血f生化指标和骨代谢
标志物水平比较(x士 s，《 =25)
|
指标 |
i型糖尿病患者 |
对照者 |
P |
|
TP (g/dL) |
7_2 士 0.5 |
7.4 士 0.6 |
<0.05 |
|
ALB (g/dL) |
4.5士 0.3 |
4_8 士 0_31 |
<0.01 |
|
ALP (U/L) |
265.5 士 92.6 |
225.8 士 58.7 |
0.16 |
|
TC(mg/dL) |
201.2 士 34.6 |
207.7 士 27.7 |
0.48 |
|
HDL-C(mg/dL) |
67.8 士 18.4 |
53.7 士 9.4 |
<0.01 |
|
LDL-C (mg/ dL) |
108.8 士 22.3 |
123.0 士 24.1 |
0.07 |
|
PTH(pg/mL) |
35.9 士 14.8 |
35.5 士 11.1 |
0.89 |
|
IGF-1 (ng/mL) |
130.4 士 34.2 |
158.0 士 35.03 |
<0.05 |
|
frALP(Mg/L) |
16.7 士 11.4 |
14.0 士 5.7 |
0.41 |
|
sOC( ng/mL) |
5.9 士 2.7 |
5.7 土 2.8 |
0.82 |
|
PINP (Mg/L) |
42.7 士 37.2 |
47_1 士 19.3 |
0.68 |
观察组患者血清TP、ALB、IGF-1水平显著低 于对照组，血清HDL-C水平显著高于对照组，差异 具有统计学意义(均P <〇.〇5);两组间其他生化指 标及血清骨代谢标志物水平比较，差异无统计学意 义（均 P >0.05)。
2.2两组股骨vBMD和横截面几何形状比较观
察组股骨颈相关指标与对照者比较，观察组皮质 vBMD较对照组低，差异具有统计学意义（P <
II. 05);观察组粗隆间相关指标与对照组比较，观察 组总vBMD、皮质厚度、皮质横截面积显著低于对照 组，差异均具有统计学意义(均P <〇.〇5);观察组股 骨干相关指标与对照组比较，观察组皮质周长、皮质 横截面积显著低于对照组，差异具有统计学意义(均 P <0.05)，见表 3。
表3两组研究对象定量CT检测相关数据比较(S士 s)
|
指标 |
1型糖尿病 患者（n =25) |
对照者 (n =25) |
P |
|
股骨颈总vBMD (mg/cm3) |
266.4 士 33.6 |
292.1 士 51.2 |
0.08 |
|
皮质 vBMD (mg/cm3) |
558.1± 31.9 |
582.5 士 27.7 |
<0.05 |
|
皮质周长(cm) |
10.4 士 1.3 |
10.8± 1.5 |
0.31 |
|
皮质厚度（mm) |
3.1 士 0.6 |
3.5 士 0_8 |
0.15 |
|
总横截面积（cm2) |
9.9 士 1.3 |
9.7 士 1.2 |
0.58 |
|
皮质横截面积(cm2) |
2.7 土 0.4 |
3-1 士 0.7 |
0.12 |
|
粗隆间总vBMD (mg/cmM |
223.7 土 27.3 |
258.4 士 42.9 |
<0.01 |
|
皮质 vBMD (mg/cm3) |
653.9 土 32.7 |
667.3 士 23.6 |
0.19 |
|
皮质周长(cm) |
16.0 士 0.65 |
16.5 士 1.0 |
0.24 |
|
皮质厚度(mm) |
2.8 士 0.5 |
3.3 士 0.7 |
<0.01 |
|
总横截面积（on2) |
19.7 士 1.6 |
20.5 ± 2.0 |
0.26 |
|
皮质横截面积(cm2) |
4.3 士 0.5 |
5.3 士 1.2 |
<0.01 |
|
股骨干总vBMD (mg/cm3) |
583.9 士邱.3 |
629.4 士 82.4 |
0.15 |
|
皮质 vBMD (mg/cm3) |
965.2 士 65.5 |
982.0 士 57.2 |
0.56 |
|
皮质周长（cm) |
9.8 士 0.5 |
10.3 土 0.4 |
<0.05 |
|
皮质厚度(mm) |
5.8 士 0.4 |
6.5 士 1.2 |
0.07 |
|
总横截面积(cm2) |
8.9 士 3.3 |
8.8 士 0.7 |
0.88 |
|
皮质横截面积(cm2) |
4.6 士 0.5 |
5.4 士 0.8 |
<0.05 |
2.3两组生物力学参数比较如图1所示，在股骨
颈及股骨干，两组间CMSI、SM和BR无统计学差 异。在粗隆间，与对照者比较，1型糖尿病患者BR 显著增髙[(10.8 士 1.8) vs(12.9± 1.9)]，差异具有 统计学意义（P<〇.〇l),但是两组间CMSI和SM 比较，差异无统计学意义(P>〇.〇5)。
数比较
2.4血清IGF-1与定量CT检测的相关指标的相关
性分析如表4所示，1型糖尿病患者血清IGF-1 值与股骨颈总vBMD呈显著正相关性（r =0.48，P <〇.〇5);与股骨颈和粗隆间皮质横截面积正相关， 但无统计学意义（P >0.05);与股骨颈和粗隆间BR 呈负相关，但无统计学意义（P >〇.〇5)。
表4血清IGF-1和定量CT检测相关性分析（„=25)
|
指标 |
1型糖尿病患者 |
对照组 |
|
|
|
r |
P |
r |
P |
|
|
股骨颈 |
|
|
|
|
|
总 vBMD (mg/cm3) |
0.48 |
<0.05 |
0.14 |
0.58 |
|
皮质 vBMD (mg/cm3) |
-0.12 |
0.64 |
0.31 |
0.18 |
|
皮质周长(cm) |
0.07 |
0.83 |
一0.39 |
0.13 |
|
皮质厚度（mm) |
0.38 |
0.13 |
0.04 |
0.93 |
|
总横截面积（cm2) |
0.09 |
0.78 |
-0.08 |
0.73 |
|
皮质横截面积(cm2) |
0.45 |
0.06 |
0.02 |
0.97 |
|
CMSI (cm4) |
—0.05 |
0.88 |
— 0,14 |
0.63 |
|
SM (cm3) |
— 0.02 |
0.91 |
~0.05 ；( |
0.87 |
|
BR |
-0.45 |
0.07 |
-0.12 |
0.67 |
|
粗隆间 |
|
|
|
|
|
总 vBMD ( mg/cm3) |
0.29 |
0.27 |
0.25 |
0.31 |
|
皮质 vBMD (mg/cm3) |
-0.24 |
0.32 |
0.35 |
0.17 |
|
皮质周长(cm) |
-0.05 |
0.89 |
-0.15 |
0.54 |
|
皮质厚度(mm) |
0.38 |
0.13 |
0.18 |
0.45 |
|
总横截面积(cm2) |
0.05 |
0.89 |
-0.14 |
0.57 |
|
皮质横截面积(cm2) |
0.37 |
0.17 |
0.04 |
0,84 |
|
CMSI (cm4) |
-0.08 |
0,79 |
-0.21 |
0.42 |
|
SM ( cm3 ) |
— 0.05 |
0.88 |
-0.18 |
0.52 |
|
BR |
-0.43 |
0.08 |
-0.22 |
0.38 |
|
股骨干 |
|
|
|
|
|
总 vBMD (mg/cm3) |
0.25 |
0.35 |
-0.07 |
0.83 |
|
皮质 vBMD (mg/cm3) |
0.14 |
0.65 |
-0.18 |
0.62 |
|
皮质周长(cm) |
-0.05 |
0.88 |
0.36 |
0.33 |
|
皮质厚度(mm) |
0.34 |
0.21 |
0.03 |
0.95 |
|
总横截面积(cm2) |
0.38 |
0.14 |
0.35 |
0.47 |
|
皮质横截面积(ctn2) |
0.17 |
0.53 |
0.14 |
0.69 |
|
CMSI(cm4) |
-0.18 |
0.52 |
0.35 |
0.34 |
|
SM (cm3) |
-0.18 |
0.52 |
0.35 |
0.33 |
|
BR |
-0.27 |
0.35 |
0.03 |
0.96 |
3讨论
本研究结果表明，定量CT证实1型糖尿病患 者股骨皮质不稳定，与健康对照组比较，股骨粗隆 间、皮质厚度和皮质横截面积较低。研究显示，定量 CT是评估1型糖尿病患者vBMD的主要方法 本研究通过定量CT对1型糖尿病患者股骨近端进 行相关指标检测，旨在探讨1型糖尿病患者股骨骨 密度和骨强度与IGF-1之间的相关性。
研究显示，定量CT检测绝经后女性或老年女 性股骨近端的vBMD可以预测髋部骨折[1°]。定量 CT检测的股骨近端骨几何形态与骨强度密切相关。 Ito等[11]研究显示，定量CT检测的股骨近端的皮质 横截面积，可以预测老年女性股骨粗隆间骨折。研 究已证实，横截面积可用来评估骨的压缩强度[11]。
一些研究显示，股骨颈骨折与股骨近端低CMSI、 SM和髙BR相关[n’12]。一个较长的髋轴长和颈轴 宽与绝经后女性骨密度降低导致的髋部骨折相 关[13]。关于股骨近端结构特征是否是骨折最重要 的危险因素仍未达成共识。研究显示，股骨近端的 壁较薄部位容易弯曲，与骨密度无关[11]。以上研究 提示定量CT检测股骨近端vBMD、皮质横截面积、 髋轴长和颈轴宽等对预测骨折有重要的临床意义， 而本研究结果表明，1型糖尿病患者股骨粗隆间vB- MD、皮质横截面积和皮质厚度较低，BR较高，其将 来可能会面临高风险的股骨粗隆间骨折，提示1型 糖尿病患者需定期检测股骨骨密度及骨强度，若指 标异常需给予相关的临床干预措施。1型糖尿病患 者股骨粗隆间BR高于对照者，可能是由于不同组 间粗隆间皮质厚度不同，与股骨颈或股骨干无关。
观察组与对照组骨代谢标志物B-ALP、sOC、 PINP水平比较，差异无统计学意义，可能与本研究 研究对象样本量不大结果存在偏畸有关，尚需增大 样本量进一步研究。1型糖尿病患者骨密度缺陷的 相关作用机制目前仍不清楚，但患者均存在肝门静 脉胰岛素循环缺乏[14]。1型糖尿病患者IGF-1紊乱 容易发生骨密度缺失。在1型糖尿病动物模型中， 补充IGF-1水平可使骨愈合显著改善[15]。特定的 IGF-1基因失活的转基因小鼠模型，表现为皮质横 截面积减少，骨膜周长减少[16]。与此同时，Jiang等 人在成骨细胞靶向IGF-1转基因小鼠中观察到更长 的皮质宽度和增加的皮质横截面积[17]。本研究结 果显示，1型糖尿病患者血清IGF-1水平明显低于 对照组，差异具有统计学意义，且血清IGF-1水平与 1型糖尿病患者股骨颈总vBMD呈正相关，提示血 清IGF-1对维持1型糖尿病患者股骨总vBMD有重 要意义。
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