定量CT骨密度测量 QCT骨密度测量体模软件系统检测法 在骨质疏松症 诊治中的临床应用

国际临床骨密度学会（ISCD)在2007年根据 Engelke等十一位国际著名专家组意见,形成了 QCT 和外周定量CT(pQCT)骨密度测量在骨质疏松诊疗 的临床应用共识，

引言

定量CT骨密度测量（QCT)约在1980被用于 临床,它是一种真正三维的体积骨密度测量技术，与 其它密度测量技术相比具有许多优越性:首先，皮质 骨和松质骨能够被分离出来，松质骨感兴趣容积 (V0I)很大程度上不受脊柱退行性变的影响；其次， 可以应用3D几何测量参数。QCT主要用于脊柱、 股骨近端、前臂和胫骨的骨密度测量。大约在同一 时代，双能X线骨密度仪（DXA)由于具有精密度 高，电离辐射剂量小，实用，操作简单，费用低的特 点，成为了 BMD测量的标准。在过去的二十年里， 用DXA测量得到的脊柱和髋部的面积BMD成了骨 质疏松诊断和药物开发的主要评价手段。

近年来，对QCT的兴趣又有所增加。首先是 CT技术的高速发展，特别是螺旋CT的引进，使对 除了脊柱之外其它部位（如：股骨）的容积扫描和采 集成为可能。另一个原因是CT独特的功能可以将 皮质骨和松质骨分开测量，CT还能提供骨的几何学

和骨小梁结构方面的信息。

鉴于对QCT兴趣的增加及3D QCT的广泛应 用，ISCD希望通过回顾分析QCT的临床应用情况， 对QCT临床应用的共识做出更新。

QCT扫描技术

[4]       CT

[4]       CT校准

CT扫描是基于X线技术，在临床CT机是将物 质的衰减系数与水的X线吸收系数做校准。在经 过适当校准的CT扫描仪上，水的CT值为0。因此, 与DXA不同，所有的CT扫描仪都进行了同等校

准。

[4]       CT数据采集

CT扫描时，首先获取定位像（称为scout或 topogram),用来确定扫描范围和定位。在单排和双 排CT,可以做单层扫描。现在多排螺旋CT都采用 螺旋体积采集。

[4]       CT图像重建

CT图像生成分为两个步骤:第一个步骤是原始 图像的数据采集，第二个步骤是体层重建，它将采集 的数据应用数学的方法加以计算。将这两个步骤分 开是很重要的，因为操作者可以根据需要选择这两 个步骤中的一系列参数，这些参数会影响图像的质 量。例如扫描参数KV、MAS、床高和螺距等，以及重 建F0V、层厚和重建函数（Kernel)参数均可影响测 量结果，所以要求QCT扫描和重建参数要保持一 致。

2•定量 CT(QCT骨密度测量体模软件系统检测法)

广义的QCT是指所有非肉眼的对CT图像进行 分析的方法，一般需要有专门的软件来分析CT图

像获得定量参数。实际上在骨质疏松领域，）CT就 是指定量CT骨密度测量技术。即采用适当的体模 和软件对人体特定部位的骨密度进行测量，主要是 腰椎椎体的松质骨测量，也可以用于其他部位。 Q C T所测得的骨密度是三维的，或称为体积骨密 度。目前有专业QCT骨密度测量系统，由体模和分 析软件组成，可以用于几乎所有的临床CT机，主要 测量 和 。

[5]       脊柱QCT骨密度测量体模软件系统检测法

腰椎QCT是QCT骨密度测量标准操作规程之 一，以往选择T12到L4中的三至四个椎体进行扫 描，在每个椎体的中间扫描一层，层厚8 ~ 10 mm。 现在由于螺旋CT的引进，扫描方案倾向于扫描 T12-L3中的两个完整椎体，扫描范围局限在两个椎 体的原因是为了最大限度减少患者的辐射量。此 外，螺旋CT扫描厚度也由8 ~ 10 mm大幅减少到1 ~3 mm，从而提高了断层图像的空间分辨率。在脊 柱单层QCT，主要的测量结果都是在椎体中间层面 松质骨中选取椭圆形或头盔形感兴趣区的BMD值。 伴随螺旋CT技术的引进，在椎体完整采集的基础 上，脊柱3DQCT得到了发展。目前，有专业QCT测 量系统（如 QCT Pro，Mindways Software，Inc.， Austm，TX)和一些大学开发的先进的研究工具可 用于 维 析。

2.          2股骨近端QCT骨密度测量体模软件系统检测法

与脊柱3D QCT相比，髋部3D QCT刚刚应用不 久，临床标准尚未建立。股骨近端3D QCT是在全 身CT扫描仪上进行的，扫描范围通常是股骨头上1 ~2 cm到股骨小转子下几厘米。到目前为止，仅有 一款商业软件包和少量大学开发的研究工具可用于 髋关节3D分析。原则上感兴趣容积区选择在股骨 颈、股骨粗隆和粗隆间区域，但是不同分析方法之间 存在很大差别，而且相关标准也未建立。

2%辐射剂量

现代螺旋CT采用自动曝光技术最大限度减少 扫描个体的辐射暴露。辐射剂量的减少程度取决于 解剖位置。与标准扫描方案相比，肩关节、肺部和骨 盆扫描的辐射剂量减少最明显，这些部位剂量减少 能达到50%以上。QCT的辐射剂量以有效剂量来 表示，单层扫描3个椎体，小于0.2(mSQ，而三维2 个椎体扫描约为1.5(mSQ，股骨近端扫描剂量会 些。

'•QCT骨密度测量体模软件系统检测法参数

密度测量技术的作用是通过测量某些参数来反

映骨的强度，预测骨折危险以及评估年龄的影响和 治疗的效果。骨密度（JMD)是最重要一个参数。 然而，骨密度并不能完全解释骨的强度，还有其他参 数可以改善骨折预测。QCT比DXA更适合于实现 这一目的，因为QCT是一种3D技术，除了可以测量 骨密度之外，还可以测量骨的3D几何参数。

3.1 BMD测量

在QCT测量中，骨密度是通过将椎体CT值与 已知密度的标准体模进行校准获得的。与DXA不 同，QCT测量的骨密度单位为mg/cm³,是一种容积 测 量 方 法， 单 层 QCT (  层 厚  的 ) 和 3D

QCT都是如此。3D QCT的测量结果通常用BMD (容积BMD)表示，或简称为BMD。骨矿含量 (BMC)可以通过骨密度（BMD)和已知的体积计算 。

DXA测量是被测容积的投影而不是容积本身， 因此，它测量的是所谓的区域骨矿密度（BMDa)，单 位为//cm²。我们主张在将来要将DXA测得的 BMDa与QCT测得的BMD严格地、明确地区分开

3.2% 质骨和松质骨的

QCT 将 质骨和 松质骨 开 ， 这QCT骨密度测量体模软件系统检测法 的一种优势，因为脊柱松质骨的代谢活性是皮质骨 的八倍，所以，QCT测得的与年龄相关或治疗相关 的骨密度（BMD)变化，比DXA测得的整个椎体（皮 质骨和松质骨）的区域骨密度（BMDa)变化大。由 于CT空间分辨率的限制，脊柱皮质VOI的准确测 量有 。

新的螺旋扫描方案，尤其是髋关节扫描，可能更 适合用于皮质厚度测量，因为它使用了更薄的层厚 (1 [ 3 mm)，而且髋部的骨皮质厚度也较椎体厚。 现代多层螺旋CT扫描仪可以提供各向同性的空间 分辨率（最低达0.5 mm³)，而旧扫描仪的轴向分辨 率通常仅有2 mm。

3.3骨几何形态的影响

许多研究表明：几何学参数与骨折最大荷载有 着很高的相关性。脊柱终板区面积、横截面区或椎 体表面提高了骨密度与骨折荷载的相关性，股骨颈 横截面区、颈部轴长和皮层厚度被视为骨折载荷的 独立预测因子。

理论上，几何学参数对骨结构强度的预测应当 是更加精确的，因为几何学参数同时考虑了骨成分 和骨结构对空间结构的影响，而不是单纯考虑骨量。 4•关于QCT诊断骨质疏松，骨折预测和监测的总体意见

4.1骨质疏松诊断

一般来说，诊断时首先要回答这样一个问题:诊 断对象是健康的？患病的？还是处于中间状态？基 于这样的目的，我们需要对疾病作出定义。并且诊 断标准必须是明确的。理想的状态是：能够通过一 个定量的标准来评估疾病的严重程度，而且能够基 于这样一个标准来指导疾病的治疗。

关于骨质疏松症这个概念的定义是：骨质疏松 症是一种表现为由于低骨量、骨微细结构遭到破坏 导致骨脆性和骨折风险增加的一种疾病。但是，这 个定义并没有提供一个明确的诊断标准来指导判定 患者是否存在骨质疏松。它仅仅明确指出：低骨量 和骨微结构破坏是骨质疏松症的两个基本特征。目 前，临床上还没有关于骨微细结构和骨脆性的测量 工具，因此，DXA所测得的BMD?成为诊断骨质疏 松症的主要方法。

WHO专家组基于脊柱、髋关节和前臂DXA测 量所获得的BMD?制定出骨质疏松症的诊断标准， 该标准使用T值这个概念，将患者分为四个等级：

正常：BMD? T 值！ -1.0

低骨量"BMD? T值介于-1. 0和-2. 5之间

骨质疏松：BMD?T值"-2.5

严重骨质疏松_：BMD_aT值"-2.5，并有至少 一处脆性骨折

有一点必须清楚：该骨质疏松症诊断分级仅仅 适用于DXA，并不适用于包括QCT在内的其它密度 测量技术。因为所有其它技术在正常人群中的标准 差和与年龄相关的骨量流失与DXA是不同的。因 此，如果根据WHO对骨质疏松症的定义，将T值" -2. 5这个标准应用在脊柱QCT中，诊断为骨质疏 松症的患者人数将会增加。

许多研究都提到QCT和DXA之间T值不一致 的问题。但仅有三个研究（一个关于男性，两个关 于女性）更深人地比较了 DXA和螺旋单层）CT之 间T值的差异。尽管WHO标准仅适用于DXA，基 于同等敏感性和特异性这个基础，可以在）CT中使 用等效T值这个概念。详细内容将在下面一“脊 柱QCT骨密度测量体模软件系统检测法能用于诊断骨质疏松症吗？”一这一章节 详细介绍。

4. 2骨折预测

人们在使用为DXA量身定制的WHO诊断标 准的同时，越来越关注该标准中未包含的其它重要 骨折危险预测因子，如：年龄。因此，未来的治疗方

案将会是在BMD? T值诊断分级的基础上，结合骨 折绝对危险因素评估一起来制定。具体的细节还在 进一步讨论中，包括患者年龄和其它一系列导致骨 质疏松性骨折的临床危险因素（如：体重指数、50岁 以后发生的脆性骨折、糖皮质激素的使用、类风湿性 疾病、吸烟、过度饮酒、父母有骨折病史），以及低骨 密度将会被考虑其中。最新的德国骨质疏松症诊治 指南使用年龄、骨密度和普遍性椎体骨折来评价绝 对骨折危险度。患者个人的绝对骨折危险度可以通 过模型中个体相对危险因素计算得来。如果将从患 者测得的骨密度值作为预测骨折危险度的决定性因 素，那么，必须计算出与该患者同龄相关人群的骨折 相对危险度（RR)。

相对危险度（RR)与标准化相对危险度（sRR) 的2次方成正比。

标准化相对危险度$ CR)通常是用相关年轻人 群的标准差对非标准化危险梯度进行校正后获得 的，因此，如果要用QCT骨密度测量体模软件系统检测法来计算患者的骨折绝对危 险度，必须首先获取参照数据和危险梯度。

有关脊柱和髋部单层及3D QCT的一系列不同 人群参照数据已经发表。但由于这些研究均没有包 含年轻个体$ <65岁）的参照数据，所以不能使用这 些数据将危险梯度标准化。

可以通过以骨折为终点的前瞻性队列研究获得 危险梯度。关于QCT的前瞻性队列研究很少。作 为一种替代方式，如果将基于DXA的金标准平行地 运用于QCT，这些研究可能会采用横向研究的方 法。在这样的情况下，经过校正后的标准化年龄校 正比值比可以作为QCT的标准化危险梯度来使用。 最近的德国骨质疏松症诊治指南中，对各种年龄校 正标准化危险梯度模型做出了总结。

[6]       '监测

一种以监测为目的的密度测量方法就是监测时 间间隔$ MTI )，MTI是由计算最小有意义变化 (LSC)后得到的。LSC指的是在95%可信区间内获 得的改变，以百分比表示。MTI定义为两次测量之 间的时间间隔，所以变化上与LSC是一致的。MTI 通过计算研究对象的队列中位纵向应答率后获得。

作为一个监测技术，它的精确度和治疗后（如： 药物干预）的预期反应率必须是可知的。

如果用骨密度$BMD)来监测抗吸收药物治疗 疗效，DXA的BMD?变化与骨折危险度变化之间的 关系并不十分紧密。因此，不考虑技术应用层面上 的因素，监测BMD?的变化，它的价值是有限的。但是，这不是本文重点介绍的内容。

关于下述ISCD共识指南的几点说明_：

•所有指南均是由专家组依据证据的质量进行分 类，证据质量包括良好、中等、较差三个等级：

。良好一在代表性人群中运用良好的设计方 案，方法获得的证据。

。中等一证据足够支持研究结果，但证据的可 信度受个体研究数量，质量或可重复性的限制。

。较差一证据不足用来评估研究结果，原因可 能是数量或质量有限，设计和路线实施存在明显错 误，证据或信息连续性欠佳等。

•推荐强度包括A、B、C三个等级：

。1级—证据明确，强烈推荐；

。BK—证据支持，推荐；

。CK—根据专家意见作出的推荐。

•适用范围包括W和L两个等级：

。W—适用于世界范围内使用；

。L—适合当地使用。

•必要性也被反映出来，如果标有“必要”，则表 明一这种方法的适应症或实施过程，它的健康获 益要大于风险，必须应用于所有患者且长期预期得 益应当不小。

ISCD共识：腰椎QCT骨密度测量体模软件系统检测法技术要点 +CD共识

•单层QCT，扫描必须包括L1-L3,3D QCT扫描 必须包括L1、L2等级：中等-B-W-必要

理由：单层8 ~ 10 mm层厚QCT和3D QCT在

评价腰椎椎体中部松质骨骨密度上的效能几乎是同 等的。

新的研究中，单层CT扫描方案通常包括L123 椎体或L1-L4椎体。如果L1-L3中的一个椎体不具 备评估的条件，通常用T12或L4椎体来替代。

由于3D QCT的辐射剂量要比单层QCT大，因 此，3D QCT通常只扫描L1和L2两个椎体。如果 L1或L2中的一个椎体不具备评估的条件，通常用 T12或L3椎体来替代。

[7]       脊柱QCT能用于评估骨折风险度吗？

ISCD共识

对绝经后妇女，QCT测量获得的脊柱松质骨 BMD与DXA前后位获得的脊柱BMD至少具有同 样预测椎体骨折的能力。没有足够证据显示该指南

适用于男性。

等级：中等-B-W-必要

理由：各种针对同一人群的脊柱PA-DXA和 QCT的横断面研究可以计算出年龄校正后的标准 化风险梯度。在所有研究中，QCT可以和PA-DXA 一样，或者较后者更好地预测脊柱骨折。

讨论_：）CT测得的松质骨BMD可以用来预测 脊柱骨折，但其尚缺乏已发表的前瞻性研究，在这一 点上较DXA略有欠缺。有两个研究调查了椎体骨 折之外的其它骨折，但其中只有Begot等报道了优 势比（OR)。在该研究中，QCT与DXA对外周骨骨 折$ C ◦ 18 s ’骨折、锁骨、肱骨和跖骨骨折）的标准化 的OR值无显著差异。将来，前瞻性骨折研究中应 包括QCT，使其证据等级得以提高。

ISCD共识

•还没有足够证据支持能将脊柱）CT应用于男

或女   骨 度 测中。

等级：良好-A-W-必要

理由：目前仅有一个横向研究探讨了脊柱QCT 和DXA两者在髋关节骨折预测方面差异。该研究 认为：脊柱QCT测量松质骨BMD在预测髋部骨折 的能力上不如DXA。另一个研究探讨了脊柱QCT 和髋关节骨折预测之间的关系，但没有给出相对危 险度（RR)或OR。

脊柱QCT能用于诊断骨质疏松症吗？

ISCD 共识

• WHO诊断分级标准不能被应用于DXA以外的 其它测量技术，因为这些测量技术在股骨颈、全股 骨、腰椎或者桡骨远端1/3测量获得T值与DXA衍 生出的T值是不同的。

等级：良好-A-W-必要

理由：WHO诊断标准的定义仅仅适用于DXA。 DXA以外的其它技术还没有类似的分级标准，并不 能说明这些技术存在问题，而是说明WHO分级标 准存在某些不足。WHO分级标准的局限性是有历 史原因的，因为WHO分级标准制定的时候，仅有 DXA提供了适当的流行病学资料。在脊柱，QCT测 得的T值比DXA测得的T值低。

T值定义了一个非年龄依赖性阈值，该阈值取 决于DXA对相关正常年轻人群测得的平均BMD和 标准差。WHO标准的固有缺陷在于该标准不适用 于其它密度测量技术，这是由于其它密度测量技术 的标准差和与年龄相关的骨丢失，与DXA相比是不 同的。而且，一些研究比较了 DXA和脊柱QCT在区分骨折方面的差异，可能可以通过这些研究计算 出等同于DXA(阈值T= -2.5)的脊柱）'（诊断阈 值。

临床应用中，单层QCT脊柱松质骨BMD，骨量 减少的阈值为120 mg/_Cm³(相当于DXA的T值= -1.0 )，骨质疏松症的阈值为80 mg/cm³ (相当于 DXA的T值=-2.5)。专家建议的平均T值=- 3.4。

如上所述，对于不同的密度测量技术，首先必须 获取年龄校正标准化危险梯度，该梯度取决于参照 数据，因此具有种群依赖的特点。目前，还没获得用 来诊断的年龄依赖的准确Z值。最近出版的德国 指南推导出了女性年龄依赖QCTZ值。基于BMD 和年龄，脊柱和髋部的10年绝对骨折危险度为 20 \。

绝对骨折风险的使用也将提高不同测量方法间 的可比性。例如，脊柱QCT诊断阈值T值=- 3.3，是根据普遍性椎体骨折时，脊柱DXA和QCT 在相同的敏感度基础上计算出来的。但是，由于脊 柱QCT年龄校正标准化危险梯度较高，）CTET 值=- 3.3时计算出来的该人群骨折风险度比脊柱 DXA T值=-2. 5时计算出来的该人群骨折风险度 高。使用绝对骨折危险度可以最大程度减少这种差 异。

[8]       脊柱QCT能用于指导初始化治疗吗？

ISCD共识

•脊柱和股骨中轴DXA测量是指导治疗的好方 法，如有可能，应尽量使用。但是，如果无法进行中 轴DXA检查，而脊柱QCT使用特定阈值，结合临床 危险因素评估后认为存在骨折的可能，则可以开始 药物治疗。

等级：中等-B-W-必要

理由：如第二节所述，脊柱）CT的可用于脊柱 骨折的预测。因此，如果由QCT测得的脊柱BMD 的足够低，同时有其他危险因素存在，开始初始化治 疗是合适的做法。但是，目前这一建议仅仅是专家 的意见，因为目前还没有足够的科学证据来界定 QCT的阈值。

[9]       脊柱QCT能用于疗效监测吗？

ISCD 共识

腰椎QCT测量松质骨BMD能用于监测与年 龄、疾病和治疗相关的BMD改变。

等级：中等-B-W-必要

理由：相对于25岁时的BMD，25 [ 75岁腰椎松

质骨BMD每年减少1\ ~ 1. 2\ (平均：1. 18\ )。 相对于50岁时的BMD，更年期妇女的QCTBMD下 降加速，每年减少约1. 8 ~ 2.2% ;绝经后妇女，BMD 每年减少1. 5\ ~ 1. 8\ (平均：1. 67% )。QCT测得 的脊柱松质骨BMD测量精度，介于1.3%和2.4% 之间，最小有意义变化（L SC)介于3. 3 %和6. 6 %之 间。因此，如果有2%的变化，监测间隔时间（MTI) 将介于1.7和3. 3年之间；1%的变化，MTI将是原 来的两倍。

大部分文献的参照数据还包含男性的数据。男 性的年龄相关性变化比较小（平均：0. 91% )，而且 没有骨质流失加速期。相对于25岁时的BMD，男 性的骨质流失每年处于0. 85%和1. 05%之间，假设 在2%的精度情况下，MTI为5 ~6年。

治疗方面，脊柱3D QCT已被成功地用于监测 女性在使用阿仑、雷洛昔芬，甲状旁腺素后松质骨 BMD变化的前瞻性研究。也有关于使用旧的单层 QCT监测阿仑膦酸钠、降钙素、钙剂、雌激素、运动 疗法、泼尼松、甲状旁腺素和替勃龙治疗后BMD变 化的前瞻性研究报道。大多数研究主要是关于绝经 后女性的评估，但也有部分绝经前或绝经后早期女 的相关 。 还 有   关于 和

DXA。在男性中，有关于使用旧的单层QCT对阿 仑/甲状旁腺素、睾酮和钙剂治疗效果的前瞻性研究 。

QCT的质量保证和质量控制（QA/QC)

ISCD 共识

•对QCT而言，不同设备骨密度测量不能直接比 较

等级：良好-A-W-必要

•对QCT而言，在前瞻性试验或临床稳定设备的 等效研究上，必须独立确保不同设备在骨折危险度 测上的 定 。

等级：良好-B-W-必要

•在临床应用前，必须对操作者和分析者进行特 定QCT设备的教育和培训 等级：良好-A-W-必要 •必须定期进行质量控制操作 等级：良好-A-W-必要

讨论：为确保CT采集和分析质量，强烈推荐对 脊柱和髋部）CT操作执行以下步骤：

■必须建立新的活体）CT技术精度。然而，基于辐射方面的考虑，不建议对每个临床设备再次确认 活体精度。相反，应当通过体模数据建立采集精度， 通过对病人数据的再分析建立分析精度。

■无论是否进行患者检查，必须每星期至少一次， 用质量有保证的体模进行校正，这样可以保证不同 时间上扫描的稳定性。

■必须保持每个患者扫描方案一致。

未来研究的其它问题

[10]    前瞻性研究的必要性

对脊柱中轴QCT进行前瞻性研究是有必要的， 这样可以为确定松质骨BMD在预测骨折风险上的 能力提供更有力的证据。下面的问题有待解决： •脊柱，髋部和前臂测量发现松质骨BMD降低， 椎体骨折的相对危险度是多少？

•脊柱，髋部和前臂测量发现松质骨BMD降低， 髋部骨折的相对危险度是多少？

•股骨颈部或转子的感兴趣区每降低一个标准松 质骨BMD，这些部位的相对骨折危险度是不是比其 ？

[11]    关于治疗阈值需要解决的问题

如前所述，关于）CT治疗阈值的证据还很不充 分，因此，下列问题有待研究_：

•脊柱QCT的初始化治疗阈值是多少？

•桡骨超远端和近端P)CT的初始化治疗阈值是

？

•能用髋部QCT定义初始化治疗阈值吗？

'•髋部QCT骨密度测量体模软件系统检测法

应考虑将髋关节QCT应用于临床当中。但这 有赖采集方案的优化，为了提高临床可接受度，必须 降低辐射的剂量。此外，为建立的这个方案需要解 决以下问题：

•与DXA相比，优化感兴趣容积的BMD组合，特 别是几何信息的组合，QCT能否显著改善预测髋部 骨 的 ？

•髋部QCT能否被专门用于识别高风险个体的 骨折风险？

•股骨QCT能否成为评价不同的抗骨质疏松药 物疗效差异的首选工具？

总结

ISCD共识描述了 QCT在骨折风险评估、诊断、 初始化治疗、骨质疏松症临床评估及BMD监测方面 的应用。对QCT技术及其在骨密度上的应用进行 深人回顾后，ISCD共识的支持证据也已发表。由 于QCT正处于快速发展阶段，可以预见的是，随着 新的研究数据出现，）CT技术在未来的ISCD共识 发展会议上将会得到进一步改进。

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