成都华西华科研究所分析QCT在测量BMD的研宄进展

定量CT即计算机断层照相术，它是通过CT检查测定某一感兴趣区内特定 组织的某种化学成分含量的扫描方法。把所测的CT数据导入专门的分析软件后， 再经过处理即可计算出特定化学成分的含量。QCT行BMD测量是在CT扫描时，

将穿过人体的CT衰减系数经校准体模转换为以mg/cm³为单位的BMD的测量技 术^[41]。在扫描时将浓度已知的标准模体置于受检者下方，与其同步扫描。通常 通过侧位图选定椎体中间层面。将感兴趣区设定在椎体中部层面的松质骨区，计 算机经过处理分析将ROI内平均衰减值与标准体模内已知浓度的羟基磷酸盐的 衰减值比较而转换成相对的浓度，进而得出每个椎体松质骨的骨密度值，然后再 得出受检者腰椎骨密度的平均值。由于整个扫描过程只需三个低剂量的CT层面 图和一个腰椎侧位定位图，全部扫描时间约为1〇min。

QCT测量的是真正意义上的体积BMD。QCT的空间分辨率高、可显示完整 的骨结构形态，并可通过对ROI的选择分别评估皮质骨和松质骨且不受骨骼大 小及形状差异的影响^[24]。Heuck等^[42]的研宄将68例绝经以后的妇女分为有压缩 骨折及无压缩性骨折两组，比较两组用SPA、DXA、QCT三种方法测量BMD有何 不同。结果两组用SPA测量BMD没有显著性差别，而QCT和DXA测量的BMD 有显著性差别，但DXA法两组骨密度重叠更多。且用QCT测量骨折组和非骨折 组骨密度均值减少量较DXA更多（分别为20%和10%)，说明QCT的敏感性较 DXA的SPA高。而Lang等用腰椎正位DXA和QCT测量35例正常停经前后的妇 女的BMD，发现骨密度分别减少8.45%、25%，说明QCT较腰椎正位DXA的敏 感。C.Bergot等^[43]用QCT与DXA测量508位欧洲绝经后妇女BMD，并分析各自 ROC曲线，发现使用QCT的Z-score将骨质疏松伴有骨折患者从骨质疏松者中分 离出来的敏感性最好。此外，QCT在评价骨质疏松药物疗效方面也具有一定的优 势，N Andersson等^[44通过QCT及DXA分别测量正常大鼠及通过去卵巢制作的骨 质疏松症大鼠的BMD，QCT及DXA测量的骨密度较正常对照组分别减少2.6%土 0.9%及5.2%±6.7%。之后再给予骨质疏松大鼠甲状旁腺激素(PTH)治疗两个月后 测量BMD，结果使用QCT测量，骨量提高3.4%±1.2%。而使用DXA测量，骨 量没有明显改善。

QCT在临床最早用于测量腰椎BMD，而且许多研宄也证明了 QCT测量椎体BMD 对骨质疏松诊断的价值。但随着QCT研宄的进展，目前使用QCT测量髋关节BMD 也得以实现。Lang等^[45,^46]的研宄显示使用QCT测量股骨粗隆及股骨颈的松质骨 密度有着很好可重复性（精密度分别为0.6%和1.1%)，而且测量结果与骨强度参 数相关性高。近年来，通过CT X线吸收法（computed tomography X-ray

absorptiometry，CTXA)可以从QCT股骨近端数据中得到与DXA类似的二维平面 投影图像。Cann等^[47]的通过对比20-80岁人群的CTXA及DXA股骨近端BMD结 果，指出CTXA的长期可重复性优于DXA，且CTXA与DXA所测得的股骨颈及全 髋的aBMD有着良好的相关性（相关系数分别为0.95及0.97)。QCT还可以用于 测量近端股骨的皮质的骨量、厚度及横截面积等参数，而这些参数对准确全面的 评估股骨脆性骨折也有着不容忽视的价值。已经有许多通过QCT测量股骨近端 皮质结构的研宄^[48-50]提供了单纯测量BMD所无法取得的关于髋关节骨折的信 息，而这些信息有助于评估股骨颈骨折风险及指导用药。

除了测量腰椎及髋关节BMD外，一些学者还发明了用于测量外周骨BMD的 外周定量CT (pQCT)。pQCT改用了一种特殊的扫描器。通过使用大量过滤X线 的球管来减少放射剂量。另外,依靠数字化放射线累加测量技术以及专用的测量 模具等使得pQCT测量具有较高的可重复性。目前的文献报道的pQCT精确性都 在1%左右。pQCT主要适用于桡骨、胫骨等外周骨，可以分别测定桡骨及胫骨远 端骨皮质骨、松质骨BMD，还可测量骨横截面积、皮质骨厚度在内的许多骨生 物力学参数。XSLiu^[51]等入组69例绝经前期的女性，通过pQCT测量其桡骨及胫 骨远端皮质骨、松质骨以及骨生物力学参数，再与DXA及QCT测量的椎体及髋 关节相关结果比较，发现pQCT测量的外周骨BMD及生物力学参数能很好的反 应椎体及髋关节等骨质疏松最常发生的部位的相应情况。相较于中轴骨 QCT ,pQCT具有辐射剂量少、体积相对较小、价格低等优点。

此外，利用QCT结合有限元分析也为评估骨强度及药物疗效提供了更多的 可能性。Chevalier等^[52]利用以QCT为基础的非线性有限元模型来评估有使用利 塞膦酸钠或阿仑膦酸钠治疗绝经后骨质疏松病史的患者在使用特立帕肽时，其骨 生物力学效果的影响如何。结果表明，对于有利塞膦酸钠使用史的患者，其在使 用的第一年中，特立帕肽对合成代谢具有更大的影响。为了明确轻度椎体畸形是 否代表早期骨质疏松性骨折这个问题，Melton等^[53]研宄入组了 90例无椎体畸形 的绝经后妇女，142例有轻度椎体畸形的女性，以及51例有中度或严重椎体畸 形的妇女，利用基于腰椎QCT的有限元分析进行对比。结果表明，许多轻度畸 形确实代表早期骨质疏松性骨折。Imai等^[54]的横断面评估也指出基于QCT的非 线性有限元分析可以准确地预测椎体抗压强度、评估骨强度和骨折部位以及评估

药物疗效。

但QCT也存在着一些缺点：QCT辐射量相对偏大，虽然其总体上射线量低 于普通CT检查，但做1次QCT时患者受照的辐射剂量可达到0.02〜0.36 ^Sv， 而DXA的辐射剂量仅为0.0067〜0.031 pSv;且目前常用的有体模QCT检查需 让患者抬腿屈膝，尽量让腰背部紧贴体模，其间没有间隙，腰椎活动受限患者以 及有后凸畸形患者常难以配合检查体位。

I.   无体模法QCT测量BMD的情况

1993年Gudmundsdottir等完成CT无体模法椎体BMD测量，且发现用无

体模法测量脊柱每年骨丢失率与有体模方法测量的结果相仿。无体模法的原理 是：在工作站获得QCT数据后，首先在椎体中心的横断面分别设定感兴趣区（包 括腰椎松质骨、皮下脂肪及椎旁肌肉三个R0I)，再用寻峰算法对所选R0I中的 像素进行直方图分析，以找到此区域最高频率的脂肪和肌肉组织CT值作为纯脂 肪及肌肉CT值。再用此最高频率的脂肪和肌肉组织CT值及脂肪、肌肉、水三 者衰减系数的一致性原理校准整个图像的CT值，直至水的CT值为0,最后校 准腰椎松质骨R0I的CT值，建立BMD与腰椎松质骨R0I的CT值的相关性， 从而求得测量区域的BMD值。由于不同人之间脂肪和肌肉密度的差异远远小于骨 骼密度的差异，而且是用脂肪和肌肉组织的最高频率CT值而非每一脂肪、肌肉 的平均值校准整个图像的CT值，所以能够将组织不均一、部分容积效应及肌肉 密度的差别等因素的影响减到最小。

无体模法相较于有体模法对体位测量无特殊要求，理论上只要有常规CT扫 描的数据就能利用软件进行BMD测量，所以能利用已有的CT数据（如腹部CT 等）测量椎体BMD值，减少了暴露风险。潘诗农等^[55]的研宄表明，无体模法 QCT具有与有体模方法和DXA方法相同的测量BMD的能力。冒玉祥等^[56]认为 由于软件对于脂肪组织内感兴趣区的大小有一定的要求，所以对于一些皮下脂肪 较少的人群，无体模法QCT的应用受到一定的限制。而徐敬慈等^[57]研宄表明， 利用腹腔内脂肪作为内部参考物区域和利用皮下脂肪作为参考区域所测得的 BMD无显著性差异，所以在临床上对于体型偏瘦者可以利用腹腔内脂肪作为内 部参考物区域。

无体模法是通过软件对常规CT扫描的数据进行分析进而得出受检者的 BMD，所以可以使用患者已有的CT扫描数据（腰椎CT、腹部CT、胸部CT及 髋关节CT)进行BMD测量。一方面可以减小患者的暴露风险。另一方面可以 直接通过多家医院的CT扫描数据进行多中心研宄，不仅方便进行大样本研宄， 而且可以减小由于地域差异造成的误差。

II.  本研宄体会

本研宄结果显示：无论是对于男性患者、女性患者还是全体83名患者，其 通过无体模QCT及DXA测量所得的BMD均呈线性相关，相关系数具有高度的 统计学意义（P <0.005)。虽然两者测量单位不同，但这在一定程度上证明无体 模QCT对BMD测量的价值。

由于DXA与无体模QCT的检查原理不同，且检查结果一个体积密度，一 个为面积密度，所以其检查结果无法直接进行比较。而且目前没有专门适用于无 体模QCT的诊断标准。因此，本研宄使用ISCD于2007推出的有体模QCT对 骨质疏松的诊断标准作为无体模QCT的诊断标准，以此来与同组中老年患者的 DXA的骨质疏松检出率做对比，结果显示在采用有体模QCT诊断标准下，无 体模QCT对骨质疏松的检出率高于DXA，而且差异有统计学意义。这与既往 关于有体模QCT与DXA对骨质疏松的检出率的研宄结果相类似。其原因一方 面，可能是椎体增生退变、腹主动脉壁钙化等影响了 DXA的测量结果。另一方 面，虽然潘诗农^[55]等人的研宄显示使用无体模法QCT测得的股骨颈骨密度与有 体模测得结果差异无统计学意义，但冒玉祥等的研宄^[56]却发现，使用无体模QCT 测得的BMD比使用有体模QCT测量所得的同年龄组BMD为低。所以使用有体 模QCT的诊断标准来评判无体模QCT的测量结果可能会造成一定的误诊。

因为无体模法QCT测量BMD仍需手动选择层面，所以测量过程易受测量 者因素的影响（不同医师测量时选择的测量层面、感兴趣区的大小存在不可避免 的差异，对需避免选择的区域认识上不一致)，从而影响测量的稳定性和一致性。 徐敬慈等^[57]发现在对测量方式没有达成一致标准的情况下，不同测量者对BMD 值测量结果显著性差异。故本研宄还采用了可靠性分析来检验无体模法定量CT 行腰椎BMD测量的同一位测量者内及3位测量者间BMD测量值的一致性。同

一位测量者内和3位测量者间BMD测量值的可靠性可用ICC描述，内部一致性 可用Cronbach'alpha系数描述。本研宄结果提示，在对测量方式达成一致标准的 前提下，同一位测量者内或3位测量者间BMD测量值BMD测量值之间的差异 无统计学意义（P>〇.〇5)，并具有高度一致性（ICC值均>0.95，Cronbach's alpha 系数为0.988)，说明了无体模法QCT测量BMD具有较好的稳定性。

本研宄的创新点

本研宄纳入的研宄对象均为因腰腿痛行腰椎CT检查者，可直接通过腰椎 CT数据进行BMD测量，不需要研宄对象接受额外放射线暴露。且进行可重复 性分析时使用的都是同次腰椎CT数据，也减小了研宄对象的暴露风险。

本研宄的临床意义

本研宄显示利用无体模法QCT行BMD测量与DXA测量结果相关性高， 对骨质疏松的检出率较DXA高，且结果可重复性好、稳定可靠，结合之前报道 的研宄结果，提示利用无体模法QCT行BMD测量对于骨质疏松症的诊断和随 访具有重要的临床应用价值。

本研究的局限

无体模法QCT测量结果因扫描条件如管电压、扫描层厚、不同机器等的变 化而变化，目前尚未有统一的扫描标准，有待进一步的研宄以确定统一的扫描条 件，指导制定标准无体模法QCT测量BMD的扫描协议，以用于不同CT扫描机 行BMD测量的多中心合作。有体模QCT采用的是ISSD于2007推荐的诊断标 准，但该标准在无体模QCT法中的使用性尚无数据验证。需在确定扫描协议的 前提下通过多中心合作建立无体模法QCT测量BMD的数据库，以便无体模法 QCT早日投入临床使用。

成都华西华科研究所

研发生产QCT骨密度测量体模软件系统

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