容积性定量CT（QCT）骨密度测量体模软件检测方法对北京顺义区正常成年人骨密度 测量研究
成都华西华科研究所分析容积性定量CT（QCT）骨密度测量体模软件检测方法对北京顺义区正常成年人骨密度 测量研究
摘要：目的测量北京顺义区正常成年人群腰椎骨密度（bone mineral density,BMD), 了解人群BMD规 律及骨质疏松流行病学情况，为我国北方地区正常人群BMD数据库的确立提供数据;探讨容积性定量CT (volumet-ric QCT,vQCT)在椎体BMD测定及诊断骨质疏松中的价值。方法采用VQCT测量835例正常人 腰椎1 ~3 BMD,按性别和年龄分组进行统计学分析，计算各组骨量正常、骨量减少及骨质疏松发生率。
结果腰椎BMD峰值在18 ~30岁年龄组,男性为（165.22±26.97)mg/cra3,女性为（1乃.01±28.47) mg/cm3;男 女两组各年龄段间3个腰椎BMD值间差异均有显著性(P均<0.001);腰椎1 ~3 BMD值呈现递减趋势，各 椎体间BMD差异只有女性40 ~ 49岁组及50 ~ 59岁组有显著性（f值、P值分别为5. 377,0. 005;7. 429,
〇• 001)。男、女组BMD与年龄均呈负相关■分别为-0.685 (P<0. 001)、-0. 604(P<0. 001)。男性随年龄增 长骨质疏松患病率逐渐增高，到英70岁组达64. 81% (35/54);女性40 ~ 49岁组原发性骨质疏松患病率仅 3.33% (3/90) ,50岁以后，骨质疏松患病率迅速增髙，到英70岁组骨质疏松患病率达82. 14% (23/28)。
结论掌握了本地区正常成年人群BMD特点及骨质疏松流行病学情况,vQCT椎体BMD测定诊断骨质疏 松敏感性高,女性近50岁、男性近60岁就应该预防性检查BMD,腰椎vQCT测量BMD对老年人群更合适。
关键词：骨质疏松;定量CT;骨密度
骨质疏松症（osteoporosis, OP)最大危害在于骨 折，20%的OP患者有发生OP性骨折的可能[1]。骨密 度(bone mineral density, BMD)测定是早期诊断、监测 治疗效果、预测OP性骨折的可靠方法。双能X线吸 收测定法被认为是“金标准”，但结果为二维结构 BMD，不能区分皮质骨和松质骨，且会受到骨形态、大 小的影响[2]。研究表明定量CT( quantitative computed
’通信作者
tomography，QCT)能更准确地测量BMD，对骨量的变 化更敏感，测量结果具有更高的可重复性，对OP更敏 感，预测骨折风险的能力更强[3’4]。容积性QCT( volumetric QCT，vQCT) 可从真正意义上测量容积性 BMD, 提高测量精度，为准确进行纵向研究及药物疗效观察 提供了可行性[5’6]。本研究采用vQCT测量北京顺义 区正常成年人群腰椎BMD值，了解、掌握本地区正常成年人群的BMD分布规律、变化趋势,为临床干预提 供准确客观依据;为我国北方地区正常人群BMD数据 库的确立提供数据;并探讨vQCT椎体BMD测定诊断 OP的价值。
1资料与方法
1.1选择病例标准①除外影响骨代谢的主要疾病, 如内分泌异常、严重肝肾疾病、严重糖尿病肾病、胶原 病、骨肿瘤等。②除外曾经发生过骨折,长期服用影响 骨骼代谢的药物如钙剂、激素等。③居住于北京顺义 区超过10年。行QCT检查前，填写BMD调查表，包 括年龄、身高、体重、职业史、吸烟和饮酒情况、运动情 况、既往疾病史。
1.2临床资料选择2012年10月至2013年12月
到北京市顺义区医院检查者共835例纳人本研究，男 418例，女417例;年龄19 ~ 93岁。职业包括干部、教 师、工人、学生、农民等。为了观察性别间BMD的差 异，将人群分为男、女组；为了观察年龄对BMD的影
响，分为18 ~30岁组、>30 ~40岁组、>40 ~50岁组、> 50 ~60岁组、>60 ~70岁组、>70岁组；为了观察不同 椎体间BMD差异，分为腰椎1组、腰椎2组、腰椎
3组。
1.3 QCT扫描方案与测量采用西门子64排螺旋
CT ( SOMATOM Definition AS + )及 Mindways 公司的 QCT骨密度测量系统，CT扫描参数:电压120kV，电流 250mA，床高90cm,螺距 0.9,重建视野（field of view, FOV)40cm,加塾Mindways公司的5样本固体体模进 行螺旋扫描，图像传至Mindways公司的QCT骨密度 测量分析软件（QCT PRO)工作站进行测量。由固定 技术人员测量腰椎1 ~3松质骨BMD(图1),QCT测 量部位排除明显骨质异常区域，如骨质破坏区、骨岛、 骨质增生硬化，如果椎体大部分区域骨质异常，则排除 该椎体，选择邻近的胸椎12或腰椎4替代。全部病例 的腰椎CT图像由有经验的放射科医师读片，观察腰 椎骨质情况。
图1应用QCT骨密度测量分析软件进行分析,A、B.QCT骨密度测量分析软件（QCTPR0)
将螺旋CT扫描所得容积数据进行三平面重建(轴面、冠状面、矢状面），通过三平面定位确定每个椎体测量感兴趣区
1.4 OP的判定根据2007年国际临床骨测量学会 (International Society for Clinical Densitometry, ISCD)建 议，QCT脊柱松质骨BMD,骨量减少的阈值为120 m^crn3 (相当于双能X线吸收测定法的T值= -1.0)，0P的 阈值为80 mg/cm3(相当于双能X线吸收测定法的T 值= -2.5)[7];计算男、女组各年龄段骨量正常、骨量 减少、0P发生率。
1.5统计学处理采用SPSS 18. 0统计软件进行分
析，数据以均值±标准差表示,P<〇. 05为差异有显著 性。分别计算男、女两组各年龄段各椎体BMD均值及 3个椎体平均值;应用方差分析男、女组同一年龄段腰
椎1 ~3间BMD均值的统计学差异;应用方差分析男、 女组各年龄段同一椎体BMD均值间的统计学差异;应 用相关分析来分析男、女组骨密度与年龄的相关性，并 计算回归方程;应用t检验分析各年龄段男、女性椎体 BMD均数的统计学差异。
2结果
18 ~30岁组:男69例，女66例；>30 ~40岁组:男 64例，女57例；>40 ~50岁组:男77例，女90例；>50 ~60岁组：男87例，女121例；>60 ~ 70岁组：男67 例，女54例;>70岁组:男54例，女29例。
表1、2分别为男、女两组各年龄段腰椎1 ~
0 5 10 15 20 25 30 35 10 J5 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95
年龄（岁）
3BMD测定的均值和标准差，以及同一椎体BMD在 不同年龄段的均值差异的统计学分析，3个椎体的 BMD均值差异在同一年龄段的统计学分析。腰椎1 ~3BMD在18 ~30岁组达到峰值，男、女峰值BMD分 别为（165. 22±26. 97) mg/cm3、（ 175. 01 ±28. 47) mg/ cm3，两者差异有显著性（f = -2. 052，P = 0• 042);男
女两组各年龄段3个腰椎BMD值间差异均有显著 性（P均<0.001);男女两组各年龄段腰椎1~3BMD 值呈现递减趋势，各椎体间BMD差异只有女性>40 ~50岁组及>50 ~60岁组差异有显著性（F值、戶值 分别为:5. 377，0. 005 ;7.429,0.001),其余各组均无 显著差异。
表1 418例男性各年龄段的骨密度值
|
组别 |
例数 |
腰 1 (mg/cm3) |
腰 2(mg/cm3) |
腰 3 (mg/cm3 ) |
F值 |
P值 |
|
18〜30岁组 |
69 |
170.40±29.21 |
163.71 ±27.89 |
159.35±27. 10 |
2.71 |
0.069 |
|
>30~40岁组 |
64 |
152.18±30.89 |
145.23±29.99 |
142.09±31.11 |
1.82 |
0.166 |
|
>40 ~ 50岁组 |
77 |
141.94土38.05 |
135.59±37.60 |
127.69 土 37.45 |
2.76 |
0.065 |
|
>50〜60岁组 |
87 |
119.00 士 36.49 |
110.40*30.43 |
106.07±29.23 |
3,63 |
0.028 |
|
>60~70岁组 |
67 |
110.47 土 38.07 |
102.50±34.76 |
97.48±34.14 |
2.26 |
0.107 |
|
>70岁组 |
54 |
76.60±32.19 |
73.14±31.03 |
67.33 ±33.52 |
1.14 |
0.324 |
|
f■值 |
|
57.66 |
64.47 |
65.83 |
|
|
|
P值 |
|
<0.001 |
<0.001 |
<0.001 |
|
|
|
表2 417例女性组各年龄段的骨密度值 |
||||||
|
组别 |
例数 |
腰 u mg/cm3 ) |
腰 2( mg/cm3) |
腰 3( mg/cm3) |
F值 |
Z3值 |
|
18〜30岁组 |
66 |
180.53±29.86 |
175.66 土 29.78 |
168.95±27.99 |
2.61 |
0.076 |
|
>30~40岁组 |
57 |
176.32*27.19 |
169.33±27.88 |
163.49±30.97 |
2.85 |
0.060 |
|
>40〜50岁组 |
90 |
154.67 ±32.67 |
146. 84±32.84 |
138.55±33.46 |
5.38 |
0.005 |
|
>50〜60岁组 |
121 |
108.75±32.21 |
99.82±30.05 |
93.24±30.97 |
7.43 |
0.001 |
|
>60 ~70岁组 |
54 |
88.38±31.73 |
83.68 ±35.33 |
73.99±34.40 |
2,54 |
0.082 |
|
>70岁组 |
29 |
66.51±24.24 |
58.39±26,70 |
53.80±28.24 |
1.46 |
0.238 |
|
F值 |
|
127.95 |
127.93 |
126.08 |
|
|
|
•P值 |
|
<0.001 |
<0.001 |
<0.001 |
|
|
通过表1 ~2数据可以看出，男性BMD与年龄呈 负相关（r =-0. 001)，回归方程：BMD =
209.75-l.763x年龄；成年女性45岁以前BMD维持
在一较高水平,46 ~55岁BMD迅速下降，45岁以后 BMD 与年龄呈负相关(r = -0. 604, P<0. 001), BMD = 254.373-2.705x年龄（图 2,3)。
图2男性组骨密度年龄关系分布散点图
图3女性组骨密度与年龄关系分布散点图
各年龄段男、女椎体BMD均数差异的比较见表 3,女性腰椎BMD峰值高于男性，40岁以前高于男性 程度较大，差异有显著性；>40 ~ 50岁组男女组椎体
BMD接近，女性仍高于男性，差异无显著性;而50岁 以后女性BMD随年龄下降趋势明显，而男性BMD随 年龄下降趋势较平缓，女性椎体BMD反而低于男性, 差异有显著性；>70岁组女性椎体BMD依旧低于男 性，但此时差异有显著性。
表3男、女组间各年龄段骨密度差异
男性 女性
|
mm |
例数 |
腰椎骨密度均值(mg/cm3) |
例数 |
腰椎骨密度均值(mg/cm3) |
|
厂但 |
|
18〜30岁组 |
69 |
165.22±26.97 |
66 |
175.01 ±28.47 |
-2.052 |
0.042 |
|
>30~40岁组 |
64 |
146.66±30.04 |
57 |
169.85±27.74 |
-4.393 |
<0.001 |
|
>40 ~50岁组 |
77 |
135.53 ±35.79 |
90 |
146.66±31.77 |
-2.127 |
0.035 |
|
>50〜60岁组 |
87 |
111.82±30.84 |
121 |
100.70±30.79 |
2,567 |
0.011 |
|
>60 ~70岁组 |
67 |
103.58±34.43 |
54 |
81.47±33.15 |
3.570 |
0.001 |
|
>70岁组 |
54 |
72.33±30.88 |
29 |
61.66±25.47 |
1.592 |
0,115 |
男女组各年龄段骨量正常、减少、OP的例数与 发生率见表4,>40 ~ 50岁组男性原发性OP患病率 仅为5. 19% (4/77) ,50岁以后，随年龄增长患病率 逐渐增高，每个年龄段大约以2. 5倍的速度增加，到 >70岁组达64. 81% (35/54)。50岁之前女性原发
性OP患病率很低，>40 ~ 50岁组仅为3. 33% (3/ 90),但是骨量减少发生率已经达16. 67% (15/90)， 50岁以后，随年龄增长OP患病率迅速增高，到>70 岁组骨量正常者仅占3• 57% (1/28 )，OP达82.14% (23/28)0
表4男女各年龄段骨置情况[例（％)]
|
组别 |
|
男性 |
|
|
女性 |
|
|
骨量正常 |
骨量减少 |
骨质疏松 |
骨量正常 |
骨量减少 |
骨质疏松 |
|
|
】8〜30岁组 |
68(98.55) |
1(1.45) |
0(0) |
62(93.94) |
4(6.06) |
0(0) |
|
>30 ~40岁组 |
54(84.37) |
10(15.63) |
〇(〇) |
56(98.25) |
1(1.75) |
0(0) |
|
>40~50岁组 |
51(66.23) |
22(28.57) |
4(5.19) |
72(80.00) |
15(16.67) |
3(3.33) |
|
>50 ~60岁组 |
31(35.63) |
45(51.72) |
11(12.64) |
32(15.09) |
61(50.41) |
28(23.14) |
|
>60~70岁组 |
21(31.34) |
28(41.79) |
18(26.87) |
7(12.96) |
22(40.74) |
26(48.15) |
|
>70岁组 |
4(7.41) |
15(27.78) |
35(64.81) |
1(3.57) |
5(17.86) |
23(82.14) |
3讨论
QCT测定的是单位体积骨组织内矿物质的含量， 是真正的BMD,测定的精确度、敏感性均高于双能X 线吸收测定法;可以对转化率较高、代谢反应敏感的松 质骨单独测定，所以QCT具有广泛临床应用价值。但 由于QCT设备不同，技术与操作不统一，诊断标准和 临床资料也存在差异，不同测量方法敏感性有很大差 别，不同研究机构间结果横向可比性、可参照性大大下 降，参照不同机构的诊断标准OP诊断存在较大差 异[8]。采用欧洲腰椎体模作标准评估多中心腰椎 QCT测量的重复性和准确性误差研究表明，本研究所 采用的vQCT系统的机器内精密度、机器间精密度及 准确度较好，可为临床上开展BMD多中心研究提供准 确、可靠的数据[9]。vQCT对多个腰椎进行容积性CT 扫描,通过三维重建，提供椎体矢状面、冠状面、轴面三 个面的分析图像，可选择性地测量松质骨BMD，有效 地避开椎体内病变、骨岛、大的血管沟等，从而准确地 测定椎体BMD,敏感地反映骨量变化。
测定腰椎松质骨对OP性骨折预测能力很高。本 研究应用vQCT对腰椎1 ~ 3中间层面进行BMD测
量,可以反映整个椎体骨量的变化趋势，这一部位是 BMD测量的最敏感部位[1°]。骨量与年龄、种族、地区 等的差异相关，所以BMD必须和相关数据对应，因此 确立一个与该地区人群相适应的BMD参考值是必 要的。
有学者认为成年期男、女松质骨的峰值体积BMD 是相同的,男性骨量高于女性是因为男性具有较大的 骨骼[11];一项双能X线吸收测定法研究认为男性骨峰 值在45 ~49岁，女性在40 ~49岁，男性高于女性[12]。 本研究并不支持这些观点，本地区正常成年人群18 ~ 30岁组为椎体BMD峰值,男性为（165. 22 ±26. 97) mg/cm3,女性为（175. 01 ±28.47) ing/cm3，差异有显著 性。本研究男女两组各年龄段每个腰椎BMD间差异 均有显著性（P均<〇. 〇〇1);男女两组各年龄段腰椎 1 ~3BMD值均呈现递减趋势，各椎体间BMD差异只有 女性>40 ~ 50岁组及>50 ~ 60岁组有显著性（F值、/» 值分别为5. 377,0. 005;7. 429,0. 001)。急性或亚急 性椎体OP性骨折主要在腰椎1[13]，本研究所测3个 椎体中，腰椎1BMD始终处于最高水平,可见椎体骨折 除与BMD相关外，还与椎体所承受的压力、椎体皮质
骨的厚度、椎体的活动度、受力机制等诸多因素有关。
达到BMD峰值后，随年龄增大，男性BMD逐渐下 降，整体上下降平稳，BMD与年龄明显呈负相关,r = -0• 685 (P<0.001),回归方程：BMD = 209. 75-1 • 763 x 年龄，表明成年正常人群的男性每增加1岁，BMD平 均减少1 • 763mg/Cm3。女性变化特点与男性不同,45 岁以前成年女性椎体BMD维持在一较高平台期;46〜 55岁BMD呈迅速下降，45岁以后BMD与年龄呈负相 关，r =-0.604(P<0. 001)，BMD = 254. 373-2.705 x年 龄，表明45岁后每增加1岁,BMD平均减少2.705mg/cm3， 这比文献报道[14]的2.4〇mg/Cm3略高，可能与不同设 备间差异或地区间差异有关;这个值明显高于男性的 1.763 mg/cm3,45岁以后，女性的骨量丢失速度是男 性的1.53倍，骨量丢失在>40 ~ 50岁、>50 ~ 60岁两 个年龄段最为严重。所以对该年龄段妇女，应及时定 期行QCT检查，了解BMD并及时防治OP。女性峰值 BMD高于男性，可是45岁以后，女性的骨量丢失速度 加快，导致>40 ~ 50岁组男女组椎体BMD接近，差异 无显著性，而50岁以后女性BMD反而低于男性，差异 有显著性;>70岁组女性BMD依旧低于男性，但此时 差异无显著性，这可能与本组>70岁组例数较少有关。 所以男女人群间BMD存在差异，这对OP的防治是有 指导意义的，不同地区、不同人群、不同年龄阶段应采 取不同的有针对性的措施。
QCT与双能X线吸收测定法检查原理不同，结果 无法进行直接比较，因此,2007年ISCD推出QCT的OP 诊断标准。本研究采用ISCD标准，50岁之前男性原发 性OP的患病率低,>40 ~ 50岁组仅5. 19% (4/77),50 岁以后，每个年龄段大约以2. 5倍的速度增加，到>70 岁组骨量正常者仅占7. 41% (4/54)，OP达64. 81% (35/54)。50岁之前女性原发性OP的患病率很低,> 40 ~50岁组仅3. 33% (3/90),但骨量减少发生率已 经达16.67% (15/90),说明在此年龄段女性骨量丢失 的速度及程度都很重，是临床预防、干预OP的关键时 期;50岁以后,OP患病率迅速增高，到>70岁组骨量 正常者仅占 3_ 57% (1/28)，OP 达 82. 14% (23/28)。 对比40岁以后女性各年龄段的OP发生率，均明显高 于张楠楠和郝艳华[12]的研究结果，分析原因，除地域、 人群不同等因素外，可能主要还是研究方法间的差异 造成。所以老年人群即使没有严重临床症状,也推荐
腰椎QCT测量BMD，以反映其真实OP状况，准确预 测骨折危险性。
总之，本研究掌握了本地区正常成年人群的BMD 特点和OP流行病学情况。vQCT椎体BMD测定在 OP诊断中敏感性高，应用价值大。女性近50岁、男性 近60岁就应该预防性检查BMD，及时对骨量减少者 进行干预、阻止或延缓OP的发生，预防骨折。腰椎 vQCT对老年人群更合适，能反映其真实的OP状况， 准确预测骨折危险性。
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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