成都华西华科研究所分析QCT骨密度测量法等在骨、肌肉及脂肪老年性改变的影像学评价

根据2015年全国人口抽样调查数据，我国60周 岁及以上人口共21242万人，占总人口的15. 5% ,5 周岁及以上人口为13755万人，占总人口的10. 1%。 根据《中华人民共和国2015年国民经济和社会发展统 计公报》，我国人均预期寿命76. 34岁，说明我国已经 进入老年化社会。

肌骨系统由骨，关节和骨骼肌组成，起到支架、保 护和运动作用，是维持人体基本功能和日常生活的保 障。在人体生长发育达到峰值以后，随着年龄增加骨 骼会发生骨丢失，根据不同程度分为正常，低骨量和骨 质疏松，最终的结果是骨脆性增加，易发生骨折，即骨 质疏松性骨折，主要发生在脊柱、髋部和前臂。骨质疏 松性骨折是老年人群最常见的骨折，尤其是髋部骨折 的致死率和致残率高，严重影响老年人群的身体健康 和生活质量。

骨折的发生是_个非常复杂的过程，骨强度的减 低只是其中的原因之_。骨骼提供支架和支撑作用， 骨骼肌提供人体运动的动力，所以骨骼肌的功能和力 量是保持人体正常的运动，预防跌倒以及跌倒后起到 保护作用，所以骨骼肌的力量和功能在骨折的发生过 程中起到非常重要的作用。而老年人的骨骼肌也会随 年龄增加而发生肌肉萎缩、脂肪浸润，肌肉功能和力量 的减低，增加了老年人跌倒的风险，也就是增加了骨折

图1采用磁共振频谱（MRS)测量腰椎的脂肪含量，线图显示骨 髓脂肪含量随着年龄增长而增加，尤其女性在绝经后增加明显。

的风险。

新生儿骨骼内多数是红骨髓，具有很强的造血功 能，随着生长发育，红骨髓逐步转换为黄骨髓（即脂 肪），并随着年龄增长而增加，尤其在老年女性更为明 显（图1)^[1]。正常长骨的骨髓腔内含黄骨髓（脂肪）， 骨小梁间分布的也是黄骨髓。研究表明骨母细胞和脂 肪细胞都来源于同_多潜能骨髓干细胞，受局部和/或 全身的调控，骨髓干细胞转换成骨母细胞或者脂肪细 胞，很显然脂肪与骨的解剖关系是非常密切的（图 2)^[2’^3]，但骨髓脂肪增加与骨丢失之间是一种什么样 的关系，以及骨髓脂肪在骨质疏松的发生以及骨强度 中的作用，目前了解很少。跌倒是骨折发生的原因之 _，跌倒的风险除肌肉力量和功能有关，还与人体的共 济平衡能力有关，由于跌倒是瞬间发生的偶然事件，而 且很难预测，所以目前关于跌倒的预测研究不多。

随着年龄增加，骨、肌肉和骨髓脂肪都会发生老 化，比如骨量减少，肌肉体积减少和脂肪浸润，以及骨 髓脂肪含量增加，这些与年龄相关的老化，都会增加骨 折的风险。骨折的影像学检查方法有很多，包括X线 平片、C T、磁共振成像以及骨密度测量等，都可以对上 述人体老化过程进行精确定量测量，从而可筛查出骨 质疏松症高危人群，对高危人群进行干预可以减少骨 折的发生。

图2示意图显示骨髓多潜能干细胞（MSCs)可以分化为骨母

 

骨质疏松性骨折的影像学检查

影像学检查，包括X线平片、CT、MRI和骨扫描 等，在骨质疏松症的诊断和治疗过程中有着重要作用。 临床考虑的骨质疏松性骨折往往需要影像学检查来证 实并作为治疗选择的依据之_。明显的骨折X线平 片和CT既可明确诊断，隐匿性骨折常需要行磁共振 成像或骨扫描。同时，磁共振对显示骨髓水肿，区分新 鲜与陈旧骨折，鉴别骨质疏松性骨折与其它疾病引起 的骨折。脊柱骨质疏松性骨折在老年人群很常见，而 且患者往往没有症状，所以对即使没有症状的老年人 群也应该摄脊柱正侧位X线平片来发现椎体骨折。 脊柱椎体骨折主要表现为椎体的形态改变，包括不同 程度的楔形变形和双凹变形。目前国际上常用的是 Genant的椎体骨折半定量分析法（SQ法）（图3)^[4]， 还有采用X线脊柱侧位片进行椎体前、中、后部的高 度测量，并根据测量结果来判断是否有骨折以及骨折 的程度分级，即定量分析法（QM法）。这两种方法在 骨质疏松症的临床药物试验和观察中得到广泛应用。

骨质疏松性骨折是骨质疏松症的晚期表现，如果影像 学检查发现有骨折了，往往是骨质疏松症的晚期了。 骨质疏松症防治的关键是要早期发现，早期诊断和早 期治疗，这就需要进行骨密度测量。

骨密度测量与骨质疏松的诊断

骨密度测量是目前早期诊断骨质疏松症，疗效监 测和骨折风险预测的主要测量指标之_。目前常用的 骨密度测量方法是双能X线骨密度仪（DXA)，测量的 BMD值和了值在临床上应用广泛（图4)。但由于 DXA的平面投影特性以及各厂家选择的正常数据库 的不同，造成不同DXA测量结果不一致的情况，同时 由于老年人群脊柱退变，骨质增生和钙化的影响，造成 BMD假性升高的情况，研究证明采用DXA骨密度诊 断骨质疏松，有约1/3的骨折患者采用DXA测量的了 值没有达到一 2. 5SD，造成骨质疏松症漏诊的情况， DXA诊断骨质疏松症的局限性应该引起重视^[]。利 用临床CT机加上专业的定量CT体模和软件就可以 在CT扫描的基础上进行骨密度测量，即定量CT（QCT骨密度测量体模软件系统测量法）

图3 Genant教授脊柱椎体骨折的半定量（SQ)读片法。SQ评价标准：左侧列图示椎体前缘骨折的程度，中间列图示椎体终板 骨折的程度，右侧列图示椎体后缘骨折程度，从上到下依次为椎体正常，一度，二度和三度骨折。评判标准为_：椎体高度减少

20%25%■为一度，25%■〜40%■为二度，超过40%■为三度。

图4 DX八腰椎骨密度测量结果，DXA测量的BMD是面积骨密度，单位是g/cm²与骨大小有关。图5腰椎QC丁骨密度测 量结果，QCT（QCT骨密度测量体模软件系统测量法）测量的骨密度是体积BMD，单位是mg/cm³，与骨大小无关。

图6腹部定量CT(QCT)体质成分分析，自动测量CT断面图像内的脂肪和肌肉含量以及密度。

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(QCT) QCT骨密度测量体模软件系统测量法技术^[6]。与DXA相比，QCT测量的BMD是 真正的体积骨密度，受脊柱退变和骨质增生的影响小。 根据国际临床骨密度学会（ISCD)和美国放射学会 (ACR)的诊断标准^[7’^8]，研究发现QCT（QCT骨密度测量体模软件系统测量法）比DXA能更 敏感地发现骨质疏松症。同时QCT（QCT骨密度测量体模软件系统测量法）的原始数据还可 以用于复杂的图像处理，来分析和研究骨的变化和结 构特征。QCT的缺点是放射剂量比DXA高，在临床 使用中要注意防护。要强调的是，就骨质疏松症的诊 断而言，如果有骨质疏松性骨折，就可以诊断骨质疏松 症，而不考虑骨密度测量的结果。骨密度测量主要是 为了在骨折没有发生之前进行早期诊断，以及可进行 疗效评价和随访观察。有研究表明MRI的一些测量 参数与骨密度具有相关性^[9]，但MRI在测量骨密度方 面远不及QCT和DXA精确。

肌肉的影像学测量与肌少症

评价肌肉脂肪浸润的程度（图6)。CT和MRI可以采 用临床的CT和MR检查图像做后处理，当然需要做 好质量控制^[11]。虽然说肌肉的量和密度可以通过 DXA，CT和MR来精确测量，但影像学测量不能全面 肌肉的力量和功能，还需要有测量肌肉力量，强度和疲 劳的方法^[11]。如等速测力法，手握力器测量法和行走 速度测量等。有研究表明大腿中段的骨和肌肉同样与 骨折相关^[14]，而且在同一研究人群发现肌肉质量与致 死率相关，肌肉面积减少和肌肉脂肪侵润增加致死率 风险^[15]。

国内对肌少症的研究刚刚起步，目前还缺乏对中 国人群正常老年化过程中肌肉减少的程度和规律的研 究，尤其缺乏大样本的正常人肌肉量和肌肉力量的数据， 所以肌少症的诊断标准和患病率还需要进一步研究。

骨髓脂肪含量的影像学测量

骨丢失导致骨质疏松症的同时，肌肉也随着年龄 增加而发生肌少症^[10，^11]。肌少症是指随年龄增加而 发生的肌肉量的减少和肌肉功能的减退^[11]。在20〜 8 0岁肌肉纤维大小和数量的减少使肌肉的量减少 3 0 %，横断面积减少2 0 %，肌肉强度和力量也随年龄 增加而减低^[11]。肌少症是最近几年提出来的概念，关 于肌少症的定义，诊断标准和患病率存在分歧^[12’^13]。 随着老年化，骨骼肌的肌纤维会缩小同时数量也会减 少，肌细胞内外脂肪浸润。大体表现为肌肉体积缩小， 脂肪增多，导致肌肉力量和功能的下降。影像学有很 多种方法可以用于评价肌肉^[11，^13]。DXA可以做全身 扫描，并且分部位分析人体不同部位比如躯干和四肢 部分的肌肉和脂肪成分，DXA测量的优点是辐射剂量 低，缺点是DXA测量结果是平面投影图像，不能显示 断面分布。CT和MRI都是断面图像，可以精确测量 肌肉的面积，体积和密度（信号），CT和MRI都可以

以往的研究主要关注骨结构本身，而对骨髓的研 究很少，从解剖来看骨与骨髓脂肪是密切相关的^[2,^3]， 而且所有采用放射线进行骨密度测量的，其测量所得 的骨密度值都会受到骨髓脂肪含量的影响，骨髓脂肪 含量高会使测量所得的骨密度值低^{[16 ]}。所以在骨质 疏松研究中应该要重视骨髓脂肪含量的研究。双能量 CT可以用于测量骨髓脂肪含量测量，并与磁共振波 谱成像（M R S)测量的骨髓脂肪含量结果有很好相关 性^[17,^8]，但双能CT放射剂量大限制在临床的常规应 用。现在磁共振可以用于测量骨髓脂肪含量并成为研 究的主流，主要有MRS(图7)和最近发展的Dixon技 术^[1，¹⁹,^20](图8)。磁共振成像检查没有辐射，是将来测 量骨髓脂肪含量的首选方法，尤其是多点Dxon技术 扫描时间短，又同时可以做多个椎体的测量，具有明显 优势。磁共振骨髓脂肪测量，结合QCT（QCT骨密度测量体模软件系统测量法）的骨密度测 量，将为研究骨与骨髓脂肪开辟新的领域。

图7腰椎磁共振（MRS)。a)腰椎MRS测量感兴趣区（ROI)的位置；b) MRS获得的ROI的谱线，显示水峰和脂肪峰。 图8飞利浦3丁磁共振仪mDixon Quant腰椎扫描，测量骨髓脂肪含量。

总之，肌骨系统对人体完成基本功能和保证生活 质量有非常重要的作用。肌骨系统包含骨，肌肉和脂 肪等组织与结构，都会随着年龄增加而发生老年化改 变，采用先进的影像学手段对这些组织与结构进行全 面评价，而不是做单一组织的评估，综合评价人体肌骨 系统的健康状况，早期发现高危人群，对高危人群进行 干预，以期减少骨质疏松骨折的发生，提供人群的健康 与生活质量。成都华西华科研究所研发生产多种定量CT QCT骨密度测量体模软件分析系统
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