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摘要：骨質(zhì)疏松癥是一種全身性骨病，其是由于多種原因?qū)е碌墓敲芏群凸琴|(zhì)量下降，骨微結(jié)構(gòu)破壞，造成骨脆性增加，因此患者容易發(fā)生骨折。因此，骨密度和骨質(zhì)量的診斷性評估和監(jiān)測對于骨質(zhì)疏松癥患者至關(guān)重要。目前，雙能X射線吸收法（DXA）、高分辨率外周定量計(jì)算機(jī)斷層掃描（HR-pQCT）、定量超聲骨密度儀檢測（QUS）、磁共振成像（MRI）等影像學(xué)技術(shù)可以測量骨密度和骨質(zhì)量，為臨床診斷和治療提供依據(jù)。本文對影像學(xué)技術(shù)診斷骨質(zhì)疏松癥的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述，分析每種影像學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢和劣勢，以期為臨床診斷骨質(zhì)疏松癥提供更優(yōu)的診斷方法，達(dá)到早診斷早治療的目的。

關(guān)鍵詞：骨質(zhì)疏松癥；雙能X射線吸收法；高分辨率外周定量計(jì)算機(jī)斷層掃描；定量超聲骨密度儀檢測；磁共振成像

骨質(zhì)疏松癥是一種常見的進(jìn)展性疾病，其特征是骨量減少，骨組織微結(jié)構(gòu)惡化，脆性骨折風(fēng)險(xiǎn)增加[1]。由于脆性骨折的并發(fā)癥會(huì)降低患者的生活質(zhì)量，骨質(zhì)疏松癥已經(jīng)成為一個(gè)全球性的公共衛(wèi)生問題。骨質(zhì)疏松癥可以通過臨床篩查發(fā)現(xiàn)，并進(jìn)行治療，以降低骨折的發(fā)生率。因此，在高危人群中篩查骨質(zhì)疏松，以及早期診斷和治療是改善臨床結(jié)果的關(guān)鍵。影像學(xué)技術(shù)在測量骨密度、監(jiān)測骨骼微結(jié)構(gòu)的變化、預(yù)測骨折風(fēng)險(xiǎn)方面具有重要作用，從而為臨床早期診斷骨質(zhì)疏松癥提供了檢查手段。目前，雙能X射線吸收法（DXA）、高分辨率外周定量計(jì)算機(jī)斷層掃描（HR-pQCT）、定量超聲骨密度儀檢測（QUS）、磁共振成像（MRI）是診斷骨質(zhì)疏松癥的主要影像學(xué)方法，這些影像學(xué)方法有助于臨床早期發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)疏松的高危人群，預(yù)防脆性骨折的發(fā)生，提高患者的生活質(zhì)量。

1DXA

DXA是測量骨密度的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。DXA的常用測量部位包括股骨近端、腰椎和橈骨遠(yuǎn)端。DXA測量以上部位的骨密度時(shí)具有較低的輻射劑量（成人脊柱DXA有效劑量為0.013mSv，髖部DXA為0.009mSv，而腰椎X線片為0.7mSv）[2]，因此，DXA在測量骨密度方面具有患者受照劑量低的優(yōu)勢。此外，DXA測量的精度誤差也很低（短期精度脊柱為1.3%，全髖關(guān)節(jié)為1.2%，股骨頸為1.4%）[3]。多年以來，DXA一直是診斷骨質(zhì)疏松癥和骨量減少的標(biāo)準(zhǔn)。DXA測量的骨密度值是評估骨骼強(qiáng)度的重要指標(biāo)，其診斷骨質(zhì)疏松癥和骨量減少的標(biāo)準(zhǔn)是基于所測量的骨密度值。然而，骨密度值是一個(gè)絕對值，由于在臨床使用不同的骨密度檢測儀時(shí)測量的絕對值不同，通常使用T值來判斷骨密度是否正常。T值是一個(gè)相對值，其表示被測人的骨密度與正常同性別青年人骨峰值的差別。世界衛(wèi)生組織根據(jù)T值的大小制定了骨質(zhì)疏松和骨量減少的判定標(biāo)準(zhǔn)[4]。世界衛(wèi)生組織對于DXA診斷骨質(zhì)疏松癥和骨量減少的判定標(biāo)準(zhǔn)最初只適用于絕經(jīng)后的女性，但根據(jù)國際臨床劑量學(xué)協(xié)會(huì)的指南，這些標(biāo)準(zhǔn)也可能適用于50歲以上的男性[5-7]。DXA也用于監(jiān)測治療，能夠直接測量的最小顯著變化取決于相應(yīng)測量部位的精度誤差。一般來說，使用脊柱和髖部的DXA，骨密度變化約5%就顯示出治療效果[8]。目前，腰椎和髖部的骨密度是使用DXA測量的，DXA是診斷骨質(zhì)疏松癥的黃金標(biāo)準(zhǔn)工具[9]。然而，單純基于骨密度的骨質(zhì)疏松癥診斷有其局限性。DXA是面密度測量，所測量的骨密度是區(qū)域骨礦密度，所得數(shù)值是皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨的總和，并不能將二者區(qū)分開來[10]。因此，在許多臨床情況下DXA容易出現(xiàn)技術(shù)錯(cuò)誤，如骨質(zhì)增生、骨折、血管鈣化以及采集過程中位置不當(dāng)?shù)惹闆r，這些情況會(huì)導(dǎo)致測量的骨密度偏高或偏低[11]。此外，由于密度測量是面積測量，小個(gè)子患者的骨密度會(huì)被低估，而高個(gè)子患者的骨密度會(huì)被高估[8]。

2HR-pQCT

HR-pQCT是一種先進(jìn)的三維成像技術(shù)，可用于骨折風(fēng)險(xiǎn)的評估和骨質(zhì)疏松的早期診斷[12]。HR-pQCT的出現(xiàn)引入了一種低輻射技術(shù)，可以測量周圍部位（特別是橈骨遠(yuǎn)端和脛骨）的三維容積骨密度以及皮質(zhì)和骨小梁微結(jié)構(gòu)，從而彌補(bǔ)了DXA作為面密度測量帶來的局限性（如不能將皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨的骨密度區(qū)分開來等）。由于HR-pQCT能監(jiān)測骨骼微結(jié)構(gòu)的改變，因而可以從微觀的角度來實(shí)現(xiàn)骨質(zhì)疏松的早期診斷。HR-pQCT不僅彌補(bǔ)了DXA的一些局限性，而且相對于臨床全身CT掃描儀的空間分辨率有所提高。目前，有文獻(xiàn)報(bào)道高分辨率HR-pQCT將空間分辨率提高了大約5倍，但僅限于脛骨遠(yuǎn)端和橈骨[13]。由于HR-pQCT僅限于外周掃描位置，因此與全身CT相比，HR-pQCT的有效輻射劑量要低得多，而且不涉及關(guān)鍵的、對輻射敏感的器官[8]。HR-pQCT的高分辨率、容積采集方案允許對骨小梁和皮質(zhì)室的容積骨密度、幾何形狀和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行量化。許多臨床研究已經(jīng)證明HR-pQCT測量在骨折預(yù)測和治療干預(yù)監(jiān)測中的有效性[14]。在老齡化人群中，已經(jīng)證明皮質(zhì)骨和骨小梁的微結(jié)構(gòu)可以獨(dú)立于DXA面骨密度和臨床危險(xiǎn)因素預(yù)測骨折事件[15]。在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者中，糜爛體積、皮質(zhì)中斷和微結(jié)構(gòu)參數(shù)已被證明是評估治療反應(yīng)敏感計(jì)量學(xué)的指標(biāo)[16]。但是，HR-pQCT仍存在一些缺點(diǎn)，最突出的是，目前其還沒有被批準(zhǔn)用于臨床。因其設(shè)備體積大，不方便搬運(yùn)，檢測費(fèi)用昂貴，以及維護(hù)儀器準(zhǔn)確性所需的頻繁校正，使其在臨床應(yīng)用受到一定程度的制約。此外，HR-pQCT僅限于外周骨骼部位的測量，無法直接了解腰椎或股骨近端的骨質(zhì)量，而這些部位是骨質(zhì)疏松性脆性骨折的常見部位。持續(xù)存在的問題還包括運(yùn)動(dòng)偽影，這有時(shí)會(huì)限制對骨骼微結(jié)構(gòu)的形態(tài)學(xué)分析[17]，以及在成像方案上缺乏共識(shí)，特別是在兒童和青少年成像方面[18]。

3QUS

QUS是一種經(jīng)濟(jì)的非電離技術(shù)，通常在前臂或跟骨等周圍區(qū)域進(jìn)行測量。QUS是利用被測量區(qū)域的骨骼對超聲波的衰減以及反射來反映骨質(zhì)密度的變化，其測量結(jié)果不僅和骨密度相關(guān)，還可以反映骨骼力學(xué)方面的情況。這是因?yàn)楸粶y量區(qū)域的超聲波速度（如聲速、骨傳輸時(shí)間）和振幅（如寬帶超聲衰減）的變化是由局部組織的密度、彈性和結(jié)構(gòu)決定的。QUS因其便攜、操作簡單、無輻射、檢查費(fèi)用低的特點(diǎn)而廣泛用于醫(yī)學(xué)篩查，其是目前唯一能廣泛應(yīng)用于普查、復(fù)查、動(dòng)態(tài)觀察骨密度、及時(shí)預(yù)測并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)的儀器。有文獻(xiàn)報(bào)道QUS可以作為骨質(zhì)疏松人群骨折風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測指標(biāo)，并且QUS可能提供有關(guān)骨質(zhì)量的信息，而不僅僅是單純的骨量[19]。由于目前的QUS設(shè)備不共享與超聲相關(guān)的精確的參數(shù)（如頻率、波形、波束模式、瞬態(tài)響應(yīng)、傳播時(shí)間的定義、衰減程度的定義和精確的測量位置），導(dǎo)致不同型號(hào)的測量結(jié)果不同。因此，QUS仍然受到缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的限制，無論是在所評估的技術(shù)參數(shù)（如寬帶超聲衰減、聲速、剛度指數(shù)、依賴于振幅的聲速，以及骨傳輸時(shí)間）方面，還是在所評估的解剖部位（如跟骨、脛骨、橈骨、指骨）方面[20]。有研究表明QUS在風(fēng)濕性疾病骨質(zhì)疏松的診斷和監(jiān)測中不能替代DXA[21]。對于類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，作者指出QUS與DXA有中到強(qiáng)的相關(guān)性，在區(qū)分骨質(zhì)疏松個(gè)體和對照組方面表現(xiàn)良好，但QUS在診斷早期類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的骨質(zhì)疏松和由皮質(zhì)類固醇誘發(fā)的骨質(zhì)疏松中出現(xiàn)了相互矛盾的數(shù)據(jù)[21]。

4MRI

DXA和HR-pQCT在診斷骨質(zhì)疏松癥方面都會(huì)使患者暴露在一定的輻射劑量之下，而MRI因其無創(chuàng)、無輻射、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)作為評估骨骼質(zhì)量的另一種診斷手段。骨髓填充在骨小梁的空洞中，主要由造血紅細(xì)胞（紅髓區(qū)）和脂肪細(xì)胞（黃髓區(qū)）組成。紅骨髓具有造血功能和創(chuàng)傷修復(fù)功能，保留著向成纖維細(xì)胞、成骨細(xì)胞分化的潛能。黃骨髓可以作為造血和骨代謝的能量來源，同時(shí)，黃骨髓中的脂肪細(xì)胞產(chǎn)生的游離脂肪酸可以通過增加破骨細(xì)胞的活性來增加骨吸收，并且能降低成骨細(xì)胞的分化和功能，從而影響骨骼代謝[22]。因此，在骨質(zhì)疏松癥患者中紅骨髓和黃骨髓的含量會(huì)有明顯的改變，即骨質(zhì)疏松癥患者椎體中骨礦含量和紅骨髓含量會(huì)降低，而黃骨髓含量會(huì)相應(yīng)增加[23]。來自固態(tài)組織（如骨）的MRI信號(hào)非常低是因?yàn)門2弛豫時(shí)間很短，并且在大多數(shù)臨床序列中，骨小梁呈暗色[24]。因此，能夠?qū)切×壕W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行成像是由于來自包裹在骨小梁結(jié)構(gòu)周圍的脂肪基質(zhì)層發(fā)出的強(qiáng)烈信號(hào)，MRI技術(shù)的采集目的是為了最大化骨髓信號(hào)并增強(qiáng)松質(zhì)骨的對比度。研究骨髓脂肪分?jǐn)?shù)的MRI技術(shù)包括磁共振波譜和化學(xué)位移編碼的水脂磁共振成像，磁共振波譜是根據(jù)水和脂肪的不同化學(xué)位移特征來區(qū)分水和脂肪信號(hào)，化學(xué)位移編碼的水脂磁共振成像是利用水和脂肪質(zhì)子的拉莫爾頻率差實(shí)現(xiàn)水和脂肪的分離。然而，各種其他MRI方法，如皮質(zhì)骨的超短回波時(shí)間成像和骨小梁成像的定量磁化率圖，最近也已進(jìn)入評估骨質(zhì)疏松的MRI技術(shù)范圍[25-26]。雖然早期的MRI方法主要利用骨髓產(chǎn)生的信號(hào)來成像骨小梁微結(jié)構(gòu)，但更新的方法，如超短回波時(shí)間成像和定量磁化率圖，能夠更直接地成像骨組織，并且最近才被應(yīng)用于脊柱成像。MRI是對骨質(zhì)疏松進(jìn)行無輻射定量評估的一個(gè)可行選擇，而且考慮到目前的各種序列和技術(shù)，MRI正在迅速發(fā)展。然而，必須承認(rèn)的是，MRI的方法在診斷骨質(zhì)疏松癥方面還沒有在廣泛的臨床常規(guī)中完成最終的實(shí)用過渡，這主要與MRI檢查存在較多的禁忌證和昂貴的費(fèi)用有關(guān)。并且，磁共振骨成像仍然存在許多挑戰(zhàn)，由于分辨率有限和磁化率偽影導(dǎo)致的部分體積偽影造成結(jié)構(gòu)參數(shù)值的系統(tǒng)性偏差，特別是形態(tài)學(xué)參數(shù)骨小梁體積分?jǐn)?shù)和骨小梁厚度與HRpQCT相比有很大差異[27]。此外，較長的采集時(shí)間使得MRI容易受到運(yùn)動(dòng)偽影的影響，這也會(huì)對結(jié)構(gòu)分析產(chǎn)生負(fù)面影響。

5小結(jié)

以上幾種影像學(xué)技術(shù)可以從骨密度的測量、骨微結(jié)構(gòu)的變化、骨骼對聲波的衰減以及反射、檢測骨髓成分含量等方面早期診斷骨質(zhì)疏松癥，為臨床診斷骨質(zhì)疏松癥和預(yù)測骨折風(fēng)險(xiǎn)提供了理論依據(jù)，有助于臨床早期治療骨質(zhì)疏松癥，預(yù)防骨折的發(fā)生，降低骨質(zhì)疏松患者的致殘率和致死率，特別是針對老年患者。但是，每種影像學(xué)技術(shù)均有各自的優(yōu)勢和不足，因此在臨床工作中，還需要開啟研究的新視角，拓寬領(lǐng)域開展有關(guān)的實(shí)證研究，不斷完善相關(guān)的診斷方法，進(jìn)而最大程度地降低骨折的發(fā)生率，從根本上緩解患者的病情，提高其生活質(zhì)量。

作者：蔣敏慧 熊浩 黃滿華 單位：長江大學(xué)附屬第一醫(yī)院