定量CT QCT骨密度测量体模软件检测在骨质疏松症诊治中的临床应用

引言

定量CT骨密度测量（QCT骨密度测量体膜软件)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骨密度测量体膜软件主要用于脊柱、 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骨密度测量体膜软件的兴趣又有所增加。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骨密度测量体膜软件兴趣的增加及3D QCT骨密度测量体膜软件的广泛应 用，ISCD希望通过回顾分析QCT骨密度测量体膜软件的临床应用情况， 对QCT骨密度测量体膜软件临床应用的共识做出更新。QCT骨密度测量体膜软件扫描技术I. CT I. 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f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。I. 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。

I. CT图像重建

2.2股骨近端QCT骨密度测量体膜软件与脊柱3D QCT骨密度测量体膜软件相比，髋部3D QCT骨密度测量体膜软件刚刚应用不 久，临床标准尚未建立。股骨近端3D QCT骨密度测量体膜软件是在全 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。2.3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骨密度测量体膜软件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(mSv),而三维2 个椎体扫描约为1.5 (mSv),股骨近端扫描剂量会 大些。

3. QCT骨密度测量体膜软件参数 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（BMD)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骨密度测量体膜软件比DXA更适合于实现 这一目的，因为QCT骨密度测量体膜软件是一种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骨密度测量体膜软件测量中，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骨密度测量体膜软件测量的骨密度单位为mg/cin3,是一种容积 测量方法，单层QCT骨密度测量体膜软件(因为层厚是已知的）和3D QCT骨密度测量体膜软件都是如此。3D QCT骨密度测量体膜软件的测量结果通常用vBMD (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 出来。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g/cm2。我们主张在将来要将DXA测得的 BMDa与QCT骨密度测量体膜软件测得的BMD严格地、明确地区分开 来。3.2皮质骨和松质骨的分离 QCT骨密度测量体膜软件能将皮质骨和松质骨分开评价，这是QCT骨密度测量体膜软件 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骨密度测量体膜软件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V0I的准确测 量有困难。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 nun。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。II. 关于QCT骨密度测量体膜软件诊断骨质疏松，骨折预测和监测的总体III. 意见

IV. 4.1骨质疏松诊断V. 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。VI. 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BMDa成为诊断骨质疏 松症的主要方法。VII. WHO专家组基于脊柱、髋关节和前臂DXA测 量所获得的BMDa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：

VIII. 正常：BMDa T 值 > -1.0 IX. 低骨量：BMDa T值介于-1.0和- 2.5之间X. 骨质疏松：BMDa T值矣-2. 5XI. 严重骨质疏松：BMDa T值矣- 2.5,并有至少 一处脆性骨折XII. 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骨密度测量体膜软件在内的其它密度 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值矣 -2.5这个标准应用在脊柱QCT骨密度测量体膜软件中，诊断为骨质疏 松症的患者人数将会增加。XIII. 许多研究都提到QCT骨密度测量体膜软件和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）更深入地比较了 DXA和螺旋单层QCT骨密度测量体膜软件之 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QCT骨密度测量体膜软件中使 用等效T值这个概念。详细内容将在下面——“脊 柱QCT骨密度测量体膜软件能用于诊断骨质疏松症吗？”——这一章节 详细介绍。XIV. 4.2骨折预测XV. 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XVI. 案将会是在BMDa 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)。XVII. 相对危险度（RR)与标准化相对危险度（SRR) 的-Z次方成正比。XVIII. 标准化相对危险度URR)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骨密度测量体膜软件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。XIX. 有关脊柱和髋部单层及3D QCT骨密度测量体膜软件的一系列不同 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。XX. 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骨密度测量体膜软件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骨密度测量体膜软件，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骨密度测量体膜软件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。

XXI. 4.3监测

?适用范围包括W和L两个等级：〇 w——适用于世界范围内使用；〇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——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骨密度测量体膜软件XXV. 技术要点 ISCD共识?单层QCT骨密度测量体膜软件，扫描必须包括L1-L3,3D QCT骨密度测量体膜软件扫描 必须包括L1、L2等级：中等-B-W-必要理由：单层8 ~ 10 mm层厚QCT骨密度测量体膜软件和3D QCT骨密度测量体膜软件在 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L1-L3 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14椎体来替代。由于3D QCT骨密度测量体膜软件的辐射剂量要比单层QCT骨密度测量体膜软件大，因 此，3D QCT骨密度测量体膜软件通常只扫描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。XXVI. 脊柱QCT骨密度测量体膜软件能用于评估骨折风险度吗？

ISCD共识

对绝经后妇女，QCT骨密度测量体膜软件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骨密度测量体膜软件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骨密度测量体膜软件可以和PA-DXA 一样，或者较后者更好地预测脊柱骨折。

讨论：QCT骨密度测量体膜软件测得的松质骨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。有两个研究调査了椎体骨 折之外的其它骨折，但其中只有Bergot等 道了优 势比（OR)。在该研究中，QCT骨密度测量体膜软件与DXA对外周骨骨 折（Colies’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骨密度测量体膜软件，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QCT骨密度测量体膜软件应用于男 性或女性髋部骨折危险度预测中。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骨密度测量体膜软件 和DXA两者在髋关节骨折预测方面差异。该研究 认为：脊柱QCT骨密度测量体膜软件测量松质骨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骨密度测量体膜软件 和髋关节骨折预测之间的关系，但没有给出相对危 险度（RR)或〇R。3?脊柱QCT骨密度测量体膜软件能用于诊断骨质疏松症吗？

1SCD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骨密度测量体膜软件测 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骨密度测量体膜软件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QCT骨密度测量体膜软件诊断阈 值。临床应用中，单层QCT骨密度测量体膜软件脊柱松质骨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QCT骨密度测量体膜软件 Z值。基于BMD 和年龄，脊柱和髋部的10年绝对骨折危险度为 20% 0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骨密度测量体膜软件诊断阈值T值=- 3.3,是根据普遍性椎体骨折时，脊柱0人和（^^ 在相同的敏感度基础上计算出来的。但是，由于脊 柱QCT骨密度测量体膜软件年龄校正标准化危险梯度较高，QCT骨密度测量体膜软件在T 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。XXVII. 脊柱QCT骨密度测量体膜软件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骨密度测量体膜软件使用特定阈值，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QCT骨密度测量体膜软件的可用于脊柱 骨折的预测。因此，如果由QCT骨密度测量体膜软件测得的脊柱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骨密度测量体膜软件的阈值。XXVIII. 脊柱QCT骨密度测量体膜软件能用于疗效监测吗？

ISCD共识腰椎QCT骨密度测量体膜软件测量松质骨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QCT骨密度测量体膜软件 BMD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骨密度测量体膜软件测得 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（LSC)介于3. 3%和6. 6%之 间。因此，如果有2 %的变化，监测间隔时间（M TI) 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：〇. 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骨密度测量体膜软件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骨密度测量体膜软件监测阿仑膦酸钠、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 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 性的相关研究。还有部分研究是关于脊柱和髋部 DXA。在男性中，有关于使用旧的单层QCT骨密度测量体膜软件对阿 仑/甲状旁腺素、睾酮和钙剂治疗效果的前瞻性研究 道。

QCT骨密度测量体膜软件的质量保证和质量控制（QA/QC)ISCD共识?对QCT骨密度测量体膜软件而言，不同设备骨密度测量不能直接比 较

等级：良好-A-W-必要?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QCT骨密度测量体膜软件操作执行以下步骤：■必须建立新的活体QCT骨密度测量体膜软件技术精度。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XXIX. 前瞻性研究的必要性

对脊柱中轴QCT骨密度测量体膜软件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 感兴趣区？

2?关于治疗阈值需要解决的问题如前所述，关于QCT骨密度测量体膜软件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骨密度测量体膜软件的初始化治疗阈值是多少？?桡骨超远端和近端PQCT骨密度测量体膜软件的初始化治疗阈值是多少？?能用髋部QCT骨密度测量体膜软件定义初始化治疗阈值吗？2. 髋部QCT骨密度测量体膜软件应考虑将髋关节QCT骨密度测量体膜软件应用于临床当中。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骨密度测量体膜软件能否显著改善预测髋部 骨折的能力？?髋部QCT骨密度测量体膜软件能否被专门用于识别高风险个体的 骨折风险？?股骨QCT骨密度测量体膜软件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骨密度测量体膜软件在骨折风险评估、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骨密度测量体膜软件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骨密度测量体膜软件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，QCT骨密度测量体膜软件技术在未来的ISCD共识 发展会议上将会得到进一步改进。

成都华西华科研究所研发生产QCT骨密度测量体膜软件系统