定量CT QCT骨密度测量体模软件测量北京老年人股骨近段骨密度与骨结构比较

分析北京城区与农村老年人群的股骨近段骨密度（bone mineral density, BMD)与骨结 构参数差异。方法回顾性分析2012年12月1日至2013年12月1日接受髋部定量CT (quantitativecomputed tomography, QCT骨密度测量体膜软件)扫描的174名50~70岁的北京居民的相关临床资料，根据居住地分为城区组（n=118) (男性46名、女性72名）和农村组（n = 56)(男性31名、女性25名）。统计学分析由QCT骨密度测量体膜软件测得的股骨颈体 积骨密度（femoral neck volumetric bone mineral density, FN vBMD)、全髋体积骨密度（total hip volumetric bone mineral density, TH vBMD)、股骨颈面积骨密度（femoral neck areal bone mineral density, FN aBMD)、股骨大粗 隆面积骨密度（trochanter areal bone mineral density, TR aBMD)、股骨粗隆间面积骨密度（intertrochanter areal bone mineral density, IT aBMD)和全骨宽面积骨密度（total hip areal bone mineral density, TH aBMD)等参数以及股 骨近段骨强度（hip strength analysis, HSA)参数，包括股骨颈干角（neck shaft angle, NSA)、颈宽度（femur neck width, FNW)、骨宽轴长（hip axis length, HAL)、股骨颈横截面惯性矩（cross~sectional moment of inertia, CS- MI)、股骨颈横截面面积（cross~sectional area, CSA)、曲率比率（buckling ratio, BR)、平均骨皮质厚度 (averaged cortical thickness, ACT)、截面模数（section modulus, SM)等在两组人群中的差异。结果城乡男女身 高比较，差异均无统计学差异（P>0.05),城区老年男性体质量（73.66±12.63) kg显著高于农村男性（67.8土 9.58) kg (P<0.05);城乡男性之间的 FNvBMD、THvBMD、FNaBMD、TRaBMD、ITaBMD、THaBMD、NSA、 FNW、HAL、CSMI、CSA、BR、ACT、SM各项指标差异均无统计学意义；农村女性HAL显著高于城区女性 HAL (109.41mmvs 104.23 mm),差异有统计学意义（P<0.05);其余骨密度及骨结构参数比较，差异无统计 学意义（P>0.05)。结论除老年女性HAL城乡之间存在差异外，本研究人群股骨近段QCT骨密度测量体膜软件骨密度与骨结构参 数无城乡差别。髋部骨折是老年人较常见的骨折，以其致残 率、病死率高，并且产生高昂的医疗费用为特点， 严重影响了患者的生活质量。股骨近段骨密度 (bone mineral density, BMD)和骨几何结构是髋 部发生骨折的主要影响因素，其次还有髋部肌肉、 身体的平衡性等因素影响着髋部骨折发生。有研 究指出，采用双能X线吸收仪（dual~energyX—ay absorptiometry, DXA )测量股骨近段面积骨密度 (areal BMD, aBMD)并进行骨几何结构分析，可 以提高对老年髋部骨质疏松骨折危险性的预 测M。但由于DXA空间分辨率低、二维成像的 特点，使得其测量髋关节BMD与骨几何结构具有 _定的局限性。定量 CT (quantitative computed tomography, QCT骨密度测量体膜软件)的计算机体层X线骨密度系统 (computed tomography X-ray absorbtiometry, CTXA) 和骨结构分析系统（bone investigational toolkit, BIT)可获得体积骨密度（volumetric BMD, vBMD)、aBMD M以及股骨近段骨强度（hip strength analysis, HSA)数据 15。QCT骨密度测量体膜软件 对髋部 BMD测量具有较好的重复性，与DXA测量具有 较高的一致性[4’6 ,且QCT骨密度测量体膜软件与DXA对老年人HSA 测量具有较高的相关性&]。QCT骨密度测量体膜软件对股骨近段BMD 和HSA的测量是一种三维测量方法，其空间分辨 率高，相对于DXA, QCT骨密度测量体膜软件测量的精确度高。国内 相关研究 道了髋部骨折与髋部BMD、HSA的关系^-2,4 ,以及分析年龄对股骨颈骨密度和骨结 构的影响&0 ,但国内很少有不同地域或生活环境 之间股骨近段BMD与HSA差异比较的 道，本 研究采用QCT骨密度测量体膜软件对北京城区与顺义农村健康老年人 群进行股骨近段BMD与HSA测量，比较可能存 在的差异，以为研究城乡老年人群髋部骨质疏松 性骨折等相关问题奠定研究基础。

资料与方法

一般资料

本组研究对象来自前瞻性城乡流行病调查

方法

QCT骨密度测量体膜软件扫描方法：米用Toshiba Aquilion 64排CT扫描仪配置成都华西华科研究所 5样本固体体模进行扫描。 受试者采取仰卧位，双手置于头顶，将体模置 于受试者髋部下方。扫描范围上至髋臼顶，下 至股骨小粗隆下方3 cm。扫描参数：120 kV, 150 mAs,层厚 1. 0 mm,层间隔 1 mm, SFOV 50 cm,床高78 cm,标准重建算法。QCT骨密度测量体膜软件分析方法：将原始图像传至QCT骨密度测量体膜软件工作 站自动合成测量文件之后，依据QCT骨密度测量体膜软件操作手册， 采用 成都华西华科研究所 QCT骨密度测量体膜软件 分析软件（成都华西华科研究所 功能自动去除 软组织并将近段股骨从三维层面旋转和移动后， 产生二维的平面投影图像，通过旋转将近段股 骨按照二维投照标准放置，即股骨在矢状位和 冠状位垂直水平线，股骨颈在轴位上呈水平状 态，测得左侧股骨近段各解剖部位BMD (图 1);再用 QCT骨密度测量体膜软件 PRO Bone Investigational Toolkit (BIT) Version2.0分析软件在上述二维图像上将ROI置于股骨颈最窄区域的中心，测量出各 项HSA参数（图2)。所有测量内容由同一名测 量者完成。

检测指标：股骨近段各解剖部位BMD包括股

骨颈体积骨密度（femoral neck volumetric bone mineral density, FN vBMD)、全髋体积骨密度 (total hip volumetric bone mineral density, TH vBMD)、股骨颈面积骨密度（femoral neck areal bone mineral density, FN aBMD)、股骨大粗隆面积 骨密度（trochanter areal bone mineral density, TR aBMD)、股骨粗隆间面积骨密度（intertrochanter areal bone mineral density, IT aBMD) 和全髋面积骨 密度（total hip areal bone mineral density, TH aBMD)。HSA参数包括（1)股骨颈干角（neck shaft angle, NSA):股骨颈长轴与股骨干长轴之间 的角度；（2)股骨颈宽度（femur neck width, FNW):股骨颈测量感兴趣区内股骨颈宽度的平均 值；⑶髋部轴长（hip axis length, HAL):沿股骨Patient W〇nnat?n | Eriraction | Rotation R〇ls | Resuls | Report |图 1 CTXA 测得左髋 FN vBMD、TH vBMD、FN aBMD、TR aBMD、IT aBMD 和 TH aBMD Fig 1 FN vBMD, TH vBMD, FN aBMD, TR aBMD, IT aBMD, and TH aBMD of left hip measured by CTXAFNvBMD:股骨颈体积骨密度；THvBMD:全髋体积骨密度；FNaBMD:股骨颈面积骨密度；TRaBMD:股骨 大粗隆面积骨密度；ITaBMD:股骨粗隆间面积骨密度；THaBMD:全髋面积骨密度图2骨结构分析系统测得左侧股骨近段 骨强度参数Fig 2 Hip strength parameters of left hip assessed by bone investigational toolkit颈长轴从骨盆内缘至大转子外缘的距离；（4)股骨 颈横截面惯性矩（cross-sectional moment of inertia, CSMI): CSMI是表征骨刚度的几何学指数，是与 股骨颈长轴垂直横截面的转动惯量，与骨受力时 的弯曲变形密切相关，是与扭转力相关的第二面 矩，由横截面积增量乘积的积分与距截面中性轴 的距离的平方决定；（5)股骨颈横截面面积 (cross-sectional area, CSA):表征抵抗轴向压缩 的指标，其数值越大，表明骨骼的机械强度越大； (6)曲率比率（buckling ratio, BR):力学上衡量 管状物皱折强度，是骨骼几何结构的不稳定性的体 现。其值越大，表明骨骼的机械强度与稳定性就越 低，骨骼在外力的作用下就越易折断；（7)平均骨皮质厚度（averaged cortical thickness, ACT); (8)截面模数（section modulus, SM):力学上衡 量管状物的抵抗弯曲载荷的指标，SM = CSMI/y。 SM数值越大，强度越高。

统计学方法

采用SPSS Statistics 23.0统计分析软件，对 两组人群测量结果按性别分组统计，Kolmogorov- Smirnov法分别进行正态性检验，符合正态分布的变量以均数±标准差（X±s)表示，不符合正态分 布的变量以中位数（四分位间距）M (P25~ P75)]表示。正态分布变量比较采用独立样本t 检验，非正态分布变量比较采用秩和检验。以P< 0.05为差异有统计学意义。

结 果

城乡两组人群男性居民_般资料及股骨近段 BMD、HSA 参数两组人群中男性身高差异无统计学意义（P>I. 05),而城区老年男性体质量大于农村男性（P< 0.05)(表 1)。在QCT骨密度测量体膜软件测量得到的BMD和HSA各参数中， FN vBMD、TH vBMD、FN aBMD、TR aBMD、IT aBMD、TH aBMD、FNW、CSA、ACT 符合正态分 布，NSA、HAL、CSMI、BR、SM不符合正态分 布。通过独立样本t检验和秩和检验统计分析，城 乡两组人群男性之间的FN vBMD、TH vBMD、FN aBMD、TR aBMD、IT aBMD、TH aBMD、NSA、 FNW、HAL、CSMI、CSA、BR、ACT、SM 所有参数 差异均无统计学意义（P>0.05)(表2)。城乡两组人群女性居民的_般资料及股骨近 段BMD、HSA参数分析两组人群中女性年龄、身高、体质量及体质 量指数（body mass index, BMI)差异均无统计学 意义（P>0.05)(表 3)。在QCT骨密度测量体膜软件测量得到的BMD和HSA各参数中， FN vBMD、TH vBMD、FN aBMD、TR aBMD、IT aBMD、TH aBMD、FNW、CSA、ACT 符合正态分 布，NSA、HAL、CSMI、BR、SM不符合正态分 布。通过独立样本t检验和秩和检验分析发现： 顺义区农村女性HAL高于西城区 区女性HAL,中 位数分别为 109. 41 mm 和 104. 23 mm (P<0. 05);反映出部分骨强度情况，采用HSA可以得出更多 的反应骨强度的骨几何结构的信息，对BMD起到 了补充及优化的作用^-12。国内相关研究采用病 例对照研究的方法对髋部脆性骨折人群样本和健 康对照组样本分析，发现两组对比除股骨近段 BMD存在差异外，HSA部分参数亦存在显著差 异，并得出股骨近段BMD联合HSA可以提高对 老年髋部骨质疏松骨折危险性的预测^2,4 ,这 在一定程度上体现了股骨近段HSA的价值。但国 内大部分研究基于DXA测得BMD与HSA分析其 与髋部骨折的关系，DXA是_种二维测量方法, 其准确率可能受肢体摆放位置变化与股骨近段形 态不同的影响M, QCT骨密度测量体膜软件是一种三维测量方法，国 内研究对中国人群股骨近段BMD的QCT骨密度测量体膜软件和DXA 两种测量结果进行比较发现，两者具有较高的_ 致性H，且QCT骨密度测量体膜软件的HSA空间分辨率和测量精确 性均较高&4。目前已有研究 道QCT骨密度测量体膜软件HSA和 DXA HSA具有较高的相关性&15 ,徐黎等[7通 过对北京地区老年人股骨近段骨结构的比较，得 出QCT骨密度测量体膜软件与DXA对北京地区老年人股骨HSA参数 测量具有较高的相关性。本研究通过QCT骨密度测量体膜软件测量得 到北京城区和农村地区老年人股骨近段BMD和 HSA相关参数，统计分析各参数在城乡之间的差 异，为研究城乡老年人群髋部骨质疏松性骨折发 生率差异问题提供依据。