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摘要：骨質疏松癥是一種全身性骨病，其是由于多種原因導致的骨密度和骨質量下降，骨微結構破壞，造成骨脆性增加，因此患者容易發生骨折。因此，骨密度和骨質量的診斷性評估和監測對于骨質疏松癥患者至關重要。目前，雙能X射線吸收法（DXA）、高分辨率外周定量計算機斷層掃描（HR-pQCT）、定量超聲骨密度儀檢測（QUS）、磁共振成像（MRI）等影像學技術可以測量骨密度和骨質量，為臨床診斷和治療提供依據。本文對影像學技術診斷骨質疏松癥的應用進展進行綜述，分析每種影像學技術的優勢和劣勢，以期為臨床診斷骨質疏松癥提供更優的診斷方法，達到早診斷早治療的目的。
關鍵詞：骨質疏松癥；雙能X射線吸收法；高分辨率外周定量計算機斷層掃描；定量超聲骨密度儀檢測；磁共振成像
骨質疏松癥是一種常見的進展性疾病，其特征是骨量減少，骨組織微結構惡化，脆性骨折風險增加[1]。由于脆性骨折的并發癥會降低患者的生活質量，骨質疏松癥已經成為一個全球性的公共衛生問題。骨質疏松癥可以通過臨床篩查發現，并進行治療，以降低骨折的發生率。因此，在高危人群中篩查骨質疏松，以及早期診斷和治療是改善臨床結果的關鍵。影像學技術在測量骨密度、監測骨骼微結構的變化、預測骨折風險方面具有重要作用，從而為臨床早期診斷骨質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算機斷層掃描（HR-pQCT）、定量超聲骨密度儀檢測（QUS）、磁共振成像（MRI）是診斷骨質疏松癥的主要影像學方法，這些影像學方法有助于臨床早期發現骨質疏松的高危人群，預防脆性骨折的發生，提高患者的生活質量。
1DXA
DXA是測量骨密度的標準技術。DXA的常用測量部位包括股骨近端、腰椎和橈骨遠端。DXA測量以上部位的骨密度時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%，全髖關節為1.2%，股骨頸為1.4%）[3]。多年以來，DXA一直是診斷骨質疏松癥和骨量減少的標準。DXA測量的骨密度值是評估骨骼強度的重要指標，其診斷骨質疏松癥和骨量減少的標準是基于所測量的骨密度值。然而，骨密度值是一個絕對值，由于在臨床使用不同的骨密度檢測儀時測量的絕對值不同，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。世界衛生組織根據T值的大小制定了骨質疏松和骨量減少的判定標準[4]。世界衛生組織對于DXA診斷骨質疏松癥和骨量減少的判定標準最初只適用于絕經后的女性，但根據國際臨床劑量學協會的指南，這些標準也可能適用于50歲以上的男性[5-7]。DXA也用于監測治療，能夠直接測量的最小顯著變化取決于相應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是診斷骨質疏松癥的黃金標準工具[9]。然而，單純基于骨密度的骨質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域骨礦密度，所得數值是皮質骨和松質骨的總和，并不能將二者區分開來[10]。因此，在許多臨床情況下DXA容易出現技術錯誤，如骨質增生、骨折、血管鈣化以及采集過程中位置不當等情況，這些情況會導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，小個子患者的骨密度會被低估，而高個子患者的骨密度會被高估[8]。
2HR-pQCT
HR-pQCT是一種先進的三維成像技術，可用于骨折風險的評估和骨質疏松的早期診斷[12]。HR-pQCT的出現引入了一種低輻射技術，可以測量周圍部位（特別是橈骨遠端和脛骨）的三維容積骨密度以及皮質和骨小梁微結構，從而彌補了DXA作為面密度測量帶來的局限性（如不能將皮質骨和松質骨的骨密度區分開來等）。由于HR-pQCT能監測骨骼微結構的改變，因而可以從微觀的角度來實現骨質疏松的早期診斷。HR-pQCT不僅彌補了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，有文獻報道高分辨率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室的容積骨密度、幾何形狀和微觀結構進行量化。許多臨床研究已經證明HR-pQCT測量在骨折預測和治療干預監測中的有效性[14]。在老齡化人群中，已經證明皮質骨和骨小梁的微結構可以獨立于DXA面骨密度和臨床危險因素預測骨折事件[15]。在類風濕關節炎患者中，糜爛體積、皮質中斷和微結構參數已被證明是評估治療反應敏感計量學的指標[16]。但是，HR-pQCT仍存在一些缺點，最突出的是，目前其還沒有被批準用于臨床。因其設備體積大，不方便搬運，檢測費用昂貴，以及維護儀器準確性所需的頻繁校正，使其在臨床應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量，而這些部位是骨質疏松性脆性骨折的常見部位。持續存在的問題還包括運動偽影，這有時會限制對骨骼微結構的形態學分析[17]，以及在成像方案上缺乏共識，特別是在兒童和青少年成像方面[18]。
3QUS
QUS是一種經濟的非電離技術，通常在前臂或跟骨等周圍區域進行測量。QUS是利用被測量區域的骨骼對超聲波的衰減以及反射來反映骨質密度的變化，其測量結果不僅和骨密度相關，還可以反映骨骼力學方面的情況。這是因為被測量區域的超聲波速度（如聲速、骨傳輸時間）和振幅（如寬帶超聲衰減）的變化是由局部組織的密度、彈性和結構決定的。QUS因其便攜、操作簡單、無輻射、檢查費用低的特點而廣泛用于醫學篩查，其是目前唯一能廣泛應用于普查、復查、動態觀察骨密度、及時預測并發癥風險的儀器。有文獻報道QUS可以作為骨質疏松人群骨折風險的預測指標，并且QUS可能提供有關骨質量的信息，而不僅僅是單純的骨量[19]。由于目前的QUS設備不共享與超聲相關的精確的參數（如頻率、波形、波束模式、瞬態響應、傳播時間的定義、衰減程度的定義和精確的測量位置），導致不同型號的測量結果不同。因此，QUS仍然受到缺乏標準化的限制，無論是在所評估的技術參數（如寬帶超聲衰減、聲速、剛度指數、依賴于振幅的聲速，以及骨傳輸時間）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在風濕性疾病骨質疏松的診斷和監測中不能替代DXA[21]。對于類風濕性關節炎，作者指出QUS與DXA有中到強的相關性，在區分骨質疏松個體和對照組方面表現良好，但QUS在診斷早期類風濕性關節炎的骨質疏松和由皮質類固醇誘發的骨質疏松中出現了相互矛盾的數據[21]。
4MRI
DXA和HR-pQCT在診斷骨質疏松癥方面都會使患者暴露在一定的輻射劑量之下，而MRI因其無創、無輻射、靈敏度高的優點作為評估骨骼質量的另一種診斷手段。骨髓填充在骨小梁的空洞中，主要由造血紅細胞（紅髓區）和脂肪細胞（黃髓區）組成。紅骨髓具有造血功能和創傷修復功能，保留著向成纖維細胞、成骨細胞分化的潛能。黃骨髓可以作為造血和骨代謝的能量來源，同時，黃骨髓中的脂肪細胞產生的游離脂肪酸可以通過增加破骨細胞的活性來增加骨吸收，并且能降低成骨細胞的分化和功能，從而影響骨骼代謝[22]。因此，在骨質疏松癥患者中紅骨髓和黃骨髓的含量會有明顯的改變，即骨質疏松癥患者椎體中骨礦含量和紅骨髓含量會降低，而黃骨髓含量會相應增加[23]。來自固態組織（如骨）的MRI信號非常低是因為T2弛豫時間很短，并且在大多數臨床序列中，骨小梁呈暗色[24]。因此，能夠對骨小梁網絡進行成像是由于來自包裹在骨小梁結構周圍的脂肪基質層發出的強烈信號，MRI技術的采集目的是為了最大化骨髓信號并增強松質骨的對比度。研究骨髓脂肪分數的MRI技術包括磁共振波譜和化學位移編碼的水脂磁共振成像，磁共振波譜是根據水和脂肪的不同化學位移特征來區分水和脂肪信號，化學位移編碼的水脂磁共振成像是利用水和脂肪質子的拉莫爾頻率差實現水和脂肪的分離。然而，各種其他MRI方法，如皮質骨的超短回波時間成像和骨小梁成像的定量磁化率圖，最近也已進入評估骨質疏松的MRI技術范圍[25-26]。雖然早期的MRI方法主要利用骨髓產生的信號來成像骨小梁微結構，但更新的方法，如超短回波時間成像和定量磁化率圖，能夠更直接地成像骨組織，并且最近才被應用于脊柱成像。MRI是對骨質疏松進行無輻射定量評估的一個可行選擇，而且考慮到目前的各種序列和技術，MRI正在迅速發展。然而，必須承認的是，MRI的方法在診斷骨質疏松癥方面還沒有在廣泛的臨床常規中完成最終的實用過渡，這主要與MRI檢查存在較多的禁忌證和昂貴的費用有關。并且，磁共振骨成像仍然存在許多挑戰，由于分辨率有限和磁化率偽影導致的部分體積偽影造成結構參數值的系統性偏差，特別是形態學參數骨小梁體積分數和骨小梁厚度與HRpQCT相比有很大差異[27]。此外，較長的采集時間使得MRI容易受到運動偽影的影響，這也會對結構分析產生負面影響。
5小結
以上幾種影像學技術可以從骨密度的測量、骨微結構的變化、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疏松癥，為臨床診斷骨質疏松癥和預測骨折風險提供了理論依據，有助于臨床早期治療骨質疏松癥，預防骨折的發生，降低骨質疏松患者的致殘率和致死率，特別是針對老年患者。但是，每種影像學技術均有各自的優勢和不足，因此在臨床工作中，還需要開啟研究的新視角，拓寬領域開展有關的實證研究，不斷完善相關的診斷方法，進而最大程度地降低骨折的發生率，從根本上緩解患者的病情，提高其生活質量。
作者：蔣敏慧 熊浩 黃滿華 單位：長江大學附屬第一醫院
