骨质疏松与骨密度测量

【综述】骨质疏松与骨密度测量

【摘要】骨质疏松是的一种全身性骨骼疾病，以骨量减少、骨的显微结构受损、骨骼脆性增加，从而导致骨骼发生骨折的危险性升高为特征。骨密度测量为骨质骨质疏松及关疾病的发生、发展及治疗提供依据。骨密度的测量方法不断更新,本文对几种骨密度测量常用的方法及其进展综述。

【关键词】骨密度；X线片；双能X线骨密度测量法；CT；超声

骨质疏松症（简称OP症）被国际医学界排放在同高血压、动脉硬化、糖尿病、肿瘤并列的位置上，是当前的五大疾病之一。因此，世界卫生组织（WHO）规定每年10月22日为世界骨质疏松日，足见OP症对人类健康的危害及WHO对OP症的重视。

目前我国已进入老年化社会，我国有8400万骨质疏松患者，其中60岁以上老人占6300万。要检查出这些患者，被检查人数应翻倍，可见开展骨质疏松检查，其病人来源是庞大的。 除因骨质疏松引起的其它综合疾病（如腰腿疼痛、弯腰驼背、畸形变矮等）外，最大最痛苦的危害是因此而引起的骨折。调查表明，在北京和上海，100位老人中就有15人因骨质疏松未防治而发生骨折，致残者达50%，死亡者达10～20%。

一．骨质疏松的定义

骨质疏松：WHO定义骨质疏松是以骨量减少、骨的显微结构受损（可以发现患者骨小梁明显变细、骨小梁数量减少、骨小梁之间有断裂的痕迹）、骨骼脆性增加，从而导致骨骼发生骨折的危险性升高为特征的一种全身性骨骼疾病。

当具备上述现象，患者又伴有因骨质疏松引起的某些临床症状，如腰酸背痛时称为骨质疏松症。如患者同时伴发有骨折、身高缩短和驼背等症状时则称为严重骨质疏松症。

二．骨质疏松症的分类

骨质疏松症分为三大类：

第一类为原发性骨质疏松症，此类又分为两型，即Ⅰ型（绝经后骨质疏松症）和Ⅱ型（老年性骨质疏松症）。

第二类为继发性骨质疏松症，是其它疾病或药物等因素所诱发的骨质疏松症，当诱因消除后，骨质疏松症状可以明显改善。

第三类为特发性骨质疏松症

常见于8～14岁的青少年。这类患者多伴有家族史，女性多于男性。现在一些著作也把妇女妊娠及哺乳所发生的骨质疏松症列为特发性骨质疏松症。

三．骨质疏松症的危害

骨质疏松症给患者带来的最大痛苦莫过于因骨质疏松症导致的骨折。无论是身体任何部位的骨折，都可以限制患者的活动，降低患者的生活质量。若发生在脊椎骨、股骨上段的骨折甚至可能导致患者发生生命危险，国外的统计资料表明，发生股骨上段的骨折的骨质疏松症患者大约有10%～40%在骨折发生后的半年内去世。美国国家骨质疏松基金会1997年的一项调查结果显示：由骨质疏松症导致骨折的年死亡率约为12%～20%，已成为美国12种死亡原因之一。

导致骨质疏松症患者死亡的主要原因：是各种骨折和因骨折引发的各种急、慢性并发症。主要有下列几点：

（1） 急性并发症：包括因骨折所导致的各种急性手术，心脑血管并发症引起的死亡。

（2） 慢性并发症：这类死亡主要由骨折所导致的患者长期卧床，从而引发的褥疮、泌尿系

统感染和呼吸系统感染所造成的。

骨质疏松症导致的骨折好发部位为身体的脊椎骨（占50%）、股骨（占25%）、腕骨（占20%）和其他部位的骨折（占5%）。以下详述：

（1） 脊椎骨：当骨骼发生骨质疏松时，椎体内的松质骨是最先累及的地方，伴随着骨量的丢失，椎体内的骨小梁变得疏松起来，排列也发生紊乱，骨显微结构破坏，因此，脊柱椎体骨折为骨质疏松性骨折最常见的病理性骨折。

调查发现脊椎骨骨折近90%是由于骨质疏松所致。脊柱椎体骨折是骨质疏松性骨折发生最早、发生率最高、涉及范围最大的骨折。它与股骨骨折的不同在于它的发生可以没有任何暴力，骨折发生后也可以没有任何临床表现，即无明显的临床症状。鉴于以上因素，椎体骨折的流行病学调查往往不被重视，其流行病学意义被重视和认识的程度亦不足。

骨质疏松性椎体骨折最常见于脊柱的胸腰段椎体，临床上椎体骨折可分为：①楔形压缩：椎体前缘高度减低为后缘的25%以上；②扁平压缩：椎体前、后缘高度同时减低，并较相邻正常椎体有明显变扁，高度减低大于25%；③鱼椎状压缩：椎体上下终板向椎体内凹入，而椎体前后缘高度无明显改变，椎体中柱高度较前、后拄高度减低大于20%。但至今为止关于骨质疏松性脊椎椎体骨折的诊断标准尚未统一。

骨质疏松性脊椎椎体骨折对人体的危害主要表现于病人的身高缩短，继而出现驼背，病情严重时病人可出现胸廓变形，心肺功能下降，脊髓或马尾受压明显时可出现下肢症状，严重减低老年人的生活质量。

（2） 股骨：骨质疏松性髋部骨折是骨质疏松病理性骨折危害最重、死亡率最高的一种骨折。髋部骨折在解剖学上可分为股骨头骨折、股骨颈骨折和股骨粗隆间骨折，临床上以后两种骨折类型为常见。通常65岁以下老年人髋部骨折以股骨颈骨折为多，而70岁以上老年人髋部骨折则以股骨粗隆间骨折多见。

（3） 腕骨：骨质疏松所致的前臂远端骨折，主要发生于绝经后妇女。在40岁以前的青壮年男女性腕部骨折发生率均较低：40～60岁时，男女性腕部骨折的发生率均有明显上升；而60岁以后女性的腕部骨折则显著高发于男性。骨质疏松性腕部骨折的危害在于影响病人今后的日常生活功能，对病人无直接致命性影响，为保证骨折的愈合而不影响今后功能，腕部骨折的治疗必须强调复位、良好固定、早期活动。

四．骨密度检测

骨密度（BMD）是最有效的骨折风险预测指标，骨折风险与骨密度呈几何级数关系。股骨的几何学测量、现存的骨折、体重、身高因素变化等等，都与骨折风险有关。治疗后的骨密度（BMD）的变化可以用骨密度仪来监测。一般选用正位脊柱和（或）双侧股骨，当病人的脊柱有明显的增生或变形时，双侧股骨扫描更有意义。据报道，双股骨扫描的精确度可达到0.6% ，正越来越多地被用来进行骨折风险预测和治疗效果的监测。骨密度测量的精确度（可重复性）对监测骨密度（BMD）的变化是头等重要的。

骨密度测量技术的出现和发展为临床医生和科研工作者进一步了解骨质代谢、研究相关疾病的发生、发展及治疗提供依据。目前已普遍使用的检测骨密度的技术手段有这几种:X线片方法、单光子吸收法（SPA）、双能X射线吸收法（DEXA）、定量CT法（QCT骨密度仪）及超声波检测法

（QUS）。目前最有效的是QCT骨密度仪和DEXA两种方法。

1 、X线片

X线平片测量是最早测量颌骨骨密度的方法。它是依据骨量不同对X 线吸收的差异, 在X 线片上形成不同灰度来测量骨密度。运用X线片可以对骨进行定性和定量测量。

1-1 定性测量又可以称为X 线片肉眼骨密度分析法。通常是用肉眼直接观察X 线片, 根据骨纹理的多少、粗细及其显微结构来判断颌骨的密度以及皮质骨和骨小梁的吸收情况。但因骨密度的量值需降低30% ～50% 才能用肉眼鉴别出来, 同时X线不可避免地产生影像失真。此法又受投照剂量、胶片质量、冲洗条件、读片者的主观判断等因素影响, 敏感性较差, 是一种较为粗略的测量方法。

1-2 定量测量将对照物( 通常为金属, 常用为铝制阶梯或镍制阶梯) 与骨组织同时摄像, 得到标准的X 线片。通过已知对照物的密度和厚度, 估算出被测颌骨的密度 。该法又称为X 线光密度测量法, 是一种间接测量法, 需要在有对照物的情况下才能进行, 且对照物的厚度应与之相当。

虽然X线片可以直观地反映骨密度, 但它是二维扫描测量, 测量结果是将三维结构成像于二维平面上, 所得的图像是三维影像的二维重叠结果, 而不是真正的骨密度, 故敏感性较差。X线片没有足够高的分辨率去精细观察小梁骨的厚度、数目等特征 , 故不能深入研究小梁骨的形态学特征。它的精确度还受X 线曝光条件、对照物、胶片质量、冲洗条件等影响, 且辐射量较大。

2、单光子吸收法（SPA）

此法是最早应用的BMD检测方法，系采用放射性同位素的光子吸收法。具有重复精度好，辐射量小等优点，但它不能分别测量皮质骨和小梁骨，亦不能测量软组织不恒定的骨骼部位，一般常用于桡骨骨皮质的BMD测定。SPA除应用于桡骨外，也可应用于跟骨［1，2］，多用于大样本人群普查及各年龄段、性别、地域、民族等人群的普查、筛选工作。

3、双光子吸收法（DPA）

DPA测量方法采用高及低能两种核素为放射源，当光子束通过受检体时可得到两种不同衰减曲线，经过处理及计算得出BMD值。但此方法扫描时间长，辐射量大，并需经常更换放射源，现已逐渐减少应用。

4、双能X线骨密度测量法(DEXA)

DEXA 建立在20 世纪70年代发展的分光光度测定法的基础上。它使用X线管球作为光子源, 由一种超稳定X线发生器发射一束宽波长的射线束,经滤过板滤过, 产生两个光子峰, 以此对检测部位扫描, 再由探测器测出光子能量吸收衰减值。经过计算机处理后, 得到X线吸收图像及数据。1993年, Corten首先将DEXA用于活体上测量骨密度。

双能X线骨密度仪利用两种能量的X射线对一个部位进行投射测量，可校正软组织偏差。采用X线球管作为光子源, 能产生更多的光子流而使扫描时间缩短, 减小辐射剂量并使图像更清晰。

双能X线吸收测量技术具有扫描速度快、精密度与准确度高、放射剂量低、既可对全身又可对局部骨密度进行定量测定等优点, 但DEXA不能区分皮质骨和松质骨, 它测量的是松质骨和皮质骨密度的总和, 测量结果是骨的平均密度, 目前还不能测量骨特定部位的密度。而且DEXA不能测量骨骼的动态变化, 限制了它在纵向测量中的应用。它不能排除骨质增生、局部软组织钙化等的影响, 且其测量结果还受到测量面积的影响, 因此不能反映骨量的真实变化。

5、定量CT（QCT）

CT的特点是操作简便、无痛苦、具有良好的定位能力及更高的分辨率, 能够精确地测量任一特定部位的骨矿密度, 精密度误差<2%, 且不受骨体积大小的影响。CT 是目前唯一可以在三维空间分布上测量骨密度而得出真实体积骨密度的方法, 也是唯一可分别测量松质骨和密质骨密度值的非侵入性方法。

定量CT是Genant等在20世纪80年代研究成功的一种真实的体积骨密度测量技术, 能够精确地测量任一特定部位的骨矿密度, 不受骨体积大小的影响, 精确度高, 误差小。其最大的优点是能够分别测量骨皮质和骨松质的密度, 也可以测量整个骨组织的密度, 它测量的结果通常被认为是真正的体积骨密度。此外, 它还有三维体积测量功能, 被认为是最有前途的骨密度测量技术之一。定量CT在临床上观察骨骨密度变化较X线及双能X线骨密度测量仪具有较大的优越性, 对骨密度变化敏感、测量精确、检查过程快捷方便、剂量相对安全, 已得到大家的认可。随着CT 测量的普及, 可以作为首选的骨密度测量工具。

6、 定量超声(QUS)

QUS是近几年发展起来的新技术, 是一种经济而有效的骨密度测量的新方法。该方法利用超声的穿透性来测量, 超声波在介质中传播时一部分声波能量衰减, 超声波在松质骨的衰减机制主要是散射,在皮质骨为吸收。超声波在穿过不同物质时, 物质的密度越高, 其通过时的传导速度就越快, 同时超声波振幅减小的也越多, 即其衰减系数就越大。当超声穿过待测部位时, 记录其超声传播速度和超声振幅衰减这两个参数。超声振幅衰减平均值不仅可

提供骨量的指标, 而且可以对骨结构即骨的形状、大小、骨小梁间距及其连接进行评价 , 超声传播速度则可以很好地反映骨组织密度。

QUS 主要用于骨质疏松的诊断、鉴别诊断和随访观察, 其测量结果与双能X 线吸收仪( DXA) 骨密度有良好的相关性。QUS 法具有价廉、携带方便、无辐射、测量时间短等特点, 是一种比较经济的方法。但骨结构及其组成成分对测量值有一定的影响, 由于骨特殊形态及周围结构的复杂性, 限制了超声测量在骨密度测量方面的应用。

QUS各指标意义：

SOS：（超声声速）：指超声波在骨骼传送的数值（M/sec）。 数值越大表示骨密度越高。 T-score：受试者的数值与年轻健康成人的骨密度平均值的标准差，差值越小，骨质量越好。 Z-score:：受试者的数值与同年龄人群骨密度的平均值的标准差，差值越小，骨质量越好。

7、 磁共振成像( MRI )

MRI是通过骨与软组织的对比间接进行骨影像分析, 骨和牙釉质等硬组织在MRI 影像中表现为黑色, 而水、软组织等表现为浅色。MRI虽然是间接检查骨组织的方法, 但有较高的空间分辨率, 尤其对于软组织和松质骨有很好的显示效果。定量MRI是评价骨小粱空间排列的新方法。MRI虽不能直接提供骨密度的信息, 但可通过骨髓内的信号显示内在的松质骨结构。由于MRI 技术要求高, 价格昂贵, 限制了它的临床应用,目前用MRI测量骨密度仅处于研究阶段, 但它有很大的完善和发展空间。

8、其他方法

随着骨密度检测方法的发展,继X线片、DEXA、CT、QUS、MRI等之后，又相继出现了中子活化

分析及Compton散射法定量测量等一系列的测量方法。但这些骨密度检测方法还未成熟，目前还不能用于临床骨密度的测量。

五. QCT骨密度仪的优势：

1、测量部位临床意义最大

由于松质骨的骨代谢率比皮质骨高得多，代谢转化率比骨密质高8倍，且普遍认为骨量丢失首先从松质骨开始。尤其是绝经后女性，骨丢失过程中松质骨骨矿物质的丢失比皮质骨骨矿物质的丢失发生得更早、更快和更多，当骨骼发生骨质疏松时，椎体内的松质骨是最先累及的地方，因此，测量脊椎内的松质骨的骨矿，在临床上就非常有意义。

而单光子只能测四肢骨，X射线能够测脊椎骨，但只能测松质骨和皮质骨的总和，只有QCT骨密度仪能够测脊椎骨的松质骨——这是反映患者发生骨质疏松最早、最重要的部位。

2、实现了真正的骨密度测量

QCT骨密度仪利用了CT机的三维成像技术实现了真正的体积骨矿密度（mg/cm3）的测量；而其它方法只能测量面密度（g/cm2），面密度是不能避开骨骼重叠对检查结果的影响。

3、高灵敏度

两个重要的因素决定了QCT骨密度仪的高灵敏度：

1、检测的部位灵敏度最高。

由于脊椎松质骨更新率每年在20%～25%，皮质骨只有1%～3%，可见松质骨的骨代谢率比皮质骨高得多，代谢转化率比骨密质高8倍，且普遍认为骨量丢失首先从松质骨开始，而只有QCT骨密度仪能够单独测量脊椎骨的骨松质，其它技术如单光子、X射线只能测量骨松质和骨皮质的总和，由于在椎体骨中骨松质骨矿物质含量占20%～40%，骨密质占60%～80%，将两者混在一起检测，其结果是以反映迟钝的皮质骨为主，故灵敏度大大降低。椎骨是诊断骨质疏松最具代表的部位，而且在检测椎体时，不受血管钙化及椎体附件的影响，而其他方法不能排除骨重叠的影响。QCT骨密度仪相对于X射线还不受病人身高、体重或退行性骨质增生等的影响。

2、CT机的高分辨率决定了QCT骨密度仪的高灵敏度

CT机的高分辨率决定了QCT骨密度仪能测量数毫克的变化，故其检测结果以mg/cm3为单位；而其它方法要数十毫克甚至百毫克的变化才能检测出，故其检测结果以g/cm2为单位。

六. 骨密度测量的偏差

国外骨密度仪标准数据库多为其本国的数据库，有北美人的数据库，东欧及北高加索人的。若医院用购买的国外的骨密度测量系统测量中国人，由于数据库非中国人的，就会造成诊断结果的偏差。很多医生都抱怨骨密度仪器诊断不准（尤其是国外的），觉得好象骨密度测量结果说不清，其实这并非仪器不准，而是这些仪器的软件采用的正常参考值都不统一，而且还不适合当地的人群，而医生又不能根据本地的实际情况修改正常参考值使之适合本地人群，因此对仪器自动给出的骨质疏松检测报告失去了信心。

中国地域跨度大，民族众多，即使用中国人自己制定的数据库，由于这些地区、人种、民族、生活习惯的差异，仍然会带来正常参考值差异，见若用全国统一的正常参考值，必然会带来诊断结果偏差。需要通过对本地人大量的数据采集之后，修改了数据库使之适合本地人群，从而消除因为使用了不适用于本地人群的正常参考值而给骨质疏松诊断造成的误差。

七、骨密度检测的发展趋势

临床中测BMD主要用于了解有无骨质疏松及对骨折的预测，并可依据影像直接了解检测区骨质的改变及异常（如骨病、骨折、肿瘤等）。间接了解其它系统疾病在骨骼方面的表现。当今BMD研究的一个趋势是将DPA、DEXA、QCT的BMD值与骨结构的影像学（CT、US）变化相结合来定义骨强度，用该项指标来判断骨质疏松的程度及骨折的危险性。

越来越多的研究表明BMD的绝对值有很强的预测骨折的能力，并已经得出各种测量方法的骨折阈值。进行BMD测定也可间接了解全身性疾病在骨骼系统的表现，同时也是监测治疗效果的一项重要指标。

BMD的测定方法逐渐趋向于简单、方便、快捷、损伤小，并且逐渐趋向于用末梢骨（跟骨、桡骨远端）代替脊柱骨，并已多次证明末梢骨的测量结果与脊椎具有一致性。在目前，SPA、DEXA、QCT都在发挥显著的作用，而USD、MRI等还处于发展阶段，应用前景广阔。总之，在临床工作中必须将BMD值、影像、化验指标、临床特点等加以综合判断，才能了解骨代谢的真实情况。

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