程晓光-骨质疏松症的影像学诊断进展

影像学进展与骨质疏松研究

北京积水潭医院放射科 程晓光 闫东

骨质疏松症是一种最常见的骨代谢性疾病，以单位体积内骨量减少及骨组织微结构改变为特征，表现为骨的强度减弱，脆性增加,患者易发生骨折。目前该病的发病率、致残率、病死率日益提高，因此，越来越受到医学界的重视。影像检查作为骨质疏松症诊断和研究的重要手段之一，其发展日新月异。本文将着重叙述骨质疏松症的各种影像学诊断方法的应用、优缺点及最新进展。

1. 常规X线摄片在骨质疏松症诊断中的应用

目前，在我国多数医疗机构中，尤其是在基层医院，常规X线平片仍然是诊断骨质疏松最常用和首选的检查方法。其主要表现有以下3点：①骨的透光度增加：当发生骨质疏松症时，单位体积内的骨量减少，骨钙量降低，对X线的吸收量也随之减少，致使穿透骨骼到达胶片的射线量增加；②骨小梁与骨皮质的改变: 骨小梁在骨质疏松症的发生、发展中变化早而快, 因此最能反映骨质疏松症的骨丢失情况,表现为非承重的骨小梁减少，承重骨小梁逐渐发生代偿性增厚，从而表现出典型的影像学特征，这一点在椎体上表现最为明显。骨皮质的X线表现主要为骨皮质变薄，皮质内哈佛管扩大所显现的皮质内隧道征；③骨折：骨折是骨质疏松症的主要并发症，只要存在骨质疏松症性骨折，无论骨矿密度测量结果如何都可确诊为骨质疏松症。常规X线摄片优点很多：即方法简便、费用较低，可以观察骨骼密度、形状，骨小梁数量、形态及骨皮质的厚度，以及是否合并骨折、骨质增生及变形等。但是，上述观察存在主观因素，且易受投射条件、胶片本身质量等因素影响，同时，只有在骨量丢失超过30%以上时X线平片才会出现骨质疏松症征象，而这已是骨质疏松症的晚期表现，因此，其准确度和稳定性相对较低，对骨质疏松症的诊断，特别是对早期诊断帮助不大。

2.光子吸收法在骨质疏松症诊断中的应用

光子吸收法包括单光子吸收法(Sing-Photon Absorptiometry,SPA)与双光子吸收法(Dual-Photon Absorptiometry,DPA)。

SPA最初在上世纪60年代应用，是利用放射性同位素产生的单光子γ射线穿透人体组织时被吸收,使其强度下降的原理,最终由计算机计算出骨矿物质含量（BMC）和骨密度（BMD）。SPA作为一种定量测定外周骨（如桡骨远端和跟骨）BMD的方法，其放射剂量不大，准确性较高，是一种有价值的诊断骨质疏松的方法。但是SPA只能同时测量皮质骨和松质骨，且无法测量软组织厚度和构成不一的部位（如髋关节），测量时影响因素较多，因此其骨质疏松症的诊断准确性受到影响。

DPA产生于上世纪70年代，通过利用两种不同能量水平的射线通过被测部位时的衰减程度存在差异的原理，从而适用于软组织较厚或差异较大的部位，如腰椎、股骨及全身。DPA的准确性及精确性均明显优于SPA，但是SPA检查时间较长，分辨率差，需仔细校正放射源的衰减，放射源也需定期更换，因此目前已被双能X线骨密度仪

（Dual X-ray absorptiometry,DXA）所取代。

3.单能或双能X线骨密度仪在骨质疏松症诊断中的应用

单能X线骨密度仪（Single X-ray absorbtiometry,SXA或SEXA）与SPA的区别在于前者用X射线取代了放射性核素放射源，克服了放射源不稳定的缺点，相对提高了分辨率、准确性和精确度，但是SXA仅能测量周围骨的骨密度，如跟骨或前臂骨等，而且测量值容易受到周围软组织及骨内脂肪的影响。

双能X线骨密度仪（Dual X－ray absorbtiometry,DXA或DEXA）最早在上世纪60年代由Jacobson开始使用，至80年代逐渐得到广泛应用。DXA的工作原理与DPA基本相同，主要区别是前者用X射线管取代了放射性核素放射源。DXA使用两种较低能量的X线，可测量全身任意部位骨骼的BMD，测量中可以得到两个线性衰减值，所以可以消除周围软组织及骨内脂肪对测量值的影响。这种测量方法检测时间短，辐射作用小，且由于分辨率的提高，使测量值的准确性和精确性都有提高。但是，DXA也有以下缺点：①无法区分皮质骨和松质骨，只能得到二者骨量的总和。当骨质疏松症早期时，无法敏感的反应出松质骨量的变化，因此DXA对早期骨质疏松症的诊断意义不大；②DXA是二维扫描测量，所以其所测的是面骨密度，而不是真正意义的骨密度；③DXA在腰椎正位测量时可因骨质增生、椎小关节和间盘退变，以及腹主动脉钙化，使测量值产生误差，从而得到偏高的BMD。

4.QCT、pQCT及μCT在骨质疏松症诊断中的应用

QCT(Quantitative computed tomography)和pQCT(Peripheral quantitative computed tomography),即定量计算机断层扫描和周围定量计算机断层扫描。是利用临床上常规使用的CT机，对椎体BMD和周围骨BMD进行定量测定的技术。该测量方法的原理是将一些化合物做成等效水和骨的标准体模，分别模仿人体的软组织及骨组织，扫描时把人体模型放在患者身体下面，并与患者同时扫描，利用二者CT值之间的对应关系，再通过计算机得到测量部位的BMD值。由于标准体模与患者是在完全相同的条件下完成扫描的，因此可以有效的减少外界因素对测量值的影响，如消除不同体型患者对X线吸收程度的差异，以及修正CT机本身参数改变的影响；同时标准体模的应用也为骨定量测定提供了恒定的参照标准。

定量CT测量技术具有以下特点：①该技术是唯一可选择性测量骨皮质或骨松质骨矿含量的方法，正如前面已经提过的松质骨在病程中的变化特点，该法通过对松质骨骨矿含量的测定，可以敏感的反映出骨丢失的程度并对治疗效果作出准确的评估；②该技术所测量出的BMD是三维的体积BMD，代表了真正的体积骨密度，因此提高了BMD测量的敏感度和准确度；③CT扫描图像的密度分辨力高，其断面图像避免了组织结构的重叠，可以清楚的显示骨质疏松症时骨质的形态和密度改变。以椎体为例，CT表现为椎体中央或整个区域骨松质密度减低，CT值有时低达- 90 Hu以上，有时椎体松质骨骨小梁呈粗点状、蜂窝状改变；骨皮质可见普遍变薄以及椎体周边骨质增生；除此之外，目前已广泛应用的多排螺旋CT具有多平面重建的功能，可以多角度观察骨质疏松症所致的椎体压缩变形、椎体的退行性变以及变形椎体邻近椎间盘的膨出或突出；④CT扫描可以用来鉴别诊断：如骨质疏松症时可以见到单纯骨折的骨折线，无软组织肿块影，椎弓根完整，而骨髓瘤或骨转移瘤则表现为局部骨的破坏，常见椎弓根破坏，以及软组织肿块影等征象。

虽然定量CT具有上述优点，但其射线量略多，费用较高，且诊断标准有待确定,目前临床使用不多。

μCT又称Micro－CT、显微CT等，是空间分辨率达到100μm～1μm的医学CT。众所周知，细胞的大小平均为10μm～50μm，因此μCT是一种可以观察到组织和细胞结构水平的CT。μCT在诊断骨质疏松上具有以下优点：① μCT具有良好的密度分辨率，可以通过软件在三维空间观察骨标本的BMC和微结构,除可以分别评估皮质骨和松质骨的骨矿密度，得到体积BMD外，还可以得到皮质骨厚度等骨质疏松诊断的参数；②μCT的高空间分辨率，可以得到所测部位的3D影像,分析测量传统骨组织形态计量学的诸多参数,如骨小梁的厚度、体积等,从而更加全面、直观的观察骨质量的改变。虽然μCT具有良好的医用前景，但是由于其易出现硬化伪影、环境振动伪影、运动伪影等诸多问题，因此目前仅仅用于观察小型动物或小块组织。

5.MRI在骨质疏松症诊断中的应用

用磁共振评价骨质疏松症是一种崭新的方法。近年来随着磁共振技术的进步, 显示出其在骨质疏松症诊断中的巨大潜力。文献报道，MRI主要采用T2值来预测或确定骨质疏松：即小梁骨和骨髓的MRI特性明显不同,这些差异导致组织弛豫时间改变,即T2改变。理论上认为，T2这种变化将直接与小梁周围的密度和其空间结构有关，从而达到预测或确定骨质疏松的目的。同时，μMRI技术得到发展，这是一种以MRI为基础定量研究骨小梁的方法，但是，该技术的临床应用还有待进一步研究与探讨。目前，MRI在骨质疏松症检查的主要目的在于鉴别诊断：如骨质疏松症性椎体骨折在MRI上表现为凹陷形、扁平形、楔形的特点，变形椎体为正常骨髓信号的是陈旧骨折，有新鲜骨折时T1加权像可表现为椎体终板下呈带状、片状低信号改变,不会出现结节状病灶,这点可与恶性肿瘤相鉴别，而普通X线片则无法区分。

6.定量超声在骨质疏松症诊断中的应用

定量超声（Quantitative ultrasound,QUS）是利用超声波的反射和穿透衰减来评价骨量改变和骨结构的一种检查方法，常见的应用指标是跟骨测量的声速（Speed of sound,SOS）和振幅衰减值（Broad-band ultrasound attenuation,BUA）。超声测量为无创伤、无辐射检查，费用低，设备携带方便，还可以提供有关骨量以外的骨结构信息；同时有文献报道，QUS在评定老年女性骨折风险度时，几乎与DXA的效果相同，因此应用前景比较广阔。QUS的缺点在于诊断标准尚未明确，检查部位局限在跟骨和手指。

总之,上述介绍的各种影像学测定法都各有优点,在诊断骨质疏松症时应结合我国各级医疗机构的现有条件，寻找一种切合实际的高效、便利和安全的方法来开展这方面的工作。同时，随着对骨质疏松症的日益重视，以及影像技术的日益发展，对骨质疏松症的认识、诊断及治疗将会得到进一步的提高。

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