毛一凡 王玲 史曉林 程曉光*

1. 浙江中醫(yī)藥大學(xué)，浙江 杭州 310053 2. 北京積水潭醫(yī)院放射科，北京 100035 3. 浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院骨科，浙江 杭州 310005

定量CT(QCT)工作組報告揭示了QCT的臨床應(yīng)用進(jìn)展并為國際臨床骨密度測量學(xué)會(ISCD)共識的更新提供依據(jù)。既往報告總結(jié)了QCT關(guān)于成人骨密度(BMD)和形態(tài)學(xué)參數(shù)在骨折預(yù)測、骨質(zhì)疏松診斷、治療方案制定及年齡和療效監(jiān)控方面的應(yīng)用，以及QCT在兒童的臨床應(yīng)用。本共識著眼于成年人群，并分為三部分：髖部QCT臨床應(yīng)用(部分Ⅰ)，基于QCT的有限元分析在骨強(qiáng)度計算中的臨床價值(部分Ⅱ)，基于體素化或張量的形態(tài)學(xué)或統(tǒng)計參數(shù)圖等先進(jìn)技術(shù)的臨床價值(部分Ⅲ)。部分Ⅲ同時也總結(jié)了如何通過非骨質(zhì)疏松診斷CT掃描數(shù)據(jù)來獲得可靠的骨密度(例如無校準(zhǔn)體模的常規(guī)CT掃描應(yīng)用于QCT測量)。

髖部QCT已成為公認(rèn)的骨密度測量方法。大量論著提供的證據(jù)支持此技術(shù)在骨折預(yù)測和隨訪監(jiān)測中的關(guān)鍵作用。既往共識中的CT技術(shù)和QCT成像總結(jié)仍在不斷更新。

QCT工作組報告旨在廣泛回顧分析文獻(xiàn)，并基于已有文獻(xiàn)證據(jù)提出ISCD共識，具體包括：髖部QCT臨床應(yīng)用(部分Ⅰ)，基于QCT的有限元分析(部分Ⅱ)，統(tǒng)計參數(shù)圖(部分Ⅲ)，以及無校準(zhǔn)體模CT掃描數(shù)據(jù)用于骨密度測量(部分Ⅲ)。盡管一系列關(guān)于前臂高分辨外周QCT的文章發(fā)表，但前臂部位并未包括在此次共識研討會議中。

1 腰椎和髖部QCT標(biāo)準(zhǔn)測量方法進(jìn)展

從2007年關(guān)于QCT成年人應(yīng)用指南研討會議后，QCT的使用大量增加。大量的髖部及腰椎QCT研究的發(fā)表為QCT的臨床應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。

首先，美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)的商業(yè)化軟件QCT Pro(Mindways公司，奧斯丁，德克薩斯州，美國)在腰椎和髖部(CT X線吸收法，CTXA)測量被臨床機(jī)構(gòu)廣泛使用。全世界大約2000～2 500臺裝機(jī)量。CTXA是一種模擬雙能X線(DXA)方法，即從三維圖像中生成平面投影數(shù)據(jù)進(jìn)而計算面積骨密度(aBMD)。

其次，目前幾乎所有臨床試驗機(jī)構(gòu)在進(jìn)行骨質(zhì)疏松性骨折預(yù)防藥物療效評估中都納入QCT用于亞組病人的評價。非商業(yè)化軟件相對于QCT Pro提供更為先進(jìn)的分析功能，如醫(yī)學(xué)影像分析模組(埃爾朗根大學(xué))，以及UCSF，謝菲爾德大學(xué)和劍橋大學(xué)分別開發(fā)的軟件。盡管QCT Pro包含的骨結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)也應(yīng)用于藥效評估，但這些非商業(yè)化軟件占據(jù)了藥效評估研究的主導(dǎo)地位。另外，某些研究報道了運(yùn)用ON診斷公司(伯克利，加州)研發(fā)的有限元分析軟件(VirtuOst)測量椎體和全髖整體骨密度。

再次，除了QCT測量椎體松質(zhì)骨骨密度，髖部骨皮質(zhì)目前成為研究熱點并且應(yīng)用于越來越多的臨床試驗。一系列在體QCT研究揭示了其在預(yù)測骨質(zhì)疏松性骨折及辨別風(fēng)險因素、年齡和治療相關(guān)變化方面的評估作用。有些研究還用髖部QCT進(jìn)行繼發(fā)骨折的研究。其中某些研究只專注于股骨頸區(qū)域。表1-3總結(jié)了髖部3D QCT在體研究(表1-3請詳閱原文)。表中所列結(jié)果主要涉及ISCD指南相關(guān)結(jié)論，而非索引文獻(xiàn)的主要結(jié)論。髖部QCT應(yīng)用的證據(jù)已反應(yīng)在新的髖部QCT ISCD指南中。

2007年ISCD關(guān)于腰椎的指南被大量發(fā)表的研究進(jìn)一步證實。多個藥物及臨床研究的結(jié)果顯示腰椎QCT能夠監(jiān)測骨密度隨年齡、疾病及治療發(fā)生的變化。另外，最近一項隨訪研究AGES-Reykjavik隊列研究揭示，T12～L4中2個椎體(通常指L1和L2)的橢圓形體積感興趣區(qū)的松質(zhì)骨密度能夠預(yù)測60歲以上男女的椎體骨折發(fā)生。

2 髖部類DXA平面投影測量

3D QCT數(shù)據(jù)可被投影為類DXA 的平面圖像。在該圖像中，aBMD、骨礦物含量(BMC)及面積可被測得，并且等同DXA的T值。美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)了Mindways公司的QCT Pro技術(shù)中CTXA模塊的應(yīng)用，同樣批準(zhǔn)的還有ON診斷公司VirtuOst軟件。UCSF的Lang教授研發(fā)的髖部QCT軟件也能夠生成平面投影圖像。CTXA的DXA等效T值和股骨頸面積骨密度最近被納入至WHO骨折風(fēng)險評估工具(FRAX)中，F(xiàn)RAX可計算10年骨折概率。

在CTXA分析中，CT數(shù)據(jù)的平面投影在股骨分割前完成，而VirtuOst和UCSF軟件則相反。對于QCT Pro而言，其從2D類DXA投影分割出圖像再轉(zhuǎn)換為3D數(shù)據(jù)，進(jìn)而計算真實的3D QCT參數(shù)。因而，QCT Pro分析常受髖臼和股骨頸過度覆蓋影響。這也是為什么QCT Pro髖部模塊建議掃描時像DXA一樣腳尖內(nèi)旋。而另外兩家軟件則是在生成平面投影圖像前，已在3D CT數(shù)據(jù)上將髖臼從股骨頭和頸分割出來，從而能夠更全面的測量。

盡管通過QCT掃描可獲得DXA等效面積骨密度和T值，可作為無DXA設(shè)備時骨密度測量的替代選擇，但因QCT掃描劑量較高，不建議僅為平面投影分析而做QCT檢查。當(dāng)然，如因其他臨床檢查目的而行CT掃描的數(shù)據(jù)可做QCT分析的話，則額外的DXA檢查就無必要了。總而言之，QCT除了可提供真實的3D數(shù)據(jù)外，也可利用3D數(shù)據(jù)生成2D平面投影圖，提供等效DXA的分析功能。然而，需指出的是，3D數(shù)據(jù)分割和2D平面投影數(shù)據(jù)分割應(yīng)分開獨(dú)立進(jìn)行。

3 ISCD共識

3.1 關(guān)于DXA和QCT及基于QCT的技術(shù)比較的使用共識

ISCD共識：當(dāng)DXA和QCT均可使用且提供可比的信息時，DXA因其輻射劑量較低而被推薦。

依據(jù)：根據(jù)ALARA(低劑量影像采集；美國聯(lián)邦管理碼(10 CFR 20.1003)),DXA因其更低輻射劑量而優(yōu)于QCT，但需除外QCT或基于QCT的技術(shù)能夠提供比DXA更高維的信息。

討論：關(guān)于QCT臨床掃描的輻射暴露水平已在既往指南文章中給出。隨后，國際輻射保護(hù)委員會更新了電離輻射組織敏感性的組織權(quán)重因子。相對于之前發(fā)表的值，髖部掃描協(xié)議有效劑量降低約30%，而腰椎劑量未見降低。然而，無論腰椎或髖部QCT，其輻射暴露均比DXA高約50～100倍。

診斷掃描所用電離輻射劑量是與輻射誘發(fā)癌癥風(fēng)險相關(guān)，即某個患者在檢查后幾十年可能發(fā)生癌癥。因此，老年人診斷掃描的收益風(fēng)險比遠(yuǎn)高于兒童和年輕人。目前有措施在進(jìn)一步降低檢查的輻射水平，如在所有新的CT掃描機(jī)內(nèi)置自動曝光控制技術(shù)。

3.2 股骨近段QCT掃描范圍共識

ISCD共識：股骨近段QCT掃描范圍應(yīng)從股骨頭至股骨干。

依據(jù)：多數(shù)在體髖部骨密度QCT研究中，股骨近段整體、皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨骨密度(和其他測量參數(shù))被納入分析，同時類似DXA，股骨頸、粗隆和粗隆間感興趣區(qū)也被納入分析。所有離體實驗均提供使用QCT評估股骨強(qiáng)度的證據(jù)，該類型實驗要求掃描范圍包括全髖至股骨干，特別是小粗隆下幾厘米處。髖部FEA和SPM分析要求完整的全髖CT掃描。此外，對于預(yù)測或識別粗隆骨折，粗隆區(qū)測量相對于股骨頸區(qū)域擁有更高的優(yōu)勢比或相對風(fēng)險系數(shù)。

即使僅包含股骨頸的CT掃描，也會包括粗隆區(qū)和粗隆間的重要部分，這是因股骨頸相對于掃描平面的位置所造成的。因此，即使考慮到輻射劑量，如果掃描范圍只局限于股骨頸，獲益仍較小。全髖掃描的分界標(biāo)相對于僅股骨頸掃描更容易識別。

討論：本指南目的不是論證全髖測量參數(shù)比股骨頸參數(shù)更重要。本指南僅指出，對于CT掃描范圍，應(yīng)包括全髖范圍。與DXA類似，其掃描范圍也包括全髖。而具體分析哪些感興趣區(qū)則取決于實際的臨床或科學(xué)問題。然而，股骨頸3D QCT骨密度(vBMD)測量的精度誤差約是全髖vBMD的2倍。

3.3 髖部QCT能用于骨折風(fēng)險評估嗎？

ISCD共識：對于絕經(jīng)后婦女和老年男性，QCT測量的股骨近段總的松質(zhì)骨骨密度預(yù)測髖部骨折效能與DXA測得全髖骨密度相同。

依據(jù)：通過一系列橫斷面研究可計算年齡校正后標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險梯度，這些研究中髖部DXA和QCT數(shù)據(jù)均來自同樣的人群。3項研究結(jié)果顯示，3D QCT測量的全髖松質(zhì)骨密度的標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)險梯度類似于DXA全髖面積骨密度。

討論：詳見原文。

3.4 髖部QCT能否診斷骨質(zhì)疏松？

ISCD共識：根據(jù)WHO診斷標(biāo)準(zhǔn)，QCT二維平面數(shù)據(jù)得出股骨頸和全髖T值與相應(yīng)DXA感興趣區(qū)的T值擁有等效的診斷效能。

依據(jù)：CTXA和VirtuOst使用NHANESⅢ參考數(shù)據(jù)庫計算T值，等同于DXA T值。而髖部QCT的其他測量參數(shù)，例如骨密度，則不能用作診斷骨質(zhì)疏松，因其不符合WHO關(guān)于DXA診斷標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格定義。因此，除了DXA外，其他技術(shù)無等效診斷標(biāo)準(zhǔn)并不意味著這些技術(shù)本身存在問題，而是因WHO診斷標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)在局限性導(dǎo)致的。這種局限性有其歷史因素，在WHO診斷標(biāo)準(zhǔn)建立時，僅有DXA的流行病數(shù)據(jù)。

DXA目前仍是推薦方法，因CTXA和VirtuOst 的面積骨密度和T值仍無精密度結(jié)果報道，另外QCT的放射劑量更高。

討論：高齡絕經(jīng)后婦女人群研究結(jié)果顯示，CTXA測量的全髖和股骨頸面積骨密度于DXA測量結(jié)果高度相關(guān)(r2>0.9)。在CASH研究中，中國男性(63.8±5.6歲)和女性(62.0±6.8歲)人群的全髖(r2=0.88)和股骨頸(r2=0.81)兩種方法測量值相關(guān)度較低。Khoo等發(fā)表了利用他們老年女性人群(82.8±2.5歲)數(shù)據(jù)得出的校準(zhǔn)公式來轉(zhuǎn)換CTXA面積骨密度為DXA面積骨密度。之后經(jīng)過NHANES Ⅲ數(shù)據(jù)庫中的年輕人數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，CTXAT值計算被進(jìn)一步改進(jìn)。CTXA 和DXA的T值仍存在差異，但其相關(guān)性很高(全髖r2=0.88；股骨頸r2=0.84)。并且CTXA等效T值是用另外公式計算的。最近一項研究揭示，CTXA 和DXA股骨頸T值校準(zhǔn)后基本相同。

3.5 髖部QCT能否監(jiān)測藥物治療及年齡相關(guān)骨密度變化？

ISCD共識：QCT測得的股骨近段的整體和松質(zhì)骨骨密度可被用于監(jiān)測年齡及治療引起的骨密度改變。

依據(jù)：髖部3D QCT已被成功地用于評估男性和女性體積骨密度年齡相關(guān)變化。而關(guān)于藥物治療評估，髖部3D QCT在隨訪研究中被大量用于監(jiān)測體積骨密度變化，這些研究包括的藥物有阿侖膦酸鈉、伊班膦酸鹽、雷洛昔芬、特立帕肽、甲狀旁腺素、狄諾賽麥等新藥。多數(shù)研究中，納入研究人群為絕經(jīng)后婦女。腰椎和髖部DXA評估也被用于其中幾個研究。對于男性，目前尚無髖部QCT用于抗骨質(zhì)疏松治療研究評估的報道。

4 總結(jié)

ISCD共識在此闡述了髖部QCT的應(yīng)用，補(bǔ)充了2007年發(fā)布的僅關(guān)于腰椎和橈骨脛骨遠(yuǎn)端外周QCT的ISCD共識。ISCD共識發(fā)表是建立在廣泛回顧文獻(xiàn)證據(jù)基礎(chǔ)上。近年來QCT正處于快速發(fā)展時期，因此推薦再次回顧QCT循證證據(jù)，可預(yù)期的是，在不遠(yuǎn)的將來，隨著新的研究數(shù)據(jù)出現(xiàn)，ISCD共識將再次更新。