未来骨科医工融合—文献集萃（六）骨质疏松症和非骨质疏松症中国成年人胸腰椎骨质空洞分布情况：基于464个椎骨的多中心横断面研究

发布日期： 2024-11-03 15:13:16 阅读量： 4

汇报人：柏秋实（北京协和医院）

摘要

骨空洞是评估骨质量的一种新的直观形态学指标，但其在椎骨中的应用尚未见报道。本项横断面多中心研究旨在基于定量计算机断层扫描（QCT）研究中国成人胸腰椎骨空洞的分布情况。骨空洞定义为通过基于无模体技术的算法检测到的骨矿物质密度（BMD）极低（<40 mg/cm³）的骨小梁网区域。共纳入152名患者（51.8±13.4岁）的464个椎骨。将椎骨骨小梁基于中间矢状面、冠状面和水平面分为8个部分。比较健康组、骨质减少组和骨质疏松组之间以及不同脊柱节段的全椎骨和各部分的骨空洞。绘制受试者工作特征（ROC）曲线，并获得组间骨空洞体积的最佳截点。健康组、骨质减少组、骨质疏松组全椎体骨空洞体积分别为124.3±221.5 mm³、1256.7±928.7 mm³、5624.6±3217.7 mm³。腰椎骨空洞检出率高于胸椎，且标准化空洞体积大于胸椎。L3骨空洞最大（2165.0±3396.0 mm³），T12骨空洞最小（448.9±699.4 mm³）。骨空洞主要位于右上后方（40.8%）。骨空洞与年龄呈正相关，55岁后迅速增大。随着年龄增长，下前右截面的骨空隙体积增加最为显著，而下后左截面的骨空隙体积增加最小。 健康组和骨质减少组的截点为 345.1 mm³（敏感性 = 0.923，特异性 = 0.932），骨质减少组和骨质疏松组的截点为 1693.4 mm³（敏感性 = 1.000，特异性 = 0.897）。 总之，本研究使用临床 QCT 数据显示了椎骨中的骨空隙分布。研究结果为骨质量的描述提供了新的视角，并表明骨空隙可以指导骨质疏松症筛查等临床实践。

方法

虽然体积 BMD 避免了无关椎骨元素的影响，但它只是某些感兴趣区域 (ROI) 的骨矿物质含量的平均值。骨质量中重要的是骨微结构的局部恶化。Whittier 等人提出了“空隙”一词来描述骨小梁网络中的局部恶化，这为骨脆性评估提供了宝贵的见解。空隙被定义为连接良好的矿化骨小梁网络的空隙，而不是所有组织的空隙。然而，该术语仅用于高分辨率外周 QCT（HR-pQCT）的桡骨和胫骨，而不能直接应用于活体腰椎。

研究对象根据T11至L4平均体积骨小梁BMD分为健康组（BMD>120mg/cm³）、骨质减少组（80mg/cm³≤BMD≤120mg/cm³）和骨质疏松组（BMD<80mg/cm³）。

为了确定最佳 BMD 阈值，通过将 BMD 设置为 0、20、40、60 和 80 mg/cm³，测量了来自独立个体的 20 个椎骨的空洞体积。 40 mg/cm³ 后，空隙体积显著增加。如果体积大于 16.5 mm³，则将骨空隙纳入分析，并且仅分析小梁骨中的空隙。

结果

以BMD 120 mg/cm³ 将受试者分为正常组与异常组，空隙体积ROC曲线显示AUC = 0.968，p < 0.001。截断点为345.1 mm³，灵敏度= 0.923，特异度= 0.932。以BMD 80 mg/cm³ 将受试者分为骨质疏松组与非骨质疏松组，空隙体积ROC曲线显示AUC = 0.986，p < 0.001。截断点为1693.4 mm³，灵敏度= 1.000，特异度= 0.897。

健康组（47.9%）和骨质减少组（42.6%）骨空洞主要位于SPR断面，骨质疏松组各断面骨空洞分布较均匀，以IAR断面为主（25.3%）。 大部分脊柱节段骨空洞主要位于SPR断面，分别为T11（60.0%）、T12（50.0%）、L1（38.2%）、L2（44.6%）、L3（38.7%），L4骨空洞主要位于SAR断面（33.3%）。

所有464个椎体的平均空隙体积为1443.4±2546.3mm³。各组之间整个椎体的总空隙体积有显著差异（F = 111.6，p < 0.001）。骨质疏松组（5624.6±3217.7 mm³）和骨质减少组（1256.7±928.7 mm³）骨空洞均显著大于健康组（124.3±221.5 mm³），p值均<0.001。骨质疏松组骨空洞显著大于骨质减少组（p=0.001）。

图示：三维重建的脊椎骨。(B) 根据中矢状面、冠状面和水平面将骨小梁的八个切面分为左下前切面（IAL）、右下前切面（IAR）、左下后切面（IPL）、右下后切面（IPR）、左上前切面（SAL）、右上前切面（SAR）、左上后切面（SPL）和右上后切面（SPR）

图示：健康组（A）、骨质疏松组（B）和骨质疏松症组（C）椎体骨空洞的代表性图像

结论

骨空洞可用于筛查骨密度正常或略有下降但有椎体压缩性骨折（VCF）风险的人群。体积骨密度是在放置在椎体前部中心的ROI内测量的。它不能反映位于椎体角落或邻近皮质壳的小梁网络的骨质量。相反，骨空洞是在整个小梁网络中检测到的，因此它代表了整个小梁骨的真实状况。健康组中有一定比例的椎骨具有体积> 345.1 mm³的骨空洞，骨质减少组中有一定比例的椎骨具有体积> 1693.4 mm³的骨空洞，这表明在使用体积骨密度诊断骨质减少/骨质疏松症时可能会遗漏一些个体，而骨空洞筛查可以作为此处的补充选择。

首先，骨空隙可作为骨质疏松症筛查的新指标。先前存在的常规 CT 数据或用于其他目的的 CT 检查可用于骨空隙检测。截断点（1693.4 立方毫米）可作为识别骨质疏松症的参考。其次，骨空隙可为手术规划中植入物固定提供信息。例如，3D 骨空隙图提供了骨空隙的位置，外科医生可以在插入螺钉时避开骨空隙，以获得更高的拔出力。我们之前开发了一种系统，可帮助设计具有更高 BMD 的最佳螺钉轨迹，该系统也采用了这种避免骨空隙的技术。 第三，骨空隙可以作为 VCF 的预测因子。我们的团队之前发现局部骨矿物质含量损失与 VCF 患病率独立相关。大的骨空洞是骨小梁网络的局部退化，与骨折密切相关。因此，我们提出有无VCF患者骨空洞分布模式不同，我们希望在未来设计和进行这项研究。第四，骨空洞可能为治疗VCF提供重要信息。骨水泥注入是经皮椎体成形术的重要步骤，但骨水泥漏出是最严重的并发症之一。骨空洞在椎体中分布不均匀，随年龄增长在不同节段的变化速率不同。对于这些患者，在受伤前有CT图像，可以分析目标椎体各节段的骨空洞，以确定造成VCF的节段，指导骨水泥的注射点，以降低骨水泥漏出的风险。

文章来源：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36972755/

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