女性腰椎退行性病变患者腰椎CT值对骨质疏松症的诊断作用

doi:10.12307/2023.907

中国组织工程研究 ›› 2024, Vol. 28 ›› Issue (6): 945-949.doi: 10.12307/2023.907

• 骨与关节图像与影像 bone and joint imaging • 上一篇下一篇

女性腰椎退行性病变患者腰椎CT值对骨质疏松症的诊断作用

凯依塞尔•阿布都克力木，麦麦提敏•阿卜力米提，李磊，杨晓凯，张玉坤，刘帅

新疆医科大学第六附属医院脊柱外科二病区，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830002

收稿日期:2022-10-24 接受日期:2022-12-13 出版日期:2024-02-28 发布日期:2023-07-12
通讯作者: 李磊，硕士，主任，新疆医科大学第六附属医院脊柱外科二病区，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830002
作者简介:凯依塞尔•阿布都克力木，男，1996年生，新疆医科大学在读硕士，医师，主要从事脊柱外科方面的研究。

Effect of lumbar CT values in the diagnosis of osteoporosis in women patients with lumbar degenerative diseases

Kaiyisaier•Abudukelimu, Maimaitimin•Abulimiti, Li Lei, Yang Xiaokai, Zhang Yukun, Liu Shuai

Ward II, Department of Spine Surgery, Sixth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi 830002, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China

Received:2022-10-24 Accepted:2022-12-13 Online:2024-02-28 Published:2023-07-12
Contact: Li Lei, Master, Ward II, Department of Spine Surgery, Sixth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi 830002, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China
About author:Kaiyisaier•Abudukelimu, Master candidate, Physician, Ward II, Department of Spine Surgery, Sixth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi 830002, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

CT值：每一个体积单元内的物质对X射线的衰减系数代表了该体积单元的物质密度，记为CT值，单位是亨氏单位(hounsfield unit，HU)。CT值=1 000×(μx-μwater)/μwater，其中μwater和μx分别代表蒸馏水和某体积单元对X射线的衰减系数。骨质密度较高，一般在300-3 000 HU。

背景：双能X射线吸收法可能会错误地抬高严重腰椎退行性病变患者的骨密度值，而腰椎松质骨CT值可能协助双能X射线吸收法减少骨质疏松症的漏诊。

目的：应用腰椎CT值来诊断女性腰椎退行性病变患者中的骨质疏松症。
方法：回顾性分析在新疆医科大学第六附属医院脊柱外科住院诊疗的192例女性患者骨密度检测结果和腰椎CT等临床资料。根据CT上腰椎退变严重程度，将患者分为退变组(n=107)和对照组(n=85)。测量两组患者L1椎体中轴松质骨CT值，记录L2-L4及髋部T值和骨密度均值。参考先前的研究，L1椎体CT值≤110 HU诊断为骨质疏松，比较两组患者通过双能X射线吸收法和CT值诊断骨质疏松的患病率。

结果与结论：①两组患者CT值与L2-L4椎体的T值、骨密度均值均呈显著正相关(P < 0.001)，而对照组中相关性更高；②退变组中腰椎T值和骨密度均值显著高于对照组(P < 0.05)，CT值明显低于对照组(P=0.001)，而两组的髋部T值和骨密度均值相比差异无显著性意义；③所有患者经CT阈值诊断的骨质疏松症患病率高于T值诊断的骨质疏松(51.0%和42.7%)；④两组在110例经双能X射线吸收法确诊为非骨质疏松的患者中，CT值诊断的骨质疏松症患病率高达23.6%，而退变组中的患病率比对照组更高(分别为31.7%和14.0%)；⑤漏诊的骨质疏松症患病率在退变组中经腰椎双能X射线吸收法确诊的非骨质疏松患者中高达38.6%(27/70)，而对照组中为19.6%(11/56)；⑥提示骨质疏松症在年龄≥50岁的女性腰椎退行性病变患者中很常见；测量腰椎松质骨CT值可作为此类患者诊断骨质疏松症的有效补充方法，尤其是在严重退变的腰椎退行性病变患者中能够发现更多漏诊的骨质疏松症患者。

https://orcid.org/0000-0003-1730-103X (凯依塞尔•阿布都克力木)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 骨质疏松症, 腰椎退行性疾病, 腰椎CT值, 双能X射线吸收法, 骨密度

Abstract: BACKGROUND: Patients with severe lumbar degenerative disease may have their bone mineral density incorrectly raised by dual-energy X-ray absorptiometry. While lumbar cancellous bone Hounsfield unit value can assist dual-energy X-ray absorptiometry in reducing osteoporosis misdiagnosis.
OBJECTIVE: To identify osteoporosis in woman patients with lumbar degenerative diseases using lumbar CT scans.
METHODS: Bone mineral density test results and lumbar CT data of 192 women patients who were treated at the Department of Spine Surgery, Sixth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University were retrospectively reviewed. All patients were divided into a degeneration group (n=107) and a control group (n=85) according to the criteria of severity of vertebral degeneration as assessed on CT of the lumbar spine. The CT value of axial cancellous bone of L1 vertebral body was measured in the two groups. The T score and bone mineral density of the hip and L2-L4 were recorded. According to previously published studies, osteoporosis was diagnosed at L1 vertebral CT values ≤110. The prevalence of osteoporosis diagnosed by dual-energy X-ray absorptiometry and CT values was compared between the two groups.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) CT values were significantly and positively correlated with T scores and mean bone mineral density of the L2-L4 vertebrae in both groups (P < 0.001), while the correlation was higher in the control group. (2) Lumbar T scores and bone mineral density values were significantly higher in the degeneration group than those in the control group (P < 0.05) and CT values were significantly lower in the degeneration group than that in the control group (P = 0.001). Hip T scores and bone mineral density were not significantly different in the two groups. (3) The prevalence of osteoporosis diagnosed by CT thresholds was higher in all patients than that diagnosed by T values (51.0% and 42.7%). (4) The prevalence of osteoporosis diagnosed by CT values was as high as 23.6% in the 110 patients diagnosed with non-osteoporosis by dual energy X-ray absorptiometry in both groups, and was higher in the degeneration group than that in the control group (31.7% and 14.0%, respectively). (5) The prevalence of missed osteoporosis was as high as 38.6% (27/70) of non-osteoporosis patients diagnosed by dual-energy X-ray absorptiometry of the lumbar spine in the degeneration group compared to 19.6% (11/56) in the control group. (6) It is concluded that osteoporosis is common in female patients with lumbar degenerative diseases aged ≥50 years. Measurement of lumbar cancellous bone CT values may be a useful complementary method for diagnosing osteoporosis in patients with lumbar degenerative diseases, especially in patients with severe degenerative lumbar degenerative diseases where more missed osteoporosis patients can be identified.

Key words: osteoporosis, lumbar degenerative disease, lumbar CT value, dual-energy X-ray absorptiometry, bone mineral density

中图分类号:

凯依塞尔•阿布都克力木, 麦麦提敏•阿卜力米提, 李磊, 杨晓凯, 张玉坤, 刘帅. 女性腰椎退行性病变患者腰椎CT值对骨质疏松症的诊断作用[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(6): 945-949.

Kaiyisaier•Abudukelimu, Maimaitimin•Abulimiti, Li Lei, Yang Xiaokai, Zhang Yukun, Liu Shuai. Effect of lumbar CT values in the diagnosis of osteoporosis in women patients with lumbar degenerative diseases[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2024, 28(6): 945-949.

图/表（结果） 6

2.1 参与者数量分析原本收集352例患者，严格按标准筛选后最终192例女性LDD患者纳入研究，其中107例患者纳入了退变组，85例纳入了对照组，两组均无脱落，见图1。

2.2 基线资料及DXA值比较两组患者的人口学特征和骨密度数据见表2。退变组患者平均年龄(69.10±7.90)岁，对照组患者平均年龄(64.90±9.47)岁，退变组平均年龄比对照组大4岁(P < 0.001)。退变组L2-L4 骨密度均值和T值高于对照组(P < 0.05)，而其L1椎体CT值明显低于对照组(P=0.001)。两组髋部骨密度和T均值无显著差异。

2.3 DXA值与CT值的相关性分析两组患者L1椎体CT值与腰椎(L2-L4)DXA T值、骨密度均值均呈正相关(P < 0.001)，其中CT值与T值在对照组的皮尔逊相关系数为0.777，而退变组中为0.669，见图2。CT值与腰椎骨密度均值在对照组中相关系数为0.671，退变组中为0.458，见图3。

2.4 DXA与CT值诊断骨质疏松症的结果对比退变组和对照组中根据腰椎(L2-L4)和(或)髋部DXA最低T值诊断的骨质疏松症患病率分别为43.9%(47/107)、41.2%(35/85)，经腰椎DXA(包括腰椎和髋部最低T值同时诊断的例数)诊断的骨质疏松症患病率分别为34.6%(37/107)、34.1%(29/85)，经髋部 DXA诊断的骨质疏松症分别为9.3% (10/107)、7.1%(6/85)。所有患者经T值诊断的骨质疏松症总患病率为42.7%(82/192)。
退变组和对照组中仅从髋部T评分诊断的骨质疏松症患者例数分别为10和6例，其中符合CT值诊断骨质疏松患者分别为8和4例。两组中仅经CT阈值诊断的骨质疏松患者(不包括与腰部或髋部同时诊断的患者)分别为19和7例。退变组和对照组中经CT阈值诊断的骨质疏松症患病率分别为57.0%(61/107)和43.5%(37/85)，总患病率为51.0%(98/192)。随年龄增长，经DXA或CT诊断的骨质疏松症患病率也增高(50-59岁为23.3%/18.60%，60-69岁为38.2%/48.68%，≥70岁为58.9%/72.60%)。两组中腰椎、髋部(股骨颈和全髋)DXA和CT阈值诊断的骨质疏松症结果进行了比较，见表3。DXA和CT值诊断的骨质疏松症患者年龄分布，见表4。

退变组和对照组中经T值或CT阈值诊断骨质疏松症的患病率分别为61.7%(66/107)、49.4%(42/85)，总患病率为56.3% (108/192)。退变组中经腰椎DXA诊断为非骨质疏松症(骨质减少或骨密度正常)的70例患者中，经CT阈值诊断为骨质疏松症的患者比例为38.6%(27/70)，而对照组中为19.6%(11/56)。
2.5 典型病例女性患者，78岁，因腰椎间盘突出症住院治疗。CT评估腰椎退变情况，并按分组标准纳入了退变组。图4A示L1中轴CT值=83.95 HU，按CT值诊断标准属于漏诊骨质疏松症患者。图4B示DXA报告单显示腰椎(L2-4)骨密度=1.099 g/cm2，T值=-0.2；髋部(股骨颈和全髋)骨密度均值=0.798 g/cm2，T值均值=-1.3。

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引言

腰椎退行性病变(lumbar degenerative diseases，LDD)是指腰椎解剖结构自然老化发生退变的一组疾病，包括退行性腰椎间盘突出症、椎小关节增生退变、腰椎滑脱、退行性腰椎管狭窄等等，是中老年人下腰部疼痛的主要原因[1]。随着国内老年人口的增多，因LDD住院治疗并接受腰椎融合术的患者逐渐增多。除此之外，骨质疏松症也逐渐成为威胁中老年人生活质量的严重问题之一。国内50岁以上的男性和女性骨质疏松症患病率已分别高达6.46%和29.13%[2]。相关研究报道，骨质疏松症不仅能加快腰椎退行性改变的进展及提高中老年人脆性骨折的风险[3-4]，还与腰椎术后的多种并发症有关，如融合器移位、植骨不融合、椎弓根螺钉松动和邻近节段骨折等，从而严重影响术后恢复[5-8]。因此，准确评估LDD患者骨密度对减少骨质疏松症相关的并发症和提高术后疗效是至关重要的。
双能X射线吸收法(dual-energy X-ray absorptiometry，DXA)是世界卫生组织(WHO)推荐的筛查和诊断骨质疏松症的代表性方法。然而DXA所使用的是平面投射技术，检测面积骨密度，包括皮质骨、松质骨和椎体前后方结构等X射线投射经过的各种矿物质的密度，因此其骨密度值在脊柱侧弯、血管钙化和脊柱骨质增生等退行性改变和椎体压缩性骨折的患者中误差较大，尤其是在LDD患者中可导致骨质疏松症的漏诊[9-10]。虽然QCT可提供比二维DXA扫描更敏感的骨密度值，但由于其辐射量较大，检测成本高，因此临床上实际应用较少[11]。作为DXA的补充方法，近年来CT上测量的CT值(hounsfield units，HU)已被广泛应用于评估骨密度[10，12-14]。椎体CT值不仅可以避免退行性改变的结构和骨皮质，并且对松质骨量丢失更为敏感。多项研究指出，L1椎体CT值≤110 HU是诊断骨质疏松症特异性较高(约90%)的阈值[10， 15-17]。然而，在女性LDD患者中，应用CT值诊断骨质疏松症的相关研究较少。因而此次研究比较女性LDD患者中用DXA和CT值诊断骨质疏松症的患病率，进一步评估CT阈值在此类患者中诊断骨质疏松症的作用，并提供骨质疏松症在这一特定人群中分布的相关信息。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

材料方法

1.1 设计回顾性研究+两组对比分析(相关性分析和t检验)。
1.2 时间及地点试验于2015年7月至2020年6月在新疆医科大学第六附属医院脊柱外科完成。
1.3 对象纳入2015年7月至2020年6月在新疆医科大学第六附属医院脊柱外科住院诊疗的192例女性LDD患者；所有患者对试验方案知情同意，且得到新疆医科大学第六附属医院伦理委员会批准。
纳入标准：①年龄在50岁以上的女性患者；②因退行性腰椎管狭窄症、腰椎间盘突出症，退行性腰椎滑脱和腰椎侧弯等LDD而入院接受保守或手术治疗的患者。
排除标准：①合并脊柱结核、骨肿瘤、强直性脊柱炎、弥漫性特发性骨质增生症；②既往有腰椎手术史；③住院期间未做腰椎CT和DXA或两项检查时间间隔超过3周；④任何与骨代谢相关的系统性疾病。
1.4 方法对每位患者的腰椎和髋部(股骨颈和全髋)进行DXA扫描(GE Lunar DPX Prodigy美国，骨密度仪变异系数为0.2%-0.3%)。根据世界卫生组织的诊断标准，骨质疏松症为最低腰椎或髋部T值≤-2.5。所有患者住院期间均行腰椎三维重建CT (Definition Flash双源CT，西门子，德国，管电压为120 kVp)扫描。在L1椎体中段的轴位图像上放置一个椭圆形敏感区，敏感区应包括尽量多的松质骨，避免皮质骨、局部退变结构和静脉丛等。将原始图像资料导入标准图像存档软件，在骨窗窗位下由同一名医师对患者腰椎三维重建影像进行测量，结果由第2名医师进行核对。参考既往的研究结果，以特异性较高(约90%)的HU值，即L1椎体CT值≤110 HU作为诊断骨质疏松症的CT阈值[10，15-17]。

所有患者腰椎已不同程度的发生退行性改变，考虑更好地评估CT值在严重LDD患者中诊断骨质疏松症的效果，故参考以下4个标准来评估腰椎退变严重程度，其中至少满足一条时，将患者纳入退变组，否则纳入对照组。具体标准如下：①根据骨赘分级系统，3级或4级骨赘，即鸟嘴状骨赘或骨桥形成[10]；②根据加州大学椎间隙退变分级标准中或重度退变[18](表1)；③椎小关节间隙变窄(< 1 mm)并可见骨赘形成[19]；④因椎体骨量丢失导致的椎体压缩变扁程度超过≥25%[16]。

1.5 主要观察指标每位患者的DXA 测量T值、骨密度值和椎体CT值等。

1.6 统计学分析采用SPSS 26.0进行统计分析。计量资料采用t检验；用Pearson相关系数分析CT值与T值及骨密度均值间的相关性。P < 0.05认为差异有显著性意义。文章统计学方法通过新疆医科大学第六附属医院生物统计学专家审核。

讨论

骨密度检测是骨质疏松症诊断、骨折风险评估和减少术后并发症的基础。2018年国内居民骨质疏松症流行病学调查显示，在50岁以上的人群中，既往接受过骨密度检测的比例仅为3.7%[20]。为了诊断或术前识别骨质疏松症，脊柱外科医生通常选择DXA为首选的检查项目。既往研究报道，松质骨中更早、更容易出现骨量丢失，因此腰椎DXA可能不是有效检测椎体骨密度的方法[21-22]。为了避免此问题，髋部DXA被用来补充腰椎DXA，国际临床骨密度学会(ISCD)建议使用L1-L4和髋部最低T值来诊断骨质疏松症[23]。然而随着患者年龄增加，DXA在骨质疏松症的诊断和疗效评价中的地位逐渐减弱。首先，在严重的LDD患者中，包括增生退变的脊柱结构、终板硬化和血管钙化等改变会假性抬高骨密度和T值[9，10，14-15]。其次，老年人因身高缩短可能存在腰椎隐性压缩性骨折，使测量时腰椎投影面积缩小，也致使腰椎骨密度的虚假增高[24]，从而掩盖椎体松质骨量的实际密度，导致骨质疏松症的漏诊。MURAKI等[9]报道，腰椎结构的退变可显著增加腰椎骨密度值约15%。考虑退变结构的影响，此次研究中退变组患者的平均年龄比对照组大4岁(P < 0.001)，而体质量指数相差不太明显(P=0.041)的情况下，腰椎骨密度值和T值均高于对照组(P < 0.05)，而CT值却明显低于对照组(P < 0.001)。退变组中DXA值与CT值的相关性也低于对照组(如图2，3)。
CT是脊柱外科最常用的诊断和评估腰椎疾病的工具之一。CT值不仅获取简便，而且可反映松质骨的骨量水平，其原理与QCT相似[14，25]，并且不需要额外的检查和费用。尽管目前CT值对骨质疏松症鉴别的可靠性存在不确定性，但许多研究已证实CT值与T值之间存在正相关性[6，12-15]。此次研究纳入患者的腰椎DXA报告单里，由于包括L1的各椎体DXA测量值不全，最终决定选择L2-4的T值和骨密度均值进行分析，也因此未计算诊断骨质疏松症的CT阈值。即使如此，对照组中其T值与L1椎体CT值之间仍然呈显著正相关(r > 0.7)。
多种类型的CT扫描(腰椎、腹部和肺CT等)包含 L1椎体水平，L1不仅便于识别，也可能大幅度提高骨质疏松症的筛选量，因此L1成了测量CT值最常见的椎体水平[8，10，15-17]。
关于CT值诊断骨质疏松症的阈值，PICKHARDT等[16]对1 867例患者腹部CT和DXA等临床资料进行回顾性分析后报道，L1椎体诊断骨质疏松症的CT阈值为110(特异性90%)和160 HU(敏感性90%)。考虑到腰椎退变结构对DXA测量值的影响，ZOU等[10]研究国人腰椎退变患者椎体CT值与DXA 测量值的相关性，同此次研究参考的标准将患者分为2组，并计算相关性更好的对照组患者诊断骨质疏松症的CT阈值，得出L1椎体的CT阈值为110 HU，此阈值同样以90%的特异性在其他研究中也有报道[15，17]。因而，此次研究选择此阈值诊断骨质疏松症。
此次研究同时记录髋部T和骨密度均值，并单独研究能否识别可能被腰椎DXA漏诊的骨质疏松症患者。如表3所示，两组中经髋部DXA诊断的骨质疏松症患者数少于腰椎 DXA和CT值诊断的骨质疏松症例数，尤其是在退变组中，髋部DXA对腰椎DXA诊断骨质疏松症的灵敏度仅为37.84%，远低于CT 阈值诊断的灵敏度(91.89%)。这说明LDD患者中CT值对腰椎骨质疏松症的检测比髋关节DXA 更敏感，然而其他研究中特异度高达90%此CT 阈值对此次研究腰椎DXA诊断骨质疏松症的特异度仅为69.84%。引起略高的灵敏度和较低特异度的原因最可能是此次研究由女性LDD患者组成，她们的腰椎T值因退行性改变可能不够可靠。此外，髋部骨密度值只能间接反映腰椎的骨密度，髋部和腰椎DXA测量结果不一致一般很常见[26]，CT值不受腰椎退变结构的影响。尽管腰椎和髋部DXA的组合是骨密度测量的常规方法，但不应忽视做过腰椎或腹部CT扫描患者的椎体CT值。
此次研究纳入的所有女性LDD患者中经T值或CT阈值诊断骨质疏松症的总患病率高达56.25% (108/192)。相关研究报道，日常活动量的减少与骨量丢失有关，较高的活动水平有利于骨密度保持或提高[27]。腰、腿痛和间歇性跛行等LDD患者较常见的症状导致的日常活动量减少，可能是此类患者中骨质疏松症患病率较高的原因。另外，退变组腰椎T值诊断的非骨质疏松症患者中约38.57%(27/70)的患者经CT值诊断为骨质疏松症，对照组中为19.64%(11/56)，类似的结果在ZOU等[10]的研究中也有报道，这表明较严重退变的LDD患者中腰椎DXA测量值假性抬高更明显。另外，骨质疏松症在各年龄段分布结果提示(表4)，尤其是在年龄≥60岁的LDD患者中，T值诊断骨质疏松症的可靠性不如CT值。因此，DXA应作为评估非严重退行性变患者骨密度的首选方法，然而，较严重的退变LDD患者中，DXA不足以准确诊断骨质疏松症，应参考CT值，并在必要时修改治疗方案。
综上所述，骨质疏松症在年龄≥50岁的LDD女性患者中很常见。CT是DXA的有效补充方法，尤其是严重的LDD患者中能够发现更多漏诊的骨质疏松症。未来需要建立标准的椎体CT阈值，以提高其准确度和有效性，通过CT影像诊断疾病的同时测量CT值，筛选出疑似骨质疏松症的患者，进一步完成DXA等检查，这可能在很大程度上增加LDD患者中骨质疏松症的检出率。
此次研究的局限性不容忽视：因各椎体DXA测量值不全，故未单独计算诊断骨质疏松症的CT阈值；虽然选择了特异性高、较广泛接受的CT阈值来识别骨质疏松症，但不同的CT阈值可能有不同的结果；因纳入的样本量不够多，可能对结果有影响。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

女性腰椎退行性病变患者腰椎CT值对骨质疏松症的诊断作用

Effect of lumbar CT values in the diagnosis of osteoporosis in women patients with lumbar degenerative diseases

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