绝经后中国女性跟骨定量超声和双能X线检查骨质疏松症的对比研究

韩学明 孙忠良 徐建华 吴俊

新疆生产建设兵团四师医院骨科，新疆 伊宁 835000

由于世界各地的老龄化程度不断加剧，骨质疏松症和骨质疏松性骨折已成为医疗系统的主要负担。有研究表明，2010年欧洲6个最大的国家花费了310亿用于治疗骨质疏松性骨折[1]。女性脆弱性骨折的终生风险约为50%，50岁以上男性为25%，由于人口结构的变化，这些比率在不久的将来可能会上升[2]。骨质疏松指南主张通过使用骨折风险评估工具FRAX评估骨折风险时，除临床风险因素外，还需要考虑到股骨颈的骨密度(bone mineral density，BMD)[3]。然而，这种方法一方面受到双能X射线吸收测定(DXA)装置的限制，另一方面受到人群普遍缺乏对骨质疏松症的认识和感知的限制[4]。根据世界卫生组织的报告，骨质疏松症被定义为低于年轻健康个体平均值2.5 SD或更低的骨密度，用DXA测量的T值为2.5 SD或更低[5]。根据这一定义，定量超声(quantitative ultrasound，QUS)不能用作诊断骨质疏松症的工具，因为QUS捕获的骨特异性参数与DXA捕获的参数不同。然而，跟骨的QUS已被证明是早期诊断和预先筛查骨质疏松症的有用手段[6-8]。与中心束缚并发射低剂量电离辐射的DXA相比，QUS可移动、便宜、省时且无辐射。以前的研究表明，跟骨的QUS可以用作预筛选工具来识别高风险患者[9]。由于不同的测量技术和骨架位置，不同QUS设备之间的截止值不同。本研究的目的是确定特定跟骨QUS装置(Pegasus，Yining，XinJiang，China)的最佳截止值，以确定绝经后患骨质疏松症风险的患者。

1 材料和方法

1.1 受试者

这项横断面研究于2017年12月至2018年12月在新疆生产建设兵团四师医院进行。未经治疗且无继发性骨质疏松症史的绝经后汉族女性，年龄40～80岁，需要进行DXA扫描，同时进行跟骨QUS测量。排除标准：已知会影响骨代谢的治疗，除了钙和维生素D，以前诊断为骨质疏松症和任何继发性骨质疏松症的病例。所有DXA测量均使用相同的装置(GE Medical Systems：Lunar Prodigy Bone Densitometer)进行，左侧全髋的最小显著变化为0.021 g/cm，右侧全髋的变化最小为0.027 g/cm。评估腰椎(L1-L4)、左右股骨颈区域、全髋区域以及骨小梁结构的BMD、T值和Z值。根据世界卫生组织的分类，T值为-2.5或更低被归类为骨质疏松症，T值高于-2.5至低于-1.0为骨量减少，T值高于-1.0为正常。使用凝胶耦合的Pegasus QUS装置的单个单元在DXA测量的同一天进行定量US测量。

通过该装置测量和计算的值包括宽带超声衰减(BUA；每兆赫分贝)，声速(SOS；m/s)，QUS T值(相当于DXA T值)和QUS Z值，即相当于DXA Z值。使用壁挂式标准化测距仪测定高度至最接近的厘米，并且在校准的数字刻度上测量体重，精确到0.1 kg。所有测量均由经过良好培训的经过认证的医疗技术人员执行。

1.2 统计学分析

计算连续变量的描述性统计数据，以均值和标准差表示。为了分析DXA(L1-L4的T值，包括骨小梁结构、左右股骨颈区域和全髋)与QUS(BUA、SOS和QUS T值)和体质量指数(body mass index，BMI)的关联，Pearson计算正态分布数据的相关系数；接受者操作特征曲线分析用于评估QUS检测具有和不具有骨质疏松症的绝经后妇女的辨别能力，如参考标准DXA(T值为-2.5或更低)所定义。计算可用DXA位点的曲线下面积(AUC)，置信区间为95%。描述诊断测试的固有有效性，AUC是灵敏度和特异性的有效和综合测量。L1-L4、左右股骨颈区域的DXA T值为-2.5或更低的各种临界值确定灵敏度(百分比)和特异性(百分比)，并将全髋组合成单个变量以评估总体能力。这个QUS装置在所研究的队列中诊断骨质疏松症。该过程通过将具有-2.5或更低的单个DXA T值的所有病例组合成单个变量来完成。使用SPSS 22.0版软件进行统计分析。P<0.05被认为差异具有统计学意义。

2 结果

本研究共纳入234例受试者。研究人群的特征总结见表1。腰椎T值范围为-4.9至2.6 SD，平均值为-1.14 SD。平均BMI为(24.9±4.47) kg/m2，调查人群接近正常体重的上限。与没有骨质疏松症的女性相比，患有骨质疏松症的女性的BMI、T值、BUA和QUS T值较低(P<0.001)。共有165例参与者年龄介于50～65岁。本研究发现32例患者中的24例DXA T值为-2.5或更低。该组的平均年龄为56.67岁，平均BMI为24.3 kg/m2。以下双变量相关性在0.01水平均有显著性。

DXA测量左髋的T值和QUS测量的左跟骨QUS T值有明显的中度正相关性(r=0.515)。左跟骨的QUS T值与腰椎T值之间的相关性较弱(r=0.397)。右侧跟骨的QUS T值与右侧髋关节(r=0.505)和腰椎(r=0.404)的DXA T值有相关性。右侧和左侧跟骨的BUA测量值之间存在强烈的正相关(r=0.834)，而左侧跟骨的SOS与左侧BUA测量值中度相关(r=0.541)。右跟骨的SOS和BUA之间没有显著相关性。骨小梁结构与左侧(r=0.309)和右侧(r=0.333)BUA之间存在微弱但存在显著的正相关。BMI与右侧(r=0.218)和左侧(r=0.207)的SOS测量值具有非常弱的正显著相关性。由于一些研究变量不遵循正态分布，因此计算了来自接收器操作特性曲线的非参数估计AUC。

表2和表3总结了QUS在腰椎、左右髋部和股骨颈中检测骨质疏松症的准确性。更好的整体表现与AUC大于0.80相关。在DXA T值和右跟骨的QUS T值之间的右髋处实现了高诊断准确性(AUC，0.887)。在右侧髋部、右侧跟骨的QUS T值与左侧跟骨的QUS T值之间未发现显著差异(P=0.093)。在左侧跟骨、左股骨颈的结果(AUC=0.823)优于左侧髋关节的结果(AUC=0.772)。腰椎的诊断准确性与右侧(AUC=0.700)和左侧(AUC=0.704)的跟骨测量值相比略低。当QUS T值与所有DXA位点的组合发现配对时，右侧(AUC=0.732)和左侧(AUC=0.731)QUS测量获得几乎相同的AUC。不同DXA部位的最佳AUC计算为50～65岁的右侧(AUC=0.956)和左侧(AUC=0.95)跟骨与同侧髋关节的DXA结果配对。

表4总结了QUS在合适的临界点确定患有骨质疏松症的绝经后妇女的表现。右侧的截断值为1.455，左侧QUS T值的截止值为1.48，达到了可接受的特异性，可作为骨质疏松症的筛查参数。为50～65岁的女性定义了单独的临界值。对于左跟骨、QUS T值为1.325，敏感性为62.5%，特异性为83.1%。在右侧跟骨，QUS T值为1.305，灵敏度为54.2%，特异性为86%。

表1 研究人群的DXA和QUS测量的描述性特征和结果Table 1 Descriptive characteristics and results of DXA and QUS measurements of the study population

表2 接收器操作特征曲线分析以确定右跟骨的DXA T值为-2.5或更低Table 2 Receiver operating characteristic curve analysis to identify DXA T scores of -2.5 or lower at the right calcaneus

表3 接收器操作特征曲线分析以识别左跟骨的DXA T值-2.5或更低Table 3 Receiver operating characteristic curve analysis to identify DXA T scores of -2.5 or lower at the left calcaneus

表4 在合适的截止值处识别DXA T值-2.5或更低的灵敏度和特异性Table 4 Sensitivity and specificity at suitable cutoffs to identify DXA T scores of -2.5 or lower

3 讨论

髋部骨折的发生率在50岁或以上人群中较高。特别是在85岁以上的人群中，缺乏对骨质疏松症的充分评估，并且骨质疏松症的患病率高于记录的诊断[10]。DXA筛查最常用于已经首次发生脆性骨折以引发骨质疏松症治疗的患者。然而，预防第一次脆性骨折应该是减轻脆性负担，增加成本和增加脆性骨折造成的死亡风险的主要目标。然而，对于整个人群中的骨质疏松症进行广泛的DXA筛查既不推荐也不能完成[11]。为了防止第一次脆性骨折，预筛选方法似乎可用于识别骨质疏松症和骨质疏松性骨折高风险的个体。同时，使用QUS进行预筛选可以减少BMD高的个体进行不必要的DXA测量，从而降低骨折风险[11]。在这项研究中，由于其便携性、低成本和易于使用，跟骨的QUS被证明是一种有吸引力的骨质疏松预筛选方法。

超声的定量装置，例如本研究中调查的装置，可以很容易地被带到农村地区或家中的患者，并且可以由药房或医生办公室的训练有素的工作人员进行部署，以筛查可疑的骨质疏松症[12]。在本研究中调查的绝经后妇女人群中，每个DXA部位与QUS参数之间存在显著相关性。与老年女性的其他研究一致，髋关节和股骨颈的QUS T值与DXA T值之间的相关性优于腰椎T值[12]。跟骨QUS识别右侧髋关节DXA T值为-2.5或更低的女性(AUC=0.887)与腰椎(AUC=0.704)或左侧股骨颈的T值为2.5或更低相比具有优异的能力(AUC=0.824)。此外，值得注意的是，对于50～65岁年龄患者的右侧跟骨和右侧髋关节的测量，非常强的AUC为0.956，这表明该装置特别有可能用于预先筛查女性的髋部骨折。计算的截止值的灵敏度和特异性对于骨质疏松症的诊断而言太低。具有可接受特异性的装置特异性截断值被定义用于筛选骨质疏松症。对于左跟骨，确定QUS T值为1.480，对于右跟骨，确定QUS T值为1.455。对于低于定义的截止值的测量结果，建议进行额外的DXA筛查，并且具有高于这些截止值的分数的患者将被认为是低风险的。

所研究的装置的性能与经过充分研究的QUS装置相当。Boonen等[13]使用撒哈拉设备(Hologic，Marlborough，MA)在绝经后妇女的社区居住人群中确实获得了68%的总体敏感性和70%的特异性(AUC=0.72)(n=221)。Gemalmaz等[14]使用GE Lunar Achilles Express装置研究了总共919例患者，其中包括87例男性，总体敏感性为73.7%，特异性为57.4%。Bagher等[15]部署了Achilles装置，调查了420名绝经后妇女的人群，总敏感性为84.7%，特异性为50%。Flöter等[16]综述了6篇将跟骨QUS与DXA作为参考标准进行比较的文章。如在本研究中，选择阈值用于QUS T值，但是在本研究中调查的装置的选择值具有1.7～2.4的可变性。在这些基于人群的研究中，关键点是确定设备和人群特定的截止点，这解释了特异性和敏感性的差异。不仅使用的设备而且调查的群体是导致不同截止值的因素。为每个设备和群体定义特定截止值的这种必要性可能会限制QUS作为筛选工具的有用性。

本研究仅包括具有较高教育背景的黄种人汉族绝经后未经治疗的女性。然而，本研究对该装置的结果与来自不同人群和其他装置的结果相当[17]，这一事实强调了QUS作为有效筛选工具的潜力。该研究有一些局限性，包括可能的队列效应；由于所有患者都被送到办公室进行骨质疏松症筛查，因此出现了选择偏倚。与现实生活中的患者研究不同，这项研究发生在一个私人研究所，因此产生了一组过滤的受试者，他们主要受过良好教育，仅由40岁以上的绝经后妇女组成。总之，本研究提供了特定跟骨QUS装置作为绝经后妇女骨质疏松症筛查工具的有用性的信息。评估了所研究的QUS装置与DXA的比较性能。由于其灵敏度低，因此不建议将此QUS设备用于世界卫生组织定义的骨质疏松症的诊断。如之前针对其他QUS装置所示，在主要的BMD研究中测试的QUS装置的预测值较低[16]。然而，鉴于右侧跟骨的截止值特异性为86.6%，左侧跟骨的截止值特异性为83.3%，因此可以推荐该QUS装置作为预筛选工具来决定是否应进行DXA测量。为了进一步支持这些发现，需要在代表一般人群的更大的绝经后妇女队列中进行未来的研究。