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侧位腰椎DXA与年龄相关性骨丢失、主动脉钙化、脊柱侧凸和椎体退变的关系:对10,000多名患者的分析

期刊:BoneDOI:10.1016/j.bone.2025.117564

这篇文档属于类型a,是一篇关于腰椎侧位双能X线吸收测定法(DXA)在年龄相关性骨丢失、主动脉钙化、脊柱侧凸和椎体退变中作用的研究报告。以下是详细的学术报告内容:


主要作者及机构

本研究由芬兰库奥皮奥大学医院影像中心的Nina E. Hänninen领衔,合作作者包括Antti Voss、Suvi Hartikainen等,团队来自库奥皮奥大学医院、东芬兰大学技术物理系、北卡累利阿中心医院等机构。研究发表于《Bone》期刊,2025年6月在线发布(DOI: 10.1016/j.bone.2025.117564)。


学术背景

研究领域:骨质疏松症诊断与骨密度(Bone Mineral Density, BMD)测量技术。
研究动机:传统腰椎后前位(PA)DXA扫描因解剖结构重叠(如主动脉钙化、脊柱退变)可能高估BMD值,而侧位(Lateral)投影可避免此类干扰,但临床实践中未被广泛采用。
科学问题:侧位DXA能否更准确反映年龄相关性骨丢失,并识别PA扫描中的人工误差来源(如钙化、退变)?
研究目标:通过超1万例患者数据,分析侧位与PA腰椎DXA的BMD差异,探讨主动脉钙化、脊柱侧凸和退变对BMD的影响。


研究流程与方法

1. 数据收集与预处理

  • 研究对象:芬兰两家医院(库奥皮奥大学医院和北卡累利阿中心医院)的临床DXA数据库,覆盖1998–2022年31,758名患者的54,595次扫描,最终纳入13,398名患者(10,954名女性,2,444名男性)的19,076次含侧位腰椎DXA的检查。
  • 扫描协议:采用GE Lunar iDXA设备,标准流程包括髋部、PA腰椎(L1-L4)和侧位腰椎(L2-L3)扫描。侧位扫描采用侧卧位,PA扫描为仰卧位。
  • 排除标准:儿童、体位不适或无法定位的患者。

2. BMD分析

  • PA腰椎BMD:取L1-L4均值,若单椎体T值高于邻近椎体1个标准差(SD)则排除。
  • 侧位腰椎BMD:仅分析L2-L3(因L1被肋骨遮挡,L4被骨盆遮挡)。
  • 髋部BMD:取左右股骨颈均值作为代表。

3. 病理学评估

  • 主动脉钙化(AAC):基于深度学习模型(卷积神经网络集成)对侧位DXA图像进行Kauppila 24级评分(L1-L4椎体旁钙化程度总和)。模型训练参考手动标注数据,平均绝对误差为1.49分(优于既往方法)。
  • 脊柱侧凸与退变:通过PA图像训练的深度学习模型检测,侧凸定义为Cobb角>10°,退变为≥3个椎体存在结构异常(如骨折、骨赘)。模型准确率达89.6%(侧凸)和82.8%(退变)。

4. 统计分析

  • 相关性分析:计算不同部位BMD的Pearson相关系数。
  • 多变量线性回归:标准化变量(年龄、BMI、AAC评分等),分析各因素对BMD的影响(显著性阈值p<0.0001)。
  • 随访分析:针对2,958名≥50岁患者的重复扫描,评估BMD随时间变化。

主要结果

1. BMD相关性及年龄影响

  • 部位间相关性:侧位与PA腰椎BMD相关性中等(r=0.62),与股骨颈BMD相关性相似(r=0.50–0.61)。
  • 年龄相关性骨丢失:侧位腰椎BMD年下降斜率最显著(-0.0047 g/cm²/年,R²=0.081),PA腰椎下降最弱(-0.0022,R²=0.019),男性PA腰椎BMD甚至呈正相关(斜率+0.0010)。

2. 病理因素对BMD的影响

  • 主动脉钙化(AAC):AAC评分升高使PA腰椎BMD虚假增加(系数+0.05),但侧位和股骨颈BMD真实下降(系数-0.13和-0.08)。
  • 脊柱退变:导致PA和侧位BMD均虚高(系数+0.20和+0.15),但对股骨颈无影响。
  • 脊柱侧凸:增加侧位BMD(+0.18),降低股骨颈BMD(-0.11)。

3. 随访数据

  • 髋部BMD随访期间轻微上升(可能与治疗干预有关),而腰椎BMD无系统性变化,侧位BMD波动更大(可能反映对体位敏感)。

结论与价值

  1. 科学意义
    • 侧位腰椎DXA更敏感地反映年龄相关性骨丢失,避免PA扫描因钙化、退变导致的假性高估。
    • 首次量化主动脉钙化对PA腰椎BMD的影响(+5%虚假升高),支持“钙化悖论”(血管钙化与真实骨丢失并存)。
  2. 临床应用
    • 建议将侧位腰椎DXA纳入常规协议,尤其对老年患者或PA扫描不可靠时(如髋部植入物)。
    • 侧位扫描可同步评估主动脉钙化(心血管风险标志物)和椎体骨折,提升诊断效率。

研究亮点

  1. 大规模临床数据:迄今最大侧位DXA数据集(超1万例),增强结论普适性。
  2. 多模态深度学习:首创结合AAC评分和脊柱病理检测的自动化分析流程,误差低于人工判读。
  3. 争议解决:明确侧位DXA在监测骨质疏松治疗中的优势,挑战ISCD(国际临床骨密度学会)仅推荐PA扫描的现行指南。

其他价值

  • 辐射剂量:侧位扫描仅增加0.013 mSv(约1周自然本底辐射),风险收益比优异。
  • 未来方向:计划结合10年骨折随访数据,验证侧位BMD对骨折风险的预测能力。

(注:术语翻译示例:双能X线吸收测定法(Dual-Energy X-ray Absorptiometry, DXA)、骨密度(Bone Mineral Density, BMD)、后前位(Posterior-Anterior, PA))

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