絕經(jīng)后女性腰椎vQCT及FEA對(duì)骨強(qiáng)度的研究.pdf

1、目的： 應(yīng)用vQCT技術(shù)測(cè)量絕經(jīng)后女性腰椎容積性BMD并行DXA測(cè)量，評(píng)價(jià)兩種檢查方法對(duì)骨質(zhì)疏松骨折的預(yù)測(cè)能力；創(chuàng)建腰2～4節(jié)段三維有限元模型，模擬生理載荷下腰椎應(yīng)力分布，分析骨質(zhì)疏松及椎間盤退變對(duì)應(yīng)力分布的影響；計(jì)算不同程度骨質(zhì)疏松者骨折小梁比例，探討有限元法評(píng)估骨強(qiáng)度的應(yīng)用價(jià)值；對(duì)比vQCT與FEA預(yù)測(cè)骨折風(fēng)險(xiǎn)的能力，為臨床應(yīng)用影像學(xué)方法評(píng)估骨強(qiáng)度提供依據(jù)。 資料與方法： 1．選取絕經(jīng)后婦女118例，按腰椎D

2、XA骨密度>M-1SD、M-1SD～M-2SD、

3、0Hu、80Hu、100Hu、120Hu～400Hu的骨小梁容積比例，作為表觀骨容量/總?cè)萘?AppBV/TV％)。 2．選取一例正常女性，將容積掃描原始數(shù)據(jù)重建成層厚1.25mm軸位圖像，用MATLAB及ANSYS軟件，創(chuàng)建正常人腰2～4節(jié)段的三維有限元模型。 3．選取正常、骨質(zhì)疏松及骨質(zhì)疏松伴骨折病人各10例，將3D-TRAB、3D-COR代入有限元模型，模擬生理載荷下腰椎應(yīng)力分布，分析骨質(zhì)疏松及椎間盤退變對(duì)腰椎應(yīng)力

4、分布的影響；計(jì)算椎體內(nèi)應(yīng)變≥5000μstrain的骨小梁體積占骨小梁總體積的比例，作為骨折小梁比例F％。 4．統(tǒng)計(jì)學(xué)處理：應(yīng)用SPSS11.5軟件包，比較各組間上述各參數(shù)的差異，采用方差分析及協(xié)方差分析；比較腰椎間盤退變對(duì)骨折小梁比例的影響，進(jìn)行配對(duì)資料T檢驗(yàn)；以P<0.05作為顯著性檢驗(yàn)水準(zhǔn)。對(duì)AP-SPINE、2D-TRAB、vBMD、App BV/TV％及F％進(jìn)行相關(guān)與回歸分析；經(jīng)ROC曲線分析2D-TRAB、3D-TRAB、3

5、D-INT、App BV/TV％區(qū)分骨折與非骨折的能力。 結(jié)果： 1.第一部分 1.1 2D-TRAB、3D-INT、3D-TRAB、App60 BV/TV％、Appso BV/TV％、App<,100> BV/TV％、App<,120> BV/TV％骨質(zhì)疏松伴骨折組明顯低于骨質(zhì)疏松組(P<0.01)；3D-COR、AP-SPINE、NECK、TROCH、WARD骨質(zhì)疏松組與骨質(zhì)疏松伴骨折組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P

6、值分別為0.794、0.863、0.148、0.167、0.144)。 1.2 總體資料中，AP-SPINE與2D-TRAB、3D-INT、3D-TRAB、3D-COR間相關(guān)性均有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.000)，AP-SPINE與3D-INT相關(guān)程度最高(R<'2>=0.618)；App BV/TV％與3D-TRAB、2D-TRAB間相關(guān)性均有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.000)，App<,120>BV/TV％與3D-TRAB間相

7、關(guān)程度最高(R<'2>=0.958)。 骨質(zhì)疏松組AP-SPINE僅與3D-COR間相關(guān)系數(shù)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(R<'2>=0.189)；App BV/TV％與3D-TRAB、2D-TRAB間相關(guān)系數(shù)有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.000)，App<,60> BV/TV％與3D-TRAB間相關(guān)程度最高(R<'2>=0.955)。 1.3 2D-TRAB、3D-INT、3D-TRAB中3D-INT的AUC最大(0.902)，診斷閾值為

8、116.48(敏感度85.7％，特異度75.6％)。 AppBV/TV％@App<,60>BV/TV％的AUC最大(0.864)，診斷閾值為71.5(敏感度78.6％，特異度82.2％)。 1.4 vBMD的測(cè)量精度為0.70％～2.25％，App<,60>BV/TV％測(cè)量精度最高，兩次測(cè)量值間精度為0.25％，測(cè)量者間精度為0.48％，有利于骨質(zhì)疏松的療效監(jiān)測(cè)。 2.第二部分 2.1 在正常椎間盤狀態(tài)下

9、，腰3椎體內(nèi)應(yīng)力分布呈三維“工”字形結(jié)構(gòu)，上下終板附近應(yīng)力水平較高，其次是椎體中心部位，隨著骨質(zhì)疏松程度的增加，小梁骨內(nèi)高應(yīng)變區(qū)逐漸增加，骨折小梁比例增加，易骨折部位位于小梁中心區(qū)域。椎間盤退變后，高應(yīng)變區(qū)向椎體周圍轉(zhuǎn)移，以椎體前緣皮質(zhì)下方為著，骨質(zhì)疏松伴骨折組骨折小梁比例明顯減少(約83.6％)。 2.2 正常組腰3椎體骨折小梁比例為0.0％，骨質(zhì)疏松組為0.235％，骨質(zhì)疏松伴骨折組為21.9％，骨質(zhì)疏松伴骨折組明顯大于正常

10、及骨質(zhì)疏松組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P值為0.000。 2.3 vBMD與F％相關(guān)性有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，相關(guān)系數(shù)為-0.679～-0.861，其中App<,60> BWTV％與F％的相關(guān)程度最高。 結(jié)論： 1．QCT尤其是3D-vQCT可以區(qū)分骨質(zhì)疏松及骨質(zhì)疏松性骨折，預(yù)測(cè)骨折風(fēng)險(xiǎn)，其中3D-INT的診斷效果最好。 2．App BV/TV％可以反映骨質(zhì)疏松者骨小梁丟失程度，預(yù)測(cè)骨折風(fēng)險(xiǎn)，其中App<,60> B

11、V/TV％的診斷效果最好。 3．vQCT測(cè)量精度高，尤以App<,60> BV/TV％為著，有利于骨質(zhì)疏松的療效監(jiān)測(cè)。 4．利用MSCT容積掃描圖像成功創(chuàng)建了腰2～4椎體有限元模型，可用于模擬腰椎生物力學(xué)的研究，為臨床診斷骨質(zhì)疏松、預(yù)測(cè)骨折風(fēng)險(xiǎn)及骨強(qiáng)度提供較重要的理論依據(jù)。 5．正常椎間盤狀態(tài)下，骨質(zhì)疏松者易骨折部位位于椎體中部。腰椎間盤退變后，椎體內(nèi)高應(yīng)變區(qū)向周圍轉(zhuǎn)移，椎體中部骨折小梁比例減小。 6．F

12、EA測(cè)量骨折小梁比例與vQCT測(cè)量的vBMD值間呈負(fù)相關(guān)，F(xiàn)EA對(duì)評(píng)價(jià)骨質(zhì)疏松者骨強(qiáng)度具有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1．在MSCT基礎(chǔ)上，應(yīng)用vOCT技術(shù)測(cè)量絕經(jīng)后女性腰椎容積性BMD，分析椎體骨小梁數(shù)量的變化，與DXA對(duì)比分析其對(duì)骨強(qiáng)度的預(yù)測(cè)價(jià)值。 2．首次應(yīng)用16排-MSCT容積掃描數(shù)據(jù)，創(chuàng)建腰2～4椎體節(jié)段三維有限元模型，模型精度高，幾何相似性好，適應(yīng)性強(qiáng)，易于模擬腰椎生理特點(diǎn)。 3．國(guó)內(nèi)首次