絕經后女性腰椎vQCT及FEA對骨強度的研究.pdf

1、目的： 應用vQCT技術測量絕經后女性腰椎容積性BMD并行DXA測量，評價兩種檢查方法對骨質疏松骨折的預測能力；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力分布，分析骨質疏松及椎間盤退變對應力分布的影響；計算不同程度骨質疏松者骨折小梁比例，探討有限元法評估骨強度的應用價值；對比vQCT與FEA預測骨折風險的能力，為臨床應用影像學方法評估骨強度提供依據。 資料與方法： 1．選取絕經后婦女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/總容量(AppBV/TV％)。 2．選取一例正常女性，將容積掃描原始數據重建成層厚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、骨質疏松及骨質疏松伴骨折病人各10例，將3D-TRAB、3D-COR代入有限元模型，模擬生理載荷下腰椎應力分布，分析骨質疏松及椎間盤退變對腰椎應力

4、分布的影響；計算椎體內應變≥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)計學處理：應用SPSS11.5軟件包，比較各組間上述各參數的差異，采用方差分析及協(xié)方差分析；比較腰椎間盤退變對骨折小梁比例的影響，進行配對資料T檢驗；以P<0.05作為顯著性檢驗水準。對AP-SPINE、2D-TRAB、vBMD、App BV/TV％及F％進行相關與回歸分析；經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％骨質疏松伴骨折組明顯低于骨質疏松組(P<0.01)；3D-COR、AP-SPINE、NECK、TROCH、WARD骨質疏松組與骨質疏松伴骨折組間差異無統(tǒng)計學意義(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間相關性均有顯著統(tǒng)計學意義(P=0.000)，AP-SPINE與3D-INT相關程度最高(R<'2>=0.618)；App BV/TV％與3D-TRAB、2D-TRAB間相關性均有顯著統(tǒng)計學意義(P=0.000)，App<,120>BV/TV％與3D-TRAB間相

7、關程度最高(R<'2>=0.958)。 骨質疏松組AP-SPINE僅與3D-COR間相關系數有統(tǒng)計學意義(R<'2>=0.189)；App BV/TV％與3D-TRAB、2D-TRAB間相關系數有顯著統(tǒng)計學意義(P=0.000)，App<,60> BV/TV％與3D-TRAB間相關程度最高(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的測量精度為0.70％～2.25％，App<,60>BV/TV％測量精度最高，兩次測量值間精度為0.25％，測量者間精度為0.48％，有利于骨質疏松的療效監(jiān)測。 2.第二部分 2.1 在正常椎間盤狀態(tài)下

9、，腰3椎體內應力分布呈三維“工”字形結構，上下終板附近應力水平較高，其次是椎體中心部位，隨著骨質疏松程度的增加，小梁骨內高應變區(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，高應變區(qū)向椎體周圍轉移，以椎體前緣皮質下方為著，骨質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％，骨質疏松組為0.235％，骨質疏松伴骨折組為21.9％，骨質疏松伴骨折組明顯大于正常

10、及骨質疏松組，差異有統(tǒng)計學意義，P值為0.000。 2.3 vBMD與F％相關性有顯著統(tǒng)計學意義，相關系數為-0.679～-0.861，其中App<,60> BWTV％與F％的相關程度最高。 結論： 1．QCT尤其是3D-vQCT可以區(qū)分骨質疏松及骨質疏松性骨折，預測骨折風險，其中3D-INT的診斷效果最好。 2．App BV/TV％可以反映骨質疏松者骨小梁丟失程度，預測骨折風險，其中App<,60> B

11、V/TV％的診斷效果最好。 3．vQCT測量精度高，尤以App<,60> BV/TV％為著，有利于骨質疏松的療效監(jiān)測。 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的研究，為臨床診斷骨質疏松、預測骨折風險及骨強度提供較重要的理論依據。 5．正常椎間盤狀態(tài)下，骨質疏松者易骨折部位位于椎體中部。腰椎間盤退變后，椎體內高應變區(qū)向周圍轉移，椎體中部骨折小梁比例減小。 6．F

12、EA測量骨折小梁比例與vQCT測量的vBMD值間呈負相關，FEA對評價骨質疏松者骨強度具有重要的臨床應用價值。 創(chuàng)新點： 1．在MSCT基礎上，應用vOCT技術測量絕經后女性腰椎容積性BMD，分析椎體骨小梁數量的變化，與DXA對比分析其對骨強度的預測價值。 2．首次應用16排-MSCT容積掃描數據，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，適應性強，易于模擬腰椎生理特點。 3．國內首次