基于MRI的骨质量评分系统及其临床应用研究进展
2025-02-27 来源:中国修复重建外科杂志


作者:四川大学华西医院骨科     王健之


骨质疏松症是一种以骨量降低与骨组织微结构破坏为特征的代谢性疾病,可能导致骨折风险增加等不良后果,发病率逐年上升。骨密度测量结果是骨质疏松症诊断标准之一,基于该结果可以评估骨折风险、预测术后情况等。双能X线吸收测定法(DXA)是目前测量骨密度的金标准,但脊柱病变引起的骨赘会提高骨密度测量结果,软组织增多也会影响测量准确性。定量CT(QCT)检查是基于CT扫描数据,利用已知密度校准体模计算骨密度,对骨质疏松症的诊断较DXA更敏感,且测定结果不受腰椎退行性变等因素影响。但是QCT成本高昂且存在辐射暴露问题,临床很难普及。基于MRI的骨质量评分系统是一种评估骨质量的新方法,包含椎体骨质量(VBQ)评分、终板骨质量(EBQ)评分、椎弓根骨质量(PBQ)评分。研究表明该评分系统在识别骨量异常、预测术后相关并发症等方面均有较好效能,且不易受腰椎退行性病变影响,可用于骨质疏松症的评价和研究。此外,MRI为骨科常规检查且无辐射问题。为临床进一步推广应用基于MRI的骨质量评分系统,现对VBQ、EBQ、PBQ相关研究进展作一综述。


VBQ评分


测量方法      VBQ评分是基于非对比T1加权腰椎MRI。首先选择L1~4椎体髓质部分和L3水平脑脊液(CSF)间隙作为感兴趣区域(ROI),记录每个ROI平均信号强度(SI),两处ROI的SI比值即为VBQ评分。如患者存在脊柱侧凸变化,椎体内正中矢状面切口无法选作ROI,则使用副矢状面切口代替。当L3水平CSF完全阻断时,选择L2或L4水平作为ROI。


影响因素      Aynaszyan等的研究显示高脂血症是骨质疏松症患者常见合并症,可能导致VBQ评分升高,进而误诊为骨质疏松症。但目前尚不清楚高脂血症是否影响VBQ评分检测骨质量变化的准确性。研究表明,身体质量指数与VBQ评分无显著相关性,L1~4DXAT值、年龄和性别与VBQ评分显著相关。VBQ评分是否受MRI设备磁场强度影响仍有待确认。有研究显示基于1.5TMRI设备扫描图像测量的VBQ评分高于3.0TMRI,能更准确判断骨质疏松症。但也有研究显示基于不同磁场强度和扫描参数的MRI图像测量的VBQ评分,差异无统计学意义。该研究结果也提示对临床上不同设备检查患者的结果进行比较研究可行。


可靠性      有研究为了评估VBQ评分观察者内部和观察者之间的可靠性,对既往有脊柱内固定、压缩性骨折、爆裂性骨折、椎体骨髓炎、硬膜外脓肿或肿瘤患者进行分层分析,发现根据既往内固定植入史及脊柱病理状态分层时测量者内信度稍低,其他因素分层处理后测量者内信度均为优秀,而测量者间信度极好。腰椎MRI的VBQ评分观察者内部和观察者之间一致性良好,无论腰椎病理变化、MRI设备或磁场强度,重复测量均可获得相同的VBQ评分。


临床意义     评估骨质量  Ehresman等的研究发现VBQ评分与股骨颈、髋部DXAT值显著相关,并且VBQ评分预测骨质疏松症准确率为81%。一项纳入17项研究2815例患者的荟萃分析显示VBQ评分是术前骨质量的良好诊断指标,骨质减少和骨质疏松症VBQ评分临界值分别为2.31±0.18和3.02±0.38。有研究推荐评估骨质减少的VBQ评分临界值为2.3,骨质疏松症为3.0。但不同研究报道的VBQ评分临界值各不相同,用1个统一的VBQ评分临界值判断骨质量是否准确仍然存在争议。此外,Oezel等研究表明腰椎VBQ评分与胸椎VBQ评分的相关性强于与颈椎VBQ评分的相关性。但Kuo等发现腰椎和颈椎VBQ评分成正相关。因此,颈椎、胸椎、腰椎VBQ评分的相关性仍需深入研究。


预测骨折风险  脆性骨折中最常见的骨折类型为骨质疏松性椎体压缩骨折,约占骨质疏松性骨折的50%。Ehresman等的研究表明,在接受立体定向全身放射治疗或神经外科干预的脊柱转移患者中,VBQ评分较高与骨折发生显著相关,VBQ评分联合脊柱不稳定肿瘤评分(SINS)对新发骨折预测的准确率为89%。在这一特定患者群体中,VBQ评分为3是预测骨折事件的最佳临界值。Li等的研究纳入了109例椎体脆性骨折患者,采用受试者工作特征曲线分析VBQ评分预测椎体脆性骨折的效果,提出了类似临界值,用于预测骨折的VBQ评分为3.22。然而,年龄可能会影响VBQ评分预测椎体压缩性骨折(VCF)的准确性。有研究提出在60~79岁人群中VBQ评分较高、DXAT值较低是骨折发生危险因素,而50~59岁人群中只有DXAT值与骨折相关。


预测脊柱手术后并发症或结构失效的风险  研究表明,VBQ评分可作为退行性腰椎疾病手术后椎弓根螺钉松动的预测指标,与螺钉松动风险成正相关;对于退行性腰椎疾病行椎弓根螺钉固定的患者,VBQ评分预测椎弓根螺钉松动准确性高于HU值。同时,VBQ评分也可预测融合术后cage下沉风险,其预测腰椎融合术患者发生该并发症的准确率超过80%。Hu等的研究发现VBQ评分更高,cage下沉率增加。Huang等研究也获得相似结论,并提出该评分为斜外侧腰椎椎间融合术后唯一显著且独立的cage下沉预测因子。近端关节后凸(PJK)和近端交界性失败(PJF)可能是成人脊柱畸形手术相关的灾难性并发症,Kuo等对比研究发现在接受脊柱畸形矫正的患者中,VBQ评分与PJK/PJF的发生独立相关,预测准确率为94.3%。术前基于VBQ评分评估骨质疏松症,可有效预测脊柱手术后并发症或结构失效的发生风险。


EBQ评分


测量方法及影响因素     EBQ评分是目前一种骨质量测量新方法。在腰椎T1加权矢状位MRI图像中,将手术节段上、下终板下方3mm处的软骨下骨区域确定为ROI,上、下终板平均SI与L3水平CSF间隙SI比值即为EBQ评分。如果L3水平CSF受到影响,则改为L2或L4水平进行测量。ROI区域内可能会出现Schmorl结节,在测量过程中需要排除该结节,如果出现其他类似缺陷也需要排除。


临床意义     预测椎间盘切除术和融合术后cage下沉有研究评价了颈椎EBQ评分与终板HU值之间的相关性,将cage下沉定义为随访期间融合节段高度较术后即刻丢失≥3mm,结果显示颈椎EBQ评分对于评估术前终板骨质量和预测术后cage下沉有价值,且诊断准确率>90%。另一回顾性研究显示斜外侧腰椎椎间融合术后EBQ评分与cage下沉显著相关,评分越高沉降发生风险越大。这些研究结果表明,有必要在术前规划中结合患者MRI,合理选择适宜手术方式,以降低cage下沉发生概率。通过术前EBQ评分可以预测椎间盘切除/融合术后cage下沉发生概率,并进行相应处理规避此风险,以最大程度减少这种情况的发生。


评估原发性单节段椎间盘突出和Modic改变患者的终板改变一项回顾性研究纳入189例18~82岁原发性单节段椎间盘突出患者,将患者分Modic改变组(n=99)和非Modic改变组(n=90),测定皮下脂肪组织厚度和骨密度,基于MRI测量VBQ评分和EBQ评分,并测算上下终板SI与骨髓SI比值的均值。结果表明,EBQ评分反映终板和椎体SI,可以提示脂肪浸润或炎症程度。EBQ评分越高,终板SI越高,提示可能存在Modic改变;EBQ评分越低,终板SI越低,提示终板正常或硬化。表明通过EBQ评分来评估原发性单节段椎间盘突出和Modic改变患者终板改变。


PBQ评分


测量方法     PBQ评分是基于Ehresman等提出的VBQ评分测量方法,在腰椎特定部位T1加权矢状面MRI图像测算得出。椎体ROI选择在距椎弓根皮质周长3mm处,需注意排除任何局灶性病变,如某一椎体所有矢状面均受到影响,则排除该椎体,仅选取剩余节段的椎弓根。CSF的ROI选择在L3椎体后部没有下行神经根的区域。如L3水平CSF受到影响,则选择L2或L4水平。PBQ评分为L1~4椎弓根平均SI与L3椎弓根CSF的SI比值。


临床意义     评估脊柱稳定性和手术效果基于非对比T1加权腰椎MRI测算的PBQ评分是评估骨质量的新方法,可显著区分健康与骨质减少或骨质疏松。然而,研究表明椎弓根骨密度对螺钉稳定性影响大于椎体,约60%螺钉拔出强度降低是由椎弓根而非椎体决定的,这可能是由于椎弓根和椎体之间的结构以及骨密度存在差异所致。椎弓根周围的局部骨质量对脊柱稳定性和保证手术成功非常重要,因此可以通过PBQ评分来评估椎弓根周围骨质量,发挥其在骨质疏松症定量评估中的作用。


预测骨质疏松症有研究纳入了156例患者,其中骨密度正常组51例、骨质减少/骨质疏松组105例,以QCT检查结果作为骨密度判断金标准,发现骨质减少/骨质疏松组的PBQ评分明显高于骨密度正常组,提示PBQ评分可以显著区分骨密度正常者和骨质疏松者,对于预测骨质疏松症具有重要意义。


总结与展望


基于MRI的骨质量评分系统包括了VBQ评分、EBQ评分和PBQ评分,在骨质量评估、骨折风险预测、手术疗效预估等方面具有较好临床应用价值,测量结果不受腰椎退行性改变等因素的影响。目前,有关骨质量评分系统研究不断增多,但仍然存在一些问题。首先,研究多为回顾性队列和病例对照研究,存在偏倚风险,需要大样本量、前瞻性研究近一步证实该评分系统的实用性和可行性。其次,尽管骨质量评分影响因素较少,但身体质量指数、长期阿片类药物使用、类固醇使用和吸烟等因素对其评价准确性的影响仍需进一步探索。


来源:中国修复重建外科杂志2025年3月第39卷第3期

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