文摘
骨小梁和皮质隔间每个有助于骨骼强度。直到最近,评估骨小梁和皮质组织需要活检。外部骨小梁和皮质组织网站可以使用高分辨率边缘确定无创定量ct (HR-pQCT)。研究使用HR-pQCT评估群男女提供了新颖的见解与年龄相关骨微体系结构的变化在两性之间,这可能有助于解释降低骨折发生率在老年男性相对于女性。本文将从这些研究强调观察性,和年龄相关骨小梁和皮质微观结构的差异可能是骨强度的差异,从而骨折风险,男人和女人之间。
1。介绍
高分辨率外围定量ct (HR-pQCT)是一种新型的成像方式,无创评估骨小梁和皮质骨微观结构在远端半径和胫骨(1,2]。虽然区域骨矿物质密度(aBMD),评估双能x线吸收仪(DXA对),仍然是一个重要的预测骨折测定仪技术仍然是有限无法测量骨小梁和皮质骨单独隔间,每个有助于骨骼强度(3]。评估这些隔间的能力可能有助于改善男性和女性的裂缝预测。直到最近,评估骨小梁和皮质组织需要活检。的发展和后续验证HR-pQCT [1,4- - - - - -7),外部骨小梁和皮质组织网站现在可以决定动物,因而更多的临床研究。事实上,有越来越多的研究现在HR-pQCT用来评估相对较大的群体的男性和女性。这些研究的结果提供了重要的进步对我们理解与年龄相关骨微体系结构发生的变化,这可能反过来有助于解释降低骨折发生率观察到年长的男性相对于年长的女性。
2。高分辨率外围定量计算机断层扫描
2.1。HR-pQCT成像和处理
从髂嵴骨histomorphometry骨活检提供宝贵的二维信息骨微体系结构(9),但在临床研究中使用骨活检是由于其侵袭性有限,无法评估一段骨不止一次。此外,骨微体系结构的三维(3 d)方面不能考虑完全了解其生物力学特性。成像模式从而发达,可以评估,无创,3 d骨体内微体系结构(1,2),这项工作导致了现在商用三维HR-pQCT扫描仪(播放器CT、Scanco医疗AG)、瑞士;体素的大小82μ米),可以形象的远端半径和人类受试者的胫骨远端。成像协议不仅提供了一个评估骨小梁和皮质骨微结构参数,这将在下面更详细地描述,但也总容积BMD (vBMD g / cm3桡骨远端)或胫骨骨小梁和皮质vBMD作为单独的措施。在最近的软件更新,评估皮质孔隙度已经成为可用的10)以及评估半径和胫骨骨强度的确定通过microfinite元素分析(IPL v1.12, Scanco医疗AG)虽然相似参数可以独立来源于图像从内置的软件11]。几个额外的骨小梁和皮质微结构参数通过提供商业软件;然而,这些小说参数也没有研究如下描述。
成像的胫骨远端半径或HR-pQCT涉及类似的协议收购的一个3 d堆110高分辨率CT片的末端半径(图1(一))或胫骨,各向同性体素的大小和切片厚度为82μm。这些图像的处理和分析进行验证(4- - - - - -7]。数据1 (b)和1 (c)显示代表横断面扫描片和3 d图像,分别可以获得HR-pQCT成像。
(一)
(b)
(c)
2.2。评估由HR-pQCT小梁参数
一些小梁微结构参数评估使用HR-pQCT直接测量而其他人。vBMD小梁直接决定,然后骨小梁体积/总量(BV /电视),假设的完全矿化骨矿物质密度为1.2 g羟磷灰石/厘米3。认识到个人骨小梁不会解决正确的厚度(~ 100μ米)由于部分体积效应,thickness-independent结构提取工作,3 d脊(骨小梁的中心点)灰度图像中检测到(5]。小梁数目(TbN 1 /毫米)然后作为平均间隔的倒数的山脊6]。然后,在类比标准histomorphometry [12),小梁厚度(TbTh, mm)是使用公式计算TbTh = BV /电视÷TbN,和小梁间距或分离(汤匙,毫米)计算使用汤匙的公式= (1−BV /电视)÷TbN。验证研究表明良好的相关性(,为对照的),这些参数相比,体外microcomputed断层扫描(μ(CT)技术13]。
2.3。评估皮质HR-pQCT参数
的皮质分割灰度图像与高斯滤波器和阈值(6]。皮质vBMD (g / cm3)骨横截面积(CSA,毫米2)和皮质截面积(Ct CSA,毫米2)直接测量和骨膜周长计算的轮廓。皮质厚度(者,mm)然后使用公式推导者= Ct CSA÷周长。优秀的相关性已被证明与HR-pQCT与测量者μCT (7]。
3所示。HR-pQCT骨微体系结构的男人
最近的研究,评估男性和女性使用HR-pQCT导致重要的洞察性——在骨微体系结构和年龄差异。男性比女性更大的骨骼强度,在一定程度上,大的骨骼大小有关。然而,性别差异对骨小梁和皮质隔间也可能导致骨强度的差异和骨折的风险。
3.1。骨微体系结构的差异在年轻男性和年轻女性
科斯拉et al。8)首次报道在骨微体系结构HR-pQCT在男性和女性。使用的初始原型HR-pQCT扫描仪,远端半径成像在278名男性和324名女性(年龄在21 - 97年),代表一个age-stratified,罗切斯特的随机样本,MN社区成人(8]。相对于年轻女性年龄为20 - 29岁(),年龄相仿的年轻男子范围()有更高的BV /电视和更大的TbTh但有类似TbN和汤匙8]。年轻人也有更大的骨头CSA,但类似者,与年轻女性相比(8]。
Sode et al。14146年)成像胫骨远端半径和健康志愿者(53名男性和93名女性),20 - 78岁。他们发现年轻男性(年龄为20 - 29岁)有更大的BV /电视和TbTh相比胫骨远端半径和相同年龄段的年轻女性(14]。TbN和汤匙没有显著不同的性别之间的半径,但在胫骨(14]。结果因此能够观察到类似的斯拉半径等人。胫骨中没有成像研究斯拉et al .,但发现Sode等人建议,与性有关的骨微体系结构的差异可能不是相同的半径与胫骨之间的网站。Sode等人还指出小梁大幅变化参数的截面内远端半径或胫骨和确定性别分区域小梁微结构的变化(14]。
从加拿大在以人群为基础的研究涉及202名男性和442名女性(20 - 99岁),胫骨远端半径和测量,麦克唐纳et al。15)报道,年轻男性(年龄为20 - 29岁,)有更大的骨骼大小、BV /电视和TbTh远端半径与年轻女性相比同龄的范围(),观察,又在同一站点的类似报告斯拉等人,Sode et al。相比之下,他们观察到年轻男性比女性也有更大的TbN和者(15]。胫骨远端,年轻人又有大骨大小、BV /电视,TbN和比女性者15]。TbTh胫骨也略高的男人,但没有达到统计学意义(15]。
有趣的是,在一项研究涉及近300青少年男孩和女孩年龄在15到20年的人他们的胫骨远端HR-pQCT成像,与性有关的差异更加明显,17 - 20岁男孩在这个年龄有大骨大小、BV /电视和者相对于女孩[16]。然而在这项研究中,TbTh没有明显不同的性别之间的任何年龄,而TbN是更高,汤匙低时,在所有年龄段的男孩比女孩16]。王et al。然而,横断面研究,涉及近130名男孩和女孩年龄5日至18日期间召开年,发现BV /电视和TbTh增加更多的男孩比女孩在青春期半径和胫骨网站,而对男孩和女孩(TbN仍然类似17]。同样,在一个横断面研究140年•基尔马尼桡骨远端等人评估健康的男孩和女孩6-21岁,BV /电视和TbTh也增加了更多的男孩比女孩在青春期11]。TbN暂时性的增加在年龄的男孩比女孩但又成为类似两性在更为成熟的年龄11]。
总的来说,这些研究证实有明显的骨microarchitectural年轻男女之间差异明显,特别是骨骼大小、BV /电视和TbTh,这些差异在青春期发展,似乎早在青春期后期设立。这些研究还表明,与性有关的骨微观结构的差异对一些参数可能是特定站点。然而,有一个缺乏一致性的研究发现一些参数,但是他们可能反映成像分辨率问题或权力的限制。
3.2。男性年龄相关骨微体系结构上的差异
到目前为止,研究报告与年龄相关骨微体系结构的差异在男性和女性的横断面。真正的决心与年龄相关骨微体系结构的变化将需要纵向研究。然而,这些横断面研究提供关键信息的差异之间的骨小梁和皮质隔间年轻和年老,因此传授最实用的见解结构性变化,可能与男性和女性的衰老。
在这项研究中,科斯拉et al .,横断面减少BV /电视之间的半径20和90岁的报道相似在男性和女性8]。然而,与女性相比,TbN下降和汤匙随着年龄的增加,男性有小与年龄相关的变化,这些参数(8]。另一方面,TbTh似乎在男性比女性在更大程度上减少()[8)(图2)。这些发现表明亏损BV /电视与衰老的机制在男人和女人可能是不同的,损失的主要因素的骨小梁女性但小梁变薄被男人的机制。作为减少TbN已被证明对损害骨骼强度相比有更大的影响减少TbTh [18),建议这些发现可以解释下终身男性相对于女性的骨折风险。麦克唐纳等人观察到类似的结果作为斯拉等人在远端半径(15]。然而,胫骨远端,麦克唐纳等人发现,TbTh TbN,汤匙改为类似程度随着年龄的男性和女性(15]。胫骨远端没有评估研究中,科斯拉et al .小梁模式可能因此损失随骨骼的网站。Sode等人报道,与年龄相关的男性和女性的差异更加突出在每个骨头(特定条件的14]。另一方面,Dalzell等人没有看到任何重大关联小梁微结构参数和年龄,在胫骨远端半径或,在他们的研究涉及58名男性和74名女性(20 - 79岁)从英国19]。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
斯拉等人报道,在男性和女性中,骨CSA增加与衰老,虽然男性和女性之间的百分比变化相似,老男人继续有骨头的大小大于老年妇女8]。相比之下,者在一定程度上减少男性比女性(−−52% 38%,分别地;)[8]。大骨头的大小和更厚的皮层从而带来更大的老年男性骨骼的生物力学优势相比,老年妇女(8]。与小梁间,参数显示横断面老年性下跌50岁前后,皮质参数倾向于保持稳定,直到50岁时开始下降(8]。Dalzell等人也发现,皮质厚度下降更快的女性比男性在50岁(19]。
麦克唐纳等人发现皮质孔隙度增加到一定程度上男性比女性的年龄(15]。然而,皮质孔隙度似乎在男性比女性更大的年龄范围除了在第八届十年(15]。在一项研究中涉及57名男性和94名女性(年龄20 - 78年),Burghardt et al。20.)报告了类似的观察,男性比女性拥有更大的大脑皮层孔隙度,尤其是30岁之前。差异成为减毒的50岁以上的年由于皮质三倍增加孔隙度从20岁到60岁的女性,与男性有皮质增加孔隙度只有60%在同一年龄段的20.]。
从这些横断面研究基于观察,男性似乎更小梁稀释比退出,随着年龄增长,而女人都小梁变薄和辍学。此外,男性比女性拥有更大的骨骼大小在年龄和皮质萎缩遭受低于女性的衰老。虽然男性比女性拥有更大的大脑皮层孔隙度,增加更多的女性比男性随着年龄的增长。总而言之,这些明显的与年龄相关的骨小梁和皮质微结构的变化似乎在男性会因此带来更少的不利影响骨骼强度,从而解释了降低骨折风险,年长的男性相比,年长的女性。
4所示。男性骨骼微体系结构由HR-pQCT和骨折风险
迄今为止,只有老男人的骨骼的结构(STRAMBO)研究评估男性普遍骨折与骨之间的关系从HR-pQCT微体系结构参数(21,22]。STRAMBO组男性的一个子集,185名男性(平均年龄71岁)与常见骨折,185人没有桡骨远端骨折都和胫骨成像HR-pQCT并评估骨强度的有限元分析[21]。在骨网站者,TbN和汤匙明显的情况下比控制,就像aBMD和vBMD21]。骨骼强度参数的刚度和破坏载荷也8 - 9%低断裂情况下相对于控件()[21]。从STRAMBO在更大的群体,涉及920名50岁以上的年曾HRpQCT测量胫骨远端半径和,98人有普遍的脊椎骨折,100人有一个普遍的外围骨折(22]。再次,几乎所有的骨头从HRpQCT扫描微体系结构参数与椎或更糟糕的是男性周围骨折(22]。aBMD调整后,没有关联之间观察到骨微体系结构参数和外围骨折,而皮质vBMD和Ct Th胫骨远端半径和保持低的男性椎骨折(22]。是否基于半径或胫骨骨微体系结构参数可以预测整体或特定站点脆弱性骨折男性预期仍有待确定。
成像研究使用HR-pQCT骨微体系结构在不同阶段儿童的青春期也在增加骨折的发病机制提供了进一步了解在男孩和女孩的青春期中虽然再次发现横断面自然有限。在研究•基尔马尼et al。11),负荷的比例由皮质骨和皮质骨小梁体积的比率在半径减小瞬变青春期中后期在两种性别中,与视皮层孔隙度在此期间达到顶峰11]。这些发现似乎镜子前臂远端骨折的发生率在这个年龄段的男孩和女孩11]。在皮质骨区域赤字因此建议下青少年高峰前臂骨折(11),还提出一个假设小王et al。17]。
5。结论
虽然男性研究成像HR-pQCT有限,目前的研究结果提供了新颖的见解性和与年龄相关的骨小梁和皮质微观结构的差异,构成骨骼强度的差异和骨折风险中观察到男性相对于女性。然而,横断面研究的本质并限制做出明确的结论,和纵向研究仍然是理想为了最好的确定与年龄相关骨微体系结构的变化及其关系在男性和女性骨折风险。
利益冲突
没有利益冲突对这项工作。阿明博士是默克公司的科学顾问委员会,公司。
承认
这项工作是支持的,在某种程度上,通过研究经费AR027065和AG004875来自美国国立卫生研究院、美国公共卫生服务。