雙能X線骨密度儀分析小鼠骨小梁豐富區域新指南

骨質疏松癥已成為世界6種多發病之一，據報填，我國有9000萬人患不同程度的骨質疏松癥。骨質疏松癥已經成為中老年人的常見病，測量人體骨骼中礦物質含量的多少，對中老年人來說是非常有必要的，特別是四十歲以上的城市居民，尤其是中年婦女，缺鈣現象比較嚴重。骨小梁在骨質疏松研究中經常被研究，因為骨小梁的變化是骨質疏松性骨折最常見的原因。雙能X線吸收法（DXA）可對骨小梁豐富區域提供精確的測量。在該領域臨床前研究中，DXA已廣泛用于小動物代謝性骨疾病研究中的骨密度（BMD）及骨礦量（BMC）的測量，與微型計算機斷層掃描（CT）相比，它更簡單、快速、低輻射。

在臨床研究中，DXA對 BMD的測量的準確定位和圖像分析對診斷結果至關重要。不當的DXA分析可能導致錯誤的診斷和治療。同人類的DXA研究一樣，對小動物的DXA研究可能會因定位不當而受到極大的影響。因此，在縱向研究中獲得高質量的圖像對結果的評估是非常重要的。目前，在評估小鼠BMD的DXA圖像中，沒有一種標準化的指南可以準確地定位在骨小梁豐富區域；同時在DXA掃描過程中，還沒有相關的小鼠定位標準。鑒于此，加州大學洛杉磯分校相關研究人員開發出了一種標準的方法，用于對骨小梁豐富區域進行精確的DXA分析。這將提高DXA在代謝性骨疾病方面縱向研究的效率。

圖一：股骨遠端、脛骨近端、椎骨解剖學標志及DXA分析位置

在組織學結構分析中，研究人員在股骨遠端和脛骨近端之間定義了四條線：第一條線位于股骨縱軸或脛骨縱軸；第二條線是一條從股骨或脛骨的末端開始并垂直于第一條線的直線；第三條線從股骨上的最近端點開始，到脛骨的最遠端且平行于第二條線；第四條線連接骺板的前后緣。通過測量“第二條線”和“第三條線”之間的距離，以及“第三條線”和“第四條線”之間的夾角，分析了骨骺板的距離(EPD)和骨骺板夾角(EPA)。為了在遠端股骨的DXA分析中確定髕骨的位置，膝蓋骨距離(PD)在膝蓋彎曲到90度后測量（圖一）。

圖二：DXA和CT中小鼠定位及ROI的選擇

接下來，研究中利用DXA成像展示了小鼠正確的觀察位置，并列舉了傳統方法檢測骨小梁的過程中，不恰當的小鼠檢測體位。在DXA成像結果中作者對股骨遠端、脛骨近端和腰椎的理想ROI位置進行了展示。一系列新的檢測方法的已提出：（1）小鼠隔夜禁食，防止鈣化食物影響成像結果。（2）清潔整個成像區域，避免因動物糞便、皮毛等引起的干擾。（3）將小鼠俯臥在標本盤的圓形槽中。（4）確保老鼠的尾巴不蓋過任何長骨。（5）將小鼠的腿部移離身體。（6）對尾部和背部施加輕柔的牽引，使脊柱伸直，確保頭骨與矢狀面平行。（7）將前腿與脊柱保持45度夾角，以防止圖像重疊。（8）外展股骨。（9）將膝蓋位置調整至90度角。（10）DXA掃描檢查每一個圖像，并重新掃描質量不佳的圖像。為了驗證DXA分析的準確性，作者還比較了與DXA獲得的BMC和從CT成像獲得的BMC，結果表明CT的ROI區域覆蓋了骨小梁和骨皮質，包括與DXA成像中選擇的相同ROI結果（圖二）。

圖三：0-14周股骨遠端、脛骨近端、腰椎DXA BMD 的縱向對比

圖四：DXA BMC與CT BMC的相關性分析

最后，作者對比分析了測量骨小梁豐富區域的傳統方法與新方法，新的DXA方法較傳統方法具有更低的變異系數，同時極端數值也更少（圖三、圖四）。因此，傳統的DXA BMD的采集方法不能作為一種可靠的方法用以跟蹤小鼠骨骼的變化。

在本研究中，作者針對DXA BMD測量探究出一種新的方法，實驗選擇了股骨遠端、脛骨近端和腰椎作為代表區，展開對骨小梁的縱向研究，開發的新方法可通過對小鼠的DXA分析得出更精確和準確的BMD測量結果。

參考文獻：

Jiayu Shi, DDS, et al., Guidelines for Dual Energy X-Ray Absorptiometry Analysis of Trabecular Bone-Rich Regions in Mice: Improved Precision, Accuracy, and Sensitivity for Assessing Longitudinal Bone Changes. TISSUE ENGINEERING: Part C Volume 22, Number 5, 2016