绝经后女性DXA图像中腰椎脊柱侧凸的偶然检测

《Diagnostics》：Opportunistic Detection of Lumbar Scoliosis on DXA Images in Postmenopausal Women

　　

本研究旨在确定基于双能X线吸收测定法（dual-energy X-ray absorptiometry, DXA）扫描检测绝经后女性腰椎脊柱侧凸的患病率，并识别相关危险因素。研究纳入了261例在2021年6月前接受腰椎DXA检查、年龄≥50岁的绝经后女性。腰椎脊柱侧凸定义为DXA图像中测量的Cobb角≥10°。采用Logistic回归分析评估相关危险因素，并在放射学验证亚组中以X线摄影为参考标准评估基于DXA的Cobb角测量的诊断性能。结果显示，DXA检测的腰椎脊柱侧凸患病率为14.9%（39/261；95%置信区间[confidence interval, CI]，10.8–19.9%）。年龄增长与脊柱侧凸显著相关，而体重指数（body mass index, BMI）、骨密度（bone mineral density, BMD）以及腰椎、髋部和股骨颈的T值则无相关性。DXA与X线摄影Cobb角测量显示出强一致性（组内相关系数[intraclass correlation coefficient, ICC]=0.91，95% CI 0.73–0.96），平均差值为?2.63°。诊断准确率为82.1%，灵敏度为62.1%，特异度为97.4%，阳性预测值（positive predictive value, PPV）为94.7%，阴性预测值（negative predictive value, NPV）为77.0%。受试者工作特征（receiver-operating characteristic, ROC）分析显示良好的判别性能（曲线下面积[area under the curve, AUC]=0.88，95% CI 0.79–0.98）；探索性截断值6.5°获得了最高的Youden指数。结论表明，在接受DXA检查的绝经后女性中，DXA检测的腰椎脊柱侧凸识别率为14.9%。基于DXA的Cobb角测量与放射学评估具有强一致性，可能有助于在常规BMD评估期间对可能的腰椎脊柱侧凸进行偶然病例检测。

研究背景与问题阐述

成人脊柱侧凸（adult scoliosis）是指骨骼成熟后发生的脊柱畸形，定义为Cobb角至少10度的脊柱弯曲，主要包括青少年时期发病的特发性脊柱侧凸和50岁后由于脊柱进行性退变而发生的退行性脊柱侧凸两种形式。该病症的患病率随年龄增长而显著上升，且在女性中更为常见，已成为日益严峻的公共卫生问题。尽管早期阶段可能无症状，但病情进展可导致慢性背痛、姿势失衡和可见畸形，最终损害生活质量并增加医疗资源的利用。

双能X线吸收测定法（DXA）通常用于骨质疏松症评估，但腰椎DXA图像亦可用于测量Cobb角和评估脊柱对线。DXA具有辐射剂量低、应用广泛且在老年人群中常规使用的优势，因此其图像用于脊柱侧凸的偶然检测受到越来越多的研究关注。然而，目前关于DXA图像用于成人脊柱侧凸偶然识别的潜在作用尚未得到充分确立，仍需更多证据来阐明该人群中的诊断价值。

既往关于青少年特发性脊柱侧凸的研究表明，脊柱畸形严重程度可能与骨密度降低和较低体重指数相关，但这些关联在成人或退行性脊柱侧凸中是否存在尚不确定。多项流行病学研究探索了不同人群中成人脊柱侧凸的患病率及相关因素，但结果存在较大变异。美国一项针对60岁以上人群的前瞻性研究报告患病率高达68%，而韩国大型队列研究发现60岁以上人群患病率为35.5%；采用腰椎DXA的研究则报告了较低的患病率，如智利绝经后女性（≥50岁）中为12.9%，中国40岁以上人群中为13.3%。美国绝经后女性（64–99岁）中DXA检测的患病率为25.2%。尽管这些研究提供了有价值的见解，但关于绝经后女性DXA成像检测腰椎脊柱侧凸的患病率及其相关因素，以及DXA衍生Cobb角测量相对于标准脊柱X线片的诊断效度，证据仍然有限。基于这些研究空白，本研究旨在评估绝经后女性DXA图像中的腰椎脊柱侧凸，主要目标是确定DXA检测腰椎脊柱侧凸的患病率并识别相关因素，同时通过与标准脊柱X线片获得的Cobb角测量进行比较，评估基于DXA的脊柱侧凸评估的有效性。

主要技术方法

本研究采用横断面描述性设计，样本来源于泰国曼谷一所大学医院DXA数据库中连续纳入的绝经后女性（年龄≥50岁），使用Hologic公司Discovery A（Apex软件13.4.2版本）和Horizon A（Apex软件13.6.0.7版本）设备进行腰椎BMD评估。计算样本量时参考Urrutia等研究12.9%的预期患病率，设定误差界限0.04、α=0.05，估计需要270例参与者。实际纳入267例符合条件的参与者，排除6例腰椎器械固定术后，最终261例进入分析。诊断效度分析亚组中，67例同时具有腰椎DXA图像和相应脊柱X线片，X线片均为站立位后前位（posteroanterior, PA）投照，DXA与X线检查时间间隔不超过12个月（平均85.9±87.2天）。

Cobb角测量由主要研究者执行，通过沿示最大倾斜椎体的上、下终板画线确定，≥10度分类为脊柱侧凸。同时收集曲线顶点（curve apex）、曲线方向（curve direction）和椎体旋转（采用Nash-Moe法评估）等放射学参数。测量可靠性评估采用系统抽样选取30例DXA图像进行重复测量，计算组内相关系数（ICC）。诊断性能评估以X线摄影为参考标准，计算灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值、似然比和总体准确率，并进行Bland-Altman分析和受试者工作特征（ROC）曲线分析，通过Youden指数确定最佳截断值。统计分析采用STATA 17.0和Jamovi 2.6.44软件，使用独立样本t检验、Pearson卡方检验、单因素及多因素Logistic回归分析，以p<0.05为显著性水平。

研究结果

总体队列特征与患病率 研究纳入261例绝经后女性，DXA检测的腰椎脊柱侧凸患病率为14.9%（39/261；95% CI, 10.8–19.9%）。总体队列平均年龄74.0岁（标准差[simple deviation, SD] 8.8），BMI为24.1 kg/m²（SD 3.9），平均Cobb角5.3度（SD 4.9）。脊柱侧凸组年龄显著高于非脊柱侧凸组（p<0.001），但BMI、BMD及T值分类组间无统计学差异。

放射学验证亚组比较 67例具有X线片的参与者与194例无X线片者相比，年龄更大，股骨颈和全髋BMD更低，DXA Cobb角更高，DXA检测脊柱侧凸患病率更高（28.4% vs. 10.3%，p<0.001），提示验证亚组可能代表临床选择的人群，诊断性能结果可能无法完全推广至总体DXA转诊人群。

DXA检测腰椎脊柱侧凸的特征 39例脊柱侧凸患者的平均Cobb角为14.4±5.9度，研究详细报告了Cobb角严重程度分类、曲线顶点水平、曲线方向和Nash-Moe椎体旋转分级等特征。

Logistic回归分析 单因素分析显示，仅年龄是腰椎脊柱侧凸的显著相关因素，年龄增长与腰椎脊柱侧凸显著相关（比值比[odds ratio, OR] 1.09/年，p<0.001）；BMI以及腰椎、股骨颈和髋部BMD均与腰椎脊柱侧凸无显著关联。多因素模型中，年龄仍保持显著关联（校正OR=1.09，95% CI 1.05–1.13，p<0.001），而BMI和腰椎BMD校正后无显著关联。

Cobb角测量可靠性 DXA图像Cobb角测量表现出优秀的可靠性：评估者内ICC为0.97（95% CI: 0.93–0.98），评估者间ICC为0.96（95% CI: 0.93–0.98）；X线片Cobb角测量评估者间ICC(2,1)为0.97（95% CI: 0.94–0.99）。

诊断效度研究 DXA与X线摄影Cobb角测量强一致（ICC=0.91，95% CI 0.73–0.96）。Bland-Altman分析显示平均差值为?2.63度（95% CI [?3.55, ?1.70]），67例中4例（5.97%）超出一致性界限。诊断性能方面：灵敏度62.1%（95% CI: 42.3–79.3%），特异度97.4%（95% CI: 86.2–99.9%），准确率82.1%（95% CI: 70.8–90.4%）。29例X线摄影脊柱侧凸中，DXA正确识别18例，11例漏诊；仅1例X线摄影阴性者被DXA误判为阳性。所有11例假阴性病例的X线Cobb角在10°–14°之间，为接近诊断阈值的轻度弯曲。其中5例（45.5%）的X线曲线延伸至T12以上，超出了腰椎DXA成像的上视野范围。

比例偏倚分析显示测量差值与平均Cobb角之间存在显著负相关（斜率=?0.29，p<0.001），表明DXA低估程度随弯曲幅度增大而增加，两种测量方法的一致性在不同Cobb角范围内并非均匀一致。

ROC分析 ROC分析显示DXA衍生Cobb角具有良好的判别能力（AUC=0.88，95% CI: 0.79–0.98）。探索性截断值6.5度获得最高Youden指数，对应灵敏度86.2%（95% CI: 68.3–96.1%）和特异度84.2%（95% CI: 68.8–94.0%），较传统10度阈值提高了灵敏度但降低了特异度。

讨论与结论

本研究的主要发现为：在接受DXA评估的绝经后女性中，DXA检测的腰椎脊柱侧凸患病率为14.9%，这一结果与Urrutia等报告的12.9%相近。年龄增长是唯一与腰椎脊柱侧凸显著相关的变量（OR 1.09/年），支持退行性改变在其发生发展中的作用，与Hong、Rubin、Urrutia和Xu等既往研究一致。研究未发现BMI与腰椎脊柱侧凸的显著相关性，这与Urrutia等发现较低BMI与腰椎脊柱侧凸相关的结论不同，可能归因于本研究较小的样本量。同时，各部位BMD测量与腰椎脊柱侧凸无显著关联， corroborating了Rubin和Urrutia的结论，即低BMD不一定导致腰椎脊柱侧凸。尽管如此，在脊柱侧凸患者中解读腰椎BMD仍需谨慎，因为退行性改变、椎体旋转、骨赘和终板硬化可能影响DXA测量，此时髋部和股骨颈BMD可能提供更可靠的骨骼状态估计。

DXA与X线摄影Cobb角测量比较存在?2.63度的平均差值，提示DXA图像可能存在曲度低估，这可能源于体位差异（DXA为仰卧非负重位 vs. X线片为站立位）以及DXA视野局限于T12-L5而X线片可评估全脊柱的解剖覆盖限制。虽然ICC提示强一致性，但诊断阈值附近仍可能存在临床意义的差异。比例偏倚分析证实低估程度随曲度增大而增加，部分解释了Cobb角较高参与者中观察到的较大差异。

DXA衍生Cobb角测量与金标准X线摄影具有强一致性（ICC=0.91），与Pappou、Schell等既往研究相符，支持DXA衍生测量的可靠性和总体效度。研究结果显示高特异度和阳性预测值、低假阳性率，支持腰椎BMD扫描图像用于偶然病例检测。值得注意的是，本研究发现较小的负平均差值，提示DXA倾向于平均低估，这与Jamaludin等研究中主要因患者体位和测量误差导致高估的情况有所不同。

ROC分析为解读DXA诊断性能提供了额外背景。虽然传统10度截断值提供优秀的特异度，但探索性6.5度截断值可提高偶然检测的灵敏度，这可能部分反映了DXA相对于站立X线片的低估趋势。然而，该发现来源于相对较小的验证队列，在独立人群中外部验证前应视为探索性结果。

尽管灵敏度中等，DXA显示出极高的特异度和阳性预测值。11例假阴性病例均为轻度X线摄影脊柱侧凸（Cobb角10°–14°），且部分病例曲线超出DXA视野。负平均差值提示DXA倾向于低估Cobb角测量值，这种低估可能导致假阴性分类，尤其在接近10度诊断阈值边缘病例中。因此，DXA阴性结果不能可靠排除脊柱侧凸，其更适合作为偶然病例检测或疾病确认工具，而非单独的排除性筛查工具。鉴于DXA已在绝经后女性中常规用于骨质疏松评估，其价值在于无需额外辐射暴露、费用或单独影像预约即可实现偶然病例检测。

本研究存在一些局限性：DXA与X线片最长12个月的间隔可能因脊柱随时间变化而引入变异，但退行性腰椎脊柱侧凸通常进展缓慢，观察到的优秀ICC和高特异度提示该时间框架内Cobb角测量对偶然病例检测仍具稳健性；DXA仰卧位可能贡献Cobb角低估和假阴性分类；腰椎DXA视野有限可能导致脊柱弯曲显示?<(> visualization不完整，尤其当脊柱侧凸延伸至T12以上时。此外，相对较小的样本量可能限制了检测BMI和BMD与腰椎脊柱侧凸之间统计学显著关联的能力；接受脊柱X线片的亚组可能代表临床选择人群而非真实筛查人群，可能引入选择和验证偏倚。本研究为单中心泰国人群研究，结果向其他种族、民族或地理人群的推广性受限。

研究结论部分指出，本研究证明了在接受DXA评估的绝经后女性中，DXA检测的腰椎脊柱侧凸患病率为14.9%，年龄增长是脊柱侧凸的唯一显著相关因素。尽管因仰卧位和有限解剖覆盖可能存在轻度低估，DXA衍生Cobb角测量仍表现出优秀的可靠性和与标准X线片的强一致性。这些发现支持DXA作为常规BMD评估期间偶然检测腰椎脊柱侧凸工具的潜在作用。鉴于其高特异度但中等灵敏度，DXA似乎更适用于识别可能的脊柱侧凸而非排除疾病。未来需要更大规模、更多样化人群的研究进一步验证这些发现并阐明DXA图像偶然检测脊柱侧凸的临床意义。