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背景：随着人口老龄化加剧,全球骨质疏松症患病人数逐年激增,目前全球已有2亿患者。骨质疏松所致骨折具有高致死率、致残率,已成为危害严重的公共卫生问题。对高危人群进行早期筛查、干预是预防骨质疏松性骨折的有效策略,但临床上骨质疏松的诊断、评估、以及骨折风险预测主要依赖于双能X线(DXA)骨密度值(Bone mineral density, BMD),其效果并不理想。前期研究发现：骨质疏松时,骨组织结构存在差异性退变,在组成成分、骨小梁微观结构、力学性质等方面呈现出病理性不均一改变,现有证据提示：除骨密度外,骨组织结构不均一改变也可能反映骨质疏松严重程度。然而,上述不均一性改变的特征、规律及其与骨质疏松严重程度、骨折风险之间的关联关系尚不清楚,系统评价骨质疏松时骨组织结构退变特征,将其补充到现有的基于BMD的病情评价体系中,对于改进疾病的诊断、评估以及骨折风险预测大有裨益。目的：(1)通过分析骨质疏松患者股骨头内骨组织结构特征,建立骨组织结构不均一性(bone structural heterogeneity, BSH)定量评价方法,并探索BSH与骨质疏松严重程度之间的关联关系;(2)将BSH概念扩展到股骨近端,利用现有DXA数据,计算股骨近端骨密度不均一度(BMD-heterogeneity, BMD-H),并分析BMD-H与骨质疏松性髋部骨折(OPHF)患病风险之间的联系,初步探讨其潜在的临床应用价值;方法：(1)设计一种基于计算机体层扫描成像(CT)及3D打印技术的股骨头内骨组织精准取样方法,并验证其精确性和可行性,为不同个体间骨组织性质比较提供方法学支持;(2)采用DXA、定量CT、Micro-CT、生物力学等评价方法,测定股骨头内骨组织密度(BMD)、骨小梁微观参数(Tb.N, Tb.Th, Tb.Sp 等力学性能等指标,通过二次运算得到BSH,分析BSH与解剖位置、骨质疏松严重程度之间的关联关系;(3)通过一个骨质疏松性骨折与非骨质疏松人群的病例对照研究,基于无创的髋部DXA检测,通过二次运算计算股骨近端BMD-H,分析BMD-H与BMD、OPHF患病风险、髋部几何力学参数之间的联系,初步探讨BMD-H与骨质疏松性髋部骨折患病风险的关联关系,评估BMD-H潜在的临床应用价值。结果：(1)证明：股骨头结构呈不均一表现,其中股骨头中心在疾病进展过程中变化较小,可作为参照区;主要负重区(PCT)上层可敏感反映骨量剩余状态,可作为指示区,进一步运算后可实现BSH定量评估;(2)在严重骨质疏松人群中,负重区BSH具有较好代表性,可反映该股骨头骨量吸收情况;(3)发现：PCT取样位置的偏差会严重影响BSH数值,当进一步控制解剖因素后,负重区BSH与疾病严重程度(T-score)存在关联关系(Pearson’s correlation:-0.29～-0.70,P<0.05)。(4)临床研究表明：BSH与疾病的关联关系普遍存在。BMD-H与骨质疏松严重程度(T-score)存在密切关联(Pearson’s correlation:-0.32～-0.46, P<0.001) BMD-H是骨密度的效应修饰因子,当BMD-H处于高值(OR 14.04,P<0.001)时,骨密度与骨折风险之间的联系强度远高于BMD-H处于中值(OR 3.08,P<0.001)和低值(OR 4.40,P<0.001)时的联系强度：BMD-H与骨密度相互结合,能够更加准确的对骨质疏松严重程度、骨折风险进行评价。结论：(1)BSH与骨质疏松疾病严重程度之间存在普遍的相关关系(已在股骨头内、股骨近端证实);(2)对严重骨组织疏松骨质患者,在排除解剖等因素的影响后,股骨头内BSH可以从结构差异角度反映骨质疏松严重程度;(3)临床研究表明：股骨近端BMD-H与骨质疏松严重程度存在密切关联;BMD-H是骨密度的效应修饰因子：通过两者相互结合,能够更加准确的对骨质疏松严重程度、骨折风险进行评估。