双能X线与定量CT QCT骨密度测量体模软件检测的新方法测量骨密度的比较

  成都华西华科研究所研发QCT研究骨质疏松须有症状、体征、实验室检査(骨代谢生化和激素指标 等），X线片等方法的帮助，特异的定置的诊断骨质疏松的手段是骨密 度测量，没有骨密度的支持是不能诊断骨质疏松。有创的骨组织形态计 童法的手段难于在临床上推广，目前大范围的应用的是各种无创性骨密度 测董手段。故而临床中骨密度的测定目前主要是双能X线骨密度仪 (dual-X-ray absorptiometry，DXA)与定量 CT QCT骨密度测量体模软件，但 DXA 与定量CT 测量骨 密度的争论由来已久。文章拟从两者的测貴方式、原理及临床运用中遇 到的问题作一综述。骨质疏松症是一个全球范围的较为严重的健康问题-31。 据估计，在美国、欧洲和日本共有7 500万患者，这中间还包括1/3 的绝以后妇女和多数老年人，以及一定数董的男性患者。在美 国与欧洲每年约250万左右由骨貭疏松引起骨折的患者，其中 髋部骨折的危軎最大，死亡率达10% ~20%, 50%将终生致 残。随着人均寿命的提高，尤其是发展中国家，包括中国在内， 骨质疏松患者数飞速增加，估计到2050年，中国的骨质疏松所 致骨折将上升3倍之多。因此，骨质疏松症将是中国一个严峻 的公共卫生问题。骨质疏松必须有症状、体征、实验室检查（骨 代谢生化和激素指标等），X线片等方法的帮助，特异的定董的 诊断骨貭疏松的手段是骨密度测量14_7]。1963年Cameron开创 的光子吸收法的先河后，先后出现了单能X线吸收法，双光子 吸收法，及双能X线吸收法。随着CT普遍的应用于临床，定董CT QCT骨密度测量体模软件也曰益增多，他将骨密度测量从二维（g/cm2)推向三维（g/ cm3),并由实现单纯的骨密度测量慢慢地发展到微观的骨结构分 析(骨小梁结构定量)和骨力学强度推测181。

  1.1原理DXA测*骨密度的原理是利用光子吸收原理，即 Lambert定律:L = Le在DXA中有高能(70 keV)与低能(38 keV) 两种光子，呈笔束的细柱状，当它们穿过人体时，射线必然被人 体组织吸收，密度低的组织吸收射线少，如气体、脂肪和肌肉组 织，密度高的骨组织吸收射线多，当高、低能量的两种光子透过 同样密度的组织，组织对他们的吸收也有差异，DXA利用组织 对高低能光子吸收的差异，由仪器的探头将光能吸收的差异转 变成脉冲计数和脉冲高低的差异，经计算机软组织等效处理，用高能光子的脉冲计数减去低能光子的脉冲计数，可以消除低 密度组织的计数，剩下高密度骨组织的计数，通过-■定的方法将 计数差值转化成骨的羟磷灰石的量(g值或g/cm2)I.DXA测置骨密度结果表示DXA是全身的骨密度测董仪，它 可测量腰椎、股骨上端（股骨颈、ward’s三角、大转子、全部）前 臂、全身及小动物测量[9’1M。测量的结果:被测物体的骨矿含量、Area(被测物体的投射面积），骨密度（单位投射面积上的骨矿含 董，即：被测物体的骨矿含量/Area)T-SC〇re:被测者的被测物体 的骨矿含董或骨密度与同民族、同性别、同地区的正常参考值数 据库中峰值骨董之差除以SD,若被测者的骨密度低于峰值骨董 2. 5SD表不为-2. 5T积分，高于则为+T积分。Z-score(Z积 分）指的是被测者的骨密度或骨矿含董与同民族、同性别、同年 龄的正常参考值之差除以SD,被测者的骨密度小于同年龄为-Z积分，高于则为+Z积分。根据WHO对骨质疏松定义,低于峰 值骨密度2.5SD为骨质疏松。因此,Z积分无诊断意义tm]。

  定量CTQCT骨密度测量体模软件是利用CT机的横断扫描时对扫描层面内的 每个小单元（即体素），可获得系列的X线吸收系数，经数学运 算,可得到每一体素的吸收值从而构成一个数字矩阵，每一点体 素的吸收值U,与水的吸收值U水相减，再除以水的吸收系数所 得的商乘以1 000,即为某物质的CT值，故其CT值= [(U-U*)/U*丨]xl000tll]。在作定量CT检查时，被测体与已知浓度 的羟磷灰石参考体楔同时扫描，可得扫描层面上需要测量区域 的CT值（设为Ho)和同时扫描的参考体描的CT值CT(设为Hk),参考体模内的标准水的CT值(设为Hw),则该测董区域的 骨密度（设为Db)的计算方程为：Db=[(Hb-Hw/Hk-HwlxCk(g/cm3,其中Ck为已知参考体羟磷灰石浓度。依据这一原理， 并结合CT发展状况，定董CT有如下几种类型。①中轴骨定董CT:通常测量腰椎推体的骨密度（g/cm3)，被测者按腰椎测量方 式卧于扫描床上，将体模置于患者的腰部下方，先取定位相，扫 描腰X4椎体中份，取10mm层厚，在该层打液图原上取相应 的皮质与椎体疏松的感兴趣区（该感兴区要排除椎体后份的静 脉窦）,然后再按相应操作，即可计算出感兴趣区的骨密度，这一 过程一般都是CT机中定量CT程序自动完成[1]。②周围定董CT(periphericaIquantiveCT,PQCT骨密度测量体膜软件):专用于测量四肢骨的定董CT机,该抗体体积小，价格低，接受的射线剂量也低。③容积定 董CT:用叠加（可用PQCT骨密度测量体膜软件)或螺旋CT作薄层扫描，小的层间距， 进行三维重建构成解剖图，可以精确的检查骨的大小和骨密度 (整体骨密度、骨松质骨密度、皮质骨骨密度)并可进行惯性矩和 有限元的骨力学强度分析。能用于流行病学调查、营养、种族遗 传对骨大小和密度影响的研究。④高分辨率CT:使用高分辨率 和薄层扫描，能清晰显示骨小梁特征，他除可以精确测置感兴趣 的骨松质与皮质骨的密度外，还能处理骨小梁数、小梁间隙、小 梁厚度，并能作力学分析。

  DXA獮量骨密度：骨密度确切意义是指单位体积的骨矿含量置，DXA测量的是面密度D以两个密度相同的均貭正方体为例 (密度为P,单位g/cm3)，一个为边长1 cm的正方体，另一个为 边长2 cm的正方体,均从正上方垂直投射，边长1 cm的正方体 的投射面积为1 cm%其面密度为1尸，而边长2 on的正方体的 投射面积为4 cm2,质董为2x2x2 xP = 8 P.面密度8 p/4 =2 p,相同密度不同体积的两个物体，他们的面密度相差两倍。因 此，DXA所测的骨密度明显受几何形状的影响，在同一地区的 同一民族的人群中，骨骼的外形几何尺寸可相差50%以上，这 对骨密度的影响可以高达4个标准差。DXA测董骨密度，同时也受体质董影响，文献报道，体质量 与骨密度也存在很明显相关，一方面，体质量大，其骨骼的几何尺 寸也大，另一方面，在DXA测董中，两种不同性质的射线 kev)的射线，同一软组织对射线的吸收也存在一定的差异 差，高能射线穿透软组织过程中衰弱少，而低能射线穿透软组 织的衰弱多是，随着体重加大，射线穿透的距离加大，差异更明 显。因此用高能射线的吸收值减去低能射线的吸收值，在体厚 较大时，这种差异也就显现出来。曾用双能定量CT代替单能定董CT测定骨密度，目的是想排除松质里的脂肪影响，结果却是 骨密度测量的准确性降低，这也说明不同穿透性的射线对同一 物质，他们的衰减是不同的。这就不难理解体重大者骨密度也 大的原因了。DXA测量骨密度，同样也受到骨骼因素的影响，对前后位 扫描的双能X线骨密度仪而言，骨骼旁软组织的钙化，骨质增 生，重叠于骨骼之上，也是造成骨密度改变的因素。

  定量CT QCT骨密度测量体模软件测量骨骼密度，他是利用扫描层内骨骼各个点上 的射线吸收值，为单一射线,保证了射线的同质性。同时也能完 全消除软组织及周围的重叠影响，是其实意义的骨密度，能分 别测*皮质骨与骨松质的骨密度，而疏松质代谢较密质高8 倍，便于骨质疏松治疗效果的观测，也能进行小梁分析（随CT 机与软件不同而定）。他是单一层面上某个感兴趣区的骨密 度。即使通过多层扫描及三维重建，得到某一空间的骨密度，但 它仍是所测骨骼的局部骨密度，且放射剂量高，费用高也是其 缺点。

  准确性是指测量值与其实值间关系，精确性是指重复测量时,测量值的变异情况。Genant等1151认为:DXA的准确性为4% ~8%,精确性为1% ~2%。定JICT的准确性为5% ~15%,精 确性为1% ~3%,因此DXA优于定量CT。但这两种准确性与精 确性的测试对象不同，DXA的测试对象为已知的规则体膜，而 定量CT测试对象为标本，张光等报道，甩定量CT测量体模，其 准确性与精确性在0. 1%以内61。Nguyen等在测量人体骨密 度时提出定量CT优于DXA。国内外研究提示，在定董CT和 DXA比较椎体压缩性骨折的妇女与她们的骨密度之间的关系 时，发现定量CT QCT骨密度测量体模软件所测的骨密度明显较DXA所测的骨密度变化 大117]。但谁优谁劣，目前尚无定论。