X射線骨礦密度定量分析系統(tǒng)對人體前臂骨礦密度的定量分析方法

1、X射線骨礦密度定量分析系統(tǒng)對人體前臂骨礦密度的定量分析方法依據(jù)人體骨骼骨密度的增減，在X射線機照射下，該骨骼的衰減系數(shù)會相應地出現(xiàn)有規(guī)律的變化這一現(xiàn)象，現(xiàn)將X射線骨礦密度定量分析系統(tǒng)定量分析方法報告如下。 技術與方法1.標準鋁楔的選用人體骨的礦物質(zhì)含量主要是羥磷灰石含量，其密度為2.73.0g/cm3，平均原子序數(shù)為15.86，我們選用了密度為2.908g/cm3，平均原子序數(shù)為16.06的某型號超硬鋁合金，做成16級楔形鋁楔，最薄級為1mm，最厚級為7mm，每級厚度為0.4mm，級間擬有測量曲線以提高其敏感度。因該超硬鋁合金同骨礦物質(zhì)的參數(shù)十分接近，故選其作為骨礦物質(zhì)的等效參照物。我們將截肢

2、患者離體去肉骨、豬前肢去肉骨與該標準鋁楔、普通型號鋁楔一并置X射線下，不同KV值、不同曝光時間連續(xù)采集多幅像，經(jīng)微機像系統(tǒng)測試其平均灰度證實：去肉人骨、去肉豬骨上某一固定點的灰度值與標準鋁楔上某相應厚度點的灰度值，不論照射條件如何變化，兩者灰度值均同步相同變化，此變化在骨的密質(zhì)區(qū)與松質(zhì)區(qū)表現(xiàn)相同。說明兩者具有相同灰度的點，具有相等的對X線的衰減程度。而普通型號鋁楔則不能同步變化。2.去除軟組織處理在活體前臂X線像中，每一骨部位的灰度值是由骨和骨外軟組織對X線的共同衰減作用所產(chǎn)生。在測定骨礦密度之前，必須去掉軟組織對像灰度的影響后方可進行計算。3.用灰化稱重方法修正測量結(jié)果去肉人骨、豬骨某一固定

3、點的灰度值雖與標準鋁楔相應厚度點的灰度值在不同X線照射下同步變化，但此時去肉骨對X線的衰減程度，依然存在骨礦物質(zhì)與骨髓等有機物對X線的共同衰減作用。采用標準方法即灰化稱重方法檢驗測量結(jié)果時會有一定誤差。為提高精度，我們采用系統(tǒng)對大量人骨、動物骨進行了骨礦密度測量，記錄數(shù)據(jù)后，采用游標卡尺(允許誤差0.02mm)、鋼鋸條、骨銼，完整截下所測區(qū)域的骨體積，陶瓷坩堝兩次高溫衡重后，將所截骨塊放坩堝置茂福爐升溫至800，焚燒6小時，灰化后使用萬分之一天平稱重，根據(jù)稱重結(jié)果對計算公式做了適當修正，修正后測量與灰化稱重兩種方法之間已無顯著性差異(P0.10)。4.選取骨性定位標點與標準測量區(qū)選取橈骨莖突遠

4、端最遠點為前臂X線像骨性定位標點，該標點直接位于橈骨，正側(cè)位像均非常清晰，重復測量準確度高；系統(tǒng)依據(jù)尺橈骨兩者解剖位置關系及因X射線機投照距離改變而使鋁楔象長度出現(xiàn)的變化、輸入系統(tǒng)的測試者非利手尺骨小頭至尺骨鷹嘴的距離，定出前臂橈骨或尺骨中下1/3處標準測量區(qū)。也可由操作者自行選擇其它測量區(qū)域。5.面密度、單位體積密度及皮質(zhì)骨單位體積密度將標準鋁楔與前臂一同置X射線下，當在鋁楔上尋找到與測試區(qū)純骨相同灰度的點時，根據(jù)楔的厚度就可以精確算出測試區(qū)骨礦物質(zhì)面密度(g/cm2)，即一平方厘米面積的骨厚度中所含的骨礦物質(zhì)量；用測出的面密度除以骨厚度，即得出單位體積骨密度(g/cm3)；由系統(tǒng)對測量區(qū)側(cè)

5、位象進行局部放大，測出與a2對應的骨厚度中的兩側(cè)骨皮質(zhì)厚度，算出髓腔寬度，依據(jù)前臂軟組織衰減系數(shù)去掉與骨皮質(zhì)重疊的骨髓腔中骨髓所占的灰度值，得到去除骨髓腔的骨礦物質(zhì)面密度，再除以兩側(cè)骨皮質(zhì)總厚度，得到了皮質(zhì)骨單位體積骨密度(g/cm3)。測試結(jié)果1.與骨礦物灰重稱量比較結(jié)果測試數(shù)值與灰重稱量數(shù)值十分接近，平均誤差率1%(見表1)。表1兩醫(yī)院面密度測量與灰重稱量比較單位測試物例數(shù)平均測量值平均灰重平均誤差率(%)南京鼓樓醫(yī)院人骨30.56290.56060.41豬后肢骨40.30890.30740.49江蘇省中醫(yī)院豬后肢骨30.58050.57590.802.重復精度測試選擇了五位自愿者，每人三

6、次在不同X線照射條件下采集非利手前臂象，測定其橈骨中下1/3處骨礦密度，檢驗其重復精度，結(jié)果見表2。 表2志愿者重復精度測試情況第一次(47KV 1.0mA)第二次(49KV 0.8mA)第三次(51KV 0.6mA)測試者10.4560.4540.4554測試者20.38750.38540.3860測試者30.5310.53360.5316測試者40.41170.41170.4123測試者50.44280.4430.4433.正常人測量情況：627例正常人非利手橈骨中下1/3處純骨骨礦密度測量結(jié)果，見表3。 表3正常人純骨骨礦密度測量情況(s)性別年齡(歲)n骨礦含量(g/cm2)單位體積含

7、量(g/cm3)皮質(zhì)骨單位體積含量(g/cm3)男2029770.43350.0420.42980.050.66770.09330591530.44670.0610.43490.0690.69970.1086069820.41440.0490.41320.060.66880.11女2029750.40080.0470.4590.0560.74440.1053049980.413270.0480.46960.0620.743850.1135059690.38820.050.4560.0670.70830.1116069730.32690.0470.37330.0630.69190.125討論1.

8、該系統(tǒng)曾與單光子骨密度儀進行過對照測量。因其測量方法是依據(jù)肌肉衰減系統(tǒng)來扣除骨外軟組織對象灰度的影響求出純骨的骨礦密度，較之單光子密度儀采用橡膠水袋或有機玻璃水槽，利用水的密度來平衡肌肉外形厚度，既簡便又明顯提高了測量精確度。系統(tǒng)通過側(cè)位象測出了骨厚度，算出單位體積骨密度，意義不僅在于參數(shù)項目的增多，重要的是避免了以往單光子密度儀僅能測量面密度時出現(xiàn)的假陰性、假陽性誤差。如骨骼粗大者輕度骨疏松時，面密度在正常范圍，被判正常，但單位體積骨密度卻顯示輕度疏松；骨骼纖細者，面密度低于正常，被判疏松，但其單位體積骨密度實際仍屬正常范圍。有了單位體積密度參數(shù)，測量前臂骨密度時，就可以避免以上誤判，提高系統(tǒng)陽性檢出的敏感度。2.該系統(tǒng)與定量CT及國內(nèi)已開展使用的雙能X射線骨密度儀相比，除操作者、測試者所受X線幅射劑量更為降低外，儀器購置費用、測試費用均大幅下降。3.系統(tǒng)計算出的骨密度是通過標準方法，即大量人骨、動物骨灰化稱重校準的極接近人體骨礦密度真實狀態(tài)的實際值，這與其它測量儀器所使用的僅與人體骨密度相關性較高的近似值明顯不同