X射線骨礦密度定量分析系統(tǒng)對(duì)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(duì)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(jī)照射下，該骨骼的衰減系數(shù)會(huì)相應(yīng)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(bào)告如下。 技術(shù)與方法1.標(biāo)準(zhǔn)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(hào)超硬鋁合金，做成16級(jí)楔形鋁楔，最薄級(jí)為1mm，最厚級(jí)為7mm，每級(jí)厚度為0.4mm，級(jí)間擬有測(cè)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(biāo)準(zhǔn)鋁楔、普通型號(hào)鋁楔一并置X射線下，不同KV值、不同曝光時(shí)間連續(xù)采集多幅像，經(jīng)微機(jī)像系統(tǒng)測(cè)試其平均灰度證實(shí)：去肉人骨、去肉豬骨上某一固定點(diǎn)的灰度值與標(biāo)準(zhǔn)鋁楔上某相應(yīng)厚度點(diǎn)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(shuō)明兩者具有相同灰度的點(diǎn)，具有相等的對(duì)X線的衰減程度。而普通型號(hào)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(duì)X線的共同衰減作用所產(chǎn)生。在測(cè)定骨礦密度之前，必須去掉軟組織對(duì)像灰度的影響后方可進(jìn)行計(jì)算。3.用灰化稱重方法修正測(cè)量結(jié)果去肉人骨、豬骨某一固定

3、點(diǎn)的灰度值雖與標(biāo)準(zhǔn)鋁楔相應(yīng)厚度點(diǎn)的灰度值在不同X線照射下同步變化，但此時(shí)去肉骨對(duì)X線的衰減程度，依然存在骨礦物質(zhì)與骨髓等有機(jī)物對(duì)X線的共同衰減作用。采用標(biāo)準(zhǔn)方法即灰化稱重方法檢驗(yàn)測(cè)量結(jié)果時(shí)會(huì)有一定誤差。為提高精度，我們采用系統(tǒng)對(duì)大量人骨、動(dòng)物骨進(jìn)行了骨礦密度測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)后，采用游標(biāo)卡尺(允許誤差0.02mm)、鋼鋸條、骨銼，完整截下所測(cè)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(shí)，灰化后使用萬(wàn)分之一天平稱重，根據(jù)稱重結(jié)果對(duì)計(jì)算公式做了適當(dāng)修正，修正后測(cè)量與灰化稱重兩種方法之間已無(wú)顯著性差異(P0.10)。4.選取骨性定位標(biāo)點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量區(qū)選取橈骨莖突遠(yuǎn)

4、端最遠(yuǎn)點(diǎn)為前臂X線像骨性定位標(biāo)點(diǎn)，該標(biāo)點(diǎn)直接位于橈骨，正側(cè)位像均非常清晰，重復(fù)測(cè)量準(zhǔn)確度高；系統(tǒng)依據(jù)尺橈骨兩者解剖位置關(guān)系及因X射線機(jī)投照距離改變而使鋁楔象長(zhǎng)度出現(xiàn)的變化、輸入系統(tǒng)的測(cè)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(biāo)準(zhǔn)測(cè)量區(qū)。也可由操作者自行選擇其它測(cè)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(biāo)準(zhǔn)鋁楔與前臂一同置X射線下，當(dāng)在鋁楔上尋找到與測(cè)試區(qū)純骨相同灰度的點(diǎn)時(shí)，根據(jù)楔的厚度就可以精確算出測(cè)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(cè)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(duì)測(cè)量區(qū)側(cè)

5、位象進(jìn)行局部放大，測(cè)出與a2對(duì)應(yīng)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(cè)試結(jié)果1.與骨礦物灰重稱量比較結(jié)果測(cè)試數(shù)值與灰重稱量數(shù)值十分接近，平均誤差率1%(見(jiàn)表1)。表1兩醫(yī)院面密度測(cè)量與灰重稱量比較單位測(cè)試物例數(shù)平均測(cè)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(fù)精度測(cè)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(cè)定其橈骨中下1/3處骨礦密度，檢驗(yàn)其重復(fù)精度，結(jié)果見(jiàn)表2。 表2志愿者重復(fù)精度測(cè)試情況第一次(47KV 1.0mA)第二次(49KV 0.8mA)第三次(51KV 0.6mA)測(cè)試者10.4560.4540.4554測(cè)試者20.38750.38540.3860測(cè)試者30.5310.53360.5316測(cè)試者40.41170.41170.4123測(cè)試者50.44280.4430.4433.正常人測(cè)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(cè)量結(jié)果，見(jiàn)表3。 表3正常人純骨骨礦密度測(cè)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(jìn)行過(guò)對(duì)照測(cè)量。因其測(cè)量方法是依據(jù)肌肉衰減系統(tǒng)來(lái)扣除骨外軟組織對(duì)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(jī)玻璃水槽，利用水的密度來(lái)平衡肌肉外形厚度，既簡(jiǎn)便又明顯提高了測(cè)量精確度。系統(tǒng)通過(guò)側(cè)位象測(cè)出了骨厚度，算出單位體積骨密度，意義不僅在于參數(shù)項(xiàng)目的增多，重要的是避免了以往單光子密度儀僅能測(cè)量面密度時(shí)出現(xiàn)的假陰性、假陽(yáng)性誤差。如骨骼粗大者輕度骨疏松時(shí)，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(xì)者，面密度低于正常，被判疏松，但其單位體積骨密度實(shí)際仍屬正常范圍。有了單位體積密度參數(shù)，測(cè)量前臂骨密度時(shí)，就可以避免以上誤判，提高系統(tǒng)陽(yáng)性檢出的敏感度。2.該系統(tǒng)與定量CT及國(guó)內(nèi)已開(kāi)展使用的雙能X射線骨密度儀相比，除操作者、測(cè)試者所受X線幅射劑量更為降低外，儀器購(gòu)置費(fèi)用、測(cè)試費(fèi)用均大幅下降。3.系統(tǒng)計(jì)算出的骨密度是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)方法，即大量人骨、動(dòng)物骨灰化稱重校準(zhǔn)的極接近人體骨礦密度真實(shí)狀態(tài)的實(shí)際值，這與其它測(cè)量?jī)x器所使用的僅與人體骨密度相關(guān)性較高的近似值明顯不同