第二章 骨密度測量的基礎(chǔ)知識與工作原理 2012

第二講骨密度測量的根底知識與工作原理20211學(xué)習(xí)要點(diǎn)介紹并描述現(xiàn)有的骨測量設(shè)備解釋以下儀器的工作原理：DXA中軸雙能X-線骨密度測量儀(DXA)外周雙能X-線骨密度測量儀(pDXA)QCT/pQCT定量超聲(QUS)現(xiàn)有骨密度測量設(shè)備的準(zhǔn)確性的比較和對照2學(xué)習(xí)要點(diǎn)介紹并描述現(xiàn)有的骨測量設(shè)備解釋以下儀器的工作原理：DXA中軸雙能X-線骨密度測量儀(DXA)外周雙能X-線骨密度測量儀(pDXA)QCT/pQCT定量超聲(QUS)現(xiàn)有骨密度測量設(shè)備的準(zhǔn)確性的比較和對照3脊椎肋骨和胸骨骨盆股骨近端外周骨上肢末端下肢末端中軸骨45C分析L1-L4髂嵴在L4和L5之間肋骨與T12相連DXA根底解剖概念:腰椎56C375位女性進(jìn)行腰椎椎體個數(shù)研究，年齡50-85歲83.5%5個腰椎

最低的肋骨與T12相連

7.5%4個腰椎

最低的肋骨與T11或T12相連

1.9%6個腰椎

最低的肋骨與T12或L1相連

7.2%5個腰椎

最低的肋骨與T11相連

人類脊椎解剖差異

PeelNF,etal.JBoneMinerRes1993;8:719.6個無肋骨的椎體6學(xué)習(xí)要點(diǎn)介紹并描述現(xiàn)有的骨測量設(shè)備解釋以下儀器的工作原理：DXA中軸雙能X-線骨密度測量儀(DXA)外周雙能X-線骨密度測量儀(pDXA)QCT/pQCT定量超聲(QUS)現(xiàn)有骨密度測量設(shè)備的準(zhǔn)確性的比較和對照9中軸骨和外周骨測量設(shè)備10雙能X線骨密度測量儀(DXA)定量CT(QCT)11中軸骨DXA“金〞標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)性好〔精確性好*〕輻射劑量低在絕大多數(shù)流行病研究中使用在絕大多數(shù)臨床藥物試驗(yàn)中使用*見第七講1213DXA骨密度測量儀的原理:吸收測量儀衰減指的是在X線光束里光子(photons)數(shù)目與能量的減少〔如：它的強(qiáng)度〕衰減主要取決于組織的密度與厚度14DXA骨密度測量儀的原理〔2〕組織越致密，它所含有的電子就越多。如：氫=1，鈣=20組織里電子的數(shù)目，決定了組織衰減X-線光束里的光子的能力如果衰減的程度可以被定量的話，那么組織的密度也可以被定量性地評估15用于區(qū)分骨和軟組織導(dǎo)致的衰減入攝電子束(Io)X-線進(jìn)入的地方發(fā)射束(I)X-線穿出的地方衰減Io-I依賴于x-線能量IoIX-線的衰減Attenuation16為什么要使用雙能？在低能(30-50keV)下骨衰減大于軟組織衰減在高能(>70keV)下骨衰減與軟組織衰減相似用于區(qū)分骨和軟組織導(dǎo)致的衰減IoIAttenuation低能高能17雙能產(chǎn)生方式K緣濾過器(X-線濾過器)GE電壓轉(zhuǎn)換器(X-線轉(zhuǎn)換器)Hologic強(qiáng)度020406080100020406080100120140keV轉(zhuǎn)換器濾過器18GE用鈰(cerium)濾過器，兩種能量峰值分別為40和70Kev.Norland用釤(samarium)濾過器，兩種能量峰值為45和80keVK緣濾過器需要脈沖計數(shù)〔能量區(qū)分〕探測器外校正〔見第3章〕雙能產(chǎn)生方式：K緣濾過器

19雙能產(chǎn)生方式：電壓轉(zhuǎn)換器Hologic用高電壓發(fā)生器，以開關(guān)方式將交流電進(jìn)行半周期的上下能轉(zhuǎn)換能量峰值為50keV和85keV.電壓轉(zhuǎn)換需要電流整合探頭內(nèi)校正〔見第3章〕20雙能的產(chǎn)生與臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用不受以下因素影響：雙能產(chǎn)生的方式探測器的種類在比較不同廠家的設(shè)備的測量結(jié)果時有影響2122C中軸DXA掃描儀組成X線源，校準(zhǔn)儀，探頭軟組織CourtesyofDr.BoboTanner光子探測器探測器校準(zhǔn)裝置骨能源床面能源校正儀開關(guān)22筆束點(diǎn)采集單探頭采集速度慢

掃描架固定

費(fèi)用低23扇束線采集多探頭采集速度快

寬角扇束窄角扇束24扇束帶旋轉(zhuǎn)掃描架的設(shè)備仰臥位，腰椎側(cè)位掃描25扇束不帶旋轉(zhuǎn)式掃描架的設(shè)備側(cè)臥位，腰椎側(cè)位掃描26不同制造廠所生產(chǎn)的骨密度儀測得的

骨密度值不可比不同的雙能量產(chǎn)生方式不同的校準(zhǔn)器不同的探頭不同的邊緣探測(edgedetection)軟件不同的感興趣區(qū)〔ROI〕27外周骨DXA〔pDXA)體積小易攜帶輻射小掃描時間短易操作價格低28多種外周骨DXA設(shè)備間的差異測量部位指骨(Schick)前臂(Norland,GE)跟骨(Norland,GE)前臂和跟骨(GE)掃描信息采集方式筆束(大多數(shù))錐束(GEandShick)同一掃描部位可以有不同感興趣區(qū)(例如跟骨)

在為什么不同設(shè)備的測量結(jié)果不可比的原因的章節(jié)中闡述29CT原理的骨密度測量儀

QCTFromInstitutfurMedizinshchePhysikUniversitatErlangen-Nurnberg30QCT任何市場銷售的CT機(jī)型特殊軟件參照體模脊椎單層掃描髖部投照體積掃描31QCT檢測資料FromInstitutfürMedizinishchePhysikUniversit?tErlangen-Nürnberg32QCT特殊軟件感興趣區(qū)(ROI):L1-L3松質(zhì)骨或皮質(zhì)骨ROI參照體模與患者一同掃描或分別掃描CT衰減值(單位:HU)經(jīng)骨當(dāng)量值校準(zhǔn)有些設(shè)備無需使用體模33QCT體積骨密度(mg/cm3)精確性低于前后位腰椎DXA測量：1-3%3D〔螺旋CT〕也許可改善精確度輻射劑量比DXA測量高QCT60Sv(30Svscout,10Sv/單層)中軸骨DXA1-5Sv乳腺像450Sv34BMC: 0.125grams面積: 0.250cm2

BMD:0.5g/cm20.50.50.5體積密度1g/cm31.01.01.0體積密度1g/cm3BMC: 1.0grams面積: 1.0cm2BMD:1.0g/cm2DXA與QCT

面積與體積密度的測量舉例:女性椎體男性椎體BMD=BMC面積35外周骨QCT專用CT掃描儀前臂易移動易操作與脊椎QCT相比輻射小體積骨密度(g/cm3)測量區(qū)〔ROI〕皮質(zhì)和松質(zhì)骨36定量超聲

QUS37定量超聲(QUS)38定量超聲儀的多樣性測量部位跟骨，指骨，脛骨及多部位傳導(dǎo)軸向或橫向傳導(dǎo)介質(zhì)凝膠和水?dāng)?shù)據(jù)采集固定點(diǎn)和影像不同輸出方式不同較正方法39超聲測量參數(shù)傳播聲速(SOS)單位：米/秒〔m/s〕取決于骨密度和彈性信號衰減(BUA)單位：分貝/兆赫茲〔dB/Mhz/cm〕取決于骨密度和結(jié)構(gòu)分布40定量超聲工作原理圖

橫向轉(zhuǎn)導(dǎo)TransmitterReceiver跟骨waterbathFrequencyAbsorptionTime健康人骨質(zhì)疏松癥SOSBUA))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))GelCourtesyofDr.NelsonWatts141超聲計算出的參數(shù)硬度stiffnes(GE)定量超聲指數(shù)(Hologic)BMD預(yù)測值(Hologic)42學(xué)習(xí)要點(diǎn)介紹并描述現(xiàn)有的骨測量設(shè)備解釋以下儀器的工作原理：DXA中央雙能X-線骨密度測量儀(DXA)外周雙能X-線骨密度測量儀(pDXA)QCT/pQCT定量超聲(QUS)現(xiàn)有骨密度測量設(shè)備的準(zhǔn)確性的比較和對照4344C準(zhǔn)確性測量真實(shí)值的能力準(zhǔn)確性由國際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)定義，它同時受系統(tǒng)誤差〔真實(shí)值〕和隨機(jī)誤差〔精確性〕的影響ISO3534:3.1144真實(shí)性ISO3534：3，1245真實(shí)性確實(shí)定：骨灰重法46真實(shí)性確實(shí)定：骨灰重法

〔續(xù)〕

通過比較骨灰重的克數(shù)與先前使用DXA所測量到的骨礦物質(zhì)含量(克數(shù))來確定系統(tǒng)準(zhǔn)確性的誤差如果DXA檢測BMC=0.95克，而骨灰重=1.0克，那么準(zhǔn)確性誤差=5%47精確性〔Precision〕比較對相同物體或個人的連續(xù)測量結(jié)果誤差是自然界隨機(jī)產(chǎn)生的通常是以精確性誤差來表示測量值之間的誤差百分比活體或離體〔標(biāo)本〕測量的評估在監(jiān)測病人過程中，精確性對于區(qū)別出真正的生物性變化與隨機(jī)性誤差是很重要的48精確性好真實(shí)性好系統(tǒng)誤差〔真實(shí)性〕與隨機(jī)誤差〔精確性〕精確性差真實(shí)性好精確性好真實(shí)性差低準(zhǔn)確性高準(zhǔn)確性49

精確性

真實(shí)性

誤差(%) 誤差(%)正位腰椎 1-2 4-10側(cè)位腰椎 2-3 5-15股骨 1.5-3 6前臂 1 5全身 1 3

BasedonGenantHK,etal.JBoneMinerRes.1996;11:707.中軸DXA50

精確性

真實(shí)性

誤差(%) 誤差(%)前臂 1-2 4-6 跟骨 1-2 4-6