基于QCT骨密度测量体模软件检测方法数据应用计算机辅助检测系统软件 对股骨颈骨密度测量的研究

 [摘要]目的：通过分析基于QCT数据计算机辅助检测系统(CAD)与双能X线吸收仪(DXA)在股骨颈骨密度（BMD)测量 上的相关性，探讨基于QCT数据CAD在BMD检测的准确性、有效性。方法：本研究通过中国医科大学盛京医院伦理委员会同 意招募50例健康志愿者，平均年龄57岁，男9例，女41例。本研究对象均行Philips Brilliance型64排螺旋CT扫描和Nor­land XR-36 型 DXA 测量股骨颈 BMD, 螺旋 CT 扫描时垫有 CT 设备通用性体模的双股骨上段。应用 OsteoCADl.l 软件分析同 侧股骨颈CT数据，测得BMD。应用SPSS 11.0统计、对比OsteoCAD软件分析测量股骨颈BMD和DXA测量股骨颈骨密度的各 组数据。结果：①OsteoCAD软件分析测量股骨颈BMD结果：松质骨BMD:均值（216.05_±60.80)mg/_Cm³;整体骨BMD:均值 (344.6丨±66.93)_〇1_§/<；111³_;皮质骨8河0_:均值(538.54_±60.95)111的₁11³。0\入测量股骨颈8]^0结果_：均值（0.8029_±0.1265)₈/(：₁₁1²。@ SPSS Linear Regression法显示上述两组数据均呈直线相关，相关系数分别为骨=0.873、r _SM=0.817、r _#„=0.735,经t检验， 相关系数均具有高度的统计学意义(P<〇.〇〇l)。结论:〇steoCAD软件能够自动划分并测量皮质骨、小梁骨，和测量股骨颈长度及 最小截面积，可以准确、有效地反映骨强度信息。

[关键词]股骨颈;骨密度；诊断，计算机辅助

骨密度（BMD)计算机辅助检测系统(CAD)是 近年来发展起来的检测、诊断技术，是基于定量CT (QCT)数据的计算机辅助检测系统，可以对三维CT 图像进行定量数据处理和分析。为了评价CAD对 BMD测量的价值，本研究通过对50例同侧股骨颈 行CAD与双能X线吸收测量法（DXA)BMD测量 并对结果进行对比，旨在探讨CAD对BMD测量的 可行性及准确性，为骨质疏松诊断与预防提供有效 信息。

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1材料与方法

1.1研究对象

本研究通过中国医科大学盛京医院伦理委员 会同意招募50例健康志愿者，平均年龄57岁，男9 例，女41例。经胸片、心电图检查及问诊排除骨质 疏松外的其它系统疾病。

2.   方法

本研究对象均行CT扫描（Philips Brilliance 64排）垫有CT设备通用性体模的双股骨上段及

DXA测量股骨颈BMD。CT扫描时，将CT设备通用 性体模置于体检者骨盆部后方，在骨盆定位像中确 定扫描范围（自髋关节上方至股骨小转子下方）后， 对股骨近端行MSCT容积扫描。扫描参数为： 120kVp，200mAs,准直宽度 1.5mm,螺距（pitch)

I.   75,重建层距0.7mm,层厚1.4mm。

将64层螺旋CT采集的50例股骨近端的数据 载人至东软公司的OsteoCADl.l软件中，再经过选 择体模CT扫描图像，分割股骨颈皮质骨三维界面， 建立股骨颈坐标系统，骨密度及骨结构参数计算，计 算结果输出等步骤测得股骨颈的松质骨、整体骨和 皮质骨BMD,单位:mg/cm³。

DXA机器型号为Norland XR-36,用双能X线 吸收仪进行同侧股骨颈BMD测量，单位_:g/_Cm²。

1.3统计学分析

本试验给出OsteoCAD测量股骨颈的BMD结 果与DXA测量的描述性统计量，包括BMD均值和 标准差。并对OsteoCAD的3组BMD测量结果与 DXA测量结果分别进行相关分析，得出Pearson相 关系数。以上相关分析的计算采用SPSS 11.0完成。 并对相关系数进行统计学意义检验。

2结果

本研究50例健康志愿者CT扫描(Philips Bril­liance 64 排） 测量股骨颈 BMD 和 DXA 测量股骨颈 BMD结果见表1。试验中用OsteoCAD对50例同时 具有DXA检测结果的病例的CT图像数据进行了 BMD分析。

50例数据采用OsteoCAD分析所得股骨颈松质 骨BMD均值为216.05mg/cm³，标准差为60.80mg/ cm³;整体骨BMD均值为344.61mg/_Cm³,标准差为 66.93mg/_Cm³;皮质骨 BMD 均值为 538.54mg/cm³,标 准差为60.95mg/cm³。DXA检测到的股骨颈骨密度 的均值为0.8029g/_Cm²,标准差为0.1265g/_Cm²。

应用 SPSS 11.0 Linear Regression 法分析 Os- teoCAD测量股骨颈各BMD结果与DXA所测BMD 两组数据的相关系数，相关系数分别为：/• 松质骨⁼

3.   873、r_SM=0.817、/•皮奸=0_735,并进行相关系数的 统计学意义检验，即进行t检验，相关系数均具有高 度的统计学意义(P<〇.〇〇l)。结果见表1。最后绘制 散点图，见图1~3。

3讨论

    

大量的研究表明骨矿含量（BMC)与BMD有较 强的骨折预测能力，国际上已将BMD的测量作为 诊断骨质疏松的主要方法¹H。DXA是目前公认的对 BMD测量比较精确的一种方法;QCT则是一种贴近 真正意义上的体积性密度的定量方法，故基于QCT 数据应用CAD软件研究骨质疏松具有重要意义。

老年性股骨近端骨质疏松性骨折已经成为导致 全球老龄者致残和死亡的主要原因之一^[31。并且有 研究显示，患骨质疏松症妇女发生髋部骨折的相对 危险度为无骨质疏松妇女的6.5倍I髋部BMD测 量是诊断髓部骨质疏松和预测髋部骨折的首选方

DXA是目前公认的一种测量BMD的方法，其 具有使用简便、X线剂量小以及精确度较高的优点； 能够比较理想测量的部位有腰椎、股骨近端、桡骨远 端及全身骨骼。但是,DXA对于进一步反映骨强度 有一定的局限性，由于DXA是一种平面投射技术， 其基本原理决定了测量的BMD值仅仅是面积上的 BMD，不能反映骨真实的体积性密度。并且其测得 的BMD受到骨大小、形态、投照方位等多因素的影 响，使其测量BMD有局限性。

QCT是目前惟一可以分别测量小梁骨和皮质 骨的方法，并且是惟一能够测得接近真正意义上的 体积性BMD的定量方法不受骨体积大小的影 响。QCT在测量时可以通过设置感兴趣区，避开任 何部位的骨关节病（如椎体和椎小关节的骨质增生 和硬化)及软组织，使其测量结果不受这些因素的影 响。QCT亦有其不足之处，大量的研究^都是手动 选择感兴趣区，造成了操作的相对复杂。另外，有股 骨近段骨标本的研究®表明，单独用股骨颈小梁骨 密度数据能够解释48%~77%的骨强度数值变化情 况；结合如股骨颈轴长度（FNAL)和最小截面积 (inCSA)的几何学测量指标，可以反映骨强度状况的 87%~93%。然而未见有QCT能够自动计算FNAL和 mCSA等几何学测量指标。

本研究所用软件OsteoCAD是一种基于QCT的 CAD系统，在较精确地测量BMD的同时，解决了一 些DXA和QCT的不足之处。

本研究结果显示：松质骨BMD、整体骨BMD、 皮质骨BMD与DXA测量结果均呈线性相关，相关 系数具有高度的统计学意义（P均<〇.〇〇1)。说明 OsteoCAD能够较精确地测量骨密度，可以认为在一 定程度上OsteoCAD能够代替DXA。

本研究比较结果显示：松质骨BMD与DXA测

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量结果的相关系数最高，可能因为松质骨成分对骨 代谢敏感所致，这说明CAD测量的松质骨BMD更 加能够代表BMD的变化。而皮质骨BMD与DXA 测量结果的相关系数最低，说明皮质骨成分对骨代 谢相对不敏感，其CAD测量虽然能够代表BMD的 变化，但其代表性相对松质骨成分差。同时也说明 DXA仅测量整体骨BMD的方法在这方面有一定局 限性。然而,OsteoCAD能够分别测量皮质骨、松质骨 BMD,提供了更加丰富的BMD变化信息。最后， OsteoCAD还能自动划分皮质骨、松质骨及股骨颈等 感兴趣区，自动计算FNAL、mCSA等几何学测量指 标，在方便操作的同时有助于准确、有效地反映骨强 度的状况，为骨质疏松诊断与预防、骨折风险预测等 提供更为有效的信息。

总之,OsteoCAD不仅能够测量皮质骨，小梁骨 的BMD值，还能够为医生提供更加丰富的骨强度 参考信息。其可应用于骨质疏松的临床诊断、治疗效 果分析和早期骨质疏松的健康普查等领域。

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