骨密度定量CT（QCT）骨密度测量体模软件检测方法测量用固体标准件的研究
骨密度定量CT（QCT）骨密度测量体模软件检测方法测量用固体标准件的研究
【摘要】目的拫告一种自制骨矿密度CT测量固体标准件。方法使用聚乙二醇塑料和骨基 质加工成固体标准件.其两部分X线衰减特性分别相当于水和骨组织，体积为3(KClcinX g.OcmX 2.5cm.重量为0.7 kg。对12个椎骨标本灰化进行标准性测试。结果骨密度定量CT(QCT)测量结 果和灰化标本灰重值相比准确性为8.6%,二者间具有非常显著相关性（r = 0.91. P< 0.001),标准件
的精确性为1.1%和0.1%t结论本组固体标准件质量可靠.为国内QCT骨密度测量提供了一种新
的更准确、可靠的工具。 【关键词】骨密度
模S.结构 体层摄影术.X线计算机
随着社会对骨质疏松症的普遍重视i定量骨密度测量 方法曰益增多和完善。定量CT(Qcr)测量骨密度技术由 Gemn(等[]]于1977年首先采用。骨密度测量的关键是设计 参考标准件，以克服机器等因素造成的误差,使测量结果有 可比性。他研究的参考标准件为液体制，稳定性差。 Kafendere等[2]于1987年研馘了固体参考标准件，克服了液 体标准件的不E,国内外均有使用拫道[3_5]。
目前国内CT应用较为普遍，但并非都能从国外引进 QCT标准件。我们利用国内条件研制固体标准件，现将临床 应用情况介绍如下c
材料与方法
一、标准件的制作
在聚乙二醇塑料内添加少量碳酸钙和氧化镁混合，粗混 后经双辊筒塑料机混和均匀.再放人液压机模具型腔内压制 成长30.Ocm、宽4.5cm、厚2.5cm的模型，其X线衰减特性相 当于水，称为水当量模型（简称水模）。将上述原料内加人 MOg/cm3羟基磷灰石，以同样方法制作骨当量模型（简称骨
模）.其衰减特性相当于骨D将二者粘合在一起，制成太小为 30.0cm X 9.0cmx 2.5cm 的标准件〇
二、 标准件的检测
在島津SCT 500OT CT机上进行。室温20T, 120kV时. 机带水模水的CT值为0HU。
I. 均匀性检测：将标准件封入直径15cm水袋中.电压 120kV,对标准件全长连续扫描，层厚10mm,同时测量水、水 模和骨模的CT值，记录并计算标准差和变异系数。观察每 一断面的均匀性.是否有气泡和分层现象。
II. 精确性检测：120kV时.对同一层面重复10次扫描，层 厚10_。测量其CT值，计算标准差和变异系数.衡量参考 体模重复性。
III. 准确性检测:将标准件与CT机校正线性骨摔同时封 人直径15cm水袋中.在80~ 130kV时扫描层厚l〇mm.连续 扫描12层。检测标准件在不同电压下的校正作用^
取牛脊骨共12节，与标准件共放入直径15cm水袋内， 定位线通过每个推体上1/2中部及下1/2中部，以5mm层厚 扫描，测量椎体及标准件CT值，并计算骨密度璋a
将扫描后的脊骨留取与扫描厚度相仿的松质骨块，约 5~6 cm3。用量杯测体积后，置马福炉内灰化，称量并计算 单位体积灰重(mg/cm?)。
三、 骨密度的计算
骨密度计算公式：_
Ck x (.Hb - Hw/Hk - HwV*1
式中Hb为松质骨的CT值，Hw为水模的CT值,Hk为骨模的 CT值，Ck为骨模中羟基磷灰石的浓度(mg/cm3)。
明1对椎体进行扫描定位，定位线穿 过椎体中间层面H 2定量CT骨密度测 量、用尽可能大的方形兴趣区漘值、计算
四、骨密度QCT測量方法
我们将标准件放在一块泡沫塑料垫的凹槽内，放在病人 腰部与台垫之间，使病人更舒适，并与标准件接触更好。用 定位线分别穿过椎体中间层面，与椎板平行扫描，用尽 可能大的方形兴趣E(ROI)测值并计算（图1,2)。
结 果
一、 物理性能
水和骨模经水中称量法测得密度分别为O.MSm^cm3和 1 .Oefimg/cni*,标准件重量约 0.7 kg。
均匀性检测在任意层面内未见气泡、分层等不均匀现 象，无明显密度差异=全长连续扫描水模标准差为0.42HU, 精确度1.9%;骨模标准差为1.19HU,精确度为0.4%3显示 标准件均匀性良好。
二、 梢确性
单个层面10次扫描，计算标准差，水和骨模分别为 0.225HU和0.298HU,变异系数为1,1%和0.1%、显示标准件 重复性，即精确性良好。
三、准确性
用本标准件测得骨密度（BMD)值与灰重具有非常显著 相关性（r = 0.91, P < 0.001)。BMD 与灰重相差 30,5 ± 14.9mg，灰重略低，准确性为8.6%(表1)■:标准件较大程度 地校正了不同电压下CT值的漂移。
表1本组标准件在12〇kV时的骨密度与灰重的关系
灰重 差值 准确性
) ((mg/ctn3) (%)
|
1 |
352.98 |
326.20 |
26.7S |
8.2 |
|
2 |
403.31 |
3S7,42 |
15.89 |
4.1 |
|
3 |
357.43 |
307.25 |
50.1S |
16.3 |
|
4 |
416.22 |
365.22 |
51.00 |
13.9 |
|
5 |
370.25 |
345,11 |
25.3fi |
7.4 |
|
6 |
409.33 |
3345.19 |
53.14 |
14.9 |
|
7 |
383.55 |
377,40 |
6.15 |
1，6 |
|
S |
375.73 |
334.37 |
41.36 |
12.4 |
|
9 |
355.50 |
330.33 |
52.17 |
17.2 |
|
10 |
3^2.86 |
351.11 |
31 ■柺 |
9.0 |
|
11 |
348.39 |
302.20 |
46.19 |
15.3 |
|
12 |
384,58 |
337,11 |
47.47 |
14,1 |
|
13 |
489.13 |
478.07 |
11.06 |
2.3 |
|
14 |
527.71 |
4S3.06 |
44,65 |
9,2 |
|
15 |
437-62 |
401.50 |
36.12 |
8.9 |
|
16 |
421.83 |
419.60 |
2,23 |
0,5 |
|
17 |
421.44 |
403.»7 |
17.57 |
4.4 |
|
1S |
469,20 |
456 35 |
12,85 |
2.8 |
|
19 |
439.45 |
3SS.60 |
50. S5 |
13.1 |
|
20 |
425.99 |
382.87 |
43.12 |
11.3 |
|
21 |
420.79 |
406.30 |
14.49 |
3.6 |
|
22 |
405.86 |
J7S.44 |
27.42 |
7.2 |
|
23 |
420.34 |
401.88 |
18.46 |
4.6 |
|
24 |
392.86 |
386.55 |
6.31 |
1.6 |
注:BMD为骨密度
讨 论
为适应骨质疏松研究的需要，利用影像学方法对骨密 度作定量分析日益引起重视。其测量方法较多,QCT的优点 是可以对松质骨的骨密度进行测量，不受骨质增生等影响。 松质骨由于表面-体积比率髙，转化率是皮质的8倍，对骨量 变化敏感，对骨质疏松的研究无疑更有价值。Richardson等 研究表明脊椎骨折指数与QCT相关性良好(r = 0.74)l:7]a
本标准件与徐均桓等|6]的液体标准件和Kalender等[2] 的固体标准件相比，性能相近。水模精确性略差（1.1%),但 优于国内液体标准件（1.4%),而骨模与国外相同（0.1%) (表 2)。
在电压交动时测量,120kV时骨密度拥量校正值变异系 数为0.17%,与Kalender标准件接近(0.22%),电压在120- 之间变动时，变异系数为0.K%，略大于Kalender标 准件(0.40%)。证明本标准件对BMD测量的校正作用是可 靠的。
本组灰重略低于BMD,我们考虑有以下几个原因：（1)在 计算单位体积灰重时，骨块体积用水中测量法，存在测量误
中华放射学杂志1998年8月第32卷第8期
* 563 -
表2几种QCT标准件的比较
|
标准件 |
均匀性 |
穑确性 |
|
BMD与灰重关系 |
|||
|
|
CV\%) |
5 |
CVW |
|
r值 |
P值 |
|
|
徐均超（液体） |
|
|
2.250 |
1.4 |
18.3 |
0.98 |
<0.001 |
|
KfllOTtfe〔固体） |
0.98 |
0.25 |
21-600 |
0.1 |
|
… |
|
|
本组（固体） |
1.19 |
0.40 |
0.298 |
0.1 |
8.6 |
0.91 |
<0-001 |
注:QCT为定量CI\ BMD为骨密度为标准差，CF为变异系数 差。（2)采用了牛脊骨（3岁），其骨矿和骨餹含量与人不完 全相同，与恥岁以后成人也存在差异^ (3)所取骨块不能保 2
证与测量区域完全一致■:但灰重与BMD较高的相关性，证 3
明此标准件准确性良好。
固体标准件有良好的稳定性较小的体积可使其完全 4
摆放在描野内，避免了周边测量的误差。在实际操作过程 午,应注意ROI的选择、勿包括皮质和椎静脉窝的骨小梁缺 5
少区。ROI区的面积也影响测量值[4]，应选择相同大小的 ROI面积和形状。因为固体标准件的截面为长方形，为了选 6
到最大的ROI面积，我们采用了方形RDI。
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