双能X线骨密度仪与QCT骨密度测量体模软件检测方法在检测全髋股 骨头假体周围骨密度的应用

【摘要】目的寻求检查非骨水泥全髋置换（THR-CL)手术前后骨密度(BMD)变化的最佳方 法。方法采用双能X线骨密度仪(DEXA)与常规X线摄片对7例手术前、后以及术后1~3年内的 近段股骨各兴趣区BMD进行检测和比较。结果DEXA定量显示1、、区术后BMD增加，其中1 区增加显著（10. 42 %) ,2、3、4、7区减少，其中7区减少显著(16. 5 %)。术后1年内BMD在6、区呈 持续显著减低4.4%~5.6。/。，在3、4、5区呈持续显著增高6.2%~6.6。/。，而1、2区仅轻微减少 1. 3 %~ 1. 8 %，术后2~3年BMD改变轻微。相比之下，手术前、后X线摄片均未能显示任何BMD 差异，更未能定量显示。结论DEXA具有辐射量低、敏感性强、重复检查误差小和定量正确性高等 优点。手术前、后各区BMD变化对评价THR-CL股骨头假体固定质量的意义。

假体松动是影响全髋关节置换术(total hip re­placement ，THR) 远期疗效的主要并发症 ，由应力遮 挡和磨屑引起的骨吸收、骨溶解被认为与这一并发 症相关。因此，准确定量检测能够反映假体周围骨 吸收和骨溶解的骨密度（bone mineral density， BMD)变化，对于研究和预防假体松动，提高远期疗 效，具有重要意义。至今已有多种检测方法，但均不 理想。近年来国外研究的双能X线骨密度仪(dual­energy x" ray absorptiometry ，DEXA) 因辐射量低、敏 感性强、重复检查误差小和定量正确等，而被广泛应

用。我院自1997年7月开始应用，现报告如下。

资料和方法

一、DEXA的检测原理与方法

I.   原理：由一种超稳定的X射线发生器发射出 一束宽波长的射线束，经过K形钐片过滤，产生两 种不同能量的光子，经过扫描组织衰减后，被厚薄不 同的NaI晶体接受。通过联机探测系统测出光子 能量吸收的衰减值，由计算机系统消除脂肪组织、金 属假体、骨水泥的影响，得出骨矿含量(bone mineral content，下称BMC)、骨矿面积（bone mineral area，下 称BMA)和BMD，以打印资料显示(见图1)。

2.条件:工作电压76 KVp ,电流750 uA。扫描 精度0. 6 mm X1.2 mm(即象素面积:0. 6为垂直于

股骨长轴的宽值；1.2为平行于股骨长轴的长值）。 平均扫描剂量2. 4 mRem ,平均扫描时间7 min。兴 趣区BMC为区域内每个象素骨盐量的总和,BMA 为区域内象素面积的总和，而BMD = BMC/ BMA[i^]。

20 cm区域，以确保股骨头假体的头下至柄端周围 骨得到充分检测。

二、    临床资料

男3例，女4例。年龄42〜63岁，平均52岁。 体重48〜75 kg,平均60 kg。病种:股骨头无菌性坏 死1例，先天性髋臼发育不良继发创伤性关节炎3 例，股骨颈骨折（Garden W型）3例。假体：国产仿 AML设计（华杰豪公司产，北京）4例，ReliancePF 直柄假体（Howmedica,USA) 1例，ABG弯柄假体 (Howmedica ,USA) 1 例,AML (Depuy ,USA) 1 例。 全部病例的股骨头假体均采用无骨水泥固定，并于 手术前、后常规摄X线片，按上述方法采用DEXA (DPX-IQ ,Lunar ,Madison WI ,USA)和 DEXA 矫形 外科软件(Lunar ,Madison WI ,Version4. 3b)行BMD 检查。除3例股骨颈骨折的对侧测定值作为患侧术 后相应部位的BMD对照外,其余则将术前同侧的 测定值作为术后的对照值。数据采用同体比较的f 检验处理。

三、    结果

DEXA测定显示的手术前、后BMD改变如表1 所示，术后BMD在Gruen 2、、4、7区均较术前减 低，其中Gruen 7区减低最为严重，达16. 5 % ,2、、 区较轻，仅为2. 91 °%〜3. 57 °%。而Gruen 1、、6区 均较术前增高，其中1区增高显著，达10. 42 % ,5、 区轻度增高，仅为1. 48 %〜1. 61 %,统计学显示两 组BMD在Gruen 1区和7区差异显著（P< 0.05)。 术后1年内BMD在6、区呈持续显著减低4. 4 % 〜5. 6 %( P < 0. 05),在3、4、区呈持续显著增高 6. 2 %〜6. 6 %(尸< 0. 05),在1、2区轻微减少1. 3 % 〜1. 8 %。术后2〜3年BMD改变轻微，表明应力 遮挡性骨吸收已进入相对稳定期。相比之下全部病

II.  方法：（1)为确保仪器测试的可比性和稳定 性,必须每日校准，定期测定模式骨。（2)确定参考 点，以消除脂肪的影响。参考点的横轴通过小粗隆 中心，纵轴位于小粗隆最外缘。参考点不同，所测 BMD有差异^[2]。兴趣区采用Gruen分区，该分区将 股骨头假体内、外侧骨皮质各分3个区，柄端的远侧 分为1个区，总共7个区,详见图1^[3],按假体柄长 由计算机系统辅助确定。（3)患者仰卧于检测床，膝 部垫枕,用足部支架置下肢于中立位,以避免肢体旋 转所致的差异。扫描取前后位，因其与侧位BMD 密切相关Y² = 0. 88),所测结果能正确反映整体 BMD变化。故取此位可缩短扫描时间和减少扫描 辐射^[1]。（4)扫描区域为大转子上方2 cm至下方

例的手术前、后以及术后1〜3年内的X线片比较, 均未能显示任何明显的BMD改变。

讨 论

反映骨量的BMD检测方法有X射线骨密度

仪，单光子(SPA)和双光子吸收仪(DPA),定量CT 仪(QCT)、超声波仪以及DEXA等。除DEXA夕卜， 这些方法均因放射剂量大，不敏感，定量不准确，以 及不能消除金属假体等内置物对BMD测定的影响 等缺点，而未用于THR相关的BMD检测。相比之 下DEXA因不具备这些缺点而在国外被广泛应 用^[4,^5]。DEXA最初仅用于检测与骨代谢相关的 BMD改变，后经软件改进，扩大用于THR相关的 BMD检测。临床应用证明该仪器具有辐射量低，敏 感性强，重复检查误差小和定量正确等优点^[6]。 Cohen^[5]证实其精确度为 1. 1 %〜4. 5 %，Kroger^[7] 报道平均精确度在骨水泥THR为2. 5 %，在无骨水 泥THR(下称THR-CL)为2. 3 %。如能避免检查时 的下肢旋转，还可进一步提高精确度。关于兴趣区 的确定，Maloney^[8]和Nishii^[9]均认为应根据柄长而 不是解剖部位确定，非手术对照侧的兴趣区确定，可 通过软件技术移置假体图像至相应部位确定。

过去临床诊断THR术后的BMD变化，大多依 靠系列X线摄片。由于X线片仅能显示30%〜 50 %以上的骨丢失，故早期轻微的骨丢失根本无法 显示，更不能定量显示。本组病例手术前、后以及术 后1〜3年内的X线片比较，均未能显示任何轻微 骨丢失，而DEXA均能定量显示。表明DEXA是目 前检测THR术后早期乃至远期动态骨量变化的理 想方法。

THR手术所致的骨丢失，又称医源性骨丢失， 系由髓腔锉和髓腔扩大器扩腔所致。THR方法不 同或同种方法，假体设计不同，对扩腔的要求也有 异，故医源性骨丢失量在各兴趣区的分布也必然不 同。THR-CL系通过骨组织长入假体表涂的微孔 内，获得对假体的固定。为确保骨组织的长入，此类 假体的近段内侧大多呈锥形设计，置入髓腔后能与 股骨近段内侧(即Gruen 6、7区)的锥形髓腔相压配

和相嵌插，以促进生物学固定。据此，THR-CL的近 段股骨扩腔应以后外侧为主，以保留更多的股距区 松质骨。为使假体呈中立或轻微外翻位固定，以减 轻股前区疼痛，远段应以内侧扩腔为主。按这一要 求扩腔，术后DEXA应显示Gruen 7区增高，1区和 5区减低。遗憾的是本组7例THR-CL的DEXA资 料中仅2例符合这一要求，使总体统计结果未能达 到这一要求。表明THR-CL的手术水平仍需进一 步提高 。明维思Mindways Image Analysis生产销售多种定量CT QCT骨密度体模软件分析系统
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