数字X线机骨密度测定与QCT骨密度测量体模软件检测方法 骨密度测定 的相关性研究

摘要：目的对比同一组对象数字X线机与(JCT骨密度测定结果，对两种方法的相关性和差异进行 研究分析。方法对同一对象同时进行左前臂远端的数字X线机骨密度测量和第2、3、4腰椎的QCT 平均骨密度测量，共计检查临床对象216人(男性102人，女性114人），用线性相关分析对两组数据与 年龄的相关性以及两组数据之间的相关性进行了检验。结果男女性前臂远端骨密度和腰椎骨密度 均随年龄增长而降低，且P值均小于0.05,有显著性负相关;男女性前臂远端骨密度与腰椎骨密度均 呈非常显著正相关，P值小于0.01。结论216例对照检査结果，前臂远端数字X线机骨密度测量数 据与腰椎QCT骨密度测量数据基本一致，两者均随年龄增长而降低；两者之间呈明显正相关。说明 数字X线机骨密度测量能够与QCT骨密度测量同样应用于临床反映人体骨密度变化。

数字x线机骨密度测定是根据骨密度测量原 理，利用数字X线机（DR)研发的一种新的测量方 法。该技术采用标准铝楔和前臂的数字X线图像，

标准的骨密度转换算法，利用计算机，简便、快捷地 获得桡尺骨远端的骨密度。方法简单，成本低廉，易 于推广。为了验证这一方法的准确性与可靠性，我 们设计了 一组患者的对照检査，采用对每一个患者

作者单位：518067深圳市西丽人民医院放射科（赵文俐、袁东 升）；深圳安科高技术股份有限公司CT部（陈贤志）

通讯作者：赵文俐，Email: zwl_05@3〇hu.com

同时进行前臂远端的数字x线机骨密度测量和腰 椎的QCT骨密度测量，对照检査结果，得出相关性

结论。

1材料和方法

1.1检査设备与测量方法

利用蛇口医院放射科数字X线机（DR)和 ANATOM全身螺旋CT扫描机，采用与安科公司共 同设计开发的数字X线骨密度测量系统（XBMS)和 QCT骨密度测量系统^[1_^3]，对患者左前臂和腰椎进行 检査测量。

0.10 ¹~• ^{1  1  1}

0.50     0.75     1.00     1.25

前臂远端骨密度(g/cm²)

图2女性前臂远端骨密度与腰椎骨密度的相关关系

3讨论

骨密度测量作为骨质疏松症的重要诊断手段在 我国已经二、三十年了，对于人民群众来说，是需要 的，但不是必需的，所以，推广起来并不容易。骨密 度测量的技术也很多，技术上分为利用放射元素^[4]， 乂线^[5’^6]，超声^[7];按部位分为测量脊柱、前臂、髋关 节、足跟、手指等不同部位。测量方式上分为单能， 双能，测量参数上分为面密度、体积密度等。技术的 多样性说明了医学研究人员的广泛努力，也说明了 群众需求的多样性，当然，也说明这些技术各有优 缺点。

随着数字X线技术的进展和普及，使更为简单 方便的骨密度测量技术的产生成为可能。我们研发 的数字X线机骨密度测量系统便是一个初步的尝 试。它是在单能X线的基础上产生的，采用了铝楔 密度转换算法，技术简单，检査成本低，有一定测量

男性左前臂远端骨密度与腰椎骨密度相关系数 r = 0.7862,大于r〇._MU02)，故P值<0.01，有非常显著 性正相关。

女性左前臂远端骨密度与腰椎骨密度相关系数 厂=0.7410，大于；"。.。₁(_，故/^>值<0.01，有非常显著 性正相关。

图1男性前臂远端骨密度与腰椎骨密度的相关关系 0.30 r    y

利用XBMS进行前臂检查时，患者左前臂放在 水平位检查床上，掌心向下，标准铝楔置于桡侧，X 线球管焦点到床板距离为1米，采用70KV,200 mA 条件曝光，采集图像。图像测量时，取前臂远端从腕 关节平面向上与尺桡骨远端宽度相同的长度范围， 计算区域内各像素点X线灰度值，并与标准铝楔对 照转换，求出该感兴趣区的骨平均面密度，单位为

g/cm² 〇

利用QCT骨密度测量系统进行腰椎检查时，患 者仰卧，腰椎下方放置标准体模，在CT侧位定位像 上取第二、三、四腰椎中间层面，采用120KV,45 mA 扫描条件，获取腰椎断层图像。测量时取腰椎皮质 内缘椭圆形区域，计算各像素CT值，根据标准转换 体模转换成骨密度，单位为mg/cm³。

1.2检查对象

本院门诊检查对象216人（男性102人，女性 114人)年龄男性从18岁到81岁，平均41岁，女性 从18岁到89岁，平均48岁。

1.3统计学处理

对男女性检査结果分别进行了前臂远端骨密度 与年龄的相关性分析，腰椎骨密度与年龄的相关性 分析，前臂远端骨密度与腰椎骨密度的相关性分析。 采用线性相关分析，计算各组的线性相关系数，査表 计算出P值，得出是否具有相关显著性结论。

I.   结果

216例检査对象中，男性102例的前臂远端骨密 度平均为0.953 g/cm²，最大值1.45 g/cm²,最小值

2.   62 g/cm²，腰椎骨密度平均为0.197 g/cm³,最大值

12.  288 g/cm³，最小值 0• 12 g/cm³。

女性114例的前臂远端骨密度平均为0.805 g/ cm² ,最大值1.23 g/cm²，最小值0.56 g/cm²，腰椎骨 密度平均为0.192 g/cm³，最大值0.2792 g/cm³，最小 值 0.097 g/cm³。

男性前臂远端骨密度与年龄的线性相关系数r =-0.2208，大于；'。.。₅(₁。₂₎，故/³值<0.05，有显著性 负相关;腰椎骨密度与年龄的线性相关系数-

2.    2329,大于 r_QQ5(102)， 故P值<0.05,有显著性负 相关。

女性前臂远端骨密度与年龄的线性相关系数r =-0.2626,大于⑷，故P值<0.01,有显著性 负相关;腰椎骨密度与年龄的线性相关系数r =-

0.    3454,大于r〇._WUl4)，故Z³值< 0.01，有显著性负 相关。

精度，操作也容易。对于基层医院来说，比较容易 接受。

我们设计的对比研究，使用的技术虽然都属于 单能X线，但是成像方法不同，所以测量的部位、结 果参数和骨密度转换的方法也不同。QCT是断层成 像，能够显示断层组织内的密度分布，所以，配合标 准密度体模能够测量骨组织的体积密度。QCT骨密 度测量技术被公认为是比较合理、敏感、可靠的技术 之一。数字X线机是在普通X线机的基础上发展 起来的，能够产生更清晰，空间和密度分辨率更高的 X线图像。但它仍然是一种透视积分图像，只能表 达出在组织平面内透视方向所有组织的密度累加结 果，因此只能测量出面密度。但面密度已被广泛应 用于各种单、双能X线骨密度测量技术中，也有较 大的参考价值。

由于面密度测量技术的局限性，在测量组织前 后的组织较多，又比较复杂（比如椎体）的情况下，对 测量的影响因素较多，不容易精确校正。虽然双能 技术对于消除软组织影响起到了一定的作用，但还 是不容易获取满意的结果。我们采用的测量部位是 前臂远端，尺桡骨前后软组织较少，对骨密度测量的 影响较小。测量体模包括了模拟软组织，其密度是 根据对样本人群的尺桡骨间隙远端的软组织测量的 实际平均结果确定的。由于每次测量都同时摆放体 模，能够消除曝光条件的误差。当然，测量的要求是 采用同样的曝光条件。包括拍摄距离、光栅大小、成 像范围等，都尽量一致。测量操作也尽最大可能减 少人为误差因素，这些都对保持测量的重复精度起 到保障作用。

从前臂骨密度与腰椎QCT骨密度的相关分析 结果来看，男女性人群都有非常良好的直线正相关 关系。说明两种技术都能够同样的反映人体骨密度 的差异变化。两种技术测量的骨密度均与年龄有显 著的负相关关系，也说明两种技术测量的骨密度能 够反映骨骼随人的年龄变化的实际情况，也证实了 技术的合理性。

国内外相关研究提到单能X线前臂骨密度测 量结果有自己的特点^[8]，与腰椎不完全相同。单能 X线骨密度测量与QCT骨密度测量也是有区别 的^[9]。说明前臂的骨量丟失与腰椎不完全相同。

利用目前的数字X线机进行骨密度测量的优 点是简单易行，当然技术也可以进一步完善，譬如采 用双能技术，但增加了对数字X线机的技术要求， 增加了推广难度。再如改进标准体，使其更接近骨 矿物质,但技术难度和制造成本的增加与获得的改 进不大成比例。再如采用一些附加装置如水囊来进 一步校正软组织成分的影响。但我们在实际试验中 发现，由此引起的图像分辨率降低，使测量灵敏度和 精度减低，结果是得失相抵消。当然，我们还会在推 广使用过程中进一步摸索，进行一些有效而又不影 响其实用性的改进。

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