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1、Version10 0 1 第二讲骨密度测量的基础知识与工作原理 www iscd org ISCD骨密度测量临床医生和技术员培训教程 CCD CDT 2012 2 C 学习要点 介绍并描述现有的骨测量设备解释下列仪器的工作原理 DXA中轴双能X 线骨密度测量仪 DXA 外周双能X 线骨密度测量仪 pDXA QCT pQCT定量超声 QUS 现有骨密度测量设备的准确性的比较和对照 3 C 学习要点 介绍并描述现有的骨测量设备解释下列仪器的工作原理 DXA中轴双能X 线骨密度测量仪 DXA 外周双能X 线骨密度测量仪 pDXA QCT pQCT定量超声 QUS 现有骨密度测量设备的准确性的比较和
2、对照 4 C 脊椎肋骨和胸骨骨盆股骨近端 外周骨 上肢末端下肢末端 中轴骨 5 C 5 C 分析L1 L4髂嵴在L4和L5之间肋骨与T12相连 DXA基础解剖概念 腰椎 6 C 6 C 375位女性进行腰椎椎体个数研究 年龄50 85岁83 5 5个腰椎最低的肋骨与T12相连7 5 4个腰椎最低的肋骨与T11或T12相连1 9 6个腰椎最低的肋骨与T12或L1相连7 2 5个腰椎最低的肋骨与T11相连 人类脊椎解剖差异 PeelNF etal JBoneMinerRes1993 8 719 6个无肋骨的椎体 7 C 7 椎体形态图可帮助正确标记椎体 L5通常看起来像领结L4看起来像X或HL1
3、L3U 型当出现解剖异常时 请注意标记保持一致 8 C 8 C 感兴趣区 测量区 为 股骨颈全髋大转子Ward s区 不用于临床 DXA基础解剖概念 股骨近端 9 C 学习要点 介绍并描述现有的骨测量设备解释下列仪器的工作原理 DXA中轴双能X 线骨密度测量仪 DXA 外周双能X 线骨密度测量仪 pDXA QCT pQCT定量超声 QUS 现有骨密度测量设备的准确性的比较和对照 10 C 中轴骨和外周骨测量设备 中轴骨测量设备两种X线原理的设备 DXA QCT测量髋部和腰椎也可测量前臂和全身周围骨测量设备两种主要测量技术 X线和超声测量指骨 前臂或跟骨 11 C 中轴骨测量技术 双能X线骨密度
4、测量仪 DXA 定量CT QCT 12 C 中轴骨DXA 金 标准重复性好 精确性好 辐射剂量低在绝大多数流行病研究中使用在绝大多数临床药物试验中使用 见第七讲 13 C 外周骨测量技术 外周骨DXA pDXA 单能X线吸收测量仪 SXA 定量超声 QUS 放射摄片技术 RA 外周骨QCT pQCT 14 C DXA骨密度测量仪的原理 吸收测量仪 衰减指的是在X线光束里光子 photons 数目与能量的减少 如 它的强度 衰减主要取决于组织的密度与厚度 15 C DXA骨密度测量仪的原理 2 组织越致密 它所含有的电子就越多 如 氢 1 钙 20组织里电子的数目 决定了组织衰减X 线光束里的光
5、子的能力如果衰减的程度可以被定量的话 那么组织的密度也可以被定量性地评估 16 C 用于区分骨和软组织导致的衰减入摄电子束 Io X 线进入的地方发射束 I X 线穿出的地方衰减Io I依赖于x 线能量 Io I X 线的衰减 Attenuation 17 C 为什么要使用双能 在低能 30 50keV 下骨衰减大于软组织衰减在高能 70keV 下骨衰减与软组织衰减相似 用于区分骨和软组织导致的衰减 Io I Attenuation 低能高能 18 C 双能产生方式 K缘滤过器 X 线滤过器 GE电压转换器 X 线转换器 Hologic 强度 0 20 40 60 80 100 0 20 40
6、 60 80 100 120 140 keV 转换器 滤过器 19 C GE用铈 cerium 滤过器 两种能量峰值分别为40和70Kev Norland用钐 samarium 滤过器 两种能量峰值为45和80keVK缘滤过器需要脉冲计数 能量区分 探测器外校正 见第3章 双能产生方式 K缘滤过器 20 C 双能产生方式 电压转换器 Hologic用高电压发生器 以开关方式将交流电进行半周期的高低能转换能量峰值为50keV和85keV 电压转换需要电流整合探头内校正 见第3章 21 C 双能的产生与临床应用 临床应用不受下列因素影响 双能产生的方式探测器的种类在比较不同厂家的设备的测量结果时有
7、影响 22 C 22 C 中轴DXA扫描仪组成 X线源 校准仪 探头 软组织 CourtesyofDr BoboTanner 23 C 笔束 点采集单探头采集速度慢 扫描架固定费用低 24 C 扇束 线采集多探头采集速度快 宽角扇束 窄角扇束 25 C 扇束带旋转扫描架的设备 仰卧位 腰椎侧位扫描 26 C 扇束不带旋转式扫描架的设备 侧卧位 腰椎侧位扫描 27 C 不同制造厂所生产的骨密度仪测得的骨密度值不可比 不同的双能量产生方式不同的校准器不同的探头不同的边缘探测 edgedetection 软件不同的感兴趣区 ROI 28 C 外周骨DXA pDXA 体积小易携带辐射小扫描时间短易操作
8、价格低 29 C 多种外周骨DXA设备间的差异 测量部位指骨 Schick 前臂 Norland GE 跟骨 Norland GE 前臂和跟骨 GE 扫描信息采集方式笔束 大多数 锥束 GEandShick 同一扫描部位可以有不同感兴趣区 例如跟骨 在为什么不同设备的测量结果不可比的原因的章节中阐述 30 C CT原理的骨密度测量仪QCT FromInstitutfurMedizinshchePhysikUniversitatErlangen Nurnberg 31 C QCT 任何市场销售的CT机型特殊软件参照体模 脊椎单层扫描 髋部投照体积扫描 32 C QCT检测资料 FromInsti
9、tutf rMedizinishchePhysikUniversit tErlangen N rnberg 33 C QCT 特殊软件感兴趣区 ROI L1 L3松质骨或皮质骨ROI参照体模与患者一同扫描或分别扫描CT衰减值 单位 HU 经骨当量值校准有些设备无需使用体模 34 C QCT 体积骨密度 mg cm3 精确性低于前后位腰椎DXA测量 1 3 3D 螺旋CT 也许可改善精确度辐射剂量比DXA测量高QCT60 Sv 30 Svscout 10 Sv 单层 中轴骨DXA1 5 Sv乳腺像450 Sv 35 C BMC 0 125grams 面积 0 250cm2 BMD 0 5g cm
10、2 0 5 0 5 0 5 体积密度1g cm3 1 0 1 0 1 0 体积密度1g cm3 BMC 1 0grams 面积 1 0cm2 BMD 1 0g cm2 DXA与QCT面积与体积密度的测量 举例 女性椎体男性椎体 36 C 外周骨QCT 专用CT扫描仪前臂易移动易操作与脊椎QCT相比辐射小体积骨密度 g cm3 测量区 ROI 皮质和松质骨 37 C 定量超声QUS 38 C 比DXA的技术更多样化无辐射测量的不是骨密度 BMD 定量超声 QUS 39 C 定量超声仪的多样性 测量部位跟骨 指骨 胫骨及多部位传导轴向或横向传导介质凝胶和水数据采集固定点和影像不同输出方式不同较正方
11、法 40 C 超声测量参数 传播声速 SOS 单位 米 秒 m s 取决于骨密度和弹性信号衰减 BUA 单位 分贝 兆赫兹 dB Mhz cm 取决于骨密度和结构分布 41 C 定量超声工作原理图横向转导 Transmitter Receiver 跟骨 waterbath Frequency Absorption Time 健康人骨质疏松症 SOS BUA Gel CourtesyofDr NelsonWatts 1 42 C 超声计算出的参数 硬度stiffnes GE 定量超声指数 Hologic BMD预测值 Hologic 注 硬度 QUI和估计BMD专用术语 不是生物力学上的测量固结
12、构特性的硬度 43 C 学习要点 介绍并描述现有的骨测量设备解释下列仪器的工作原理 DXA中央双能X 线骨密度测量仪 DXA 外周双能X 线骨密度测量仪 pDXA QCT pQCT定量超声 QUS 现有骨密度测量设备的准确性的比较和对照 44 C 44 C 准确性 测量真实值的能力准确性由国际标准组织 ISO 定义 它同时受系统误差 真实值 和随机误差 精确性 的影响 ISO3534 3 11 45 C 真实性 测量数值真实性的能力还没有一个完善的方法来测量骨标本中骨矿物质含量的 真正数值 通常是以系统误差 systematicdifference 来表示真值与测量值的误差的百分比所有的技术都
13、有相关的测量性误差FDA510K认为BMD测量的误差必须小于10 ISO3534 3 12 46 C 真实性的确定 骨灰重法 这是用来确定骨矿物质含量的 真正数值 的实验室方法去除骨标本上的软组织并干燥放置在钛坩锅 并细心秤重在火炉内将其焚化 然后秤其剩余骨灰的重量骨灰仅是剩下来矿物质 因为所有其它的物质 如 胶原蛋白 都已经被焚化 47 C 真实性的确定 骨灰重法 续 通过比较骨灰重的克数与先前使用DXA所测量到的骨矿物质含量 克数 来确定系统准确性的误差如果DXA检测BMC 0 95克 而骨灰重 1 0克 则准确性误差 5 48 C 精确性 Precision 比较对相同物体或个人的连续测
14、量结果误差是自然界随机产生的通常是以精确性误差来表示测量值之间的误差百分比活体或离体 标本 测量的评估在监测病人过程中 精确性对于区别出真正的生物性变化与随机性误差是很重要的 ISO3534 3 14 3 15 49 C 精确性好真实性好 系统误差 真实性 与随机误差 精确性 精确性差真实性好 精确性好真实性差 低准确性 高准确性 50 C 精确性真实性误差 误差 正位腰椎1 24 10侧位腰椎2 35 15股骨1 5 36前臂15全身13 BasedonGenantHK etal JBoneMinerRes 1996 11 707 中轴DXA 51 C 精确性真实性误差 误差 前臂1 24 6跟骨1 24 6手1 25 外周DXA BasedonGenantHK etal JBoneMinerRes 1996 11 707 52 C 定量超声QUS 准确性 真实性同DXA相比 更难确定定量超声参数受骨结构和骨矿含量影响精确性略低于X射线测量技术如何表达尚有争议 53 C 学习要点 介绍并描述现有的骨测量设备解释下列仪器的工作原理 DXA中央双能X 线骨密度测量仪 DXA 外周双能X 线骨密度测量仪 pDXA QCT pQCT定量超声 QUS 现有骨密度测量设备的准确性的比较和对照
