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1、1DXA 测量骨密度的精确度评估作者：郭郡浩，施慧鹏，赵燕玲【摘要 】 目的 分析双能 X 线吸收测定术(dual-energy X-ray absorptiometry，DXA)测量骨密度(bone mineral density，BMD)的最小有意义变化(least significant change，LSC)。方法 测量 30名受检者腰椎和髋部 BMD，连续测量 2 次，计算其精确度误差、最小有意义变化，预计随访间隔时间。结果 L1-L4、L2-L4 、左全髋部、右全髋部的精确度误差相对较低，标准差的均方根(RMS-SD)分别为 0.006、0.007、0.006、0.007 g/cm
2、2，最小有意义变化(LSC-SD)分别为 0.016、0.018、0.018 、0.019 g/cm2;变异系数的均方根(RMS-CV)分别为 0.005、0.007、0.006、0.007 ，最小有意义变化(LSC-CV)分别为 0.015、0.020 、0.018、0.020。LSC-SD、LSC-CV 的变异系数分别为 0.238、0.356。预计随访间隔时间随着感兴趣区精确度误差的增加而延长。结论 DXA 测量骨密度的精确度误差较小，感兴趣区首选 L1-L4、L2-L4、全髋部为宜，感兴趣区的精确度误差越大则预计随访时间越长。 【关键词】 骨密度;骨质疏松症;精确度误差;最小有意义变化
3、;预计随访间隔时间;双能 X 线吸收法2Abstract: Objective To analyze the least significant change (LSC) of bone mineral density (BMD) measurement with dual energy X-ray absorptiometry (DXA). Methods 30 subjects had their BMD in the lumbar vertebrae and hip measured twice consecutively. The precision error (PE), LSC a
4、nd monitoring time interval (MTI) were calculated. Results In the region of interest (ROI) of L1-L4, L2-L4, left-hip and right-hip, the root mean square standard deviation (RMS-SD) was 0.006, 0.007, 0.006 and 0.007 g/cm2, respectively; LSC-SD was 0.016, 0.018, 0.018 and 0.019 g/cm2, respectively; th
5、e root mean square coefficient of variation (RMS-CV) was 0.005, 0.007, 0.006 and 0.007, respectively; LSC-CV was 0.015, 0.020, 0.018 and 0.020, respectively. The CV of LSC-SD and LSC-CV was 0.238 and 0.356 respectively. The monitoring time interval was prolonged with the increase of the PE in homolo
6、gous ROI. Conclusion PE of BMD measurements with DXA is relatively small. It is preferable to select the ROI of L1-L4, L2-L4 and total hip. The greater the PE in homologous ROI, the longer the monitoring time interval will be.Key words: bone mineral density; osteoporosis; precision error; least sign
7、ificant change; monitoring time 3interval; dual-energy X-ray absorptiometry 已换双能 X 线吸收测定术(dual energy X-ray absorptiometry，DXA)检查作为诊断骨质疏松症的金标准，在临床被广泛应用，因此，其准确度及精确度值得关注。前期研究分析了 DXA 测量骨密度(bone mineral density，BMD)的准确性1，本研究旨在分析 DXA 的精确度误差(precision error，PE)，通过PE 计算 95%可信区间的最小有意义变化(least significant ch
8、ange，LSC)，为临床监测骨密度、预计随访间隔时间以及选择感兴趣区提供可靠依据。1 资料和方法1.1 临床资料 受检者均随机选自南京军区南京总医院门诊健康体检者，自 2009 年 5 月 25 日起至 2009 年 6 月 5 日结束，共计30 例，男性 14 例，女性 16 例，年龄 22.476.9 岁，平均(50.914.4)岁。全部患者均重复测量 2 次，第 2 次测量时，需要患者下床再上床重新定位，2 次测量间隔时间均未超过 5 min。1.2 质控方法 DXA 采用 GE Lunar Prodigy 型双能 X 线骨密度仪。执行每日质量保证(quality assurance，
9、QA) 程序，每天上午开始对患者进行测量前都完整地执行一次质量保证测试2，用厂4方提供的标准校准模块来完成 QA 测试。该校准模块由软组织模拟材料组成，该材料有 3 个充满骨矿物填料的仿真骨腔。校准方法：把校准模块放在扫描床的垫子上，调整位置，让激光灯照亮校准模块上的十字标签中心，选择开始，设备自动进行扫描，直至完成。确定质量保证屏幕上已经显示过探测器状态和系统状态，如果 QA测试没有通过，则重新定位校准模块并重复该步骤。如果第 2 次测试失败，则通知 Lunar 支持部门给予帮助。本研究期间，每日 QA均为一次性通过测试。1.3 腰椎 BMD 测量方法 采用腰椎后前位法，受检者仰卧于扫描床正
10、中，屈髋屈膝约 90，小腿下方放置海绵垫块支撑，腰带及松紧带等金属及高密度物体远离腰椎扫描区域，自第 5 腰椎(L5)椎体中部开始向上扫描，扫描区域包含完整的第 14 腰椎(L1-L4)，若发现有异物则去除异物后再重新扫描2。扫描期间应监视图像以保证其正确。1.4 髋部 BMD 测量方法 确保从测量区域中移除了所有的衰减材料(带子、金属钮扣等) ，帮助患者上到扫描仪检查床并按如下方式定位患者：患者身体处于扫描检查床中心使用检查床上的中心线作为参考来对准患者;患者手臂交叉放置在胸部上，远离髋部两侧; 把检查床上的中线作为参考来确保脚支架置中，用脚支架基部上的导向器定准中心线，向内旋转患者双腿，并
11、把患者的脚固定在5脚支架上。选择定位按钮时，出现激光灯，调整激光灯的位置到股骨大转子之下 78 cm 处，约股骨内侧缘，点击开始进行扫描。监视图像以保证其正确。正确的髋部扫描图像应显示有大转子、股骨颈和坐骨。如果图像不正确，则选择放弃，重新定位激光灯，然后重新开始测量。检查双股骨时，先定位左侧，左侧检查完毕，激光灯自动转到右侧，重复与左侧检查相同的步骤。扫描完成后，检查图像质量，若符合要求则使扫描臂回静泊位，放松患者，结束检查。1.5 纳入标准 男女不限，年龄 2080 岁，无影响 DXA 骨密度测量的严重腰椎解剖结构异常，如严重脊柱侧弯等。1.6 排除标准 有严重心脏疾病，如心肌梗死、不稳定
12、心绞痛、心功能衰竭、严重心律失常;有严重的胃肠道疾病，如反流性食道炎、消化性溃疡;有糖尿病史; 严重的器质性内分泌、精神、神经系统疾病和活动性骨关节病以及其他需长期治疗的慢性疾病。1.7 统计学处理 标准差(standard deviation，SD)、标准差的均方根(the root mean square standard deviation，RMS-SD)、变异系数(coefficient of variation，CV)、变异系数的均方根(the root mean square coefficient of variation，RMS-CV)的计算方法分别见公式 14。精确度误差(p
13、recision error，PE) 用 RMS-SD6和 RMS-CV 表示，95%可信区间的最小有意义变化(least significant change，LSC)分别用 LSC-SD、LSC-CV 表示，其计算方法见公式 5。预计随访间隔时间 (monitoring time interval，MTI)的计算方法见公式 6。各计算公式见表 1。表 1 计算公式列表图表制作使用 Excel2003 软件，统计分析使用SPSS15.0 软件，相关性分析采用 Pearson 方法，P0.05 为差异有统计学意义。2 结 果2.1 感兴趣区 PE 与 LSC 评估结果 腰椎及双髋部各感兴趣区的
14、 RMS-SD、RMS-CV、LSC-SD、LSC-CV 的评估结果见表24 ，分布情况见图 1。由表 24 和图 1 可见，腰椎感兴趣区中L1-L4 和 L2-L4 的 PE 较低，双髋部感兴趣区中，均以全髋部的 PE较低。在上述感兴趣区中，RMS-SD 和 RMS-CV 表示精确度误差，或者用 LSC-SD 和 LSC-CV 表示最小有意义变化，这 2 种表达方式的结果基本吻合。表 2 腰椎感兴趣区的精确度误差情况注：为求结果更精确，表中各数据计算过程中均未截取小数，下表同。表 3 左髋部感兴趣区的精确度误差情况表 4 右髋部感兴趣区的精确度误差情况图 1 不同感兴趣区的精确误差和最小有意
15、义变化情况 2.2 感兴趣区 PE 与 LSC 的 CV 不同感兴趣区的精确度误差和最小有意义变化情况见图 1。不同感兴趣区， RMS-SD、LSC-SD、RMS-7CV、LSC-CV 的变异系数有所不同，分别为0.234、0.238、0.371、0.356，即变异系数的变异系数高于标准差的变异系数。由图 1 也可看出， SD 和 CV 这两种表示精确度误差和最小有意义变化的曲线在不同感兴趣区的波动幅度不同，前者较稳定，后者波动幅度较大。2.3 预计随访间隔时间 上述结果表明，L1-L4、L2-L4、全髋部的结果较稳定，精确度误差较小，因此，预计随访间隔时间以该 3 个感兴趣区进行计算较为准确
16、，详见表 5。由表 5 可见，当预计 BMD 年变化为 0.020 g/cm2 时，预计随访间隔时间约为 1 年，且 MTI 随着感兴趣区精确度误差的增加而延长，随着预计 BMD 年变化的增加而缩短。表 5 预计随访间隔时间2.4 标准差、变异系数与均值的相关性分析 主要感兴趣区的标准差、变异系数与均值的相关性分析结果分别见表 6、7 。由表6、7 可见，各感兴趣区的标准差与均值之间无相关关系，表明骨密度均值的高低对于标准差无明显影响;而在 L2-L4 感兴趣区，变异系数与标准差呈负相关，即随着骨密度均值的下降，变异系数相应增大。表 6 标准差与均值的相关性分析表 7 变异系数与均值的相关性分析3 讨 论8测量误差包括准确度误差和精确度误差，准确度误差是指设备测量真值的能力，在不同时间点测量同一个标准模块，其标准差及变异系数越小表明准确度误差越小，结果越接近真值。精确度误差可由短期和长期精确度试验进行评估，由于长期精确度试验难以实施，通常进行短期精确度试验。国际临床
