【文章內容簡介】 歲升至 29． 1％，而女性則由 5． 1％升至 60． 5％；骨質疏松性骨折的發(fā)病率也同樣隨年齡呈指數(shù)上升，女性骨折危險性為 39． 7％，男性為 13． 1％，前者是后者的 3倍。骨質疏松癥及骨質疏松性骨折的發(fā)病率均為女性大于男性。此外，骨質疏松及其引起的骨折的發(fā)生有明顯的種族和地域差異。有研究顯示，生活在北歐的高加索人髖部骨折發(fā)生率最高，其次是生活在北美的高加索人，亞洲人發(fā)生率居中，而黑人最低；從男女發(fā)病比例來看，高加索人為 l： 3，中國人及南非班圖人為 1： 1；亞洲人與白種人脊椎骨折發(fā)生率均較高 ，而非裔美國人及西班牙人的脊椎骨折發(fā)生率較低。 現(xiàn)有骨密度測定方法 國內外較為統(tǒng)一的 無損測定方法 有：雙能量 X線吸收測定、定量 CT 測定、單光子吸收測定、單能量 X 線吸收測定、定量超聲測定、放射攝影 BMD 測定、磁共振成像，其他還有中性活化分析、 γ 射線 pston 掃描等。 評價骨質疏松的骨“數(shù)量”和“質量”的變化情況被認為是骨質疏松診工作中的有效途徑。 目前，臨床上用于骨密度測量的方法主要有以下幾種： （ 1） X 線攝片法 —— 骨質密度的肉眼分析：需要經(jīng)驗，只有當?shù)V物丟失 30%－ 50%時，肉眼才能識別 X線片上的密度 變化。 (2) 單光子和單能 X 線吸收測量法 ：單光子骨密度測定儀 I125 或 AM24l 作為放射源，測量束透過受檢部位骨組織時的光子衰減值， 單能 X 線吸收測量法用 X 線取代了同位素光子放射源。 雙能 X 線吸收測量通過 X 線源放射兩種不同能量的射線。 根據(jù)我國國情，它是目前診斷骨質疏松最有價值的手段之一，可用于正常人群骨礦含量普查及骨代謝疾病的篩選檢查。 (3)雙光子骨密度測定儀：目前已漸被雙能 X 線骨礦測量儀取代。 (4)雙能 X 線骨礦測量儀：是目前用于骨質疏松診斷、骨折危險度評價以及治療效果監(jiān)測的重要手段。 (5)定量 CT 法 ：目前，是惟一通過測量部位骨在三維空間分布上的骨密度而獲得真實骨密度的方法。目前，定量 CT 的種類有單能定量 CT、雙能定量 CT 和周圍骨定量 CT三種。 (5)超聲波測定法：超生骨質測量儀已應用于臨床，它主要測量骨的結構變化，與骨量測量方法相輔相成，能更好地預測骨質疏松性骨折的發(fā)生。 定量 CT 可分別測量椎體的松質骨和皮質骨，也可測量二者總和的 BMD。 定量 CT測量是骨密度測量方法之一，是一種依賴臨床CT 機和特有的體膜進行骨密度測量 的方法，利用常規(guī) CT 加體膜同時掃描。其測量機理：定量 CT 骨密度測量校正主要是根據(jù)水的 CT值 為０ HU、氣體 CT值為 100HU，然后通過體膜的校正將松質骨相應的 CT 值進行線性回歸，進而轉化成體積 BMD。 CT BMD 校正的體膜有液體和固 體之分：初期應用為液體體膜，該體膜內含有不同濃度的 K2HPO4；當今廣泛應用的是固體體膜，所含的校正物質是羥磷灰石。 表 設備基本分類 類型 FOV 分辨率 描述 CT 10~60cm 500~1500μm 臨床 CT，以人體掃描為主，安裝定量分析軟件即成為 QCT（定量 CT）。螺旋 CT 發(fā)明以來，掃描速度不斷加快，幾分鐘就可以完成全身掃描。但是受到輻射劑量影響 ，難以提高分辨率。 pQCT 5~15cm 50~500μm 外周定量 CT（ peripheral quantitative CT），掃描人體的前臂和膝部以下部位，兼可用作臨床診斷和科學研究。 pQCT 能夠分別分析骨小梁和骨皮質，由于是 3D 成像，還可以進行生物力學分析，準確預測骨折風險，而且不受體位、體型和骨質增生的影響，對骨質疏松的風險評估比 DEXA 有明顯優(yōu)勢。 microCT 1~8cm 10~100μm 顯微 CT，采用微焦點 X 線球管，分辨率高，但是成像范圍小，用于科學研究。包括 in vitro（離體） 和in vivo（活體）兩類，前者用于骨骼等標本，后者用于活體小動物掃描。 CTM ~ ~10μm CT顯微鏡（ XRay Computerized Tomography Microscopy），采用同步加速器產(chǎn)生的平行 X 線成像。分辨率最高，達到亞微米級，但是 FOV 極小。單能譜 X線，成像質量高。 目前最前沿的還有 MicroCT（也稱為顯微 CT、微焦點 CT 或者微型 CT）采用了與普通臨床 CT 不同的微焦點 X線球管，分辨率高達幾個微米，僅次于同步加速 X線成像設備的水平，具有良好的“顯微” 作用。而高分辨率付出的代價是掃描樣品的體積很小，只有幾個厘米，體現(xiàn)其“微型”的一面。 MicroCT 能夠提供的 2 類基本信息：幾何信息和結構信息。前者包括樣品的尺寸、體積和各點的空間坐標，后者包括樣品的衰減值、密度和多孔性等材料學信息。 定量磁共振：隨年齡增長，椎體內骨礦含量及紅骨髓相應減少，但相應的黃骨髓增加，故 QMR 可通過其馳豫的參數(shù)來評估 BMD。 (6)其他：如近年來出現(xiàn)的定量 B超 (顯像 )骨密度測量儀等。 在這些骨密度測量方法中， DXA 是 WHO 承認的用于診斷骨質疏松的金標準。 單光子吸收測定法（ Single Photon Absorptiometry， SPA） 1963 年，美國的 Cameron 首創(chuàng)單光子儀（ SPA），開創(chuàng)了骨密度由肉眼粗判轉為定量評判的歷史。 因為它們測量的部位要求相同厚度的水樣密度的軟組織，如自然的軟組織不等厚，則用水浴或水袋作成等厚軟組織補償，橈骨遠端雖然脆性骨折常發(fā)，但松質骨不如椎骨豐富，也不像髖部是骨折最危險的部位。進行腰椎和髖部的骨密度測量，雙能 X 線吸收法(dualenergyXrayabsorptiometry， DXA)方能達到目的。軀干周圍不僅有水樣密度的軟組織，還有相 當多的氣體和脂肪，且軟組織厚度相差也大， SPA 和 SXA 必然不能達到目的。 1966 年Reed 首先研究成功雙光子吸收法 (dualphotonabsorptiometry， DPA)骨密度測量儀， DPA 問世初期是用兩種不同的同位素分別發(fā)射 2 種光子來測量的，以后由同時發(fā)射 100keV 和 44keV2種光子的一種同位素 Gd． 153 取代。但是同位素不斷衰變則避免不了常常換同位素源，且放射線強度弱，以至測量一個腰椎要花 30min，分辨率和精確度都比較差 (2％～ 4％ )。 1987 年美國的 Hologic 公司生產(chǎn)出第一臺 DXA 儀，從 此 DXA 代替了 DPA 在臨床上的應用，以后美國的 Lunar 公司和 Noland 公司及法國的 DMS公司等相繼生產(chǎn)了各自的 DXA 系列產(chǎn)品。 DXA 的精度高，低放射劑量，可測量的部位多、適應范圍廣，應用方便等優(yōu)點。是目前在臨床上和流行病學調查中使用最廣泛的骨密度測量方法，通常臨床藥物療效試驗用這種儀器，全世界已超過 20210 臺。在我國有 GE— Lunar、 Hologic、 Nodand 和 DMS 等多種儀器在應用，以 Lunar的占有率最高。 1963 年 Cameron 和 Sorenson 采用 125I 進行骨密度測定，利用其發(fā)射的γ光子 （能量 keV）穿透前臂，經(jīng)骨質和軟組織吸收后用 NaI（ Tl）晶體探測放射性計數(shù)，稱為單光子吸收測定（ single photon absorptiometry， SPA）。測定方法是使放射源與探測器平行移動，將橈、尺骨遠端 1/ 1/ 1/10 等處已確定的部位用水囊?guī)О?，置于檢查位置進行測定。將測得的骨的γ光子吸收能量綜合，即可得出 BMC（ g/cm），用骨寬除以骨礦含 量即可得出 BMD（ g/cm2）?，F(xiàn)在常用的 SPA 也正是基于此， 利用骨組織對放射物質的吸收與骨礦含量成正比的原理，以放射性同位素為淘汰 ，測定人體四肢骨的骨礦含量。一般選用部位為橈骨和尺骨中遠 1/3 交界處（前臂中下 1/3）作為測量點。一般右手為主的人測量左前臂， “ 左撇子 ” 測量右前臂。該方法在我國應用較多，且設備簡單，價格低廉，適合于流行病學普查。該法不能測定髖骨及中軸骨（脊椎骨）的骨密度。 同時，由于測量部位直接影響測量結果，發(fā)現(xiàn)前臂撓骨是測量的最佳點，因此通常只用來測量前臂。測量精度僅為 2%3%，準確度為 2%4%，需要定期更換放射源。 （ 2） 雙光子吸收法 ((Dual Photon Absorptionmetry， DAP) 1970 年 Mazess 等根據(jù) Reed 等提出的原理，采用 153Gd（釓）代替 241Am（镅）和 137Cs（銫）作雙光子吸收測定（ dual photon absorptiometry， DPA）。此法直到 80年代才開始應用于臨床。其測定原理與 SPA 基本相同，不同的是，為排除各種組織對γ光子的吸收率不同的影響，需要使用能量為 44 keV 和 100 keV 的雙光子能量的 153Gd 作為放射源，其對軟組織和骨質有不同的穿透力。經(jīng) NaI 晶體探測后，用兩個脈沖高度分析器分別計數(shù)，由計算機進行處理。 高能射線和低能射線通過被測部位時有不同 的衰減，于是得到下面方程 上式中 I代表光子束的強度，μ是質量吸收系數(shù)， M 是質量厚度，上標 H和 L表示高低兩種能量，下標 b和 s表示骨骼和軟組織。其中 Mb就是面積骨密度 (BMD)。 因此，雙光子吸收法排除了軟組織對測量的影響。 DAP 測量方法采用高及低能兩種核素為放射源，當光子束通過受檢體時可得到兩種不同衰減曲線，經(jīng)過處理及計算得出骨密度值。但此方法掃描時間長，輻射量大，并需經(jīng)常更換放射源，現(xiàn)已逐漸減少應用。 同時，雙光子同位素放射源稀少，只有 153Gd滿足要求，但是其半衰期太短，僅為 242 天。準直后，源幾 何效率很低，射線強度不足。源的價格也很昂貴。所以沒有形成實際大規(guī)模應用，已基本上被雙能 X射線吸收法所取代。 （ 3）雙能 X 線吸收測定法（ Dual Energy XRay Absorptionmetry DEXA） 雙能 X 線吸收測定法（ dual energy Xray absorptiometry， DXA）的基礎研究在 30 多年以前就已開始，但應用于臨床僅僅是近 10 年才得以實現(xiàn)。其測定過程是將從 X 線球管釋放 的 X線通過 Kedge 吸收過濾，分成高低兩種（ 40 keV 和 70 ~ 80 keV） X線，從而測定 BMC和 BMD。 是雙能 X線的光束強度高于 153Gd，縮短了掃描時間，如采用扇形束（ fan beam）光源掃描，腰椎股骨上端的掃描可在 4590秒或更短時間內完成，同時改善了空間分辨率，可使檢查的精確性更高。 DXA 的掃描可由設計的不同，分為單束光源（ Single beam 或 pencil beam）及扇形光源（ fan beam）兩種，前者只有一個探測器，接受通過身體的一束光源；后者具有多個探測器，能同時接受通過身體不同部位的多束光源，因此后者具有一次通過腰椎或股骨檢查部位的優(yōu)點，提高了檢查速度。但由于扇形光束在被檢 查部位的雙側邊緣可使圖像變形，現(xiàn)今又應用了狹角的扇形光束 prodigy fan beam，它也是應用多個探測器接受通過身體的多束光源，其范圍較窄，不造成圖像變形，輻射劑量也較低，但需作橫向掃描。 （ 4） 定量 CT（ Quantitative Computerized tomography QCT） 定量 CT 測定法（ Quantitative CT， QCT）是美國 Genant 和 Cann 于 20世紀 80年代發(fā)明的一種利用常規(guī) CT 機測定 BMD 的方法。它是利用臨床常規(guī)使用的 CT機，再加上一個體模，掃描時將體模放在受檢者 下面與受檢者同時掃描，便可以校準機器的漂移，進而可將 CT值換算成 BMD 值。 （ 5）超聲波測定法 (Quantitative Ultrasound bone Measurements USD) 超聲檢查骨礦物質含量是一種新技術，它有聲衰減（ attenuation），聲反射（ reflection）及聲速（ velocity）測量法。 股骨頸骨折病人的股骨頭樣本結構的 MicroCT評估 1. 采集樣本 2. 骨密度檢測 3. MicroCT掃描 圖像高斯濾波后，固定單一閾值提取礦化骨小梁的圖像信息，將圖像 二值化 4. 三維參數(shù)的計量 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：與正常情況相比，股骨頸骨折病人股骨頭負重區(qū)樣本的骨小梁結構在骨體積分數(shù) BV/TV、骨表面積體積比 BS/TV、骨小梁厚度 、骨小梁間隙 存在顯著差異(P)，而骨小梁數(shù)目 、結構模型指數(shù) SMI 和骨小梁模型因子 之間無統(tǒng)計學差別。骨密度檢測沒有顯著性差異 (P)。 將二值化的圖像用 Scanco 軟件包 進行分析，所檢驗的參數(shù)包括： 骨體積分數(shù) (bone volume fraction, BVF)即骨小梁的體積 (bone volume, BV)除以樣本的體積 (total Volume, TV) 骨小梁間隙 (trabecular spacing, )以 m? 表示； 骨小梁厚度 (trabecular thickness, )以 1 m? 表示； 骨小梁數(shù)目 (trabecular number, )以 1?mm 表示； 以上四種通過三維測距法直接測量得到； 骨表面積體積比 (bone surface/bone volume, BS/TV),骨小梁的表面積