骨密度測量的基礎(chǔ)知識與工作原理精選PPT

關(guān)于骨密度測量的基礎(chǔ)知識與工作原理Version10.01第1頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三2學習要點介紹并描述現(xiàn)有的骨測量設(shè)備解釋下列儀器的工作原理：DXA中軸雙能X-線骨密度測量儀(DXA)外周雙能X-線骨密度測量儀(pDXA)QCT/pQCT定量超聲(QUS)現(xiàn)有骨密度測量設(shè)備的準確性的比較和對照

第2頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三3學習要點介紹并描述現(xiàn)有的骨測量設(shè)備解釋下列儀器的工作原理：DXA中軸雙能X-線骨密度測量儀(DXA)外周雙能X-線骨密度測量儀(pDXA)QCT/pQCT定量超聲(QUS)現(xiàn)有骨密度測量設(shè)備的準確性的比較和對照

第3頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三4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軸骨第4頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三55C分析L1-L4髂嵴在L4和L5之間肋骨與T12相連DXA基礎(chǔ)解剖概念:腰椎第5頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三66C375位女性進行腰椎椎體個數(shù)研究，年齡50-85歲83.5%5個腰椎

最低的肋骨與T12相連

7.5%4個腰椎

最低的肋骨與T11或T12相連

1.9%6個腰椎

最低的肋骨與T12或L1相連

7.2%5個腰椎

最低的肋骨與T11相連

人類脊椎解剖差異

PeelNF,etal.JBoneMinerRes1993;8:719.6個無肋骨的椎體第6頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三77椎體形態(tài)圖可幫助正確標記椎體L5通?？雌饋硐耦I(lǐng)結(jié)L4看起來像X或HL1-L3U-型當出現(xiàn)解剖異常時，請注意標記保持一致UUUHL5T12I第7頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三88C感興趣區(qū)（測量區(qū)）為:股骨頸全髖大轉(zhuǎn)子Ward’s區(qū)（不用于臨床）DXA基礎(chǔ)解剖概念:股骨近端第8頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三9學習要點介紹并描述現(xiàn)有的骨測量設(shè)備解釋下列儀器的工作原理：DXA中軸雙能X-線骨密度測量儀(DXA)外周雙能X-線骨密度測量儀(pDXA)QCT/pQCT定量超聲(QUS)現(xiàn)有骨密度測量設(shè)備的準確性的比較和對照

第9頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三10中軸骨和外周骨測量設(shè)備中軸骨測量設(shè)備兩種X線原理的設(shè)備：DXA，QCT測量髖部和腰椎也可測量前臂和全身周圍骨測量設(shè)備兩種主要測量技術(shù)：X線和超聲測量指骨、前臂或跟骨第10頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三11中軸骨測量技術(shù)雙能X線骨密度測量儀(DXA)定量CT(QCT)第11頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三12中軸骨DXA“金”標準重復性好（精確性好*）輻射劑量低在絕大多數(shù)流行病研究中使用在絕大多數(shù)臨床藥物試驗中使用*見第七講第12頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三13外周骨測量技術(shù)外周骨DXA（pDXA）單能X線吸收測量儀（SXA）定量超聲（QUS）放射攝片技術(shù)（RA）外周骨QCT（pQCT）第13頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三14DXA骨密度測量儀的原理:吸收測量儀衰減指的是在X線光束里光子(photons)數(shù)目與能量的減少（如：它的強度）衰減主要取決于組織的密度與厚度第14頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三15DXA骨密度測量儀的原理（2）組織越致密，它所含有的電子就越多。如：氫=1，鈣=20組織里電子的數(shù)目，決定了組織衰減X-線光束里的光子的能力如果衰減的程度可以被定量的話，那么組織的密度也可以被定量性地評估第15頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三16用于區(qū)分骨和軟組織導致的衰減入攝電子束(Io)X-線進入的地方發(fā)射束(I)X-線穿出的地方衰減Io-I依賴于x-線能量IoIX-線的衰減Attenuation第16頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三17為什么要使用雙能？在低能(30-50keV)下骨衰減大于軟組織衰減在高能(>70keV)下骨衰減與軟組織衰減相似用于區(qū)分骨和軟組織導致的衰減IoIAttenuation低能高能第17頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三18雙能產(chǎn)生方式K緣濾過器(X-線濾過器)GE電壓轉(zhuǎn)換器(X-線轉(zhuǎn)換器)Hologic強度020406080100020406080100120140keV轉(zhuǎn)換器濾過器第18頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三19GE用鈰(cerium)濾過器，兩種能量峰值分別為40和70Kev.Norland用釤(samarium)濾過器，兩種能量峰值為45和80keVK緣濾過器需要脈沖計數(shù)（能量區(qū)分）探測器外校正（見第3章）雙能產(chǎn)生方式：K緣濾過器

第19頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三20雙能產(chǎn)生方式：電壓轉(zhuǎn)換器Hologic用高電壓發(fā)生器，以開關(guān)方式將交流電進行半周期的高低能轉(zhuǎn)換能量峰值為50keV和85keV.電壓轉(zhuǎn)換需要電流整合探頭內(nèi)校正（見第3章）第20頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三21雙能的產(chǎn)生與臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用不受下列因素影響：雙能產(chǎn)生的方式探測器的種類在比較不同廠家的設(shè)備的測量結(jié)果時有影響第21頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三2222C中軸DXA掃描儀組成X線源，校準儀，探頭軟組織CourtesyofDr.BoboTanner光子探測器探測器校準裝置骨能源床面能源校正儀開關(guān)第22頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三23筆束點采集單探頭采集速度慢

掃描架固定

費用低第23頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三24扇束線采集多探頭采集速度快

寬角扇束窄角扇束第24頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三25扇束帶旋轉(zhuǎn)掃描架的設(shè)備仰臥位，腰椎側(cè)位掃描第25頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三26扇束不帶旋轉(zhuǎn)式掃描架的設(shè)備側(cè)臥位，腰椎側(cè)位掃描第26頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三27不同制造廠所生產(chǎn)的骨密度儀測得的

骨密度值不可比不同的雙能量產(chǎn)生方式不同的校準器不同的探頭不同的邊緣探測(edgedetection)軟件不同的感興趣區(qū)（ROI）第27頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三28外周骨DXA（pDXA)體積小易攜帶輻射小掃描時間短易操作價格低第28頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三29多種外周骨DXA設(shè)備間的差異測量部位指骨(Schick)前臂(Norland,GE)跟骨(Norland,GE)前臂和跟骨(GE)掃描信息采集方式筆束(大多數(shù))錐束(GEandShick)同一掃描部位可以有不同感興趣區(qū)(例如跟骨)

在為什么不同設(shè)備的測量結(jié)果不可比的原因的章節(jié)中闡述第29頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三30CT原理的骨密度測量儀

QCTFromInstitutfurMedizinshchePhysikUniversitatErlangen-Nurnberg第30頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三31QCT任何市場銷售的CT機型特殊軟件參照體模脊椎單層掃描髖部投照體積掃描第31頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三32QCT檢測資料FromInstitutfürMedizinishchePhysikUniversit?tErlangen-Nürnberg第32頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三33QCT特殊軟件感興趣區(qū)(ROI):L1-L3松質(zhì)骨或皮質(zhì)骨ROI參照體模與患者一同掃描或分別掃描CT衰減值(單位:HU)經(jīng)骨當量值校準有些設(shè)備無需使用體模第33頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三34QCT體積骨密度(mg/cm3)精確性低于前后位腰椎DXA測量：1-3%3D（螺旋CT）也許可改善精確度輻射劑量比DXA測量高QCT60Sv(30Svscout,10Sv/單層)中軸骨DXA1-5Sv乳腺像450Sv第34頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三35BMC: 0.125grams面積: 0.250cm2

BMD:0.5g/cm20.50.50.5體積密度1g/cm31.01.01.0體積密度1g/cm3BMC: 1.0grams面積: 1.0cm2BMD:1.0g/cm2DXA與QCT

面積與體積密度的測量舉例:女性椎體男性椎體BMD=BMC面積第35頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三36外周骨QCT專用CT掃描儀前臂易移動易操作與脊椎QCT相比輻射小體積骨密度(g/cm3)測量區(qū)（ROI）皮質(zhì)和松質(zhì)骨第36頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三37定量超聲

QUS第37頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三38比DXA的技術(shù)更多樣化無輻射測量的不是骨密度（BMD）定量超聲(QUS)第38頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三39定量超聲儀的多樣性測量部位跟骨，指骨，脛骨及多部位傳導軸向或橫向傳導介質(zhì)凝膠和水數(shù)據(jù)采集固定點和影像不同輸出方式不同較正方法第39頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三40超聲測量參數(shù)傳播聲速(SOS)單位：米/秒（m/s）取決于骨密度和彈性信號衰減(BUA)單位：分貝/兆赫茲（dB/Mhz/cm）取決于骨密度和結(jié)構(gòu)分布第40頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三41定量超聲工作原理圖

橫向轉(zhuǎn)導TransmitterReceiver跟骨waterbathFrequencyAbsorptionTime健康人骨質(zhì)疏松癥SOSBUA))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))GelCourtesyofDr.NelsonWatts1第41頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三42超聲計算出的參數(shù)硬度stiffnes(GE)定量超聲指數(shù)(Hologic)BMD預測值(Hologic)注：硬度，QUI和估計BMD專用術(shù)語，不是生物力學上的測量固結(jié)構(gòu)特性的硬度。第42頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三43學習要點介紹并描述現(xiàn)有的骨測量設(shè)備解釋下列儀器的工作原理：DXA中央雙能X-線骨密度測量儀(DXA)外周雙能X-線骨密度測量儀(pDXA)QCT/pQCT定量超聲(QUS)現(xiàn)有骨密度測量設(shè)備的準確性的比較和對照

第43頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三4444C準確性測量真實值的能力準確性由國際標準組織(ISO)定義，它同時受系統(tǒng)誤差（真實值）和隨機誤差（精確性）的影響ISO3534:3.11第44頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三45真實性測量數(shù)值真實性的能力還沒有一個完善的方法來測量骨標本中骨礦物質(zhì)含量的“真正數(shù)值”通常是以系統(tǒng)誤差(systematicdifference)來表示真值與測量值的誤差的百分比所有的技術(shù)都有相關(guān)的測量性誤差FDA510K認為BMD測量的誤差必須小于10%ISO3534：3，12第45頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三46真實性的確定：骨灰重法這是用來確定骨礦物質(zhì)含量的“真正數(shù)值”的實驗室方法去除骨標本上的軟組織并干燥放置在鈦坩鍋，并細心秤重在火爐內(nèi)將其焚化，然后秤其剩余骨灰的重量骨灰僅是剩下來礦物質(zhì)，因為所有其它的物質(zhì)(如，膠原蛋白)都已經(jīng)被焚化第46頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三47真實性的確定：骨灰重法

（續(xù)）

通過比較骨灰重的克數(shù)與先前使用DXA所測量到的骨礦物質(zhì)含量(克數(shù))來確定系統(tǒng)準確性的誤差如果DXA檢測

BMC=0.95克，而骨灰重=1.0克，則準確性誤差=5%第47頁，講稿共53頁，2023年5月2日，星期三48精確性（Precision）比較對相同物體或個人的連續(xù)測量結(jié)果誤差是自然界隨機產(chǎn)生的通常是以精確性誤差來表示測量值之間的誤差百分比活體或離體（標本）測量的評估在監(jiān)測病人過程中，精確性對于區(qū)別出真正