正常人群骨矿物含量的定量CT测量和研究 .doc

正常人群骨矿物含量的定量CT测量和研究* 摘要 目的用自制固体标准体模对正常人群骨密度进行定量CT测量和研究。方法聚乙二醇塑料内添加氯化镁、碳酸钙和羟基磷灰石制成X线衰减系数分别相当于水和骨的定量CT用固体标准体模，并进行精确性和准确性检测。并对323例20～69岁正常人腰椎做定量CT测量。结果结论自制固体标准体模精确性为1.1和0.1，灰化检验准确性为8.6。男性骨密度与年龄呈直线相关，r-0.66,P0.05，女性骨密度呈立方回归关系，r-0.70，P0.05。两性腰椎松质骨密度均在20-29岁达到高峰值，以后逐年下降，40岁以后下降明显，女性更为突出P0.001。同一年龄组间存在骨密度个体差异，且随年龄增大而增大。 关键词 定量CT 骨密度 标准体膜 Quantitative Computed Tomographic Measurement and Study of Bone Mineral Contents in Normal Individuals Zhang Guang,Sun Jing,Han Yong,et al Department of Radiology,The Third Clinical College of Bethune University of Medical Sciences Changchun 130031 Abstract ObjectiveBMD was messured by quantitative CT in normal individuals using solidified standardized phantom made by ourselves. sThe phantom for QCT was made of polyethleneglycol plastic mixed with magnesium oxide,cathium carbonate and hydroxylapatite which x-ray attenuation characteristics equivalent to those of water and bone respectively.And its accuracy and precision was tested.We messured lumbs of 320 normal individuals ages from 20 to 69 by QCT.Results and ConclusionThe accuracy and precision were 1.1 and 0.1.The precision tested by ash bone was 8.6.Corralation with age were linear regression in male r-0.66,P0.05 and cubic regression in female r-0.70,P0.05.The peak value of both sexual groop of BMD was in range of age 20～29.BMD of both sexual groop were obviouslly decrease every years and more protruding in female P0.001.BMD was deferent individually in each range of ages and it decreased while ages increasing. Key words Quantitative CT Bone mineral contents Standardized phantom made 采用自行研制的定量CTQCT用固体体模，对长春地区20～69岁年龄组323名正常人骨矿物含量进行QCT测量和研究，现报告如下。 1 材料和方法 本文20～69岁健康成人共323人，男147人，女176人，全部经实验室检查无肝、肾、内分泌系统疾病，无肢体活动障碍；并经身高体重测量，选择标准体重者，分5个年龄组进行测量。 标准体模用聚乙二醇塑料加碳酸钙和氧化镁混合加工成长30cm\,宽4.5cm、厚2.5cm的模型，其X线衰减系数相当于水，为水当量模型。将上述原料中加入浓度为200mg/cm3羟基磷灰石，制成同样大小的模型，X线衰减系数相当于骨，为骨当量模型。将二者粘合在一起，成为30cm9cm2.5cm固体标准体模。 检测采用岛津SCT-5000TX CT机进行扫描，校正CT机，使电压为120kV时机带水模水的CT值为0Hu。①准确性的检测将标准体模与脊椎骨放入直径15cm水袋中连续扫描，共15节脊椎骨，测定骨密度BMD。取相应扫描层面的脊椎松质骨块进行灰化测重，计算单位体积骨矿含量mg/cm3），与BMD测量值比较，评价准确性。②精确性的检测120kV时对标准体模同一层面重复10次扫描，计算标准差和变异系数，衡量参考标准体模的重复性即精确性。 QCT测量和计算将上述标准体模放入泡沫塑料垫的凹槽内，使受检者更舒适，并与标准体模接触更好。受检者仰卧其上，使腰部紧贴标准体模，用定位线分别穿过第2、3、4腰椎中间层面与椎板平行扫描，在CT横断象上测量椎体松质骨的CT值和标准体模的CT值，按下列公式计算BMD。 BMDCkHb-Hw/Hk-Hw 式中Hb为松质骨的CT值，Hw为水当量模型的CT值，Hk为骨当量模型的CT值，Ck为骨当量模型中羟基磷灰石的浓度mg/cm3）。 2 结果 2.1 参考标准体模的精确性和准确性 ①精确性单个层面10次扫描标准差计算水当量模型为0.225Hu，骨当量模型为0.298Hu，二者变异系数分别为1.1和0.1，显示标准体模重复性即精确性良好。②准确性所测脊椎骨BMD与灰化后灰重平均相差30.5mg，呈正相关，r0.91，P0.001，准确性为8.6。 2.2 骨密度和年龄性别的关系 ①骨密度与年龄呈负相关，男性呈直线相关，回归公式BMD248.09-2.08年龄，r-0.66P0.05。女性呈立方回归关系。回归公式BMD-8.6316.65年龄-0.41年龄20.003年龄3，r-0.70P0.05。通过线性回归显示，男性骨丧失平均每年下降2.08mg/cm3，女性平均每年下降2.56mg/cm3表1、2。②男女均于40岁后骨密度明显下降1，50岁以后女性骨密度继续以较大幅度下降，而男性下降幅度趋于平缓，二者差异非常显著P0.001。③同一性别的群体中，随年龄的增大，低骨密度者增多，高骨密度者减少表3，2，3，使同一年龄组中骨密度值的差距加大。 表1 正常男性骨密度mg/cm3）与年龄的关系 年龄组 例数 范围 s 组间差 极差 20～29 21 161.75～235.09 198.42 18.71 70.15 30～39 34 118.64～225.42 172.03 27.24 26.39 127.49 40～49 42 105.11～215.31 160.21 28.11 11.82 130.68 50～59 31 50.85～202.09 126.47 38.58 33.84 198.88 60～69 19 65.13～184.53 124.83 30.46 1.64 111.11 表2 正常女性骨密度mg/cm3与年龄的关系 年龄组 例数 范围 s 组间差 极差 20～29 20 143.47～234.49 188.88 23.27 81.45 30～39 45 123.22～244.24 183.73 30.87 5.15 130.74 40～49 46 100.42～234.14 167.28 34.11 16.45 176.98 50～59 33 46.91～193.51 120.21 37.40 47.07 188.05 60～69 32 32.94～159.44 96.19 32.27 24.02 152.72 表3 323例正常人骨密度分布情况 年 龄 性别 例数 BMD 50～ 100～ 150～ 20～29 男 21 0 0 21100 女 20 0 210.0 1890.0 30～39 男 34 0 617.6 2882.4 女 45 0 715.6 3884.4 40～49 男 42 12.4 1842.9 2354.7 女 46 12.2 1328.3 3269.5 50～59 男 31 929.0 1548.4 722.6 女 33 1133.3 1751.5 515.2 60～69 男 19 421.0 1157.9 421.1 女 32 1856.3 1237.5 26.2 1 323例正常人骨密度与年龄的关系 2 骨密度低于100mg/cm3的年龄分布 3 骨密度值大于150mg/cm3年龄分布 3 讨论 大量研究显示，骨矿物质含量低可导致骨折危险。对骨矿物质含量的精确测定对骨质疏松的诊断和治疗有重大意义。目前有较多测量骨密度的方法，其中QCT测量法有别于其它方法，主要用于中轴骨松质的BMD测量。由于松质骨表面-体积比率高，是致密骨的8倍，对骨量变化的反应更为敏感，所以倍受关注。 QCT技术的关键是利用校正体模与受检者骨骼同步扫描，利用二者CT值之间的对应关系计算BMD值，使不同条件下测得的CT值有可比性，目前进口CT机可提供BMD测量备选件，以完成这一测量，但价格较昂贵，不适宜推广。我们研究自制固体标准体模，其两部分精确性分别为1.1和0.1，测量值经灰化检验，准确性为8.6，与国外同类产品性能接近。国内外有关文献将标准体模的精确性范围定为1～3％，准确性范围定为10％～30％。所以说我们自制的标准体模性能是可靠的。 我们通过对323例正常人腰椎的QCT测量，观察了中轴松质骨骨量变化的正常状况。观察发现，腰椎松质骨骨矿含量在男女性20～29岁时已达峰值，而后随年龄增加，BMD值下降，40岁以后下降迅速，与国内外采用SPA方法对BMD研究的结论是一致的。 雌激素维持妇女骨矿含量的重要性相当明显，更年期后骨矿含量丧失加快，与正常衰老过程中的骨矿丧失叠加，导致了女性50～59岁年龄组骨密度较低者明显增加。与男性相比差异非常显著。这一特点使我们对绝经期妇女的骨质疏松更为重视，并积极预防和治疗。 323例正常人腰椎QCT研究显示，健康人群中BMD差异较大，总体看BMD与年龄呈负相关，男性呈直线回归关系，女性呈立方回归关系。在同一年龄组间，骨密度差异显著程度逐年增加，在40～49岁年龄组，低骨密度者100mg/cm3）仅占2.4男和2.2女，在60～69岁年龄组女性骨密度低者达56.3。徐顺清认为普通人群的骨矿含量随年龄增加而降低并不是因为随年龄增加骨矿含量正常值下降，而是因为随年龄的增加人群中的骨矿含量异常者人数增加。本组骨密度QCT测量也显示，尽管有的个体BMD较低，但基本健康，活动自如，应列为生理性变化。我们所测量骨密度最低者52.8mg/cm3，无腰腿痛症状，亦无椎体压缩骨折征象，所以说健康人个体差异较大，在具体衡量骨质疏松时，对其参考标准的确立应持慎重态度。 ① 130031 白求恩医科大学第三临床学院放射科 * 本文为吉林省科委科研基金支持项目953562 参考文献 1 徐均超，梅其在，任忠，等.正常人群的骨密度定量CT测量.中华放射学杂志，1991，256325-332 2 肖越勇，孙纲，华伯勋，等.定量CT测量正常人椎骨骨密度的增龄变化对预测老年性骨质疏松骨折的价值.中华老年学杂志，1995，154201-204 3 Cann CE.QCT for detemination of bone mineral densiy a review.Radiology,1998,166,509-511 4 Gallagher C,et al.Measurement of spine density in normal and osteoporotic subjects using computed tomographyrelationship of spine density to fractare thresholol and fractare index.J Comput Assist Tomogr,1985,9634 5 Genant H K,et al.QCT for spinal mineral assessment curent status.J Comput Assist Tomogr,1985,9602 收稿日期1997-12-23