成都华西华科研究所分析GE系列骨密度测量与QCT骨密度软件体模检测

—、引亩（Introduction}

GE Lunar创逑于丨970年，早期与美国宇航局NASA 合作，负赉伢密度检测项H。80年代，作为双能X线技 术的发明者，Lunar研发的全球笫一台双能X线竹密度 仪DPX,为针质疏松诊治技术带来了突破性发展。目前 全球70多个国家，拥有近丨2 000台LUNAR骨密度仪。 自70年代以来，GE Lunar公司不断研发出满足不同X 要的骨密度仪（表17-丨0>。

表丨7-丨0 GELunai■公司全线产品（GK公用提供}

1970 年	笫一台单能卄密度仪	1991 年	Achilles超卢伢强度仪
1973 年	Lunar公司成立	1992 年	侧位脊柱分析髋关节分析
1978 年	SP-丨单光子前W廿密度仪	1994 年	身体成分分折手部分析
1980 年	DP-1全身骨密度仪	1995 年	EXPERT宽角轵形扫描椎体撖化
1981 年	DP-2&3脊柱分析骨密度仪	1996 年	n络
1982 年	股骨分析SP-2舫臂#密度仪	1997 年	P1X丨前背跟骨椎体线束与数字甲板
1984 年	Lunar专业数据库	1998 年	PRODIGY窄角尚形全球第一台直接数字式卄密度仪 PIX丨imis小动物专用骨密度仪
1987 年	DPX笔束线双能线骨密度仪	1999 年	民学专业拎测报冉
1988 年	脊拄股卄分析	2000 年	儿科介柱椎体评估
1989 年	DXA全身a双能讶密度仪	2001 年	商级髋关节软件包Achilles丨nSight丨)PX- Ml) +
1990 年	DPX - L DPX - A	2002 年	不断史新的技术.软件換块化升级免技术的过时落后

二、Lunar公司骨密度仪产品线（Product丨ine of GE - Lunar)

(一）PRODIGY直接数字式双能X线骨密

度仪

全球笫一台使用直接数字阵列式探测器的双能X线 骨密度仪（围17-9),与晶体闪烁式探测器相比，数字探 测器实现从X线到数字化信号的直接转换，提A效率 3~5倍，加之Lunar拽有的智能窄炻胡形X线束扫描技 术和用于嫌旋CT的歌述算法，Prodigy具打扫描速度快， 图悚质敢优异.辐射剂M低，稱密度高的优点

ra 17-9 PRODIGY ft接数字式双能X线卄密度 仪(GE Unar公司提供）

(二）   DPX系列高级临床应用型双能X线骨 密度仪

采用第四代笔形线束，快速扫描方式，具有双侧股 丹，前背，脊柱及全身自动扫描功能。全球装机万余台， 中国装机130余台。

(三）  PIX丨外周骨即时成像型双能X线骨密度仪

pix丨采用椎体x束+平板探测影像技术，n备扫描

快速、成像品质高，商精确度，被认为足优异影像甩的双 能骨密度仪的代表◊具有前臂和跟骨多部位成像及骨密 度测钕功能，采集只箔5s,数字平板探测器.锥形光束扫 描.分辩率达〇.2mm x 0.2mm,全自动化数据分析，结果 可靠，适合于大规模人群酱丧。

(四）  ACH丨LLES系列超声骨强度仪

采用跟骨全干式测植，快速一分钟采集，全自动化数 据分析，目前通过FI)A认证，可用于疗效跟踪的超声骨 密度仪，结果可靠，适合于大规模人群普査。全球装机超 过5000台。大摄前瞻性文章在Achilles机器上完成。

三、GE Lunar的高级软件系统（Advanced software system)

(一） 全身软件

近十年来，背密度检测技术日新月异。十年前，腰椎 作为骨密度检测的首选部位能够有效地检测骨代谢疾 病，随后五年.髋关节被认为在预测髋关节骨折风险方面 比其他部位好2到4倍。GE LUNAR全身钟密度的高 敏感性，同样可以和腰椎、髋关节一样用于诊断骨质疏 松，预测#折风险及监测疗效。

同时，使用DXA进行身体成分测M的方法在临床诊 断和研究领域引起人们的重视。背养、运动和退变均对 骨骼和软组织有极大的影响。身体成份测墩对多种疾病 (包括营养疾病、神经性厌食症、生长激素缺乏、内分泌疾 病、消化道疾病、肥胖）的诊断和治疗提供非常有价值的 信息，监测这些患者的身体成分，对患者作出完整的临床 评估是十分有用的。

FDA认证的GE Lunar全身扫描功能可以对患者全身 或局部的骨密度和身体成份进行梢确的测录,包括骨矿盐含 «.骨密度，肌肉脂肪含量，以及肥胖百分比％。同时GE独 有的臀腹脂肪比和体重指数分析对于判断向心性肥胖以及 评佔糖尿病、心血管疾病风险提供重要信息。

GE Lunar的全分扫描简单快速，放射剂M低，做一 次仅相当于在户外活动儿小时的背谀辐射软件自动 计算全身的骨密度，脂肪组织和肌肉组织含敏。同时强 大的科研功能还可以对全身各个部位的竹矿盐含《和组 织成分特别分析。

(二）  “高级髋关节分析*”软件包

为GE Lunar密度测M仪开发的一种叫做“蒔级髋关 节分析*”的软件包，是自1987年出现DXA以来股背密 度测M分析方法上的第一个主要进步。

在“高级髋关节分析* ”软件包中，包括了以前的方法

所能检査的所有感兴趣的股骨区域：股骨颈、转子区、Ward 氏区、股骨干和全髋关节（它的定义足，股骨颈、转子和股 针干区域形成的综合区域的密度 >(图17-10)。

图丨7-10髋关节分析（GE Lunar公司提供)

除了包括标准股骨DXA分析的内容外，“高级髋关 节分析* ”软件包还包括：对新的感兴趣区域的测埴，其 中包括股针颈的上部区域；对髋关节轴长度的自动测最； 对双侧髋关节的连续检测；更高的梢确度。

1.  增加的测墩区域自从出现骨密度仪以来，标准 的股骨测垃区域一直没冇大的变化。对这些标准区域进 行测》的目的是为了重点观察M发生骨折的股骨区域， 如股骨颈、转子和股骨干区域的骨密度。人们开始研究 这些K域时，并没有对髋关节密度和骨折危险程度之间 的关系进行前艄性研究》人们是根据临床经验、同离体 卄骼实验结果的比较和迕觉，开始研究这些K域的。W 此，在后来的研究中，对这些区域进行了测评，将股骨密 度的测撖确认为一种预测骨折的方法。

随宥在图像分辨率、骨缘检测和稍确度方面的提商， 现在可以考虑那些新的对预测骨折更为有效的K域。股 骨近端的结构特别适合于分区分析。人们认为，沿股骨 颈上部的长度分布的主要的抗拉力骨小梁，对于骨骼的 强度是很重要的。为了帮助对这一区域的研究，现在已 经可以利用“卨级髋关节分析* ”系统增强的分辨率和骨 缘检测能力，实现对股骨颈上部区域的检测了。

据报道，对股骨颈上部区域的检査是一种预测股骨 颈骨折的敏感方法。即使病人股骨颈的下部区域和正常 人没有差别，悄况也是如此。研究衣明，股骨骨折通常都 是从股骨颈的上部区域开始的。人们认为，股骨颈上部 区域的厚度和多孔性对于维持股骨的强度是至关®要 的。与标准的股卄颈区域相比，随#年龄的增长股骨颈 上部区域的情况下降得史为迅速。这提示，它可能有利 于卄质疏松症的早期发现

2.  几何学测世股骨密度的测—种预测髋关 节骨折的最好方法。但是，背密度并不足影响是否发生 骨折的唯一因索。根据工程学原理，物体的强度依賴于： ①材料的机械特性，②物体的几何构形和外形，以及 ③物体承受负荷的悄况，即作用在物体上的力的大小、 变化肀和方向。如果髋关节的几何构形和发生骨折的危 险性有关，那么在测ft骨密度的同时进行骨几何学的测

请可能比单纯测M骨密度，能更好地桢测髋关节fl•折的 危险性。

根据这一假说，多位研究者已经利用髋关节的DXA ra像进行了几何学的测M。这些几何学测植的内容包括 髋关於轴的长度、股竹颈的长度（髋关节轴长度上只延伸 到股骨头的那一段）、股卄颈的宽度以及股#颈/干之间 的夹角。在这些测M指标中，对髋关节轴长度（HAU的 研究M为详尽，它被认为是评价髋关折危险性的敁 有前途的结果。

3.  HAL能够预测骨折的发生根据研究的结果.髋 关节轴长度（HAL)每增加lcm( 10%),发生髋关节骨折 的危险性就增加50% ~80%。HAL可以在不依赖于 BMD的情况下，对髋关节竹折的危险性做出短期的预测 (2年以内罕于HAL能否对骨折的危险性进行长期 预测（2年以上）还笛要进一步的研究（图丨7-丨丨）。

大部分以前进行的关于HAL的研究都足利用不容 易产生放大误差的窄光束系统进行的。使丨丨!宽角度扇形 光束将会引起HAL结粜的几何崎变和误差。

图丨7-丨丨髋关节轴长度测录（GE Unar公司提供〉

4.  宽角度坫形光束系统的放大效应当使用这些 扇形光朿系统进行测ft时，必须川股骨离检企台的+ M 高度对HAL结果进行仔细的校正。而当使用采用多视 野图像歌迮技术的窄炻度埚形光束系统（如GE Lumu■公 司的Prodigy)时，可以不受股骨离检査台商度的负面影 响，因而能准确地测HAL^{18 91}。Prodigy对HAL的测fi 铕度误差是0.7%(图丨7-丨2)。

在许多研究中报道了股卄几何学测M的K•他指标， 如股骨颈长度、股骨颈宽度以及股种颈和干间的央角。 这些研究多ii根据放射照片进行的，而且他们没釘从 DXA图像上找到多少证据，能支持这些测研桁标，能预 测髋关节骨折危险性的结论。

在所研究的各种几何学测敁的指标屮，HA L最有希 窀应用于临床工作。M然不能将HAL宥作是唯一的临 床预测方法，似是"f以把它和丨iMD结合起来考虑，以便

WIDE-ANGLE  NARROW-ANGLE

FAN BEAM FAN B£AM

SINGLC-SWICP     MUITI.VIEW

图17-12宽角度扇形光束系统的放大效应（来

自 GE Medical systems〉

能检杏出卨危险性的患者。已冇的数据显示，HAL(用身 商和体重校正后的值）大于12cm的年老白种女性发生髋 关节骨折的危险度比那些HAL为平均tfi(10.5cm)的商 80%。对于HAL在更年轻的女性（65岁以下〉、男性和 非凸种人中的应用，还未进行研究。

现在还未最后决定HAL测埴在临床上的戍用。通 过将HAL的澜设功能加人“岛级髋关节分析* ”软件包 中，可以更方便地研究它在临床上的使用效果。

5.  双侧股骨左右股骨的测S结果是高度相关的。 已经冇研究证实，可以忽略左右股骨丨3MD结果上的一般 差异。但是，对于全髋关节和股骨颈的这两次测M结果 之间的标准误是+ 0.05g/on²。换句话说，如果只对一侧 髋关节进行测S,另-侧将有平均+ 0.05g/cm²的差异。 对于那些T评分接近NOF或WHO制定的骨质疏松症 标准的患者，发生漏诊的可能性明M.增加。例如，如果只 对左侧髋关节进行了测试，测得其股骨颈的T评分是 -1.8,那么另一侧股骨颈的评分是-2.0或更小的可能 性为34%，是-2.5或更小的可能性为8%(表丨7- 11)。

如采一侧髋关节的T评分对于认为的危险水平的标 准误在0.5以内，那么对另一侧髋关节的检査可能就很 蚩要。“双侧股骨”功能能提供这种信息，而且它只盅要 很少的额外扫描时间和准备工作。

6.  双侧髋关节的测献能明敁降低精确度误差在 1987年丨)XA出现时，和使用丨"1位素的DPA系统相比，它 在祜确度上冇很人的提高_u这些进步主要是由于增加了 照射线的通坩和改进了分析软件◊增加照射线的通敢能 够降低梢确度误差，是因为它能增大照射线探测器的信 号。在保持探测器系统相同哚音水平的悄况下，通过增 大信号能够增加信噪比，降低梢确度误差₉改进分析软 件能够降低铕确度误差，这是通过对背骼的边缘进行可 屯复的探测，并在毎次扫描过程中使竹密度的误差和位 莨的变化最小化而实现的。

在“ A级髋关节分析”系统中，额外增加的光子通ft

以及Prodigy探测器更高的效率.使梢确度能够得到进一 步的提高。数宇探测系统所具有的更大的动态范围，使 其能对更大范闹的组织密度进行测里。而且在扫描技术 领域中，它对空气更加不敏感。在对体形较搜的患者进

行澜里时，已经不冉需要在其髋关节周围垫上和人体组 织密度相等的物质（米袋）了。如表17〜11所示，印•侧和 双侧股骨测馕结果的铕确度有非常大的提高。

表17-11左右股骨的测置结果的相关性

T评分	0.0	-0.5	-1.0	-1,5 -1.6	-1.7	-1.8	-1.9 -2.0 -2.1 -2.2 -2.3
另一侧股骨颈评分为 -2.0的可能性	0.0%	0.1%	2.3%	15.9% 21.2%	27.4%	34.5%	42.1%
另一侧股骨颈评分为	0.0%	0.0%	0.1%	2.3% 3.6%	5.5%	8.1%	11.5% 15.9% 21.2% 27.4% 34.5%

利用“高级髋关节分析* ”系统的高梢确度，现在已 经可以将股骨作为研究对象，对其治疗效果实行监测。 而将高枏确度和“双侧股骨”测敢方法相结合，能进一步 提高精确度，并能减少最小的有意义的变化。

7.  “双侧股骨”测M精确度上提高30%〜40% 临 床研究的数据证实，使用“高级髋关节分析* ”系统中的 “双侧股骨"测M功能，测最出的脊柱BMD结果是评价抗 重吸收治疗效果的相当敏感的方法。表17- 12显示了 分别使用脊柱测M、单俩髋关节测里、以及“高级髋关节 分析*”系统的“双侧股骨"测里方法，对由治疗引起的 BMD变化进行测量所笛要的平均时间。这项治疗措施 能使脊柱的BMD每年增加5% ,股骨每年增加3%。

表n-丨2不同*置方法对由治疗引起的BMD变化 进行测量所霱要的平均时间

	预期的每 年变化 (%)	梢确度 误差 (%)	最小的有息 义的变化(95% 可信K间） (%)	探测有息 义变化 所箱要的 最少时间 (月）
脊柱测ft	5(%>	1.0(%)	2.8(%)	7 Months
单测股骨测置 (股骨颈区域）	3(%)	1.3(%)	3.6(%)	15 Months
双«股骨测a; (两侧股骨颈区	3(%)	〇.8(%)	2.2(%)	9M〇nths
域的平均值）

将“高级髋关节分析* ”系统和“双侧股骨"测酴力法 相结合后，使精确度得到提高，这使其对股骨变化的敏感 度接近其对脊柱的敏感度水平。在年老的患者中，脊柱 的退化可能掩盖骨骼真正的密度，因此对其逬行股骨的 测最，将非常有助于评价骨密度的变化和因治疗而降低 的#折危险性。

(三）骨密度专家（CAD)

质量控制一茛是困扰骨密度检测的严重问韪，GE Limai■独有的CAD技术能够象骨密度专家一样随时发现 骨密度检胂中的错误，并提供修正方案，保证检测质*。

CAD已经在临床癌症检测中使用多年，能够利用计 算机分析，发现一畔微小病灶及异常区域。而Lunar率

先将CAD技术引人到骨密度检测中。众所周知，先前的 骨密度检测，对于操作若的技术要求非常高，X要操作者 具备质M控制技术，X线影像，#骼解剖以及统计方面等 技能，国外的骨密度检测人员笛要经过ISO)专业认证才 能岗。

对于一个新的骨密度检测人员，CAD就像您身边的 骨密度专家，他可以敏感的发现在骨密度检测屮存在的 潜在错误，并准确的提出修改方案，从而保证骨密度的检 测质歡。提高稍度，喊少误诊、漏诊，同时也能缩短操作 人员的技术成熟时间，使其尽快进好的完成临床工 作_。

CAD-骨密度专家方案：通过实时质擞评估提商骨 密度检测技术；自动移椬在检测软件中，优化检测流程； 自动发现潜在错误，并通过在线多媒体提供修正方案。 澜ffi正位腰椎：扫描模式是否正确？腰椎是否居中？ K 椎是否挺直？髋关节：扫描模式是否正确？骨盆显餌是 否充分，小粗隆是否隐藏？股骨干是否垂直？分析：正位 腰椎：对比度及明暗度是否正确？感兴趣区ROI’分析是 否正确？椎体标记是否正确？软组织定义楚否正确？髋 关节：对比度及明暗度是否正确？感兴趣区ROl’分析是 否正确？软组织定义是否正确？骨边缘是否正确？解剖 结构：正位腰椎：足否存在异常高密度K域？是否出现异 常T-值改变？是否存在异常弯曲？髋关节：娃否存在 异常商密度区域？ ^{[12]成都华西华科研究所分析研发定量CT QCT骨密度体模软件分析系统  
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