成都华西华科研究所分析定量CT QCT骨密度软件体模测量技术

1969年，G N Hounsfield发明了 CT扫描机，也就同 时产生了 QCT测擞技术。CT值本身就是组织密度的 CT定最表示。但QCT测致技术真正用于骨密度测M, 较早见于1977年Genant HK^U]的文献，国外在80年代 就有了较多的研究^l2S1。天津李景学、吴春营等在90年 代初发表了自己的研究成果在北京、上海、新疆等 较早引进CT的医疗单位也相继开展了自己的研 究X。近四五年来，随着CT扫描机的增多，QCT骨密 度测置技术的研究和应用逐渐增多。但由于设备来源不 同，技术与操作都不够统一，诊断标准和临床资料也存在 —定差异早期的研究和临床都是使用由Carm- Genam发明的传统的液体体模^:2~^sl,国外Kalender WA 等在1987开始采用固体体模张光等1998年发表了 在QCT测量固体标准件方面的研究成果¹近年来， 四川大学和中闻测试研究院也研制了与国外产品相似的 QCT骨密度软件固体体模^[~。赵文俐，陈贤志等在液体体模和固体体模 的基础上研制了羟磷灰石等效液体体模旨在解决传 统液体体模不统一，固体体模太昂贵的问题。

技术的主要特点：CT的发明者G N Hounsfield利用 CT值来定ft表示物质或组织袞减X线的差异，把水的 CT值定为0,骨的CT值定为1000,这本身已经具备了骨 密度测量的基础。但真正利用QCT测量背密度，是借助 于体棋（或称标准体）转换完成的。它的主要特点是： ①测童的骨密度是三维密度；②能够区分皮质骨和松质 骨。由于可以单独测M松质骨，所以对人体骨质疏松变 化较其他面密度测最方法更为敏感；③能够避免测*区 域周围组织的干扰。④高分辨CT和pQCHperipheral Quantitative Computed Tomography)提供了显不骨组织内 部结构的能力，因此能够同时进行结构分析。

QCT骨密度软件体模技术被认为是骨密度测最技术中比较准确、合理、 可信的方法。它可以用来①根据临床诊断标准诊断骨质 疏松症；②进行骨质疏松症的发病率谰査，老年人脊丢失 率调査；③根据毋丢失情况进行骨折危险性预测；④评价 骨质疏松预防治疗措施的效果。

(二）QCT骨密度软件体模测董临床诊断标准

单纯测最出某个部位的骨密度值还不能完成临床诊 断，必须有作为比较标准的人群正常值。还要建立一些 合理的，统一的比较方法，对比较结果给予恰当的分级， 这就是临床诊断标准。调奔正常值和制定标准必须依据 统一的原则，方法。

二、QCT骨密度软件体模测置技术（The Technique of QCT Bone Densitometry)

(一）技术原理

由于骨内矿物质对X线的高袞减率，CT图像中骨 组织的CT值较高，但不同的骨组织CT值是不同的，这 种差异主要是由于相同体积的骨组织矿物质含M不同造 成的。采用与骨内矿物质在吸收袞减X线的性能方面相 接近的材料（常用磷酸氢二钾或羟磷灰石），做成已知密 度的测最体模，与人体一起进行CT扫描，在得到的图像 中，根据测最体模获得密度与CT值的转换关系，再把要 测量的骨组织区域的CT值根据这一转换关系转换成骨 密度。由于测量体模预知的是体积密度，所以转换来的 骨密度也就是体积密度了。

目前临床使用的QCT骨密度软件体模测缳主要是单能技术， 但也有采用双能技术的。双能技术是利用骨与软组织对 两种不同波长的射线（利用不同电压或K边缘技术获得 不同等效波长）的吸收袞减性质不同的特性设计的，因此 能够在一定程度上消除软组织对测摄的影响。但同时也 降低了测量的灵敏度。

这里有几个概念应当加以说明：①骨密度测M得到 的足人体骨组织的结构密度，即测置部位骨结构的平均 密度，而不是骨实质（骨小梁，板层）的实体密度 ②骨组织的«CT值主要是由于骨内矿物质对X线的吸 收衰减较大，因此采用X线吸收衰减的方法测最的骨密 度一般认为主要表示骨内的矿物质含量，但实际上软组 织，髓内容物也参与了衰减。③由于活体测最是根据体 模转换得到骨密度值，数值的大小与体模的设计有关，并 不完全等同于单位体积内的矿物质含最，更不等于实际 的单位体积内骨组织重量。④由于骨是一种结构组织， 骨密度更大程度上表示的应当是结构上的差异，而骨的 结构是决定其支持性能（或强度）的主要因索，因此用骨 密度测量来估计性能确有其合理性。⑤QCT与其他测 里总体骨矿含量和面密度的技术相比有相当的优越性， 因为避免了后者受骨大小或厚度影响的误差因素。

(二）   QCT骨密度软件体模测量技术设备

1.  CT扫描机各种全身MCT扫描机均可，包括单 能，双能，蠑旋CT,高分辨CT。要求机器性能稳定，进行 骨密度测量时，应对机器进行必要的质控校正，使CT值 保持一致。腰椎检査时，要能够根据腰椎曲度正确倾斜定位线，保证正确定位。

2.  测量体模包括传统的液体体模^[K41,羟磷灰石 闶体体楔改良的羟磷灰石等效液体体模均可。 QCT骨密度测fi使用的体楔分为测量体模和质控体模 两种。质控体模是把羟磷灰石做成与腰椎密度和大小相 近的棋型放到与人体尺寸相近的水槽中或嵌人仿水塑料 中，模拟人体腰椎，用来定期标定测量系统。测最体模又 分为液体体模和固体体模两类，早期使用的液体体模是 把磷酸氢二钾配制成不同浓度的水溶液，放人有机玻璃 管内，与人体一起扫描，测量时直接把骨组织的CT值转 换成磷酸氢二钾溶液的浓度，作为背的密度^⁶¹。固体 体模是用不同比例的羟磷灰石和仿水塑料混合制成不同 密度的材料，一般采用50,100,200(mg/mL)的密度，把材 料做成直径10〜20mm的圆柱体，再放人用仿水塑料做 成的与人体腰椎部位的大小成比例的模体内^[~。也有 采用两种组份的体模（水模+骨模）^[12]。改良的液体体 模¹¹⁵³是把磷酸氢二钾配制成与固体体模羟磷灰石密度 等效（对X线的吸收衰减能力相同）的水溶液，灌人与固 体体棋形状相同的模体内，并做一定的防气泡、防沉淀处 理，延长正常使用期限。

体模是QCT毋密度测童的必须设备。早期的液体 体模由于不是规范产品，性能规格难以保证，加上易产生 气泡、沉淀而防碍了它的推广和使用。固体体模比较稳 定，但原料成本高，制作困难，致使产品价格昂贵，也妨碍 了它的推广使用。羟磷灰石等效液体体模制作容易，成 本低，价格只有固体体模的几十分之一，由于改进了工 艺，也有了较长的使用寿命。使用效果与固体体棋相同。

3.  测最软件各CT生产厂家和骨密度测量体模生 产厂家多随产品提供相应的测量软件，但测量方法不尽 一致，功能强弱和使用方便程度也有较大差别。一个好 的QCT骨密度软件测量应当具备以下条件：①能够显示 CT图像，进行交互操作。②有良好的图像交互处理功 能，能够理想地定位，选择测ft范阑。③良好的操作规范 设计，使重复搡作的一致性得到保证，在可能的地方使用 自动和半自动操作，尽ft成少手工操作误差。④ft好的 帮助和搡作引导设计，提高软件的易用性。⑤完善的系 统标定、校正、质量控制设计，使测最系统的可靠性得到 保证。⑥完善的临床正常值参考标准，方便、灵活、美观 的诊断报告输出，较强的资料保存、处理功能，便于临床 研究。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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