成都华西华科研究所分析骨定量超声测量与QCT骨密度软件体模检测

骨定量超声测量与 临床应用(The clinical use of QUS)

骨的定量超卢（quantitative ultrasound, QUS)测 ft是 近十几年发展起来的一种测童骨矿密度和研究骨状态的 方法^[|-³、超声测ft就是利用超声特性，即超声波的反 射和穿透袞减来评价骨的力学特性，其主要涮里参数是 超声速度（speed of sound, SOS)、宽波段超声衰减 (broadband u丨trasound attenuation，BUA)和硬度指数或强 度指数(stiffness index,S丨)^w。由于超声测童#爺的各种 指标都是定量的，故在伢骼测踅中所使用的各种超声统 称为定量超声。

目前，骨童（BMC和BMD)值的测定是诊断骨质疏松症的主要方法和依据。骨S值的测定方法冇多种，常 用的有单光子吸收法（SPA)、双光子吸收法（DPA)、双能 X线吸收法（DEXA>、SXA、定贵CT(QCT)和QMR丨等。 而这些测》方法邢是基于骨内所含的无机盐（钙、磷、镁 等）吸收各种射线（y、X射线）的原理，测得结果只反映骨 骼中的矿物庾含被，即“M”的变化，而不能完全反映“质” 的变化。骨折的危险因素取决于两个方面：骨的强度和 骨的应力，骨强度在其中起的作用®大。骨的强度取决 于骨的质和S(包括骨组织的密度、分布和大小），而骨的 应力则取决于骨结构的几何分布和承重因素。QUS与 其他各种丹矿含蛍测定方法不同，测戤的各种指钚，不仅 与骨密度有不同程度的相关，并能同时反映骨的密度、微 结构、弹性和脆性即提供了可反映骨应力方面的信息，且 具备无辐射、易于携带.费用低等优点，因此得到了广泛 应用。其缺点足精确度略差，鉍受操作方法的影响^:51。B前国内外已有近10种定M超声仪被使用，但还没 完全被FDA批准推广。定最超声仪可用于跟骨、髌骨、 胫骨、手指钟测定骨密度，目前测定跟骨、胫骨超声仪应 用较广。本节就QUS方法的测M原理、不同QUS测最 参数及国内外不同研究人群建立的正常值及今后发展趋 势作一综述。

QUS测置原理和常用参数计算方法 (Principle and general calculating mathod)

定M超声是80年代末90年代才出现的新方法。 1984年，酋次提出通过测最跟骨宽波段超 声哀减作为一种髋部骨折危险性的实用指标。这标志者 一种在放射源、检测位贤以及袞减机制方面与传统骨密 度仪完全不同的检测原理的形成。

测里伢矿密度（BMD)的方法是测馕骨的树料特性， 而定设超卢宽波段衰减（BUA)、超声速度及硬度指数或强度指数，可同时反映骨的密度、微结构、弹性和脆性。

定M超声骨密度检测的工作原理是插人取代式脉冲 输入法测该超声声速和袞减。骨骼是一种不均一的声学 多相性材料，它是由皮质骨和蜂窝状骨小梁网组成。人体 骨骼脱水后约65%为无机盐,35%为冇机物。有机物的主 要成份足胶厣纤维，在骨骼中起网状构架作用，而无机盐 如钙磷等则沉淀于网状构架上起硬度作用。因此，骨的物 理特性是由其材料特性和结构特性决定的。材料特性（如 弹性模里和抗压强度）并不依赖于几何特征及构造，而结 构特性（硬度和负载能力）却依赖于儿何特征及构造。

1.  超卢声速参数超声传导速度主要取决于经过 介质的物理特性和波的传播方式。传导速度（ultrasound transmission velocity, UTV)是指测ft部位宽度或长度与 传导时问之比，单位为每秒米根据仪器在超声传 播路径上是否设计了消除软组织和水之影响，以及超声 耦合方式的不同，目前测量超声速度有三种不同的计算 方法（如图13-1所示）：

1.  超声穿过骨速度（ultrosound velocity through bone, UVB>:测M部位的宽度仅为骨的宽度，扣除了骨 外软组织的影响。

2.  声速（speed of sound, sos):测量部位是幣个骨的 宽度（包括骨及周围软组织〉。

3.  时间穿行速度，即超声穿过水、软组织和骨三者 累加的平均速度。

超声速度测量值不能完全反映骨矿物质的含域，主要 是测®骨的结构^[7]。但是，#密度与骨结构是密切相关 的。当骨密度下降时，由于骨皮质变薄，骨小梁变细，数里 下降，髄腔增宽，使超声传导速度喊低。因此，骨的超卢传 导速度与骨矿物质密度（BMD)A有相关性。随着骨矿物 质密度的减小，超声传导速度也近似线性的减小空气 超声波检测探头噪声混合器发射倌号 接收信号-水域测董方式b.干式测ft方式ffl 13-1测馕方式

2.  超声袞减参数超卢衰减是由于骨及软组织对 声波吸收和敗射而使超声能请信号减低。袞减参数 BUA是Ungton等酋先提出并应用于跟骨的测簠。一 般认为BUA主要是由骨密度及骨的微结构（小梁数目、 连接关系、小梁分隔及走向）决定的。

当一种超声波在某介质中传播时，它的一部分声波

能毋就会消耗，此种现象称为哀减。波的衰减主要受波 的衍射、敗射、介质的吸收和波的反射等因索影响。超声 在松质背中的衰减机理主要是敗射，在皮质骨中主要是 吸收。敗射簠（强度）主要与超声的波长、散射粒子的大 小和敗射粒子的卢阻抗等因素有关。而最适于竹特性的 超声频率范围在0.2〜0.8MH_Z之间。声衰减几乎是频

頻率（MHs>骨质疏松脅3.  2頻率（MH〇0.6

图13-2宽波段超声表减矣数BUA

4.  硬度指数硬度指数（stiffness index, STI)是由 超声波的声速（SOS)和BUA的线性组合所得的指标，近 似力学指标，但它不等于生物机械性硬度，它是影响骨强 度的因索之一。硬度指数可用SOS和声衰减（BUA)的 方程表示为STI = 0.67xBUA + 0.28xSQS-420大M的临床和流行病学研究已经证明由于 ST1是SOS和BUA两项指标的组合，可同时反映松质骨 的质ft和构造性质，且精确度较离。因此，在骨质疏松症 的诊断和骨折危险性的预测中，ST丨比单独使用SOS或 BUA指标具有史强的诊断能力。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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