定量CT(QCT)骨密度测量体模软件检测方法骨密度测量技术的进展与临床应用
成都华西华科研究所分析定量CT(QCT)骨密度测量体模软件检测方法骨密度测量技术的进展与临床应用
骨质疏松是由于各种原因引起的全身骨量减少、骨微结 构破坏,导致骨的脆性增加,骨折发生率增高的一种疾病〃1。 骨质疏松性骨折好发于脊椎、髋关节和前臂,尤其是股骨近 端的骨折,致死率和致残率高,严重危害人民的身体健康。 骨质疏松的防治在于早期发现、早期诊断和早期治疗。骨密 度测量是目前早期诊断骨质疏松的常用方法,主要有双能X 线骨密度(DXA)和定量CT骨密度测M (QCT)。DXA骨 密度测量已被大家所熟悉,QCT在国内己经开展相关研究, 但临床应用远不普及[2~41。本文旨在介绍QCT的技术进展与 临床应用。
1定量CT (QCT)骨密度测量技术
定量CT (quantitative CT, QCT )是由美国加州大学旧金 山分校⑴CSF)放射科Genant和Cann医师于1982年提出
的利用临床CT机进行骨密度(BMD)测量的方法15]。它利 用临床CT机的X线衰减原理,加上外置质量控制体模和校 准体模(图1),将扫描图像的CT值准确转换成羟基磷灰石
图 1 QCT Pro体模(Mindways公司)。
圆形的质控体模和长条形的校准体模是 QCT骨密度测量准确的保证
(K2HP04)等效密度。与其他骨密度测ft方法相比,QCT具 有许多优越性:QCT测量的是真正的体积骨密度,不受骨骼 大小及形态的影响;QCT能够专门测量椎体松质骨的骨密 度,而松质骨的骨丢失和对治疗的反应比皮质骨敏感的多; QCT基本不受脊柱退行性变的影响;可以应用3D几何测量 参数。尽管如此,QCT并没有在临床上得到广泛应用,因 同期出现的双能X线吸收测定仪(DXA),具有辐射量低、 操作方便和市场优势而很快超过QCT作为测墩骨密度的+: 要技术,并在随后的骨质疏松研究中得到广泛应用,积累 了大量正常值、诊断标准、流行病学以及骨质疏松临床试 药数据。
近年来,随着多排螺旋CT(MSCT)扫描技术的飞速发展, 从原来的单排轴扫CT,发展到目前的320排探测器640层 螺旋CT,几秒钟内即可采集到大范围的CT体积数据。同时 QCT技术也由原来的液体体模发展成目前的固体体模,分 析软件也从原来的只能做单层轴位图像的分析,发展成目前 的采用体积数据进行三维分析,同时能做脊柱、髋关节、膝 关节和前锷等部位的测量,也可以进行断面图像体质成分分 析。MSCT和3DQCT技术的发展,使得QCT骨密度测量技 术近年来又受到广泛关注。国际临床骨密度学会(ISCD)于 2007年组织国际•流专家对QCT的研究现状和临床应用进 行了全面评估,形成了 QCT临床应用的共识(2007) 161。
2 QCT骨密度测量的优势
首先,QCT骨密度测量是在CT断面图像的基础h进 行的,避免了重脊,是真正的体积骨密度,不受骨骼大小 的影响,不受腹主动脉钙化和椎体退变的影响m。其次, QCT是断面图像,可以把皮质骨和松质骨分开,选择性测 景椎体松质骨的密度(图2),能更敏感地反映早期骨丢失 和对治疗的反应。松质骨的面积是皮质骨的8倍,其骨转 换率是皮质骨的8倍。
图2显示QCT Pro分析软件采用三维CT数据,腰椎三平面定位确定每个腰椎椎体测量感兴趣K
3 QCT骨密度测量的临床应用
3.1诊断骨质疏松根据2007年国际临床骨测量学会(the International Society for Clinical Densitometry, ISCD)的专家
建议,QCT测量椎体骨密度可以用于诊断骨质疏松:骨密 度:>120mg/cm3为骨密度正常;80〜120mg/cm3为低骨量; < 80mg/cm3或T值<-3.4个标准差为骨质疏松w。该诊断 标准没有WHO的DXA标准使用广泛,同时需要数据验证 该标准在中国人群中的使用性,这是QCT临床应用亟需解
决的问题。
目前国际公认的骨质疏松骨密度诊断标准是W H O的 DXA的T值<-2.5个标准差这一标准,但要注意T值的计 算取决于所选用的参考数据库,虽然-2.5个标准差是标准, 但因各DXA生产厂家采用不同数据库,可能造成T值差异, 并影响骨质疏松的诊断,其影响程度有待进一步研究。另外, 由于DXA的平面投影特性,老年性脊椎退变、椎体压缩变 形均可以使DXA骨密度升高[31,造成假阴性(图3)。
图3患者,女性,81岁,腰痛。A. DXA腰椎骨密度测量的T值为-0.2个标准差,根据WHO DXA骨密 度诊断,该患者骨密度止:常;QCT测量腰椎平均骨密度为74mg/cm3, T值为-3.6个标准差,根据ISCD诊 断标准,该患者诊断为骨质疏松。B. QCT图像显示该患者腰椎有明显骨质增生、骨刺形成和腹主动脉 钙化,可能是造成DXA腰椎骨密度升高的原因
3.2骨科术前评估骨科多数手术前需要做CT扫描以了解 骨结构的解剖细节,同时精确的骨密度评估有助于制订骨科 手术方案。Q C T骨密度测量可以与常规骨科C T扫描同时 进行,只要把QCT体模放在扫描部位下面,-次扫描就可 以间时得到竹结构的解剖阁像和骨密度而不增加患者射线剂
最(图4)。例如,在脊柱骨科做螺丝钉固定时可以根据骨密 度高低选择不同的手术方式,即密度低时需要先打骨水泥加 固。另外,骨科还需要了解骨科手术打钉或打隧道部位的骨密 度,QCT可以在三维图像上根据骨科需要做相应部位的骨密度 测定。
图4膝关节QCT测量。膝关节前交叉靭带损伤患者,在膝关节常规CT扫描的基础上行手术相关部位的 QCT骨密度测M有助f手术前评估
总之,QCT是一种真正的•:维测量体积骨密度的方法,可用于脊柱、股骨近端、前臂和胫骨的骨密度测量以及断Ifli图像体质成分分析,在骨质疏松诊疗、病情监测、骨科术前评估等方面有着广泛的应用前景。成都华西华科研究所研发生产QCT骨密度测量体模软件系统
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