双能x射线骨密度仪技术进展综述

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1、第23卷第5期2014年9月（717-730）CT理论与应用研究CTTheoryandApplicationsVol.23,No.5Sep.,2014李婵,李亮,陈志强.双能X射线骨密度仪技术进展综述[J].CT理论与应用研究,2014,23(5):717-730.LiC,LiL,ChenZQ.ReviewofdevelopmentsofthedualenergyX-rayabsorptiometrytechniques[J].CTTheoryandApplications,2014,23(5):717-7

2、30.双能X射线骨密度仪技术进展综述李婵a,b，李亮a,b，陈志强a,b*（清华大学a.工程物理系；b.粒子技术与辐射成像教育部重点实验室，北京100084）摘要：骨质疏松的日趋严重使得骨密度的测量越来越受到人们的关注。随着医疗技术的不断进步，双能X射线骨密度仪以其精确的测量结果，较低的辐射剂量以及多种类多型号，被广泛运用于骨质疏松的诊断中。本文介绍骨密度的概念、测量方法和部位，重点介绍双能X射线骨密度测量的基本原理和关键技术。通过不同的分类方法对现有双能X射线骨密度仪进行分析和阐述，并通过硬件和软件对目前

3、双能X射线骨密度仪存在的问题进行分析，对未来该技术的发展趋势进行了讨论和预测。关键词：骨质疏松；骨密度；双能X射线骨密度仪；骨矿含量文章编号：1004-4140（2014）05-0717-14中图分类号：TH774文献标志码：A随着世界人口老龄化的加剧，骨质疏松症已经成为困扰老年人，特别是中老年妇女健康的主要疾病之一[1]。骨质疏松症会导致患者全身疼痛、腰背活动受限，甚至造成骨折。中国正迈入老龄化社会，生育率低、人口结构老化已成未来发展的重大隐患。据统计，截至2013年，中国骨质疏松症患者已经超过8800万

4、，并有年轻化趋势，居世界首位[2]。因此，如何有效地预防、治疗骨质疏松已经成为医学界乃至全社会共同关注的问题。1骨密度的定义与诊断判据骨密度这一概念与骨质疏松是紧密联系在一起的，人类对骨密度、骨质疏松的理解也是随着医疗手段和科学技术的不断进步而逐渐清晰深化的。从1885年Pornmer第一次提出全身骨质的减少即为骨质疏松的概念[3]，到1990年丹麦第三届国际骨质疏松研讨会及1993年香港第四届国际骨质疏松研讨会，将骨质疏松最终定义为：以骨量减少、骨的微观结构退化为特征的，致使骨的脆性增加以及易于发生骨折的

5、一种全身性骨骼疾病[4－6]。同时，骨质疏松症被称为无症候疾病，早期的诊断是治疗骨质疏松症的关键。因此，如何精确地测量骨密度对评价骨质流失、诊断骨质疏松并给予及时治疗对治疗骨质疏松起着至关重要的作用[7]。世界卫生组织也建议采用该骨密度定义提供的结果对骨质疏松症进行诊断[8]，并称其为骨密度测量的“金标准”[9]。医学上的骨密度就是测量人体骨盐，主要由钙和磷两种无机物组成，存在形式为高度收稿日期：2014-04-11。基金项目：国家自然科学基金项目（11235007）。718CT理论与应用研究23卷结晶形成

6、的羟磷灰石。常用的有骨矿含量（BoneMineralContent，BMC）和骨密度（BoneMineralDensity，BMD）这两个概念。骨矿含量是指沿骨轴线方向，每厘米骨段所含的骨矿物质，包括骨的矿物质量和有机质量，单位为g/cm；骨密度是指垂直测量射线入射方向上单位面积骨的矿物质面密度，单位g/cm2，一般小数点后保留三位数。通过定义可以看出采用“骨密度”这一医学概念可以避免不同位置的骨宽差异，使得同一骨段不同扫描位置的数据具有可比性，并可用于不同个体、群体间的比较以及标准值范围的建立。基于同民族

7、、同性别、同地区生活的人，其骨密度峰值非常接近这一假设[10]，医学骨密度诊断分级中，使用T值和Z值将被测者的测量数据与他人结果进行比较计算，根据骨质丢失程度对骨质流失进行判断，提出相应的治疗方案。其中T值表示被测人的骨密度与同性别年轻人的对照组之差别；Z值表示被测人的骨密度与同性别、同年龄对照组的平均骨密度差别[11]。根据T值或者Z值进行风险骨折的评估或是骨质疏松年龄的预测。英国Kanis教授等[12]提出采用“被测者骨密度低于25岁女性平均骨密度2.5个标准差时，被诊断为骨质疏松；当低于1～2.5个标

8、准差时，被诊断为骨量减少；不低于1个标准差时，被诊断为正常”。这一诊断标准随后被世界卫生组织认可并推荐，但一般仅适用于欧美白人妇女。其他的诊断标准还有以Orimo为首的日本骨代谢学会制定的日本人群的骨质疏松诊断标准[13]、中华医学会提出的中国大陆骨密度正常值数据库等[14]。这些骨密度数据库都仍处在完善的过程中，需要大量的临床数据不断补充，提供更好的诊断帮助。目前，对于未获得本国或本地区骨密度数据库的区域，仍采