[摘要] 骨密度（BMD）的测量是骨质疏松症诊断的主要依据，现阶段测量骨密度的影像学方法有双能光子骨密度仪（DXA）、定量CT（QCT）、定量超声（QUS）、MRI、能谱CT等。本文将就各种方法的优势与劣势进行综述。
[关键词] 骨密度；体层摄影术；X线计算机；能谱成像；光密度测量法；X线；磁共振成像；定量超声测定法； 骨质疏松
[中图分类号] R817.4 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2014）11-0158-03
[Abstract] The measurement of bone mineral density（BMD） is the main basis for the diagnosis of osteoporosis. Radiologic techniques for measuring bone mineral density（BMD） include dual X-ray absorptiometry （DXA）， quantitative computed tomography（QCT）， quantitative ultrasound（QUS）， MR imaging， spectral CT and so on. Advantages and disadvantages of radiologic techniques are reviewed in this paper.
[Key words] Bone mineral density； Tomography； X-ray computed； Spectral imaging； Densitometry； X-ray； Magnetic resonance imaging； Quantitative ultrasound technique；Osteoporosis
随着人均寿命的提高，我国已提前进入老龄化社会，且拥有庞大的老龄人口数。原发性骨质疏松症是老年人、特别是绝经后老年妇女的一种常见病、多发病，由骨质疏松引起的骨折不仅给患者及其家庭带来沉重的负担，也对社会造成一定的负担。因此，骨质疏松症（OP）的诊断及其预防和治疗就显得非常必要。骨矿物质含量（bone mineral content，BMC）和骨矿物质密度（bone mineral density，BMD）是评价骨量的两项指标，BMC和BMD的降低与骨质疏松性骨折直接相关[1]，而BMD的减少是发生骨折的一个重要的决定性因素[2]。BMD的值可以准确反映骨组织的数量，故BMD值可以用来反映早期骨质疏松症患者骨骼中骨量的变化情况。目前，常见的方法有双能X线吸收测定仪（DXA）、定量CT（QCT）、定量超声骨密度仪（QUS）、磁共振成像（MRI）、能谱CT等，但不同仪器对BMD测量的原理不同，且各有其优缺点。
1 DXA对BMD测量的原理及其价值
DXA为骨密度测量的金标准[3]，因此在临床中应用最为广泛。其原理为X射线透过人体组织，不同的组织对X 线吸收量不同，低密度的组织吸收的X线少，高密度的组织吸收的X线多。如果有高低两种不同能量的射线穿过相同密度的组织，组织对这两种能量射线的吸收是不同的，低能射线被组织吸收的少，高能射线被组织吸收的多。在低能量时，骨骼的衰减比软组织的衰减程度更大，因此，可区分两种组织：骨骼（羟基磷灰石）和软组织。在高能量时，骨骼与软组织的衰减是相等的。双能X线就是利用两种不同能量的X射线，得出两种不同光子能量下的衰减曲线。再经过一系列运算和转换，得出骨骼中羟基磷灰石的含量（g/cm2），即为BMD。
双能X 线骨密度仪可测定脊椎、股骨以及全身骨量，具有扫描时间短、精密度与准确度高、患者受照剂量低等优势， 是目前临床工作中测量骨密度、预测骨质疏松症患者骨折发生概率的准确而有效的放射学技术手段， 已在很多地区的综合医院中广泛使用。尽管拥有以上优点，但其不足之处仍然不容忽视。DXA是面密度测量，所测量的骨密度是区域骨矿密度（BMDa），所得数值是皮质骨和松质骨的总和，并不能将二者区分开来，而大部分老年骨质疏松症患者中出现骨质增生、骨赘形成、小关节退变或硬化、终板硬化等退行性改变都会影响DXA测量的BMD值[4]，使其值偏高，影响了对患者骨质疏松症的诊断，反而可能延误了病情，错过治疗时间，造成病理骨折的后果。并且骨质疏松的早期骨量变化首先发生在松质骨，松质骨代谢转换率是皮质骨的8倍，对各种刺激反应更为敏感，因此可反映骨质疏松症治疗过程中的变化[5]，很显然DXA并不能真实反映此变化。
2 QCT对BMD测量的原理及其价值
1982年Genant和Cann研制出QCT测量骨密度这一方法。QCT可以将椎体的松质骨和皮质骨的BMD分别测量，也可以测量二者之和，但对松质骨BMD测量最为常见和广泛。此测量方法需要预先在扫描床上放置一参照体模，体模一般选用羟基磷灰石（HAP）体模，然后对病人腰椎（通常为L1～4）和其背部下方的体模（phantom）按事先设定好的骨密度测量模式同时进行扫描[6]，然后在工作站进行进入骨密度测量软件行后处理时，选择每个椎体中部层面的松质骨区域作为感兴趣区，经计算机处理分析就可得出每个椎体松质骨的骨密度值（单位为mg/cm3），然后在四个椎体骨密度值均测量得出的时候求平均值即进一步得出被测腰椎骨密度的平均值，此测量结果反映的是病人腰椎体真实的体积骨密度。因椎体中松质骨的骨骼代谢转化率高于皮质骨，因此选择性地测量松质骨的骨密度不仅可以早期及时地反映椎体内骨矿含量变化，也可提高其鉴别脊椎骨析的敏感性。需要指出的是，QCT又有单能QCT（SEQCT）和双能QCT（DEQCT）两种。单能QCT测量骨密度的准确性容易受椎体内脂肪成分等因素的影响，导致其测量结果常低于实际体内的骨矿含量。双能QCT虽然可以减少椎体内脂肪成分所带来的测量误差，但在精确性方面不如单能QCT高，且被测者受照射剂量较高，故目前仍处在研究试用阶段。综上所述，腰椎QCT作为骨密度的一种测量技术也已被国内、外广泛地采用，其对BMD测量的准确性已经得到了很多学者的共识，但因其设备体积大，不方便搬运，检测费用昂贵，患者受照射剂量较大[7]以及为维护仪器准确性所需的频繁校正[8]，使其对BMD测量的临床应用受到一定程度的制约。而且在计算机后处理时需人工绘制感兴趣区，这就会不可避免地造成一定的误差，对测量结果的准确性产生影响。
3 QUS对BMD测量的原理及其价值
定量超声是利用被测量骨骼对超声波的衰减以及反射来反映骨质密度的变化，其测量结果不仅和BMD相关，还可以反映骨骼力学方面的情况。在日常临床实践中，QUS常见的测量部位是跟骨和髌骨，也可以测量桡骨等其他部位来反映受检者骨密度信息。声速（SOS）和宽带超声衰减（BUA）是QUS测量最常用的的两个参数，以此二者为基础还可以计算出其他的参数来进一步完善对骨密度测量的评估。有研究表明，SOS主要与跟骨松质骨BMD有显著相关性，BUA与跟骨骨强度之间有较强的相关性[9]。因此，QUS可以在一定程度评估患者的骨质疏松情况，为患者的诊断及治疗提供帮助。虽然定量超声法具有携带方便、价格便宜、无创伤、无辐射损害、短期精准度良好[10]等优点，但其测量的骨密度不是真正的骨矿含量，而是利用不同参数来间接反映被测部位骨量的变化情况，而且现阶段超声仪器种类较多、质控不完善，尚未达到标准化程度，没有统一的行业标准，因此定量超声在临床中的应用并不广泛。
4 MRI对BMD测定的原理及其价值
骨质疏松症患者椎体中骨矿含量和红骨髓含量会降低，而含脂肪成分较多的黄骨髓会相应增加，即骨矿含量与黄骨髓含量是成反比的。MRI作为一种多序列多参数成像，其对脂肪的高度敏感性使其可以通过测定椎体内黄骨髓的含量来间接反映椎体内骨密度的变化情况，已有文献报道[11]，高分辨MR T2弛豫时间对骨质疏松症的诊断具有较高价值，也有学者[12]通过MRS评估椎体骨髓情况来间接评估骨髓的变化对骨密度的影响。MRI对钙化及骨皮质不敏感，有学者[13]通过超短回波磁共振成像对骨皮质质量进行评估，取得了一定的成果。由上得知，MRI可以作为骨质疏松症诊断的一个有效补充，但其对OP的研究仍然处在实验阶段，部分理论并不成熟，部分序列和参数还需要进一步的评估与论证，同时MRI检查的较多禁忌证及昂贵的费用也限制了其在骨质疏松症诊断中的应用。
5能谱CT的原理及在BMD测量中的应用
2009 年出现的以瞬时双kVp 为核心技术的CT能谱成像（GSI），为现今其广阔的临床应用和实验研究创造了可能。其原理是人体组织对X线的吸收会依据受照X 线的能量变化而变化，即不同能量的X线在人体会有不同的吸收和衰减，而任何组织和物质都有其对X线衰减的特征吸收曲线，并且任何组织和物质对X 线的吸收系数可由其他任意两种基物质的X 线吸收系数来表现，常见的基物质有钙、水、碘、血、骨、脂肪等，这些基物质的衰减系数是相互不一致的[14]，在临床或科研工作中，可根据实际遇到的不同情况，采用不同的基物质进行分析和测量。能谱CT的能谱成像技术已在去硬化伪影、肿瘤诊断及鉴别诊断、物质分离和定量分析[15-17]等方面取得一定成果。其中物质分离可以生成新的基物质密度图像如水、钙、碘等。能谱CT的这一能力为其在骨密度测量中的作用提供了坚实的基础。在能谱CT的GSI扫描模式下，采用钙-水这一基物质对，可以得到扫描范围内椎体的任意层面任意区域的钙（水）密度值。国内陈靖等[18]研究表明，能谱CT基物质成像技术采用钙（水）密度时，该密度与年龄相关，并且与DXA测量所得BMD值呈正相关（r=0.835， P<0.05）。该测量方法准确，可以避免其他组织及骨皮质的干扰，而且计算机后处理时可以保证每一椎体感兴趣区大小的绝对一致，减少不必要的误差。
虽然由于宝石能谱CT设备的普及率不高以及存在患者受照射剂量较高等不足，该方法尚不能像DXA那样适用于大规模的人群骨质疏松的筛查，但是可以在患者行胸部或腹部GSI扫描的同时进行骨密度的测量，有相关研究表明[19]，胸椎体的BMD值与腰椎体的BMD值存在显著的正相关性，在一定程度上可以评估腰椎骨密度情况，因此在行胸部GSI扫描时可以同时进行胸椎体BMD测定。也可以对单一椎体进行分析测量，以减少患者接受的辐射剂量。在临床上有很多疾病需要通过准确的BMD值来进行诊断及疗效的观察，在这些领域宝石能谱CT就会展现出其独特的优势。例如，相关一些研究表明，对全关节置换术患者假体邻近骨骨密度变化尽早监测并给予及时的干预，对术后延长人工关节的使用寿命、预防松动是十分重要的[20，21]。在口腔医学中，对颌骨骨密度进行测量评估不仅有利于早期骨代谢性疾病、牙周疾病的诊断和治疗，而且对于口腔种植手术治疗计划的拟定和术后成功率的估计也是十分重要的[22]。相信随着宝石能谱CT的普及和广泛应用以及未来大样本的实验研究论证，该方法会受到临床越来越多的重视。
总之，上述介绍的影像学方法均各有其优势及不足，我们在临床工作中还需要结合实验室检查来辅助完善骨质疏松症的诊断，例如检测血生化指标、骨转换标志物、骨肿瘤标志物、骨代谢激素等，这些实验室检查对于早期骨质疏松症的诊断同样是不可或缺的，相信随着医学的发展，骨质疏松症的诊断会得到进一步的完善。
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（收稿日期：2014-02-13）
