DXA骨密度标准体模的研究

1 引言

    目前被称为骨密度测量技术的金标准双能 X线骨密度仪（DXA 仪），作为临床应用的骨密度定量测定仪器，使用越来越多。由于不同厂家的测量算法、校准方法存在很大的差异，使得各型骨密度的测量结果互不相同。为了使各厂家骨密度仪检测结果具有可比性，欧美国家已逐步采用一种半模拟脊椎体模———欧洲体模（ESP），来检验双能 X 射线骨密度仪的主要计量特性，以期达到骨密度量值的准确和统一。

    我国使用的 DXA 骨密度仪有国产的，但更多的是以美国为主的进口产品。在实际应用中同样发现，这些不同厂家的仪器，其测量结果互相存在显著的系统误差，严重影响了骨密度仪的临床应用。所以，研制可溯源的骨密度标准———即骨密度标准体模，对不同型号的骨密度仪进行检定和校正，使我国骨密度测量值准确、统一、可靠，是非常有意义的。本文报告了这种骨密度腰椎体模的研究及实验结果。

2 设计原理

    几乎所有的X 线骨密度仪的测量值，都使用人骨灰化分析方法或者用密度已知的羟磷酸钙骨样品进行校准。在仪器出厂检验和日常质量控制中，一般使用后者，即使用内置轻磷酸钙骨样品密度己知的标准体模。同时，校准的测量环境模拟了检查人体骨密度时的实际情况。根据这些原理，对体模设计有如下要求。

2.1 体模的 X 线等效性

    骨密度仪是医疗计量检测仪器，检测人的骨密度是否准确，不用活检来验证，而是用一种骨密度值可以事先知道的辐射等效体模来代替人体进行验证。于是，就要求这种体模，在骨密度仪使用的 X射线能量范围内，对 X 射线的衰减吸收与人体等效。具体讲，软组织用水等效塑料代替，其 CT 值要接近于水；因为骨灰的成份 85%以上就是羟磷酸钙，因此，人骨的骨矿物质用羟磷酸钙Ca₅OH（PO₄）₃代替，这样就达到了等效的目的。

2.2 测量状态模拟

    骨密度测量技术的质量控制，多以腰椎测量结果为比较标准。双能 X 射线骨密度仪一般也是测量人体前后位（AP）状态下腰椎，因此，体模的外尺寸（厚度）及椎骨在体模中的位置，设计成测量腰椎时AP 位的测量状态。其中椎骨样品处于中心偏下，模拟椎骨的位置。椎骨 AP 位投影面积的高和宽，也模拟人体椎骨，因此，该体模也叫腰椎体模。

2.3 多样品

    腰椎体模是为了验证双能 X 射线骨密度仪检测人体腰椎骨密度的准确性，而人的椎骨骨密度生理和病理分布范围较宽，一般在 0.5g/cm²～1.5 g/cm²。为了检测骨密度仪在这个范围内的误差，体模必须至少设置覆盖该量程高、中、低三个椎骨样品，以便使用线性回归分析方法，对骨密度仪整个测量范围进行检定或校正，这种多样品（n≥3）体模，也称为多样品线性骨密度体模。