双能X线在骨科的应用和研究进展

第一篇：双能X线在骨科的应用和研究进展

双能X线在骨科的应用和研究进展

【提要】双能X线因具有精度高，准确性好，射线剂量低和图象清晰等优点，在骨科临床和实验研究中有广泛的应用。DXA被国际公认为是诊断骨质疏松症的金标准，是目前对骨折风险预测最有价值的骨量检测方法。DXA能量化3％－5％的骨密度变化，在评估骨折愈合情况和监测人工假体术后松动情况等方面亦有广阔的应用空间。

DXA是唯一通过美国FDA认证的可以用于骨密度测量的仪器，它通过两束不同能量的X光通过人体，从人体大多一端扫描到另一端，当两束X光通过只有两种或两种以下组织成分时，根据物质对X光吸收定律，DXA可以测量出每种组织在相应光束内的光子数量，用高能光束的光子量减去低能光束的光子量，即可计算出被测体的骨量，Genart报道准确率[1]为92％－96％。因具有精度高，准确性好，射线剂量低和图象清晰等优点，在骨科临床和实验研究中有广泛的应用。

1.骨质疏松症的诊断

诊断骨质疏松的标准以骨密度测量为基础，测量BMD的常用方法有：单光子吸收法，双能X线吸收法(DXA),定量超生（QUS）和定量CT，其中DXA测量BMD被认为是诊断OP的金标准而被广泛应用。目前临床上广为应用且被国际公认的对骨质疏松症骨量诊断的骨密度仪为双能X线吸收法骨密度仪DEXA。国际临床骨密度学会关于骨密度测量的共识文件认为，DEXA测量脊柱前后位L1-L4和髋部股骨颈、大粗隆、全髋骨密度有诊断意义，1994年WHO批准的诊断标准为T值≤－2.5保准差诊断为骨质疏松，＞－1.0为正常，＜－1.0而＞－2.5为骨量减少；T值≤－2.5伴有一个部位以上骨折者为严重骨质疏松症。腰椎前后位为骨密度测量的常规部位。由于骨质疏松首先发生在松质骨，而腰椎前后位测量不可避免的包含了棘突，上下关节突，椎弓根等富含皮质骨的部位，特别是随着年龄的增长，这些部位又极易发生退行性改变，即骨质增生、硬化、长骨赘等，前后位测量因无法剔除这些因素而影响测量结果。侧位在很大程度上可避免这种情况的发生[2]，诊断敏感性较前后位提高。但是因为各种原因，目前侧位尚不能用于临床诊断。关于侧位的临床价值，国内外存在广泛争论。GeenspanSL[3]等认为腰椎侧位测量骨密度发现骨质疏松人数是后前位测量的2倍；Jamason KB[4]等认为侧位并不优于后前位；国内冷文川[5]等报道，65岁以上患者侧位测量将使诊断正确率提高，而65岁以下患者则无显著性差异；朱继华[2]等认为腰椎侧位BMD能更敏感地反映腰椎松质骨骨量的变化，它优于后前位测量。对绝经期后女性的骨质疏松诊断，应用常规的腰椎正位和髋部的骨密度检测就已经足够，没有必要一定要加腰椎侧位骨密度检测。但对于老年性骨质疏松的患者，为了提高骨质疏松的检出率，应该加作腰椎侧位的骨密度检测，也可以应用腰椎侧位和髋部正位骨密度检测来代替常规的腰椎正位和髋部正位的骨密度检测[6]。

2.预测骨折风险

DEXA是目前对骨折风险预测最有价值的骨量检测方法，自从20世纪80年代出现DXA以来，为了重点观察易发生骨折的股骨区域，一直采用标准的股骨测量区域如股骨颈、转子和股骨干区域的BMD，并将其作为一种骨折危险性的预测方法。随着在影像分辨率，骨边缘检测率和精确度方面的提高，由于股骨近端的结构特别适合于分区分析，对预测骨折更为有效的新的区域分析成为可能[7-10]。一般认为，沿股骨颈上部的长度分布的主要的抗拉力骨小梁，对于骨骼的强度是很重要的。股骨骨折通常都是从股骨颈的上部区域开始的，该区域的厚度和多孔性对于维持股骨的强度是至关重要的，在DXA测量中，与标准的股骨颈区域相比，随着年龄的增长，股骨颈上部区域的骨密度下降得更为迅速，这提示它可能有利于骨质疏松症的早期发现，对该区域的检查可能是一种预测股骨颈骨折的敏感方法[11]。Black[12]等发现在髋部，腰椎，桡骨远端及跟骨等部位上髋部BMD与髋部骨折的关系最密切。Cummings[13]等认为股骨颈BMD每下降一个标准差，髋部骨折可能性增加2.6倍。国内外其他文献也报道了对于预测髋部骨折危险性方面，股骨颈测量的敏感性优于腰椎测量；对于骨质疏松检出率方面，髋部测量明显高于腰椎；而在预测脊柱骨折危险性方面，股骨颈测量的敏感性等同于腰椎测量。双侧髋部各部位BMD呈高度正相关，且BMD值高度一致，临床常规检查中，同时测量双侧髋部BMD的意义不大。

3.骨愈合进程的评估

骨密度测定主要用于以低骨量和骨组织微结构破坏为特征的骨质疏松症的诊断，进展程度，预测骨折危险及疗效判断，以骨量增加，骨组织重建特征的骨愈合的研究报道不多。骨折愈合过程中存在两种骨密度变化因素，一方面，局限性骨坏死和骨折固定后应力遮挡效应及废用性骨萎缩导致骨量丢失，骨密度降低，这种情况可能持续存在。另一方面，骨折端组织钙化，内外骨痂增生使骨折端周围的组织体积增加，骨量增加，骨密度增高。Blokhuis[14]等的研究认为，随时间推移，骨密度有显著性的提高。Janes等测量拆除钢板后胫骨的BMC显著高于健侧，表明骨折周围骨形成作用明显强于应力遮挡作用及废用性骨萎缩。这些都为DEXA的应用提供了依据。Markel等报道髓内钉可以显著影响DEXA的测量。他使用的软件能自动将金属从分析的扫描测量区域中去除，这可能影响结果。Ccttermole[15]等通过在模型上模拟骨的髓内钉固定，选定偏离内金属固定物的区域扫描则金属固定物对结果无影响。这一结论为扩大临床应用带来了希望。但有研究显示坚强的内固定致骨痂BMD变化太小，DEXA的作用并不优于普通X线片，且髓内钉遮挡了扫描区域很大部分，使得利用健侧骨作为参考的作用也有限。新的应用软件有可能纠正金属植入物的影响，由此拓宽DEXA的应用范围将成为可能。

4.假体松动的监测

假体周围早期骨量的改变在普通X线片上诊断困难且可靠度差，DEXA是一种能定量测量假体周围骨量且能精确反映假体周围骨量微小变化的有效方法，DEXA能量化3％－5％的骨密度变化。人工假体植入后由于应力遮挡及肢体制动，导致假体周围骨量丢失。假体周围骨密度在一定时期内随着时间延长丢失的量逐渐减少。DEXA观察结果显示，THA术后12月，股骨柄及髋臼杯周围的溶骨现象就基本停止，其中股骨中下段密质骨的BMD值已接近甚至超过术后一周内；大小粗隆及髋臼杯周围松质骨的骨量尽管仍低于术后一周内，但也不同程度地高于术后6月，只是上述变化均在10－20％左右，X片是难以显示的。在术后5年以上患者与术后12月的对比观察中发现随着术后时间的延长，人工臼杯周围的BMD明显下降，这与临床上常发现髋臼杯在术后5年以上因溶骨而松动的现象十分吻合。L.Mcfetta[16]报告1区和7区的骨密度丢失最明显，在术后4个月内丢失为12.7％，2和6区在术后7个月内骨量丢失为5.4％，3和5区术后7个月骨量增加5％，4区在整个2年随访中古来那个没有明显变化。Gibbons[17]用骨密度仪对20例AML型有领假体及20例CLS型无领假体观察观察假体周围骨密度，发现2中假体均在7区骨量丢失最多，5区丢失最少。Kroger[18]报道平均精确度在骨水泥THR为2.5％，在无骨水泥THR为2.3％。如能避免检查时的下至旋转，还可进一步提高精确度。

参考文献

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第二篇：双能X线骨密度检查仪简介

双能X线骨密度检查仪简介

一、美国Hologic双能X线骨密度测量仪

肇庆市第二人民医院新引进的美国HOLOGIC双能X线骨密度检查仪是目前世界上最新型的骨密度检测仪，具有扫描速度快（2-5分钟）、精确度与准确性高、放射性剂量低等优点，已广泛应用于临床，是骨密度检测公认的“金标准”。它可测定脊椎、股骨以及全身骨量，能准确评价人体全身骨骼的健康状况，是骨质疏松早期诊断、疾病监测和药物疗效评价的常用方法。其中全身体质成份分析可针对全身每个部位进行骨量、肌肉及脂肪含量测定和分析，便于指导受检者进行针对性的预防和锻炼。

二、骨密度测定临床应用

骨密度测定主要有三大优势：

1.早期诊断骨质疏松和骨折危险度的预测；

2.对内分泌及代谢性骨病的骨量测量，从而制定安全、最佳的治疗方案，防止骨折发生； 3.病情随访及疗效评价。

骨质疏松症通常以腰椎L1～L4的测定结果及近端股骨的股骨颈大转子股骨体及三角区的测定结果作为诊断依据。全身扫描图像则可以得到几组骨骼的骨密度数据，如颅骨、脊椎、左右上肢、左右肋骨、左右下肢、胸腰椎、骨盆等。骨密度仪会根据病人资料自动算出T值数据。T值是将你检查所得到骨密度与健康30～35岁年轻人的骨峰值作比较，以得出高出（+）或低于(-)年轻人的标准差（SD）数。T值是诊断骨质疏松症最有意义的数值，它能反映骨质疏松的严重程度。T值范围：正常值：T>-1.0 骨量减少：-2.5≤T≤-1.0 骨质疏松：T<-2.5

三、骨密度检查适用范围

1、在常规X 光片上发现骨量减少，骨密度测量可以证实这种主观判断。

2、绝经前后妇女、中老年人。

3、超重及肥胖人士的精确诊断、健康指导和减肥疗效评价。

4、关心自我骨骼健康，需要了解自身骨骼健康状况者。

5、关注肌肉、脂肪分配比例的爱美人士等。

6、有慢性疾病史（如糖尿病、肾功能不全、风湿性关节炎等）或服用抗癫痫药、抗凝药、糖皮质激素史者等容易引起骨质疏松的患者。

7、有营养不良、发育障碍史或不明原因腰腿痛者。

8、骨质疏松药物疗效的观察和指导。

9、开始激素替代疗法（HRT）前的必要检查。

10、长期缺乏运动或卧床不起的患者。

11、提前绝经或停经的患者，如厌食症，易饥饿症等。

12、甲状腺亢进或接受甲状腺激素治疗的患者。

13、器官移植后的患者。

14、骨质疏松家族史或骨折病史者。

15、肝脏疾病患者。

16、消化吸收不良综合症的患者。

17、身高下降4 厘米以上。

18、体重减少5 公斤以上。

第三篇：双能X线全身骨密度测量仪

双能X线全身骨密度测量仪

1.名称：双能X线全身骨密度测量仪（原装进口）

2.用途：对髋骨、脊柱、前臂以及全身进行扫描，于人体骨矿及全身肌肉脂肪含量测定及分析的临床科研工作，并用于骨质疏松的临床诊断、治疗效果观察、以及骨折危险性的预测研究，为骨质疏松症和骨折风险做出精确的判断。3.X线球管

3.1使用寿命：保修三年 3.2冷却方式：风冷加油冷

3.3被测量者辐射剂量：小于2mr/hr 4.扫描装置

*4.1扫描范围：≥190×60cm 4.3扫描时间：局部扫描≤60秒，全身扫描≤5分钟 4.3扫描精确度：≤1.0% *4.4扫描臂到床面距离：＞50cm 4.5操作者1米外不需要采用防护或屏蔽措施 5.工作站

5.1硬件：主流品牌电脑，不低于以下配置

采用Intel高速处理器，内存2G，500G硬盘、DVD刻录机、20寸以上液晶显示器

5.2 DICOM接口：支持DICOM传输 5.3标配软件

⑴中国人参考数据库（提供机关学术机构认证证明）⑵脊柱扫描分析软件

⑶腰椎正侧位扫描分析软件 ⑷双侧股骨扫描分析软件 ⑸双侧髋部扫描分析软件

⑹全身扫描分析软件：对全身骨密度进行扫描，全身骨矿含量、肌肉、脂肪组织分析功能及假体、骨龄、前臂等分析功能 ⑺骨折风险预测评估软件

⑻感兴趣区域包含/排除功能和随意增加感兴趣区的功能。⑼病情趋势观察软件：能够对同一病人以往扫描进行对比分析 ⑽儿童软件：能检测全身骨骼，对全身肌肉、脂肪成分进行分析 ⑾骨科软件：异常骨密度区域或高密度金属物自动排除，可观察髋关节置换、钢丝固定和骨延长等术后周围骨骨密度变化 ⑿小动物软件（单独报价）

第四篇：骨科临床科室引进双能X线骨密度检测仪的可行性报告

骨三科（中医骨伤科）引进双能X线骨密度检测仪的可行性报告

一、经济学背景

随着我国的人口老年化的加速，骨质疏松症及骨质疏松性骨折的病人越来越多，已成为国排名第四位的慢性疾病，骨质疏松的干预是一项国家任务，其诊疗现状表现为高发病率，骨折风险高，致残致死率高，诊断率低等。

二、我院情况

我院定位为骨科专科医院，诊断骨密度的金标准为“双能X线骨密度检测仪”，作为骨科医院必备的骨密度检测仪长期缺失，一方面为临床诊断及治疗带来困惑，同时让病人到其他医院检查，增加病人的周折困难及经济负担，最终让病人流失！

三、引进双能X线骨密度检测仪，有利于病人，有利于医生，更有利于我科及我院的发展！是全院临床工作者的共同呼声！

四、我科已开展骨质疏松的相关工作，需尽快完善必有的装备.鉴于上述情况，我科特申购引进！

骨三科

2017年11月14日

第五篇：生物材料在骨科的应用进展

生物材料在骨科的应用进展

[摘要] 生物材料在骨科的应用十分广泛，目前用于骨组织修复与替代的材料主要有医用金属材料、医用高分子材料和医用无机非金属材料等。

[关键词] 生物材料 骨科

应用

生物材料是指“以医疗为目的，用于和活组织接触以形成功能的无生命材料”，包括具有生物相容性的材料。本文总结近年来用于骨组织修复的骨科生物材料的种类以及其在骨科临床实践中的应用。

医用金属材料

骨科生物金属材料是指能够植入人体，治疗骨骼疾病、替换骨组织，恢复骨骼的正常生理功能的一种生物惰性材料，由于具有较高的强度和韧度，金属材料是骨科中应用最多的植入材料，主要用于制造钢板，螺钉，髓内钉等内固定物，广泛用于各类骨折的治疗。医用金属材料要求具有足够的力学强度和抗疲劳性能；极好的耐腐蚀性能，无磁性；无毒、无致癌性与过敏反应；良好的光洁度[1]。现在常用于临床的医用生物金属材料主要包括医用不锈钢、钴基合金、医用形状记忆合金等。

1.1医用不锈钢：医用不锈钢的材料有多种，最好的不锈钢合金是316L型，比重约是人体骨骼的2倍，一直作为器具材料广泛使用。具有较好的机械性质，易于加工制造且价格便宜，但同钴基合金相比有较大的局部腐蚀敏感性，主要用于接骨板、骨螺钉、人工关节等。

1.2 合金类：主要包括①钴基合金：钴基合金包括钴铬钨镍合金、钴铬钼合金[2]。其优点是耐腐蚀性和机械性能较好，乃腐蚀性比不锈钢高40倍，是目前综合性能最好的材料之一，已列入ISO国际标准，但缺点是机械性能低于不锈钢，而且加工困难、产量低、价格贵，常被选择为永久性植入材料。多用于骨折固定和制作人工关节。②钛合金：具有优于前两种材料的机械性能，质轻，组织相容性良好，生物界面结合牢固，在机体内有极高的惰性和抗腐蚀性，是理想的植入材料，缺点是耐磨损性差和难以加工。钛合金微型钢是颌骨骨折复位内固定的首选内固定物[3]，目前对膝、髋等大的人工关节多使用钛合金。③镍钛记忆合金：该材料有形状记忆效应，其理化性能表现为强度高，耐磨、耐腐蚀、无磁、无毒等特点，而且其硬度和刚度跟人体骨组织最接近，被认为是最理想的生物内固定植入材料。

金属材料普遍的缺点是植入人体后，长期存在人体，金属中某些元素离子进入人体组织液、血液、器官，如铬、镍离子对人体具有致敏作用，甚至诱导机体发生癌变，另外长期受力的金属还会发生金属受力疲劳和内部结构的改变，从而引起远期手术的失败等问题，是其普遍缺陷。并且，当前的金属生物材料的弹性模量与正常骨组织并不十分相称，这会导致应力遮挡效应，这样的后果是对新生骨组织产生和塑性的刺激减弱，并使内植物的稳定性下降，且必须在患者充分痊愈后行二次手术将其取出。多次手术会增加医疗过程中的费用且会造成患者死亡率的上升[4]。镁相关材料作为轻金属、可降解、生物相容性好且具有生物活性的骨科内植物材料的有美好前景。医用高分子材料

2.1非生物降解型高分子材料，如聚乙烯、聚丙烯等，具有稳定性好，不发生降解，交联或物理磨损等，而且有良好的机械性能，对机体不产生明显毒副作用，主要用于制作组织工程软、硬组织，人工器官等。如硅橡胶是含有硅原子的各种合成橡胶的总称。其优点是耐高低温，透气性好，便于清洁，耐腐蚀性，具有良好的生物惰性。可用于引流管，人工腱鞘，还用于防止粘连。高密度聚乙烯：其用于制造人工髋臼的分子量多在200～500万左右，其摩擦系数低，约为0.03～0.06，抗冲击性强，耐磨性强，年磨损率约为0.1～0.2 mm，是目前国际上普遍用于制造人工关节的较好材料。聚酯、聚酰胺（尼龙）：主要用于人工肌腱，人造血管，手术缝线。聚甲基丙烯三甲酯：即骨水泥，主要用于骨缺损的修复，如人工关节假体嵌插部位使用可增加接触面积，还用于椎体成形术。

2.2 生物降解型高分子材料 在体温下可以在一定时间内分解为小分子化合物，由体内代谢排除体外。其中最主要的是聚乙交酯(PGA)、聚丙交酯(PLA)及其混聚物，聚酯类似一类亲水性非常强的高分子降解材料。聚酯类能在体内降解，最终被分解代谢成CO2和H2O2从人体排出。PLA具有一定机械强度和良好的加工性能。PGA可支架诱导促进成骨细胞的黏附增殖和分化，但其降解过快，且降解产物积聚会造成局部PH值下降，导致细胞中毒死亡。PGA与PLA形成的混聚物可通过二者的比例来调节其机械强度和降解速率[5]。聚酯类生物降解材料可以制成棒、针、螺钉、接骨板等，受其降解速度限制，固定部分在愈合期间不能承受较大的应力。是目前组织工程中广泛应用的支架，临床上多用于固定骨折愈合相对较快的骨骼，亦可用于关节镜下膝前十字韧带的损伤后重建、半月板损伤的修复，在骨组织工程学领域也是一种很有前景的细胞培养支架材料[6]，但不适于长骨干骨折固定，因其临床愈合所需时间较长，骨折断端应力大。生物降解材料作为内固定材料，在手术操作过程中不易割伤软组织，即使在加压情况下也不会损伤松质骨，在所固定的组织愈合之前能够保持足够的强度，可随着骨组织的愈合机械强度适当衰减，使骨折断端得到正常的应力刺激，没有金属材料存在的应力遮挡、腐蚀反应等缺点，可使患者避免清除植入物的第2次手术，亦不影响MR或CT等影像学复查，使用起来比金属制品要安全和方便。但如果内植物的降解产物超过组织的清除能力，可发生迟发性无菌性炎症，局部突然发红、疼痛、肿胀、有波动感，反应严重者，可发生广泛性皮肤坏死，降解速度快的PCA比降解速度慢的PIA炎症发生率高，血运不佳的部位更易并发炎症反应，因此应权衡利弊，谨慎选择。

医用无机非金属材料

3.1生物活性陶瓷，主要有磷酸钙陶瓷、生物活性骨水泥及生物活性玻璃等，生物活性陶瓷具有骨传导性，它作为一个支架，成骨在其表面进行，还可作为多种物质的外壳或填充骨缺损。目前最常用的主要有羟基磷灰石(HA)、磷酸三钙(TCP)及两者结合使用3种。骨水泥很少引起免疫反应，系统毒性也微不足道，具有良好的生物相容性，并能和骨直接融合，在骨科临床上已经应用于股骨颈骨折的内固定增强和桡骨远端骨折内固定等。由于此类材料在生物学上缺乏有效的骨诱导性，脆性较大，抗张、抗扭和抗剪力差，为保证固化正常进行，应用时要求受区相对干燥，因此单纯此类材料临床应用较少，仍需进一步改进。

3.2 生物惰性陶瓷 氧化铝：氧化铝是一种生物陶瓷，其硬度大，耐磨，生物相容性好，单晶氧化铝可用于骨折内固定，多晶氧化铝即刚玉，可制作人工关节。研究发现将氧化铝晶体纳米化合物团块浸在与生物体液相似的溶液中，其表面可生成骨样磷灰石层，提示在活体内可能形成生物陶瓷如HAP、TCP等[7]。此外氧化锆陶瓷的高强度和韧性降低了破裂的风险，故被做成人工股骨头用于全髋关节置换。最近还报道研制出一种结合了氧化铝的生物特性及铠氧化锆的机械特性的新型物质，这种混合陶瓷比氧化铝陶瓷的磨损率低，在模拟人上进行的初步实验结果具有一定的应用前景[8]。

3.3碳素材料：碳纤维有利于生物组织攀附生长，可用于人工肌腱和韧带的置换[14]。低温裂解碳又称各向同性碳，是将烃类气体在高温下炭化，可以直接蒸镀在人工关节的运动磨损表面，作为减磨涂层。类金刚石膜(DLC)亦称金刚石样碳素膜，是一种非结晶的碳氢化合物，具有良好的细胞相容性、血液相容性及高耐磨性高硬度等特点，可以沉积于人工关节表面。作为聚乙烯的对抗面，DLC同氧化铝、钴基合金的耐磨相当，可显著改善矫形装置的磨损，是一种很有发展前景的膜材料。

纳米生物材料在骨科领域研究最广泛的是用作组织工程支架材料。理想的基质支架材料不仅需要具备良好的生物相容性、适度的生物降解性、良好的结构相容性、良好的表面相容性以及特定的生物活性，还必须使材料表面能够促进种子细胞的黏附与生长，并能通过表面修饰、控释生物分子或对环境刺激做出响应等机制对种子细胞的黏附和生长进行调控。纳米生物材料的开发为这种高度仿生或“智能”型基质支架材料的研制提供了可能[9]。

近年来，随着生物医学工程、医学分子生物学、基因工程、组织工程学、材料科学、纳米技术的的迅速发展，利用不同的生物材料复加工，组配成理想中具有多种生物活性的人工骨将成为现实。

参 考 文 献

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