雙能X射線骨密度儀臨床應用中的質量控制

杜 娟 李 夢 趙 鵬 種銀保*

隨著雙能X射線骨密度儀的不斷應用發展,骨質疏松的診出率也不斷提升,但臨床仍發現有不少的骨質疏松癥被漏診和誤診.依據國家計量檢定規程《X、γ射線骨密度儀》(JJG1050-2009)[1]進行計量檢定,均滿足上述規范要求,設備檢定結果為合格.

醫學上的骨密度就是測量人體骨鹽,主要由鈣和磷兩種無機物組成,存在形式為高度結晶形成的羥磷灰石[2].常用的有骨礦物質含量(bone mineral content,BMC)和骨密度(bone mineral density,BMD)這兩個概念.BMC骨礦含量是指沿骨軸線方向,每厘米骨段所含的骨礦物質,包括骨的礦物質量和有機質量,單位為g/cm;BMD是指垂直測量射線入射方向上單位面積骨的礦物質面密度,單位g/cm2,一般小數點后保留三位數.通過定義可以看出采用"骨密度"這一醫學概念可以避免不同位置的骨寬差異,使得同一骨段不同掃描位置的數據具有可比性,并可用于不同個體、群體間的比較以及標準值范圍的建立.

1 BMD的定義與診斷判定依據

醫學BMD診斷分級中,使用T值和Z值將被測者測量數據與數據庫中他人結果進行比較計算,根據結果對骨質流失進行判斷,提出相應的治療方案.其中T值表示被測人的BMD與同性別年輕人的對照組之差別;Z值表示被測人的BMD與同性別、同年齡對照組的平均BMD差別[3].根據T值或Z值進行風險骨折的評估或是骨質疏松年齡的預測.

早在1994年世界衛生組織(World Health Organization,WHO)就提出了骨質疏松癥的診斷標準,該標準主要依據雙能X射線吸收測定法(dual energy X-ray absorptiometry,DXA)對腰椎、股骨近端和橈骨遠端的測量結果加以判定,具體判定標準為:DXA測量BMD或BMC測量結果的T值≥-1 SD者定為正常人;-1 SD>T值>-2.5 SD者定為低骨量;T值≤-2.5 SD者定為骨質疏松癥.嚴重骨質疏松癥是指T值符合骨質疏松癥診斷標準,并伴有一處或多處骨折者[4].中國老年學學會骨質疏松委員會(Osteoporosis Committee of China Gerontological Society,OCCGS)和中華醫學會骨質疏松和骨礦鹽疾病分會前后研究推出了相應的骨質疏松診斷標準,見表1.

表1 骨質疏松判定標準

2 DXA診斷骨質疏松漏診和誤診原因分析

2.1 雙能X射線骨密度儀的測量誤差

雙能X射線骨密度儀測量誤差分為系統誤差、隨機誤差和操作誤差3種.

2.1.1 系統誤差

系統誤差(即準確度)是指骨密度儀的測量值與真實值之間的差異.目前,生產雙能X射線骨密度測量儀的廠商較多,生產的骨密度儀自身的掃描方式、元器件性能、掃描圖邊緣線分析模型、BMC和BMD骨密度值數據算法以及環境溫濕度對能量探測器均有影響,且標定校正方法各有不同,導致同一被測者由不同的品牌儀器測量所得到的結果不盡相同.并且,即使是同一廠商生產的不同型號的儀器所得出的結果也存在一定的差異,系統誤差約為12%~15%[6-7].

2010年實施的國家醫藥行業標準《雙能X射線骨密度儀專用技術條件》(YY/T0724-2009)[8]中對產品的準確度并未進行量化,仍表述為"準確度:產品標準應規定骨密度儀對BMD測量的準確度."行業標準未統一.2009年10月實施的國家計量檢定規程《X、γ射線骨密度儀》(JJG1050-2009)中規定"雙能X射線骨密度儀骨密度:在廠商規定的正常使用條件下,儀器對腰椎體模的BMD值分別為0.5 BMD/g.cm-2、1.0 BMD/g.cm-2和1.5 BMD/g.cm-2三個椎骨樣品分別進行測量,測量結果或經校正后的結果,與樣品相應的實際值相比,其中最大相對誤差絕對值不應>10%"檢定規程所允許的系統誤差還是相對較大,如果受檢者的BMD值處于臨床判定界限-2.5,系統誤差為10%,其實際BMD不滿足判定骨質疏松的標準,此時就易出現誤診.

2.1.2 隨機誤差

隨機誤差(即精確度,重復性)是對同一骨體模或同一被測人的某一部位在儀器相同,環境條件相同下重復測量后求變異系數(coefficient of variation,CV),或稱相對精確度誤差,其計算為公式1:

雙能X射線骨密度儀的隨機誤差主要來源于骨密度儀X射線發生器和球管的輸出漂移、掃描機械走位的精密度以及掃描速度穩定性等多種因素.由于臨床上對骨質疏松患者進行藥物療效跟蹤,比較治療前后BMD的變化,需要確定BMD的變化是確實的治療效果,或是由骨密度儀的隨機誤差引起.如果由骨密度儀的重復性引起的變化則是無效變化.

我國2010年實施的國家醫藥行業標準《雙能X射線骨密度儀專用技術條件》(YY/T 0724-2009)中重復性的規定是"5.4.2對同一體模在同日和多日進行重復測量,所測骨密度值的變異系數CV≤1%".2009年10月實施的國家計量檢定規程《X、γ射線骨密度儀》(JJG1050-2009)中規定"5.1.2雙能X射線骨密度儀骨密度:在廠商規定的正常使用條件下,儀器對腰椎體模中的BMD接近于1 g/cm2椎骨樣品進行測量,其重復性不應>2%".因此,骨密度儀的隨機誤差即重復性過高也會引起治療效果的誤判.

2.1.3 操作誤差

骨密度儀操作誤差是操作醫生在操作準備、體位設置和掃描分析過程中出現的誤差,并且融合在系統誤差和隨機誤差中,可通過培訓減少到最小.

(1)準備工作誤差:①體內、體表及衣物的高密度物質,放射性物質的影響,骨畸形、增生和減少的影響;②盡可能給被測量者蓋上床單,移開衣服測量.

(2)體位放置的誤差:①腰椎軸線傾斜、偏移,人為側彎;②髖部測量中股內旋角不準、不穩定,股軸線設置不標準;③前臂測量放置不標準化;④測量應為非優勢側;⑤測量過程中未制動.

(3)掃描分析誤差:①腰椎分析圖的分椎線和邊緣線不準,有明顯硬化、增生應改測股骨頸;②所測腰椎序列錯誤,有文獻[9]曾報道,對50例青年女性統計,其下移一個椎骨平均BMD增高6%;③股骨頸軸線放置不標準,股骨頸感興趣區域(region of interest,ROI)位置不穩定或和坐骨相重.

2.2 DMB值參照數據庫及醫生診斷標準不同造成差異

2.2.1 骨峰值的年齡選擇及設備參照數據庫

由于T值是通過測量結果與參照人群骨峰值的均值和標準差(standard deviation,SD)比較換算得出的結果,故骨峰值的選擇勢必會影響其T值的結果.以往有關文獻中的峰值年齡范圍選取有所不同,有選取20~29歲、20~39歲及20~50歲等.然而,1994年Kanis提出的骨質疏松癥診斷標準中的峰值年齡為女性25~50歲.因此,統一峰值的年齡范圍對DXA測量結果的分析至關重要.目前,多數DXA采用的NHANSⅢ數據庫中的峰值年齡范圍是20~29歲.

現有雙能X射線骨密度儀生產廠商的參照人群數據庫均不同,有按照歐美人群,也有采用亞洲人群,還有采集中國人群的骨密度形成的數據庫,因此會對儀器測量BMD值的換算有直接影響.

2.2.2 診斷標準不同或不遵從標準

隨著診斷技術的不斷提高和診斷標準的不斷更新,不同的醫生采用的診斷標準不一樣,即使同樣使用DXA測出BMD值也會出現不一樣的診斷.此外,即使使用統一標準,但對標準理解不透測,或者不完全按照標準進行檢測診斷,也會出現誤診和漏診.骨質疏松癥的基本診斷是以雙能X射線骨密度檢測儀檢測受檢者腰1~4椎、左髖和右髖3個部位的骨密度平均值,以最低值做為診斷依據而得出診斷結果.許多醫院習慣于只出據腰2~4椎加左髖或右髖的檢測結果,造成骨質疏松癥的漏診.

3 DXA測量骨密度儀診斷質量控制

使用DXA測量骨密度并進行骨質疏松診斷是系統而嚴謹的過程,要提高準確性,減少誤診和漏診,需要進行質量控制[10].

3.1 儀器日常質量控制

對雙能X射線骨密度儀進行日常質量控制,使用廠商配備校準模型,按照各骨密度儀廠商的質量控制方法與步驟每日進行一次質量保證(quality assurance,QA)測試,如測試未通過,則重新測試,必要時聯系廠商.記錄測試結果并統計骨密度CV,取連續10 d或者25 d的QA數據繪制校正圖,進行日常儀器重復性的質量控制.

3.2 定期對儀器準確度進行校正

我國2009年頒布的國家計量檢定規程《X、γ射線骨密度儀檢定規程》(JJG 1050-2009)[1]明確了骨密度儀的計量性能要求,強調其計量檢定的重要性.依據規程的計量性能要求,檢測人員利用四肢體模和腰椎體模對雙能X射線骨密度儀的重復性、測量結果的誤差、輻射防護性能等項目進行檢定和校正.各使用單位應至少一年一次邀請當地計量院對儀器的準確性進行校準,如校準結果不符合使用要求應聯系廠商進行調試.

3.3 規范操作和診斷流程

由于使用雙能X射線骨密度儀在檢查操作過程或診斷過程中存在誤診和漏診隱患,因此各醫院規范DXA標準操作流程以及診斷流程,及時對照更新的國際或國家骨質疏松診斷標準,并強化進行操作培訓與考核,避免因操作或診斷不當造成的誤診.

3.4 多品牌雙能X射線骨密度儀測量結果數據換算

醫院采購不同品牌雙能X射線骨密度儀導致測量結果不一致,應由醫院組織各廠商聯合進行臨床實驗,建立各廠商DXA測量數值換算公式,使不同品牌型號骨密度儀的測量結果具有參考診斷意義.

在目前各品牌設備無法統一數據庫,未建立換算公式,各廠商設備測量結果有差異的情況下,骨質疏松患者盡量在同一醫院同一儀器上進行復查,能夠給醫生有效的診療提示.

4 結語

雙能X射線骨密度儀檢測是診斷骨質疏松的"金標準",由于儀器、人員、環境及標準等因素使測量結果不一致而造成的骨質疏松誤診漏診,應從嚴格做好日常質量控制、規范操作流程、定期進行計量校準等方面著手,以保證儀器在高精度、高準度下運行.