许多疾病及人体衰老的过程直接影响到骨的代谢，使骨骼的骨矿物含量（bone mineral content，BMC）发生变化，骨矿物含量下降可导致骨质疏松症的发生，骨密度的定量测定是反映骨质疏松的程度，预测骨折危险性的重要依据。

由于骨密度测量的仪器日益改进和先进软件的开发，可用于不同部位的骨密度定量测定，其测定的精确度也显著地提高。骨密度的定量测定除了可以诊断骨质疏松症外，还可用于临床药效观察和流行病学的调查。

骨密度测量的结果判定，是基于患者与正常年轻人的骨密度平均值对比，来诊断是否存在骨质疏松的，测量结果与正常年轻人数据两者之间涉及一个标准差（SD）。根据世界卫生组织（WHO）的诊断标准，骨质疏松症的定义基于骨密度水平，骨密度在年轻人平均值的1个标准差内（+1~-1SD）为正常；骨密度低于年轻人平均值1~2.5个标准差（-1~-2.5SD）为低骨密度；骨密度低于年轻人平均值2.5个标准差（低于-2.5SD）为骨质疏松症；骨密度低于年轻人平均值2.5个标准差，伴有一处或多处骨质疏松性骨折为严重骨质疏松症。1996年日本在修订骨质疏松标准中，已弃用标准差的表示方法，而采用百分率（%）的表示方法。参考世界卫生组织（WHO）的标准，结合我国国情，以种族、性别、地区的峰值骨量（均值为M）为依据，＞M＜1SD为正常；M＜1~2SD为骨量减少；M＜2SD为骨质疏松症（根据诊治的要求分为轻、中二级）；M＜2SD伴有一处或多处骨折，为严重骨质疏松症。参考日本1996年改动版的标准，SD不便应用时，可用骨量丢失百分率（%）诊断法，＞M＜1%~12%为正常；M＜13%~24%为骨量减少；M＜25%为骨质疏松症（根据诊治的要求分为轻、中二级）；M＜25%伴有一处或多处骨折，为严重骨质疏松症。

怀孕妇女、在2~6天内口服了一些使图像有显影的药物、最近进行了放射线核素检查、脊柱严重畸形或脊柱上有金属内置物者，是相关骨密度仪和相关部位测量的禁忌证。临床常用的有单光子吸收测量法、双能量X线骨密度测量法、定量CT测量法和定量超声骨质测量法等方法。

单光子吸收测量法（single photon absorptiometry，SPA）是20世纪80年代初引入我国，其具有准确性高、精度好、易操作、费用低、辐射量小等优点，一般多用于测量桡骨或尺骨中远1／3段的骨密度值，在临床上有一定的使用价值。

SPA需要γ射线源、探测器和介入其中的电子设备组成单光子吸收测量仪，主要是测定γ射线束经过测定骨质被骨组织吸收衰减的量，以获得骨密度值，然后经过电子设备将结果显示出来。SPA所用的γ射线源有： ¹²⁵I（碘），主要用于桡骨干的测定； ²⁴¹Am（镅），用于股骨、肱骨等大骨的测定。

将受检部位置于核素源与探头织成的共轭空间内，受检部四周用软组织等效物包绕（如水囊），因软组织对γ射线有一定的衰减作用，个体软组织厚度不同会影响测定的结果。为了消除个体软组织差异的影响，被测定肢体应放入等厚的水浴中或用水袋填在肢体周围来测量，水和软组织对γ光子的吸收大体一致，使骨周围软组织保持均匀一致而不影响测量的效果。探头接受的光束经计算机进行计算及边缘校正，其数据及图形可在荧光屏上显示，也可由打印机打印。

由于不同部位的软组织均匀厚度不同，皮质骨与松质骨的比例不同（松质骨血运丰富，代谢较快，对骨矿物含量变化很敏感）的原因，测量的部位直接影响了测量的结果。通过对全身各处的测量，发现桡骨是测量的最佳点，桡骨远端1／3点及远端1／10点皮质骨占较大比例，测得的骨矿物含量（bone mineral content，BMC）的曲线基本一致，在实际测量中较稳定，且有一定的敏感性，是最常选用的测量部位（表5-19-1）。

双能量X线骨密度测量仪（dual energy X-ray absorptiometry，DEXA）是于1987年在国际上投入市场，我国DEXA的使用几乎与国外同步。DEXA具有省时、减少了辐射、扩大了检查范围、提高了敏感性等优点，DEXA克服了SPA的虽能够用于测量周围骨骼的骨密度变化，但骨质疏松早期其骨量的变化首先发生在富含松质骨的区域（如中轴骨），而恰恰周围骨骼却相对缺少松质骨，和无法准确地测量一些软组织变异大的较厚部件（如脊柱、髋关节及全身等）等缺点，使测量图像更清晰，测量结果的准确性与精确性更高。

骨密度测量无论是X线还是γ射线，都是利用对入射光子束在低能状态时通过骨骼而产生的主要能量衰减的检测和分析而进行的。通过骨与软组织层的光子能量大小，由入射光子能量、穿过物体性质及厚度决定的。

DEXA用X线为放射源进行测量，主要用两种X线球管来模拟产生双光子能量，即转换能量X线球管和具有稀土滤过器的恒定潜势X线球管。通过以上两种X线源系统产生的能量穿通人体后，不但可以计算骨矿物含量，同时还可计算身体的脂肪组成分和肌肉成分及总质量。

腰椎是DEXA最常用测量点，其感兴趣区域（regions of interest，ROI）包括L _1-4或L _2-4，并把它作为估计脊柱骨量的试量点。一般讲，脊柱中骨量估计有130g，而腰椎中的ROI区域一般骨矿物含量为35g，相当于脊柱总矿物含量的1／4。胸椎由于有胸骨和肋骨的阻挡，不适合进行骨量估计。

测量时患者仰卧于检查台上，两小腿搭在一支持物上，以减小脊柱的生理前凸，使椎间隙尽可能与X线束平行，来提高分辨单个椎体的骨矿物含量（RMC）或骨矿物密度（bone mineral density，BMD）。腹部的厚度一般应在15~20cm之间，如果超过30cm会使机器过高或过低估计脊柱的BMD。

腰椎扫描范围，一般采用L _2-4，即从髂前上棘下2.5~5cm至肋骨剑突下。也有采用L _1-4，因整个腰椎中L ₁的BMD最低，所以L _1-4的BMD可能会轻度下降。脊柱后凸畸形者，扫描范围应从L ₅~T ₁₂并显示两侧肋骨，这样才能完全显露腰椎，以便定位测量。

骨密度测量完成后，其报告单将提供骨矿测量图像、测量数据、质量控制信息以及年龄、性别、民族的同龄与年轻人的对照正常值。不同厂家生产的设备其提供的参考值也不相同，每一厂家生产的DEXA测量仪，均将同性别、同年龄对照组及同性别年轻人对照组的RMD标出在正常图像上。通过骨密度测量报告单，我们可以了解到：机器的运行状态是否符合要求，扫描是否符合所希望的区域，质量是否符合要求，对测量得到的数据进行分析比较。

当脊柱有侧弯畸形时，其测量图像将出现明显的变形，这样的测量数据与正常数据比较，其可信度小，骨折危险性的估计也不可靠，故其最可靠的数据是自身比较，即间隔一定时间后再测量，控制同样条件，并进行比较。

对于脊柱压缩性骨折或其他不正常脊柱存在时，不管扫描图像上是否出现这些不正常椎体，均应将其除外。对于一个压缩骨折的椎体，其骨密度与其他椎体比较可高、可低或相等，通过骨密度来检测骨折危险性将显得不可靠，况且压缩性骨折有时不能通过骨密度测量图像来鉴别出来，而必须由X线片来鉴别，因为骨密度测量仪不是诊断骨折的工具，而是预测骨折危险性的工具，不可能代替X线片。在测量过程中，不管是否存在畸形椎体，均应采用标准的ROI，即L _2-4或L _1-4，其畸形椎体的去除应放在最后分析数据时再定，这样可避免许多人为的偏见，使数据更为准确。另外在选择ROI时，不应该少于两个椎体，L ₅也不应该包括在内，因为L ₅的BMD值往往比平均值高，其可能是受髂前上棘的干扰，故一般不用L ₅的BMD值。

由于脊柱后1／3是棘突、横突、椎弓根等富含皮质骨的区域，而骨质疏松又往往首先发生在松质骨区域，因此侧位测量可除外脊柱的后1／3部分。此外，由于老年人有腹主动脉钙化及腰椎小关节的退行性改变，这些在前后位腰椎测量时不易剔除，而侧位测量可以避免，椎间盘钙化、Schmorl结节及骨刺等在侧位测量时均可除外。

L _2-3是标准的ROI扫描范围，但随着技术的提高，L _2-4也被利用。不同的ROI所反映的皮质骨和松质骨的骨量变化不一样，在椎体上的松质骨骨量下降首先发生在椎体的中央区域。什么样的ROI就足以影响估计骨强度和预测骨折的发生，目前还不十分清楚，因此在测量时，必须规定ROI的尺寸大小和位置，以便对比。

严重的脊柱侧弯、严重的胸椎畸形、L _2、3压缩骨折、腰椎有先天性或后天性变化及明显肥胖者，不易进行侧位扫描。

不同型号DEXA的侧位图像及数据也不同，但其数据报告单上标有仪器的质量控制数据，测量ROI的RMD、BMC及面积，正常值对照。

股骨近端是一个最重要的研究和测量骨量和密度的骨骼区域，特别是DEXA的出现，促进了对股骨近端骨丢失即骨质疏松的研究，从而加深了对骨丢失、预测骨折等的了解。

在骨强度的研究中，股骨近端的骨量及结构是一个重要的因素。由于负重，股骨上端分为压力和张力两组骨小梁，并以股骨颈中轴为界，并且互相平衡，另外还有二级张力和压力骨小梁。随着增龄，股骨近端皮质骨及骨小梁渐渐变薄，其松质骨骨量减少所出现的空间被脂肪所填充，同时其红骨髓也逐渐被黄骨髓所代替。其股骨近端的骨丢失与脊柱椎体不同，第二级张力和压力骨小梁首先丢失被吸收，Ward三角变得易于辨认同时空间加大，然后张力骨小梁萎缩、吸收，最后压力骨小梁也变得稀松，骨小梁的肥厚不多见，但股骨上端髓腔变大；在脊柱上，椎体的水平位置小梁首先丢失，重力作用使垂直骨小梁变得肥厚，但骨小梁表面减少，整个椎体呈现微小骨折修复、肥厚等慢性病变，最终导致畸形和压缩骨折。

松质骨、股骨近端的生物力学特性、骨矿物含量与股骨近端骨强度有明显的相关性，骨密度的变化不能完全反映生物力学的性质及宏观和微观结构的变化，理想的方法应该是同时进行骨密度及骨结构的测量来估计骨强度的变化。

在髋部测量中，为了获得高准确性BMD，ROI的选择非常重要，被测量者应平卧于检查台上，足尖朝上，被测量的足斜束在足靠板上（foot holder），保持特殊的摆放位置，以便确保适当的旋转，获得了理想的旋转角度，这点是非常重要的，而不是靠参考足或下肢的旋转来确定股骨上端的旋转角度。始扫描的其分辨率为1mm，在监视器上显示出来。当摆放位置不佳或有移动时，必须调整后重新开始扫描。扫描应包括整个股骨头、大粗隆及小粗隆下1.5cm的股骨干近端。对于测量怀疑有骨质疏松或预测骨折的病人，必须测量非优势侧股骨上端。

股骨上端是一个重要的ROI，为了确定ROI的位置，设定了一条通过股骨颈的中轴线以便于计算。股骨颈ROI应该垂直于股骨颈的轴线，应包括股骨颈及两侧的软组织，不包括粗隆及坐骨。不同的仪器给定的ROI尺寸大小不一样，其测定的BMD也稍有不同，除非有非常低的BMD出现，否则不会出现明显的差异。随着股骨颈ROI的确定，Ward三角ROI及大粗隆ROI也基本上可以确定了。

股骨上端测量的准确性，受到多种因素的影响，如被测者的厚度、被测骨到检查台平面的距离、股骨颈周围和骨内的脂肪含量、下肢的位置等因素，都将对测量的准确性产生影响。

测量前臂的单光子骨密度测量仪（SPA），简单低廉、易于操作，准确性误差为2%~4%，精确性误差为6%左右，作为一种普查工具是十分有效的，但用桡骨测量去预测其他部位的骨折发生是不可靠的，用其监测药物疗效也是不可靠的。现在也开展用DEXA来测量桡骨，其精确性与SPA相似，但准确性提高，这是由于重复定位误差减少了。用DEXA可在桡骨远端，易于出现骨折的区域进行测量，而且不用软组织等效物，使操作更为准确，减少了病人的不便。

DEXA测量时，让被测量者的前臂放在检查台上，用一个特制的装置来摆放其前臂，测定尺骨鹰嘴到尺骨茎突的距离，输入计算机以便让测量自动定位，采用直线往返式扫描腕部及桡骨远端。ROI包括松质骨含量大的区域，如桡骨超远端和大部分皮质骨、桡骨中点及桡骨远端三分之一点。在报告单中有机器的质量控制数据、测量区域、感兴趣区域（ROI）、与正常同龄人和年轻人的比较值即Z区和T区及正常范围。

DEXA测量要优于SPA，主要是：ROI的选择是自动的，而不是靠表面的骨性标记来确定；每一个区域均可进行回顾性分析研究；可确认导致不准确结果的微小骨损伤；与SPA相比DEXA的校正能力可提供理想的BMD和BMC值；测量不受前臂厚度、局部脂肪沉积等因素的影响；测量时间短；扫描图像分辨率高，准确性高。

定量CT（quantitative computed tomography，QCT）是20世纪70年代中期在国外发展起来的，80年代中后期引入我国。QCT在骨质疏松的研究领域占有重要的地位和具有独特的作用。它能精确地选择特定部位的骨测量BMD，能分别评估皮质骨和松质骨的BMD。而且QCT的测量不受相邻组织的影响，其测量结果具有较高的敏感性和准确性，也具有较高的重复精度。QCT的测量结果受到设备因素、操作者技术、受检者等方面的影响，近年来随着CT机的不断完善，动用了各种理想软件，使得QCT检查过程日趋标准化，其测量结果也更加可靠。

QCT所使用的设备是普通的全身CT扫描机，其扫描部位选择L _1-4或T ₁₂~L ₃的两个连续脊椎段。受检查者仰卧于检查台上，以每一椎体的中部与终板平行的层面决定扫描架的倾斜角度，进行轴位体层扫描。CT扫描重建后显示的图像，实际是由像素反映出的组织衰减系数。于每一椎体层面内选择兴趣区，提取其内的CT值，然后通过特殊设计的计算机软件或公式就可校正并计算出BMD，以每毫升或每立方厘米内所含磷酸氢二钾K ₂HPO ₄（相当于骨矿密度）的当量浓度（mg／ml或cm ³）来表示。QCT检查过程日趋标准化，其测量结果也更加可靠。

QCT的X线发射源的能级，常用的有单能定量CT（SEQCT）和双能定量CT（DEQCT）两种。一般采用单能QCT，不过其测量的准确性误差较大，且易受小梁骨骨髓内的脂肪成分影响，使测得的BMD值比实际值低。选用DEQCT则可改善测量的准确性，但该技术的重复精度较SEQCT低，且放射剂量大，一般不作为常规使用，仅在某些离体的实验研究或需要高准确度的临床研究中应用。

目前常用的测量兴趣区有三种，即位于椎体松质骨前部的椭圆形兴趣区（elliptical ROI）、去除皮质兴趣区（peeled ROI）和综合兴趣区（integral ROI）。其中，椭圆形ROI受椎体内密度变异的影响较小，在显示随年龄增长而减少的BMD敏感性较去除皮质ROI为佳；去除皮质ROI测量的重复性比较高，有利于随访结果的比较；综合兴趣区的测量可比较松质区内与皮质区BMD的比率关系，为区分正常和疾病时骨的状况提供了新的信息。

随着椎体节段的向下延伸，其测量值呈现降低的趋势。一般认为，L ₁和L ₂所计算的均值就能很准确地代表整个腰椎的测量值。但如果旨在纵向性随访BMD的变化，例如临床药效鉴定研究等，则扫描节段应包括T ₁₂~L ₃或L _1-4四个椎体。

根据定量CT检查所检测到的BMD，可以确定骨量减少的程度，以协助对骨质疏松做出诊断。

可以对各种代谢性骨病所造成骨丢失的发展进程，以及治疗的效果进行随访。应用QCT可以在1~2年内观测到BMD的变化，且比较敏感。但长期精度略差。

QCT在区分脊椎骨折人群与非骨折人群的能力上，较其他放射性检查法为高，用QCT测得的正常组和脊椎骨折组之间的BMD差别要大。一些研究提出了骨折阈值这一概念，Genant等认为，可将BMD 50mg／ml作为重要的参考数据，如果BMD低于该值可能视为发生骨折的高危险信号。

造成骨折的因素并非仅仅由骨量（BMC）所决定的，而是与骨量和骨结构两种因素共同相关。骨密度测量仪能够精确地测定骨量的变化，而不能测定骨结构的变化，所以单纯用骨量变化难以对骨折作出准确解释。

骨强度是指骨的弹性、抗外力的强度，是骨折敏感性的决定因素。尽管骨强度与骨密度之间有较好的相关性，同时骨密度变化能够代表70%~80%的骨强度变化，但这些仍不能满足临床的需要。

超声波骨质测量仪的出现受到广泛的关注，并取得了较好的结果。超声波仪器具有体积小、操作移动方便、没有任何放射线损害的优点，有希望成为一种早期诊断和骨折预测的理想检查方法。

超声测量就是利用超声特性，即超声波的反射和穿透衰减来评价骨的力学特性。超声波是一种机械波，当它经过骨骼时会引起皮质骨和网状的小梁骨小范围的振动，通过对超声速率或超声衰减以及定量超声波测量参数的评估，将能够推断出皮质骨和松质骨的机械特性，从而可以了解到整个骨骼的强度，最大疲劳载荷以及骨折的危险性。

超声测量的主要参数有，超声波传导速度（ultrasound transmission velocity，UTV）和超声振幅衰减（broadband ultrasound attenuation，BUA）。UTV又称声速（speed of sound，SOS），为单位时间内的传播速度（m／s），BUA是指由于骨和软组织对声波吸收和散射而使超声能量信号减低，测量其随频率变化的声波衰减值，单位是Db／MHz。

关于定量超声骨质测量的测量点，虽然目前还无统一的、有说服力的评价，但是我们仍然可以看出其测量部件的选择：一部分是选择富含松质骨的区域，如跟骨；另一部分是选择皮质骨含量高的部位，如胫骨中段；还有取皮质骨与松质骨呈一定比例的部位，如髌骨和指骨干骺端。有关超声测量仪测量的正常参考值，各厂家提供的十分有限，各地的参考值尚未建立起来，使得临床测量受到一定的限制。为此，我国许多学者都在致力于确定中国人群不同部位骨骼的正常参考值范围。

被检查者把足跟固定在水温恒定的测定槽中的水里，在跟骨的一点，从0.1~2MHz（中心频率0.5MHz）的低频波脉冲间断放射，通过计算机解析，算出跟骨透过后的超声波传导速度（SOS）和超声波衰减系数（BUA）。

用这一方法进行测量的仪器主要有：

该仪器除了测量BUA和SOS两个参数外，还能计算出另一个参数Stiffness，该参数是BUA和SOS两参数的结合，更能反映骨质的变化。

该仪器测量的是SOS和BUA两种参数。

该仪器是一种可以成像跟骨的超声设备，故可以进行ROI区域分析，从而提高了测量的准确性。

把探头触及被检查者的髌骨，左右髌骨各测量5次超声波传导速度。先用计算机测定两探头之间的距离，从探头间的超声波传导时间计算传导速度。Signet公司的Osteop-technology型超声骨质测量仪，就是利用这种方法测量SOS参数的。

把探头放置于被检查者的胫骨上，利用超声波的反射原理来测定皮质骨的SOS参数，从而确定骨的脆性程度。以色列的Myried公司生产的Sound-scan 2000型，就是利用这种方式进行测量的。

把探头放置于被检查者的近节指骨远端干骺端，并分别测量示指、中指、环指及小指的同一部位，取均值计算振幅SOS值。测量仪器如意大利IGEA公司的DBM sonic-1200型。

大量研究表明，定量超声（QUS）测量可以表达骨质疏松的状况，然而由于该种仪器的准确性误差仍不十分清楚，以及QUS测量结果与骨密度测量呈适中相关，所以目前只能与骨密度测量结果相结合来进行骨质疏松的评估。

关于骨折危险性的预测，目前只有跟骨超声骨质测量仪具有纵向和横向的比较结果，且显示了较好的预测骨折能力。

在这方面目前的研究甚少，但随着长期观察的临床资料不断完成，以及超声波技术本身的不断提高，定量超声测量能够胜任这一工作。

BUA和SOS都受骨密度的影响，当测量两值后，通过一定的数学公式可计算出骨密度值。但其精确性及与DEXA测定值的相关性较差，其应用还需进一步的研究和完善。