用DXA测量大鼠骨密度和身体成分的精密度
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( 1. 暨南大学附属第一医院核医 学科 ,广东 广州 510630; 2. 暨南大学医学院护理系内科 ,广东 广州 510632)
[摘 要 ] 目的 :采用双能 X线吸收法 (DXA)进 行大鼠 骨密度 (BMD)和 身体软组 织成分 测量的 精密度试验 ,探讨 DXA对 大鼠骨密度和身体软组织成分测量结果 的可靠性 。方法 :对 30只 SD大 鼠进行了 DXA二次重复 扫描 ,采 用小动物专用软件分 别分析大鼠上肢 、下肢 、躯干 、全身等部位的 骨密度 ,以及脂肪 ( fat) 组织 、肌肉 ( lean)组织 和 fa t百分 比 ,计算其 精密 度 (以变异 系数 的均 方根 RM S - CV表示 ) 。结果 : SD大鼠全 身骨密度测量精 密度 ( RMS - CV )为 0. 9% ,最小显著变化值为 01003 g/cm2 ;大鼠全身软组织成分 :脂肪 、肌肉组织的 含量和 fat组 织所占 软组织的 百分比 的精密 度分别为 9. 6%、1. 3%和 9. 7%。结论 : DXA能较准确测量大鼠全身骨密度和软组织成分 。 [关键词 ] 双能 X线吸收法 ; 骨密度 ; 身体成分 ; 精密度 ; 大鼠 [中图分类号 ] R81 [文献标识码 ] A [文章编号 ] 1000 - 9965 ( 2006) 02 - 0272 - 03
骨密度和身体软组织成分测量结果的可靠性 。
1 材料与方法
(1)材料 : SD系雄性大鼠共 30只 (由广东省实验动物中心提供 ) , 4月龄 ,体重 410～450 g。
腹腔注射质量分数为 3. 0%的戊巴妥钠液 (1 mL / kg)麻醉后进行 DXA 扫描 。
(2)方法 :每只大鼠接受两次 DXA 扫描 ,在两次测量之间由同一操作者对大鼠进行重新
0. 140 ±0. 001
0. 9
0. 003
表 2 30例大鼠相应部位软组织成分测量精密度 ( RM S - C V, % )
测量内容 脂肪组织
肌肉组织 脂肪组织成分百分比
上肢 16. 5 13. 6 16. 1
下肢 12. 9 8. 0 7. 8
躯干 9. 9 1. 5 8. 5
全身 9. 6 1. 3 9. 7
测量部位 头部 上肢 下肢 躯干 肋骨 骨盆 脊柱 全身
1 ) 95%可信区间
表 1 30例 SD大鼠相应部位 BM D ( �x ±s)短期精密度测定结果 1)
BMD / ( g·cm - 2 )
RMS - CV / %
L SC / ( g·cm - 2 ) 1)
0. 215 ±0. 004
2. 0
[收稿日期 ] 2005 - 07 - 06 [基金项目 ] 国家教委回国人员科研资助项目 (教外司 96644号 ) [作者简介 ] 弓 健 (1977 - ) ,男 ,医师 ,硕士研究生 ,研究方向 :临床核医学 . 通讯联系人 : 徐 浩
第 2期
弓 健 ,等 : 用 DXA测量大鼠骨密度 和身体成分的精密度
计算骨密度短期精密度的意义 : ①干预治疗的效果必须大于 LSC时才能被认为是有意义 的 。 ②当骨密度变化率一定时 ,提高测量短期精密度可相应缩短随访骨密度测量的时间间隔 。 ③在临床药物对照实验中 ,骨密度的干预改变近似于重复测量误差 ,测量短期精密度可以提高不 同治疗组之间骨密度比较的可信度 。 ④短期精密度的提高可显著减少研究中的样本需要量 。 ⑤ 短期精密度的提高可以在不影响结果的情况下缩短受试时间 ,有助于减少研究的经费 [2 ] 。
The study of th e pr ecision of b on e m in era l den sity an d bod y com po sit ion m ea su r em en t in ra t s u sin g D XA
GONG J ian1 , WU Q iu 2lian2 , XU Hao1
2 73
在目前各种骨密度 (BMD )定量分析方法中 ,双能 X线吸收法 (DXA)因其操作简单 、对病 人辐射剂量低 、检查时间短 、测量精确度与准确度相对较高等优点已被公认为金标准 [ 1 ] 。DXA 可以在一次扫描中同时测定骨密度和身体不同组织成分的含量 ,为临床和基础研究提供重要 的相关信息 。本文通过对大鼠 DXA骨密度和身体软组织进行精密度试验 ,探讨 DXA 对大鼠
影密度 ) ;并计算大鼠脂肪 ( fat)和肌肉 ( lean)组织的质量 ( g)和 fat组织所占软组织的百分比 ,
其精密度并用由变异系数的平均方根 (RM S - CV)来表示 。所有大鼠的测量在 1 d内完成 。
n
6 (CV2 )
RM S - CV =
i= 1
( n为测量对象的个数 )
(1)
DXA释放两种高低不同能量的射线 ,可以将不同密度的组织吸收量进行校正而计算出相 应组织的吸收量。由于吸收量与射线所穿过的组织量呈正比 ,可以方便地计算出特定部位的 软组织成分含量。与其他软组织测量方法 (如体积描记法 、水下称重或气体置换法 、同位素稀 释法 、生物电阻抗分析法 、整体计数 - 中子激活法 、近红外线相互作用法 、CT、MR I)相比 ,具有 简单 、快速 、安全、经济等优点 ,尤其在动物实验中 , 如果需要测量活体的体成分 , DXA 更有其 他方法不可比拟的优势 。但同 DXA 骨密度测量一样 , DXA 测量软组织时也存在一定误 差。 如何降低测量误差在结果数据中的影响 ,有必要进行相关测量的精密度试验 ,因为精密度是保 证准确度的先决条件 ,测量值之间的离散程度直接影响到实验结果的可信试行重复性 。DXA 所测量的 lean组织并不代表实际解剖学上的实体 ,而是所有具有非脂肪化学成分的软组织 , fa t组织亦不是单指脂肪组织 ,而是所有软组织中脂类元素成分的总合 [ 6 ] 。测量时 ,软组织难 以像骨密度测量那样可以根据明确的骨骼标志进行感兴趣区划定 ,这导致不同次测量时存在 干扰因素造成的偏倚。国外 B ertin等 [ 7 ]报道有关 DXA 测量大鼠全身 fa t组织的 CV为 3. 0%、 lean组织的 CV为 1. 1%。本研究得出大鼠全身软组织测量结果与国内外接近 。但各局部感 兴趣区检查结果的精密度较低 ,考虑由于感兴趣区划分为差异所致可能性较大 ,说明 DXA 并 不适 合细 微区 域的 软组 织测 量 。 D XA 对 软 组 织 成分 含 量 的 测量 近 年 来 已 大 量应 用 于 临 床 和 动物实验中 ,作为一种无创的测量手段 , DXA 在监测和评估活体软组织成分的变化方面具有 重要价值 。本文通过对人体和大鼠的精密度研究 ,证实了 DXA在测量软组织成分上有较高的 重复性 。随着 DXA 软组织测量精密度和统一多中心标准校正的相关研究发展 , DXA 有望如 同测量骨密度一样成为软组织成分测量的金标准 [ 8 ] 。
大鼠全身 fat、lean和 fat占 软组织百分比两次测量结果差异无统计学意义 ,其 相关性好 ( r = 0190 ～0199 , P < 0101 ) 。
源自文库
27 4
暨南大学学报 (医学版 )
2 006 年
3 讨论
DXA骨密度测量是一种灵敏度很高的检查方法 ,理论上可以探测到 0. 001 g / cm2 的变化。 但是在如此小范围上的波动 ,往往不一定为受试动物本身生理改变所导致 ,更多是受操作人 员 、环境 、仪器状况 、测量方法及测量部位等体外因素影响所产生的测量误差 [ 2 ] 。为了排除测 量误差对诊断结果的干扰 ,有必要在 DXA骨密度测量中进行严格的质量控制 。质量控制的根 本目的是使测量值与真实值的符合率达到最高 ,通过对偏差的校正和对产生偏差的预警来实 现 。一般认为 ,造成测量值与真实值之间的误差分为两种 :系统误差和随机误差 ,前者可以通 过实验设计和技术措施来消除或使之减少 。后者是指排除了系统误差后尚存的误差 ,在本研 究中表现为重复测量误差 ,因其变量一般服从正态分布而可通过统计学方法进行分析 [ 3 ] 。虽 然长期精密度更能评价测量的稳定程度 ,但由于实际操作困难 ,临床通常以短期精密度作为评 价测量重复性的指标 [ 4 ] 。伍贤平等 [ 5 ]计算大鼠全身测量的短期精密度为 0. 71 % ,本文结果与 其接近 ( 0. 9% ) ,但各感兴趣区短期精密度均高于 2. 0% ,提示感兴趣区的人为划定一定程度 上会导致精密度误差的加大 。从减少重复测量误差角度出发 ,建议在进行小动物测量时 ,最好 采用全身测量方式 。
摆位 。仪器为美国 GE公司的 Lunar Prodigy骨密度测量仪 ,并由同一操作者使小动物测量专
用分析软件画出相应感兴趣区 ,包括头部、上肢 、下肢 、躯干 、肋骨 、骨盆、脊柱、全身等区域 ,分
别计算其相应区域骨密度的短期精密度 [以变异系数 ( CV )的均方根 (RM S - CV ]表示 ,计算方 法见公式 (1 ) )和最小显著变化值 (LSC ,以 g / cm2 为单位 ,此单位为临床测量的通用单位 ,指投
[ Abstra ct] A im : To m ea sure the p recision of bone m ineral density(BMD ) and body composition in rats using dual - energy X - ray absorptiom etry(DXA) and evalua te its re2 liability. M ethod s: The re were 30 rats accepted dup licated DXA BMD and soft tissue m ea2 surem ents. Special sma ll anim al software wa s used to caculated BMD and fat tissue con2 tent, lean tissue content and the percent of fat tissue content in ra t’s upper limb, lower limb, trunk area, and tota l body. The p recisions (RM S - CV ) of each m ea surement site s were calcula ted. Resu lt s: The p recision ( RM S - CV ) of BMD in ra ts’s tota l body was 0. 9 % , the least sign ifican t change (LSC )was 0. 003 g / cm2. The p recision s (RM S - CV ) of fa t tissue, lean tissue content and the percent of fat tissue content in rat total body we re 9. 6% , 1. 3% and 9. 7% , re spec tively. C on clus ion: BMD and body composition m easure2 m ents in rats’total bodyw ith DXA have good p recision. [ Key word s] dual - energy X - ray absorptiome try(DXA) ; bone m ineral density; body compostition; p rec ision; rat
( 1. Depa rtm ent of Nuc lea r Medicine, F irst Affilia ted Hosp ital, J inan Univer sity, Guangzhou 510630, China; 2. Nursing School, M edical College, J inan University, Guangzhou 510632, China)
第200267年卷第4月2期 Journa
l
暨南大学学报 (医学版 ) of J inan Unive rsity(M edic ine Edition)
V oAl. p2r7.
No. 2 2006
用 DXA测 量 大 鼠 骨 密 度 和 身 体 成 分 的 精 密 度
弓 健 1 , 吴秋莲 2 , 徐 浩 1
0. 010
0. 111 ±0. 004
4. 0
0. 012
0. 142 ±0. 003
2. 4
0. 009
0. 121 ±0. 002
2. 0
0. 007
0. 105 ±0. 003
3. 2
0. 009
0. 140 ±0. 003
2. 4
0. 009
0. 119 ±0. 002
2. 0
0. 007
n
(3)统计学处理 : 用 SPSS11. 0软件包对各检查部位重复测量的骨密度和软组织成分含量
的数据进行了配对 t检验和相关性分析 。
2 结果
SD 系大鼠各测量 部位骨密度测量 结果见表 1。其 短期精密 度 (以 RM S - CV 表 示 ) 在 0. 9 % ～4. 0%之间 , LSC在 0. 003 ～0. 0 12 ( g / cm2 )之间 。大鼠软组织成分测量精密度见表 2。
[摘 要 ] 目的 :采用双能 X线吸收法 (DXA)进 行大鼠 骨密度 (BMD)和 身体软组 织成分 测量的 精密度试验 ,探讨 DXA对 大鼠骨密度和身体软组织成分测量结果 的可靠性 。方法 :对 30只 SD大 鼠进行了 DXA二次重复 扫描 ,采 用小动物专用软件分 别分析大鼠上肢 、下肢 、躯干 、全身等部位的 骨密度 ,以及脂肪 ( fat) 组织 、肌肉 ( lean)组织 和 fa t百分 比 ,计算其 精密 度 (以变异 系数 的均 方根 RM S - CV表示 ) 。结果 : SD大鼠全 身骨密度测量精 密度 ( RMS - CV )为 0. 9% ,最小显著变化值为 01003 g/cm2 ;大鼠全身软组织成分 :脂肪 、肌肉组织的 含量和 fat组 织所占 软组织的 百分比 的精密 度分别为 9. 6%、1. 3%和 9. 7%。结论 : DXA能较准确测量大鼠全身骨密度和软组织成分 。 [关键词 ] 双能 X线吸收法 ; 骨密度 ; 身体成分 ; 精密度 ; 大鼠 [中图分类号 ] R81 [文献标识码 ] A [文章编号 ] 1000 - 9965 ( 2006) 02 - 0272 - 03
骨密度和身体软组织成分测量结果的可靠性 。
1 材料与方法
(1)材料 : SD系雄性大鼠共 30只 (由广东省实验动物中心提供 ) , 4月龄 ,体重 410～450 g。
腹腔注射质量分数为 3. 0%的戊巴妥钠液 (1 mL / kg)麻醉后进行 DXA 扫描 。
(2)方法 :每只大鼠接受两次 DXA 扫描 ,在两次测量之间由同一操作者对大鼠进行重新
0. 140 ±0. 001
0. 9
0. 003
表 2 30例大鼠相应部位软组织成分测量精密度 ( RM S - C V, % )
测量内容 脂肪组织
肌肉组织 脂肪组织成分百分比
上肢 16. 5 13. 6 16. 1
下肢 12. 9 8. 0 7. 8
躯干 9. 9 1. 5 8. 5
全身 9. 6 1. 3 9. 7
测量部位 头部 上肢 下肢 躯干 肋骨 骨盆 脊柱 全身
1 ) 95%可信区间
表 1 30例 SD大鼠相应部位 BM D ( �x ±s)短期精密度测定结果 1)
BMD / ( g·cm - 2 )
RMS - CV / %
L SC / ( g·cm - 2 ) 1)
0. 215 ±0. 004
2. 0
[收稿日期 ] 2005 - 07 - 06 [基金项目 ] 国家教委回国人员科研资助项目 (教外司 96644号 ) [作者简介 ] 弓 健 (1977 - ) ,男 ,医师 ,硕士研究生 ,研究方向 :临床核医学 . 通讯联系人 : 徐 浩
第 2期
弓 健 ,等 : 用 DXA测量大鼠骨密度 和身体成分的精密度
计算骨密度短期精密度的意义 : ①干预治疗的效果必须大于 LSC时才能被认为是有意义 的 。 ②当骨密度变化率一定时 ,提高测量短期精密度可相应缩短随访骨密度测量的时间间隔 。 ③在临床药物对照实验中 ,骨密度的干预改变近似于重复测量误差 ,测量短期精密度可以提高不 同治疗组之间骨密度比较的可信度 。 ④短期精密度的提高可显著减少研究中的样本需要量 。 ⑤ 短期精密度的提高可以在不影响结果的情况下缩短受试时间 ,有助于减少研究的经费 [2 ] 。
The study of th e pr ecision of b on e m in era l den sity an d bod y com po sit ion m ea su r em en t in ra t s u sin g D XA
GONG J ian1 , WU Q iu 2lian2 , XU Hao1
2 73
在目前各种骨密度 (BMD )定量分析方法中 ,双能 X线吸收法 (DXA)因其操作简单 、对病 人辐射剂量低 、检查时间短 、测量精确度与准确度相对较高等优点已被公认为金标准 [ 1 ] 。DXA 可以在一次扫描中同时测定骨密度和身体不同组织成分的含量 ,为临床和基础研究提供重要 的相关信息 。本文通过对大鼠 DXA骨密度和身体软组织进行精密度试验 ,探讨 DXA 对大鼠
影密度 ) ;并计算大鼠脂肪 ( fat)和肌肉 ( lean)组织的质量 ( g)和 fat组织所占软组织的百分比 ,
其精密度并用由变异系数的平均方根 (RM S - CV)来表示 。所有大鼠的测量在 1 d内完成 。
n
6 (CV2 )
RM S - CV =
i= 1
( n为测量对象的个数 )
(1)
DXA释放两种高低不同能量的射线 ,可以将不同密度的组织吸收量进行校正而计算出相 应组织的吸收量。由于吸收量与射线所穿过的组织量呈正比 ,可以方便地计算出特定部位的 软组织成分含量。与其他软组织测量方法 (如体积描记法 、水下称重或气体置换法 、同位素稀 释法 、生物电阻抗分析法 、整体计数 - 中子激活法 、近红外线相互作用法 、CT、MR I)相比 ,具有 简单 、快速 、安全、经济等优点 ,尤其在动物实验中 , 如果需要测量活体的体成分 , DXA 更有其 他方法不可比拟的优势 。但同 DXA 骨密度测量一样 , DXA 测量软组织时也存在一定误 差。 如何降低测量误差在结果数据中的影响 ,有必要进行相关测量的精密度试验 ,因为精密度是保 证准确度的先决条件 ,测量值之间的离散程度直接影响到实验结果的可信试行重复性 。DXA 所测量的 lean组织并不代表实际解剖学上的实体 ,而是所有具有非脂肪化学成分的软组织 , fa t组织亦不是单指脂肪组织 ,而是所有软组织中脂类元素成分的总合 [ 6 ] 。测量时 ,软组织难 以像骨密度测量那样可以根据明确的骨骼标志进行感兴趣区划定 ,这导致不同次测量时存在 干扰因素造成的偏倚。国外 B ertin等 [ 7 ]报道有关 DXA 测量大鼠全身 fa t组织的 CV为 3. 0%、 lean组织的 CV为 1. 1%。本研究得出大鼠全身软组织测量结果与国内外接近 。但各局部感 兴趣区检查结果的精密度较低 ,考虑由于感兴趣区划分为差异所致可能性较大 ,说明 DXA 并 不适 合细 微区 域的 软组 织测 量 。 D XA 对 软 组 织 成分 含 量 的 测量 近 年 来 已 大 量应 用 于 临 床 和 动物实验中 ,作为一种无创的测量手段 , DXA 在监测和评估活体软组织成分的变化方面具有 重要价值 。本文通过对人体和大鼠的精密度研究 ,证实了 DXA在测量软组织成分上有较高的 重复性 。随着 DXA 软组织测量精密度和统一多中心标准校正的相关研究发展 , DXA 有望如 同测量骨密度一样成为软组织成分测量的金标准 [ 8 ] 。
大鼠全身 fat、lean和 fat占 软组织百分比两次测量结果差异无统计学意义 ,其 相关性好 ( r = 0190 ～0199 , P < 0101 ) 。
源自文库
27 4
暨南大学学报 (医学版 )
2 006 年
3 讨论
DXA骨密度测量是一种灵敏度很高的检查方法 ,理论上可以探测到 0. 001 g / cm2 的变化。 但是在如此小范围上的波动 ,往往不一定为受试动物本身生理改变所导致 ,更多是受操作人 员 、环境 、仪器状况 、测量方法及测量部位等体外因素影响所产生的测量误差 [ 2 ] 。为了排除测 量误差对诊断结果的干扰 ,有必要在 DXA骨密度测量中进行严格的质量控制 。质量控制的根 本目的是使测量值与真实值的符合率达到最高 ,通过对偏差的校正和对产生偏差的预警来实 现 。一般认为 ,造成测量值与真实值之间的误差分为两种 :系统误差和随机误差 ,前者可以通 过实验设计和技术措施来消除或使之减少 。后者是指排除了系统误差后尚存的误差 ,在本研 究中表现为重复测量误差 ,因其变量一般服从正态分布而可通过统计学方法进行分析 [ 3 ] 。虽 然长期精密度更能评价测量的稳定程度 ,但由于实际操作困难 ,临床通常以短期精密度作为评 价测量重复性的指标 [ 4 ] 。伍贤平等 [ 5 ]计算大鼠全身测量的短期精密度为 0. 71 % ,本文结果与 其接近 ( 0. 9% ) ,但各感兴趣区短期精密度均高于 2. 0% ,提示感兴趣区的人为划定一定程度 上会导致精密度误差的加大 。从减少重复测量误差角度出发 ,建议在进行小动物测量时 ,最好 采用全身测量方式 。
摆位 。仪器为美国 GE公司的 Lunar Prodigy骨密度测量仪 ,并由同一操作者使小动物测量专
用分析软件画出相应感兴趣区 ,包括头部、上肢 、下肢 、躯干 、肋骨 、骨盆、脊柱、全身等区域 ,分
别计算其相应区域骨密度的短期精密度 [以变异系数 ( CV )的均方根 (RM S - CV ]表示 ,计算方 法见公式 (1 ) )和最小显著变化值 (LSC ,以 g / cm2 为单位 ,此单位为临床测量的通用单位 ,指投
[ Abstra ct] A im : To m ea sure the p recision of bone m ineral density(BMD ) and body composition in rats using dual - energy X - ray absorptiom etry(DXA) and evalua te its re2 liability. M ethod s: The re were 30 rats accepted dup licated DXA BMD and soft tissue m ea2 surem ents. Special sma ll anim al software wa s used to caculated BMD and fat tissue con2 tent, lean tissue content and the percent of fat tissue content in ra t’s upper limb, lower limb, trunk area, and tota l body. The p recisions (RM S - CV ) of each m ea surement site s were calcula ted. Resu lt s: The p recision ( RM S - CV ) of BMD in ra ts’s tota l body was 0. 9 % , the least sign ifican t change (LSC )was 0. 003 g / cm2. The p recision s (RM S - CV ) of fa t tissue, lean tissue content and the percent of fat tissue content in rat total body we re 9. 6% , 1. 3% and 9. 7% , re spec tively. C on clus ion: BMD and body composition m easure2 m ents in rats’total bodyw ith DXA have good p recision. [ Key word s] dual - energy X - ray absorptiome try(DXA) ; bone m ineral density; body compostition; p rec ision; rat
( 1. Depa rtm ent of Nuc lea r Medicine, F irst Affilia ted Hosp ital, J inan Univer sity, Guangzhou 510630, China; 2. Nursing School, M edical College, J inan University, Guangzhou 510632, China)
第200267年卷第4月2期 Journa
l
暨南大学学报 (医学版 ) of J inan Unive rsity(M edic ine Edition)
V oAl. p2r7.
No. 2 2006
用 DXA测 量 大 鼠 骨 密 度 和 身 体 成 分 的 精 密 度
弓 健 1 , 吴秋莲 2 , 徐 浩 1
0. 010
0. 111 ±0. 004
4. 0
0. 012
0. 142 ±0. 003
2. 4
0. 009
0. 121 ±0. 002
2. 0
0. 007
0. 105 ±0. 003
3. 2
0. 009
0. 140 ±0. 003
2. 4
0. 009
0. 119 ±0. 002
2. 0
0. 007
n
(3)统计学处理 : 用 SPSS11. 0软件包对各检查部位重复测量的骨密度和软组织成分含量
的数据进行了配对 t检验和相关性分析 。
2 结果
SD 系大鼠各测量 部位骨密度测量 结果见表 1。其 短期精密 度 (以 RM S - CV 表 示 ) 在 0. 9 % ～4. 0%之间 , LSC在 0. 003 ～0. 0 12 ( g / cm2 )之间 。大鼠软组织成分测量精密度见表 2。