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骨密度測量

 

骨質疏鬆症與檢測需求

骨質疏鬆症是一種以低骨量和骨組織微結構退化為特徵的疾病,會削弱骨骼強度並增加骨折風險[1]。根據世界衛生組織統計,全球約有2億人患有骨質疏鬆症,隨著人口老化趨勢,此一數字還在持續攀升。由於骨質疏鬆症通常在發生骨折前沒有明顯症狀,因此被稱為「沉默的疾病」,這也使得早期檢測成為預防骨折的關鍵。

WHO骨質疏鬆診斷標準

世界衛生組織建立了基於骨密度測量的標準化診斷體系,使用T-score作為評估指標[2]。T-score是將個體骨質密度與20-29歲健康成人尖峰骨密度平均值進行比較的標準化數值,以標準差倍數來表示兩者的差異程度。

根據WHO標準,診斷分類如下:

  • 正常:T-score ≥ -1.0
  • 骨量減少(骨質缺乏):-2.5 < T-score < -1.0
  • 骨質疏鬆:T-score ≤ -2.5
  • 嚴重骨質疏鬆:T-score ≤ -2.5 且伴有低創傷性骨折

現有骨密度檢測方法

雙能X光吸收測量法 (DXA)

DXA是目前骨密度測量的黃金標準,利用兩種不同能量的X光穿透人體,測量骨骼、脂肪和其他軟組織對X光的吸收程度差異[3]。

技術原理

  • 低能量X光主要用於測量軟組織吸收
  • 高能量X光對骨骼吸收更敏感
  • 藉由計算兩種能量的衰減差異確定骨密度

優點

  • 測量精確度高,變異係數通常<1%
  • WHO認證的診斷標準基礎
  • 可測量全身及特定部位骨密度

限制

  • 設備體積龐大,需固定安裝
  • 檢測成本較高
  • 需專業技術人員操作
  • 涉及低劑量輻射暴露

足跟定量超音波儀器 (QUS)

QUS利用超音波在不同密度骨組織中的傳播差異來測量骨密度。在緻密骨組織中超音波傳播快、衰減少,在疏鬆骨組織中則傳播慢、能量損失大。QUS透過測量寬頻超音波衰減(BUA)和聲音速度(SOS)兩個參數,計算出骨硬度指數(Stiffness Index),提供骨密度的綜合評估[4]。

技術原理

  • 測量超音波傳播速度和能量衰減程度
  • 計算骨硬度指數,綜合評估骨質狀況

優點

  • 無輻射暴露風險
  • 設備便攜性佳,成本較低
  • 操作簡便

技術限制

  • 國際骨密度學會(ISCD)明確指出QUS無法用於監測骨質疏鬆治療效果[5]
  • 英國國家骨質疏鬆指引小組(NOGG)不推薦用於骨質疏鬆診斷[6]
  • 與DXA相關性變異較大(r=0.29-0.44)[7]
  • 提供骨密度替代指標,非直接測量

定量電腦斷層掃描 (QCT)

QCT是一種使用標準X光電腦斷層掃描儀測量骨密度的技術,通過校正標準將電腦斷層掃描影像的密度數值轉換為骨密度數值。[8] Index),提供骨密度的綜合評估[4]。

技術原理

  • 使用電腦斷層掃描儀獲得骨組織的密度影像
  • 透過校正標準將掃描數值轉換為骨密度
  • 可分別測量皮質骨和海綿骨的體積密度

優點

  • 提供真正的立體骨密度測量
  • 可分別評估皮質骨和海綿骨
  • 能更早發現骨質變化

限制

  • 輻射劑量較DXA高
  • 無法直接使用WHO的標準診斷骨質疏鬆症,需要專用的判斷標準
  • 設備和檢查費用昂貴
  • 需要受過專業訓練的技術人員操作

創新突破:BIA骨密度檢測技術

在骨密度檢測領域,科學家們長期尋找著更便利、安全的檢測方式。生物電阻抗分析(BIA)原本用於測量身體組成,研究過程中,科學家發現了一個重要線索:生物電阻抗向量分析(BIVA)及其相位角與骨密度之間存在顯著相關性。

這個發現並非偶然。當電流通過人體,不同組織展現出不同的電阻特性,而骨組織密度的變化也會在電阻抗參數中留下獨特的印記。多項研究逐步證實,BIA相位角是骨質疏鬆的獨立預測因子,且不受年齡或性別影響[9,10]。

基於這些發現,興友團隊投入多年心血,將理論轉化為實用技術。經過反覆驗證與改良,成功開發出全球首項基於BIA的骨密度評估技術,並獲得專利保護。

為了驗證技術的可靠性,我們進行了嚴謹的臨床研究。在74名停經後女性的初步研究中,我們的BIA骨密度檢測與DXA黃金標準達到0.609的相關係數(p < 0.001)[11]。更大規模的318名成人驗證研究顯示,相關係數提升至0.737(p < 0.001),顯示出良好的一致性[12]。

這些數據確認了技術的可行性。研究成果已發表於《International Journal of Gerontology》和《Scientific Reports》等國際期刊。相關研究證實,我們的BIA骨密度檢測準確度顯著優於超音波檢測,為臨床應用和大規模篩檢提供了革命性的解決方案。

臨床應用價值


適用族群

  • 停經後婦女(雌激素急劇下降)
  • 50歲以上未停經女性(荷爾蒙開始波動)
  • 65歲以上男性(年齡相關骨質流失)
  • 高風險族群(家族史、長期用藥、體重過輕者)

應用場景

  • 醫療院所:門診快速篩檢
  • 長照機構:住民定期監測
  • 健康管理中心:預防保健整合
  • 企業健檢:員工福利方案
  • 居家照護:日常健康管理

技術展望

隨著BIA骨密度檢測技術的持續發展和驗證,我們期待這項創新技術能為骨質健康管理帶來革命性改變。相較於傳統方法,BIA技術的便利性、安全性和成本效益使其更適合大規模篩檢和長期監測,為骨質疏鬆的早期發現和預防開啟新的可能性。

參考文獻

[1] NIH Consensus Development Panel. Osteoporosis prevention, diagnosis, and therapy. JAMA. 2001;285(6):785-795.
[2] WHO Technical Report Series 843. Assessment of fracture risk and its application to screening for postmenopausal osteoporosis. Geneva: World Health Organization; 1994.
[3] Blake GM, Fogelman I. The role of DXA bone density scans in the diagnosis and treatment of osteoporosis. Postgrad Med J. 2007;83(982):509-517.
[4] Hans D, Métrailler A, Rodriguez EG, Lamy O, Shevroja E. Quantitative ultrasound (QUS) in the management of osteoporosis and assessment of fracture risk: an update. Adv Exp Med Biol. 2022;1364:7-34. doi: 10.1007/978-3-030-91979-5_2.
[5] International Society for Clinical Densitometry. Adult official positions. ISCD; 2019. Available from: https://iscd.org/learn/official-positions/adult-positions/. Accessed June 6, 2025.
[6] Gregson CL, Armstrong DJ, Bowden J, et al. UK clinical guideline for the prevention and treatment of osteoporosis [published correction appears in Arch Osteoporos. 2022 May 19;17(1):80. doi: 10.1007/s11657-022-01115-8]. Arch Osteoporos. 2022;17(1):58. doi: 10.1007/s11657-022-01061-5.
[7] Swinton PA, Elliott-Sale KJ, Sale C. Comparative analysis of bone outcomes between quantitative ultrasound and dual-energy x-ray absorptiometry from the UK Biobank cohort. Arch Osteoporos. 2023;18:77. doi: 10.1007/s11657-023-01287-x.
[8] Adams JE. Quantitative computed tomography. Eur J Radiol. 2009;71(3):415-424.
[9] Tanaka S, Ando K, Kobayashi K, Hida T, Ito K, Tsushima M, et al. A low phase angle measured with bioelectrical impedance analysis is associated with osteoporosis and is a risk factor for osteoporosis in community-dwelling people: the Yakumo study. Arch Osteoporos. 2018;13(1):39.
[10] Lu HK, Lai CL, Lee LW, Chu LP, Hsieh KC. Assessment of total and regional bone mineral density using bioelectrical impedance vector analysis in elderly population. Sci Rep. 2021;11(1):21161.
[11] Chu LP, Chen KT, Hsieh KC. Novel Bioelectrical Impedance Analysis for Bone Mineral Density Measurement in Postmenopausal Women. Int J Gerontol. 2024;18(3):179-183.
[12] Chuang CL, Lai CL, Huang AC, Su PH, Chu LP, Hsieh KC, et al. Comparison of whole body bone mineral density measurements between dual energy X-ray absorptiometry and novel bioelectrical impedance analysis. Sci Rep. 2024;14:29127.