[发明专利]一种骨密度的测量方法及装置

权利要求书

1.一种骨密度的测量方法，其特征在于，包括：

获取被测样品的X射线图像，以及移出被测样品后的背景X射线图像，分别记为样品图像与背景图像；

根据获取到的样品图像与背景图像计算被测样品的折射信息与吸收信息；

根据所述被测样品的折射信息与吸收信息，以及进行X射线硬化修正后的参数计算被测样品的骨密度：

式中，M_B(m,n)表示坐标(m,n)处的骨密度；α(m,n)、A(m,n)分别为样品的折射信息与吸收信息；

U_S与Q_S均为利用有机玻璃模拟软组织进行X射线硬化修正后的参数，下标S表示软组织，其中的U_S＝(μ/ρ)_S表示有机玻璃的线性吸收系数修正值与密度的比值，Q_S＝(δ/ρ)_S表示有机玻璃的折射系数修正值与密度的比值；

U_B与Q_B均为利用铝模拟骨组织进行X射线硬化修正后的参数，下标B表示骨组织，其中的U_B＝(μ/ρ)_B表示铝的线性吸收系数修正值与密度的比值，Q_B＝(δ/ρ)_B表示铝的折射系数修正值与密度的比值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取被测样品的X射线图像，以及移出被测样品后的背景X射线图像，分别记为样品图像与背景图像包括：

将被测样品放入样品台并调整至视场预定范围内，利用X射线管射出的X射线照射至被测样品，并沿着垂直于光栅刻线方向移动设置在X射线探测器前方的分析光栅，在其一个光栅周期内均匀移动W步，每步取多张图像求取平均，并对图像进行矫正，将获得的图像记为样品图像，记第k步最终获得的样品图像为

将被测样品移出样品台，并将分析光栅移回原位，然后按照采集样品图像同样的步骤采集背景图像，并对图像进行矫正，将获得的图像记为背景图像，记第k步最终获得的背景图像为

其中，所述对图像进行矫正包括：

在获取样品图像与背景图像之前，将X射线管和X射线探测器之间的光学元件均移出光路，关闭X射线管，打开探测器采集D张图像后求取平均输出一张图像，保存为暗场矫正图像，记为I_offset；再打开X射线管，采集D张图像后求取平均输出一张图像，保存为增益矫正图像，记为I_gain；

根据下述矫正公式对图像进行矫正；

式中，(m,n)为矫正点的图像像素坐标，I(m,n)为矫正后的图像，I₀(m,n)为原始图像，M为探测器的行像素数，N为探测器的列像素数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据获取到的样品图像与背景图像计算被测样品的折射信息与吸收信息包括：

样品的折射信息计算公式为：

式中，α为折射角，坐标(m,n)表示X射线探测器上像素点的位置坐标；T代表相位步进的总步数；P₂表示分析光栅G₂的周期；d为相位光栅G₁和分析光栅G₂之间的距离，所述相位光栅G₁设置在样品台与X射线管之间且靠近所述样品台；

样品的吸收信息计算公式为：

式中，A(m,n)代表吸收图像。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

针对被测样品，利用X射线穿透相同厚度的铝和有机玻璃，通过测量实际的吸收数据和折射数据，进行X射线硬化修正；其中的铝用来模拟骨组织，有机玻璃用来模拟软组织。