[发明专利]一种使用高次曲面拟合的新型骨密度计算方法及装置

说明书

本发明公开了一种使用高次曲面拟合的新型骨密度计算方法及装置，装置包括：图像采集模块，用于采集获得空拍图像、标准模体和待测骨骼高能低能X线图像；图像预处理模块，用于对图像进行预处理，获得高能低能图像X线入射强度测量值、标准模体和待测骨骼高能低能X线出射光强测量值；拟合模块，用于进行高次曲面拟合，求出拟合表达式中各参数值，以得到骨密度计算公式；骨密度计算模块，用于将待测骨骼高能低能X线出射光强测量值代入骨密度计算公式，求得待测骨骼的骨密度值。本发明极大的降低了散射和衍射带来的影响，拟合方法更符合X射线的衰减规律，因而更易收敛，系统更加稳定，计算得到的骨密度值准确度比较理想。

技术领域

本发明涉及一种使用高次曲面拟合的新型骨密度计算方法及装置，属于医疗设备技术领域。

背景技术

骨质疏松症是由于多种原因导致的骨密度和骨质量下降，骨微结构破坏，造成骨脆性增加，从而容易发生骨折的全身性骨病。目前中国50岁以上的骨质疏松人数预计有6940万，骨质疏松性骨折带来高致死率和高致残率。髋部骨折是骨质疏松骨折中后果最为严重的一种，骨折后一年患者的死亡率高达20％。全球每年因骨质疏松导致髋部骨折的患者人数约166万人，而随着人口老龄化日益突出，2050年全球髋部骨折发生率将增长4倍，达到每年约700万人。骨密度值是衡量骨质量的重要指标，对评价骨质流失、诊断骨质疏松并给予及时治疗对治疗骨质疏松起着至关重要的作用。

目前骨密度测量仪主要有超声骨密度仪和双能X线骨密度仪(DXA)两种，其中DXA具有扫描速度快，精密度与准确度高的优点，被广泛采用。同时，DXA还是评估其他骨密度测定仪器的基准和参考。

DXA基本上分为测量系统和数据处理系统两部分。测量系统的X线球管发出连续光谱，用K边缘过滤法或者开关脉冲法产生40kev和80kev两种能量的光子束，由于X光的特性和人体组织及器官密度与厚度之差异，利用两种不同能量的调射线光子穿透人体骨组织后的衰减和吸收的差别，来测量穿透后调射线的强度，再经过计算机数字处理，将软组织的影响扣除，从而得到人体骨骼中矿物质的含量和人体骨骼的疏松程度。

现有骨密度值的计算方法主要有两种，一种是采集已知密度的标准体的图像，根据测量图像像素值和标准体的比值，换算得到等效密度值；另一种是根据朗伯比尔定律，通过高能低能X射线的测量值，计算得出骨密度值。

然而，上述现有技术均存在一定的缺点，第一种方法中像素值并不能直接代表骨密度值，直接通过像素值换算成骨密度值的方法准确度有待商榷；第二种方法，由于实际采集的图像中夹杂着散射衍射等因素产生的误差，实际高能低能的图像并不满足理论上的朗伯比尔定律，因此不宜直接用于计算骨密度值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种使用高次曲面拟合的新型骨密度计算方法及装置，解决上述方法中骨密度测量值准确度不高的问题。本发明通过数学拟合的方法计算所需的骨密度值，用高次曲面拟合来近似描述双能X射线的衰减规律，进而来解决实际测量中的散射衍射等问题。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种使用高次曲面拟合的新型骨密度计算方法，包括以下步骤：

步骤1、通过空拍采集空拍图像，确定高能和低能X线入射强度测量值；

步骤2、采集标准模体的高能低能X线图像，并对得到的图像进行预处理，确定标准模体高能和低能X线出射光强测量值；

步骤3、根据骨密度值F、标准模体高能X线出射光强测量值与高能X线入射光强测量值的对数比x、标准模体低能X线出射光强测量值与低能X线入射强度测量值的对数比y进行高次曲面拟合，求出拟合函数F(x,y)中各参数值，以得到骨密度计算公式；