[发明专利]基于X‑射线数字影像的骨骼病变评估方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及X-射线成像技术。

背景技术

临床上骨密度(bone mineral density,BMD)测量可用于诊断骨骼病变，特别是骨质疏松症，因此测量骨密度具有重要的临床意义。目前国内外主要有以下几种骨密度测量的方法：放射吸收法(radiographic absorptiometry,RA)，双能量X-射线吸收法(dual energy X-ray absorptiometry,DEXA)，定量CT测量法(quantitative computed tomography,QCT)，单光子吸收测量法(single X-ray absorptiometry,SXA)，定量超声测量法(quantitative ultrasound，QUS)，其他还有中性活化分析、磁共振成像、PET/CT扫描等。在这些骨密度测量方法中，目前应用比较成熟的方法有双能量X-射线吸收法DEXA和定量超声QUS的测量方法，其中DEXA是世界卫生组织(WHO)承认的用于诊断骨质疏松的金标准，但其存在着设备昂贵，需要经过专门培训的专业人士操作的弱点。而定量测量超声骨密度的方法测量精度相对较差。在这种情况下，测量技术的发展使得其他的检测方法也开始被更多的人所接受。RA正是其中最有应用前景的技术之一。

RA法于上世纪六十年代起逐渐被人们重视并有更多的人开始研究RA技术，但是由于早期原始的RA法人为测量方法的误差较大，测量精度不够理想，操作繁琐，洗胶片要求严格，RA法一直没有成为主流的检测方法。近十多年来，随着计算机技术的迅速发展和X-射线成像技术的不断成熟，以及数字X-射线影像拍片机(Digital radiographic，DR)的被广泛采用。人们将计算机成像技术与RA相结合，并应用于临床有了广泛的基础。RA技术是在数字X-射线拍片机基础上进行，无需添加新的硬件设备和场地，因此，RA技术能更加容易被推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供了一种基于X-射线数字影像的骨骼病变评估方法和装置，提高了测量精度，减小了测量误差。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：基于X-射线数字影像的骨骼病变评估方法，包括如下步骤：

首先，X-射线源照射人体待诊断部位以及标准参考模块，平板探测器在接收到透过人体待诊断部位以及标准参考模块的射线后，将射线信号转化成电信号，电信号经过进一步放大和校正后，生成数字图像信号；

然后，对数字图像信号进行处理，计算出被测人体待诊断部位的面骨密度；

最后，根据人体待诊断部位与标准参考模块之间的材料等价关系，计算出人体待诊断部位的骨质密度。

其中，标准参考模块采用纯铝和聚乙烯组合而成，其中纯铝模拟骨骼、聚乙烯模拟软组织。

对外围手腿骨骼部位进行诊断时，只需进行一次单能量照射，对于内部软组织和骨骼是混合在一起人体待诊断部位，需经过两次不同能量(分别是高能量、低能量)对人体待诊断部位和标准参考模块进行照射；

在数字图像信号处理过程中，对于内部软组织和骨骼是混合在一起人体待诊断部位，将下述非线性计算应用到人体待诊断部位和标准参考模块的图像中：

【1】；

【2】；

这里I₀(x，y)是X-射线探测器在没有经过任何物体衰减所接受到的原始图像信号强度,I(x，y)是透过物体的探测器接受到的图像信号；α₁，α₂和和β₁，β₂是去软组织或去骨骼的加权系数，HE代表是高能量信号，LE代表是低能量信号；这些加权系数是经验参数，具体数值的大小取决于具体所用射线能量以及人体具体部位，可通过一系列人体影像实验来获得，在选取这些经验参数是基于以获得最佳纯骨骼以及纯软组织图像为判断标准。我们可采用全自动的图像判别方法，其是采用骨骼区域与软组织区域图像信号的“对比分辨率”值作为定量判断的标准，最佳骨骼图像对应于最大的“对比分辨率”值，在实际应用中，我们可以不仅仅限制于这一个方法，其他定量的判断方法也可以被采用，或通过观察骨骼图像，人工进行选择最佳骨骼图像的方法。然后采用公式【1】和【2】，我们就可以分别得到我们所关心的、只含有骨骼的图像；最后利用这骨骼的像，进行骨密度计算。

对于外围骨骼部位，软组织衰减相对很小，这时我们就有以下近似公式成立：