[發明專利]一種雙能X射線骨密度儀的自動校準定值方法

有效

• 申請號: 202110250613.0
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113017656B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 高明亮;劉文麗;李成偉;萬國慶;李飛;洪寶玉
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 饒黃裳;壽寧

本發明是有關于一種雙能X射線骨密度儀的自動校準定值方法，利用規則形狀校準模體和簡化仿形校準模體，控制與計算軟件配合，進行骨密度儀投影面積校準、組織等效背景材料校準與骨密度值校準，解決雙能X射線骨密度儀測量骨密度值準確度較差的問題，提高骨密度值測量準確度，解決骨密度量值統一問題。通過本方法，可大大提高骨密度測量精度，保證骨質疏松診療效果。

技術領域

本發明涉及一種醫學測試儀器領域的骨密度儀自動校準定值方法及系統，特別是涉及一種X射線方法測量骨密度儀器的自動校準定值方法。

背景技術

雙能X射線骨密度儀(DEXA)是世界衛生組織(WHO)確定判斷骨質疏松的金標準。雙能X射線骨密度儀測定的結果是骨骼的投影面密度aBMD值。但是由于各廠家輪廓識別算法不同等技術原因，投影面積成為測量結果的最大誤差來源，加上各廠家在設計骨密度儀時采用擬合公式的合理性無從考證，使得同一模體在各廠家系統上測量結果不一致，造成骨密度BMD值的測量準確度較低。

雙能量X射線骨密度測量基于“不同能量的X射線對于骨骼和肌肉組織的吸收減弱不同”的原理。采用較高能量的X射線對骨骼的減弱信號明顯；而較低能量的X射線對骨骼很難穿透而對肌肉組織減弱明顯。雙能量X射線骨密度測量正是根據這一特點，計算骨骼的平均面密度(areal Bone Mineral Density，aBMD)。骨骼的平均面密度aBMD與骨骼的投影面積、骨骼吸收減弱結果有關。還與廠家設計時采用的探測器特性、軟件算法以及對肌肉組織、骨骼等的密度實驗擬合的偏離程度有關。由于各廠家設計方法不同，實驗擬合方法不同，輪廓識別算法不同等原因，導致同一個患者在不同X射線骨密度儀上診斷結果迥異的情況，嚴重影響了骨質疏松疾病的診療效果。

目前，雙能X射線骨密度儀的主流生產廠家及產品有：美國GE公司GE Lunar、HOLOGIC公司、Nolande公司、法國Med-Link OSTEOCORE等4個公司產品。占有少量市場的有意大利Unigamma Plus、韓國DEXXUM T和個別國產商品等。其采用的掃描方式有：點狀射線束折線往復掃描方式、扇形束線掃描方式、寬視角扇形束掃描、錐束-大面積陣列探測器方式等。這些掃描方式從原理上講各有優劣，都有明顯的技術特點。如點狀掃描原理上接近窄束減弱原理，但掃描時間長，對設備穩定性要求高，像素單元歸一化和響應一致性較難控制；線掃描成像時間短，扇形束修正相對成熟；錐束投影成像時間最短，患者接受檢查劑量最小，但錐束投影需要幾何修正等，技術難點各不相同。又如各廠家的穩定性校準模體(或稱為QA模體)校準內容、校準要求、合格性評價指標以及模型的合理性等極少公開，只給出其設備的穩定性分布。因此，校準要求的合理性以及骨密度測量的準確程度均無法評價。

雖然我國對此采取了一些技術管理措施，制定了一些技術標準，如制定了YY/T0724-2009《雙能X射線骨密度儀專用技術條件》行業標準，以及JJG 1050-2009《X、γ射線骨密度儀檢定規程》。但由于技術研究不夠深入，一些技術難點始終沒有解決，因此技術要求比較寬泛。而國外的知名廠家產品也由于對技術原理理解的深入程度、技術研發投入和市場成本、以及所采用技術方案的制約，系統穩定性差、骨密度測量誤差大。只有少量高端品牌產品在確保質量控制(Quality Assurance，QA)水平的基礎上達到測量誤差約5％的水平。

市面上常見的用于校準雙能X射線骨密度儀的商用模體包括美國CIRS026型模體和歐洲QRM-ESP型模體等，所有商用模體均未關注投影面積值校準和組織等效背景材料校準。由于各廠家輪廓識別軟件算法各不相同，造成“投影面積測量誤差”是雙能X射線骨密度儀測量骨密度的最大誤差來源。解決“投影面積測量校準技術”，是本發明為提高骨密度測量結果的準確、可靠所提供的技術方法之一。除此之外，由于雙能X射線骨密度儀的測量原理是減影測量，如果組織背景扣減不準確會導致骨密度測量結果的誤差，而目前也尚無廠家進行組織背景校準的先例，組織等效背景材料校準也是本專利的創新之一。在此基礎上，利用簡化仿形校準模體進行骨密度BMD定值校準，進一步提高骨密度BMD值測量準確度，解決雙能X射線骨密度儀測量骨密度BMD值準確度較低的問題，并解決骨密度BMD量值統一。