一种双能X 线骨密度仪的测量算法研究

王月圆俞政涛赵兴群*

(1.东南大学生物科学与医学工程学院，江苏南京 210096；2.南京澳思泰生物科技有限公司，江苏南京 210046)

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[1]。目前中国50 岁以上的骨质疏松人数预计有6 940 万，骨质疏松性骨折带来高致死率和高致残率。其中，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[2]。

人口老龄化问题，使得对骨密度精确测量的需求急剧增加。双能X 线骨密度仪使用具有2 种不同能量的X 线，可在人体软组织和骨骼中得到两种不同能量的透过性，通过对其吸收特性和各种能的透过率的比较，求得人体骨密度。和传统的单能和超声骨密度仪相比，双能X 线骨密度仪利用了人体骨骼和软组织的吸收系数不同的特点，提高了骨密度测量结果的准确性，是目前骨密度测定的金标准[3]。双能X 线骨密度仪得到高能低能X 线图像后，现有计算骨密度值的算法主要分为2 大类:理论公式法和拟合法。

理论公式计算法最早由Mazess[4]提出，被广泛用于骨质疏松的诊断以及后续治疗，根据骨骼和软组织对不同能量X 射线的衰减差异联立方程组，求得人体骨密度值。但理论公式法在实际使用过程中由于高压偏移、电流不稳定、温度变化等原因，在实际应用中能谱分布测量也是非常困难的，因此存在较大误差。……