RU2400141C2 - Способ определения минеральной плотности костной ткани - Google Patents
Способ определения минеральной плотности костной ткани Download PDFInfo
- Publication number
- RU2400141C2 RU2400141C2 RU2008145749/14A RU2008145749A RU2400141C2 RU 2400141 C2 RU2400141 C2 RU 2400141C2 RU 2008145749/14 A RU2008145749/14 A RU 2008145749/14A RU 2008145749 A RU2008145749 A RU 2008145749A RU 2400141 C2 RU2400141 C2 RU 2400141C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bone
- simulator
- mineral density
- ray
- bone tissue
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области радиационной диагностики, а именно к рентгеновским остеоденситометрическим измерениям. Для определения минеральной плотности костной ткани пациента получают цифровую рентгенограмму диагностируемой костной ткани и клиновидного имитатора кости, размещенных в заполненной водой емкости. Вычисляют среднее значение сигнала исследуемой области объекта и в пределах ее горизонтального размера. Определяют массовую плотность имитатора костной ткани, соответствующую вычисленному среднему значению сигнала. Измерение интенсивности рентгеновского излучения на выходе объекта диагностики и за имитатором кости осуществляют одними и теми же каналами приемника. Положение исследуемого участка кости и участка имитатора костной ткани по оси абсцисс задают равными координатами. Способ отличается высокой достоверностью и оперативностью определения минеральной плотности костной ткани. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области радиационной диагностики, а именно к рентгеновским остеоденситометрическим измерениям, направленным на определение минеральной плотности костной ткани (МПКТ) пациентов.
Выявление дефицита костной массы на ранних стадиях заболевания весьма актуально, так как это позволяет своевременно проводить профилактические мероприятия, что уменьшает затраты на сохранение здоровья пациентов по сравнению с лечением переломов костей, возникающих на фоне развитого остеопороза. В настоящее время известны способы определения МПКТ, что позволяет производить специализированные аппараты костной денситометрии. Однако эти аппараты достаточно дорогие и их количество в лечебных учреждениях явно недостаточно для проведения массовой диагностики населения. Поэтому рентгенологи еще используют широко известный фотоденситометрический способ, при котором плотность костной ткани пациентов оценивается по ее снимку на рентгенограмме. На достоверность результатов, получаемых с помощью этого способа, влияют многие факторы: величина экспозиции, выбранная энергия рентгеновского излучения (РИ), обработка снимка, наличие мягких тканей в области исследования и т.д. В этой связи актуальным становится задача по разработке способа, позволяющего с более высокой достоверностью и оперативностью определять МПКТ пациентов с помощью современных цифровых рентгенографических аппаратов, которые в последнее время широко внедряются в медицинскую практику.
В диагностике остеопороза наиболее признан двухэнергетический рентгеновский способ определения МПКТ. Он позволяет осуществлять наиболее точную диагностику с возможностью количественного сравнения получаемых результатов. Существует ряд известных способов формирования низко и высокоэнергетических рентгеновских излучений, регистрации и обработки получаемой информации, необходимой для расчета МПКТ. Один из них заключается в подаче импульсного анодного питания на рентгеновскую трубку излучателя с разным уровнем высокого напряжения, непрерывной корректировкой и калибровкой приемного тракта с помощью вращающегося диска, на котором размещают имитаторы костной и мягкой тканей (см. патент US 4811373, МКИ H05G 1/00, 1989). Из анализа патента ясно, что он не может быть реализован в серийно выпускаемых цифровых рентгенографических аппаратах без существенного изменения реализованных в них способов формирования рентгенограмм, их рентгенооптических схем, замены основных комплектующих, например рентгеновского питающего устройства, приемника и т.д.
В патенте US 6909771, МКИ А61 В 6/00, 2005 г. изложен способ, при котором в процессе сканирования пациента регистрируют энергетический спектр РИ, прошедший через него, а затем осуществляют вычисления с использованием данных первоначально созданной базы спектров. Способ также не может быть реализован в серийно выпускаемых цифровых рентгенографических аппаратах без их существенной доработки.
Широко известен способ, при котором непрерывный спектр рентгеновского излучения разделяют на «низкий» и «высокий» энергетические пики с помощью редкоземельных К-фильтров, а регистрацию спектров осуществляют с помощью многоканальных анализаторов (см. Рентгеновские диагностические аппараты / Под ред. Н.Н.Блинова и Б.И.Леонова. Т.2 С.119. М. 2001). Применение известного способа достаточно сложно для его технической реализации.
Наиболее близким по техническому решению (прототипом) является способ определения минеральной плотности костной ткани по патенту US 6064716, МКИ А61В 6/00, 2000 г., заключающийся в облучении области диагностики и имитатора костной ткани рентгеновским излучением, регистрации прошедшей через них интенсивности излучения и определение по полученным оцифрованным данным минеральной плотности костной ткани.
Основной недостаток данного решения заключается в том, что для определения МПКТ требуется регистрировать энергетические спектры интенсивностей РИ, прошедших через объект диагностики и имитатор костной ткани. Эта операция достаточно трудоемкая и осуществить ее с высокой точностью затруднительно. Регистрировать энергетические спектры интенсивностей РИ по данному патенту предлагают с помощью кассеты, снаряженной, как минимум, двумя рентгеновскими пленками с экранами. Погрешности регистрации в данном случае будут определяться неравномерной чувствительностью рентгеновских пленок, неоднородностью используемых экранов и большим вкладом неконтролируемого рассеянного РИ в информационный поток. Свой вклад в погрешность будут вносить обработка пленок и их оцифровка. Данный способ не отличается высокой производительностью.
Основной задачей, решаемой предлагаемым способом, является устранение указанных недостатков, а именно разработка способа, позволяющего с более высокой достоверностью и оперативностью определять МПКТ пациентов с помощью современных цифровых рентгенографических аппаратов.
Указанная задача в способе определения минеральной плотности костной ткани пациента, заключающемся в облучении области диагностики и имитатора костной ткани рентгеновским излучением, регистрации прошедшей через них интенсивностей излучения и определении по полученным оцифрованным данным минеральной плотности костной ткани, достигается тем, что облучают через компенсационную среду сканирующим веерным пучком исследуемую область объекта и имитатор костной ткани, выполненный в виде линейного клина, вычисляют среднее значение сигнала исследуемой области объекта и в пределах ее горизонтального размера определяют массовую плотность имитатора костной ткани, соответствующую вычисленному среднему значению сигнала, и, используя табличные данные, предварительно полученные в аналогичных условиях с помощью имитатора костной ткани и костных образцов с известными минеральными плотностями, определяют минеральную плотность костной ткани исследуемой области объекта.
Для уменьшения погрешности определения МПКТ, обусловленной изменением энергетического спектра при прохождении РИ через ослабляющие среды, в предлагаемом способе объект диагностики и имитатор костной ткани предварительно размещают в компенсирующей тканеэквивалентной среде, суммарную толщину которой вместе с объектами диагностики в направлении просвечивания задают постоянной в пределах всей области сканирования, включая область размещения имитатора кости. При этих условиях и кость, и ее имитатор просвечиваются РИ с равной эффективной энергией, и это позволяет по выходным интенсивностям проводить сравнение их физических параметров, в частности их массовые плотности. Причем использование веерообразного пучка РИ позволяет практически исключить рассеянное излучение и соответственно повысить точность осуществляемых измерений. В качестве компенсирующей среды используют тканеэквивалентную среду, например воду, которую заливают в эластичные камеры, что позволяет исключить контакта тела пациента с жидкостью.
Более высокая оперативность определения МПКТ в предлагаемом способе достигается за счет быстрого получения цифровых данных и их обработки. Необходимые цифровые данные интенсивностей РИ получают практически в реальном масштабе времени с многоканального твердотельного приемника РИ в процессе сканирования объекта диагностики.
Для исключения инструментальных погрешностей, например, разброса чувствительности отдельных каналов приемника РИ, нелинейности их характеристик и т.д. измерение интенсивности РИ на выходе объекта диагностики и за имитатором кости в предлагаемом способе осуществляют одними и теми же каналами приемника, причем с минимальными временными промежутками между измерениями. С этой целью положение исследуемого участка кости и участка имитатора костной ткани по оси абсцисс задаются равными координатами. Это исключает погрешности, обусловленные вышеперечисленными причинами и температурными дрейфами параметров приемника и рентгеновского излучателя.
Клиновидный имитатор кости выполняют с плавным нарастанием его высоты, а вершину клина ориентируют вдоль линейной апертуры приемника РИ. Выполнение всех этих операций позволяет более точно определять массовую плотность имитатора, соответствующую определяемой МПКТ кости.
Таким образом, заявленный способ позволяет существенно снизить погрешность определения минеральной плотности костной ткани, повысить оперативность получения результатов и доступен для реализации его в серийно производимых цифровых рентгеновских аппаратах, что не имеет аналогов в остеоденситометрии, а, следовательно, соответствует критерию «изобретательский уровень».
На фиг.1 приведено устройство, реализующее предлагаемый способ, а именно цифровой рентгенографический аппарат сканирующего типа с размещенными на его деке объектом диагностики и имитатором кости.
На фиг.2 показана схема размещения объекта диагностики и имитатора костной ткани на деке стола-штатива.
На фиг.3 показан выбранный участок кости и имитатора.
На фиг.4 показан алгоритм операций при определении МПКТ.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит (см. фиг.1) цифровой сканирующий аппарат 1, в состав которого входит рентгеновский излучатель 2, диафрагма 3, формирующая веерный пучок РИ 4, дека 5 стола-штатива 6, на которой указано месторасположение объекта диагностики 7 и имитатора костной ткани 8, многоканальный приемник РИ с линейной фоточувствительной матрицей 9, сканирующий механизм 10 и ЭВМ с монитором 11, предназначенный для отображения рентгенографической информации и результатов вычислений.
На схеме фиг.2 показаны объект диагностики 7 с костью 12, МПКТ которой необходимо определить, имитатор костной ткани 8, дека 5 стола-штатива 6, приемник 9 и две камеры 13 и 14 с тканеэквивалентной средой, ограниченных по высоте Н рентгенопрозрачной пластиной 15.
На фиг.3 показаны рентгенограммы имитатора кости 8, исследуемого участка кости 12, две вертикальные линии 13, которыми определяются координаты исследуемого участка кости 12 и соответствующий ему участок имитатора кости 16 по оси абсцисс.
Порядок применения предлагаемого способа рассмотрим на примере определения МПКТ предплечья пациента на цифровом рентгенографическом аппарате. Перед проведением измерения на деке 5 аппарата 1 между двух камер с водой 13 и 14 размещают предплечье пациента 7 и имитатор костной ткани 8, как это показано на фиг.2. Включают аппарат, устанавливают режим, при котором были получены табличные данные, устанавливающие связь между количественными значениями МПКТ и массовыми плотностями имитатора кости, и производят снимок. На рентгенограмме, воспроизведенной на экране монитора 11, рентгенолог размещает маркеры 17 (см. фиг.3), определяющие координаты исследуемого участка кости 12 по оси абсцисс. Затем он запускает программу вычисления МПКТ выбранного участка кости, алгоритм которого приведен на фиг.4. Полученные результаты вычисления воспроизводятся на экране монитора 11 в г/см2.
Табличные данные, устанавливающие связь между количественными значениями МПКТ и массовыми плотностями имитатора кости, предварительно были получены экспериментальным путем с помощью костных образцов с известными минеральными плотностями и их имитатора, в качестве которого использовался алюминиевый клин. Измерения проводились следующим образом. Образец кости с известной минеральной плотностью и алюминиевый клин размещались на столе аппарата между двух камер с водой 13 и 14, как это описывалось ранее. Путем сравнения интенсивностей РИ, прошедших через них, определялась массовая плотность клина, соответствующая данному образцу. По полученным таким образом данным была составлена таблица, необходимая для дальнейшей работы.
Апробация предложенного способа проводилась на цифровом сканирующем рентгенографическом аппарате АРСЦ-02-«Н». В качестве компенсирующей тканеэквивалентной среды использовалась вода, а имитатора - алюминиевый клин. Суммарная толщина воды и объекта исследования в направлении их просвечивания (Н) была принята равной 100 мм. Аналогичные условия создавались и в области размещения алюминиевого клина. Режим работы аппарата: анодное напряжение излучателя 70 кВ, анодный ток 30 мА. Время получения рентгенограмм составляло 6 секунд, а время обработки данных - не более 10 секунд. В качестве объектов исследования использовались трубчатые кости домашних животных.
В процессе проведения измерений было установлено, что предлагаемый способ обеспечивает воспроизводимость результатов измерения МПКТ с погрешностью, не превышающей ±1.0%. Используемый аппарат АРСЦ-02-«Н» позволяет при необходимости проводить и рентгенологические исследования области интереса, так как может формировать и воспроизводить на экране ЭВМ высококачественные рентгенограммы с пространственным разрешением более 3 пар л./мм при контрастной чувствительности - 1% и динамическим диапазоном до 400.
Таким образом, проведенные измерения подтверждают, что предлагаемый способ может быть использован для проведения массовых остеоденситометрических исследований населения на современных цифровых рентгенографических аппаратах. Способ прост при практическом применении его врачами рентгенологами и обеспечивает получение диагностически значимых результатов при массовом обследовании населения. Время измерения, включая укладку пациента, может составлять не более 1 минуты. При определении МПКТ способ исключает влияние мягких тканей на конечный результат, что позволяет применять его не только для диагностики фаланг кистей рук, пятки, но и для определения МПКТ предплечья, бедренной кости и т.д.
Claims (2)
1. Способ определения минеральной плотности костной ткани пациента, включающий получение цифровой рентгенограммы диагностируемой костной ткани и клиновидного имитатора кости, размещенных в заполненных водой емкости, вычисление среднего значения сигнала за диагностируемым участком костной ткани, вычисление массовой плотности клиновидного имитатора кости, соответствующей этому значению сигнала и определение по ней минеральной плотности костной ткани, отличающийся тем, что вычисляют среднее значение сигнала исследуемой области объекта и в пределах ее горизонтального размера определяют массовую плотность имитатора костной ткани, соответствующую вычисленному среднему значению сигнала, при этом измерение интенсивности рентгеновского излучения на выходе объекта диагностики и за имитатором кости осуществляют одними и теми же каналами приемника.
2. Способ определения минеральной плотности костной ткани пациента по п.1, отличающийся тем, что положение исследуемого участка кости и участка имитатора костной ткани по оси абсцисс задают равными координатами.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008145749/14A RU2400141C2 (ru) | 2008-11-18 | 2008-11-18 | Способ определения минеральной плотности костной ткани |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008145749/14A RU2400141C2 (ru) | 2008-11-18 | 2008-11-18 | Способ определения минеральной плотности костной ткани |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008145749A RU2008145749A (ru) | 2010-05-27 |
RU2400141C2 true RU2400141C2 (ru) | 2010-09-27 |
Family
ID=42679964
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008145749/14A RU2400141C2 (ru) | 2008-11-18 | 2008-11-18 | Способ определения минеральной плотности костной ткани |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2400141C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472440C1 (ru) * | 2011-08-08 | 2013-01-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" | Способ определения плотности биологических тканей |
RU2548822C1 (ru) * | 2014-06-10 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Метод скрининга низкой минеральной плотности костной ткани у женщин со вторичной аменореей |
-
2008
- 2008-11-18 RU RU2008145749/14A patent/RU2400141C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КАЗНАЧЕЕВА Т.В. Современные методы определения минеральной плотности костной ткани. Проблемы репродукции, 2007, т.13, №6, с.57-61. MALICH A. et al. Normative values of bone parameters of children and adolescents using digital computer-assisted radiogrammetry (DXR), J Clin Densitom. 2003 Summer; 6(2): 103-11, (реферат), [он-лайн], [найдено 02.10.2009], найдено из базы данных PubMed. BÖTTCHER J. et al. Diagnosis of periarticular osteoporosis in rheumatoid arthritis using digital X-ray radiogrammetry, Arthritis Res Ther. 2008; 10(1):103. Epub 2008 Jan 24, (реферат), [он-лайн], [найдено 02.10.2009], найдено из базы данных PubMed. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472440C1 (ru) * | 2011-08-08 | 2013-01-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" | Способ определения плотности биологических тканей |
RU2548822C1 (ru) * | 2014-06-10 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Метод скрининга низкой минеральной плотности костной ткани у женщин со вторичной аменореей |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008145749A (ru) | 2010-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2641078B2 (ja) | 骨塩定量分析方法 | |
US6320931B1 (en) | Automated x-ray bone densitometer | |
Sechopoulos et al. | Dosimetric characterization of a dedicated breast computed tomography clinical prototype | |
US7965813B2 (en) | Bone mineral density assessment using mammography system | |
US8023617B2 (en) | Method and device for quality management in mammography apparatus | |
JP2009285356A (ja) | 医療用撮影システム、画像処理装置、画像処理方法、およびプログラム | |
Huddleston | Quantitative methods in bone densitometry | |
RU2400141C2 (ru) | Способ определения минеральной плотности костной ткани | |
JPH0924039A (ja) | 骨塩定量分析方法および装置 | |
Kelly et al. | Technical evaluation of contrast enhanced mammography functions using Hologic I-View software | |
Webber et al. | Predicting osseous changes in ankle fractures | |
Neitzel | Management of pediatric radiation dose using Philips digital radiography | |
KR101239133B1 (ko) | 의료용 방사선 촬영을 위한 디지털 팬텀, 디지털 팬텀을 이용한 의료 영상 처리 방법 및 시스템 | |
Nelson et al. | Patient dose simulations for scanning‐beam digital x‐ray tomosynthesis of the lungs | |
JP2627098B2 (ja) | 骨塩定量分析方法および装置 | |
Workman et al. | Exposure monitoring in photostimulable phosphor computed radiography | |
Sickles et al. | Comparison of laboratory and clinical evaluations of mammographic screen-film systems | |
Schaefer-Prokop et al. | Computed radiography/digital radiography: radiologist perspective on controlling dose and study quality | |
JPH03251234A (ja) | 骨塩定量装置 | |
Alrehily | Investigating the ability to use the CT scan projection radiograph to monitor adolescent idiopathic scoliosis | |
Tothill | Photon absorptiometry | |
Alghamdi | Radiologic image assessment using information loss theory by specially designed low contrast detail phantoms and extending it to CT | |
Dinten et al. | X-ray scatter correction for dual-energy x-ray absorptiometry: compensation of patient’s lean/fat composition | |
Hwang et al. | Clinical application of the optimized X-ray parameter model through analysis of disease risk and image quality when combining the ion chamber of automatic exposure control of digital radiography | |
SU950319A1 (ru) | Способ изготовлени фантома дл вы влени информативности рентгеновских методик |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111119 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20121127 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201119 |