RU2412650C1 - Single energy x-ray densitometry related method for measuring bone mineral and volume density - Google Patents

Single energy x-ray densitometry related method for measuring bone mineral and volume density Download PDF

Info

Publication number
RU2412650C1
RU2412650C1 RU2009120439/14A RU2009120439A RU2412650C1 RU 2412650 C1 RU2412650 C1 RU 2412650C1 RU 2009120439/14 A RU2009120439/14 A RU 2009120439/14A RU 2009120439 A RU2009120439 A RU 2009120439A RU 2412650 C1 RU2412650 C1 RU 2412650C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ray
bone
bone tissue
patient
tissue
Prior art date
Application number
RU2009120439/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009120439A (en
Inventor
Алексей Николаевич Гуржиев (RU)
Алексей Николаевич Гуржиев
Сергей Николаевич Гуржиев (RU)
Сергей Николаевич Гуржиев
Владимир Михайлович Кораблев (RU)
Владимир Михайлович Кораблев
Александр Валерьевич Кострицкий (RU)
Александр Валерьевич Кострицкий
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Рентгенпром" (Зао "Рентгенпром")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Рентгенпром" (Зао "Рентгенпром") filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Рентгенпром" (Зао "Рентгенпром")
Priority to RU2009120439/14A priority Critical patent/RU2412650C1/en
Publication of RU2009120439A publication Critical patent/RU2009120439A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2412650C1 publication Critical patent/RU2412650C1/en

Links

Landscapes

  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to medicine, single energy X-ray densitometry. During X-ray examination of a patient, a digital data file is created in the form of a discrete set of coordinate values and proper signal amplitudes from X-ray sensitive detector cells. Data are displayed on a monitor in the form of an X-ray image; a range of interest including a bone tissue with an adjacent soft tissue is selected. The signal amplitudes in this range show values of X-ray logarithmic attenuation which for each point of the file is described as a relation logarithm of the signal from the detector cell not closed from an X-ray source by the patient to the signal from the cell recording X-ray passing through the patient in the given point. The derived values are used to exclude a soft tissue from an examination region by a preset algorithm as a shadow support of the image of a bone tissue, then with using rules common in X-ray absorptiometry, bone weight reduced to an area unit is calculated.
EFFECT: method allows adequate measurement of bone mineral and volume density.
1 dwg

Description

Изобретение относится к методам рентгеновской денситометрии, в частности к измерению величин минеральной и объемной плотности костной ткани с помощью оцифрованной информации рентгеновского изображения, и может быть использовано для диагностики остеопороза.The invention relates to methods of x-ray densitometry, in particular to measuring the mineral and bulk density of bone tissue using the digitized information of the x-ray image, and can be used to diagnose osteoporosis.

Остеопороз - распространенное заболевание костной ткани человека, вызванное уменьшением минеральной плотности костной ткани. Под минеральной плотностью костной ткани Mm понимается масса минеральной составляющей костной ткани (в основном карбонат и фосфат кальция), приведенная к единице площади - размерность г/см2.Osteoporosis is a common disease of human bone tissue caused by a decrease in bone mineral density. Under the bone mineral density M m is meant the mass of the mineral component of the bone tissue (mainly calcium carbonate and phosphate), reduced to a unit area - dimension g / cm 2 .

В практической денситометрии используются такие характеристики, как приведенная к единице площади масса костной ткани Mb (проекционная плотность) - размерность г/см2 и классическая величина объемной плотности костной ткани ρb - размерность г/см3. Проекционная плотность выше минеральной плотности, поскольку кроме минеральной включает в себя и органическую составляющую костной ткани.In practical densitometry, such characteristics are used as the bone mass reduced to unit area M b (projection density) - dimension g / cm 2 and the classical value of the bone bulk density ρ b - dimension g / cm 3 . Projection density is higher than mineral density, since in addition to mineral density it also includes the organic component of bone tissue.

Минеральная и проекционная плотности костной ткани измеряются специализированными медицинскими аппаратами - денситометрами. Наиболее точно диагностика остеопороза производится по измеренной величине объемной плотности костной ткани. Объемная плотность костной ткани может быть измерена только на рентгеновских аппаратах последнего поколения - компьютерных томографах. Но поскольку процедура обследования на компьютерных томографах слишком дорогая и доза облучения пациентов на них существенно выше, чем на обычных рентгеновских аппаратах, диагностика остеопороза, в основном, производится по результатам измерения минеральной либо проекционной плотности костной ткани.Mineral and projection densities of bone tissue are measured by specialized medical devices - densitometers. The most accurate diagnosis of osteoporosis is based on the measured volumetric density of bone tissue. Bone tissue bulk density can only be measured on the latest generation x-ray machines - computed tomographs. But since the examination procedure on computed tomographs is too expensive and the patient dose to them is significantly higher than on conventional x-ray machines, the diagnosis of osteoporosis is mainly carried out by measuring the mineral or projection density of bone tissue.

Методы рентгеновской костной денситометрии обстоятельно изложены в обзорных статьях "X-ray and Gamma Photon Bone Densitometry in Clinical Diagnosis" - A Review by Michel A. Periard, Canadian Journal of Medical Radiation Technology, Winter 2001, 32(4), pgs.24-32; "Визуализация и количественный анализ при денситометрических исследованиях". Т.О.Чернова, В.Я.Игнатов. Эндокринологический Научный Центр РАМН. Журнал "Клиническая эндокринология". 2002, номер 3; "Photon absorptiometry, bone densitometry and the challenge of osteoporosis" - A Review by Colin E. Webber, Phys. Med. Biol. 51 (2006) pgs.R169-R185.X-ray bone densitometry methods are detailed in the review articles "X-ray and Gamma Photon Bone Densitometry in Clinical Diagnosis" - A Review by Michel A. Periard, Canadian Journal of Medical Radiation Technology, Winter 2001, 32 (4), pgs.24- 32; "Visualization and quantitative analysis in densitometric studies." T.O. Chernova, V.Ya. Ignatov. Endocrinological Scientific Center of RAMS. Journal of Clinical Endocrinology. 2002, number 3; "Photon absorptiometry, bone densitometry and the challenge of osteoporosis" - A Review by Colin E. Webber, Phys. Med. Biol. 51 (2006) pgs. R169-R185.

Настоящее изобретение относится к одноэнергетической рентгеновской денситометрии. Известные способы определения минеральной плотности костной ткани в одноэнергетической рентгеновской денситометрии основаны на сравнении яркости изображения костной ткани с яркостью изображения ступенчатого алюминиевого клина-эталона, который при облучении рентгеновским пучком помещается рядом с обследуемой конечностью рук либо ног пациента. Ступенька клина-эталона, наиболее близкая по яркости к яркости изображения костной ткани, принимается за эквивалент костной ткани и по ней дается оценка величины минеральной плотности костной ткани.The present invention relates to single-energy x-ray densitometry. Known methods for determining the mineral density of bone tissue in single-energy X-ray densitometry are based on comparing the brightness of the image of bone tissue with the brightness of the image of a step aluminum wedge-reference, which, when irradiated with an X-ray beam, is placed next to the examined limb of the patient's arms or legs. The step of the wedge-standard, which is closest in brightness to the brightness of the image of bone tissue, is taken as the equivalent of bone tissue and it gives an estimate of the mineral density of bone tissue.

В ранних способах определения минеральной плотности костной ткани использовался компенсатор переменной наружной толщины мягкой ткани (пластиковая ванна с водой), куда помещались конечности рук либо ног пациента и ступенчатый алюминиевый клин-эталон. В последующих способах используется только алюминиевый клин-эталон и вместо использования компенсатора переменной наружной толщины мягкой ткани на стадии обработки оцифрованной информации рентгеновского изображения задействована процедура исключения мягкой ткани как теневого сопровождения к изображению костной ткани.In the early methods for determining the mineral density of bone tissue, a compensator of variable external thickness of soft tissue (a plastic bath with water) was used, where the limbs of the patient's arms or legs and a step aluminum wedge-standard were placed. In the following methods, only an aluminum wedge-standard is used and instead of using a compensator of variable external thickness of soft tissue, the procedure for eliminating soft tissue as a shadow accompaniment to the image of bone tissue is used at the stage of processing the digitized information of the X-ray image.

Необходимо отметить, что получение величины объемной плотности костной ткани в традиционных способах одноэнергетической рентгеновской денситометрии по яркости изображения костной ткани и клина-эталона принципиально невозможно.It should be noted that obtaining the volumetric density of bone tissue in traditional methods of single-energy x-ray densitometry by the brightness of the image of bone tissue and a wedge-reference is fundamentally impossible.

Из уровня техники по определению минеральной плотности костной ткани в одноэнергетической рентгеновской денситометрии можно привести следующие известные способы:From the prior art for determining the mineral density of bone tissue in single-energy x-ray densitometry, the following known methods can be cited:

1. "Способ определения содержания минерального вещества в костной ткани", патент РФ 2136214 от 25.01.1999 г.1. "Method for determining the content of minerals in bone tissue", patent of the Russian Federation 2136214 from 01.25.1999

2. "Method for measuring bone mineral density by using X-ray image" (Метод измерения минеральной плотности костной ткани с использованием рентгеновского изображения), патент США 7046834, May 16, 2006.2. "Method for measuring bone mineral density by using X-ray image", US patent 7046834, May 16, 2006.

Оба приведенных способа используют ступенчатый алюминиевый клин-эталон. Различаются они процедурой исключения мягкой ткани как теневого сопровождения к изображению костной ткани при получении гипотетической яркости изображения костной ткани в воздушной среде, в которой помещен алюминиевый клин-эталон.Both of these methods use a stepped aluminum wedge-reference. They differ in the procedure for excluding soft tissue as a shadow accompaniment to the image of bone tissue when obtaining a hypothetical brightness of the image of bone tissue in an air environment in which an aluminum wedge-reference is placed.

Среди известных технических решений наиболее близкого аналога предлагаемому способу определения величин минеральной и объемной плотности костной ткани не выявлено.Among the known technical solutions, the closest analogue to the proposed method for determining the values of the mineral and bulk density of bone tissue has not been identified.

Технической задачей изобретения является получение адекватных значений величин минеральной и объемной плотности костной ткани с помощью алгоритма операций, реализуемого на серийных цифровых рентгенографических аппаратах ПроГраф и на серийных цифровых сканирующих флюорографах ПроСкан.An object of the invention is to obtain adequate values of the mineral and bulk density of bone tissue using the algorithm of operations implemented on serial digital radiographic devices Prograf and serial digital scanning fluorographs ProScan.

Технический результат достигается тем, что в способе определения величин минеральной и объемной плотности костной ткани, относящемся к одноэнергетической рентгеновской денситометрии, в процессе рентгеновского обследования пациента формируют цифровой массив данных в виде дискретного набора значений координат и соответствующих им амплитуд сигналов с чувствительных к рентгеновскому излучению ячеек детектора, выводят эти данные на монитор компьютера в виде рентгеновского изображения, на котором выделяют зону интереса, включающую костную ткань с прилегающей к ней мягкой тканью, в выделенной зоне по амплитудам сигналов вычисляют значения логарифмического ослабления рентгеновского излучения, которое для каждой точки массива определяют как логарифм отношения сигнала с ячейки детектора, не закрытой от источника рентгеновского излучения пациентом, к сигналу с ячейки, регистрирующей в данной точке прошедшее через пациента рентгеновское излучение, полученные значения логарифмического ослабления излучения используют для исключения в зоне обследования по заданному алгоритму мягкой ткани как теневого сопровождения к изображению костной ткани, затем по известным в рентгеновской абсорбциометрии правилам вычисляют приведенную к единице площади массу костной ткани и по ней определяют величины минеральной и объемной плотности костной ткани.The technical result is achieved by the fact that in the method for determining the mineral and bulk density of bone tissue related to single-energy x-ray densitometry, in the process of x-ray examination of the patient, a digital data array is formed in the form of a discrete set of coordinate values and corresponding signal amplitudes from x-ray sensitive cells of the detector , this data is displayed on a computer monitor in the form of an X-ray image, on which a zone of interest is included, including a braid In the selected area, the values of the logarithmic attenuation of X-ray radiation are calculated from the signal amplitudes in the selected area, which is determined for each point of the array as the logarithm of the ratio of the signal from the detector cell not closed from the patient’s X-ray source to the signal from the cell registering at this point the x-ray transmitted through the patient, the obtained values of the logarithmic attenuation of the radiation are used to exclude in the examination area for a given algorithm rhythm soft fabric such as to support a shadow image bone, then the known X-ray absorptiometry rules calculated normalized to unit area of bone mass and it is determined volumetric quantities of mineral and bone density.

Настоящее изобретение не требует дополнительных устройств в виде компенсатора переменной наружной толщины мягкой ткани и ступенчатого алюминиевого клина-эталона и позволяет по значениям логарифмического ослабления излучения получить величину как минеральной, так и объемной плотности костной ткани.The present invention does not require additional devices in the form of a compensator for the variable outer thickness of the soft tissue and a stepped aluminum wedge-reference and allows the values of the mineral and bulk density of bone tissue to be obtained from the values of the logarithmic attenuation of radiation.

Особенность предлагаемого способа заключается в том, что величины минеральной и объемной плотности костной ткани определяют с использованием только значений логарифмического ослабления излучения, вычисленных по сигналам с ячеек детектора в зоне интереса, охватывающей участок изображения костной ткани с прилегающей с обеих сторон мягкой тканью.A feature of the proposed method is that the values of the mineral and bulk density of bone tissue are determined using only the values of the logarithmic attenuation of radiation calculated from the signals from the cells of the detector in the zone of interest, covering the image area of bone tissue with soft tissue adjacent to both sides.

Под логарифмическим ослаблением излучения понимается логарифм отношения величины сигнала с ячейки детектора, регистрирующей излучение непосредственно от рентгеновского излучателя, к величине сигнала с ячейки детектора, регистрирующей излучение, прошедшее через пациента.Logarithmic attenuation of radiation is understood as the logarithm of the ratio of the magnitude of the signal from the detector cell registering the radiation directly from the X-ray emitter to the magnitude of the signal from the detector cell registering the radiation transmitted through the patient.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, где схематично показано поперечное сечение мягкой и костной ткани.The proposed method is illustrated in the drawing, which schematically shows a cross section of soft and bone tissue.

Пунктирными стрелками указано направление рентгеновского излучения и выделены три направления: при координате r1 - только через мягкую ткань вблизи костной ткани слева, при координате r - через мягкую и костную ткань одновременно, при координате r2 - только через мягкую ткань вблизи костной ткани справа. Обозначения, приведенные на чертеже: D1, D2, D - наружные размеры мягкой ткани, x - толщина костной ткани, r1, r2, r - координаты на рентгеновском изображении при поперечном перемещении относительно осевого ствола костной ткани, l0 - исходная падающая интенсивность рентгеновского излучения, которую можно получить с любой ячейки детектора, не закрытой от излучения пациентом, то есть находящейся в зоне прямой видимости источника излучения, l1, l2, l - интенсивности прошедшего сквозь объект излучения.Dashed arrows indicate the direction of x-ray radiation and three directions are highlighted: at coordinate r 1 - only through soft tissue near the bone tissue on the left, at coordinate r - through soft and bone tissue at the same time, with coordinate r 2 - only through soft tissue near the bone tissue on the right. The designations shown in the drawing: D 1 , D 2 , D are the external dimensions of the soft tissue, x is the thickness of the bone tissue, r 1 , r 2 , r are the coordinates on the x-ray image when transversely moved relative to the axial trunk of the bone tissue, l 0 is the original the incident intensity of X-ray radiation, which can be obtained from any cell of the detector that is not closed from radiation by the patient, that is, in the line of sight of the radiation source, l 1 , l 2 , l - the intensity of the radiation transmitted through the object.

Алгоритм, объясняющий с физической точки зрения суть способа, состоит в следующем. Толщина мягкой ткани в точках с координатами r1 и r2 (слева и справа от костной ткани) определяется через логарифмическое ослабление излучения при этих координатах

Figure 00000001
The algorithm that explains the essence of the method from a physical point of view is as follows. The thickness of the soft tissue at points with coordinates r 1 and r 2 (left and right of bone tissue) is determined through the logarithmic attenuation of radiation at these coordinates
Figure 00000001

Пусть дана произвольная точка с координатой r, в которой излучение пересекает одновременно и мягкую, и костную ткань. Для этой точки наружный размер мягкой ткани D определяется линейной интерполяцией по вычисленным значениям D1 и D2.Let an arbitrary point be given with the coordinate r, at which the radiation crosses both the soft and the bone tissue. For this point, the outer size of the soft tissue D is determined by linear interpolation from the calculated values of D 1 and D 2 .

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

Figure 00000004
.
Figure 00000004
.

Для получения более точной оценки наружного размера мягкой ткани D можно использовать информацию о толщине мягкой ткани в дополнительных точках слева и справа от костной ткани и применить не линейную интерполяцию (2), а интерполяцию более высокого порядка.To obtain a more accurate estimate of the external size of soft tissue D, one can use information on the thickness of soft tissue at additional points to the left and right of the bone tissue and apply higher order interpolation (2) rather than linear interpolation.

Толщина костной ткани, соответствующая координате прохождения излучения r, определяется через логарифмическое ослабление излучения при этой координатеThe thickness of the bone tissue corresponding to the coordinate of the passage of radiation r is determined through the logarithmic attenuation of radiation at this coordinate

Figure 00000005
Figure 00000005

Приведенная к единице площади масса костной ткани, соответствующая координате r, будет составлятьThe bone mass reduced to the unit area corresponding to the coordinate r will be

Figure 00000006
Figure 00000006

Значение минеральной плотности костной ткани вычисляется умножением полученной величины на коэффициент пропорциональности Y, связывающий приведенную к единице площади массу костной ткани Mb с минеральной плотностью костной ткани Mm:The value of the bone mineral density is calculated by multiplying the obtained value by the proportionality coefficient Y, connecting the bone mass reduced to a unit area M b with the bone mineral density M m :

Figure 00000007
Figure 00000007

Необходимо отметить, что в качестве численных значений коэффициентов ослабления излучения µs, µb и объемной плотности костной ткани pb в формуле (4) берутся стандартные величины, установленные для здоровых тканей человека.It should be noted that the standard values established for healthy human tissues are taken as the numerical values of the radiation attenuation coefficients μ s , μ b and bulk density of bone tissue p b in formula (4).

Индикатором реального отклонения плотности костной ткани от нормальной величины в формуле (4) является величина логарифмического ослабления излученияAn indicator of the real deviation of bone density from a normal value in formula (4) is the value of the logarithmic attenuation of radiation

ln l0/l, поскольку именно эта величина прямо пропорциональна реальной объемной плотности костной ткани сканируемого человека.ln l 0 / l, since it is precisely this value that is directly proportional to the real bulk density of the bone tissue of the scanned person.

В рассмотренном одномерном случае величина приведенной к единице площади массы костной ткани (4) - есть функция поперечной координаты r. В реальной ситуации толщина костной ткани варьируется при перемещении как в поперечном (r), так и в продольном (z) направлениях. Соответственно, приведенная к единице площади масса костной ткани - есть функция двух координат. Поэтому в практической денситометрии используется усредненное на определенном участке (например: площадь, охватывающая один поясничный позвонок, полоса, направленная поперек осевого ствола проксимальной части бедра) значение приведенной к единице площади массы костной тканиIn the one-dimensional case considered, the magnitude of the bone mass reduced to a unit mass area (4) is a function of the transverse coordinate r. In a real situation, the thickness of the bone tissue varies when moving both in the transverse (r) and longitudinal (z) directions. Accordingly, the bone mass reduced to a unit area is a function of two coordinates. Therefore, in practical densitometry, the value averaged over a certain area (for example: the area covering one lumbar vertebra, the strip directed across the axial trunk of the proximal femur) is used;

Figure 00000008
Figure 00000008

Соответственно, среднее значение минеральной плотности костной ткани на этом участке будет составлятьAccordingly, the average value of the mineral density of bone tissue in this area will be

Figure 00000009
Figure 00000009

Определение величины объемной плотности костной ткани основано на предположении о пропорциональности поперечных размеров костной ткани в сечении для всех людей данного пола и данной возрастной группы. Это означает, что отношение средней толщины костной ткани по направлению рентгеновского пучка <Δx> к среднему проекционному поперечному размеру костной ткани <Δr> примерно одинаково для всех людей данного пола и данной возрастной группы и поэтому реальный объем костной ткани пропорционален произведению проекционной площади костной ткани на средний проекционный поперечный размер костной ткани.The determination of the volume density of bone tissue is based on the assumption that the transverse dimensions of the bone tissue are proportional in cross section for all people of a given gender and this age group. This means that the ratio of the average thickness of the bone tissue in the direction of the x-ray beam <Δx> to the average projective transverse size of the bone tissue <Δr> is approximately the same for all people of this gender and this age group, and therefore the real volume of bone tissue is proportional to the product of the projection area of bone tissue by average projection lateral bone size.

Исходя из этого предположения величина объемной плотности костной ткани обследуемого человека выражается через усредненное значение приведенной к единице площади массы костной ткани какBased on this assumption, the volumetric density of the bone tissue of the person being examined is expressed through the average value of the bone tissue mass area reduced to a unit area as

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

В формуле (8) ξ - безразмерный коэффициент пропорциональности, который берется одинаковым для всех людей данного пола и данной возрастной группы, <Δr> - средний проекционный поперечный размер костной ткани конкретного обследуемого человека.In formula (8), ξ is the dimensionless coefficient of proportionality, which is taken to be the same for all people of a given gender and this age group, <Δr> is the average projection transverse size of the bone tissue of a particular person being examined.

С помощью Монте-Карло программы GEANT (см. GEANT - Detector Description and Simulation Tool, CERN, Geneva, 1993), использующейся во многих научных физических лабораториях для описания прохождения излучения через вещество, было произведено моделирование прохождения рентгеновского излучения через различные структуры из мягкой и костной ткани с целью оценки погрешности предлагаемого способа вычисления величин минеральной и объемной плотности костной ткани. Варьировались толщины мягкой и костной ткани, плотность костной ткани, позиция костной ткани внутри мягкой ткани и жесткость рентгеновского спектра излучения, причем толщины мягкой и костной ткани варьировались от толщин, соответствующих конечностям рук и ног человека, до толщин, соответствующих поясничной области позвоночника.Using the Monte Carlo program GEANT (see GEANT - Detector Description and Simulation Tool, CERN, Geneva, 1993), which is used in many scientific physics laboratories to describe the passage of radiation through matter, a simulation of the passage of X-rays through various structures from soft and bone tissue in order to assess the error of the proposed method for calculating the values of the mineral and bulk density of bone tissue. The thicknesses of soft and bone tissue, the density of bone tissue, the position of bone tissue inside the soft tissue, and the stiffness of the X-ray spectrum were varied, and the thicknesses of soft and bone tissue varied from thicknesses corresponding to the limbs of the arms and legs of a person to thicknesses corresponding to the lumbar region of the spine.

Результаты расчетов показали, что погрешность предлагаемого способа оценки величин минеральной и объемной плотности костной ткани в зависимости от конфигурации облучаемой структуры и жесткости рентгеновского излучения лежит в интервале 4-14% для оценки величины минеральной плотности костной ткани и в интервале 3-8% для оценки величины объемной плотности костной ткани. Погрешность известных способов одноэнергетической костной денситометрии, используемых только для денситометрии конечностей рук и ног человека, составляет величину порядка 3-4%. Погрешность предлагаемого способа для толщин мягкой и костной ткани, соответствующих конечностям рук и ног человека, составляет такую же величину.The calculation results showed that the error of the proposed method for estimating the mineral and bulk density of bone tissue depending on the configuration of the irradiated structure and hardness of x-ray radiation is in the range of 4-14% for estimating the mineral density of bone tissue and in the range of 3-8% for estimating bone density The error of the known methods of single-energy bone densitometry, used only for densitometry of the limbs of the arms and legs of a person, is about 3-4%. The error of the proposed method for the thicknesses of soft and bone tissue corresponding to the limbs of the arms and legs of a person is the same value.

Предлагаемый способ имеет ряд существенных преимуществ:The proposed method has several significant advantages:

1. По известным способам можно определить только минеральную, либо проекционную плотности костной ткани. Предлагаемый способ позволяет определить кроме проекционной и минеральной плотности еще и более приемлемую для корректной диагностики остеопороза объемную плотность костной ткани, которую, помимо изложенного способа, определяют только на аппаратах последнего поколения - компьютерных томографах.1. By known methods can only determine the mineral or projection density of bone tissue. The proposed method allows to determine, in addition to the projection and mineral density, the bone density that is more acceptable for the correct diagnosis of osteoporosis, which, in addition to the above method, is determined only on the latest generation devices - computer tomographs.

2. Известные способы одноэнергетической костной денситометрии используют только для денситометрии конечностей рук и ног человека. Предлагаемый способ применим для определения проекционной, минеральной и объемной плотности костной ткани во всех традиционно используемых для диагностики остеопороза участках тела человека - конечности рук и ног, проксимальная часть бедренной кости, поясничный отдел позвоночника.2. Known methods of single-energy bone densitometry are used only for densitometry of the limbs of the arms and legs of a person. The proposed method is applicable to determine the projection, mineral and bulk density of bone tissue in all areas of the human body traditionally used for the diagnosis of osteoporosis - limbs of the arms and legs, proximal part of the femur, lumbar spine.

3. В известных способах одноэнергетической денситометрии работают с яркостью изображения, в предлагаемом способе - с логарифмическим ослаблением излучения. Поскольку логарифмическое ослабление излучения является аддитивной, а яркость изображения мультипликативной функцией толщин мягкой и костной ткани при прохождении излучения через них, исключение мягкой ткани как теневого сопровождения к изображению костной ткани на основании аддитивных правил, также используемых в известных способах, более корректно производить, оперируя значениями логарифмического ослабления излучения, а не величинами яркости изображения.3. In the known methods of single-energy densitometry work with the brightness of the image, in the proposed method with the logarithmic attenuation of radiation. Since the logarithmic attenuation of radiation is additive, and the brightness of the image is a multiplicative function of the thickness of the soft and bone tissue when radiation passes through them, the exclusion of soft tissue as a shadow accompaniment to the image of bone tissue based on the additive rules also used in the known methods is more correctly performed using the values logarithmic attenuation of radiation, not the magnitude of the image brightness.

4. В известных способах обязательно используют алюминиевый клин-эталон (а в более ранних еще и воду как компенсатор переменной наружной толщины мягкой ткани). В предлагаемом способе не используют ни клин-эталон, ни воду.4. In the known methods, an aluminum wedge-reference must be used (and in earlier methods, water as a compensator for the variable external thickness of soft tissue). In the proposed method, neither a wedge-standard nor water is used.

Claims (1)

Способ определения величин минеральной и объемной плотности костной ткани, относящийся к одноэнергетической рентгеновской денситометрии и заключающийся в том, что в процессе рентгеновского обследования пациента формируют цифровой массив данных в виде дискретного набора значений координат и соответствующих им амплитуд сигналов с чувствительных к рентгеновскому излучению ячеек детектора, выводят эти данные на монитор компьютера в виде рентгеновского изображения, на котором выделяют зону интереса, включающую костную ткань с прилегающей к ней мягкой тканью, в выделенной зоне по амплитудам сигналов вычисляют значения логарифмического ослабления рентгеновского излучения, которое для каждой точки массива определяют как логарифм отношения сигнала с ячейки детектора, не закрытой от источника рентгеновского излучения пациентом, к сигналу с ячейки, регистрирующей в данной точке прошедшее через пациента рентгеновское излучение, полученные значения логарифмического ослабления излучения используют для исключения в зоне обследования по заданному алгоритму мягкой ткани, как теневого сопровождения к изображению костной ткани, затем по известным в рентгеновской абсорбциометрии правилам вычисляют приведенную к единице площади массу костной ткани и по ней определяют величины минеральной и объемной плотности костной ткани. A method for determining the mineral and bulk density of bone tissue related to single-energy x-ray densitometry, which consists in the fact that during the x-ray examination of the patient, a digital data array is generated in the form of a discrete set of coordinate values and corresponding signal amplitudes from x-ray sensitive cells of the detector, this data is displayed on a computer monitor in the form of an X-ray image on which an area of interest is identified, including bone tissue with adjacent with soft tissue in the selected area, the amplitudes of the signals are used to calculate the logarithmic attenuation of X-ray radiation, which for each point in the array is defined as the logarithm of the ratio of the signal from the detector cell not closed from the patient’s X-ray source to the signal from the cell registering at this point X-rays transmitted through the patient, the obtained values of the logarithmic attenuation of radiation are used to exclude in the examination area according to a given soft tissue algorithm, ak to support shadow image bone, then the known X-ray absorptiometry rules calculated normalized to unit area of bone mass and it is determined volumetric quantities of mineral and bone density.
RU2009120439/14A 2009-06-01 2009-06-01 Single energy x-ray densitometry related method for measuring bone mineral and volume density RU2412650C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009120439/14A RU2412650C1 (en) 2009-06-01 2009-06-01 Single energy x-ray densitometry related method for measuring bone mineral and volume density

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009120439/14A RU2412650C1 (en) 2009-06-01 2009-06-01 Single energy x-ray densitometry related method for measuring bone mineral and volume density

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009120439A RU2009120439A (en) 2010-12-10
RU2412650C1 true RU2412650C1 (en) 2011-02-27

Family

ID=46306035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009120439/14A RU2412650C1 (en) 2009-06-01 2009-06-01 Single energy x-ray densitometry related method for measuring bone mineral and volume density

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2412650C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492454C1 (en) * 2012-04-03 2013-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" Method of measurement of bulk density of geological material as part of rock mass and system for its implementation
WO2013157983A1 (en) * 2012-04-19 2013-10-24 Общество С Ограниченной Ответственностью "Парафарм" Method for diagnosing osteoporosis by a method for defining the dynamics of closing cavity formations in order to assess the effectiveness of using various osteoprotectors

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PERIARD A. X-ray and gamma photon bone densitometry in clinical diagnosis. Canadian Journal of Medical Radiation Technology, Winter 2001, 32(4), p.24-32. *
ЧЕРНОВА Т.О. и др. Визуализация и количественный анализ при денситометрических исследованиях. Клиническая эндокринология. 2002, №3, найдено 21.04.2010, найдено в Интернет: http://www.voed.ru/sc_25.htm. ЧЕЧУРИН Р.Е. Диагностика остеопороза: Что нужно знать практическому врачу о денситометрии. Опубликовано: декабрь 2000, найдено 21.04.2010, найдено в Интернет: http://www.diabet.ru/Osteoporoz/lect/Densyt.htm. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492454C1 (en) * 2012-04-03 2013-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" Method of measurement of bulk density of geological material as part of rock mass and system for its implementation
WO2013157983A1 (en) * 2012-04-19 2013-10-24 Общество С Ограниченной Ответственностью "Парафарм" Method for diagnosing osteoporosis by a method for defining the dynamics of closing cavity formations in order to assess the effectiveness of using various osteoprotectors
RU2511430C2 (en) * 2012-04-19 2014-04-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Парафарм" Diagnostic technique for osteoporosis, method for testing cavitary lesion closure behaviour for assessing effective use of various osteoprotectors
EA027158B1 (en) * 2012-04-19 2017-06-30 Общество С Ограниченной Ответственностью "Парафарм" Method for diagnosing osteoporosis and method for defining the effectiveness of a preparation for treating osteoporosis

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009120439A (en) 2010-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6233473B1 (en) Determining body composition using fan beam dual-energy x-ray absorptiometry
Wahner et al. Assessment of bone mineral. Part 2
US7885373B2 (en) System and method for quantitative imaging of chemical composition to decompose multiple materials
JP5156835B2 (en) Slit collimator scattering correction
US7801350B2 (en) Method for absorptiometry radiographic imaging using a three-dimensional generic model
KR102330146B1 (en) Method and apparatus for processing X-ray detection data of photon counting type, and X-ray apparatus
JP2009101157A (en) Image-guided acquisition of quantitative dual energy data
US4864594A (en) Bone mineral density measurement
WO2016190327A1 (en) Medical x-ray measurement system
EP3461412B1 (en) System and method for dxa tomo-based finite element analysis of bones
CN104873213A (en) X-ray digital image based bone lesion assessment method and device
Kennedy et al. Total body neutron activation analysis of calcium: calibration and normalisation
Longo Current studies and future perspectives of synchrotron radiation imaging trials in human patients
Hosie et al. Precision of measurement of bone density with a special purpose computed tomography scanner
RU2412650C1 (en) Single energy x-ray densitometry related method for measuring bone mineral and volume density
Pawałowski et al. Quality evaluation of monoenergetic images generated by dual-energy computed tomography for radiotherapy: A phantom study
Hawkinson et al. Technical white paper: bone densitometry
Mehdizadeh et al. Intra-oral ultrasonography of young adult mandibular foramen: A reliable method
Lee et al. Measurement of effective dose for paediatric scoliotic patients
RU2289314C2 (en) Method for determining the density of distraction regenerate in case of computed tomography
RU2684567C2 (en) Method for reconstructive dosimetric control of proton therapy by scanning beam
US9968322B2 (en) Method for early recognition of bone and joint diseases
JP2630911B2 (en) Measurement device for iodine in thyroid gland
RU2136214C1 (en) Method of determination of content of mineral substance in bone tissue
Dinten et al. X-ray scatter correction for dual-energy x-ray absorptiometry: compensation of patient’s lean/fat composition

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner