【摘要】：雙能X射線吸收法在骨密度測(cè)量中具有高精度、低劑量等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于臨床骨質(zhì)疏松診斷治療中。目前臨床使用的雙能X射線骨密度儀仍然存在掃描速度慢等缺點(diǎn)。為了進(jìn)一步提高掃描速度,降低患者吸收劑量,開(kāi)展了雙能X射線骨密度儀的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究,探討了校正射線散射問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)骨密度值測(cè)量方法,主要研究工作包括:第一,調(diào)研了骨密度測(cè)量方法、骨密度值計(jì)算方法和雙能X射線骨密度儀的發(fā)展?fàn)顩r。按照測(cè)量部位和掃描方式的不同進(jìn)行了分類(lèi),總結(jié)展望了雙能X射線骨密度儀的發(fā)展趨勢(shì)。第二,介紹了雙能X射線骨密度儀的系統(tǒng)構(gòu)成和原理。設(shè)計(jì)了錐束DEXA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括X射線成像和嵌入式控制兩部分。在成像部分中提出了使用k邊緣過(guò)濾法作為雙能射線產(chǎn)生的方案,使用非晶硅平板探測(cè)器進(jìn)行成像的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)了二維階梯模體,該模體包含了不同厚度的鋁和有機(jī)玻璃的組合,因此提高了數(shù)據(jù)采集的效率。在嵌入式控制部分中使用Exynos4412作為控制系統(tǒng)微處理器,采用以太網(wǎng)與上位機(jī)進(jìn)行通信,提出了利用FPGA芯片控制步進(jìn)電機(jī)的方案。第三,對(duì)錐束射線散射校正方法進(jìn)行了研究。提出了一種散射核反卷積算法,該算法首先對(duì)圖像進(jìn)行維納濾波降低噪聲,然后對(duì)圖中每個(gè)像素點(diǎn)的信號(hào)進(jìn)行分類(lèi),找到對(duì)應(yīng)散射核函數(shù)進(jìn)行反卷積運(yùn)算,最后疊加所有類(lèi)別的反卷積結(jié)果。為了驗(yàn)證了算法的有效性,使用基于蒙特卡洛方法的EGSnrc軟件獲得了仿真數(shù)據(jù),將仿真數(shù)據(jù)帶入算法,結(jié)果展示了對(duì)散射噪聲的抑制效果。第四,對(duì)雙能X射線骨密度儀中的骨密度值計(jì)算方法進(jìn)行了探索。介紹了骨密度值的計(jì)算流程,首先從圖像中分割出感興趣區(qū)域,然后根據(jù)每點(diǎn)的灰度值找到對(duì)應(yīng)骨密度值,最終計(jì)算區(qū)域內(nèi)骨密度均值。為了準(zhǔn)確地分割感興趣區(qū)域,對(duì)比了經(jīng)典的六種圖像分割算法,其中Canny邊緣檢測(cè)算法和經(jīng)過(guò)平滑的閾值分割算法效果最優(yōu)。為了找到高低能灰度值與骨密度關(guān)系,利用二維階梯模體進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn),分別得到模體的高低能投影圖和準(zhǔn)確骨密度值,然后使用二次多項(xiàng)式曲面擬合找到兩者之間的關(guān)系,經(jīng)過(guò)驗(yàn)證平均誤差在5%以?xún)?nèi),證明該方法可行。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TH774

【參考文獻(xiàn)】

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10 劉s，

本文編號(hào)：2669740