骨质密度测量方法、装置和设备

1.本发明属于骨密度测量技术领域，具体涉及一种骨质密度测量方法、装置和设备。


背景技术：

2.骨质疏松骨折是骨质疏松症的重要并发症，除引起持续疼痛、导致活动能力下降并严重影响患者生活质量外，还具有较高的致残率及病死率。早发现骨质疏松症并进行早期干预，是避免骨质疏松骨折，提高中老年人生活质量的重要途径。但是，目前仅有约9％-14.6％的骨质疏松患者可以被诊断识别，更遑论早期干预。因此，准确、便利的骨密度定量测定极大的有利于骨质疏松诊断或骨密度减少的诊断，做到早期诊断，及时规范治疗，减少脆性骨折的发生，不仅能够极大减轻患者痛苦，还能极大地降低卫生经济负担，具有重要的科学意义。
3.相关技术中，通常通过测量骨密度(bone mass density，bmd)来分辨骨质疏松症。临床的骨密度测量工具主要包括双能骨密度测量仪(dual energy x-ray absorptiometry，dxa)和定量ct(quantitative computed tomography，qct)。其中，dxa是利用骨组织对放射物质的吸收测量相对的骨密度减低的程度，该方法基于二维图像完成，容易受到重叠影的影响，且得到的并非绝对骨密度，易受几何形状及扫描野内骨赘、大血管钙化斑块和骨折等影响，不同型号的dxa骨密度仪之间的检测结果会有较大差异，互认度差，测量的bmd与骨折风险也并不具有良好的相关性，临床诊断敏感性和特异性差。而目前国内应用较广泛的mindways-qct检测需要每一台机器安装指定的测量软件，同时需要特定定体模进行质控，多数情况下患者要专门序列进行扫描，受到辐射；有成本高、效率较低的缺陷，不利于广泛推广。
4.因此，如何便捷、准确测量得到骨密度，成为现有技术中亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种骨质密度测量方法、装置和设备方法、装置和设备，以克服目前诊断敏感性和特异性差、准确性低的技术问题。
6.为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
7.一方面，一种骨质密度测量方法，包括：
8.获取目标患者的ct扫描图像；
9.按照预设规则将所述ct扫描图像划分为不同的区域；
10.获取每个区域对应的灰度值信息；
11.根据所述灰度值信息、所述ct扫描图像的参数以及预设ct值计算规则，计算与每个所述区域的所述灰度值信息对应的ct值信息；
12.根据预设骨密度与ct值对应规则和所述ct值信息，确定所述目标患者的骨密度。
13.可选的，所述按照预设规则将所述ct扫描图像划分为不同的区域，包括：
14.识别所述ct扫描图像的不同边界，将所述ct扫描图像划分为脂肪区域、肌肉区域
和椎体的松质骨区域。
15.可选的，还包括：
16.通过dicom标签，获取所述ct扫描图像的参数；所述ct扫描图像的参数，包括：斜率和截距值；
17.所述根据所述灰度值信息、所述ct扫描图像的参数以及预设ct值计算规则，计算与每个所述区域的所述灰度值信息对应的ct值信息，包括：
18.基于所述预设ct值计算规则，根据每个区域中的所述斜率、所述截距值和所述灰度值信息，计算每个所述区域的ct值信息。
19.可选的，所述根据预设骨密度与ct值对应规则和所述ct值信息，确定所述目标患者的骨密度，包括：
20.获取所述松质骨区域的ct值信息中的松质骨ct值、所述脂肪区域的ct值信息中的脂肪ct值和所述肌肉区域的ct值信息中的肌肉ct值；
21.分别将所述松质骨ct值、所述脂肪ct值和所述肌肉ct值输入至所述预设骨密度与ct值对应规则中，得到所述目标患者的骨密度。
22.可选的，所述预设骨密度与ct值对应规则，包括：
23.骨密度＝33.61328+0.81786*verpeak-0.16364*muspeak+0.17357*fatpeak；
24.其中，verpeak为所述松质骨ct值，muspeak为所述肌肉ct值，fatpeak为所述脂肪ct值。
25.可选的，所述获取目标患者的ct扫描图像，包括：
26.打开目标患者的以dicom格式存储的所述ct扫描图像。
27.又一方面，一种骨密度测量装置，包括：
28.第一获取模块，用于获取目标患者的ct扫描图像；
29.划分模块，用于按照预设规则将所述ct扫描图像划分为不同的区域；
30.第二获取模块，用于获取每个区域对应的灰度值信息；
31.第一计算模块，用于根据所述灰度值信息、所述ct扫描图像的参数以及预设ct值计算规则，计算与每个所述区域的所述灰度值信息对应的ct值信息；
32.第二计算模块，用于根据预设骨密度与ct值对应规则和所述ct值信息，确定所述目标患者的骨密度。
33.可选的，所述划分模块，具体用于识别所述ct扫描图像的不同边界，将所述ct扫描图像划分为脂肪区域、肌肉区域和椎体的松质骨区域。
34.可选的，所述第二计算模块，具体用于获取所述松质骨区域的ct值信息中的松质骨ct值、所述脂肪区域的ct值信息中的脂肪ct值和所述肌肉区域的ct值信息中的肌肉ct值；分别将所述松质骨ct值、所述脂肪ct值和所述肌肉ct值输入至所述预设骨密度与ct值对应规则中，得到所述目标患者的骨密度。
35.又一方面，一种骨质密度测量设备，包括处理器和存储器，所述处理器与存储器相连：
36.其中，所述处理器，用于调用并执行所述存储器中存储的程序；
37.所述存储器，用于存储所述程序，所述程序至少用于执行上述任一所述的骨质密度测量方法。
38.本发明实施例提供的骨质密度测量方法、装置和设备，通过采用目标患者的常规ct图像，对其进行分析划分，得到不同区域，通过不同区域的ct值和预先构建的骨密度与ct值对应规则，计算得到骨密度值，方便、准确。本技术无需特定体模质控，采用目标患者自身不同组织的ct值和预设计算公式进行骨密度的计算，可以最大程度将用于其他诊断目的的ct扫描数据利用起来，提高效率，节约成本的，减少被试者的辐射量；同时，本发明的结果为三维体积骨密度，敏感性及特异性高。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1是本发明实施例提供的一种骨密度测量方法的流程示意图；
41.图2是本发明实施例提供的一种骨质密度测量装置的结构示意图；
42.图3是本发明实施例提供的一种骨质密度测量设备的结构示意图。
具体实施方式
43.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
44.据估计我国50岁以上中老年人即将达到4.69亿，到2050年时将高达5.71亿。对于中老年人来说，骨质疏松症是众多身体隐患之一。骨质疏松骨折是骨质疏松症的重要并发症，除引起持续疼痛、导致活动能力下降并严重影响患者生活质量外，还具有较高的致残率及病死率。准确、便利的骨密度定量测定极大的有利于骨质疏松诊断或骨密度减少的诊断，做到早期诊断，及时规范治疗，减少脆性骨折的发生，不仅能够极大减轻患者痛苦，还能极大地降低卫生经济负担，具有重要的科学意义。
45.目前的常规应用于临床的骨密度测量工具主要包括双能骨密度测量仪(dual energy x-ray absorptiometry，dxa)和定量ct(quantitative computed tomography，qct)。dxa基于二维图像完成骨密度测量，容易受到重叠影的影响，且得到的并非绝对骨密度；另外，dxa基本特定人群数据库的比值，临床诊断敏感性和特异性差。
46.目前用于骨密度的测量的qct分为两类，一类是采用专用体模及专用的软件对扫描得到的骨的ct值进行标化得到体积骨密度,需要安装有专门软件的ct机器进行专门序列的扫描，该方法收到体模及是否绑定软件的限制。一类是不需要体模的定量ct，目前是通过计算二维公式将二维的ct值转化而来，尚处于科研阶段，且准确度差，无国内数据库。
47.因此，如何便捷、准确测量得到骨密度，成为现有技术中亟待解决的技术问题。基于此，本发明实施例提供一种骨质密度测量方法、装置和设备，以实现无体模、方便、准确地骨密度测量。
48.实施例：
49.图1是本发明实施例提供的一种骨密度测量方法的流程示意图，请参阅图1，本实施例可以包括以下步骤：
50.s1、获取目标患者的ct扫描图像。
51.在具体的实现过程中，可以定义任意一个患者为目标患者，对目标患者进行骨密度的测量。目标患者可以在普通ct上进行检查，得到ct扫描图像。在骨密度测量的过程中，可以直接导入目标患者在普通ct上检查得到的ct扫描图像，并对ct扫描图像进行分析。
52.在一些实施例中，获取目标患者的ct扫描图像，包括：打开目标患者的以dicom(digital imaging and communications in medicine，医学数字成像和通信,是医学图像和相关信息的国际标准)格式存储的ct扫描图像。
53.例如，骨密度测量时，可以配置dicom格式打开浏览功能，获取dicom格式的ct扫描图像，从而进行浏览和读取。
54.s2、按照预设规则将ct扫描图像划分为不同的区域。
55.在一些实施例中，按照预设规则将ct扫描图像划分为不同的区域，包括：识别ct扫描图像的不同边界，将ct扫描图像划分为脂肪区域、肌肉区域和椎体的松质骨区域。
56.在获取到目标患者的ct扫描图像后，可以手动或者自动，或部分手动部分自动，对ct扫描图像进行划分。例如，可以根据选择的不同算法，对ct扫描图像进行自动勾画，如，根据不同区域的特征设定阈值范围，从而划分ct空间分布，可以根据函数求导法基于变化率识别不同区域的边界等。也可以由用户根据工作经验，识别到脂肪区域、肌肉区域和椎体的松质骨区域的边界，进行手动勾画，从而区分出患者的ct扫描图像中的脂肪区域、肌肉区域和椎体的松质骨区域。
57.s3、获取每个区域对应的灰度值信息。
58.在划分到不同区域后，获取每个区域的灰度值信息。其中，每个区域的灰度值信息包括该区域内每个像素点的灰度值。每个像素点的灰度值获取为现有技术，可以根据成熟的计算方法进行获取，本技术中不做赘述，请参阅现有技术。
59.s4、根据灰度值信息、ct扫描图像的参数以及预设ct值计算规则，计算与每个区域的灰度值信息对应的ct值信息。
60.在一些实施例中，还包括：通过dicom标签，获取ct扫描图像的参数；ct扫描图像的参数，包括：斜率和截距值；根据灰度值信息、ct扫描图像的参数以及预设ct值计算规则，计算与每个区域的灰度值信息对应的ct值信息，包括：基于预设ct值计算规则，根据每个区域中的斜率、截距值和灰度值信息，计算每个区域的ct值信息。
61.其中，dicom标签自动记录与采集决定的ct扫描图像的相关参数，例如，斜率(slope)和截距(intercept)值。可以通过dicom标签读取到ct扫描图像的slope和intercept值。结合灰度值，利用公式可以计算出与之对应的ct值。
62.每个区域的ct值信息包括多个ct值，每个像素点可对应一个ct值。
63.在一些实施例中，标准化反应线性系数ct值的计算公式可以为：
64.ct＝slope*greyscale+intercept，
65.即：ct值＝斜率*灰度值+截距值公式(1)
66.根据上述公式，将获取到的灰度与ct值关系坐标里每个点两值互相转换的斜率、截距值，以及每个点的灰度值输入到公式(1)中，可以计算得到每个区域的ct值信息。
67.s5、根据预设骨密度与ct值对应规则和ct值信息，确定目标患者的骨密度。
68.在得到每个区域的ct值信息(即，得到每个区域内每个像素点对应的ct值)后，可以根据目标患者身体不同区域的ct值信息，以及，预设骨密度与ct值对应规则，来计算与ct值对应的骨密度，方便、快捷。
69.在一些实施例中，根据预设骨密度与ct值对应规则和ct值信息，确定目标患者的骨密度，包括：获取松质骨区域的ct值信息中的松质骨ct值、脂肪区域的ct值信息中的脂肪ct值和肌肉区域的ct值信息中的肌肉ct值；分别将松质骨ct值、脂肪ct值和肌肉ct值输入至预设骨密度与ct值对应规则中，得到目标患者的骨密度。
70.在一些实施例中，预设骨密度与ct值对应规则，包括：
71.骨密度＝33.61328+0.81786*verpeak-0.16364*muspeak+0.17357*fatpeak
72.公式(2)；
73.其中，verpeak为松质骨ct值，muspeak为肌肉ct值，fatpeak为脂肪ct值。
74.为了提高骨密度的计算准确性，在确定松质骨ct值时，可以将松质骨区域内最多像素点对应的ct值作为松质骨ct值，或者，采取松质骨区域内像素点对应的ct值的峰值作为松质骨ct值；可以将肌肉区域内最多像素点对应的ct值作为肌肉ct值，或者，采取肌肉区域内像素点对应的ct值的峰值作为肌肉ct值；可以将脂肪区域内最多像素点对应的ct值作为脂肪ct值，或者，采取脂肪区域内像素点对应的ct值的峰值作为脂肪ct值。
75.在本技术中，由于从脂肪区域、肌肉区域和椎体的松质骨区域三大不同维度进行ct值的获取，并通过三维度ct值进行骨密度的计算，使得最终计算骨密度为三维体积骨密度，敏感性及特异性高。
76.采用脂肪区域、肌肉区域和椎体的松质骨区域的数据，可以得到目标患者的全椎体骨密度测量结果。
77.本技术实施例中，在制定预设骨密度与ct值对应规则，即制定公式(2)时，通过联合694例病人的dxa骨密度数据与对应的ct值参数进行计算获得。例如，通过识别不同区域提取的ct值，和dxa骨密度数据，进行骨密度计算公式的拟合。采用机器学习的方法，在线性转换的基础上，抓取ct值和dxa骨密度的关系，在计算所得骨密度与dxa骨密度差异最小的条件下，自动获取最佳的特征组合和ct值计算骨密度公式。
78.在获得预设骨密度的计算公式后，对计算公式进行验证和修正，在验证时，采用173例病人进行验证，最终基于该计算公式得到的三维骨密度值与mindwan-qct参照骨密度的标准差为12.143，计算准确度较高。
79.本发明实施例提供的无体模全椎体骨质密度测量方法，通过采用目标患者的常规ct图像，对其进行分析划分，得到不同区域，通过不同区域的ct值和预先构建的骨密度与ct值对应规则，计算得到骨密度值，方便、准确。本技术无需特定体模质控，采用目标患者自身不同组织的ct值和预设计算公式进行骨密度的计算，可以最大程度将用于其他诊断目的的ct扫描数据利用起来，提高效率，节约成本的，减少被试者的辐射量；同时，本发明的结果为三维体积骨密度，敏感性及特异性高。
80.基于一个总的发明构思，本发明实施例还提供一种骨质密度测量装置。
81.本发明还提供了一种骨质密度测量装置，用于实现上述方法实施例。图2是本发明实施例提供的一种骨质密度测量装置的结构示意图。如图2所示，本发明提供的装置可以包
括以下结构：
82.第一获取模块21，用于获取目标患者的ct扫描图像；
83.划分模块22，用于按照预设规则将ct扫描图像划分为不同的区域；
84.第二获取模块23，用于获取每个区域对应的灰度值信息；
85.第一计算模块24，用于根据灰度值信息、ct扫描图像的参数以及预设ct值计算规则，计算与每个区域的灰度值信息对应的ct值信息；
86.第二计算模块25，用于根据预设骨密度与ct值对应规则和ct值信息，确定目标患者的骨密度。
87.可选的，划分模块，具体用于识别ct扫描图像的不同边界，将ct扫描图像划分为脂肪区域、肌肉区域和椎体的松质骨区域。
88.可选的，第一获取模块，还用于通过dicom标签，获取ct扫描图像的参数；ct扫描图像的参数，包括：斜率和截距值；第一计算模块，具体用于基于预设ct值计算规则，根据每个区域中的斜率、截距值和灰度值信息，计算每个区域的ct值信息。
89.可选的，第二计算模块，具体用于获取松质骨区域的ct值信息中的松质骨ct值、脂肪区域的ct值信息中的脂肪ct值和肌肉区域的ct值信息中的肌肉ct值；分别将松质骨ct值、脂肪ct值和肌肉ct值输入至预设骨密度与ct值对应规则中，得到目标患者的骨密度。
90.可选的，预设骨密度与ct值对应规则，包括：
91.骨密度＝33.61328+0.81786*verpeak-0.16364*muspeak+0.17357*fatpeak；
92.其中，verpeak为松质骨ct值，muspeak为肌肉ct值，fatpeak为脂肪ct值。
93.关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
94.本发明实施例提供的无体模全椎体骨质密度测量装置，通过采用目标患者的常规ct图像，对其进行分析划分，得到不同区域，通过不同区域的ct值和预先构建的骨密度与ct值对应规则，计算得到骨密度值，方便、准确。本技术无需特定体模质控，采用目标患者自身不同组织的ct值和预设计算公式进行骨密度的计算，可以最大程度将用于其他诊断目的的ct扫描数据利用起来，提高效率，节约成本的，减少被试者的辐射量；同时，本发明的结果为三维体积骨密度，敏感性及特异性高。
95.基于一个总的发明构思，本发明实施例还提供一种骨质密度测量设备。
96.本发明还提供了一种骨质密度测量设备，用于实现上述方法实施例。图3是本发明实施例提供的一种骨质密度测量设备的结构示意图。如图3所示，本实施例的骨质密度测量设备包括处理器31和存储器32，处理器31与存储器32相连。其中，处理器31用于调用并执行存储器32中存储的程序；存储器32用于存储程序，程序至少用于执行以上实施例中的骨质密度测量方法。
97.本技术实施例提供的骨质密度测量设备的具体实施方案可以参考以上任意实施例的骨质密度测量方法的实施方式，此处不再赘述。
98.可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
99.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义
是指至少两个。
100.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
101.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
102.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
103.此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
104.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
105.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
106.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。