基于QCT影像的動物骨結構參數(shù)測量方法研究.pdf

1、骨質疏松是老年人常見病之一，基于動物臨床試驗的骨質病變情況分析對研究骨質疏松的成因、早期預防及診斷有重要參考價值。目前對于骨質疏松的判斷主要依賴于骨密度的測量，以骨礦含量來反映骨強度，但骨的健康情況也會引起骨微形態(tài)結構的變化。通過對骨小梁厚度等微觀參數(shù)的測量，可以全面細致地掌握骨質疏松的病變規(guī)律，更有利于骨質疏松疾病的早期診斷和治療。目前骨微觀參數(shù)雖有多種測量方法，但由于骨小梁形態(tài)的復雜性和差異性，尚存在數(shù)據(jù)有效性、測量結果準確性以及執(zhí)

2、行效率和穩(wěn)定性問題，因此需要進一步地研究并加以改進。
　　定量CT(Quantitative Computed Tomography, QCT)的方法能夠在測量骨密度的同時獲得骨的三維結構，并可測量相應的骨小梁結構參數(shù)。這些結構參數(shù)主要包含骨小梁形態(tài)學和拓撲學兩個方面。本文在實驗室現(xiàn)有小動物CT與高分辨CT平臺上，對骨密度和骨結構參數(shù)兩部分的測量方法進行了研究，并用仿真數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)進行了實驗驗證。
　　動物骨密度測量方法基

3、于圖像CT值與物質密度呈線性關系的物理原理，本文通過實驗對比選擇了準確性較高的骨標準模體方法實現(xiàn)，并完成準確性驗證。
　　形態(tài)學參數(shù)選擇骨小梁厚度、骨小梁間隙、骨小梁數(shù)量和骨結構指數(shù)四個參數(shù)進行測量方法研究:對骨小梁厚度與間隙的測量，采用一種基于距離變換的三維測量算法，而骨小梁數(shù)量的計算通過厚度與間隙求出，在距離變換過程中對算法復雜度進行了優(yōu)化;對骨結構指數(shù)的測量，通過骨體積與基于Marching Cubes的表面積算法，有效提升

4、了測量準確性。通過與BoneJ測量結果對比驗證，6組實際豬頜骨數(shù)據(jù)骨小梁厚度、數(shù)量、間隙的相對誤差均小于3％，結構指數(shù)平均相對誤差為3.49％，證明各參數(shù)測量方法具有足夠準確性和穩(wěn)定性。
　　拓撲學參數(shù)選擇連通性和各向異性兩個參數(shù)進行測量研究:對骨小梁連通性的測量，通過三維去噪的前處理方法提升了算法準確性;對骨的各向異性的測量，通過對平均截斷長度迭代的方法提升了測量結果的準確性和穩(wěn)定性。通過與BoneJ測量結果對比驗證，6組實際數(shù)