專利名稱：：一種無創性人體骨鹽測量方法及自動測量儀的制作方法
技術領域：
：本發明涉及了一種骨鹽的測量方法及測量儀。許多疾病都有骨鹽含量的改變，如老年性骨質疏松，小兒佝僂病，地方性氟病，內分泌疾病，鎘等化學物質中毒等，測量骨鹽含量是研究這些疾病的重要研究手段。目前無創性測量人體骨鹽含量的儀器有單光子吸收骨鹽測量儀，雙光子吸收骨鹽測量儀，雙能X線吸收骨鹽測量儀和X線計算斷層掃描儀，這些儀器均需進口，但價格昂貴，設備龐大，價格較便宜的單光子骨鹽測量儀價格亦達1萬美元，且只能測量尺骨和撓骨的骨鹽含量。本發明的目的就是提供一種簡便易行，適用范圍較廣的高精度骨鹽測量方法及測量儀，以克服上述的不足。本發明按其功能分三部分當電轉換器件，機械掃描裝置和微機控制系統。本發明的理論依據是骨骼X片上的明暗變化(光密度)反映骨骼中的無機鹽含量的變化，將骨骼X片上的光密度與同時拍下的鋁條的光密度進行比較即可計算出骨骼的骨鹽含量。通過光纖傳來的小光束透過X片投射到光電傳感器上，X片上的光密度信息就變成了電信號，利用機械掃描裝置對X片進行掃描，就可得到骨骼和鋁條的光密度信息，然后經放大、模/數轉換將光電信號變成計算機可識別的數字信號，利用微機的圖形識別程序和數據處理程序對光密度信息進行分析，即可計算出長骨某一部位的骨鹽含量并打印出計算結果。光電轉換和機械掃描裝置的功能是將骨骼X片上的光密度信息轉變成電信號。光電轉換部分由直流穩壓電源、聚焦燈泡、光纖、硅光電池及線性放大器LM747組成。在不做掃描的情況下光電流變化＜1%。本儀采用絲桿作為機械掃描的傳動裝置，掃描速度為1.60mm/秒。本發明以單片微機為信息處理中心，由于單片機具有集成度高、體積小、可靠性強、價格便宜等特點，在智能儀表方面得到了廣泛應用。本發明選用MCS-51系列的8031芯片作為該系統的核心，以ADCO809為模/數轉換器件，分別配以EPROM2764和RAM6264作為程序存儲器和數據存貯器。由于8031管腳的限制，8031的PO口既做地址總線的低八位又做數據總線，為達到分時復用的目的，與地址鎖存器相連，單片機的地址分配由地址譯碼器決定。由D8255可編程I/O芯片提供三個并行口直接驅動打印機和掃描開關。并擴展5×5鍵盤和六個數碼管做為人機界面，從而構成了一個性能價格比理想的單片機應用系統。微機軟件實現對掃描開關的控制，采樣，圖形識別、計算骨鹽含量和打印。此外，還對光電流的非線性變化和飄移進行修正。為計算骨鹽含量，首先必須識別軟組織與骨，骨皮質與髓腔之間的分界。為此，本發明采用差分閥值法來識別掃描曲線的臨界點A、B、C、D、E、F。在圖中每一點的黑度值都相對應一個特定的鋁厚值，本發明先將光密度值換算成鋁厚度值yi，然后對骨骼曲線的yi值進行積分得∑GS。然后可計算出骨皮質指數和骨鹽含量。骨皮質指數＝(tB-tA+tD-tC)/(tD-tA)×100%骨鹽含量＝R·∑GS/(tD-tA)R為每毫米鋁厚相當的骨鹽含量，骨鹽含量的單位為g/cm2。本發明程序為五部分組成，主程序和四個功能子程序，主程序實現初始化并提示用戶選擇功能子程序，子程序1執行對骨骼X片的掃描和數字濾波等，子程序2執行時參比體X片的掃描和數字濾液，子程序3實現圖形識別，換算及計算，子程序4驅動打印機打印結果。本發明儀通過掃描X片來間接測量人體骨鹽含量。首先將參比鋁條與被測量的骨部位同時拍片，拍片時，鋁條橫放于肢體下方，鋁條與被測長骨垂直。參比鋁條的橫斷面為梯形。拍片時X線球管中心對準鋁條與骨交界處，拍片條件因部位而異。然后對X片進行掃描，先對骨進行掃描，而后對鋁條進行掃描，而后儀器將自動分析計算并打印出骨皮質指數和骨鹽含量。本發明測量結果準確，與標準灰化法做比較，二者結果十分相近，二者之間無顯著性差異。該儀重復性良好，重復性誤差＜2%;本發明可測量多個部位的骨鹽含量，而進口單元子吸收骨鹽測量儀多只能測量尺骨和橈骨的骨鹽含量。本發明在性能價格比方面比進口單光子骨鹽測量儀優越得多，該儀功能比進口更為齊全，而價格只能進口儀的十分之一。本發明通過X片間接測量骨鹽含量，患者不必親自前來測量，只需在當地醫院拍攝一張X片即可，這一點對于大面積的人群骨質疏松癥的篩選來極為重要。本發明性能穩定，體積小，重量輕，使用方便。圖1為本發明的工作原理和基本結構示意圖。圖2為骨骼和鋁條的光密度曲線圖。圖3為微機控制系統的硬件原理圖。圖4為圖形識別和光密度換算原理示意圖。圖5為本發明的程序框圖。圖6為以股骨為例拍攝的X片圖。下面結合實施例進一步描述本發明。儀器的重復性是儀器性能的一項重要指標，為驗證儀器本身的重復性，發明人對同一部位X片進行了10次掃描，每次掃描結果如表1所示，從表1可以看出，測量結果之間有很好的重復性，10次測量誤差＜2.50%。表1測量儀的測量重復性2、拍片條件和膠片沖洗上不同對X線光密度法測量骨鹽含量的影響是不可忽視的。為分析這種影響的大小，我們分別在同濟醫院、協和醫院、武漢市一醫院、軍工醫院、武漢市二醫院拍攝了同一志愿者的尺橈骨遠端正位片，然后對用測量儀五張X片進行掃描，測量結果如表2所示，五家醫院條件各不相同，但對同一檢查部位來說，其骨鹽測量結果十分相近，誤差僅為1.99%。表2不同拍片條件對測量結果的影響3、為驗證本發明測量的準確性我們將該儀的測量結果與標準灰化法的測量結果進行了比較(表3)，兩組結果之間沒有顯著性差異。(P＞0.10)。表3測量儀與灰化法結果比較</tables>4、用改良光密度法測量了209例正常中老年人的股骨骨鹽含量，測量結果如表4所示。同一年齡組男姓骨鹽含量高于女性，二者之間的差異無顯著性，50歲組和60歲之間及60歲組與70歲組之間的差異有顯著性意義;女性年齡組之間的差異均有顯著意義。從結果可以看出，男性從50歲開始，女性從40歲開始，骨鹽含量隨增齡而減少。這與高精度的雙光子吸收法測得的結果基本相符，但本發明簡便易行，故可廣泛用于增齡性骨質疏松的早期篩選。表4骨鹽含量值的年齡性別分布注1、兩性同一年齡組間的骨鹽含量均有顯著性差異。2、男性平均變異系數(CV)為0.12，女性為0.11。權利要求1.一種無創性人體骨鹽測量方法，其特征在于通過掃描X片來間接測量人體骨鹽含量，首先將參比鋁條與被測量的骨部位同時拍片，拍片時，鋁條橫放于肢體下方，鋁條與被測長骨垂直，參比鋁條的橫斷面為梯形，拍片時X線球管中心對準鋁條與骨交界處，拍片時條件因部位而異，然后對X片進行掃描，先對骨進行掃描，后對鋁條進行掃描，而后測量儀自動分析計算并打印出骨皮質指數和骨鹽含量。2.一種無創性人體骨鹽自動測量儀，其特征在于通過小光纖傳來的小光束透過X片投射到光電傳感器上，X片上的光密度信息就變成了電信號，利用機械掃描裝置對X片進行掃描，就可以得到骨骼和鋁條的光密度信息，然后經放大、模/數轉換將光電信號變成計算機可識別的數字信號，利用微機的圖形識別程序和數據處理程序對光密度信息進行分析，即可計算出長骨某一部位的骨鹽含量并打印出計算結果。全文摘要本發明涉及了一種骨鹽的測量方法及測量儀，許多疾病都有骨鹽含量的改變，測量骨鹽含量是研究這些疾病的重要研究手段。本發明是將參比鋁條與被測量的骨部位同時拍片，通過掃描X片來間接測量人體骨鹽含量，而后通過測量儀對光密度信息進行分析。就可計算出長骨某一部位的骨鹽含量并打印出結果。本發明可測量多個部位的骨鹽含量。本發明測量結果準確，性價比高，性能穩定，體積小，重量輕，使用方便。文檔編號G03B42/02GK1067572SQ9210401公開日1993年1月6日申請日期1992年5月28日優先權日1992年5月28日發明者徐順清申請人:同濟醫科大學公共衛生學院