基于蒙特卡罗和CT数据体素模型的双能X射线吸收法腰椎骨密度成像参数优化

目的 研究双能X射线吸收法(DXA)腰椎成像过程并优化成像参数,为提高双能X射线骨密度仪的成像质量提供理论依据.方法 采用蒙特卡罗方法,构建基于计算机断层扫描数据(CT)的体素模型,利用模拟产生的高低能X射线能谱,分别照射体素模型腰椎部位得到骨密度图像,计算每幅图像的品质因数(FOM).根据FOM大小优化高低能管电压组合、 过滤铜片厚度以及入射粒子数比值.结果 FOM在管电压组合为75与200 kVp达到最低值1.59×10-2.当过滤铜片厚度由0 mm增加至3 mm时,FOM数值从6.30×10-2下降到1.87×10-2,且下降趋势逐渐变缓.随着低能与高能的入射粒子数比从1:3增加到19:1,FOM先降低后升高,在3:1时达到最低值1.40×10-2.结论 低能管电压为70～85 kVp,高能管电压为160～200 kVp,产生高能能谱时额外添加过滤铜片厚度0.3 mm,入射粒子数比值(低能/高能)为1～5时,能在获得较好的DXA腰椎图像质量的同时使患者受到较小的辐射剂量.