骨质疏松疾病（Osteoporosis,OP）是指人体内的骨矿物质含量下降,骨质内部结构破坏,易发生骨折及相关并发症,常见于50岁以上人群。骨质疏松疾病在前期并无明显症状,骨折时才能发现病症。所以提前预防诊治才是治疗和避免骨质疏松疾病有效办法。双能X射线骨密度仪在全球被广泛认可,该方法扫描速度快,辐射剂量低,测量精度高并且可以进行全身的骨密度测量。被国际世界卫生组织评为测量和诊断的“金标准”。目前市面上的双能X射线骨密度仪探测器主要使用闪烁体探测器,主要成分为CsI或NaI,易受温度,湿度影响。碲锌镉(Cd1-xZnxTe,CdZnTe)光子计数探测器采用半导体材料,工作时直接将探测到的光子转换产生电荷,相比于闪烁体探测器,CdZnTe光子计数探测器的效率更高。为进一步研究光子计数探测器对双能X射线骨密度仪系统的影响,本文将基于光子计数探测器对骨密度拟合算法进行研究,主要研究任务包括:1.研究CdZnTe光子计数探测器的信号特性,搭建双能X射线骨密度仪实验平台,采用铝（Aluminum,Al）模块和聚甲基丙烯酸甲酯（Poly-Methylmethacrylate,PMMA）模块替代人体骨骼与软组织进行测量。CdZnTe光子计数半导体探测器工作时不需要使用光电倍增管,无光电转换过程,这使得CdZnTe光子计数探测器具有更高的能量分辨率和电荷收集特性,能量分辨率也比闪烁体探测器高至3-10倍。将采集到的光子能量与设置的光子计数探测器阈值进行比较,光子能量小于门限值则被过滤并消除暗电流带来的错误计数值。光子计数探测器可以同时测量两种不同能量的X射线,具有良好的时间配准和空间配准性能。综合比较,该系统可以降低因电子噪声引起的测量误差,光子计数探测器的像素单元体积电阻率大,可以有效提高空间分辨率。2.使用移动最小二乘法（Moving least squares,MLS）计算骨密度值,MLS算法的权函数和影响域具有提高局部的拟合特性,解决了以往局部拟合震荡等问题,该算法将X射线的高低能投影值与不同厚度组合的Al块与PMMA在三维空间里拟合成一个光滑的曲面,再次扫描物体时,可通过高低能值获取骨密度。MLS算法具有紧支性,距离目标节点越近,对权重影响越大。MLS算法的拟合目标函数是实际数据点与形函数的乘积,实际数据点通过搭建光学实验平台采集获得,形函数是几种系数矩阵的乘积,控制拟合曲面的形状。通过骨密度实验,测得该算法处理后低能平均误差为0.0363%,高能平均误差为0.0316%。探测器的中心像素和边缘像素的误差在高能下为0.027%,低能下为0.019%。3.建立二次圆锥曲面模型使用Levenberg-Marquardt算法拟合来近似描述双能X射线的吸收规律与物体厚度之间的关系。二次圆锥曲面方程可以解决X射线散射带来的问题。在人体骨密度范围内,选择Al和PMMA来替代骨组织和软组织,利用X射线在穿过不同物质后衰减的差异性,搭建光学平台,利用X射线球管交替产生高能谱和低能谱的X线束对Al和PMMA进行实验,将Al和PMMA的厚度与测量得到高低能的衰减值的关系用圆锥曲面拟合。最终拟合Al误差为2.1736%,PMMA误差为2.857%。得到可以较为精确描述双能X射线衰减与不同厚度下的拟合函数。