Osteoporosis is a disease of the bones. It is often called the “silent disease," because someone could have it now or be at-risk without even realizing it. As a result, bones become weak and can break from a minor fall or, in serious cases, even from simple actions, like sneezing or bumping into furniture. Breaking a bone is often the first clue that someone suffers from osteoporosis. The diagnosis of osteoporosis can be made using conventional radiography and by measuring the Bone Mineral Density (BMD). The most popular method of measuring BMD is Dual-Energy X-ray Absorptiometry (DXA). In conventional methods the measurement of bone does not give information about the bone quality but for the bone quantity. A non-invasive method that will have the ability to determine the bone quality is of interest. Such a method will contribute to the prediction or even the prevention of bone malfunction. In this study, two quality parameters, that are designed to contribute to improved diagnostic methods of osteoporosis, are determined. Those bone quality parameters are the Calcium/Phosphate (Ca/P) and Hydroxyapatite/Collagen (HAp/Col) ratios. The algorithm developed allows us to trace the spectral changes which take place when an x-ray beam passes through filters based on the Lambert and Beer’s law. A large number of filters were applied to spectra so as to obtain pseudo-monoenergetic spectra. The optimum energy pair would derive from two quasi-monoenergetic spectra with sufficient number of photons which will result in the minimization of the Coefficient of Variation (CV) of the aforementioned ratios. Dual Energy x-ray method is used in order to obtain this energy pair. Both Single and Double exposure techniques are used. / Η οστεοπόρωση είναι μια ασθένεια των οστών. Συχνά αποκαλείται ως η «αθόρυβη ασθένεια», καθώς κάποιος δεν αντιλαμβάνεται ότι νοσεί από αυτή. Σαν αποτέλεσμα της ασθένειας αυτής, τα οστά αδυνατίζουν και μπορεί να σπάσουν ακόμα και με ένα πολύ μικρό πέσιμο, ή ακόμα στις πιο σοβαρές περιπτώσεις, ακόμα και με ένα φτέρνισμα ή ένα χτύπημα στα έπιπλα. Η θραύση ενός οστού είναι το πρώτο σύμπτωμα της εμφάνισης της οστεοπόρωσης. Η διάγνωση της οστεοπόρωσης μπορεί να γίνει με τη συμβατική ακτινογραφία και μετρώντας την πυκνότητα των οστικών αλάτων (BMD). Η πιο διαδεδομένη μέθοδος μέτρησης του BMD είναι η DXA. Στην παρούσα μελέτη, υπολογίστηκαν δύο ποιοτικοί παράμετροι , ο λόγος ασβεστίου-φωσφόρου (Ca/P) και ο λόγος υδροξυαπατίτη- κολλαγόνου (HAp/Col). Πραγματοποιήθηκε αλγόριθμος στον οποίο έγινε χρήση διαφόρων φίλτρων έτσι ώστε να τροποποιηθούν τα φάσματα ακτίνων-Χ και να αποκτηθούν σχεδόν μονοενεργειακά φάσματα. Επιπλέον χρησιμοποιήθηκαν οι τεχνικές μονής και η διπλής έκθεσης.

The aim of this project is the application of Dual Energy technique in breast phantoms using Complimentary-Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS)Active-Pixel-Sensor (APS). This includes both, lab experimentation on developed breast phantoms, as well as simulations validating the results. Initially, phantoms were carefully prepared simulating the properties of real breast tissue and were imaged using X-ray unit. The next step in this project involved image processing and data representation. Using the dual energy technique, different concentrations of contrast agent (Iodine) were measured to relate clinical to medium kinetic measurements. With respect to this projects‟ clinical application, the implementation of this technique can be used to evaluate the iodine projected thickness (mg/cm2) using Contrast Enhanced Digital Mammography (CEDM) based on Dual Energy technique for the breast cancer detection. / Ο στόχος του εργασίας αυτής είναι η εφαρμογή της τεχνικής Διπλής Ενέργειας σε ομοιώματα μαστού χρησιμοποιώντας Complimentary-Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) Active-Pixel-Sensor (APS). Αυτό περιλαμβάνει, τον πειραματισμό σε αναπτυγμένα ομοιώματα μαστού, καθώς και προσομοιώσεις για την επικύρωση των αποτελεσμάτων. Αρχικά, κατασκευάστηκαν προσεκτικά τα ομοιώματα μαστού όπου προσομοιώνουν τις πραγματικές ιδιότητες των ιστών του μαστού και στη συνέχεια απεικονίστηκαν με χρήση μονάδων ακτίνων-Χ . Το επόμενο βήμα σε αυτό την εργασία ήταν η επεξεργασία εικόνας και παρουσίαση δεδομένων. Χρησιμοποιώντας την τεχνική της διπλής ενέργειας, διαφορετικές συγκεντρώσεις σκιαγραφικού (ιώδιο) μετρήθηκαν ώστε να σχετίζουν κλινικά την μέτρηση της αγγειογένεσης εν συναρτήση του χρόνου. Η εφαρμογή αυτής της τεχνικής μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αξιολογήσει το προβλεπόμενο πάχος του ιωδίου (mg/cm^2) χρησιμοποιώντας Ενίσχυση Αντίθεσης στην Ψηφιακή Μαστογραφία βασίσμένη στην τεχνική της διπλής ενέργειας για την ανίχνευση του καρκίνου του μαστού.