JP2973643B2 - 物質の定量測定法 - Google Patents
物質の定量測定法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放射線を用いた物質の
定量測定装置に関し、特に骨密度定量装置に関するもの
である。
定量測定装置に関し、特に骨密度定量装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】物体を透過する放射線の強度から、物体
に含まれる特定の物質を定量する方法としては、従来、
２つのエネルギー帯からなる放射線を利用したエネルギ
ー差分法が用いられている。
に含まれる特定の物質を定量する方法としては、従来、
２つのエネルギー帯からなる放射線を利用したエネルギ
ー差分法が用いられている。
【０００３】物体が３つの物質により構成されている場
合、次のようにして、ある特定の物質を定量する。ここ
では、図３に示す３つの物質Ａ、物質Ｂ、物質Ｃからな
る物体を測定する場合について述べる。
合、次のようにして、ある特定の物質を定量する。ここ
では、図３に示す３つの物質Ａ、物質Ｂ、物質Ｃからな
る物体を測定する場合について述べる。
【０００４】エネルギー差分法を用いるため、２種類の
エネルギーＥ１、Ｅ２をもつ放射線４を照射する。
エネルギーＥ１、Ｅ２をもつ放射線４を照射する。
【０００５】エネルギーＥ１、Ｅ２の２種類を持つ放射
線４の、図３中に示すｘにおける物体透過後の強度
ＩX1、ＩX2は（数１）、（数２）で表される。
線４の、図３中に示すｘにおける物体透過後の強度
ＩX1、ＩX2は（数１）、（数２）で表される。
【０００６】
【数１】
【０００７】
【数２】
【０００８】図３のＹにおける透過後の強度ＩY1、ＩY2
は、（数３）、（数４）で表される。
は、（数３）、（数４）で表される。
【０００９】
【数３】
【００１０】
【数４】
【００１１】同様に、図３中に示すＺにおける透過後の
強度ＩZ1、ＩZ2は、（数５）、（数６）で表される。
強度ＩZ1、ＩZ2は、（数５）、（数６）で表される。
【００１２】
【数５】
【００１３】
【数６】
【００１４】ただし、μA1、μA2、μB1、μB2、μC1、
μC2は物質Ａ、Ｂ、ＣのエネルギーＥ１、Ｅ２における
質量減弱係数、Ｉ01、Ｉ02を物質に照射されるエネルギ
ーＥ１、Ｅ２の放射線強度、ρA、ρB、ρCは物質Ａ、
物質Ｂ、物質Ｃの密度、ＴA、ＴB、ＴC、は物質Ａ、
Ｂ、Ｃの厚さを表す。また、ＴC’、ＴC”はそれぞれ次
式で示されるものである。
μC2は物質Ａ、Ｂ、ＣのエネルギーＥ１、Ｅ２における
質量減弱係数、Ｉ01、Ｉ02を物質に照射されるエネルギ
ーＥ１、Ｅ２の放射線強度、ρA、ρB、ρCは物質Ａ、
物質Ｂ、物質Ｃの密度、ＴA、ＴB、ＴC、は物質Ａ、
Ｂ、Ｃの厚さを表す。また、ＴC’、ＴC”はそれぞれ次
式で示されるものである。
【００１５】ＴC’＝ＴC−ＴA ＴC”＝ＴC−ＴB エネルギー差分計算により、物質Ｃの計算結果が０とな
るように消去し、物質Ａ１の密度を求める。（数１）、
（数２）の２つの式から、エネルギー差分法により物質
Ａ１の単位面積当りの密度ｍAは、（数７）として得ら
れる。
るように消去し、物質Ａ１の密度を求める。（数１）、
（数２）の２つの式から、エネルギー差分法により物質
Ａ１の単位面積当りの密度ｍAは、（数７）として得ら
れる。
【００１６】
【数７】
【００１７】（数７）に（数３）、（数４）を適用する
と、ｍAは０となり、物質Ａのみの密度が得られている
ことがわかる。
と、ｍAは０となり、物質Ａのみの密度が得られている
ことがわかる。
【００１８】同様に、物質Ｂ２の単位面積当りの密度ｍ
Bは（数８）で求められる。
Bは（数８）で求められる。
【００１９】
【数８】
【００２０】従来は、以上の方法により、物体中の物質
の定量測定を行っていた。
の定量測定を行っていた。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の方法では、物質それぞれについて計算式を変えなけれ
ばならない。このため、複数の物質を含む場合において
は一度の計算により、それぞれの定量することができな
いという問題点を有していた。
の方法では、物質それぞれについて計算式を変えなけれ
ばならない。このため、複数の物質を含む場合において
は一度の計算により、それぞれの定量することができな
いという問題点を有していた。
【００２２】本発明は上記の欠点を解決するもので、１
つの計算式で複数の物質を定量し得る定量測定装置を提
供することを目的とする。
つの計算式で複数の物質を定量し得る定量測定装置を提
供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明では、エネルギー差分法により計算した結果の
負の値をも利用し、物質の定量を行う。
に本発明では、エネルギー差分法により計算した結果の
負の値をも利用し、物質の定量を行う。
【００２４】
【作用】エネルギー差分した後の正の値、負の値の両方
を利用することにより、１つの計算式で複数の物質を定
量することができる。
を利用することにより、１つの計算式で複数の物質を定
量することができる。
【００２５】詳細は後述するが、例えば、（数７）によ
るエネルギー差分計算結果は物質Ｂを含む部分は負の
値、物質Ａを含む部分は正の値となるため、計算結果の
正負の判定を行えば、そこに含まれる物質の判定を容易
に行うことができるのである。
るエネルギー差分計算結果は物質Ｂを含む部分は負の
値、物質Ａを含む部分は正の値となるため、計算結果の
正負の判定を行えば、そこに含まれる物質の判定を容易
に行うことができるのである。
【００２６】
【実施例】図３に示すような３種類の物質からなる物体
の場合、次のようにして行うことができる。
の場合、次のようにして行うことができる。
【００２７】物体の各部を透過したエネルギーＥ１、Ｅ
２の放射線の強度Ｉ1、Ｉ2について（数７）の差分計算
を行う。すなわち、物質Ｂを含むと思われる部分の透過
強度もすべて（数７）の式で差分計算を行う。
２の放射線の強度Ｉ1、Ｉ2について（数７）の差分計算
を行う。すなわち、物質Ｂを含むと思われる部分の透過
強度もすべて（数７）の式で差分計算を行う。
【００２８】物質Ｂを含む部分については、（数７）の
ｌｎ（ＩX1／Ｉ01）、ｌｎ（ＩX2／Ｉ02）の代わりに、
（数５）、（数６）から得られるｌｎ（ＩZ1／Ｉ01）、
ｌｎ（ＩZ2／Ｉ02）を代入すると、（数９）となる。
ｌｎ（ＩX1／Ｉ01）、ｌｎ（ＩX2／Ｉ02）の代わりに、
（数５）、（数６）から得られるｌｎ（ＩZ1／Ｉ01）、
ｌｎ（ＩZ2／Ｉ02）を代入すると、（数９）となる。
【００２９】
【数９】
【００３０】上式において、μB1／μB2がＲｃより小さ
い値の場合、差分した結果のｍA’は負の値を示す。物
質Ａの部分は、（数７）が物質Ａを定量するためのエネ
ルギー差分計算式であるため、差分計算後の値が正にな
る。
い値の場合、差分した結果のｍA’は負の値を示す。物
質Ａの部分は、（数７）が物質Ａを定量するためのエネ
ルギー差分計算式であるため、差分計算後の値が正にな
る。
【００３１】したがって、（数７）によるエネルギー差
分計算結果は物質Ｂを含む部分は負の値、物質Ａを含む
部分は正の値となるため、計算結果の正負の判定を行え
ば、そこに含まれる物質の判定を容易に行うことができ
る。
分計算結果は物質Ｂを含む部分は負の値、物質Ａを含む
部分は正の値となるため、計算結果の正負の判定を行え
ば、そこに含まれる物質の判定を容易に行うことができ
る。
【００３２】一般に、ｋ吸収端を含まないエネルギー範
囲では、低エネルギーの減弱係数と高エネルギーの減弱
係数の比は実効原子番号が大きいほど大きくなる。よっ
て、エネルギー差分結果が正の値を示す場合、その部分
には、消去した物質（ここでは物質Ｃ）より、原子番号
または実効原子番号の大きい物質が含まれ、負の値を示
す部分には原子番号または実効原子番号の小さい物質が
含まれると同定できる。
囲では、低エネルギーの減弱係数と高エネルギーの減弱
係数の比は実効原子番号が大きいほど大きくなる。よっ
て、エネルギー差分結果が正の値を示す場合、その部分
には、消去した物質（ここでは物質Ｃ）より、原子番号
または実効原子番号の大きい物質が含まれ、負の値を示
す部分には原子番号または実効原子番号の小さい物質が
含まれると同定できる。
【００３３】また、物質Ｂの単位面積当りの密度ｍ
Bは、（数１０）により得られる。
Bは、（数１０）により得られる。
【００３４】
【数１０】
【００３５】以上により、同一の式（数７）により、複
数の物質の密度を得ることができる。以下、本発明を実
施例に基づき詳細に説明する。
数の物質の密度を得ることができる。以下、本発明を実
施例に基づき詳細に説明する。
【００３６】本実施例では、人体の骨、脂肪の量を定量
する場合について述べる。図１は人体腰部の断面図であ
る。図１に示すように、人体の腰部は骨１１、筋肉１
２、脂肪１３の３つの物質から構成されているとする。
する場合について述べる。図１は人体腰部の断面図であ
る。図１に示すように、人体の腰部は骨１１、筋肉１
２、脂肪１３の３つの物質から構成されているとする。
【００３７】これを、図２に示す測定系でＸ線の透過情
報を計測する。この測定系はＸ線源２１、Ｘ線ラインセ
ンサ２２および演算装置２３により構成され、Ｘ線源２
１と同期してＸ線ラインセンサ２２を走査することによ
り、２次元の測定を行うことができる。
報を計測する。この測定系はＸ線源２１、Ｘ線ラインセ
ンサ２２および演算装置２３により構成され、Ｘ線源２
１と同期してＸ線ラインセンサ２２を走査することによ
り、２次元の測定を行うことができる。
【００３８】Ｘ線源２１の直下には、ｋエッジフィルタ
２４が設けられている。ｋエッジフィルタ２４は、Ｇｄ
により作製されており、これによりＸ線源２１から放射
されるファンビームＸ線２６は２つのエネルギーに分離
され、測定対象２５に照射される。Ｘ線管の管電圧が１
００ｋＶの場合、実効エネルギーが４５ｋｅＶと７５ｋ
ｅＶに分離される。それぞれのエネルギーのＸ線強度
を、光子計数法を用いてＸ線ラインセンサ２２を走査し
て測定した。
２４が設けられている。ｋエッジフィルタ２４は、Ｇｄ
により作製されており、これによりＸ線源２１から放射
されるファンビームＸ線２６は２つのエネルギーに分離
され、測定対象２５に照射される。Ｘ線管の管電圧が１
００ｋＶの場合、実効エネルギーが４５ｋｅＶと７５ｋ
ｅＶに分離される。それぞれのエネルギーのＸ線強度
を、光子計数法を用いてＸ線ラインセンサ２２を走査し
て測定した。
【００３９】各々のエネルギーにおける各部のカウント
数の測定結果を（表１）に示す。簡単ために、図１に示
す３点についてのみ（表１）に示した。点Ｘは筋肉と骨
を、点Ｙは筋肉のみ、点Ｚは筋肉と脂肪を透過したＸ線
強度が測定される。
数の測定結果を（表１）に示す。簡単ために、図１に示
す３点についてのみ（表１）に示した。点Ｘは筋肉と骨
を、点Ｙは筋肉のみ、点Ｚは筋肉と脂肪を透過したＸ線
強度が測定される。
【００４０】
【表１】
【００４１】この測定結果から、筋肉を基準として消去
し骨の単位面積当りの密度ｍboneを算出するエネルギー
差分計算をすべての領域について行った。すなわち、
（数７）における物質Ｃを筋肉とし、物質Ａを骨とし、
（表２）に示す減弱係数を用いてｍA（ｍbone）を計算
した。（表２）には、計算に用いる物体を透過する前の
Ｘ線強度Ｉ0やＲｃをあわせて示す。
し骨の単位面積当りの密度ｍboneを算出するエネルギー
差分計算をすべての領域について行った。すなわち、
（数７）における物質Ｃを筋肉とし、物質Ａを骨とし、
（表２）に示す減弱係数を用いてｍA（ｍbone）を計算
した。（表２）には、計算に用いる物体を透過する前の
Ｘ線強度Ｉ0やＲｃをあわせて示す。
【００４２】
【表２】
【００４３】（数７）により求めた各部のｍAを（表
３）に示す。骨の単位面積当りの密度は、1.143 g/cm2
と正の値を示し、筋肉部は差分計算処理により、ほぼ０
となっている。また、点Ｚでは負の値を示した。この点
には筋肉より減弱係数比の小さい、すなわち実効原子番
号の小さい物質が含まれることがわかる。（表４）に脂
肪の減弱係数、減弱係数比Ｒを、（表５）に筋肉、骨、
脂肪の実効原子番号を示す。
３）に示す。骨の単位面積当りの密度は、1.143 g/cm2
と正の値を示し、筋肉部は差分計算処理により、ほぼ０
となっている。また、点Ｚでは負の値を示した。この点
には筋肉より減弱係数比の小さい、すなわち実効原子番
号の小さい物質が含まれることがわかる。（表４）に脂
肪の減弱係数、減弱係数比Ｒを、（表５）に筋肉、骨、
脂肪の実効原子番号を示す。
【００４４】
【表３】
【００４５】
【表４】
【００４６】
【表５】
【００４７】脂肪の減弱係数比、実効原子番号とも基準
物質の筋肉より小さい。これにより、差分計算処理後の
負の値の領域には脂肪が存在すると同定できる。差分計
算処理後、負の値を示し、脂肪が存在する部分につい
て、（数１０）により、その部分における単位面積当り
の脂肪密度を算出した。この結果、Ｚ部の密度は、4.55
29 g/cm2 となり、脂肪の定量を行うことができた。
物質の筋肉より小さい。これにより、差分計算処理後の
負の値の領域には脂肪が存在すると同定できる。差分計
算処理後、負の値を示し、脂肪が存在する部分につい
て、（数１０）により、その部分における単位面積当り
の脂肪密度を算出した。この結果、Ｚ部の密度は、4.55
29 g/cm2 となり、脂肪の定量を行うことができた。
【００４８】以上のように本実施例によれば、差分計算
処理後の負の値を利用することによって、人体に含まれ
る骨だけでなく、脂肪をも同時に検出し、かつ定量をお
こなうことができた。
処理後の負の値を利用することによって、人体に含まれ
る骨だけでなく、脂肪をも同時に検出し、かつ定量をお
こなうことができた。
【００４９】以上のように本発明は、差分処理計算処理
結果の負の部分を利用することにより、１つの計算式で
物体中の複数の物質を同時に識別でき、かつ定量するこ
とが可能な物質の定量測定装置を実現するものである。
結果の負の部分を利用することにより、１つの計算式で
物体中の複数の物質を同時に識別でき、かつ定量するこ
とが可能な物質の定量測定装置を実現するものである。
【図１】本発明の測定法の一実施例における測定対象の
断面図
断面図
【図２】本発明を具現化した測定装置の構成図
【図３】本発明の原理の説明図
１ 物質Ａ ２ 物質Ｂ ３ 物質Ｃ ４ 放射線 １１ 骨 １２ 筋肉 １３ 脂肪 ２１ Ｘ線源 ２２ Ｘ線ラインセンサ ２３ 演算装置 ２４ ｋエッジフィルタ ２５ 測定対象 ２６ ファンビームＸ線
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｘ線源と、Ｘ線センサと、演算装置とを
具備し、２種類以上のエネルギーもしくはエネルギー範
囲の放射線を用いて測定対象の物体の透過情報を前記Ｘ
線センサで測定し、前記放射線の透過情報を用いて前記
演算装置で前記物体を構成する物質の同定、定量を行う
物質の定量測定装置において、前記物体が原子番号もし
くは実効原子番号が３種類以上の物質で構成される場
合、前記物質のうちの特定物質を基準として前記特定物
質を消去するための差分計算処理後の符号の正負を用い
て前記物質に対する原子番号もしくは実効原子番号の判
定による少なくとも２つの物質の同定、定量を同時に前
記演算装置で行うことを特徴とする物質の定量測定装
置。 - 【請求項２】 測定対象の物体を構成する物質が、軟組
織である筋肉、骨、脂肪であることを特徴とする請求項
１記載の物質の定量測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3257396A JP2973643B2 (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 物質の定量測定法 |
| US07/956,257 US5247559A (en) | 1991-10-04 | 1992-10-05 | Substance quantitative analysis method |
| EP92117069A EP0549858B1 (en) | 1991-10-04 | 1992-10-06 | Substance quantitative analysis method |
| DE69224890T DE69224890T2 (de) | 1991-10-04 | 1992-10-06 | Verfahren zur quantitativen Stoff-Analyse |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3257396A JP2973643B2 (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 物質の定量測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0599829A JPH0599829A (ja) | 1993-04-23 |
| JP2973643B2 true JP2973643B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=17305809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3257396A Expired - Fee Related JP2973643B2 (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 物質の定量測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2973643B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7660453B2 (en) | 2000-10-11 | 2010-02-09 | Imaging Therapeutics, Inc. | Methods and devices for analysis of x-ray images |
| US8639009B2 (en) | 2000-10-11 | 2014-01-28 | Imatx, Inc. | Methods and devices for evaluating and treating a bone condition based on x-ray image analysis |
| ATE440536T1 (de) | 2001-05-25 | 2009-09-15 | Imaging Therapeutics Inc | Verfahren zur diagnose, behandlung und prävention von knochenverlust |
| US8965075B2 (en) | 2002-09-16 | 2015-02-24 | Imatx, Inc. | System and method for predicting future fractures |
| JP2007524438A (ja) | 2003-03-25 | 2007-08-30 | イメージング セラピューティクス，インコーポレーテッド | 放射線画像処理技術における補償の方法 |
| JP4568578B2 (ja) * | 2004-02-19 | 2010-10-27 | ニュースキン インターナショナル インコーポレイテッド | バイオフォトニック・フィードバック制御装置及び方法 |
| WO2006034018A2 (en) | 2004-09-16 | 2006-03-30 | Imaging Therapeutics, Inc. | System and method of predicting future fractures |
| JP5680718B2 (ja) * | 2007-08-15 | 2015-03-04 | 富士フイルム株式会社 | 画像成分分離装置、方法、およびプログラム |
| US8939917B2 (en) | 2009-02-13 | 2015-01-27 | Imatx, Inc. | Methods and devices for quantitative analysis of bone and cartilage |
| KR101689866B1 (ko) | 2010-07-29 | 2016-12-27 | 삼성전자주식회사 | 영상 처리 방법 및 장치와 이를 채용한 의료영상시스템 |
| CN110840473B (zh) * | 2019-11-22 | 2023-05-26 | 江研伟 | 一种基于CT薄层扫描Hu值的骨密度测量系统 |
| CA3210335A1 (en) * | 2021-03-01 | 2022-09-09 | The Research Foundation For The State University Of New York | Dual-layer detector system and method for spectral imaging and contrast enhanced digital breast tomosynthesis |
-
1991
- 1991-10-04 JP JP3257396A patent/JP2973643B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0599829A (ja) | 1993-04-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |