JPH054096B2 - - Google Patents
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- JPH054096B2 JPH054096B2 JP1214164A JP21416489A JPH054096B2 JP H054096 B2 JPH054096 B2 JP H054096B2 JP 1214164 A JP1214164 A JP 1214164A JP 21416489 A JP21416489 A JP 21416489A JP H054096 B2 JPH054096 B2 JP H054096B2
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- bone
- density pattern
- ray
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Landscapes
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜技術分野＞
本発明は、骨の評価装置に関する。更に詳細に
は本発明は、海綿骨をＸ線撮影して得られる骨の
Ｘ線濃度を測定して骨の濃度パターンを求め、あ
るいは海綿骨からフオトン・アブソープシオメト
リーにより骨の濃度パターンを求め、該波形スペ
クトルをフーリエ変換して、海綿骨を評価するた
めの骨の評価装置に関する。
は本発明は、海綿骨をＸ線撮影して得られる骨の
Ｘ線濃度を測定して骨の濃度パターンを求め、あ
るいは海綿骨からフオトン・アブソープシオメト
リーにより骨の濃度パターンを求め、該波形スペ
クトルをフーリエ変換して、海綿骨を評価するた
めの骨の評価装置に関する。
＜従来技術＞
人間の骨は、皮質骨と海綿骨に分類される。皮
質骨は緻密な骨組織であり、四肢の長管骨骨幹部
に代表され、パイプ状の形をとる。海綿骨は骨梁
という網目状に分布する骨組織であり、長管骨の
骨端部や、脊椎、手根骨、踵骨、距骨、足根骨等
にみられる。皮質骨に比し、海綿骨は、その骨組
織が血管系を含む軟部組織に接する面積が大きい
ため、骨の代謝回転が早く、骨の病変あるいは治
療による変化が早いという特徴ともつ。
質骨は緻密な骨組織であり、四肢の長管骨骨幹部
に代表され、パイプ状の形をとる。海綿骨は骨梁
という網目状に分布する骨組織であり、長管骨の
骨端部や、脊椎、手根骨、踵骨、距骨、足根骨等
にみられる。皮質骨に比し、海綿骨は、その骨組
織が血管系を含む軟部組織に接する面積が大きい
ため、骨の代謝回転が早く、骨の病変あるいは治
療による変化が早いという特徴ともつ。
皮質骨の骨の評価方法、即ち、皮質骨の発育状
態、老化度あるいは骨粗鬆症、骨軟化症等の骨病
変の種類などを評価する方法としてMD法が知ら
れている［骨代謝、第13巻、187−195頁
（1980）；骨代謝、第14巻、91−104頁（1981）等
参照］。MD法の改良法としては、楕円モデルの
方法［骨形態計測ハンドブツク、第５巻、36−46
頁（1985）］などが知られている。
態、老化度あるいは骨粗鬆症、骨軟化症等の骨病
変の種類などを評価する方法としてMD法が知ら
れている［骨代謝、第13巻、187−195頁
（1980）；骨代謝、第14巻、91−104頁（1981）等
参照］。MD法の改良法としては、楕円モデルの
方法［骨形態計測ハンドブツク、第５巻、36−46
頁（1985）］などが知られている。
海綿骨の骨の評価方法としては、海綿骨の単純
Ｘ線写真からその骨梁の変化を調べて評価する方
法がある。即ち、海綿骨の骨梁は骨にかかる応力
分布に一致して配分されており、体重を支える太
い骨梁（主骨梁）と、それを連結する細い骨梁
（副骨梁）とがあるが、骨粗鬆症等の骨疾患によ
る骨量減少の際には、先ず副骨量の吸収がおこ
り、主骨梁は比較的良く保たれるという規則性が
みられる。そこでこの規則性を利用して単純Ｘ線
写真から、骨萎縮の程度を判定する方法として、
脊椎に対しては慈恵医大式分類、大腿骨骨頸部に
対してはSinghの分類、踵骨に対してはcalcaneal
index等［骨粗鬆症（基礎と臨床）、藤田拓男ら、
p331−337、協和企画通信S.58.11.発行；ザ・ジヤ
ーナル・オブ・ボーン・アンド・ジヨイント・サ
ージエリー（J.Bone and Joint Surg.）65巻Ｂ、
No.２，195−198（1983）；J.Bone and Joint
Surg.53巻Ａ、457（1970）］の方法が知られてい
る。
Ｘ線写真からその骨梁の変化を調べて評価する方
法がある。即ち、海綿骨の骨梁は骨にかかる応力
分布に一致して配分されており、体重を支える太
い骨梁（主骨梁）と、それを連結する細い骨梁
（副骨梁）とがあるが、骨粗鬆症等の骨疾患によ
る骨量減少の際には、先ず副骨量の吸収がおこ
り、主骨梁は比較的良く保たれるという規則性が
みられる。そこでこの規則性を利用して単純Ｘ線
写真から、骨萎縮の程度を判定する方法として、
脊椎に対しては慈恵医大式分類、大腿骨骨頸部に
対してはSinghの分類、踵骨に対してはcalcaneal
index等［骨粗鬆症（基礎と臨床）、藤田拓男ら、
p331−337、協和企画通信S.58.11.発行；ザ・ジヤ
ーナル・オブ・ボーン・アンド・ジヨイント・サ
ージエリー（J.Bone and Joint Surg.）65巻Ｂ、
No.２，195−198（1983）；J.Bone and Joint
Surg.53巻Ａ、457（1970）］の方法が知られてい
る。
＜発明が解決しようとする問題点＞
しかしながら、これらの単純Ｘ線写真から骨萎
縮の程度を判定する方法は、いずれも単純Ｘ線写
真の肉眼視による判定であり、客観性に乏しく、
またわずかな病変の変化に対処できるほどの精度
はない。従つて、踵骨、脊椎などの海綿骨に対す
るより客観的、定量的な骨の評価方法に適した装
置の開発が望まれている。
縮の程度を判定する方法は、いずれも単純Ｘ線写
真の肉眼視による判定であり、客観性に乏しく、
またわずかな病変の変化に対処できるほどの精度
はない。従つて、踵骨、脊椎などの海綿骨に対す
るより客観的、定量的な骨の評価方法に適した装
置の開発が望まれている。
＜問題点を解決するための手段＞
本発明者らは、海綿骨の客観的、定量的な評価
方法に適した装置について鋭意研究した結果、海
綿骨をＸ線撮影して得られる骨のＸ線濃度を測定
して骨の濃度パターンを求め、あるいは海綿骨か
らフオトン・アブソーシオメトリーにより骨の濃
度パターンを求め、該濃度パターンをフーリエ変
換してパワースペクトルを求め、パワースペクト
ルに基いて海綿骨の骨梁を解析して骨を評価する
ことによつて、海綿骨を客観的かつ定量的に評価
できることを見出し本発明を完成したものであ
る。
方法に適した装置について鋭意研究した結果、海
綿骨をＸ線撮影して得られる骨のＸ線濃度を測定
して骨の濃度パターンを求め、あるいは海綿骨か
らフオトン・アブソーシオメトリーにより骨の濃
度パターンを求め、該濃度パターンをフーリエ変
換してパワースペクトルを求め、パワースペクト
ルに基いて海綿骨の骨梁を解析して骨を評価する
ことによつて、海綿骨を客観的かつ定量的に評価
できることを見出し本発明を完成したものであ
る。
即ち、本発明は、海綿骨をＸ線撮影して得られ
る骨のＸ線濃度を測定して骨の濃度パターンを求
めるためのＸ線濃度測定手段、あるいは海綿骨か
ら骨の濃度パターンを求めるためのフオトン・ア
ブソーシオメトリー手段と、該濃度パターンをフ
ーリエ変換するための変換手段と、フーリエ変換
して得られたパワースペクトルに基いて海綿骨の
骨梁を解析するための解析手段を有したことを特
徴とする骨の評価装置である。
る骨のＸ線濃度を測定して骨の濃度パターンを求
めるためのＸ線濃度測定手段、あるいは海綿骨か
ら骨の濃度パターンを求めるためのフオトン・ア
ブソーシオメトリー手段と、該濃度パターンをフ
ーリエ変換するための変換手段と、フーリエ変換
して得られたパワースペクトルに基いて海綿骨の
骨梁を解析するための解析手段を有したことを特
徴とする骨の評価装置である。
本発明の装置は、先ず海綿骨をＸ線撮影して得
られる骨のＸ線濃度を測定して骨の濃度パターン
を求めるためのＸ線濃度測定装置、あるいは海綿
骨から骨の濃度パターンを求めるためのフオト
ン・アブソープシオメトリー手段を有している。
られる骨のＸ線濃度を測定して骨の濃度パターン
を求めるためのＸ線濃度測定装置、あるいは海綿
骨から骨の濃度パターンを求めるためのフオト
ン・アブソープシオメトリー手段を有している。
海綿骨としては、踵骨、脊椎、長管骨、手根
骨、足根骨の骨端部などが適当である。
骨、足根骨の骨端部などが適当である。
これらの海綿骨をＸ線撮影してＸ線の像を得
る。Ｘ線撮影して得られる骨のＸ線濃度を測定し
て骨の濃度パターンを求める。濃度パターンを求
めるには、例えば従来のMD法と同様の手段によ
つて求めることができる。即ち、Ｘ線像の陰影度
を、例えば１段の高さ１mmで20段（最低の高さ１
mm、最高の高さ20mm）のアルミ階段、あるいはア
ルミニウムスロープのＸ線像とともにデンシトメ
ーターで測定する。得られた陰影度は、アルミ階
段の段数に変換補正して濃度パターンを求める。
あるいは骨のＸ線像を、アルミ階段、アルミニウ
ムスロープのＸ線像とともにテレビカメラで読み
取つて骨の濃度パターンを求めることもできる。
る。Ｘ線撮影して得られる骨のＸ線濃度を測定し
て骨の濃度パターンを求める。濃度パターンを求
めるには、例えば従来のMD法と同様の手段によ
つて求めることができる。即ち、Ｘ線像の陰影度
を、例えば１段の高さ１mmで20段（最低の高さ１
mm、最高の高さ20mm）のアルミ階段、あるいはア
ルミニウムスロープのＸ線像とともにデンシトメ
ーターで測定する。得られた陰影度は、アルミ階
段の段数に変換補正して濃度パターンを求める。
あるいは骨のＸ線像を、アルミ階段、アルミニウ
ムスロープのＸ線像とともにテレビカメラで読み
取つて骨の濃度パターンを求めることもできる。
Ｘ線濃度測定手段により濃度パターンを求める
ために、Ｘ線撮影して得られる骨のＸ線濃度を読
み取る際には、海綿骨の主骨梁に対して垂直方法
に読み取るのが好ましい。主骨梁に対し垂直方法
に読み取ることによつて、海綿骨の主骨梁を最も
よく反映した濃度パターンが得られるからであ
る。踵骨を例にとつて説明する。第１図に踵骨の
Ｘ線写真像を模式的に示した。踵骨の主骨梁を最
もよく反映した波形スペクトルを求めるため、Ｘ
線写真像のＡ，Ｂの例えば中心とＣ，Ｄの例えば
中心の点とを結び、直線ａの中心部分、例えば10
mmの部分の陰影度を読み取つて濃度パターンを求
める。この場合、主骨梁を最もよく反映した濃度
パターンを第２図に示した。
ために、Ｘ線撮影して得られる骨のＸ線濃度を読
み取る際には、海綿骨の主骨梁に対して垂直方法
に読み取るのが好ましい。主骨梁に対し垂直方法
に読み取ることによつて、海綿骨の主骨梁を最も
よく反映した濃度パターンが得られるからであ
る。踵骨を例にとつて説明する。第１図に踵骨の
Ｘ線写真像を模式的に示した。踵骨の主骨梁を最
もよく反映した波形スペクトルを求めるため、Ｘ
線写真像のＡ，Ｂの例えば中心とＣ，Ｄの例えば
中心の点とを結び、直線ａの中心部分、例えば10
mmの部分の陰影度を読み取つて濃度パターンを求
める。この場合、主骨梁を最もよく反映した濃度
パターンを第２図に示した。
他方、海綿骨からフオトン・アブソープシオメ
トリー手段により骨の濃度パターンを求めること
もできる。フオトン・アブソープシオメトリー
は、Ｘ線の代わりにガンマ線を用いて、骨を透過
したガンマ線の量を、検出器により測定して定量
化する方法である［サイエンス、第142巻、230頁
（1963）参照］。この方法ではガンマ線を海綿骨の
断面をスキヤンニングし、骨を透過したガンマ線
のカウント数が第２図の如き像として画かれる。
トリー手段により骨の濃度パターンを求めること
もできる。フオトン・アブソープシオメトリー
は、Ｘ線の代わりにガンマ線を用いて、骨を透過
したガンマ線の量を、検出器により測定して定量
化する方法である［サイエンス、第142巻、230頁
（1963）参照］。この方法ではガンマ線を海綿骨の
断面をスキヤンニングし、骨を透過したガンマ線
のカウント数が第２図の如き像として画かれる。
次いで本発明の装置における変換手段により、
かかる濃度パターンをフーリエ変換して、パワー
スペクトルを求める。
かかる濃度パターンをフーリエ変換して、パワー
スペクトルを求める。
フーリエ変換するには、濃度パターンを直接フ
ーリエ変換してもよいが、例えば濃度パターンの
最大値が１、最小値が０となるように変換してか
ら、あるいはまた濃度パターンの直流成分を削除
した後、フーリエ変換してもよい。フーリエ変換
は、濃度パターンを周期関数ｆ（ｘ）として、フ
ーリエ級数 ｆ（ｘ）＝１／2a0＋∽ 〓n=1 （Ancosnx＋Bnsinnx） に展開してフーリエ係数An，Bnを求め、次いで Cn＝√2＋2 よりCn（パワースペクトル）を求めるものであ
る。これらの操作はコンピユーターによる高速フ
ーリエ変換手段を使用することができる。パワー
スペクトルは海綿骨の骨梁の増減を反映した値で
ある。
ーリエ変換してもよいが、例えば濃度パターンの
最大値が１、最小値が０となるように変換してか
ら、あるいはまた濃度パターンの直流成分を削除
した後、フーリエ変換してもよい。フーリエ変換
は、濃度パターンを周期関数ｆ（ｘ）として、フ
ーリエ級数 ｆ（ｘ）＝１／2a0＋∽ 〓n=1 （Ancosnx＋Bnsinnx） に展開してフーリエ係数An，Bnを求め、次いで Cn＝√2＋2 よりCn（パワースペクトル）を求めるものであ
る。これらの操作はコンピユーターによる高速フ
ーリエ変換手段を使用することができる。パワー
スペクトルは海綿骨の骨梁の増減を反映した値で
ある。
第３図は、本発明の装置を用いて、第２図にお
いて直線ａをやや平行移動して、10mmの部分の濃
度パターンを10回もとめ（尚、求める濃度パター
ンは多いのが好ましい。）、これらの濃度パターン
を変換手段によつてそれぞれフーリエ変換し、そ
れぞれのCn値を求め、解析手段によつてこれら
を合計した値を求めたものである。また、10mmの
部分の濃度パターンを求めるために256個の濃度
データを読み取つている（尚、読み取るデータは
出来るだけ多いのが好ましい。） 第３図には、健常者の踵骨の濃度パターンから
のパワースペクトル（Cn、実線）と老人性骨粗
鬆症のパワースペクトル（Cn、波線）が示され
ている。この図から判るように、ｎ＝10を中心と
してCn値が、健常者と骨粗鬆症患者とでは相違
する。従つて、濃度パターンよりフーリエ変換
し、Cn値を求め、特定のCn値、例えばC10値を比
較検討することによつて、海綿骨の骨梁を解析す
ることができ、骨病変の種類、進行度等を評価す
ることができる。
いて直線ａをやや平行移動して、10mmの部分の濃
度パターンを10回もとめ（尚、求める濃度パター
ンは多いのが好ましい。）、これらの濃度パターン
を変換手段によつてそれぞれフーリエ変換し、そ
れぞれのCn値を求め、解析手段によつてこれら
を合計した値を求めたものである。また、10mmの
部分の濃度パターンを求めるために256個の濃度
データを読み取つている（尚、読み取るデータは
出来るだけ多いのが好ましい。） 第３図には、健常者の踵骨の濃度パターンから
のパワースペクトル（Cn、実線）と老人性骨粗
鬆症のパワースペクトル（Cn、波線）が示され
ている。この図から判るように、ｎ＝10を中心と
してCn値が、健常者と骨粗鬆症患者とでは相違
する。従つて、濃度パターンよりフーリエ変換
し、Cn値を求め、特定のCn値、例えばC10値を比
較検討することによつて、海綿骨の骨梁を解析す
ることができ、骨病変の種類、進行度等を評価す
ることができる。
また、本発明の装置における解析手段によりパ
ワースペクトルからの評価をより客観的にするた
めに、例えばｎ＝５からｎ＝20までのパワースペ
クトルの和とｎ＝40からｎ＝127までの和との比
を求めて、この比を比較検討して骨を評価するこ
ともできる。即ち老人性骨粗鬆症の場合には、ｎ
＝５からｎ＝20までのパワースペクトルの和とｎ
＝40からｎ＝127までの和との比は、健常者に比
べてかなり低い値を示す。
ワースペクトルからの評価をより客観的にするた
めに、例えばｎ＝５からｎ＝20までのパワースペ
クトルの和とｎ＝40からｎ＝127までの和との比
を求めて、この比を比較検討して骨を評価するこ
ともできる。即ち老人性骨粗鬆症の場合には、ｎ
＝５からｎ＝20までのパワースペクトルの和とｎ
＝40からｎ＝127までの和との比は、健常者に比
べてかなり低い値を示す。
一方、濃度パターンから得られるパワースペク
トルと従来のMD法等により得られる骨身都度分
布を組み合わせることによつて、より客観的、定
量的に骨を評価することもできる。
トルと従来のMD法等により得られる骨身都度分
布を組み合わせることによつて、より客観的、定
量的に骨を評価することもできる。
＜発明の効果＞
本発明は、海綿骨の評価方法に適した装置を提
供するものであり、本発明の装置によれば、特に
踵骨の骨を評価することによつて、骨の状態をよ
り適格に客観的に評価することができ、本発明の
意義は大きい。
供するものであり、本発明の装置によれば、特に
踵骨の骨を評価することによつて、骨の状態をよ
り適格に客観的に評価することができ、本発明の
意義は大きい。
＜実施例＞
実施例
55才の女性の老人性骨粗鬆症患者の踵骨をＸ線
撮影してＸ線像を得た。このＸ線像より、第１図
に示した如き補助線ａを引き、この補助線ａの中
心部10mmのＸせん陰影度を、本発明の装置におけ
るＸ線濃度測定手段を構成するデンシトメーター
により読みとり、骨の濃度パターン第２図を得
た。同様の操作を、補助線ａをやや平行移動して
10回行い濃度パターンを得た。
撮影してＸ線像を得た。このＸ線像より、第１図
に示した如き補助線ａを引き、この補助線ａの中
心部10mmのＸせん陰影度を、本発明の装置におけ
るＸ線濃度測定手段を構成するデンシトメーター
により読みとり、骨の濃度パターン第２図を得
た。同様の操作を、補助線ａをやや平行移動して
10回行い濃度パターンを得た。
これらの濃度パターンを、本発明の装置におけ
る変換手段によつて、それぞれフーリエ変換して
Cn値を求め、さらに解析手段によつて、これら
のCn値を合計して、フーリエ変換の結果を第３
図の如きグラフに示した。同様にして健常者の踵
骨からのCn値を求めた。
る変換手段によつて、それぞれフーリエ変換して
Cn値を求め、さらに解析手段によつて、これら
のCn値を合計して、フーリエ変換の結果を第３
図の如きグラフに示した。同様にして健常者の踵
骨からのCn値を求めた。
第３図より明らかなようにｎ＝10を中心として
老人性骨粗鬆症患者のパワースペクトル値は、健
常者のそれより低い値を示している。またｎ＝20
までのパワースペクトルの和とｎ＝40からｎ＝
127までの和との比は、老人性骨粗鬆症患者の場
合約0.07であり、健常者の場合0.12であつた。こ
れによつて、波形スペクトルをフーリエ分解して
得られるパワースペクトルにより骨を評価できる
ことがわかる。
老人性骨粗鬆症患者のパワースペクトル値は、健
常者のそれより低い値を示している。またｎ＝20
までのパワースペクトルの和とｎ＝40からｎ＝
127までの和との比は、老人性骨粗鬆症患者の場
合約0.07であり、健常者の場合0.12であつた。こ
れによつて、波形スペクトルをフーリエ分解して
得られるパワースペクトルにより骨を評価できる
ことがわかる。
第１図は、踵骨のＸ線写真像を示したものであ
る。第２図は、本発明の装置におけるＸ線濃度測
定手段を用いて、踵骨のＸ線写真像より得られる
踵骨の濃度パターンを示したものである。第３図
は本発明の装置の変換手段を用いて、濃度パター
ンのフーリエ変換により得られるパワースペクト
ルを示したものである。
る。第２図は、本発明の装置におけるＸ線濃度測
定手段を用いて、踵骨のＸ線写真像より得られる
踵骨の濃度パターンを示したものである。第３図
は本発明の装置の変換手段を用いて、濃度パター
ンのフーリエ変換により得られるパワースペクト
ルを示したものである。
Claims (1)
- １ 海綿骨をＸ線撮影して得られる骨のＸ線濃度
を測定して骨の濃度パターンを求めるためのＸ線
濃度測定手段、あるいは海綿骨から骨の濃度パタ
ーンを求めるためのフオトン・アブソープシオメ
トリー手段と、該濃度パターンをフーリエ変換す
るための変換手段と、フーリエ変換して得られた
パワースペクトルに基づいて海綿骨の骨梁を解析
するための解析手段を有したことを特徴とする骨
の評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1214164A JPH02126838A (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 骨の評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1214164A JPH02126838A (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 骨の評価装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25063885A Division JPS62112538A (ja) | 1985-11-11 | 1985-11-11 | 骨のｘ線写真像の評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02126838A JPH02126838A (ja) | 1990-05-15 |
| JPH054096B2 true JPH054096B2 (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=16651296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1214164A Granted JPH02126838A (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 骨の評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02126838A (ja) |
-
1989
- 1989-08-22 JP JP1214164A patent/JPH02126838A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02126838A (ja) | 1990-05-15 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |