JPH07284020A - 骨密度計測方法 - Google Patents
骨密度計測方法Info
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- JPH07284020A JPH07284020A JP6074609A JP7460994A JPH07284020A JP H07284020 A JPH07284020 A JP H07284020A JP 6074609 A JP6074609 A JP 6074609A JP 7460994 A JP7460994 A JP 7460994A JP H07284020 A JPH07284020 A JP H07284020A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】大腿骨の解剖学的形状に基づいた計測再現性の
高い大腿骨中枢端部の骨密度計測を実現する。 【構成】高低2種類のエネルギで撮影した骨盤から大腿
骨を含む部分の2枚のX線画像を用いて、仮の差分画像
を作成し(10)、計測対象領域と補正領域を設定し
(11)、補正値を算出し(12)、差分画像を作成し
(13)、計測領域を抽出し(14)、骨塩量および骨
密度を算出する(15)。
高い大腿骨中枢端部の骨密度計測を実現する。 【構成】高低2種類のエネルギで撮影した骨盤から大腿
骨を含む部分の2枚のX線画像を用いて、仮の差分画像
を作成し(10)、計測対象領域と補正領域を設定し
(11)、補正値を算出し(12)、差分画像を作成し
(13)、計測領域を抽出し(14)、骨塩量および骨
密度を算出する(15)。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、X線画像を用いて骨塩
量および骨密度を自動計測する方法、特にDEXA(Du
al Energy X-ray Absorptiometry)法を用いた大腿骨中
枢端部の自動計測方法に関する。
量および骨密度を自動計測する方法、特にDEXA(Du
al Energy X-ray Absorptiometry)法を用いた大腿骨中
枢端部の自動計測方法に関する。
【0002】
【従来の技術】骨粗鬆症による骨折は、椎体や大腿骨中
枢端でおきるケースがほとんどである。ここでいう大腿
骨中枢端とは、大腿骨頸部,大転子,ウォード(Ward)
三角であり、大腿骨中枢端部とは、中枢端および、大転
子につながるシャフトの部分、および大腿骨頸部につな
がる骨盤を含めて総称する。これらの部位は、筋肉や脂
肪で構成される軟部組織で囲まれているため、骨密度を
計測する場合は、DEXA法またはDPA(Dual Photo
n Absorptiometry)法を用いる。
枢端でおきるケースがほとんどである。ここでいう大腿
骨中枢端とは、大腿骨頸部,大転子,ウォード(Ward)
三角であり、大腿骨中枢端部とは、中枢端および、大転
子につながるシャフトの部分、および大腿骨頸部につな
がる骨盤を含めて総称する。これらの部位は、筋肉や脂
肪で構成される軟部組織で囲まれているため、骨密度を
計測する場合は、DEXA法またはDPA(Dual Photo
n Absorptiometry)法を用いる。
【0003】骨密度計測の主な目的は、骨粗鬆症である
かどうかを診断することと、骨粗鬆症の治療効果を観察
することである。特に治療効果の観察では、計測値の再
現性の高さが必要である。十分な再現性がない場合、数
回の計測にわたる計測値の変化が治療効果であるか、装
置の変動によるものであるかを判断できない。通常、年
に数%といわれる骨塩量の変化を観察できる高い再現性
を持つ計測方法が必要とされる。
かどうかを診断することと、骨粗鬆症の治療効果を観察
することである。特に治療効果の観察では、計測値の再
現性の高さが必要である。十分な再現性がない場合、数
回の計測にわたる計測値の変化が治療効果であるか、装
置の変動によるものであるかを判断できない。通常、年
に数%といわれる骨塩量の変化を観察できる高い再現性
を持つ計測方法が必要とされる。
【0004】高い再現性を実現するには、(1)骨密度
を計測する領域の設定再現性,(2)脂肪による計測値の
ずれを補正する領域(以下、補正領域という)の設定再
現性、の二つが満たされなければならない。
を計測する領域の設定再現性,(2)脂肪による計測値の
ずれを補正する領域(以下、補正領域という)の設定再
現性、の二つが満たされなければならない。
【0005】図2に示すように、補正領域21は、通常
大腿骨中枢端部を囲む矩形の計測対象領域20内の軟部
組織部分であり、補正値は補正領域21の濃度値から算
出する。
大腿骨中枢端部を囲む矩形の計測対象領域20内の軟部
組織部分であり、補正値は補正領域21の濃度値から算
出する。
【0006】従来は、操作者が計測対象領域20を指示
し、それをもとに補正領域21の設定,補正値の算出,
計測領域の抽出,各部の面積,骨塩量,骨密度を計測し
ている。計測領域は、図2に示すように大腿骨中枢端部
の、頸部22,大転子部23,ウォード三角部24(以
下それぞれN部,T部,W部と表わす)の3ヵ所である
(ザ・ボーン(THE BONE)1991.9 vol5 No3 p73-79)。
し、それをもとに補正領域21の設定,補正値の算出,
計測領域の抽出,各部の面積,骨塩量,骨密度を計測し
ている。計測領域は、図2に示すように大腿骨中枢端部
の、頸部22,大転子部23,ウォード三角部24(以
下それぞれN部,T部,W部と表わす)の3ヵ所である
(ザ・ボーン(THE BONE)1991.9 vol5 No3 p73-79)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来は、計測対象領域
20を操作者が指示して決定するため、これに左右され
る補正領域21の設定再現性が高くならなかった。この
ため、計測領域が再現性高く設定されても、計測値の再
現性につながらなかった。
20を操作者が指示して決定するため、これに左右され
る補正領域21の設定再現性が高くならなかった。この
ため、計測領域が再現性高く設定されても、計測値の再
現性につながらなかった。
【0008】本発明の目的は、大腿骨中枢端部の骨密度
計測において、計測対象領域の設定と計測領域の抽出の
両方の処理を、大腿骨の解剖学的形状に基づいて、高い
再現性で行う骨密度の計測方法を提供することにある。
計測において、計測対象領域の設定と計測領域の抽出の
両方の処理を、大腿骨の解剖学的形状に基づいて、高い
再現性で行う骨密度の計測方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、図5に示すように、大腿骨中枢端部の骨密度
計測時に通常撮影する、左右いずれかの骨盤から大腿骨
を含む部分を高低2種類のエネルギで撮影した2枚のX
線画像50,51から、予め定めた係数を用いて仮の差
分画像52を作成する。次に、大腿骨中枢端部の解剖学
的形状と、その形状に伴う前記仮の差分画像52の縦お
よび横方向の濃度値変化をもとに、大腿骨中枢端部を囲
む計測対象領域20を設定し、前記計測対象領域20内
の軟部組織部分の領域である補正領域21の濃度値から
補正値Fを算出し、補正値Fと前記仮の差分画像52よ
り骨密度を計測するための差分画像54を作成する。更
に前記差分画像54から、大腿骨のシャフトの主軸を算
出し、前記主軸を基準として大腿骨中枢端部の計測領域
すなわち前記N部,T部,W部を抽出し、各部の領域内
の差分画像54の濃度値の和をもとに骨塩量を算出し、
平均濃度値をもとに骨密度を算出する。
するため、図5に示すように、大腿骨中枢端部の骨密度
計測時に通常撮影する、左右いずれかの骨盤から大腿骨
を含む部分を高低2種類のエネルギで撮影した2枚のX
線画像50,51から、予め定めた係数を用いて仮の差
分画像52を作成する。次に、大腿骨中枢端部の解剖学
的形状と、その形状に伴う前記仮の差分画像52の縦お
よび横方向の濃度値変化をもとに、大腿骨中枢端部を囲
む計測対象領域20を設定し、前記計測対象領域20内
の軟部組織部分の領域である補正領域21の濃度値から
補正値Fを算出し、補正値Fと前記仮の差分画像52よ
り骨密度を計測するための差分画像54を作成する。更
に前記差分画像54から、大腿骨のシャフトの主軸を算
出し、前記主軸を基準として大腿骨中枢端部の計測領域
すなわち前記N部,T部,W部を抽出し、各部の領域内
の差分画像54の濃度値の和をもとに骨塩量を算出し、
平均濃度値をもとに骨密度を算出する。
【0010】他の手段として、差分画像54を作成せず
に、仮の差分画像上52で、前記N部,T部,W部を抽
出し、各部の領域内の仮の差分画像52の濃度値の和と
補正値Fより骨塩量を算出し、平均濃度値と補正値Fよ
り骨密度を算出することもできる。更に、骨盤と大腿骨
の連結部からN部、またはT部までの長さ,計測対象領
域内に含まれる大腿骨中枢端部全体の骨塩量,骨密度等
も算出することができる。
に、仮の差分画像上52で、前記N部,T部,W部を抽
出し、各部の領域内の仮の差分画像52の濃度値の和と
補正値Fより骨塩量を算出し、平均濃度値と補正値Fよ
り骨密度を算出することもできる。更に、骨盤と大腿骨
の連結部からN部、またはT部までの長さ,計測対象領
域内に含まれる大腿骨中枢端部全体の骨塩量,骨密度等
も算出することができる。
【0011】
【作用】大腿骨周辺は、骨折などの著しい変化、または
撮影姿勢に大きな差がない限り、同一患者ならば撮影画
像における大腿骨部の解剖学的形状はほぼ同一と考えら
れる。上記手段は、この解剖学的形状をもとに計測対象
領域20を設定するため、同一患者に対しては常に高い
再現性でこの領域を設定することができる。例えば、撮
影位置が縦方向または横方向にずれている場合でも、少
なくとも計測領域が撮影されているならば、解剖学的形
状をもとに画像のずれに影響されることなく計測対象領
域20を設定することが可能である。
撮影姿勢に大きな差がない限り、同一患者ならば撮影画
像における大腿骨部の解剖学的形状はほぼ同一と考えら
れる。上記手段は、この解剖学的形状をもとに計測対象
領域20を設定するため、同一患者に対しては常に高い
再現性でこの領域を設定することができる。例えば、撮
影位置が縦方向または横方向にずれている場合でも、少
なくとも計測領域が撮影されているならば、解剖学的形
状をもとに画像のずれに影響されることなく計測対象領
域20を設定することが可能である。
【0012】本発明は、図5のように、撮影したL画像
50,H画像51より作成する仮の差分画像52と、骨
と軟部組織を区別するしきい濃度値tを用いて、仮の差
分画像52の縦および横方向の濃度値変化をもとに、図
2に示すような計測対象領域20を設定する。
50,H画像51より作成する仮の差分画像52と、骨
と軟部組織を区別するしきい濃度値tを用いて、仮の差
分画像52の縦および横方向の濃度値変化をもとに、図
2に示すような計測対象領域20を設定する。
【0013】例えば図2において、大腿骨と軟部組織の
縦方向の境界201は、しきい濃度値t未満を0、以上
を1とすれば、骨部分は1、軟部組織や空気の部分の濃
度は0になるので、骨のない部分の画像の縦方向の累積
値は0であり、骨の部分を含むと累積値は0でなくな
る。したがって、縦方向の累積値が0である位置と0で
ない位置との境界を、境界201として設定できる。ま
た、骨盤と大腿骨の連結部分の横方向の境界202は、
仮の差分画像52上では、連結部分の骨が薄いために少
し低濃度になっており、連結部分の上部の骨盤は、骨の
厚さが厚いため周囲に比べて高濃度になっている。した
がって、仮の差分画像52における横方向の累積濃度値
または平均濃度値が最大になり、その少し下の位置で累
積濃度値が減少→増加になっている位置を、境界202
として設定できる。仮の差分画像52の下端部の骨はシ
ャフトであるので、シャフトの左右の端点p′25,
q′26を抽出することができる。この端点を抽出する
ことにより、大腿骨中枢端部の位置や、大まかな大きさ
を決定でき、これに基づいて上記の境界201〜204
を設定する際の累積値を算出する範囲を決定できる。以
上の方法で設定した計測対象領域20内で、しきい濃度
値t未満の領域を補正領域21と設定する。計測領域
は、図2に示すN部22,T部23,W部24である。
縦方向の境界201は、しきい濃度値t未満を0、以上
を1とすれば、骨部分は1、軟部組織や空気の部分の濃
度は0になるので、骨のない部分の画像の縦方向の累積
値は0であり、骨の部分を含むと累積値は0でなくな
る。したがって、縦方向の累積値が0である位置と0で
ない位置との境界を、境界201として設定できる。ま
た、骨盤と大腿骨の連結部分の横方向の境界202は、
仮の差分画像52上では、連結部分の骨が薄いために少
し低濃度になっており、連結部分の上部の骨盤は、骨の
厚さが厚いため周囲に比べて高濃度になっている。した
がって、仮の差分画像52における横方向の累積濃度値
または平均濃度値が最大になり、その少し下の位置で累
積濃度値が減少→増加になっている位置を、境界202
として設定できる。仮の差分画像52の下端部の骨はシ
ャフトであるので、シャフトの左右の端点p′25,
q′26を抽出することができる。この端点を抽出する
ことにより、大腿骨中枢端部の位置や、大まかな大きさ
を決定でき、これに基づいて上記の境界201〜204
を設定する際の累積値を算出する範囲を決定できる。以
上の方法で設定した計測対象領域20内で、しきい濃度
値t未満の領域を補正領域21と設定する。計測領域
は、図2に示すN部22,T部23,W部24である。
【0014】N部22は、図3に示す大腿骨頸部の中心
軸CD32に垂直、かつ最もくびれている領域である。
従って、中心軸CD32の算出がN部22の抽出に必要
である。しかし、大腿骨頸部は長さも短く、輪郭の形状
も滑らかとは限らないため、直接頸部の輪郭より中心軸
CD32を算出するのは精度の面で問題がある。そこ
で、本発明では、図3に示す大腿骨のシャフトの中心軸
AB31をもとに頸部の中心軸CD32を算出する。
軸CD32に垂直、かつ最もくびれている領域である。
従って、中心軸CD32の算出がN部22の抽出に必要
である。しかし、大腿骨頸部は長さも短く、輪郭の形状
も滑らかとは限らないため、直接頸部の輪郭より中心軸
CD32を算出するのは精度の面で問題がある。そこ
で、本発明では、図3に示す大腿骨のシャフトの中心軸
AB31をもとに頸部の中心軸CD32を算出する。
【0015】ラジオロジー(RADIOLOGY)87:p904−90
7,November 1966 によれば、中心軸AB31とCD3
2のなす角α33は約127°である。中心軸AB31
は、輪郭も十分長く、かつ輪郭の形状も滑らかであるた
め精度良く算出できる。このように、まずAB31を算
出し、AB31と127°をなすCD′を設定した後、
CD′に補正を加えてCD32を算出することで、CD
32を精度良く設定することができる。
7,November 1966 によれば、中心軸AB31とCD3
2のなす角α33は約127°である。中心軸AB31
は、輪郭も十分長く、かつ輪郭の形状も滑らかであるた
め精度良く算出できる。このように、まずAB31を算
出し、AB31と127°をなすCD′を設定した後、
CD′に補正を加えてCD32を算出することで、CD
32を精度良く設定することができる。
【0016】T部23は、N部22と隣接し、シャフト
にかからない領域として抽出する。T部23とシャフト
との境界は明確に設定することができないが、頸部の中
心軸CD32より上部に境界を設定するのが適当である
ことから、頸部の中心軸CD32に対して予め定めた角β7
1をなす傾きで、N部22の重心Gを通る直線を境界と
する。または、シャフトの中心軸AB31に対して予め
定めた角β′72をなす傾きで、N部22の重心を通る
直線を境界とする。上述のとおりシャフトの中心軸AB
31および頸部の中心軸CD32は、精度よく算出され
るので、これに基づいて設定する境界も精度よく設定す
ることができる。
にかからない領域として抽出する。T部23とシャフト
との境界は明確に設定することができないが、頸部の中
心軸CD32より上部に境界を設定するのが適当である
ことから、頸部の中心軸CD32に対して予め定めた角β7
1をなす傾きで、N部22の重心Gを通る直線を境界と
する。または、シャフトの中心軸AB31に対して予め
定めた角β′72をなす傾きで、N部22の重心を通る
直線を境界とする。上述のとおりシャフトの中心軸AB
31および頸部の中心軸CD32は、精度よく算出され
るので、これに基づいて設定する境界も精度よく設定す
ることができる。
【0017】W部24は、皮質骨が多いN部22とT部
23の隣接部周辺にあり、海綿骨が多く、骨梁の狭間に
あるため比較的低濃度になっている。このことからN部
22とT部23の隣接部周辺で最も平均濃度が低い位置
をW部24と設定する。W部24の面積は予め定めてお
き、形状はN部の傾きと中心軸CD32の傾きより設定
する。以上のように、精度良く設定できるシャフトの中
心軸AB31や頸部の中心軸CD32に基づいて各計測
領域を設定していくので領域の設定再現性も高くでき
る。
23の隣接部周辺にあり、海綿骨が多く、骨梁の狭間に
あるため比較的低濃度になっている。このことからN部
22とT部23の隣接部周辺で最も平均濃度が低い位置
をW部24と設定する。W部24の面積は予め定めてお
き、形状はN部の傾きと中心軸CD32の傾きより設定
する。以上のように、精度良く設定できるシャフトの中
心軸AB31や頸部の中心軸CD32に基づいて各計測
領域を設定していくので領域の設定再現性も高くでき
る。
【0018】
【実施例】本実施例は、DEXA法を用いて、大腿骨中
枢端部の骨塩量および骨密度を計測する方法である。
枢端部の骨塩量および骨密度を計測する方法である。
【0019】図4は本発明を実現するシステム構成の一
例である。以下、各部の機能概要を説明する。X線発生
器41から高低2種類の電圧でファンビーム状のX線を
交互に発生する。X線は被写体40を通過し、X線検出
器42で検出され、それぞれAD変換器43で変換され
る。発生器41と検出器42は連動して撮影区間を移動
しながら撮影を行い、最終的に得られる2種類の画像が
画像処理装置44に送られる。画像処理装置44では、
以下に述べる骨塩量および骨密度計測処理等を行う。表
示装置45は画像や操作メッセージ,計測結果等を表示
し、操作卓46はキーボード,マウス,トラックボール
などを備えており指示,入力を行う。外部記憶装置47
は画像データ等を記憶し、出力装置48は表示装置45
の表示内容のハードコピーを行う。
例である。以下、各部の機能概要を説明する。X線発生
器41から高低2種類の電圧でファンビーム状のX線を
交互に発生する。X線は被写体40を通過し、X線検出
器42で検出され、それぞれAD変換器43で変換され
る。発生器41と検出器42は連動して撮影区間を移動
しながら撮影を行い、最終的に得られる2種類の画像が
画像処理装置44に送られる。画像処理装置44では、
以下に述べる骨塩量および骨密度計測処理等を行う。表
示装置45は画像や操作メッセージ,計測結果等を表示
し、操作卓46はキーボード,マウス,トラックボール
などを備えており指示,入力を行う。外部記憶装置47
は画像データ等を記憶し、出力装置48は表示装置45
の表示内容のハードコピーを行う。
【0020】以下、図1の処理手順のフローチャートに
従って大腿骨中枢端部の骨塩量および骨密度の計測方法
について説明する。
従って大腿骨中枢端部の骨塩量および骨密度の計測方法
について説明する。
【0021】ステップ10:仮の差分画像S′52の作
成(図5) 高低2種類の電圧で撮影した画像(以下、L画像50,
H画像51)、と定数r,H画像51の濃度値関数とし
て定義される計測位置ごとの厚みに対する補正値R(H
(i,j))を用いて、仮の差分画像S′52をS′
(i,j)=(L′(i,j)−r・H′(i,j))・R
(H′(i,j))として作成する。ここで、撮影方法に
よってL画像50とH画像51は理論上0.5 画素ずれ
ているため、少なくとも一方の画像をキュービック コ
ンボリューションCubic Convolution 法などで位置合わ
せした画像L′,H′を用いる。また、画像L′に、ビ
ームハードニング現象が起こっている場合には、その補
正も行う。ビームハードニングの補正は、補正値Rと同
様にH画像51の関数として求めることができる。
成(図5) 高低2種類の電圧で撮影した画像(以下、L画像50,
H画像51)、と定数r,H画像51の濃度値関数とし
て定義される計測位置ごとの厚みに対する補正値R(H
(i,j))を用いて、仮の差分画像S′52をS′
(i,j)=(L′(i,j)−r・H′(i,j))・R
(H′(i,j))として作成する。ここで、撮影方法に
よってL画像50とH画像51は理論上0.5 画素ずれ
ているため、少なくとも一方の画像をキュービック コ
ンボリューションCubic Convolution 法などで位置合わ
せした画像L′,H′を用いる。また、画像L′に、ビ
ームハードニング現象が起こっている場合には、その補
正も行う。ビームハードニングの補正は、補正値Rと同
様にH画像51の関数として求めることができる。
【0022】DEXA法で撮影する画像は積分像であ
り、骨密度計測のために作成する差分画像S54は、軟
部組織の濃度を0とした画像で、骨の部分の画素濃度は
0より大きく、画素濃度がそのまま骨密度になるもので
ある。脂肪がない場合は、軟部組織は水とほとんど変わ
らないため、ここで作成したS′52を差分画像S54
として用いることができる。しかし、実際は脂肪による
影響が生じる。脂肪量が多いと、画素濃度は低下してし
まうため、各データごとに脂肪量に基づいた補正値Fを
求め、S′52を補正する必要がある。
り、骨密度計測のために作成する差分画像S54は、軟
部組織の濃度を0とした画像で、骨の部分の画素濃度は
0より大きく、画素濃度がそのまま骨密度になるもので
ある。脂肪がない場合は、軟部組織は水とほとんど変わ
らないため、ここで作成したS′52を差分画像S54
として用いることができる。しかし、実際は脂肪による
影響が生じる。脂肪量が多いと、画素濃度は低下してし
まうため、各データごとに脂肪量に基づいた補正値Fを
求め、S′52を補正する必要がある。
【0023】ステップ11:計測対象領域20と補正領
域21の設定(図2および図5) 補正値Fは、計測領域の周辺の軟部組織の平均濃度を0
にする値として算出する。補正値Fを求めるための補正
領域21を設定する。補正領域21の設定は、計測対象
領域20を設定する必要がある。まず、S′52より軟
部組織と骨の部分を区別する2値画像53を、例えば
S′の画素濃度が予め定めたしきい濃度値t以上であれ
ば1、t未満ならば0として作成する。しきい濃度値t
は0を用いると、ほぼ軟部組織と骨の部分を区別でき
る。しかしこの処理だけでは軟部組織部分や骨にごま塩
状のノイズが発生するためノイズ除去を行って最終の2
値画像53とする。ノイズ除去の方法は、平滑化や注目
点の周辺の濃度値から注目点が孤立点であるか判定して
除去する方法などがある。
域21の設定(図2および図5) 補正値Fは、計測領域の周辺の軟部組織の平均濃度を0
にする値として算出する。補正値Fを求めるための補正
領域21を設定する。補正領域21の設定は、計測対象
領域20を設定する必要がある。まず、S′52より軟
部組織と骨の部分を区別する2値画像53を、例えば
S′の画素濃度が予め定めたしきい濃度値t以上であれ
ば1、t未満ならば0として作成する。しきい濃度値t
は0を用いると、ほぼ軟部組織と骨の部分を区別でき
る。しかしこの処理だけでは軟部組織部分や骨にごま塩
状のノイズが発生するためノイズ除去を行って最終の2
値画像53とする。ノイズ除去の方法は、平滑化や注目
点の周辺の濃度値から注目点が孤立点であるか判定して
除去する方法などがある。
【0024】次に、S′52と2値画像53を用いて計
測対象領域20の各境界201〜204を設定する。境
界201は2値画像53の縦方向の累積濃度値の変化か
ら定め、境界202はS′52の横方向の累積濃度値の
変化から定めることができる。同様に境界203は、
S′52の縦方向の累積濃度値から定める。これらの境
界201〜203は累積濃度値から定めるが、その累積
する範囲は撮影位置の下方の横のラインからシャフトの
左右端点p′25,q′26を求め、その端点の位置か
ら大腿骨の解剖学的形状に基づいて、累積範囲を設定す
る。また、2値画像53より大腿骨の解剖学的形状に基
づいて、変曲点p2〜p7,q2,q3も求めることができ
るので、それらの位置も用いて累積範囲を設定すること
ができる。
測対象領域20の各境界201〜204を設定する。境
界201は2値画像53の縦方向の累積濃度値の変化か
ら定め、境界202はS′52の横方向の累積濃度値の
変化から定めることができる。同様に境界203は、
S′52の縦方向の累積濃度値から定める。これらの境
界201〜203は累積濃度値から定めるが、その累積
する範囲は撮影位置の下方の横のラインからシャフトの
左右端点p′25,q′26を求め、その端点の位置か
ら大腿骨の解剖学的形状に基づいて、累積範囲を設定す
る。また、2値画像53より大腿骨の解剖学的形状に基
づいて、変曲点p2〜p7,q2,q3も求めることができ
るので、それらの位置も用いて累積範囲を設定すること
ができる。
【0025】境界204は、簡単な方法としては撮影位
置の一番下方に設定したり、境界202から予め定めた
距離だけはなれた位置に設定できる。しかし、この方法
は計測対象領域20が絶対的な大きさになってしまうた
め、撮影条件の違いによって計測対象領域20の相対的
な大きさ,設定位置が異なってしまう。そこで、撮影条
件によらず相対的に計測対象領域20を設定する方法と
して、例えばp2 を検出し、p2 と境界202間の距離
を2倍した位置に境界204を設定する。さらに、計測
対象領域20内の2値画像53の濃度値が0である領域
を補正領域21とする。
置の一番下方に設定したり、境界202から予め定めた
距離だけはなれた位置に設定できる。しかし、この方法
は計測対象領域20が絶対的な大きさになってしまうた
め、撮影条件の違いによって計測対象領域20の相対的
な大きさ,設定位置が異なってしまう。そこで、撮影条
件によらず相対的に計測対象領域20を設定する方法と
して、例えばp2 を検出し、p2 と境界202間の距離
を2倍した位置に境界204を設定する。さらに、計測
対象領域20内の2値画像53の濃度値が0である領域
を補正領域21とする。
【0026】以上の方法で、撮影条件によって被写体の
位置ずれが発生していたり、大きさが異なっていても相
対的に一定の計測対象領域20および補正領域21が設
定できる。他の方法として、シャフトの左右端点p′2
5,q′26,変曲点p2〜p7,q2,q3 から、直接
境界201〜204を設定することもできる。例えば、
境界201は変曲点p2,p3の位置、境界202は変曲
点p4,p5の位置からp2とp4間の縦方向の長さ分上の
位置、境界203は変曲点q3 の位置、を基準に設定
し、境界204は上記の方法で設定する。
位置ずれが発生していたり、大きさが異なっていても相
対的に一定の計測対象領域20および補正領域21が設
定できる。他の方法として、シャフトの左右端点p′2
5,q′26,変曲点p2〜p7,q2,q3 から、直接
境界201〜204を設定することもできる。例えば、
境界201は変曲点p2,p3の位置、境界202は変曲
点p4,p5の位置からp2とp4間の縦方向の長さ分上の
位置、境界203は変曲点q3 の位置、を基準に設定
し、境界204は上記の方法で設定する。
【0027】ステップ12:補正値F算出 S′52において、補正領域21の平均濃度値Fを求め
る。
る。
【0028】ステップ13:差分画像S54作成 S′52と補正値Fより脂肪による濃度値のずれを補正
し、骨のある位置の画素濃度がその位置の骨密度になる
ような差分画像S54を作成する。
し、骨のある位置の画素濃度がその位置の骨密度になる
ような差分画像S54を作成する。
【0029】S(i,j)=S′(i,j)−F ステップ14:計測領域抽出 2値画像53を用いて計測対象領域20の境界と大腿骨
の輪郭の接する点p1,p8,q1,q4 を求める。以下、
大腿骨中枢端部のN部22,T部23,W部24の抽出
方法を順に説明する。
の輪郭の接する点p1,p8,q1,q4 を求める。以下、
大腿骨中枢端部のN部22,T部23,W部24の抽出
方法を順に説明する。
【0030】(1)N部22の抽出(図6) (a)シャフトの中心軸AB31の設定 大腿骨を囲む輪郭のp1とp2の中点px、q1とq2の中
点qxを求め、p1とpx間の輪郭座標と、q1とqx間の
輪郭座標を用いて、それぞれの近似直線を求め、その中
線を中心軸AB31とする。他の方法として、領域p1
pxqxq1内の全座標から慣性の主軸を計算し、それを
中心軸AB31とすることもできる。また、px はp1
とp2の間の中点とは限らず、もちろんp1とp2間のど
こに設定してもかまわない。qxについても同様であ
る。しかし、px がp2,qxがq2に近づくにつれてシ
ャフトが広がってくるので、シャフトが安定している位
置にpxqxを設定した方が良い。
点qxを求め、p1とpx間の輪郭座標と、q1とqx間の
輪郭座標を用いて、それぞれの近似直線を求め、その中
線を中心軸AB31とする。他の方法として、領域p1
pxqxq1内の全座標から慣性の主軸を計算し、それを
中心軸AB31とすることもできる。また、px はp1
とp2の間の中点とは限らず、もちろんp1とp2間のど
こに設定してもかまわない。qxについても同様であ
る。しかし、px がp2,qxがq2に近づくにつれてシ
ャフトが広がってくるので、シャフトが安定している位
置にpxqxを設定した方が良い。
【0031】(b)大腿骨頸部の中心軸CD32の設定
とN部22の抽出 中心軸AB31と反時計回りに角α33をなす直線の傾
きを、求める中心軸CD32の初期傾きa1 とする。角
α33は、125°〜130°であり、ここでは127
°にする。次に、頸部の輪郭p6〜p7とq2〜q3間で最
もくびれている対座標PN、QNを検出し、線分PNQNに
垂直な傾きa2 求め、a1とa2の中間の傾きaを中心軸
CD32の傾きとする。線分PNQNの中点を中心とし、
傾きaに垂直な傾きbで中心から予め定めた距離k離れ
た線分N1N2、N3N4を設定し、この線分と輪郭で囲ま
れる領域をN部22とする。更に、N部22の設定位置
が不適切である場合は傾きaに垂直な方向に平行移動し
てN部の位置を補正する。N部22の設定位置が不適切
とは、例えばN4 がp6よりp5側、またはN1 がp7よ
りp8側、またはN2がq3よりq4 側に設定されるよう
な場合である。補正したN部22の重心Gを求め、傾き
aでGを通る直線を中心軸CD32とする。
とN部22の抽出 中心軸AB31と反時計回りに角α33をなす直線の傾
きを、求める中心軸CD32の初期傾きa1 とする。角
α33は、125°〜130°であり、ここでは127
°にする。次に、頸部の輪郭p6〜p7とq2〜q3間で最
もくびれている対座標PN、QNを検出し、線分PNQNに
垂直な傾きa2 求め、a1とa2の中間の傾きaを中心軸
CD32の傾きとする。線分PNQNの中点を中心とし、
傾きaに垂直な傾きbで中心から予め定めた距離k離れ
た線分N1N2、N3N4を設定し、この線分と輪郭で囲ま
れる領域をN部22とする。更に、N部22の設定位置
が不適切である場合は傾きaに垂直な方向に平行移動し
てN部の位置を補正する。N部22の設定位置が不適切
とは、例えばN4 がp6よりp5側、またはN1 がp7よ
りp8側、またはN2がq3よりq4 側に設定されるよう
な場合である。補正したN部22の重心Gを求め、傾き
aでGを通る直線を中心軸CD32とする。
【0032】(2)T部23の抽出(図7) 中心軸CD32と線分N3N4の交点をT2とする。T2を
通り中心軸CD32と時計回りに角β71をなす直線の
大腿骨輪郭との交点をT1とし、T1T2N4とT1とN4間
の輪郭で囲まれる領域をT23とする。角β71は5°
〜20°程度であり、ここでは10°にする。別の方法
として、T1をCとp2の中間輪郭位置にしたり、T2を
線分T1Gと線分N3N4の交点とすることもできる。更
に他の方法として、シャフトの中心軸AB31と時計回
りに角β′72をなす傾きで、T2を通る直線と大腿骨
輪郭との交点をT1とし、T部23を抽出する。角β′7
2は60°〜70°程度である。
通り中心軸CD32と時計回りに角β71をなす直線の
大腿骨輪郭との交点をT1とし、T1T2N4とT1とN4間
の輪郭で囲まれる領域をT23とする。角β71は5°
〜20°程度であり、ここでは10°にする。別の方法
として、T1をCとp2の中間輪郭位置にしたり、T2を
線分T1Gと線分N3N4の交点とすることもできる。更
に他の方法として、シャフトの中心軸AB31と時計回
りに角β′72をなす傾きで、T2を通る直線と大腿骨
輪郭との交点をT1とし、T部23を抽出する。角β′7
2は60°〜70°程度である。
【0033】(3)W部24の抽出 T2を中心とし、半径がT2Gの長さの円形領域内におい
て、周辺の何点かで算出した差分画像54の平均濃度が
最低になる位置W1を求め、W1を中心に予め定めた面積
Zになるように矩形領域W部24を抽出する。W部24
の各辺の傾きは中心軸CD32および線分N3N4に平行
になるように設定する。ここでW1 を求める領域は円形
でなくとも構わないし、W1 は平均濃度で求めずに画素
濃度でもよい。さらに、W部24は矩形でなく円形でも
よい。
て、周辺の何点かで算出した差分画像54の平均濃度が
最低になる位置W1を求め、W1を中心に予め定めた面積
Zになるように矩形領域W部24を抽出する。W部24
の各辺の傾きは中心軸CD32および線分N3N4に平行
になるように設定する。ここでW1 を求める領域は円形
でなくとも構わないし、W1 は平均濃度で求めずに画素
濃度でもよい。さらに、W部24は矩形でなく円形でも
よい。
【0034】ステップ15:骨塩量,骨密度算出 上記で抽出したN部22,T部23,W部24の差分画
像54における各領域内の総座標数を面積とし、累積濃
度値を骨塩量、平均濃度値を骨密度とする。さらに、輪
郭p1〜p5〜N1と線分N1N2と輪郭q1〜q2〜N2と線
分p1q1で囲まれる領域を大腿骨中枢端部全体の領域と
して、面積,骨塩量,骨密度を算出する。または、輪郭
p1〜p8と線分p8q4と輪郭q1〜q4と線分p1q1で囲
まれる領域を大腿骨中枢端部全体の領域としてもよい。
また、他の測定値として線分CD32や、線分T2D の長さ
も算出し、骨密度と共に骨折の危険性を診断する指標と
して用いることもできる。
像54における各領域内の総座標数を面積とし、累積濃
度値を骨塩量、平均濃度値を骨密度とする。さらに、輪
郭p1〜p5〜N1と線分N1N2と輪郭q1〜q2〜N2と線
分p1q1で囲まれる領域を大腿骨中枢端部全体の領域と
して、面積,骨塩量,骨密度を算出する。または、輪郭
p1〜p8と線分p8q4と輪郭q1〜q4と線分p1q1で囲
まれる領域を大腿骨中枢端部全体の領域としてもよい。
また、他の測定値として線分CD32や、線分T2D の長さ
も算出し、骨密度と共に骨折の危険性を診断する指標と
して用いることもできる。
【0035】図1のフローチャートに従って、大腿骨中
枢端部の骨密度を測定する方法の他に、差分画像54を
作成せずに、仮の差分画像52と2値画像53より計測
領域を抽出し、骨塩量を仮の差分画像52の累積濃度値
と補正値Fより求めることができる。例えば、N部22
の仮の差分画像52における累積濃度値をBMCN′と
すると、N部22の骨塩量BMCNは、BMCN=BM
CN′−Fとなる。骨密度も同様に、N部22の仮の差
分画像52における平均濃度値をBMDN′とすると、
N部22の骨密度BMDNは、BMDN=BMDN′−
Fとなる。他の領域も同様にして求めることができる。
枢端部の骨密度を測定する方法の他に、差分画像54を
作成せずに、仮の差分画像52と2値画像53より計測
領域を抽出し、骨塩量を仮の差分画像52の累積濃度値
と補正値Fより求めることができる。例えば、N部22
の仮の差分画像52における累積濃度値をBMCN′と
すると、N部22の骨塩量BMCNは、BMCN=BM
CN′−Fとなる。骨密度も同様に、N部22の仮の差
分画像52における平均濃度値をBMDN′とすると、
N部22の骨密度BMDNは、BMDN=BMDN′−
Fとなる。他の領域も同様にして求めることができる。
【0036】また、実施例では2値画像53を作成する
が、仮の差分画像52と、骨と軟部組織とを区別するし
きい濃度値tのみを用いて処理することもできるため、
2値画像53を作成しなくてもよい。
が、仮の差分画像52と、骨と軟部組織とを区別するし
きい濃度値tのみを用いて処理することもできるため、
2値画像53を作成しなくてもよい。
【0037】
【発明の効果】本発明は、大腿骨中枢端部の解剖学的形
状に基づいて、計測対象領域の設定と、再現性の高い補
正値の算出と計測領域の抽出が自動的にできるため、骨
密度の計測方法として有効である。
状に基づいて、計測対象領域の設定と、再現性の高い補
正値の算出と計測領域の抽出が自動的にできるため、骨
密度の計測方法として有効である。
【図1】本発明の一実施例の骨密度計測の処理フローチ
ャート。
ャート。
【図2】本発明の一実施例における画像処理の説明図。
【図3】大腿骨のシャフトの主軸と大腿骨頸部の主軸の
説明図。
説明図。
【図4】本発明を実現するシステム構成の一例を示す説
明図。
明図。
【図5】本発明の一実施例の差分画像作成の説明図。
【図6】N部22の抽出方法の説明図。
【図7】T部23の抽出方法の説明図。
20…計測対象領域、22…N部、23…T部、25,
26…シャフトの左右端点p′、31…シャフトの主
軸、32,33…大腿骨頸部の主軸、50…L画像、5
1…H画像、54…差分画像。
26…シャフトの左右端点p′、31…シャフトの主
軸、32,33…大腿骨頸部の主軸、50…L画像、5
1…H画像、54…差分画像。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊本 三矢戒 東京都千代田区内神田一丁目1番14号 株 式会社日立メディコ内
Claims (9)
- 【請求項1】高低2種類のエネルギで撮影した大腿骨中
枢端部を含むX線画像より差分画像を作成し、前記差分
画像に基づいて大腿骨頸部の骨密度を計測する方法にお
いて、前記大腿骨中枢端部を囲む計測対象領域を自動設
定し、前記大腿骨頸部の領域を抽出する処理を含むこと
を特徴とする骨密度計測方法。 - 【請求項2】請求項1において、前記大腿骨頸部の領域
抽出処理は、大腿骨のシャフトの主軸を算出し、前記主
軸の傾きより予め定めた角αをなす傾きを基準に、前記
大腿骨頸部の主軸を算出する処理を含む骨密度計測方
法。 - 【請求項3】請求項2において、前記角αは、前記シャ
フトの主軸に対して反時計回りに125°〜130°で
ある骨密度計測方法。 - 【請求項4】高低2種類のエネルギで撮影した大腿骨中
枢端部を含むX線画像より差分画像を作成し、前記差分
画像に基づいて大転子部の骨密度を計測する方法におい
て、前記大腿骨中枢端部を囲む計測対象領域を自動設定
し、前記大転子部の領域を抽出する処理を含むことを特
徴とする骨密度計測方法。 - 【請求項5】請求項4において、前記大転子部の領域抽
出処理は、前記大腿骨頸部の主軸を算出し、前記主軸の
傾きより予め定めた角βをなす傾きを基準に、前記大転
子部の領域とシャフトの部分とを分離する境界線を算出
する処理を含む骨密度計測方法。 - 【請求項6】請求項5において、前記角βは、前記大腿
骨頸部の主軸に対して時計回りに5°〜20°である骨
密度計測方法。 - 【請求項7】請求項4において、前記大転子部の領域抽
出処理は、前記大腿骨のシャフトの主軸を算出し、前記
主軸の傾きより予め定めた角β′をなす傾きを基準に、
前記大転子部の領域と前記シャフトの部分とを分離する
境界線を算出する処理を含む骨密度計測方法。 - 【請求項8】請求項6において、前記角β′は、前記シ
ャフトの主軸に対して時計回りに60°〜70°である
骨密度計測方法。 - 【請求項9】請求項1において、前記計測対象領域を自
動設定する処理は、前記差分画像の下端部より前記大腿
骨のシャフトの左右端点を抽出し、前記端点に基づいて
前記大腿骨中枢端部の位置,大きさを設定する処理を含
む骨密度計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6074609A JPH07284020A (ja) | 1994-04-13 | 1994-04-13 | 骨密度計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6074609A JPH07284020A (ja) | 1994-04-13 | 1994-04-13 | 骨密度計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07284020A true JPH07284020A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13552092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6074609A Pending JPH07284020A (ja) | 1994-04-13 | 1994-04-13 | 骨密度計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07284020A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003061949A (ja) * | 2001-08-24 | 2003-03-04 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | 領域抽出方法、領域抽出装置およびx線ct装置 |
| JP2007333471A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Shimadzu Corp | 核医学診断装置 |
| US7502641B2 (en) | 2002-07-09 | 2009-03-10 | Aecc Enterprises Limited | Method for imaging the relative motion of skeletal segments |
| JP2013236962A (ja) * | 2007-08-15 | 2013-11-28 | Fujifilm Corp | 画像成分分離装置、方法、およびプログラム |
| JP2016198176A (ja) * | 2015-04-08 | 2016-12-01 | 株式会社日立製作所 | 骨塩量測定装置 |
| WO2016190327A1 (ja) * | 2015-05-28 | 2016-12-01 | 株式会社日立製作所 | 医療用x線測定システム |
| JP2017131427A (ja) * | 2016-01-28 | 2017-08-03 | 株式会社日立製作所 | X線画像診断装置及び骨密度計測方法 |
| CN110840473A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-28 | 江研伟 | 一种基于CT薄层扫描Hu值的骨密度测量系统 |
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| JP2023082549A (ja) * | 2021-12-02 | 2023-06-14 | 富士フイルム株式会社 | 放射線画像処理装置、方法およびプログラム |
| WO2024122340A1 (ja) * | 2022-12-09 | 2024-06-13 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置、画像処理装置の作動方法、およびプログラム |
-
1994
- 1994-04-13 JP JP6074609A patent/JPH07284020A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| 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 |
| JP2023082549A (ja) * | 2021-12-02 | 2023-06-14 | 富士フイルム株式会社 | 放射線画像処理装置、方法およびプログラム |
| US12533098B2 (en) | 2021-12-02 | 2026-01-27 | Fujifilm Corporation | Radiation image processing device, radiation image processing method, and radiation image processing program |
| WO2024122340A1 (ja) * | 2022-12-09 | 2024-06-13 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置、画像処理装置の作動方法、およびプログラム |
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