JPH08266529A

JPH08266529A - 骨塩定量分析方法

Info

Publication number: JPH08266529A
Application number: JP7075799A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Shimura; 一男志村
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】骨塩定量分析方法において、撮影時の放射線
のエネルギ分布が変動しても、面倒なく校正曲線を補正
する。【構成】軟部組織の厚さを近似するためのシート４と
基準骨塩レファレンス６を重ね、そのシートの厚さを変
化させその都度エネルギーサブトラクション処理を行う
ための放射線撮影を行う。基準骨塩レファレンスを抽出
するサブトラクション処理後、シートの厚みごとの複数
の補正曲線としての第２の関数を予め作成する。被写体
のエネルギーサブトラクション処理のための放射線撮影
により得られた骨部画像の骨塩レファレンスの信号値に
基づいて校正曲線を求めるための第１の関数を作成す
る。シートの厚さが異なる基準骨塩レファレンスを用い
て基準骨塩レファレンスの信号値と所定の厚さの基準骨
塩レファレンスの信号値の基準値とのずれ量を算出し、
このずれ量に基づいて、経時による補正曲線のずれを補
正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は人体等の骨塩の定量方
法、さらに詳しくはエネルギーサブトラクションの手法
を用いて骨塩定量分析を行う方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】骨塩定量、すなわち骨の中のカルシウム
の量を定量的に測定することは骨折予防のために必要な
ことである。すなわち、骨中のカルシウムの微量変化を
知ることは骨粗しょう症の早期発見を可能にし、骨折予
防の効果がある。

【０００３】従来より、以下に列挙するような数々の骨
塩定量の方法が提案され、実施されている。

【０００４】i) ＭＤ法(Microdensitometry) ：これ
は、中指骨をアルミのステップウエッジ（段階状パター
ン）とともにＸ線撮影し、濃度計により濃度を測定し、
アルミステップウエッジと対応させてＸ線吸収量を換算
し、さらに骨幅によりその値を補正して骨塩を定量にす
るものであり、装置構成が簡便であるが、定量の精度に
問題がある上、骨粗しょう症を最もよく表す椎骨の測定
ができないという欠点がある。

【０００５】ii) ＳＰＡ法(Single Photon Absorptiome
try)：これは低エネルギーγ線を骨に透過させた後15cm
程離れたシンチレーション検出器で検出し、γ線のカウ
ント数の変化によってアナログ計算から骨の単位長さ当
りの重量を求めるものであり、ＭＤ法に比べて正確な測
定が可能であるが、これも椎骨の測定ができないという
欠点がある上、ラジオアイソトープを使用するため特別
な管理が必要であり、線源に半源期があるため線源を交
換しなければならないという難点がある。

【０００６】iii) ＤＰＡ法(Dual Photon Absorptiome
try)：これは44Ｋe Ｖと100 Ｋe Ｖの２種のエネルギー
ピークを有する核種である¹⁵³Ｇl を線源とし、この２
種のエネルギー線の骨の透過量の差異によって骨塩量を
測定するものであり、腰椎，大腿骨頚部の骨塩の測定、
および全身の骨塩量、脂肪量の高精度の測定が可能であ
るという利点があるが、これもラジオアイソトープを使
用することに伴う困難がある。また、放射線の照射が走
査方式であるため腰椎の場合10数分、全身では30〜40分
と検査時間がかかるという問題がある。

【０００７】iv) ＱＤＲ法(Quantitative Digited Radi
ography)：（別名ＤＰＸ法）これはＤＰＡ法とほぼ同じであるが、
ラジオアイソトープの代りにパルス状Ｘ線をフィルタと
組み合わせることにより２種類のエネルギーを得てお
り、再現性がよい上、検査時間を短縮（ＤＰＡの約1/3
）する効果がある。簡便度、性能の両面から最も期待
されている方式であるが、検査時間は短縮されたといっ
ても、腰椎撮影に約６分を要し、さらに短縮することが
望まれている。

【０００８】v) ＱＣＴ法(Quantitative Computer Tom
ography)：これはＸ線ＣＴを用いて、ＣＴナンバーによ
り主に第３腰椎の骨塩定量を行うものであり、断面によ
る定量化が可能であるが、装置が大規模になってしまう
という難点がある。

【０００９】vi) ＤＱＣＴ法(Dual energy Quantitativ
e Computer Tomography)：これはＱＣＴ法において２種
のエネルギーを利用してエネルギーサブトラクションを
行うことにより骨塩定量を行うもので、骨組織内の脂肪
の影響を除いた定量化が可能であるという利点がある
が、これも装置が大規模になってしまうという問題があ
る。

【００１０】以上列挙した通り、従来の骨塩定量の方法
は、簡便なものは精度が低く、高精度のものは装置が大
がかりになり、検査時間も長くなるといった問題があっ
た。

【００１１】そこで本出願人は、蓄積性蛍光体シートを
用いるエネルギーサブトラクションを用いた骨塩定量分
析方法を提案している（特開平4-11473 号参照）。この
エネルギーサブトラクションを用いた方法とは、２枚以
上の蓄積性蛍光体シートのそれぞれに、軟部組織と骨部
組織とを含む被写体を透過したそれぞれエネルギーが異
なる放射線を照射して前記被写体の放射線画像を蓄積記
録し、これらのシートに励起光を走査して前記放射線画
像を光電的に読み取ってデジタル画像信号に変換し、各
画像の対応する画素間でこのデジタル画像信号の減算を
行って放射線画像の前記骨部組織のみの画像を形成する
差信号を得るエネルギーサブトラクションにおいて、前
記被写体の放射線画像を得る際に骨塩量が段階的に変化
した人骨を模擬した骨塩レファレンスを同時に写し込ん
でおき、前記骨部組織のみの画像（骨部画像）上で骨部
組織の陰影の濃度と骨塩レファレンスの濃度とを比較す
ることにより骨塩量を定量化する方法である。

【００１２】さらに、この方法は、被写体を透過しな
い、エネルギーが異なる放射線を照射した蓄積性蛍光体
シートから、蓄積性蛍光体シートのムラ、放射線の照射
ムラおよび読取りムラ等のいわゆるシェーディングを補
正するための画像信号を得、この画像信号と放射線画像
との間で引き算を行って、シェーディングを補正してよ
り精度の高い骨塩定量分析を行うようにしている。

【００１３】しかしながら、上述したようなエネルギー
サブトラクションにおいてはブロードなエネルギー分布
を有するＸ線を用いて画像の撮影を行うため、被写体を
透過したＸ線のエネルギー分布が全体として高エネルギ
ー側に片寄るいわゆるビームハードニングの現象が生じ
ることとなる。すなわち、このビームハードニングによ
り、例えば軟部組織を消去した画像上において、同じ骨
構造でも被写体厚の厚い部分の骨は被写体厚の薄い部分
の骨と比較してその骨の濃度が薄くなるという現象が起
こる。これにより、上述した骨塩定量において計測され
る骨密度や骨塩量が骨に重なる軟部組織の厚みに影響さ
れてその測定精度が劣化するという問題が生じる。

【００１４】そこで本出願人により、ビームハードニン
グの影響を低減することにより、被写体厚の影響を受け
ずに測定精度のよい骨塩定量を行う分析方法が提案され
ている（特開平6-90941 号）。

【００１５】この方法は、軟部組織の厚さを近似するた
めのシートと基準骨塩レファレンスを重ね、そのシート
の厚さを変化させ、その都度エネルギーサブトラクショ
ン処理を行うための放射線撮影を行い、基準骨塩レファ
レンスを抽出するサブトラクション処理を行った後、シ
ートの厚みごとの複数の校正曲線を作成し、これととも
に低圧画像からシートの信号値を読み取っておく。次い
で、軟部組織と骨部組織を有する被写体のエネルギーサ
ブトラクション処理のための放射線撮影により得られた
低圧画像から軟部組織の信号値を求め、この値とシート
の信号値とを対応させて校正曲線を選択し、骨部組織を
抽出するサブトラクション処理後の関心領域の信号値と
その校正曲線より骨塩量を求めるようにしたものであ
る。

【００１６】しかしながら、上記特開平6-90941 号に記
載された方法においては、校正曲線を骨部画像における
骨部周辺の軟部組織からのみ求めるようにしているた
め、画像を撮影する際の放射線のエネルギ分布が変動し
てしまうと、その変動に対応して校正曲線の値が変わっ
てしまい、その結果正確な骨塩量を求めることができな
くなってしまっていた。

【００１７】そこで、骨塩レファレンスに基づいてある
関数を求め、この求められた関数を基本的な校正曲線と
し、骨部画像における骨部周辺の軟部組織から求められ
る関数によりこの校正曲線を補正して最終的な校正曲線
を得るようにする、２種類の関数を用いる方法が提案さ
れている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、放射線
画像の撮影を行う装置においては、放射線のエネルギ分
布の変動が大きくなったり、また変動が小さくとも経時
により変動が蓄積されて結果としてエネルギ分布の変動
が大きくなることがある。上述した２種類の関数により
校正曲線を求める方法においては、放射線のエネルギ分
布を許容するためのある程度の管理幅をもっているた
め、ある程度のエネルギ分布の変動は許容できるもので
ある。しかしながら、放射線のエネルギ分布の変動がこ
の管理幅を越えてしまった場合は変動を補正しきれない
ため、再度基本的な校正曲線を補正するための関数を求
め直す必要があった。

【００１９】一方、放射線のエネルギ分布の変動が管理
幅を越えても補正をしないでおくと、校正曲線の値が変
わってしまうため、正確な骨塩量を求めることができな
くなってしまう。

【００２０】本発明は上記事情に鑑み、撮影時の放射線
のエネルギ分布が変動しても、面倒なく校正曲線を補正
することができる骨塩定量分析方法を提供することを目
的とするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明による骨塩定量分
析方法は、上述したような骨部組織における関心領域の
信号値と前記校正曲線とに基づいて前記骨部組織中の骨
塩の定量分析を行う骨塩定量分析方法において、前記校
正曲線を、前記骨部画像における前記骨塩レファレンス
の信号値に基づいて算出される第１の関数と、前記複数
の放射線画像のうちの１つの放射線画像における関心領
域周辺の軟部組織の厚さに基づいて前記第１の関数を補
正する、予め算出された第２の関数とに基づいて求め、
さらにこの第２の関数を、所定の骨塩量を有する基準骨
塩レファレンスに前記軟部組織と放射線吸収係数の等価
な物質からなる軟部組織の厚さを近似するためのシート
を重ね合わせ、該シートの厚さを変化させながらその都
度互いに異なるエネルギーの放射線を照射することによ
り得られた複数の放射線画像のうち１つの放射線画像に
おける軟部組織の厚さに対応するシートの信号値を求
め、前記複数の放射線画像を用いて前記シートの厚さに
応じた信号値を補正して前記基準骨塩レファレンスのみ
の画像を得るエネルギーサブトラクション処理を行い、
該エネルギーサブトラクション処理により得られた基準
骨塩レファレンス画像に基づいて、厚さの異なる軟部組
織に対応するシートの信号値毎に放射線画像の信号値に
対する骨塩量の関係を表す補正曲線を複数求めることに
より算出し、前記シートの厚さが異なる基準骨塩レファ
レンスのうち、所定の厚さの基準骨塩レファレンスに放
射線を照射することにより得られる放射線画像における
前記基準骨塩レファレンスの信号値と該所定の厚さの基
準骨塩レファレンスの信号値の基準値とのずれ量を算出
し、該ずれ量に基づいて、経時による前記複数の補正曲
線のずれを補正することを特徴とするものである。

【００２２】ここで第１の関数および第２の関数とは、
校正曲線を求めるための基本となる信号値と実際の骨塩
量との関係を表す関数をいう。具体的には第１の関数は
骨部画像における骨塩レファレンスの信号値と、骨塩レ
ファレンスの実際の骨塩量とから求められるものであ
り、この第１の関数により放射線のエネルギー分布の変
化を吸収するものである。また、第２の関数は被写体の
厚さが変動することによるビームハードニングや散乱線
により、第１の関数により表される実際の骨塩量の変動
を補正するものである。

【００２３】また、基準骨塩レファレンスの信号値の基
準値とは、基準骨塩レファレンスに含まれている実際の
骨塩量を信号値で表した値のことをいうものである。

【００２４】さらに、経時による複数の補正曲線のずれ
とは、時間の経過によるずれの他、放射線源の間電圧の
変動によるエネルギ分布のずれ、あるいは被写体の厚さ
の変動によるずれなどを含むものである。

【００２５】なお、上述した骨塩定量分析方法において
は、前記ずれ量の算出を、前記所定のシートの厚さとな
る基準骨塩レファレンスに複数回放射線を照射すること
により得られる複数の放射線画像における前記基準骨塩
レファレンスの複数の信号値の平均値等の代表値と、所
定の基準値とに基づいて行うことが好ましい。

【００２６】

【作用および発明の効果】本発明による骨塩定量分析方
法は、上述したような第１の関数と、この第１の関数を
補正する補正曲線としての第２の関数により校正曲線を
求めるようにした骨塩定量分析方法において、経時によ
る補正曲線のずれを、この補正曲線を求めた種々の厚さ
の基準骨塩レファレンスのうち、所定の厚さの基準骨塩
レファレンスに放射線を撮影することにより得られる放
射線画像におけるこのレファレンスの信号値と、このレ
ファレンスの信号値の基準値である基準骨塩レファレン
スの真の骨密度とのずれ量を求め、このずれ量が他の補
正曲線のずれ量と略同一であるとみなして、他の補正曲
線をこのずれ量により補正するようにしたものである。
このように、経時による補正曲線のずれ量を算出してこ
のずれ量に基づいて補正曲線を補正するようにしたた
め、経時によるエネルギ分布の変動や被写体厚の変動に
拘らず常に正確な補正曲線とすることができるため、校
正曲線を精度良く求めて骨塩定量分析の精度を向上させ
ることができる。

【００２７】また、改めて補正曲線を求める必要がなく
なるため、操作者の労力を低減させることができる。

【００２８】さらに、基準骨塩レファレンスに複数回放
射線を照射することにより得られる複数の放射線画像に
おける複数の信号値の代表値に基づいて補正曲線を補正
することにより、ある撮影の時にこのずれ量が大幅に異
なるものであった場合も、このずれ量が平均化されるた
め、補正曲線の補正をより精度よく行うことができる。

【００２９】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例について
説明する。

【００３０】まず、本発明の方法において用いられる手
段、工程等について説明する。

【００３１】図１は本発明の方法に用いる骨塩レファレ
ンス２、および骨塩レファレンス２と軟部組織と放射線
吸収係数の等価な物質からなる軟部組織の厚さを近似す
るための厚さを必要に応じて変えられるシートとを重ね
合わせてなる可変レファレンスを表す図である。この骨
塩レファレンス２は、段階的にＸ線吸収量が異なるパタ
ーンからなるＸ線吸収量の既知の骨塩レファレンスであ
る。この骨塩レファレンス２は、図１に示すように、骨
塩の量すなわちＣａＣＯ₃の含有量（wt％）が段階的に
異なるレファレンス2a、2b、2c、2d、2e、2fを並べた構
造をしており、このＣａＣＯ₃の量は予め知られている
ものである。図１(a) は、骨塩レファレンス２を示すも
のであり、また、図１(b) は、この骨塩レファレンス２
とシート4a、4b、4cを積層することにより厚さが変えら
れるシートを重ね合わせてなる可変レファレンス８を示
すものである。

【００３２】本発明の骨塩定量分析方法について説明す
る前に、軟部組織と骨部組織とを有する被写体を例とし
たエネルギーサブトラクション処理について説明する。

【００３３】図２(a) は２枚の蓄積性蛍光体シートＡ、
Ｂに、軟部組織と骨とを有する同一の被写体12を透過し
た放射線14を、それぞれエネルギーを変えて照射する状
態を示すものである。すなわち、第１の蓄積性蛍光体シ
ートＡに被写体12の放射線透過像を蓄積記録し、次いで
短時間内で蓄積性蛍光体シートＡ、Ｂを素早く取り替え
ると同時に、放射線源16の管電圧を変えて、透過放射線
のエネルギーが異なる被写体12の放射線画像を蓄積性蛍
光体シートＢに蓄積記録する。このとき蓄積性蛍光体シ
ートＡとＢとで被写体12の位置関係は同じとする。

【００３４】また、図２(b) は２枚の蓄積性蛍光体シー
トを重ね、この間に放射線エネルギーを一部吸収するフ
ィルタＦを介在させて被写体12を透過した放射線14を照
射する状態を示すもので、これによりエネルギーの大き
さの異なる放射線を蓄積性蛍光体シートＡ、Ｂに同時に
照射するもの（いわゆるワンショットエネルギーサブト
ラクション）である。ワンショットエネルギーサブトラ
クションについては特開昭59-83486号に詳細が記載され
ている。

【００３５】次にこれら２枚の蓄積性蛍光体シートＡ、
Ｂから、図３に示すような画像読取手段によって放射線
画像を読み取り、画像を表すデジタル画像信号を得る。
まず、蓄積性蛍光体シートＡを矢印Ｙの方向に副走査の
ために移動させながら、レーザー光源20からレーザー光
21を走査ミラー22によってＸ方向に主走査させ、蛍光体
シートＡから蓄積放射線エネルギーを蓄積記録された放
射線画像にしたがって輝尽発光光23として発散させる。
輝尽発光光23は透明なアクリル板を成形してつくられた
光ガイド24の一端面からこの光ガイド24の内部に入射
し、中を全反射を繰り返しつつフォトマル25に至り、輝
尽発光光23の発光量が画像信号Ｓとして出力される。こ
の出力された画像信号Ｓは増幅器とＡ／Ｄ変換器を含む
対数変換器26により対数値（log Ｓ）のデジタル画像信
号log Ｓ_Aに変換される。このデジタル画像信号log Ｓ
_Aは例えば磁気ディスク等の記憶媒体27に記憶される。
次に、全く同様にして、もう１枚の蓄積性蛍光体シート
Ｂの記録画像が読み出され、そのデジタル画像信号log
Ｓ_Bが同様に記憶媒体27に記憶される。

【００３６】図４は上記のようにして得られた２つのデ
ジタル画像信号log Ｓ_A、log Ｓ_Bに基づくサブトラク
ション処理を模式的に表した図である。画像28は、画像
信号log Ｓ_Aが担持する画像であって撮影に際し放射線
源16の管電圧を低圧（例えば60kV）とした撮影により得
られた画像である。また画像29は放射線源の管電圧を高
圧（120kV ）とした撮影により得られた画像である。こ
れらの２つの画像28、29のそれぞれには、人体の足の骨
の陰影28a 、29a 、軟部組織の陰影28b 、29bが写し込
まれている。

【００３７】ここで、軟部組織28b 、29b は各個人によ
りその厚さ等が大幅に異なりこのままでは骨塩量の定量
化が難しいため、サブトラクション処理、すなわち２つ
の画像28、29の互いに対応する各画素毎に log Ｓ＝Ａ・log Ｓ_A−Ｂ・log Ｓ_B＋Ｃ（但し、Ａ、Ｂ、Ｃは係数を表す）の演算処理を行うことにより軟部組織の陰影28b 、29b
が消去された骨部画像30を得る。

【００３８】ここで本発明の骨塩定量分析方法を説明す
る。

【００３９】この方法について、校正曲線を求めるため
の骨塩レファレンスに基づく第１の関数と、この第１の
関数を補正するための第２の関数を求めるための各工程
と、骨塩量を求める工程とを各段階に分けて説明する。

【００４０】まず、第１の関数を求める工程について説
明する。

【００４１】まず、図４に示すようにサブトラクション
処理により得られた骨部画像30に写し込まれている骨塩
レファレンス２の信号値を求める。この信号値は、骨塩
レファレンス２の各レファレンス2a〜2fごとに求めら
れ、この求められた信号値を各レファレンス2a〜2fに対
応させて信号値（Ｓba，Ｓbb，Ｓbc，Ｓbd，Ｓbe，Ｓb
f）とする。

【００４２】一方、各レファレンス2a〜2fの骨密度値
（Ｂa ，Ｂb ，Ｂc ，Ｂd ，Ｂe ，Ｂf ）は予め分かっ
ている。そして、この骨密度値Ｂa 〜Ｂf と、信号値Ｓ
ba〜Ｓbfとに基づいて、下記の式(1) ｆ₁＝ａ・Ｓb ²＋ｂ・Ｓb ＋ｃ …(1) の係数ａ，ｂ，ｃを最小二乗法により決定し、第１の関
数ｆ₁を骨部画像30の信号値Ｓb の関数として求める。
すなわち、各骨密度値Ｂa 〜Ｂf に対応する信号値Ｓba
〜Ｓbfを式(1) に代入し、Ｂａ＝ａ・Ｓba²＋ｂ・Ｓba＋ｃＢｂ＝ａ・Ｓbb²＋ｂ・Ｓbb＋ｃＢｃ＝ａ・Ｓbc²＋ｂ・Ｓbc＋ｃ …(2) Ｂｄ＝ａ・Ｓbd²＋ｂ・Ｓbd＋ｃＢｅ＝ａ・Ｓbe²＋ｂ・Ｓbe＋ｃＢｆ＝ａ・Ｓbf²＋ｂ・Ｓbf＋ｃの６つの式を求め、各式から最小二乗法により係数ａ，
ｂ，ｃを求めるものである。このようにして求められた
第１の関数は図５に示すものとなる。

【００４３】なお、この関数ｆ₁の算出は各撮影ごと、
すなわちサブトラクション画像を得るごとに求める。

【００４４】次いで、第１の関数を補正するための第２
の関数を求める工程について段階的に説明する。

【００４５】(1) 高圧／低圧画像を形成する：まず、図
１(b) に示す可変レファレンスを形成せしめる。この可
変レファレンスを被写体として、例えば図２(b) に示す
ワンショットエネルギーサブトラクションの撮影により
その高圧画像および低圧画像を蓄積性蛍光体シートに蓄
積記録する。この撮影を、可変レファレンスに含まれる
シートの厚さを変える都度行う。ここでは、シート厚を
３ｃｍ，５ｃｍ，７ｃｍの３種類について撮影する。す
なわち、そのシートの厚さの数、３回だけ高圧画像と低
圧画像を記録することとなる。この際図１(a) に示す骨
塩レファレンスも可変レファレンスとともに蓄積性蛍光
体シートに蓄積記録する。蓄積記録された各画像は図３
に示す画像読取装置により読み出され、各画像のデジタ
ル画像信号を得ることができる。

【００４６】(2) シートの信号値を求める：各低圧画像
からデジタル画像信号を読み取ってシートの信号値を求
める。このシートの信号値ａ，ｂ，ｃは、その値が骨塩
量を求める工程において求める軟部組織の信号値と等し
い場合、そのシートはその軟部組織を示すものとみなさ
れる。

【００４７】(3) エネルギーサブトラクション処理を行
う：それぞれのシート厚ごとに、高圧画像と低圧画像を
用いて可変レファレンスの骨塩レファレンスのみが抽出
された画像を得るエネルギーサブトラクション処理を行
う。得られた画像は、前記シートの信号値と１対１で対
応している。すなわち、シートの信号値により骨塩レフ
ァレンス画像を判別することができる。

【００４８】(4) 補正曲線を作成する：エネルギーサブ
トラクション処理により得た３つの骨塩レファレンス画
像を用いて、該骨塩レファレンスの各セクションの信号
値とそのセクションの既知の骨塩量とを対応せしめて図
６に示すような補正曲線を３本作成する。図６におい
て、補正曲線Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれシートの信号値
ａ，ｂ，ｃと対応している。この補正曲線はそれぞれ以
下のようにして求める。

【００４９】まず、図４に示すようにサブトラクション
処理により得られた骨部画像30に写し込まれている可変
レファレンスの各レファレンス2a〜2fの信号値（Ｓbp1
，Ｓbp2 ，Ｓbp3 ，Ｓbp4 ，Ｓbp5 ，Ｓbp6 ）と、可
変レファレンスの各レファレンス2a〜2fの信号値Ｓbp1
〜Ｓbp6 と上述した第１の関数ｆ₁により得られる値ｆ
₁（Ｓbp1 ），ｆ₁（Ｓbp2 ），ｆ₁（Ｓbp3 ），ｆ₁
（Ｓbp4 ），ｆ₁（Ｓbp5 ），ｆ₁（Ｓbp6 ）を求め
る。一方、各レファレンス2a〜2fの骨密度値（Ｂp1，Ｂ
p2，Ｂp3，Ｂp4，Ｂp5，Ｂp6）は予め分かっている。そ
してこの骨密度値Ｂp1〜Ｂp6、および関数値ｆ₁（Ｓbp
1 ）〜ｆ₁（Ｓbp6 ）に基づいて下記の式(3) ｆ₂＝ｐｋ・Ｓb ²＋ｑｋ・Ｓb ＋ｒｋ（ｋ＝１，ｎ）…(3) の係数（ｐｋ，ｑｋ，ｒｋ）を決定する。

【００５０】次いで、低圧画像における軟部組識の領域
の信号値Ｓskを求め、下記の式(4)〜(6) のｐ，ｑ，ｒ
を信号値Ｓs の２次関数として最小二乗法により式(4)
〜(6) の係数（ｐa ，ｐb ，ｐc ，ｑa ，ｑb ，ｑc ，
ｒa ，ｒb ，ｒc ）を決定する。

【００５１】ｐ（Ｓs ）＝ｐａ・Ｓs ²＋ｐｂ・Ｓs ＋ｐｃ …(4) ｑ（Ｓs ）＝ｑａ・Ｓs ²＋ｑｂ・Ｓs ＋ｑｃ …(5) ｒ（Ｓs ）＝ｒａ・Ｓs ²＋ｒｂ・Ｓs ＋ｒｃ …(6) そして上述した(3) 〜(6) により、最終的に第１の関数
ｆ₁を補正するための第２の関数ｆ₂は、ｆ₂（Ｓs ，Ｓb ）＝ｐ（Ｓs ）×Ｓb ²＋ｑ（Ｓs ）×Ｓb ²＋ｒ（Ｓs ） …(7) として求められる。

【００５２】なお、第２の関数は被写体の放射線画像の
撮影を行う前に予め求めておくものである。

【００５３】そしてこのようにして求められた第１の関
数ｆ₁および第２の関数ｆ₂により、校正曲線は以下の
式(8) で表される。

【００５４】ＢＭＤ＝ｆ₁（Ｓb ）＋ｆ₂（Ｓs ，Ｓb ） …(8) ＢＭＤ：Bone Mineral Dencity Ｓs ：骨周囲の軟部組識の原画像における平均ＯＬ値Ｓb ：骨部の軟部組識消去画像における平均ＯＬ値次いで第１の関数ｆ₁および第２の関数ｆ₂を用いて骨
塩量を求める工程について段階的に説明する。

【００５５】(1) 高圧／低圧画像を形成する：上述した
工程と同様に図２(b) に示すように軟部組織と骨部組織
を有する被写体について、ワンショットエネルギーサブ
トラクションの撮影を行い、各蓄積性蛍光体シートに高
圧画像と低圧画像を蓄積記録する。蓄積記録された各画
像は、図３に示す画像読取装置により読み出され、デジ
タル画像信号が得られる。

【００５６】(2) 軟部組織の信号値を求める：低圧画像
のデジタル画像信号から関心領域の周辺部における軟部
組織の信号値を求める。この関心領域は骨塩量を求める
骨の部位を示すものであり、その周辺部とはこの骨の周
辺部を意味する。

【００５７】(3) 第２の関数の選択：上述したようにこ
こで求めた軟部組織の信号値と前記シートの信号値とを
比較して、最も近い値のシートの信号値の補正曲線を選
択する。しかし、必要に応じて別の選択方法を用いても
よい。例えば、シートの信号値と軟部画像の信号値の差
の絶対値が最も小さくなるような値を選択することもで
きる。

【００５８】(4) エネルギーサブトラクション処理を行
う：高圧画像と低圧画像とを用いて軟部組織が消去され
た画像を得るエネルギーサブトラクション処理を行い、
骨部組織の抽出された骨部画像を得る。

【００５９】(5) 第１の関数ｆ₁を算出する。

【００６０】骨部画像における骨塩レファレンスの信号
値と、予め分かっている各レファレンスの骨密度に基づ
いて上述した式(1) および式(2) により第１の関数ｆ₁
を算出する。

【００６１】(6) 第１の関数を補正して校正曲線を得
る。

【００６２】求められた第１の関数ｆ₁を選択された第
２の関数ｆ₂により補正して校正曲線を求める。

【００６３】(7) 関心領域の信号値を求める：骨塩量を
求める部位、すなわち関心領域の信号値を該骨部画像よ
り求める。

【００６４】(8) 骨塩量を求める：上述した実施例にお
いては、３ｃｍ，５ｃｍ，７ｃｍの種類にシート厚を変
えて可変レファレンスを撮影して３種類の補正曲線であ
る第２の関数を算出するようにしているが、これに限定
されるものではなく、他に９ｃｍ，１１ｃｍのシート厚
の可変レファレンスを加えて、５種類の第２の関数を算
出するようにしてもよいものである。

【００６５】このように第１の関数および第２の関数に
より校正曲線を求めることにより、第１の関数によって
放射線のエネルギ分布の変動の影響を吸収するととも
に、第２の関数によって被写体あるいは軟部組織の厚さ
の変動の影響を吸収することができ、これにより放射線
のエネルギ分布の変動および軟部組織の厚さの変動に拘
らず、校正曲線を求めることができ、したがって高精度
の骨塩定量分析を行うことができる。また、このように
２種類の関数により校正曲線を求めることにより、被写
体に照射される放射線のエネルギ分布を許容するための
ある程度の管理幅を有することとなるため、ある程度の
エネルギ分布の変動は許容できるものである。

【００６６】しかしながら、経時により放射線のエネル
ギ分布の変動がこの管理幅を越えてしまった場合は変動
を補正しきれないため、再度基本的な校正曲線を補正す
るための関数を求め直す必要があり、その作業が極めて
面倒であったが、本発明はこの変動を検出し、校正曲線
を再度求めることなく、このずれ量を補正するようにし
たものである。以下このずれ量の補正について説明す
る。

【００６７】図７は、上記した校正曲線のずれを補正す
る装置の概略を表す図である。図７において骨密度測定
処理部33は上記したようにサブトラクション信号log Ｓ
および上述した式(8) に基づいて骨密度の測定を行うも
のであり、校正関数作成用データ更新処理部34は骨密度
測定処理部33における測定結果のデータに基づいて、校
正関数のずれを補正する処理を行うものである。そして
校正関数作成用データ更新処理部34において求められた
校正関数を補正するための校正関数作成用データに基づ
いて骨密度測定処理部33において骨密度の測定を行うも
のである。

【００６８】以下、校正関数作成用データ更新処理部34
において行われる処理の詳細について説明する。

【００６９】これは具体的には、骨塩定量を行う日に一
度行う所定の厚さ（本実施例においては５ｃｍ）の基準
骨塩レファレンスの測定と同時にＳb1，…，Ｓb5：基準ファントム各ステップのエネサブ
画像濃度ｆ₃（Ｓb1），…，ｆ₃（Ｓb5）：基準ファントム各ス
テップにおける骨密度の（真の値）−（測定値）を保存しデータベース化する（以降、簡易補正データベ
ースとする）。

【００７０】そして骨密度測定時に、測定データの撮影
日を起点として過去ｎ回の簡易データベースのＳb ，ｆ
₃（Ｓb ）の組、全６×ｎ組に対し、最小２乗法で下記
の２次式(9) をフィッテングする。

【００７１】ｆ_f（Ｓb ）＝Ａ・Ｓb ・Ｓb ＋Ｂ・Ｓb ＋Ｃ …(9) このように求められた補正項ｆ_f（Ｓb ）を第１および
第２の関数により求められた骨部濃度・骨密度曲線に加
える、すなわち（ｆ₁＋ｆ₂）＋ｆ_fにより所望の骨密
度を得るものである。

【００７２】本実施例においては上述したように、簡易
補正データベースを作成しておくものであるが、このデ
ータベースは基準骨塩レファレンスの測定または校正曲
線変更の撮影年月日・時刻、基準骨塩レファレンスの各
ブロックの濃度測定値Ｓb と簡易補正項ｆ₃（Ｓb ）と
を順に並べた形式とする。そして、基準骨塩レファレン
スの測定時に新たな簡易補正データをファイルに加え
る。

【００７３】具体的には以下のように処理を行う。ま
ず、求められた骨密度値ＢＭＤ１と真の骨密度ＢＭＤ_R
との差分値の絶対値｜ＢＭＤ_R−ＢＭＤ１｜を求める。
この絶対値は基準骨塩レファレンスの６ブロック各々に
ついて行い、６つの値を得る。これらのうち最大値をＢ
ＭＤ_c1とする。そしてＢＭＤ_c1≧0.02ｇ／ｃｍ²の場
合、以下のようにして補正を行う。

【００７４】まず従来と同じ方法で骨密度値を求める。
複数の画像信号を記憶したデータベース中の画像信号に
付された撮影年月日・時刻に基づいて、補正を行いたい
データの撮影日より古く、かつ最も近い補正データを検
索する。これを参照開始データとする。参照開始データ
からそれ自身も含めて過去ｎ回分の簡易補正データを、
簡易補正参照データとする。簡易補正参照データ中に、
撮影年月日・時刻以外の値が全て負数であるものが存在
する場合、簡易補正は行わないものとする。そして簡易
補正参照データ中の、基準ファントムのあるレファレン
スの濃度Ｓb _i,jと簡易補正項ｆ_3,j（Ｓb _i,j）の
組、全６×ｎ組を用いて、Ｓb _i,jとｆ_3,j（Ｓb
_i,j）の関係を、２次式［ｆ_f（Ｓb ）＝Ａ・Ｓb ・
Ｓb ＋Ｂ・Ｓb ＋Ｃ］として求める。２次式のフィッテ
ングには、上述したように最小２乗法を用いる。求めら
れたｆ_f（Ｓb ）を求められた骨密度値に加算したもの
を、補正を施した骨密度値とする。

【００７５】なお、他の厚さ３ｃｍ，７ｃｍの基準骨塩
レファレンスから求められる第２の関数ｆ₂のずれ量
は、上述した５ｃｍの厚さの基準骨塩レファレンスから
求められる第２の関数のずれ量と同一であるとみなし
て、同様の補正を行うものである。

【００７６】このように、本発明による骨塩定量分析方
法は、所定の厚さの基準骨塩レファレンスに放射線を撮
影することにより得られる放射線画像におけるこのレフ
ァレンスの信号値と、このレファレンスの信号値の基準
値である基準骨塩レファレンスの真の骨密度とのずれ量
を求め、このずれ量が他の補正曲線のずれ量と略同一で
あるとみなして、他の補正曲線をこのずれ量により補正
するようにしたものである。このように、経時による補
正曲線のずれ量を算出し、これに基づいて補正曲線を補
正するようにしたため、経時によるエネルギ分布の変動
や、被写体厚の変動に拘らず、常に正確な補正曲線とす
ることができるため、校正曲線を精度良く求め、骨塩定
量分析の精度を向上させることができる。

【００７７】また、改めて補正曲線を求める必要がなく
なるため、操作者の労力を低減させることができる。

【００７８】なお、上述した実施例においては校正曲線
ｆ₁（Ｓb ）＋ｆ₂（Ｓs ，Ｓb ）に補正項ｆ_f（Ｓb
）を加算して、校正曲線を補正するようにしている
が、これに限定されるものではなく、求められたずれ量
に基づいて第２の関数ｆ₂を直接更新するようにしても
よいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による骨塩定量分析方法に用いる骨塩レ
ファレンスと、この骨塩レファレンスと軟部組織の厚さ
を近似するための放射線吸収係数の等価な物質からなる
シートとを重ね合わせたものを表す図

【図２】本発明による骨塩定量分析を実施するための画
像を得る撮影手段を表す図

【図３】蓄積性蛍光体シートから放射線画像を読み取る
ための読取装置を表す図

【図４】サブトラクション処理を模式的に表す図

【図５】骨塩レファレンスに基づく第１の関数を表す図

【図６】第１の関数を補正する第２の関数を表す図

【図７】校正曲線のずれを説明するための図

【符号の説明】

２骨塩レファレンス４シート６基準レファレンス８可変レファレンス 12 被写体 14 Ｘ線 16 Ｘ線管 20 レーザー光源 21 レーザー光 22 走査ミラー 23 輝尽発光光 24 光ガイド 25 フォトマル 26 対数変換器 27 記録媒体 28，29，30 画像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軟部組織と骨部組織とを含む被検体と該
被検体中の骨塩量を段階的に模擬した骨塩レファレンス
とを被写体とする、互いに異なるエネルギーの放射線に
より形成された複数の放射線画像に基づいて、前記被検
体中の骨部組織の陰影が抽出もしくは強調された骨部画
像を生成し、該骨部画像中に現れる前記骨塩レファレン
スの信号値に基づいて前記骨部組織の信号値に対する骨
塩量の校正曲線を求め、該骨部組織における関心領域の
信号値と前記校正曲線とに基づいて前記骨部組織中の骨
塩の定量分析を行う骨塩定量分析方法において、前記校正曲線を、前記骨部画像における前記骨塩レファ
レンスの信号値に基づいて算出される第１の関数と、前
記複数の放射線画像のうちの１つの放射線画像における
関心領域周辺の軟部組織の厚さに基づいて前記第１の関
数を補正する、予め算出された第２の関数とに基づいて
求める骨塩定量分析方法であって、前記第２の関数を、所定の骨塩量を有する基準骨塩レフ
ァレンスに前記軟部組織と放射線吸収係数の等価な物質
からなる軟部組織の厚さを近似するためのシートを重ね
合わせ、該シートの厚さを変化させながらその都度互い
に異なるエネルギーの放射線を照射することにより得ら
れた複数の放射線画像のうち１つの放射線画像における
軟部組織の厚さに対応するシートの信号値を求め、前記複数の放射線画像を用いて前記シートの厚さに応じ
た信号値を補正して前記基準骨塩レファレンスのみの画
像を得るエネルギーサブトラクション処理を行い、該エネルギーサブトラクション処理により得られた基準
骨塩レファレンス画像に基づいて、厚さの異なる軟部組
織に対応するシートの信号値毎に放射線画像の信号値に
対する骨塩量の関係を表す補正曲線を複数求めることに
より算出し、前記シートの厚さが異なる基準骨塩レファレンスのう
ち、所定の厚さの基準骨塩レファレンスに放射線を照射
することにより得られる放射線画像における前記基準骨
塩レファレンスの信号値と該所定の厚さの基準骨塩レフ
ァレンスの信号値の基準値とのずれ量を算出し、該ずれ量に基づいて、経時による前記複数の補正曲線の
ずれを補正することを特徴とする骨塩定量分析方法。
【請求項２】前記ずれ量の算出を、前記所定のシート
の厚さとなる基準骨塩レファレンスに複数回放射線を照
射することにより得られる複数の放射線画像における前
記基準骨塩レファレンスの複数の信号値の代表値と、所
定の基準値とに基づいて行うことを特徴とする請求項１
記載の骨塩定量分析方法。