JPH09248292A - 骨粗しょう症診断装置および骨粗しょう症診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】骨梁方向の取得や他の骨梁構造の状態の定量化
を自動で行い、骨粗しょう症診断の便宜に供する装置を
提供すること。 【解決手段】骨部のＸ線撮影画像が与えられると、該Ｘ
線撮影画像を画像処理して骨梁構造の状態を定量化する
骨粗しょう症診断装置であって、前記Ｘ線撮影画像に基
づいて、骨梁構造の状態である骨梁方向、骨梁強度、骨
梁幅、を定量化する画像処理を行う画像処理手段と、該
定量化結果を参照し、定量化結果を少なくとも含む情報
の出力処理を行う出力手段とを備える骨粗しょう症診断
装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、骨部のＸ線撮影画
像を画像分析して骨梁構造を定量化する骨粗しょう診断
装置および骨粗しょう診断方法に係わり、特に、骨梁方
向の取得や他の骨梁構造の状態の定量化を自動化するこ
とも可能とする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、骨粗しょう症を発見する最も一般
的な方法は、骨部のＸ線撮影結果を医者が見て、骨粗し
ょう症の兆候が撮影結果に現れているかを判断してい
る。しかしながら、目視による判断は、長年の経験を要
し、医師が異なると、診断内容が異なってしまうことが
ある。骨の強度（骨折危険性）は、骨塩量や骨梁の走行
に関連があることが知られており、骨部の骨塩量や骨部
の骨梁構造の状態（例えば、骨梁の分布を定量化した数
値）を用いて骨粗しょう症を診断しようとする装置が提
案されている。

【０００３】骨塩量の測定のためには特願平２─１１４
６１１号の骨部画像解析方法が提案されている。この方
法は骨塩リファレンスの濃度と骨部のＸ線撮影画像の濃
淡を対応づけておき、実際のＸ線撮影画像の濃度から骨
塩量を算出するという方法である。

【０００４】また、骨梁の程度を定量化する方法として
は、特開平６─１３３２２３号公報にその骨部画像解析
方法が提案されている。この方法ではＸ線撮影画像に対
してスぺクトラム解析を施し、その解析結果から縦横に
密な骨梁画像（細い線となって現れる画像）を検出する
と共にその密の度合いを骨梁構造の度合いの指標として
いる。他に、骨粗しょう症の診断に腰椎の骨塩量をＤＸ
Ａ法で計ることもなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような提案により
骨塩量や骨梁構造を定量化することができ、目視よりも
正確に骨粗しょう症を診断することができるようになっ
てきた。

【０００６】しかしながら、以下の点において上記の提
案には未だなお改善の余地があった。第１には骨梁構造
は骨の部位によって異なり、上記提案においても述べら
れているように画像解析の対象が２次元平面の画像とな
るので、縦横あるいは斜めの骨梁画像を画像処理装置に
おいて自動認識するには時間がかかってしまう。換言す
ると、特定の部位の骨の骨梁構造を調べようとすると、
たとえば、１度、２度…、３６０度の傾斜を持つ細い線
を検出し、これらを相互に比較して最も輪郭の明確な線
を検出しなければならない。調査対象のＸ線撮影結果が
多いほど処理時間は長くなってしまう。加えて、骨塩量
および骨梁構造の測定方法は異なるので、双方を測定し
ようとするとさらに時間がかかってしまう。また、定量
化の精度も良好とは言えなかった。

【０００７】また、第２には、前述したように骨梁構造
は骨の部位によって異なるため、診断を担当する医師等
は、診断装置に対して骨梁方向の情報を与えるために、
骨梁方向を指示入力する必要があった。このため、Ｘ線
撮影された画像データをその方向を正確にしながら、診
断装置に入力してやる必要があり装置操作は煩わしいも
のであった。

【０００８】そこで、本発明は、上述した点に鑑みて、
測定精度や処理時間の性能を向上させた、さらに具体的
には、骨梁方向の取得や他の骨梁構造の状態の定量化を
も自動で行い、骨粗しょう症診断の便宜に供する骨粗し
ょう症診断装置および骨粗しょう症診断方法を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１の発明は、骨部のＸ線撮影結果から
得られる画像を画像解析して骨梁構造の状態を定量化す
る骨粗しょう症診断装置において、測定対象の骨梁の方
向を指示する指示手段と、当該指示された方向について
の骨梁画像を画像解析する画像処理手段と、当該画像解
析の結果を定量化する情報処理手段とを具えたことを特
徴とする。

【００１０】請求項２の発明は、さらに、前記指示手段
は直接方向を指示することを特徴とする。請求項３の発
明は、請求項１の発明に加えて、前記指示手段は、骨部
の部位と、該部位に好適な前記方向とを関連付けたテー
ブル情報を有し、骨部の部位の形態で指示を外部から受
け付け、前記テーブル情報により骨部の部位を前記方向
に変換し、前記画像処理手段に指示することを特徴とす
る。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１の発明に加え
て、前記画像処理手段は画像解析としてスペクトル解析
を実行し、前記指示手段はパワースペクトル分布領域を
部分的に指示することにより前記方向を指示することを
特徴とする。

【００１２】請求項５の発明は、請求項１の発明に加え
て、指示されたパワースペクトル分布領域についてのパ
ワースペクトルの値を用いて、前記骨梁構造の特徴量を
計算することを特徴とする。

【００１３】請求項６の発明は、請求項１の発明に加え
て、前記情報処理手段により定量化される特徴量と、骨
塩量の間に対応関係を定めておき、該対応関係を用いて
前記情報処理手段は骨塩量を取得することを特徴とす
る。

【００１４】請求項７の発明は、請求項１の発明に加え
て、前記情報処理手段により定量化される特徴量と、診
断内容の間に対応関係を定めておき、該対応関係を用い
て前記情報処理手段は診断内容を取得し、該診断内容を
表示する表示手段をさらに具えたことを特徴とする。

【００１５】請求項８の発明は、骨部のＸ線撮影結果か
ら得られる画像を画像解析装置により画像解析して骨梁
構造の状態を定量化する骨粗しょう症診断方法におい
て、測定対象の骨梁の方向をパワースペクトル分布領域
の形態で前記画像解析装置に指示し、該画像処理装置で
当該指示された分布領域についてのパワースペクトルの
値を用いて骨梁構造の特徴量を計算することを特徴とす
る。

【００１６】また、本発明によれば、以下に示すような
態様の発明も提供される。即ち、上記目的を達成するた
めに、請求項９記載の骨粗しょう症診断装置は、骨部の
Ｘ線撮影画像が与えられると、該Ｘ線撮影画像を画像処
理して骨梁構造の状態を定量化する骨粗しょう症診断装
置であって、前記Ｘ線撮影画像に基づいて、骨梁構造の
状態を定量化する画像処理を行う画像処理手段と、該定
量化結果を参照し、定量化結果を少なくとも含む情報の
出力処理を行う出力手段とを備えるものである。

【００１７】また、請求項１０記載の骨粗しょう症診断
装置は、請求項９記載の装置に加え、前記定量化された
値と骨粗しょうの診断内容との対応関係を登録した記憶
手段を設け、前記出力手段は、前記記憶手段の登録内容
を参照して、得られた定量化結果に対応する診断内容を
出力する処理を行うことを特徴とする骨粗しょう症診断
装置である。

【００１８】さらに、請求項１１記載の骨粗しょう症診
断装置は、請求項９および１０のいずれかに記載の装置
において、前記画像処理手段は、骨梁構造の状態である
骨梁の方向を定量化するために、前記Ｘ線撮影画像に対
するパワースペクトル分布を示すための２次元周波数平
面を、動径を周波数、および、予め定めた基準軸からの
回転角度をパワースペクトル分布の存在方向とする極座
標で表現し、該極座標平面を、異なった回転角度と同一
の周波数範囲で規定される複数個の領域に分割し、各領
域毎にパワースペクトルの総和を演算する処理、およ
び、該演算結果がピークを示す領域に対応する回転角度
が示す方向に垂直な方向を骨梁の方向とする処理を行う
ことを特徴とする骨粗しょう症診断装置である。

【００１９】さらにまた、請求項１２記載の骨粗しょう
症診断装置は、請求項９および１０のいずれかに記載の
装置において、前記画像処理手段は、骨梁構造の状態で
ある骨梁の強度を定量化するために、前記Ｘ線撮影画像
に対するパワースペクトル分布を示すための２次元周波
数平面を、動径を周波数、および、予め定めた基準軸か
らの回転角度をパワースペクトル分布の存在方向とする
極座標で表現し、該極座標平面を、異なった回転角度と
同一の周波数範囲で規定される複数個の領域に分割し、
各領域毎にパワースペクトルの総和を演算する処理、お
よび、該演算結果のピーク値とその両側に存在する極小
値とを求め、２つの極小値の平均値を該ピーク値で除算
した値を骨梁の強度とする処理を行うことを特徴とする
骨粗しょう症診断装置である。

【００２０】また、請求項１３記載の骨粗しょう症診断
装置は、請求項９および１０のいずれかに記載の装置に
おいて、前記画像処理手段は、骨梁構造の状態である骨
梁の幅を定量化するために、前記Ｘ線撮影画像中の骨梁
の存在方向に垂直な方向のパワースペクトルの値を、極
座標関数Ｆ（ｆ，θ）（但し、ｆは、周波数、θは、パ
ワースペクトル分布の存在方向に対応する回転角度）で
表現し、予め定めた周波数範囲ｆ１からｆ２において、
Ｙ＝（Σｆ・Ｆ（ｆ，θ））／ΣＦ（ｆ，θ）（但し、
Σは、ｆ１からｆ２までの総和を取ることを意味する）
を求め、求めたＹ（平均周波数）を骨梁の幅の指標とす
る処理を行う、ことを特徴とする骨粗しょう症診断装置
である。

【００２１】さらに、請求項１４記載の骨粗しょう症診
断装置は、請求項９および１０のいずれかに記載の装置
において、前記画像処理手段は、骨梁構造の状態である
骨梁の幅を定量化するために、前記Ｘ線撮影画像中の骨
梁の存在方向に垂直な方向のパワースペクトルの値を、
極座標関数Ｆ（ｆ，θ）（但し、ｆは、周波数、θは、
パワースペクトル分布の存在方向に対応する回転角度）
で表現し、予め定めた周波数範囲ｆ５からｆ６に包含さ
れる、指定された周波数範囲ｆ３からｆ４において、Ｚ
＝Σｆ・Ｆ（ｆ，θ）／ΣＦ（ｆ，θ）（但し、最初の
Σは、ｆ３からｆ４までの総和、次のΣは、ｆ５からｆ
６までの総和を取ることを意味する：ｆ５≦ｆ３＜ｆ４
≦ｆ６）を求め、求めたＺ（指定範囲周波数）を骨梁の
幅とする処理を行う、ことを特徴とする骨粗しょう症診
断装置である。

【００２２】また、請求項１５記載の発明によれば以下
に示すような骨粗しょう症診断方法も提案される。即
ち、骨部のＸ線撮影画像が与えられると、該Ｘ線撮影画
像を画像処理して骨梁構造の状態を定量化する骨粗しょ
う症診断方法であって、骨梁構造の状態である骨梁の方
向を定量化するために、前記Ｘ線撮影画像に対するパワ
ースペクトル分布を示すための２次元周波数平面を、動
径を周波数、および、予め定めた基準軸からの回転角度
をパワースペクトル分布の存在方向とする極座標で表現
し、該極座標平面を、異なった回転角度と同一の周波数
範囲で規定される複数個の領域に分割し、各領域毎にパ
ワースペクトルの総和を演算して、該演算結果がピーク
を示す領域に対応する角度情報が示す方向に垂直な方向
を骨梁の方向とし、さらに、得られた骨梁方向と垂直方
向のパワースペクトル分布を用いて、他の骨梁構造の状
態を定量化する骨粗しょう症診断方法である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。まず、第１の実施形態について説
明する。本実施形態は、請求項１乃至８記載の発明に対
応し、指示手段を操作することによって、画像解析の対
象となる骨梁画像の方向を指定可能とし、解析すること
が無意味な方向についての解析処理を行わなくてもすむ
ようにした点に主たる特徴がある。

【００２４】図１は本発明を適用した骨粗しょう症診断
装置のシステム構成例を示す。図１において画像処理装
置１０には一般的によく知られているパーソナルコンピ
ュータを用いることができる。本実施形態では本発明に
係わる回路を説明する。ＣＰＵ１はＲＯＭ２に格納され
たシステムプログラムに従って装置全体を制御する他、
ハードディスク記憶装置（ＨＤＤ）４に格納された診断
プログラム内の画像解析プログラムに従って骨部画像を
解析し、骨梁構造を定量化し、また、骨塩量を取得す
る。さらにはこれらの取得データから上記診断プログラ
ムにより骨粗しょう症を診断することが可能である。Ｈ
ＤＤ４にはさらに本発明に係わるパワースペクトル領域
情報テーブル４Ａおよび診断メッセージテーブル４Ｂが
格納されている。

【００２５】本実施形態ではスペクトル解析を施す領域
を骨部の部位毎に定め、その骨部の部位を示す情報と、
スペクトル解析の対象となる領域を示す情報との対応付
けを行っている。この対応関係がパワースペクトル領域
情報テーブル４Ａに登録されている。また、画像解析の
結果得られる骨梁構造の特徴量に対応させて骨粗しょう
症の診断メッセージが文字コードの形態で各種診断メッ
セージテーブル４Ａに格納されている。

【００２６】ＲＡＭ３はＣＰＵ１が実行する情報処理関
連データを一時記憶する。ＨＤＤ４は上記プログラムや
テーブル情報の他、スキャナ１４等から取り込まれた骨
部のイメージ情報を保存記憶することが可能である。Ｖ
ＲＡＭ５はディスプレイ１３に表示するイメージ情報や
画像解析の対象のイメージ情報を記憶する。表示用イメ
ージ情報が不図示のコントローラにより読み出され、デ
ィスプレイ１３の表示画面に表示される。入出力インタ
フェース（Ｉ／Ｏ）６、７、８はそれぞれキーボード１
１（マウス１２を含む）、ディスプレイ１３、スキャナ
１４と接続し、情報転送を行う。

【００２７】キーボード１１はＣＰＵ１に対する動作指
示や本発明に係わる画像解析についての情報（後述）を
入力する。この情報入力はマウス１２の操作でディスプ
レイ画面上の表示情報を位置指定することによっても実
現される。ディスプレイ１３は情報入力に係わる案内情
報、キーボード１１からの入力情報、ＣＰＵ１の処理結
果として得られる骨塩量、骨梁構造の特徴量等を表示す
る。スキャナ１４はＸ線画像フィルムを読み取り、電気
信号の形態で濃淡を示す多値のイメージ情報を画像処理
装置１０側に出力する。なお、Ｉ／Ｏ８にＸ線撮影装置
を接続したときはＸ線撮影装置自体から撮影結果が画像
処理装置１０に出力される。

【００２８】このようなシステム構成で実行される骨部
の画像解析処理を説明する。診断プログラムの起動の指
示がキーボード１１から入力されるとＣＰＵ１はＨＤＤ
４から診断プログラムをＲＡＭ３上にロードし、実行を
開始する。この診断プログラムの主処理手順を図２に示
す。ＣＰＵ１はまず、メニュ−画面情報をＶＲＡＭ５に
書き込むことによりディスプレイ１３にメニュー画面を
表示させる（ステップＳ１０）。本実施形態では、骨梁
構造の特徴量を測定するメニュー、さらに、骨塩量をも
付加して測定するメニュー、骨粗しょう症の診断を行う
メニューが用意されている。操作者は必要なメニューを
キーボード１１を介して指示する。以下、メニュー毎の
ＣＰＵ１の処理を説明することにする。なお、骨梁構造
の特徴量の測定処理は各メニュー共通に実行される。 Ａ）骨梁構造の測定（ステップＳ３０） このメニューの詳細手順を図３に示す。ＣＰＵ１はスキ
ャナ１４に指示を与え、セットされたＸ線フィルムから
骨部のイメージ情報を取り込みＶＲＡＭ５のワーク（作
業）エリアに記憶する。次にＣＰＵ１はこのイメージ情
報に対してフィルタ処理を施してイメージ情報の中の雑
音成分（画像の読み取り中に紛れ込んだ雑音信号やＸ線
フィルム中の埃などの画像）を除去する。

【００２９】続いてＣＰＵ１はメニュー画面を表示させ
て、操作者の指示を受け付ける（ステップＳ１００〜Ｓ
１１０）。このメニュー画面において後述の画像解析を
施す領域を直接、操作者が指示するか、あるいは、操作
者がＸ線フィルムの骨部の部位を指定するかを選択する
ための案内メッセージが表示される。直接、操作者が領
域指定する旨を指示すると、ＣＰＵ１は例えば、図５に
示すような領域指定用のマップを表示させる。このマッ
プはパワースペクトルの分布領域を示すもので図中横方
向の領域１〜５が骨部の画像の中の縦方向の骨梁画像の
周波数成分領域を示す。また、図中縦方向の領域１１〜
１５が骨部の画像の中の横方向の骨梁画像の周波数成分
領域を示す。操作者はこの領域番号を入力することによ
りＣＰＵ１に対して測定対象の骨梁の方向を指示する
（ステップＳ１２０→Ｓ１２５）。

【００３０】ＣＰＵ１は指示された領域番号の示す領域
についてのパワースペクトルの値を計算し、このパワー
スペクトルの値を用いて、上記指示例では次式により指
示された方向の骨梁構造の特徴量Ｘを求める。

【００３１】

【数１】 ここで、ｉ，ｊは指示された領域の番号であり、２種類
の方向が指示されていることを示す。また、Ａｉは領域
番号がｉの重み係数であり、各領域について予め定めら
れている。なお、方向が複数指示された場合には各方向
毎の領域のパワースペクトルの値を累積していくことに
なる（ステップＳ１５０）。

【００３２】一方、操作者が骨部の部位を指定した場合
にはＣＰＵ１はＨＤＤ４のパワースペクトル領域情報テ
ーブル４Ａから指示された骨部の部位に対応する領域番
号（図５参照）を取り出し、式１を用いて骨梁構造の特
徴量Ｘを計算する（ステップＳ１３０→Ｓ１６０）。こ
の計算結果はＲＡＭ３に一時格納される。 Ｂ）骨塩量の測定 骨塩量を得るためにやはり式１を用いるがこの場合、必
要に応じてパワースペクトル領域を指定し、重み付け係
数Ａｉ，ｊ．．．の値が骨塩量用のものに切り換えられ
るだけである（図２のステップＳ４５）。このため、パ
ワースペクトルの値さえ得られると簡単に骨塩量の計算
ができることは理解されよう。参考のために、予め骨密
度（ＢＭＤの値）が判明している骨部を画像解析し、そ
の結果から得られた骨梁構造の特徴量とＢＭＤの値との
相関関係を図６に示す。各部位の骨部についての相関関
係を取得しておけばこの相関関係から上記式１の係数Ａ
ｉを決定することができる。 Ｃ）骨粗しょう症の診断 これまでの処理手順（ステップＳ３０）で骨梁構造の特
徴量Ｘが計算されているので、ＣＰＵ１は診断メッセー
ジテーブル４Ｂを参照して骨梁構造の特徴量に対応した
メッセージを取り出し、イメージに変換した後、ＶＲＡ
Ｍ５に書き込む。

【００３３】併せて、ＣＰＵ１はスキャナ１４から取り
込んだ画像およびこの画像から目視診断するための案内
情報をＨＤＤ４からＶＲＡＭ５の表示領域に転送するこ
とによりディスプレイ１３上に図７に示すように表示さ
せる（図４のステップＳ２００〜Ｓ２２０）。

【００３４】ちなみに、図７において１０１はスキャナ
１４から取り込んだ画像、１０２は診断基準用の説明で
あり、１０２Ａは伊丹指数と呼ばれる骨梁構造の特徴量
に対応する骨梁のサンプル画像、１０２Ｂは特徴量とし
ての伊丹指数、１０２Ｃは伊丹指数に対応する骨梁構造
の状態を示す説明文である。１０３は本実施形態におい
てパワースペクトルの値で表した特徴量から定まる診断
内容である。

【００３５】本発明によれば、本実施形態の他に次の形
態も実施できる。 １）画像解析の対象となる骨梁画像の方向の指定は、図
５に示すようなパワースペクトルの分布領域を用いるほ
かに、基準の方向に対する骨梁画像の方向の交差する角
度を数値で指示することもできる。 ２）画像解析の結果から得られる骨梁構造の特徴量、骨
塩量を各種の指標値、例えば伊丹指数やその他の指数に
変換して表示してもよいことは言うまでもない。 ３）本実施形態で得られる特徴量の表示形態は数値を用
いたりグラフを用いて程度を表示してもよいし、パター
ン図形の形態で表示することもできる。

【００３６】以上が、本発明の第１の実施形態の説明で
ある。次に、本発明にかかる第２の実施形態について説
明する。本実施形態は、請求項９以降に記載の発明に対
応し、指示手段を操作することなく、骨梁方向の取得や
他の骨梁構造の状態の定量化を自動で行い、骨粗しょう
症診断の便宜に供する装置を実現する点に特徴がある。

【００３７】本実施形態にかかる装置のハードウエア構
成は、図１にて示したシステム構成と同一のものを用い
ればよい。但し、ＨＤＤ４内の診断プログラムや診断プ
ログラム内の画像解析プログラム等のソフトウエアを、
本実施形態にかかる処理を実行可能なように変更してお
けばよい。

【００３８】また、本実施形態では、骨梁構造の状態と
して、骨梁の方向、骨梁の強度および骨梁の幅を求め、
これらの特徴量を定量化して診断を行うために、診断メ
ッセージテーブル４Ｂ内には、骨梁の方向、骨梁の強度
および骨梁の幅の夫々と、骨粗しょう症の進行レベル等
の診断メッセージとが対応づけて登録されている。

【００３９】診断メッセージの一例を図１７に示す。図
１７に示すように、骨梁の方向、骨梁の強度および骨梁
の幅の夫々に対して、診断内容として伊丹指数が予め定
められて登録されている。もちろん、診断メッセージの
登録例は、図１７に示すものに限られない。

【００４０】さて、本実施形態の一連の処理について説
明する。図８は、診断プログラムが実行する処理手順を
フローチャートで示したものである。なお、診断プログ
ラムは、ディスプレイ１３に対する表示処理を実行する
ソフトウエア、与えられた指示にしたがって各構成要素
の動作制御を行うプログラム等を少なくとも含んで構成
されている。

【００４１】さて、操作者がキーボード１１を介して装
置の起動命令を与えると、ＣＰＵ１は、ＲＡＭ３内の領
域に診断プログラムをロードして、ロードされた診断プ
ログラムにしたがった動作を行う。

【００４２】まず、ステップＳ１２において、ＣＰＵ１
は、ディスプレイ１３にメニュー画面を表示する。具体
的には、ＣＰＵ１が、ＶＲＡＭ５内の領域に、メニュー
画面表示を行うための情報を格納することによって、デ
ィスプレイ１３の表示画面上には骨粗しょう症の診断メ
ニューが表示される。

【００４３】本実施形態では、骨梁構造の状態を示す、
骨梁の方向、強度、幅の定量化を行い表示出力するメニ
ューである「骨梁構造の定量化を行うメニュー」、およ
び、定量化結果に基づいて骨粗しょう症の進行レベルを
表示出力するメニューである「骨粗しょう症の診断を行
うメニュー」の２つのメニューが用意されていて、ディ
スプレイ１３には、これら２種類のメニューが表示され
る。

【００４４】次に、ステップＳ２２において、操作者
は、キーボード１１を介して所望のメニューを指示す
る。このとき、ＣＰＵ１は、指示されたメニューの情報
を、例えば、ＲＡＭ３のワークエリア内に格納してお
く。

【００４５】次のステップＳ３２における、骨梁構造の
特徴量の計算処理は、ＣＰＵ１が、骨梁構造の状態を示
す、骨梁の方向、強度、幅の定量化を行う処理であり、
いずれのメニューを選択しても実行される処理である。
なお、本処理は本発明の主要部であるので、後に詳細に
説明する。

【００４６】次に、ステップＳ４２において、ＣＰＵ１
は、骨粗しょう症の診断が必要か否かの判断を行う。具
体的には、ＣＰＵ１は、以下の処理を行う。即ち、ＣＰ
Ｕ１は、ＲＡＭ３内に格納しているメニュー情報を参照
して、指示したメニューが「骨梁構造の定量化を行うメ
ニュー」であれば、ステップＳ５２に進んで、ステップ
Ｓ３２で求めた、骨梁構造の特徴量である骨梁の方向、
強度や幅の定量化結果をディスプレイ１３に表示出力し
て処理を終了する（エンド）。

【００４７】一方、指示したメニューが「骨粗しょう症
の診断を行うメニュー」であれば、ステップＳ４３に進
んで、計測したデータ、即ち、定量化結果に基づいて、
骨粗しょう症の進行レベルを診断し、さらに、ステップ
Ｓ５２に進んで、診断結果をディスプレイ１３に表示出
力して処理を終了する（エンド）。

【００４８】なお、ステップＳ４３における処理を詳細
に記載すると、第１の実施形態と同様に図４に示すよう
になる。即ち、ステップＳ３２において、既に骨梁構造
の特徴量が求まっているので、ＣＰＵ１は、診断メッセ
ージテーブル４Ｂを参照して、対応する診断メッセージ
をＨＤＤ４から抽出して（ステップＳ２００）、これを
イメージ情報に変換し（ステップＳ２１０）、ＶＲＡＭ
５に格納してディスプレイ１３に表示出力する（ステッ
プＳ２２０）。この時、ＣＰＵ１は、スキャナ１４から
取り込んだ画像情報や骨粗しょう症診断に用いる案内情
報も、ディスプレイ１３に表示しておくように構成して
おけばよい。

【００４９】第１の実施形態と同様に、図７には、この
ような表示が行われた際の表示画面の様子を示してお
り、１０１は、スキャナ１４から取り込んだ画像情報
（骨部画像）、また、１０２は、骨粗しょう症診断に用
いる案内情報であり、該案内情報１０２は、伊丹指数と
称される骨梁情報の特徴量に対応する骨梁画像の５個の
サンプル（１０２Ａ）、各サンプルに対応する伊丹指数
（１０２Ｂ）、および、各伊丹指数に対応する骨梁構造
の状態の説明メッセージ（１０２Ｃ）からなる。そし
て、１０３は、ステップＳ４２において得られた診断メ
ッセージである（診断名）。

【００５０】このように、診断メッセージと診断に用い
る案内情報等を同一画面上に表示することにより、診断
の便宜が図られる。以上説明したように、図８に示した
一連の処理が行われることにより、骨梁構造の状態を示
す、骨梁の方向、強度、幅の定量化や骨粗しょう症の診
断が行われる。

【００５１】さて、次に、本発明の主要部である図８の
ステップＳ３２の処理を、図面を参照しつつ説明する。
図９は、図８のステップＳ３２の処理をさらに詳細に説
明するためのフローチャートである。

【００５２】ステップＳ１０２においては、操作者がス
キャナ１４にＸ線フィルムをセットし、キーボード１１
を介してスキャナ１４の起動指示を与えると、スキャナ
１４は、セットされたＸ線フィルムから骨部の画像情報
を取得して、ＲＡＭ３のワークエリアに格納すると共
に、ＶＲＡＭ５に格納して骨部の画像情報をディスプレ
イ１３に表示する。

【００５３】なお、ＣＰＵ１が、取得した画像情報に対
して、画像読み取り中に混入した不要な信号やＸ線フィ
ルムの埃等の雑音成分を除去するためにフィルタ処理を
施すように構成しておくことが好ましい。

【００５４】さらに、ステップＳ１０２では、後の解析
処理に必要なパラメータを入力するための案内画面の表
示を行う。なお、ここで入力するパラメータについて
は、後に説明する。

【００５５】次に、ＣＰＵ１が行うステップＳ１１２、
１２２、１３２、１４２で行われる、骨梁構造の特徴量
である骨梁の方向の取得処理について説明する。 Ｄ─１）「骨梁方向取得」 まず、ステップＳ１１２において、操作者は、取得した
画像情報の内、解析対象とする領域を指定する。例え
ば、縦１２００画素、横１２００画素の画像情報がディ
スプレイ１３に表示されている場合、最大で縦１２００
画素、横１２００画素となるように、所定の画素数で構
成される四角形領域を指定する。このような指定は、キ
ーボード１１で縦、横の画素数および四角形領域の左上
点の位置座標を入力することにより行うことや、表示画
像内に四角形領域が形成されるようにマウス１２を操作
して、左上点および右下点の位置をクリックして、該左
上点および該右下点が頂点となる四角形領域を解析対象
領域となる指定ができるように、診断プログラムを作成
しておけばよい。

【００５６】解析対象となる領域が指定された後、解析
対象領域に対して２次元フーリエ変換を行いパワースペ
クトルを求めることになるが、本実施形態では、パワー
スペクトル分布を示すための２次元平面を、パワースペ
クトル分布の存在方向に対応する回転角度とパワースペ
クトル分布の周波数で規定される複数の領域に分割する
ことを考える。これについて図１０を参照して説明す
る。なお、２次元フーリエ変換を行いパワースペクトル
を求めること自体は、公用の技術であり、本発明におい
て特殊な工夫をしていないので説明は省略する。また、
ＣＰＵ１は、画素毎のパワースペクトルの値をＲＡＭ３
に格納しておく。

【００５７】図１０は、パワースペクトル分布を示すた
めの２次元平面である極座標平面を示したものであり、
エリア１からＮまでで構成されている。パワースペクト
ルの大きさを表す座標軸は図示していないが、図示する
とすれば、紙面に垂直な方向にパワースペクトルの大き
さを示す座標軸が設定される。

【００５８】図１０は、パワースペクトル分布を示す２
次元周波数平面を、いわば極座標系で表現したものであ
り、点Ｏが原点、動径方向がパワースペクトル分布の周
波数、回転方向がパワースペクトル分布の存在方向に対
応する角度情報に対応している。なお、２次元画像のパ
ワースペクトル分布は、点Ｏに関して点対称となる性質
を有していることから、図１０に示すように、角度が０
度から１８０度でのスペクトル分布を考えれば十分であ
る。

【００５９】なお、ステップＳ１２２では、領域の数Ｎ
（「角度方向の分割数」とも称する）と、最低周波数か
ら最高周波数までのうちで指定した所定の周波数範囲で
ある周波数指定範囲（図１０の指定範囲）の２つのパラ
メータを、操作者が入力する。

【００６０】ステップＳ１３２では、まず、ステップＳ
１１２で指定された解析対称領域の２次元画像データに
対して２次元フーリエ変換を行いパワースペクトルを求
める。ＣＰＵ１は、後の処理のために求めたパワースペ
クトルを、ＲＡＭ３のワークエリアに格納しておく。

【００６１】さて、求められたパワースペクトルの分布
は、縦方向の周波数を示すＸ軸、横方向の周波数を示す
Ｙ軸、および、パワースペクトルの大きさを示すＺ軸か
らなる座標系で表現されることを考えると理解が容易で
あるが、本実施形態は、該パワースペクトルの分布を、
動径方向がスペクトル分布の周波数に対応し、回転方向
がスペクトル分布の存在方向に対応する、所定の基準軸
からの回転角度に対応させた極座標でも表現しうる点に
注目して、骨梁構造の特徴量を求めるものである。

【００６２】なお、ＲＡＭ３のワークエリアを使用し
て、ＣＰＵ１が直交座標系から極座標系へのパワースペ
クトル分布の変換を公知の数学公式を用いて行うよう
に、画像解析プログラムを作成しておけばよい。

【００６３】そして、ステップＳ１４２では、次に、ス
テップＳ１２２で指定されたパラメータを用いて、パワ
ースペクトル分布を示すための２次元平面を分割する領
域を定める。

【００６４】例えば、「Ｎ＝１０」、周波数指定範囲ｆ
１からｆ２なるパラメータが入力されていたとすれば、
１０個のエリアに分割されることになる。さらに、各エ
リアにおける、周波数指定範囲ｆ１からｆ２で指定され
た範囲を「領域」として、各領域内に存在するパワース
ペクトルの大きさの総和を求める。具体的には、ＣＰＵ
１は、ＲＡＭ３内に格納されたデータを用いて、フーリ
エ変換によって画素毎のパワースペクトルの大きさを求
めることができるので、各領域を構成する画素のパワー
スペクトルの大きさを合計することによって、各領域に
おけるパワースペクトルの大きさの総和が求まる。この
パワースペクトルの大きさの総和を求める処理は、上述
のパラメータによれば、１０個の各領域に対して行うこ
とになる。

【００６５】そして、総和がピークを示す領域に対応す
る回転角度に対する方向と垂直な方向を、骨梁の方向と
する。これは、フーリエ変換は、その解析方向（フーリ
エ変換を行う方向）と垂直な方向に存在する画像のパワ
ースペクトルの大きさを求めるという数学的意味がある
からである。この様子を、図１１を参照して説明する。
このグラフは、縦方向（実空間）および横方向（実空
間）に骨梁が存在する部位の例として、互いに垂直な横
筋（実空間で横方向に存在する）、縦筋（実空間で縦方
向に存在する）からなっている腰椎を解析対象としたも
のである。

【００６６】図１１は、横軸を角度情報、縦軸を強度
（各領域のパワースペクトル総和値）としたグラフであ
る。横軸の角度情報は、０度から角度が増加している
が、これは、図１０における、領域１、領域２、…、領
域Ｎに対する角度に対応している。

【００６７】したがって、９０度方向のピークは横筋
（横方向の骨梁）によるものであり、１８０度（０度）
方向のピークは縦筋（縦方向の骨梁）によるものであ
る。なお、０度近辺にも縦筋のピークが現れるのは、前
述したような２次元フーリエ変換によって求めたパワー
スペクトルの点対称性に起因している。

【００６８】また、骨部が存在する部位によっては、骨
梁の方向が縦方向や横方向ではなく、斜め方向の場合も
あるが、この場合においても、パワースペクトルの領域
での総和のピーク値の方向と垂直な方向を求めて、骨梁
の方向を取得することができる。

【００６９】以上のような処理によって、骨梁の方向を
自動的に取得できることになる。なお、ＣＰＵ１は、診
断等に用いるため骨梁方向の情報をＲＡＭ３のワークエ
リアに格納するか、または、ＶＲＡＭ５に格納してディ
スプレイ１３に表示する。

【００７０】次に、ステップＳ１５２でＣＰＵ１が行
う、骨梁構造の特徴量である骨梁の強度情報の取得処理
について説明する。 Ｄ−２）「骨梁強度情報取得」 図１１を参照しつつ骨梁の強度の定量化について説明す
る。

【００７１】なお、骨梁の強度とは、その本数および幅
に関連した値であり、本数が多く、幅が太いほど強度は
強くなる。既に説明したように、図１１は、横軸を角度
情報、縦軸を強度（各領域のパワースペクトル総和値）
としたグラフであり、互いに垂直な横筋、縦筋からなる
腰椎を解析対象としている。

【００７２】グラフの縦軸で示す強度（パワースペクト
ル総和値）は、角度変化に対してピーク値と極小値を有
しながら変化している。今、一般化するため、ピーク値
を「ＭＡＸ」、ピーク点の両側に存在する一方の極小値
を「ＭＩＮ１」、他方の極小値を「ＭＩＮ２」とする。
これを式で示すと以下のようになる。即ち、 ＭＡＸ＝ピーク値 ＭＩＮ１＝ピーク点の両側に存在する一方の極小値 ＭＩＮ２＝ピーク点の両側に存在する他方の極小値 となる。

【００７３】そして、骨梁の強度を一般式で以下のよう
に定量化する。 ＭＩＮ＝（ＭＩＮ１＋ＭＩＮ２）／２ 骨梁の強度＝ＭＡＸ／ＭＩＮ このように、パワースペクトルの領域での総和のピーク
値とその両側に存在する極小値とを求め、該ピーク値を
２つの極小値の平均値で除算した値を骨梁の強度とする
処理を行う。

【００７４】図１１においては、腰椎の縦方向の骨梁、
横方向の骨梁に対して、２つのピーク値が生じており、
これらを夫々「ＭａｘＶ」、「ＭａｘＨ」とする。さら
に、縦、横方向の骨梁のピーク点の両側に存在する一方
の極小値、縦、横方向の骨梁のピーク点の両側に存在す
る他方の極小値を夫々「Ｍｉｎ１」、「Ｍｉｎ２」とす
る。これらを式で示すと以下のようになる。即ち、 ＭａｘＶ＝縦方向の骨梁のピーク値 ＭａｘＨ＝横方向の骨梁のピーク値 Ｍｉｎ１＝縦、横方向の骨梁の両側に存在する一方の極
小値 Ｍｉｎ２＝縦、横方向の骨梁の両側に存在する他方の極
小値 となる。

【００７５】したがって、図１１に示した横方向の骨梁
の強度は、以下のようになる。 Ｍｉｎ＝（Ｍｉｎ１＋Ｍｉｎ２）／２ 横方向の骨梁の強度＝ＭａｘＨ／Ｍｉｎ 一般に、パワースペクトル値が大きいほど、対応する周
波数の骨梁の存在状態が当該周波数を呈するように整然
としているため、Ｍａｘを骨梁の強度として定量化すれ
ば十分である。

【００７６】しかしながら、ＭＡＸが骨梁の強度を表す
パラメータとしこれを強度情報として採用してもよい
が、この値はＸ線撮影時の全体的な画像の明るさに比例
する値であるため、本実施形態では、この影響を除去す
るためにＭＩＮの値を基準にして骨梁の強度を定量化し
ている。

【００７７】また、骨部が存在する部位によっては、骨
梁の方向が縦方向や横方向ではなく、斜め方向の場合も
あるが、この場合においても、パワースペクトルの領域
における総和のピーク値とその両側に存在する極小値と
を求め、２つの極小値の平均値を該ピーク値で除算した
値を骨梁の強度とする処理を行うことによって、骨梁の
強度を測定することができる。

【００７８】図１２に、実際の腰椎の骨梁画像の計測結
果例を示す。上述したように、腰椎は縦方向および横方
向に骨梁が存在するため、骨梁の強度が大きな場合、図
１２（ａ）に示すように、０度（１８０度）および９０
度近辺に強いピークが生じる。

【００７９】これに対し、図１２（ｂ）に示す計測結果
においては、０度（１８０度）および９０度近辺にピー
クが見られなく、骨梁の強度が小さい状態であることを
示している。

【００８０】以上のような処理によって、骨梁の強度情
報を定量化できることになる。なお、ＣＰＵ１は、診断
等に用いるため骨梁強度の情報をＲＡＭ３のワークエリ
アに格納するか、または、ＶＲＡＭ５に格納してディス
プレイ１３に表示する。

【００８１】次に、ステップＳ１６２でＣＰＵ１が行
う、骨梁構造の特徴量である骨梁の幅情報の取得処理に
ついて説明する。 Ｄ−３）「骨梁幅情報取得」 まず、前述した処理によって取得した骨梁方向に垂直な
方向のパワースペクトル分布を取得する。

【００８２】このためには、ＣＰＵ１は、ステップＳ１
３２で求めた解析対象領域のパワースペクトルをＲＡＭ
３から獲得し、さらに、ステップＳ１４２で取得した骨
梁方向に垂直な方向のパワースペクトル分布を取得する
ように、画像解析プログラムを作成しておけばよい。

【００８３】図１３に、このようにして取得したパワー
スペクトル分布の一例を示す。図１３は、横軸に周波数
（以下、周波数は空間周波数を意味する）、縦軸にパワ
ースペクトルをとったグラフであり、周波数「５（本／
ｍ）」近辺で、パワースペクトルが最大となる単峰性の
分布となっている。

【００８４】さて、今、以下の式で定義されるＹ、Ｚを
夫々、「平均周波数」、「指定範囲周波数」と称し、こ
れらを骨梁の幅を定量化する値とする。なお、「指定範
囲周波数」に１００を乗じて１００分率の計算を行って
いるが、これは後の説明の便宜のためであり、必ずしも
１００を乗じて「指定範囲周波数率」とする必要はな
い。

【００８５】なお、これらの値が骨梁の幅を示す指標と
なる理由については、後に説明する。

【００８６】

【数２】 但し、Ｆ（ｆ，θ）は、パワースペクトル値を極座標で
表現した関数、ｆは、周波数である。また、θは、回転
角度であって、取得した骨梁方向における骨梁構造の情
報のスペクトル分布が現れる方向、例えば、取得した骨
梁方向に垂直な方向に対応する。なお、ｆ１〜ｆ２は、
Ｙを求めるために予め指定した周波数範囲である。

【００８７】

【数３】 但し、Ｆ（ｆ，θ）は、パワースペクトル値を極座標で
表現した関数、ｆは、周波数である。また、θは、回転
角度あって、取得した骨梁方向における骨梁構造の情報
のスペクトル分布が現れる方向、例えば、取得した骨梁
方向に垂直な方向である。なお、ｆ５〜ｆ６やｆ３〜ｆ
４は、Ｚを求めるために予め指定した周波数範囲であ
り、ｆ３〜ｆ４の範囲は、ｆ５〜ｆ６の範囲に含まれ
「ｆ５≦ｆ３＜ｆ４≦ｆ６」なる関係がある。

【００８８】このように計算された、平均周波数Ｙ、指
定範囲周波数Ｚは骨梁の幅を定量化する指標となるが、
以下その理由について説明する。図１４は、系列１から
系列３までの合計４５枚の腰椎画像のグループのパワー
スペクトルを正規化した値の平均値をプロットとしたグ
ラフである。まず、これについて説明する。

【００８９】系列１、２、３は、夫々、ＢＭＤ（Bone M
ineral Density) の値が小さい１５枚の腰椎画像、ＢＭ
Ｄの値が中くらいの１５枚の腰椎画像、ＢＭＤの値が大
きい１５枚の腰椎画像の３つのグループである。

【００９０】なお、ＢＭＤは、単位体積当たりのミネラ
ルの多さを示し、骨の幅と関連のある値であって、外観
から見える骨梁の物理的な太さを示すデータではない。
まず、各系列（グループ）において、縦方向の骨梁情報
が現れる方向の周波数１〜１４（本／解析対象画像サイ
ズ）でのパワースペクトル値の正規化を行う。

【００９１】なお、ここでの正規化は、グループを構成
する１５枚の各画像における各周波数１〜１４でのパワ
ースペクトル値の総和を１００として、各画像毎に、各
周波数１〜１４でのパワースペクトル値を、パワースペ
クトルの総和で除算し１００を掛けることにより行う。

【００９２】そして、この正規化した値を各グループで
平均して求めた平均値を、周波数ごとにプロットしたも
のが、図１４に示すグラフである。図１４では、系列１
を丸記号、系列２を四角記号、系列３を三角記号でプロ
ットしている。

【００９３】図１４を見て分かるように、周波数７〜１
４では、ＢＭＤの値が大きいほど、パワースペクトルの
値が大きくなっている。これは、周波数７〜１４程度
の、一般には太めといえる骨梁が、ＢＭＤの値が大きい
ほど多く存在するためである。

【００９４】したがって、ＢＭＤの値の大きさが、太め
の骨梁の多さ（各骨梁幅の大きさ）と相関関係があると
いえるため、ＢＭＤの値の大きさに対応して大きな値と
なる何らかの指標を導入して骨梁の幅を定量化するため
に、上記Ｙ、Ｚを採用した。

【００９５】図１５に、ＢＭＤと平均周波数Ｙとの関係
例を示す説明図を示す。横軸はＢＭＤ、縦軸はｆ１＝
１、ｆ２＝１４として計算した平均周波数Ｘの値を示
す。

【００９６】本グラフを数値解析した結果、相関係数は
約0.60なり、ＢＭＤの値が大きくなると、平均周波数Ｙ
が大きくなることが確認された。また、図１６に、ＢＭ
Ｄと指定範囲周波数率Ｚとの関係例を示す説明図を示
す。

【００９７】横軸はＢＭＤ、縦軸はｆ３＝７、ｆ４＝１
４、ｆ５＝１、ｆ６＝１４として計算した指定範囲周波
数率Ｚの値を示す。本グラフを数値解析した結果、相関
係数は約0.62となり、ＢＭＤの値が大きくなると、指定
範囲周波数率Ｚが大きくなることが確認された。なお、
上記ｆ２、ｆ６の値は上述した値に限られなく、これら
の値を大きくして高い周波数領域に対する計算を行い測
定精度を高めてもよいことは言うまでもない。

【００９８】以上のように、平均周波数Ｙや指定範囲周
波数率Ｚは、ＢＭＤの値の大きさに対応して大きな値と
なり、骨梁の幅を定量化するための指標となる。即ち、
平均周波数や指定範囲周波数を求めることにより、骨梁
の幅の定量化を行える。

【００９９】なお、ＣＰＵ１は、診断等に用いるため骨
梁幅の情報をＲＡＭ３のワークエリアに格納するか、ま
たは、ＶＲＡＭ５に格納してディスプレイ１３に表示す
る。なお、本実施形態において、記憶手段は、ＨＤＤ
４、出力手段は、ステップＳ５２を少なくとも含むステ
ップ、、画像処理手段は、ステップＳ１３２、１４２、
１５２、１６２に対応し、また、請求項１５記載の方法
は、図９に示すステップＳ１３２、１４２、１５２、１
６２を含むステップに対応する。

【０１００】これまで説明してきたように、本発明によ
れば、骨梁構造の状態を示す、骨梁の方向、強度、幅の
定量化や骨粗しょう症の診断を自動的に行う装置および
方法を実現できる。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１記載
の発明は、指示手段を介して画像解析の対象となる骨梁
画像の方向を指定することにより、解析することが無意
味な方向についての解析処理を行わなくてもすむように
なるため、画像解析時間の短縮化に寄与する。

【０１０２】請求項２記載の発明によれば、指示手段の
操作により方向を直接指定可能となることから、部位の
異なる骨部画像を解析可能とし、画像解析精度の向上も
図れる。

【０１０３】請求項３記載の発明によれば、骨部の部位
を指定することによって操作に不慣れな者でも診断を行
えるようになる。請求項４記載の発明によれば、方向の
指定にパワースペクトル分布領域を用いることにより方
向だけでなく周波数成分（画像の濃淡や線の大きさ）の
特徴を画像解析の対象とすることができる。

【０１０４】請求項５記載の発明によれば、特定方向の
骨梁画像の密度がパワースペクトルの値で示され、この
値を比較することにより骨粗しょう症の程度を判断する
ことができるようになる。請求項６記載の発明によれ
ば、骨梁構造の特徴量から骨塩量が簡単に導かれるの
で、これら２つの特徴量の取得時間が短縮される。

【０１０５】請求項７記載の発明によれば、骨梁構造の
特徴量は骨粗しょう症の程度を表すことから、診断内容
と対応づけることで、骨梁構造の特徴から診断内容を導
き出し、これにより情報処理装置を用いた骨粗しょう症
の診断が可能となる。

【０１０６】請求項８記載の発明によれば、画像解析時
間を短縮しつつ、かつ、バリエーションに富んだ画像解
析を実行することが可能になる。さらに、請求項９以降
の発明によれば、以下に示すような効果がある。

【０１０７】請求項９記載の発明によれば、画像処理手
段によって、自動的に骨梁構造の状態が定量化されるた
め、診断の便宜に供する骨粗しょう症診断装置が実現で
きる。また、請求項１０記載の発明によれば、骨梁構造
の定量化された値は骨粗しょう症の程度を表すことか
ら、診断内容と対応づけることで骨粗しょう症の診断が
可能となる。

【０１０８】また、請求項１１記載の発明によれば、画
像処理手段は、Ｘ線撮影画像に対するパワースペクトル
分布を示すための２次元周波数平面を、動径を周波数、
および、予め定めた基準軸からの回転角度をパワースペ
クトル分布の存在方向とする極座標で表現し、該極座標
平面を、異なった回転角度と同一の周波数範囲で規定さ
れる複数個の領域に分割し、各領域毎にパワースペクト
ルの総和を演算する処理、および、該演算結果がピーク
を示す領域に対応する角度情報が示す方向に垂直な方向
を骨梁の方向とする処理を行うことで、骨梁の方向を自
動的に取得可能な骨粗しょう症診断装置を実現できる。

【０１０９】さらに、請求項１２記載の発明によれば、
画像処理手段は、Ｘ線撮影画像に対するパワースペクト
ル分布を示すための２次元周波数平面を、動径を周波
数、および、予め定めた基準軸からの回転角度をパワー
スペクトル分布の存在方向とする極座標で表現し、該極
座標平面を、異なった回転角度と同一の周波数範囲で規
定される複数個の領域に分割し、各領域毎にパワースペ
クトルの総和を演算する処理、および、該演算結果のピ
ーク値とその両側に存在する極小値とを求め、２つの極
小値の平均値を該ピーク値で除算した値を骨梁の強度と
する処理を行うことで、骨梁の強度情報を自動的に取得
可能な骨粗しょう症診断装置を実現できる。

【０１１０】さらにまた、請求項１３および１４のいず
れかに記載の発明によれば、画像処理手段は、Ｘ線撮影
画像中の骨梁の存在方向に垂直な方向のパワースペクト
ルの値を、極座標関数Ｆ（ｆ，θ）で表現し、これを用
いて平均周波数Ｙや指定範囲周波数Ｚを求めることによ
って、骨梁の幅情報を自動的に取得可能な骨粗しょう症
診断装置を実現できる。

【０１１１】また、請求項１５記載の発明によれば、Ｘ
線撮影画像に対するパワースペクトル分布を示すための
２次元周波数平面を、動径を周波数、および、予め定め
た基準軸からの回転角度をパワースペクトル分布の存在
方向とする極座標で表現し、該極座標平面を、異なった
回転角度と同一の指定された周波数範囲で規定される複
数個の領域に分割し、各領域毎にパワースペクトルの総
和を演算して、該演算結果がピークを示す領域に対応す
る角度情報が示す方向に垂直な方向を骨梁の方向とし
て、骨梁の方向を自動取得可能とし、さらに、骨梁方向
やこれに垂直な方向のパワースペクトル分布を用いるこ
とによって、他の骨梁構造の状態を定量化する骨粗しょ
う症診断方法が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる実施形態のシステム構成を示す
ブロック図である。

【図２】ＣＰＵ１が実行する処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図３】ＣＰＵ１が実行する処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図４】ＣＰＵ１が実行する処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図５】方向の指示に用いる表示画面の一例を示す説明
図である。

【図６】画像特徴量とＢＭＤの値の相関関係を示す説明
図である。

【図７】ディスプレイへの表示例を示す説明図である。

【図８】第２の実施形態において、ＣＰＵ１が実行する
処理手順を示すフローチャートである。

【図９】骨梁構造の定量化を行う処理手順を示すフロー
チャートである。

【図１０】パワースペクトルを用いた演算処理を説明す
るための説明図である。

【図１１】パワースペクトル分布の角度依存性の一例を
示す説明図である。

【図１２】Ｘ線撮影画像から得た、パワースペクトル分
布の角度依存性の一例を示す説明図である。

【図１３】ある骨梁方向と垂直な方向のパワースペクト
ル分布の一例を示す説明図である。

【図１４】実際のＸ線撮影画像から得た骨梁画像におい
て、骨梁情報が現れる方向のパワースペクトル分布の角
度依存性の一例を示す説明図である。

【図１５】ＢＭＤと平均周波数との関係を示す説明図で
ある。

【図１６】ＢＭＤと指定範囲周波数率との関係を示す説
明図である。

【図１７】診断メッセージテーブルの一例の説明図であ
る。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ ２ ＲＯＭ ３ ＲＡＭ ４ ＨＤＤ ５ ＶＲＡＭ ６、７、８ Ｉ／Ｏ １０ 画像処理装置 １１ キーボード １３ ディスプレイ １４ スキャナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷川 学 静岡県富士市鮫島２番地の１ 旭化成工業 株式会社内 (72)発明者 福永 仁夫 岡山県倉敷市二子193−１

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 骨部のＸ線撮影結果から得られる画像を
   画像解析して骨梁構造の状態を定量化する骨粗しょう症
   診断装置において、 測定対象の骨梁の方向を指示する指示手段と、 当該指示された方向についての骨梁画像を画像解析する
   画像処理手段と、 当該画像解析の結果を定量化する情報処理手段とを具え
   たことを特徴とする骨粗しょう症診断装置。
2. 【請求項２】 前記指示手段は直接方向を指示すること
   を特徴とする請求項１に記載の骨粗しょう症診断装置。
3. 【請求項３】 前記指示手段は、骨部の部位と、該部位
   に好適な前記方向とを関連付けたテーブル情報を有し、
   骨部の部位の形態で指示を外部から受け付け、前記テー
   ブル情報により骨部の部位を前記方向に変換し、前記画
   像処理手段に指示することを特徴とする骨粗しょう症診
   断装置。
4. 【請求項４】 前記画像処理手段は画像解析としてスペ
   クトル解析を実行し、前記指示手段はパワースペクトル
   分布領域を部分的に指示することにより前記方向を指示
   することを特徴とする請求項１に記載の骨粗しょう症診
   断装置。
5. 【請求項５】 指示されたパワースペクトル分布領域に
   ついてのパワースペクトルの値を用いて、前記骨梁構造
   の特徴量を計算することを特徴とする請求項４に記載の
   骨粗しょう症診断装置。
6. 【請求項６】 前記情報処理手段により定量化される特
   徴量と、骨塩量の間に対応関係を定めておき、該対応関
   係を用いて前記情報処理手段は骨塩量を取得することを
   特徴とする請求項１に記載の骨粗しょう症診断装置。
7. 【請求項７】 前記情報処理手段により定量化される特
   徴量と、診断内容の間に対応関係を定めておき、該対応
   関係を用いて前記情報処理手段は診断内容を取得し、該
   診断内容を表示する表示手段をさらに具えたことを特徴
   とする請求項１に記載の骨粗しょう症診断装置。
8. 【請求項８】 骨部のＸ線撮影結果から得られる画像を
   画像解析装置により画像解析して骨梁構造の状態を定量
   化する骨粗しょう症診断方法において、 測定対象の骨梁の方向をパワースペクトル分布領域の形
   態で前記画像解析装置に指示し、 該画像処理装置で当該指示された分布領域についてのパ
   ワースペクトルの値を用いて骨梁構造の特徴量を計算す
   ることを特徴とする骨粗しょう症診断装置の骨粗しょう
   症診断方法。
9. 【請求項９】 骨部のＸ線撮影画像が与えられると、該
   Ｘ線撮影画像を画像処理して骨梁構造の状態を定量化す
   る骨粗しょう症診断装置であって、 前記Ｘ線撮影画像に基づいて、骨梁構造の状態を定量化
   する画像処理を行う画像処理手段と、該定量化結果を参
   照し、定量化結果を少なくとも含む情報の出力処理を行
   う出力手段とを備える骨粗しょう症診断装置。
10. 【請求項１０】 請求項９において、さらに、前記定量
    化された値と骨粗しょうの診断内容との対応関係を登録
    した記憶手段を設け、 前記出力手段は、前記記憶手段の登録内容を参照して、
    得られた定量化結果に対応する診断内容を出力する処理
    を行うことを特徴とする骨粗しょう症診断装置。
11. 【請求項１１】 請求項９および１０のいずれかにおい
    て、 前記画像処理手段は、骨梁構造の状態である骨梁の方向
    を定量化するために、前記Ｘ線撮影画像に対するパワー
    スペクトル分布を示すための２次元周波数平面を、動径
    を周波数、および、予め定めた基準軸からの回転角度を
    パワースペクトル分布の存在方向とする極座標で表現
    し、該極座標平面を、異なった回転角度と同一の周波数
    範囲で規定される複数個の領域に分割し、 各領域毎にパワースペクトルの総和を演算する処理、お
    よび、該演算結果がピークを示す領域に対応する回転角
    度が示す方向に垂直な方向を骨梁の方向とする処理を行
    う、ことを特徴とする骨粗しょう症診断装置。
12. 【請求項１２】 請求項９および１０のいずれかにおい
    て、 前記画像処理手段は、骨梁構造の状態である骨梁の強度
    を定量化するために、前記Ｘ線撮影画像に対するパワー
    スペクトル分布を示すための２次元周波数平面を、動径
    を周波数、および、予め定めた基準軸からの回転角度を
    パワースペクトル分布の存在方向とする極座標で表現
    し、該極座標平面を、異なった回転角度と同一の周波数
    範囲で規定される複数個の領域に分割し、 各領域毎にパワースペクトルの総和を演算する処理、お
    よび、該演算結果のピーク値とその両側に存在する極小
    値とを求め、２つの極小値の平均値を該ピーク値で除算
    した値を骨梁の強度とする処理を行う、ことを特徴とす
    る骨粗しょう症診断装置。
13. 【請求項１３】 請求項９および１０のいずれかにおい
    て、 前記画像処理手段は、骨梁構造の状態である骨梁の幅を
    定量化するために、前記Ｘ線撮影画像中の骨梁の存在方
    向に垂直な方向のパワースペクトルの値を、極座標関数
    Ｆ（ｆ，θ）（但し、ｆは、周波数、θは、パワースペ
    クトル分布の存在方向に対応する回転角度）で表現し、
    予め定めた周波数範囲ｆ１からｆ２において、 Ｙ＝（Σｆ・Ｆ（ｆ，θ））／ΣＦ（ｆ，θ）（但し、
    Σは、ｆ１からｆ２までの総和を取ることを意味する）
    を求め、求めたＹ（平均周波数）を骨梁の幅とする処理
    を行う、ことを特徴とする骨粗しょう症診断装置。
14. 【請求項１４】 請求項９および１０のいずれかにおい
    て、 前記画像処理手段は、骨梁構造の状態である骨梁の幅を
    定量化するために、前記Ｘ線撮影画像中の骨梁の存在方
    向に垂直な方向のパワースペクトルの値を、極座標関数
    Ｆ（ｆ，θ）（但し、ｆは、周波数、θは、パワースペ
    クトル分布の存在方向に対応する回転角度）で表現し、
    予め定めた周波数範囲ｆ５からｆ６に包含される、指定
    された周波数範囲ｆ３からｆ４において、 Ｚ＝Σｆ・Ｆ（ｆ，θ）／ΣＦ（ｆ，θ）（但し、最初
    のΣは、ｆ３からｆ４までの総和、次のΣは、ｆ５から
    ｆ６までの総和を取ることを意味する：ｆ５≦ｆ３＜ｆ
    ４≦ｆ６）を求め、求めたＺ（指定範囲周波数）を骨梁
    の幅とする処理を行う、ことを特徴とする骨粗しょう症
    診断装置。
15. 【請求項１５】 骨部のＸ線撮影画像が与えられると、
    該Ｘ線撮影画像を画像処理して骨梁構造の状態を定量化
    する骨粗しょう症診断方法であって、 骨梁構造の状態である骨梁の方向を定量化するために、 前記Ｘ線撮影画像に対するパワースペクトル分布を示す
    ための２次元周波数平面を、動径を周波数、および、予
    め定めた基準軸からの回転角度をパワースペクトル分布
    の存在方向とする極座標で表現し、該極座標平面を、異
    なった回転角度と同一の周波数範囲で規定される複数個
    の領域に分割し、 各領域毎にパワースペクトルの総和を演算して、該演算
    結果がピークを示す領域に対応する角度情報が示す方向
    に垂直な方向を骨梁の方向とし、 さらに、得られた骨梁方向と垂直方向のパワースペクト
    ル分布を用いて、他の骨梁構造の状態を定量化する、骨
    粗しょう症診断方法。