JP2000308633A - 扇形ビーム二重エネルギｘ線吸光光度分析を使用した体構成の決定 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ線の線形形状分布を使用して体構成解析を
行う場合の精度を向上させる。 【解決手段】 本発明によれば、測定システムの幾何学
的形状に起因するマスの倍率及びその他の影響を補正す
る信号処理及び二重エネルギ扇形形状分布のＸ線を使用
して真の体構成を推定する。ビームハードニング及びそ
の他の影響に起因する不正確性を回避するために、夫々
の光路に沿っての減衰物質の厚さを実験的に得られた測
定値から派生された四次元ルックアップテーブルを使用
して決定する。扇形形状のＸ線分布を使用することに起
因するマス倍率効果を補正するために、別のルックアッ
プテーブル及びテーブルエントリ間の補間を使用して投
影されたマスを真のマスへ変換させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被験者又は物体の
内部特性を決定するためにＸ線を使用する技術分野に関
するものであって、さらに詳細には、体全体及び局部の
構成を決定するために二重エネルギＸ線吸光光度分析を
使用する技術に関するものである。更に詳細には、本発
明は、このような目的のためにＸ線の扇形形状分布を使
用する技術分野に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】生きている人間被験者の体構成（例え
ば、脂肪マス、無脂肪マス等）を決定することは、多様
な予測、診断及びモニタ目的のために医学的な有用性を
有するものであるものとして認識されている。体構成
は、又、Ｘ線が人間でない物体又は無生の物体を照射す
る場合にも興味のあるものである場合がある。ある目的
のためには、全体的な体の構成が測定又は推定され、一
方他の目的の場合には、例えば手足、臀部等の体の一部
の構成に興味がある。

【０００３】二重エネルギＸ線吸光光度分析（ＤＸＡ）
を使用するシステムは、例えば骨ミネラル密度（ＢＭ
Ｄ）等のパラメータを測定又は推定するために長い間使
用されており、例えば、ＱＤＲ４５００及びＱＤＲ２０
００製品系列等の商品名で本願出願人から市販されてい
るシステム等がある。例えば定量的コンピュータ援助型
トモグラフィ（ＱＣＴ）及び照射源としてアイソトープ
を使用する単一光子吸光光度法（ＳＰＡ）等のその他の
タイプのシステムはＢＭＤ測定のためにはそれ程使用さ
れていない。体全体又はその一部の領域に対しての体構
成を測定又は推定するためにＤＸＡシステムも使用され
ている。例えば、Ｋｅｌｌｙ ＴＬ、Ｂｅｒｇｅｒ
Ｎ、Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ ＴＬ、Ａｐｐｌ． Ｒａｄ
ｉａｔ． Ｉｓｏｔ．、Ｖｏｌ．４９、Ｎｏ．５／６、
５１１−５１３頁、１９８８；Ｆｕｅｒｓｔ Ｔ及びＧ
ｅｎａｎｔ ＨＫ（１９９６）、ホロジックＱＤＲ４５
００での体構成及び全体的骨マスの評価（Ｅｖａｌｕａ
ｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｄｙ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
ａｎｄ ｔｏｔａｌ ｂｏｎｅ ｍａｓｓ ｗｉｔｈｔ
ｈｅ Ｈｏｌｏｇｉｃ ＱＤＲ４５００）、Ｏｓｔｅｏ
ｐｏｒｉｓｉｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ６、ｓ
２０２；Ｐｒｉｎｃｅ Ｒ、Ｐｒｉｃｅ Ｒ．Ｇｕｔｔ
ｅｒｉｄｇｅ Ｄ、Ｒｅｔａｌｌａｃｋ Ｒ、Ｄｉｃｋ
Ｉ、Ｌｅｍｍｏｎ Ｊ、Ｈａｌｌ Ｓ、ＬｅＤａｉｎ
Ｓ．１９９５、ホロジックＱＤＲ２０００とＱＤＲ４
５００Ａとの間の骨ミネラル密度測定の比較（Ｃｏｍｐ
ａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｂｏｎｅ ｍｉｎｅｒａｌ ｄｅ
ｎｓｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｂｅｔｗｅｅｎ
ｔｈｅ Ｈｏｌｏｇｉｃ ＱＤＲ２０００ ａｎｄＱ
ＤＲ４５００Ａ）、Ｊ． Ｂｏｎｅ Ｍｉｎｅｒ． Ｒ
ｅｓ． １０（補遺１）：ｓ２７２；Ｋｅｌｌｙ Ｔ
（１９９６）、全体向上：体構成オプションＱＤＲイン
サイトがある場合及びない場合のＱＤＲ−４５００Ａ及
びＱＤＲ−４５００Ｗユーザが入手可能なフリーソフト
ウエアアップグレード、骨ミネラル測定における新しい
発展（Ｎｅｗ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｂｏ
ｎｅ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｍｅｓｕｒｅｍｅｎｔｓ）、Ｖ
ｏｌ．７、１５頁等を参照すると良い。あるＤＸＡシス
テムは単一のペンシルビーム形状の照射ビームを使用し
ており、それは、典型的に、直線的な態様で体をスキャ
ニング即ち走査し、且つ矩形状のピクセルマトリクスの
形態に配列されている多数のピクセル位置の各々におい
て二重エネルギ測定値を採取する。例えばＱＤＲ−４５
００Ａシステム等のその他のシステムはより幅の広い扇
形形状のＸ線分布を使用し、且つ、典型的に体の長さ方
向に沿って３つのスキャニングの形態で体全体をスキャ
ニングすることが可能であり、それらを結合して体の幅
全体を包含するのに充分に広い単一の扇形形状分布での
スキャニングの効果をシミュレーションするものであ
り、それは本願出願人に譲渡されている米国特許第５，
７４８，７０５号に記載されている。この特許及び上掲
した刊行物はその全体を引用によって本明細書に取込
む。

【０００４】体構成の測定のためにペンシルビームシス
テムが使用される場合には、基本的に平行な経路に沿っ
て伝搬するＸ線の強度を測定することによって全てのピ
クセルに対する減衰測定値を採取する。然しながら、扇
形形状のＸ線分布を有するシステムが使用される場合に
は、体脂肪の計算を複雑なものとさせ且つ不正確性を導
入する可能性のある幾何学的及びその他のファクタが存
在している。このようなファクタを考慮するために、ホ
ロジック（Ｈｏｌｏｇｉｃ）社はその４５００Ａシステ
ムに対する体構成オプションを提供している。このオプ
ションは１９９６年に導入されて以来米国内において商
用目的のために使用されているが、扇形形状のＸ線分布
を使用するシステムにおける体構成解析を改善するため
に更なる改善を行う必要性が存在している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点に
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、扇形形状のＸ線分布を使用するシステムに
おいて体構成の解析を行うことが可能な改良した技術を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＱＤＲ４５０
０Ａシステム用の１９９６オプションにおいて考慮され
ていたファクタのみならず、システムの幾何学的形状か
ら発生するマス倍率効果（ｍａｓｓ ｍａｇｎｉｆｉｃ
ａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ）をも考慮するＸ線の扇形
形状分布を使用するＤＸＡシステムにおける体構成の解
析を行う新たな技術を提供している。本発明技術は、Ｘ
線供給源からＸ線検知器への光路に沿ってのマス（即
ち、体の一部等）の位置が変化することによって測定さ
れたマスにおける見掛けの変化を考慮し、且つこのよう
な見掛けのマスにおける変化に対する補正を行うための
効果的な手法を見つけ出すことによって精度を著しく改
善することが可能であるという知見に基づくものであ
る。

【０００７】例えば、仰向けの被験者が横たわる被験者
テーブルを有するＤＸＡシステムと共にＸ線の扇形形状
分布が使用される場合には、倍率効果が発生し、それは
テーブルにより近いマス要素をテーブル表面からより遠
くに位置している同一のマス要素よりも一層強く重み付
けさせる（即ち、より大きなマス、即ち体積又は質量を
有するように見える）。従って、１単位のマスは、テー
ブル表面上においては１単位として正確に測定される
が、テーブル表面上方のある高さにおいては１単位より
小さなマスとして測定される。テーブル表面上の仰向け
の被験者の場合には、被験者の背中側のマス要素は被験
者の腹部における同一のマス要素よりもより大きなマス
であるように見える。従来は、測定されたマスは平均寸
法のものに対し公称的に正しいものであるようにキャリ
ブレイション即ち較正が行われていたが、薄いものに対
するマスに対しては過剰評価となる場合があり且つ厚手
のものに対するマスに対しては寡少な評価となる場合が
ある。本発明においては、このような従来技術の欠点を
解消し、体構成の正確な測定又は評価を行うことを可能
としている。

【０００８】

【発明の実施の態様】図１乃至３を参照して説明する
と、例えばＱＤＲ４５００Ａ製品等のＤＸＡシステム１
０は、被験者テーブル１２を有しており、それは図示例
の場合においては水平であり且つ平坦状のものと考える
ことが可能な支持表面１４を有している。人間被験者２
６が支持表面１４上に仰向けに横たわっており、被験者
の長さ方向は例えばｚ軸として定義される水平長手軸に
沿って延在している。Ｃアーム１６は夫々テーブル１０
の下方及び上方に延在する部分１６ａ及び１６ｂを有し
ており、且つ被験者Ｈの長さ方向に沿ったｚ軸と平行に
移動するために適宜の構成体（不図示）に装着されてい
る。Ｃアームの下側部分１６ａはＸ線供給源２０を担持
しており、それはＸ線を射出することが可能であり、そ
のＸ線はコリメータ２２によって、ｚ軸に直交する面に
ならって扇形形状分布２４に整形される。このＸ線分布
はその角度範囲にわたって連続的なものとすることが可
能であり、又は複数個の個別的なより幅の狭いビームか
ら構成するか又は構成されるものと考えることが可能で
ある。Ｘ線分布２４は被験者を包含しており且つＸ線検
知器２８へ入射し、該検知器は複数個の個別的なＸ線要
素３０からなるアレイを有するか、又は検知器に沿って
の異なる位置に対する測定を行うことの可能な連続的な
検知器とするか、又は別の形態のＸ線検知器とすること
が可能である。Ｃアーム１６がｚ軸に沿って移動する
と、Ｘ線分布２４が被験者２６をスキャニングし且つＸ
線検知器２８が一連の生のＸ線データからなるラインを
発生する。各ラインは、ｚ軸に沿って移動するＣアーム
の特定の位置に対応しており、且つ各々がそのラインに
おける夫々のピクセルに対応している多数の個別的な測
定値を有しており、Ｘ線が供給源２０から夫々のピクセ
ル位置へ伝搬する場合にこうむる減衰を表している。例
えば、各ラインに対する各夫々の検知器要素３０からピ
クセル測定値が得られる。

【０００９】ＤＸＡシステムは高エネルギ測定値Ｈと低
エネルギ測定値Ｌとを取り、従って各ピクセル測定値は
高エネルギ測定値Ｈと低エネルギ測定値Ｌとを有してい
る。このことは、例えば、Ｘ線管を迅速にスイッチング
させ及び／又は被験者２６に到達する前にＸ線の中又は
外に適宜のフィルタを回転又はその他の態様で移動させ
ることによってより高い範囲とより低い範囲との間で供
給源２０からのＸ線のエネルギレベルを迅速に交番させ
ることによるか、又は比較的広いＸ線エネルギ範囲を発
生させるべく供給源２０を動作させるが図３に示したよ
うな矩形状のアレイ内の各ピクセル位置に対しＨ及びＬ
測定値を発生するためのエネルギ範囲の間で区別するこ
との可能なＸ線検知器２８を使用することによって行う
ことが可能である。夫々のピクセル位置に対するＨ及び
ＬのＸ線測定値は当該技術分野において公知の如くコン
ピュータで処理されて例えばＢＭＤ等のパラメータの推
定値を派生する。

【００１０】図１及び２は被験者全体を包含させるのに
充分に広いＸ線分布２４を示しており、且つｚ軸に沿っ
てのみ移動するＣアーム１６を示しているが、典型的
に、このような広いＸ線分布は、数回（例えば、３回）
の相次ぐスキャニングでｚ軸に沿ってスキャニングを行
う図５ｂに示したようなより幅の狭い角度の分布を使用
して模擬的に実施される。テーブル１２及びＣアーム１
６のうちの少なくとも１つで且つ典型的には両方がスキ
ャニングの間でｚ軸に対して垂直な面内において移動し
Ｘ線原点とテーブル１２との間の垂直距離を一定に維持
し、それにより、図１に示した単一の幅広の分布によっ
て得られるようなＨ及びＬ測定値を与えるためにより幅
の狭い角度のスキャニングの実効的な結合を可能として
いる。

【００１１】分布２４のようなＸ線の発散分布が与えら
れると、テーブル１２上の減衰体の高さが既知であるか
又は測定することが可能である場合には、検知器２８で
得られるＸ線強度測定値から完全にＸ線分布内に存在す
る減衰体のマス（例えば、体又はその一部）を推定する
ことが可能である。何故ならば、検知器２８で測定され
る減衰は投影されたマスの密度ではなく真実のマスの密
度に比例するからである。例えば、テーブル１２上方の
２つの異なる高さの各々におけるＸ線分布２４内に留ま
る一様な厚さの減衰体は各高さにおいて検知器２８での
単位投影面積当たりに測定された同等の減衰を発生する
が、全投影面積は異なる。テーブル１２上方のより低い
高さにおいては、同一の減衰体はテーブル１２上方のよ
り高い高さにおけるものよりも検知器８においてより幅
の広い投影面積を発生する。マスを決定するために検知
器２８における投影面積を乗算する場合には、テーブル
１２上の同一の減衰体の各異なる高さに対して異なるマ
スが計算されることとなり、それは望ましいことではな
い。

【００１２】原理上、１個のピクセルに対して測定され
るＸ線の光路が通過するマスは以下のようにして推定す
ることが可能である。検知器２８によって採取される二
重エネルギ測定値を処理して減衰測定値とし、且つ当該
技術分野において公知の計算を使用して夫々の光路が通
過する物質（例えば、体組織）のカラムの平均密度を推
定するために使用する。高エネルギ（例えば、１４０ｋ
Ｖｂ）用のＸ線測定値は、光路に沿って、即ち与えられ
たピクセル位置に対しての組織の厚さの測定値として使
用することが可能である。測定されたＸ線によってトラ
バースされる物体のマス（ｍａｓｓ）、即ち質量は、以
下のようにして決定することが可能である。

【００１３】ｍａｓｓ＝∫ρｄＶ 尚、ρはｇ／ｃｍ³が単位の密度であり且つｄＶ（ｃｍ³
が単位）は体積差である。この関係は図４において定義
した円筒座標系における三重積分によって表すことが可
能であり、 ｍａｓｓ＝∫∫∫ρ（ｒ，θ，ｚ）ｒｄｒｄθｄｚ 尚、第一及び第三積分は０から∞までであり且つ第二積
分は−πから＋πまでである。半径方向積分を解くため
に、ｒの限界は興味のある物体の密度がＸ線分布内の与
えられた角度においてゼロとなる箇所として定義するこ
とが可能である。テーブル１２上の物体乃至は体２６の
場合には、ｒ_minは分布２４内のＸ線の原点からテーブ
ル１２の上部までの距離である。即ち、 ｒ_min＝Ｔｓｅｃθ 尚、ＴはＸ線の原点からＸ線分布２４の中心におけるテ
ーブル１２の上部までの距離である。ｒの最大値はそれ
に対応して以下のように定義することが可能である。

【００１４】ｒ_max＝Ｔｓｅｃθ＋ｔ（θ，ｚ） 尚、ｔ（θ，ｚ）はＸ線分布２４内の角度θにおけるｒ
の長さに沿っての物体乃至は体２６の厚さである。

【００１５】任意の１個のピクセルに対する測定は光路
に沿ってのものであり、即ちそのカラム内での減衰分布
を直接的に測定する能力がない状態でのある物質からな
るカラムに対するものである。従って、１個のピクセル
位置に対する光路内であり且つ半径方向ｒ（図４で定義
した座標系参照）の方向に延在する平均密度ρ（ｒ，
θ，ｚ）はρ（θ，ｚ）として定義することが可能であ
る。被験者２６全体を光路に入れることを確保するため
に、角度θを−ａｔａｎ（Ｗ／２）から＋ａｔａｎ（Ｗ
／２）ヘ被験者の幅全体にわたって積分し、その場合に
Ｗはテーブル１２の幅であり、且つｚはテーブル１２の
長さＬにわたって積分する。上述した三重積分の限界は
以下の通りである。

【００１６】第一積分に対しては０からＬ；第二積分に
対しては−ａｔａｎ（Ｗ／２）から＋ａｔａｎ（Ｗ／
２）まで；第三積分に対してはＴｓｅｃθから［Ｔｓｅ
ｃθ＋ｔ（θ，ｚ）］まで。

【００１７】半径方向積分は明示的に解くことが可能で
あり、且つ ｍａｓｓ＝∫∫ρ（θ，ｚ）ｔ（θ，ｚ）｛［ｔ（θ，
ｚ）］／２＋Ｔｓｅｃθ｝ｄθｄｚ となり、尚第一積分の限界は（０からＬまで）であり且
つ第二積分の限界は［−ａｔａｎ（Ｗ／２）から＋ａｔ
ａｎ（Ｗ／２）まで］である。これは夫々のピクセル位
置に対する各Ｘ線減衰測定値に対する夫々の半径方向に
沿っての厚さがｔ（θ，ｚ）であり、Ｘ線及び座標系の
原点から距離Ｔにおいて例えばテーブル１２等の平坦な
表面上の被験者又は物体のマス即ち質量に対する一般解
である。厚さｔ（θ，ｚ）は夫々のピクセル位置に対す
る高エネルギ測定値Ｈから推定することが可能であり且
つ減衰即ち密度値ρ（θ，ｚ）は夫々のピクセル位置に
対する高及び低測定値（Ｈ，Ｌ）から推定することが可
能である。

【００１８】ＱＤＲ４５００Ａシステムの場合には、厚
さは、 Ｔ（θ，ｚ）＝［Ａ（Ｅ_H）］／［ｋ（Ｅ_H，ρ）］ に従って推定することが可能であり、尚Ａ（Ｅ_H）は夫
々のピクセル位置に対して測定された高エネルギＸ線減
衰（無次元）であり、且つｋ（Ｅ_H，ρ）は夫々のピク
セル位置に対する測定値を発生する光路によってトラバ
ースされるある物質からなるカラムの線形減衰係数（１
／長さの単位）である。密度ρは夫々のピクセル位置に
対する被験者の％Ｆａｔ推定値を使用して個々のピクセ
ル位置に対して推定することが可能であり、尚％Ｆａｔ
は当該技術分野において公知の如く夫々のピクセル位置
に対する高及び低Ｘ線エネルギ測定値の比から推定され
る。

【００１９】ビームハードニング及びその他のファクタ
の影響等の実際的な理由のために、好適実施例において
は、上述した数式を直接的に解くことによって被験者の
厚さは明示的には決定されない。むしろ、夫々のピクセ
ル位置に対する厚さの値は高及び低Ｘ線減衰測定値、密
度及び被験者の厚さを包含する実験的に確立されている
四次元ルックアップテーブルから決定される。このルッ
クアップテーブルにおける実験値は％Ｆａｔに対するキ
ャリブレイションセット人体模型及びその％Ｆａｔ値に
対応する既知の人間の密度値を使用して決定される。積
分全体は、ピクセル位置の幅に対する角度ステップでの
加算へ変換することによって解かれる。ＱＤＲ４５００
ＡＤＸＡシステムに対する実験値は１９９６年に米国に
おいて市販されたそのシステムに対する体構成オプショ
ンに組込まれており、それを引用によって本明細書に取
込む。その他のシステムに対する対応する値はステップ
人体模型測定の対応する方法を使用して派生することが
可能である。

【００２０】好適実施例においては、特にＱＤＲ４５０
０Ａ等のＤＸＡシステムに対して適したものとしては倍
率効果を直接に考慮することなしになされた体構成推定
値をそれらを倍率効果を考慮する推定値へ変換するプロ
セスにおいて使用することが可能なものである。特に、
投影したマスの真実のマスに対する補正は、別の実験的
に派生されたルックアップテーブルを使用し且つテーブ
ルのエントリに基づいて補正したピクセル位置の値を線
形補間することによって好適実施例に従って実施され
る。このルックアップテーブルの１例は以下の通りであ
る。

【００２１】

【表１】

【００２２】上の表内の値は１９９６年当時のＱＤＲ４
５００Ａシステム用のオプションにおいて市販された体
構成プロセスに基づいて推定された投影マスに対して適
用されるファクタである。そのシステムにおいては、体
全体に対して張る角度は６０゜であり（扇形形状のＸ線
分布の中心から±３０゜）、尚、この角度は患者テーブ
ルの長さに沿っての３つの別々のパスの結果を結合した
結果であり、各パスは実効的に結合された６０゜の扇形
形状のＸ線分布を形成するようにテーブルに対して位置
決めされたより幅の狭い角度の扇形形状のＸ線分布を使
用するものである。例えば、第一パスは−３０゜乃至−
１０゜の範囲をカバーし、中間のパスは−１０゜乃至＋
１０゜の範囲をカバーし、且つ３番目のパスは＋１０゜
乃至＋３０゜の範囲をカバーする。異なるパスに対して
異なる補正係数が必要とされることが予測されるが、実
際に、上述した１９９６年のプロセスは、ピクセル位置
に拘わらずにＸ線検知器２８の各要素３０の物理的寸法
を正規化し、従ってマス位置補正を考慮するための異な
るテーブルに対する必要性を取除くことによって測定値
の角度依存性を既に考慮している。所望により、角度依
存性を考慮するために測定値を正規化する代わりに、よ
り幅の狭い角度のＸ線分布での３つのパスに対して３つ
の別々の実験的に派生されたテーブルを使用することに
よって結果を得ることが可能である。

【００２３】上の表を参照すると、最初の欄はライン番
号である。最初のラインはバージョン番号であり、従っ
て後のバージョンが存在する場合には所望によりＸ線デ
ータへ適用することが可能である。ライン２は補正係数
のライン数（この例では７）及び被験者又は物体に対す
る１組のスキャンデータを構成する３つのパスの位置を
表している。この例においては、１６３が中間パスの中
心ピクセル位置であり、その右側の数字との和（即ち、
１６３−５４＝１０９）は最初のパスにおける最後のピ
クセル位置であり、且つその右側の最後の数との和（即
ち、１６３＋５４＝２１７）は最後のパスにおける最初
のピクセル位置である。１つのライン内のピクセルは０
から開始する番号が付けられている。

【００２４】ライン３乃至９の各々は補正前の投影した
マス推定値（ピクセル位置当たりのグラム数）の形態で
の補正係数及び真のマスを包含している。次の２つの数
（０及び１．１９２）はより幅の狭い角度のＸ線分布で
の第一パスに対する扇形勾配及び投影マスであり、尚勾
配（０）は１つのピクセル位置からラインの始めに向か
って別のピクセル位置へ移動する場合にどのようにして
投影マス（この場合には１．１９２）がピクセル位置数
の関数として変化するかを示した扇形勾配を表してい
る。この例においては、扇形勾配はゼロであるが、その
他の例においては、ゼロである必要はない。最後の２つ
の数字は３番目のパスに対する対応する数字であり、勾
配（０）は、３番目のパスに対するラインの終りに向か
って移動するに従いどのようにして投影されたマスがピ
クセル位置の関数として変化するかを表している。この
例においては、中間のパスに対する勾配もゼロであるも
のと仮定している。

【００２５】上述した表の場合には、任意のピクセル位
置における真のマスＴは以下の関係を使用して表のエン
トリから計算することが可能である。

【００２６】Ｔ＝Ｔ１＋（Ｍ−Ｍ１）＊［（Ｔ２−Ｔ
１）／（Ｍ２−Ｍ１）］ 尚、Ｔ２及びＴ１は投影されたマスＭ２及びＭ１に対応
する真のマスである。与えられたピクセル位置に対する
推定された投影マスＭが表のライン３における投影マス
（１．１９２）よりも小さいものである場合には、Ｍ１
及びＴ１は０にセットされる。Ｍが表の最後のラインに
おける投影マスよりも大きい場合には、表の最後の２つ
のラインは真のマスの計算において使用される。

【００２７】勾配が０でないより一般的な場合において
は、データの各ラインに対する投影マス及びそのライン
内の各ピクセル位置を計算するために線形補間が使用さ
れ、且つ投影マスの補間値を使用して表のどのラインが
適用されるかを決定する。Ｍ１及びＭ２を２つのライン
に対する補間された値であるとし、且つＴ１及びＴ２を
同一の扇形勾配を使用して真のマスに対する補間された
値であるとすると、Ｔに対する上の式はより一般的な場
合に対する補正されたマスを与える。

【００２８】上の表から、あるスレッシュホールド（約
３．８グラム）以下の投影マス値が夫々のピクセル位置
に対するより低い真のマス値に対してマッピングされ、
且つスレッシュホールドより高い投影マス値が夫々のピ
クセル位置に対して段階的により高い真のマス値に対し
てマッピングされることが明らかである。表内のより低
い投影されたマス値はマス要素がより薄いものであるこ
とを表している（即ち、夫々のピクセル位置に対して光
路が通過する物体からなるカラムがより短いものであ
る）。これらのより薄いマス要素は、従来技術において
は不所望に拡大されるものであるが、本発明によっては
上述した表をコンピュータによって使用することによっ
て、効果的に縮小させている。同様に、投影されたマス
のより高い値はマス要素がより厚いものであることを表
す（夫々の光路がＸ線検知器要素へ通過する物質からな
るカラムがより長いものである）。これらのより厚いマ
ス要素は従来技術においては縮小されるものであるが、
上述した表をコンピュータによって使用することにより
これらのより厚いマス要素は再度拡大されて真のマス値
のより良好な推定値を与える。

【００２９】前述した体構成解析が行われる興味のある
領域は被験者の体全体又はその特定の領域とすることが
可能である。局部的な体構成推定値は、例えば、スキャ
ニングした体のＸ線イメージ上において興味のある領域
（ＲＯＩ）を対話的に、グラフィック的に、又はその他
の態様によって得ることが可能である。体構成解析にお
いては、典型的な興味のある領域は手足及び胴体であ
る。ペンシルビームスキャナ及びテーブル１２上の仰向
けの被験者の腕が興味のある領域である例に対して図５
ａ及び６ａに示したように、腕に対する分割線はＸ線供
給源からＸ線検知器への垂直光路に基づいて被験者のイ
メージ上に描くことが可能である。然しながら、扇形形
状のＸ線分布を使用するシステムに対する同一の場合に
おいては、図５ｂ及び６ｂに示したように幾何学的形状
が異なる。この場合における興味のある光路は垂直では
なく傾斜している。興味のある領域が、例えば、胴体
か、又は骨盤及び足領域である場合には、体のイメージ
を表示しているスクリーン上に描画されているＲＯＩ境
界線はペンシルビームシステムと例えばＱＤＲ４５００
Ａなどの発散型Ｘ線分布を使用するシステムに対する関
連する光路の幾何学的形状における差異を考慮すべきで
ある。例えば、図６ａに示したような修正を行うことが
有用なものであることが判明した。この修正は図示した
三角形によって骨盤を画定し、脚部は三角形の下側で且
つ腕を分離するラインの内側の領域として画定し、且つ
胴体は三角形の上側で且つ腕を分離するラインの内側の
領域として画定する。

【００３０】本明細書に開示した方法及びシステムは図
７に概略的に示したＱＤＲ４５００ＡＤＸＡスキャナに
おいて実施化されており、その場合にスキャナ５０は被
験者の体又は物体をスキャニングしてＸ線測定値を発生
し、コンピュータ処理装置がスキャナ５０を制御し且つ
それによって得られたＸ線測定値を対応するプログラム
の下で上述した技術に従って処理し、表示装置５４が例
えば図５ａ及び５ｂにおけるようなイメージの形態で且
つ年齢及び／又はその他の特性によってマッチングされ
た人口統計からの推定値から得られるＢＭＤ推定値のよ
うな数値結果及びグラフの形態でその結果を表示し、且
つ装置５２及び５４はユーザ入力装置５６を介して対話
的に通信を行う。システム構成要素の実際の物理的な配
列状態は図７に示した機能図とは異なる場合がある。

【００３１】上述した説明は主に人間被験者の体構成解
析に関するものであるが、本発明は、例えば生きた動物
や死骸等のその他の物体の体構成解析においても同様に
適用可能であることは明らかである。

【００３２】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に基づいて体構成解析を実施すること
が可能なＤＸＡシステムにおけるＸ線の扇形形状分布を
示した概略断面図。

【図２】 図１のＤＸＡシステムの概略側面図。

【図３】 矩形状マトリクスにおけるピクセルに対して
生のデータ測定値を得るために図１のシステムでスキャ
ニングされる人間被験者を示した概略図。

【図４】 座標系を定義する基準と図１のシステムのテ
ーブル上の被験者との関係を示した概略斜視図。

【図５】 （ａ）及び（ｂ）はペンシルビーム（図５
ａ）及び扇形ビーム（図５ｂ）を使用した場合の差を示
した夫々の概略断面図。

【図６】 （Ａ）及び（Ｂ）は従来のシステム（ａ）と
本発明の体構成解析を適用した場合に使用されるシステ
ム（ｂ）の場合の興味のある領域を画定する２つのシス
テムを示した夫々の概略図。

【図７】 扇形形状のＸ線分布を使用して真の体構成を
推定する場合に有用なシステムを示した概略ブロック
図。

【符号の説明】

１０ ＤＸＡシステム １２ 被験者テーブル １４ 支持表面 １６ Ｃアーム ２０ Ｘ線供給源 ２４ 扇形形状分布 ２８ Ｘ線検知器

フロントページの続き (72)発明者 トーマス エル． ケリー アメリカ合衆国， マサチューセッツ 01834， グローブランド， コールマン ロード 24

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線の扇形形状分布で行ったＸ線測定か
   ら体構成を推定する方法において、 Ｘ線の扇形形状分布及びＸ線検知器で体をスキャニング
   して前記体の二次元投影に適合する夫々のピクセル位置
   に対する二重エネルギＸ線測定値を派生し、 前記Ｘ線測定値を処理して前記夫々のピクセル位置に対
   する投影した体マスの推定値を派生し、 前記投影した体マスの推定値を更に処理して前記Ｘ線分
   布の供給源から前記検知器における夫々の位置への光路
   に沿っての減衰させる物質の位置を考慮して前記夫々の
   ピクセル位置に対し真の体マスの推定値を派生する、上
   記各ステップを有していることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記処理を行う場合
   に、前記夫々のピクセル位置に対する二重エネルギＸ線
   測定値と、密度と、体厚さとを関連付ける実験的に派生
   された第一ルックアップテーブルをコンピュータによっ
   て使用することによりＸ線測定値を投影された体マスの
   推定値と関連付けさせることを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記更なる処理を行
   う場合に、実験的に派生した第二ルックアップテーブル
   をコンピュータによって使用し且つ前記第二ルックアッ
   プテーブル内のエントリ間で必要に応じて前記第二ルッ
   クアップテーブル内のエントリの中間の値に対し補間を
   行って投影された体マスの推定値を真の体マスと関連付
   けることを特徴とする方法。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記体における興味
   のある領域を画定し且つ前記興味のある領域と一致する
   ピクセル位置に対する真の体マスの推定値を使用して前
   記興味のある領域に対する全体的な体マス推定値を派生
   させることを特徴とする方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記興味のある領域
   を画定する場合に、体を表示したイメージ上の興味のあ
   る領域を示しながらユーザ入力から対話的に前記興味の
   ある領域を画定することを特徴とする方法。