JP2004113696A - Bone salt quantity measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は骨塩量測定装置に係り、特にベッドに載置された被検体に対して骨塩量測定を行う装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の骨塩量測定装置は、例えば特許文献1に示されるように、被検体を載せるベッドと、そのベッドを介して上下に設けられるX線発生ユニット及びX線検出ユニットとで構成される。X線発生ユニット及びX線検出ユニットとは走査装置により両者一体的に水平方向に駆動され、ベッドの上の被検体をX線でもって順次走査し、被検体の骨の部分を透過したX線を検出することで骨塩量を測定する。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−192265号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
病院などの医療機関において、放射線管理区域としてのレントゲン室には、比較的大型のレントゲン撮影用機器と、被検体を載置して様々な部位の撮影を行うためのレントゲン撮影用ベッドが設置されている。骨塩量測定装置も放射線管理区域に設置され、医療機関の事情によってはレントゲン撮影機器と同じレントゲン室に設置される。骨塩量測定装置も専用のベッドを具備しているため、レントゲン室内に2台のベッドを設置すると、どうしても室内が混み合い、あるいはその設置自体が不可能になる。
【0005】
このような場合、骨塩量測定装置のベッドをレントゲン撮影用ベッドで兼ねることができればよいが、下記のように、ベッド高さにより骨塩量測定の値が影響を受け、そのままでは兼用が困難である。その様子を図7,図8を用いて説明する。
【0006】
図7において、骨塩量測定装置は、内部にX線発生器16が設けられた下部ユニット14と、X線検出器22が設けられた上部ユニット20とが一体として移動可能に構成される。そして、下部ユニット14と上部ユニット20との間にベッドが配置されるように、ベッド12と骨塩測定装置が組みつけられる。ベッド12上には被検体24が載置される。X線発生器16は、扇状に広がったX線ビーム18を被検体24の腰椎26に照射し、被検体24を透過したX線はX線検出器22で検出される。
【0007】
腰椎の骨塩量を精度よく測定するため、複数の骨、例えば人体の場合、第2腰椎から第4腰椎に対しX線ビームの走査が行われる。すなわち、X線発生器16とX線検出器22とを一体として、腰椎26の並び方向であるY方向にピッチP0のピッチ送りをし、各ピッチ送りごとに設定された走査ラインに沿ってX線ビームを順次走査し、複数の腰椎にX線を順次照射していく。
【0008】
図7(a),(b)は、骨塩量測定装置の動作条件を同一のまま、ベッドの高さが異なった場合に、腰椎26に対するX線ビームの照射がどのように影響を受けるかを比較した図である。ベッド12の高さは、フロア9を基準としている。いま、腰椎の高さの位置におけるX線ビームの照射に着目し、ピッチ送りP0を行ったときの隣接走査ライン間で隣り合うX線ビーム18の通過領域についてその境界の重なりあいを見ると、(a)のベッド高さA0においては、隣り合うX線ビーム18の通過領域がその境界でちょうど一致していて、重なり合いがない。これに対し、(b)のベッド高さA1においては、さきほどのベッド高さA0より高いため、隣り合うX線ビーム18の通過領域がその境界で重なり合い、重複が生ずる。
【0009】
図8(a),(b)は、図7(a),(b)にそれぞれ対応するX線撮像データ100a,100bである。X線撮像データ100a,100bは、第1番目の走査ラインにおけるX線撮像データ102a,102bと、第2番目の走査ラインにおけるX線撮像データ104a,104bと、第3番目の走査ラインにおけるX線撮像データ106a,106bとからなる。(a)の場合は、腰椎の位置において隣接走査ライン間で隣り合うX線ビーム18の通過領域がその境界で揃うので、各腰椎の外形に忠実な撮像データ108a,110a,112a,114aとなる。これに対し、(b)の場合は、腰椎の位置において隣接走査ライン間で隣り合うX線ビーム18の通過領域に重複部分120,122が生ずるので、各腰椎の外形に必ずしも忠実でない撮像データ108b,110b,112b,114bとなる。
【0010】
上記と反対の場合、すなわち、ベッド12の高さが、(a)におけるベッド高さA0よりも低いと、腰椎の位置において隣接走査ライン間で隣り合うX線ビーム18の通過領域に隙間が生じ、各腰椎の外形に必ずしも忠実でない撮像データとなる。
【0011】
このように、骨塩量測定装置においては、ベッドの高さによって、撮像データに重複や隙間が生じて、データの忠実度に差が生ずる。したがって、骨塩量の二次元分布を適正に得るには、骨塩量測定装置にあった適正なベッド高さのベッドを用いることが必要となる。
【0012】
このように、骨塩量測定装置にあった適正なベッド高さのベッド以外のベッド、例えばレントゲン撮影用のベッド等の既にある他のベッドを、そのまま骨塩量測定装置用のベッドとして用いあるいは兼用すると、ベッド高さにより骨塩量の二次元分布が影響を受け、骨塩量の正確な測定が困難なことがある。また、個々のベッド高さを機械的な調整のみで適正なベッド高さに調整するためには、例えば正確なジャッキアップ機構等が必要で、コストが高くなる。
【0013】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、ベッドの高さ調整によらず、骨塩量の二次元分布が適正に得られる骨塩量測定装置を提供することである。本発明の他の目的は、骨塩量測定を行う場合において既存のベッドを利用し、ベッドの高さ調整によらず、骨塩量の二次元分布が適正に得られる骨塩量測定装置を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る骨塩量測定装置は、被検体を載せるベッドと組み合わせて用いられる骨塩量測定装置において、ビーム走査方向と直交するピッチ送り方向に扇状に広がったX線ビームを形成するX線発生器と、前記X線発生器に対して前記ベッドを介して対向配置され、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X線ビームを前記被検体に対して相対的に移動させる機構であって、前記ピッチ送り方向における各ピッチ送り位置ごとに設定された前記ビーム走査方向の走査ラインに沿って前記X線ビームを順次走査することにより、パラレルスキャンを実行する走査機構と、前記パラレルスキャンにより得られるX線検出データ群に基づいて骨塩量の二次元分布を解析するデータ解析部と、前記ベッドの高さによらずに前記骨塩量の二次元分布が適正に得られるように、前記ベッドの高さに応じて当該骨塩量測定装置の動作条件を変更する制御部と、を含むことを特徴とする。
【0015】
上記構成により、ベッドの高さが、当該骨塩量測定装置にあった適正なベッド高さでないときは、ベッドの高さに応じて当該骨塩量測定装置の動作条件を変更する。したがって、ベッドの高さ調整によることなく、骨塩量の二次元分布を適正に得ることができる。
【0016】
また、前記制御部は、前記被検体に対して想定される測定基準面上において、隣接走査ライン間でX線ビーム通過領域が揃うように、前記動作条件を変更することが好ましい。
【0017】
ここで、隣接走査ライン間でX線ビーム通過領域が揃うとは、理想的には骨塩量の二次元分布が適正に得られる範囲でX線ビーム通過領域がその境界でちょうど一致することをいうが、X線撮像データ上において実質的に一致していればよい。上記構成により、ベッドの高さが、当該骨塩量測定装置にあった適正なベッド高さでないときは、ベッドの高さに応じて当該骨塩量測定装置の動作条件を変更し、隣接走査ライン間のX線ビーム通過領域を揃える。したがって、ベッドの高さ調整によることなく、重複や隙間のない適正な骨塩量の二次元分布を得ることができる。
【0018】
また、前記動作条件の変更は、前記パラレルスキャンにおける隣接走査ライン間のピッチを変更することであることが好ましい。上記構成により、隣接走査ライン間のピッチを変更して隣接走査ライン間のX線ビーム通過領域を揃える。隣接走査ライン間のピッチの変更は、すでに備えているX線ビームの走査機構の動作条件の変更で簡便に実現できる。したがって、ピッチ変更という簡便な方法で、ベッドの高さによらず骨塩量の二次元分布を適正に得ることができる。
【0019】
また、前記動作条件の変更は、前記X線ビームの広がり角度を変更することであることが好ましい。上記構成により、X線ビームの広がり角度を変更して隣接走査ライン間のX線ビーム通過領域を揃える。したがって、X線発生器のX線ビームの広がり角度の設定を変更したままで、ベッドの高さによらず骨塩量の二次元分布を適正に得ることができる。
【0020】
また、本発明に係る骨塩量測定装置において、前記X線検出器は、前記ビーム走査方向に並んだ複数のX線検出素子によって構成され、前記X線検出データ群は、前記複数のX線検出素子の中で有効検出開口に属する複数のX線検出素子で得られた複数のX線検出データであり、前記動作条件の変更は、前記複数のX線検出素子について前記有効検出開口の大きさを変更することであることが好ましい。
【0021】
上記構成により、X線検出器の複数のX線検出素子について有効検出開口の大きさを変更して隣接走査ライン間のX線ビーム通過領域を揃える。例えば、重複が生じているときは有効検出開口を狭めて、隣接走査ライン間のX線ビーム通過領域が重複しないようにする。有効検出開口の変更は複数のX線検出素子についての電子的処理で済み、他の機械的処理を要することなく行うことができる。したがって、電子的処理によって、ベッドの高さによらず骨塩量の二次元分布を適正に得ることができる。
【0022】
また、動作条件の変更は、前記隣接走査ライン間のピッチの変更、前記X線ビームの広がり角度の変更、前記X線検出器の複数のX線検出素子について有効検出開口の大きさの変更を単独で行うほか、これらのうちの2以上の動作条件の変更を組み合わせることもできる。
【0023】
また、本発明に係る骨塩量測定装置は、被検体を載せるベッドと組み合わせて用いられる骨塩量測定装置において、ビーム走査方向と直交するピッチ送り方向に扇状に広がったX線ビームを形成するX線発生器と、前記X線発生器に対して前記ベッドを介して対向配置され、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X線発生器と前記X線検出器とで構成される測定ユニットを前記被検体に対して相対的に移動させる機構であって、前記ピッチ送り方向における各ピッチ送り位置ごとに設定された前記ビーム走査方向の走査ラインに沿って前記X線ビームを順次走査することにより、パラレルスキャンを実行する走査機構と、前記ベッドの高さに応じて、前記パラレルスキャンにおける隣接走査ライン間のピッチを変更する制御部と、を含むことを特徴とする。
【0024】
また、本発明に係る骨塩量測定装置は、被検体を載せるベッドと組み合わせて用いられる骨塩量測定装置において、ビーム走査方向と直交するピッチ送り方向に扇状に広がったX線ビームを形成するX線発生器と、前記X線発生器に対して前記ベッドを介して対向配置され、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X線発生器と前記X線検出器とで構成される測定ユニットを前記被検体に対して相対的に移動させる機構であって、前記ピッチ送り方向における各ピッチ送り位置ごとに設定された前記ビーム走査方向の走査ラインに沿って前記X線ビームを順次走査することにより、パラレルスキャンを実行する走査機構と、前記ベッドの高さに応じて、前記X線ビームの広がり角度を変更する制御部と、を含むことを特徴とする。
【0025】
また、本発明に係る骨塩量測定装置は、被検体を載せるベッドと組み合わせて用いられる骨塩量測定装置において、ビーム走査方向と直交するピッチ送り方向に扇状に広がったX線ビームを形成するX線発生器と、前記X線発生器に対して前記ベッドを介して対向配置され、前記被検体を透過したX線を検出する手段であって、前記ビーム走査方向に並んだ複数のX線検出素子によって構成されたX線検出器と、前記X線発生器と前記X線検出器とで構成される測定ユニットを前記被検体に対して相対的に移動させる機構であって、前記ピッチ送り方向における各ピッチ送り位置ごとに設定された前記ビーム走査方向の走査ラインに沿って前記X線ビームを順次走査することにより、パラレルスキャンを実行する走査機構と、前記ベッドの高さに応じて、前記複数のX線検出素子について有効検出開口の大きさを変更する制御部と、前記複数のX線検出素子の中で前記有効検出開口に属する複数のX線検出素子で得られた複数の検出データに基づいて、骨塩量の二次元分布を解析するデータ解析部と、を含むことを特徴とする。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態につき詳細に説明する。以下の説明において、図7と共通の要素については同じ符号を付す。また、以下において、骨塩量測定装置に組み合わされて用いられるベッドとして、レントゲン撮影用のベッドを説明するが、これは例示であって、他の既存のベッドであってよく、当該骨塩量測定装置にあった適正なベッド高さのベッド以外のベッドであれば、広く適用できる。
【0027】
図1は、レントゲン室において、レントゲン撮影機器40のベッド12と組み合わせて用いられる骨塩量測定装置10を示す図である。レントゲン撮影機器40は、レール42と伸縮機構を備える軸44とX線発生源46から構成され、レントゲン室のフロア9にレントゲン撮影用のベッド12が設置される。骨塩量測定装置10を用いるときは、X線発生源46を軸44の伸縮機構を用いて十分上方に上げ、レール42を用いてベッド12から十分遠くの位置に退避させることができる。なお、図において示した方向は、ベッド12の短手方向がX方向、長手方向がY方向、垂直方向がZ方向である。
【0028】
レントゲン室内のフロア9に配置されたレントゲン撮影用のベッド12は、フレームと脚で構成されるテーブルと、テーブルの上部のフレームに支持されるアクリル板とで構成される。アクリル板はX線を透過する。アクリル板の下部には、撮影用カセット(ブッキ部)13が設けられ、図示されていないスライド機構により、Y方向にスライド可能である。
【0029】
ベッド12と組み合わせて用いられる骨塩量測定装置10は大別して、下部ユニット14、上部ユニット20及び連結ユニット21によって構成される。ベッド12と組み合わせるときは、下部ユニット14はベッド12の下部に位置し、上部ユニット20はベッド12の上部に位置する。下部ユニット14の内部にはX線発生器が設けられ、上部ユニット20の内部にはX線検出器が設けられる。
【0030】
図2は、骨塩量測定装置10のブロック図である。以下に詳述するように、骨塩量測定装置10は、ベッド12の高さに関する情報に基づき、A.移動機構50における隣接走査ライン間のピッチPの変更、B.X線発生器16におけるX線ビームの広がり角度θの変更、C.X線検出器22における有効検出開口N×ΔDについて動作条件を変更する。これら3個の動作条件の変更を単独で用いてもよく、2以上の動作条件を組み合わせて用いることもできる。
【0031】
図においてX線発生器16は、必要なエネルギのX線を発生する装置である。X線発生器16にはビームコリメータが設けられ、放射されるX線ビーム18の指向性を設定できる。ここでは、X線発生器16から上方に向けて放射され、図1におけるYZ平面内で角度θの扇状に広がったX線ビーム18を用いるものとして説明する。かかるX線ビームとしてはいわゆるファンビームを用いることができ、またペンシルビームも角度θの値は小さいが、やはり扇状に広がったX線ビームとして扱うことができる。角度θは、後述する制御部58の制御の下で、例えばビームコリメータの条件を変更することで、その値を変更することができる。その詳細については、後述のBの項で述べる。
【0032】
X線検出器22は、X線に感応する検出素子をアレイ状に並べ、被検体24を透過したX線を検出する装置である。例えば、複数の検出素子を一列に並べたアレイ素子が用いられる。図3は、Y方向に複数の検出素子23を一列に並べたアレイ素子の場合を例として、X線検出器22の有効検出開口を説明する図である。この場合N個の検出素子を用いて骨塩量の二次元分布を測定するとすると、各検出素子の並び方向の寸法をΔDとして、N×ΔDがX線検出器22の有効検出開口となる。例えばN=10として10チャネルの検出素子による検出が行われる。有効検出開口は、制御部58の制御の下で変更することができる。その詳細については、後述のCの項で述べる。
【0033】
移動機構50は、X線発生器16とX線検出器22とから構成される測定ユニット52を一体として、ベッド12に対し相対的に移動させて、被検体24に対しX線ビーム18を走査させる機構である。移動、すなわち被検体24に対するX線ビーム18の走査は、制御部58の制御の下で図4に示すように行われる。
【0034】
図4は、X線ビーム18の走査の様子を、ベッド12の面、すなわち図1に示すXY面内におけるX線ビーム18の中心点の軌跡として模式的に示した図である。参考のため、走査される腰椎26の位置も示した。図に示すように、X線ビーム18は、X方向をビーム走査方向、Y方向をピッチ送り方向として、ピッチPずつ異なる各ピッチ送り位置ごとにX方向に設けられた各走査ライン70a,70b,70cに沿って順次走査が行われる。すなわち、X線ビーム18はパラレルスキャンにより、骨塩量測定に必要な被検体24の領域を複数の走査パスに分けて走査する。隣接走査ライン間のピッチPは、制御部58により変更することができる。その詳細については、後述のAの項で述べる。
【0035】
再び図2に戻り、データ処理部54は、X線検出器22により得られたX線検出データの処理をするものである。データ解析部56は、データ処理部54から出力されたデータ処理済みのX線検出データに基づいて、骨塩量の二次元分布を解析し、骨塩量の値の算出をするものである。例えば、X線検出器の検出素子からのX線検出データから各測定点ごとに骨塩量に換算する演算を行い、全体を積算して被検体の骨塩量を算出し、表示する機能を有する。
【0036】
制御部58は、骨塩量測定装置10を構成する各要素の制御をするものである。例えば一般的なコンピュータで構成することができる。制御部58には、ベッド12の高さに関する情報が手動または図示されていない計測器から自動的に入力される。制御部58は、ベッド12の高さに関する情報に基づき、移動機構50における隣接走査ライン間のピッチP、X線発生器16におけるX線ビームの広がり角度θ、X線検出器22における有効検出開口N×ΔDについて動作条件を変更する制御を行う。ベッド12の高さに関する情報は、フロア9からベッド12の上面までの高さAを用いることができる。また、ベッド12に載置された被検体24の測定対象の腰椎26に対して想定される測定基準面とベッド12の上面との差ΔAを、ベッド12の高さに関する情報に加えることもできる。
【0037】
以下に、ベッドの高さを調節することなく、適正な骨塩量の二次元分布を適正に得ることができる、骨塩量測定装置の動作条件の変更について項を分けて説明する。以下において、測定対象の腰椎に対して想定される測定基準面において隣接走査ライン間で隣り合うX線ビームの通過領域がその境界で揃う条件のベッド高さを標準のベッド高さA0とする。また、標準のベッド高さA0の下での動作条件について隣接走査ライン間のピッチをP0、X線ビームの広がり角度をθ0、有効検出開口をN0×ΔDとする。
【0038】
A.隣接走査ライン間のピッチPの変更
図5は、制御部58により移動機構50の動作条件を変更し、隣接走査ライン間のピッチPを変更することで隣接走査ライン間でX線ビームの通過領域を揃え、骨塩量の二次元分布を適正に得る方法を説明する図である。(a)と(b)とは、ベッド12のフロア9からの高さがそれぞれA0,A1と異なるが、その高さに応じて、隣接走査ライン間のピッチもP0,P1と変更される。その他の動作条件は、標準のベッド高さA0で用いる条件のままとして変更しない。隣接走査ライン間のピッチは、ベッドの高さが変わっても、ベッド12に載置された被検体24の測定対象の腰椎26に対して想定される測定基準面15において、隣接走査ラインで隣り合うX線ビーム通過領域がその境界で揃う適正ピッチに設定される。
【0039】
隣う合うX線ビーム通過領域がその境界でちょうど一致するときの適正ピッチP1は、ベッドの高さの関数として式(1)から求めることができる。すなわち、フロア9からベッド12の上面までの高さをA1、フロア9からX線ビーム18の集中点までの高さをB、X線ビーム18の集中点からX線検出器22までの距離をL、X線検出器22の有効検出開口をN0×ΔD、ベッド12の上面から測定基準面15までの距離をΔAとしたとき、
【数1】
P1=N0×ΔD×(A1−B+ΔA)/L ・・・・(1)
となる。
【0040】
B.X線ビームの広がり角度θの変更
図6は、制御部58によりX線発生器16の動作条件を変更し、X線発生器16におけるX線ビームの広がり角度θを変更することで隣接走査ライン間でX線ビーム通過領域を揃え、骨塩量の二次元分布を適正に得る方法を説明する図である。(a)と(b)とは、ベッド12のフロア9からの高さがそれぞれA0,A1と異なるが、その高さに応じて、X線ビームの広がり角度θ0,θ1と変更される。その他の動作条件は、標準のベッド高さA0で用いる条件のままとして変更しない。X線ビームの広がり角度は、ベッドの高さが変わっても、ベッド12に載置された被検体24の測定対象の腰椎26に対して想定される測定基準面15において、隣接走査ラインで隣り合うX線ビーム通過領域がその境界で揃う適正広がり角度に設定される。
【0041】
隣り合うX線ビーム通過領域がその境界でちょうど一致するときの適正広がり角度θ1は、ベッド高さの関数として式(2)から求めることができる。すなわち、式(1)と同様に、フロア9からベッド12の上面までの高さをA1、フロア9からX線ビーム18の集中点までの高さをB、X線ビーム18の集中点からX線検出器22までの距離をL、標準のベッド高さをA0、標準のX線ビーム広がり角度をθ0として、
【数2】
tan(θ1/2)=
(A0−B+ΔA)×tan(θ0/2)/(A1−B+ΔA) ・・(2)
となる。
【0042】
C.X線検出器の有効検出開口の変更
次に、制御部58によりX線検出器22の動作条件を変更し、X線検出器22の有効検出開口を変更することで、隣接する走査ライン間で隣り合うX線検出データのその境界での重複を防ぎ、骨塩量の二次元分布を適正に得る方法を説明する。いま、動作条件を標準のベッド高さのときに用いる隣接走査ライン間のピッチP0、X線ビームの広がり角度θ0、X線検出器の有効検出開口N0×ΔDのままでベッド高さを標準のベッド高さA0と異なるベッド高さA1に変わると、隣接走査ライン間で隣り合うX線検出データがその境界で重複する。X線検出器上でX線検出データが重複する検出素子数をnとすると、式(3)から重複領域n×ΔDを求めることができる。
【数3】
n×ΔD=N0×ΔD−P0×L/(A1−B+ΔA) ・・(3)
右辺の第2項は、隣接走査ライン間で隣り合うX線検出データが重複しないときのX線検出器上の有効検出開口である。したがって、有効検出開口を、N0×ΔDから(N0−n)×ΔDに変更することで、X線検出器上におけるX線検出データの重複を防ぐことができる。この変更は、検出素子単位で行うことができる。
【0043】
骨塩量の二次元分布を適正に得るために、上記3つの動作条件の変更を単独で行うほかに、複数の動作条件の変更を組み合わせることも可能である。例えば、X線ビームの広がり角度θの変更と、有効検出開口N×ΔDの変更あるいはデータ処理における重複部分処理への変更とをあわせて行うこともできる。また、その組み合わせにおいて、それぞれが対等の関係で組み合わせて用いるほか、いずれか1つの動作条件の変更を主とし、他の動作条件を従として、主たる動作条件の変更でカバーできない部分を他の動作条件の変更できめ細かく補うこともできる。
【0044】
【発明の効果】
本発明の骨塩量測定装置によれば、ベッドの高さ調整によらず、骨塩量の二次元分布が適正に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】レントゲン室において、レントゲン撮影機器のベッドと組み合わせて用いられる骨塩量測定装置を示す図である。
【図2】骨塩量測定装置のブロック図である。
【図3】X線検出器の有効検出開口を説明する図である。
【図4】ベッドの面内におけるX線ビームの中心点の軌跡を模式的に示した図である。
【図5】隣接走査ライン間のピッチPを変更することで骨塩量の二次元分布を適正に得る方法を説明する図である。
【図6】X線ビームの広がり角度θを変更することで骨塩量の二次元分布を適正に得る方法を説明する図である。
【図7】骨塩量測定装置のベッドをレントゲン撮影用ベッドで兼ねることの困難な様子を説明する図である。
【図8】図7(a),(b)にそれぞれ対応するX線撮像データである。
【符号の説明】
9 フロア、10 骨塩量測定装置、12 ベッド、14 下部ユニット、15 測定基準面、16 X線発生器、18 X線ビーム、20 上部ユニット、21 連結ユニット、22 X線検出器、24 被検体、26 腰椎、50 移動機構、52 測定ユニット、54 データ処理部、56 データ解析部、58制御部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for measuring bone mineral density, and more particularly to an apparatus for measuring a bone mineral density of a subject placed on a bed.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As shown in, for example, Patent Literature 1, a conventional bone mineral density measurement device includes a bed on which a subject is placed, and an X-ray generation unit and an X-ray detection unit provided up and down via the bed. The X-ray generation unit and the X-ray detection unit are driven in a horizontal direction integrally by the scanning device, sequentially scan the subject on the bed with X-rays, and transmit the X-rays transmitted through the bones of the subject. The amount of bone mineral is measured by detecting.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-10-192265
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In a medical institution such as a hospital, an X-ray room as a radiation control area is equipped with relatively large X-ray equipment and an X-ray bed for mounting a subject and imaging various parts. ing. The bone mineral density measurement device is also installed in the radiation control area, and depending on the circumstances of the medical institution, is installed in the same X-ray room as the X-ray imaging device. Since the bone mineral density measurement device also has a dedicated bed, if two beds are installed in the X-ray room, the room is inevitably crowded or the installation itself becomes impossible.
[0005]
In such a case, it is only necessary that the bed of the bone mineral amount measurement device can also be used as the bed for radiography, but as described below, the value of the bone mineral amount measurement is affected by the bed height, and it is difficult to use the bed as it is. It is. This will be described with reference to FIGS.
[0006]
In FIG. 7, the bone mineral amount measuring device is configured such that a
[0007]
In order to accurately measure the amount of bone mineral in the lumbar vertebra, an X-ray beam is scanned from the second lumbar vertebra to the fourth lumbar vertebra in the case of a plurality of bones, for example, a human body. That is, the
[0008]
FIGS. 7A and 7B show how the irradiation of the
[0009]
FIGS. 8A and 8B show
[0010]
In the opposite case, that is, the height of the
[0011]
As described above, in the bone mineral amount measuring device, the overlap or gap occurs in the imaged data depending on the height of the bed, and the fidelity of the data differs. Therefore, in order to properly obtain the two-dimensional distribution of the bone mineral density, it is necessary to use a bed having an appropriate bed height suitable for the bone mineral density measuring device.
[0012]
In this way, a bed other than a bed of an appropriate bed height suitable for the bone mineral density measuring device, for example, another existing bed such as a bed for X-ray photography, is used as it is as a bed for the bone mineral density measuring device or When used together, the two-dimensional distribution of bone mineral density is affected by the bed height, and accurate measurement of bone mineral density may be difficult. In addition, in order to adjust each bed height to an appropriate bed height only by mechanical adjustment, for example, an accurate jack-up mechanism or the like is required, which increases costs.
[0013]
An object of the present invention is to solve the problem of the related art and to provide a bone mineral amount measuring apparatus capable of appropriately obtaining a two-dimensional distribution of bone mineral amount without adjusting the height of a bed. Another object of the present invention is to provide a bone mineral amount measuring device that utilizes an existing bed when performing bone mineral amount measurement and that can obtain a two-dimensional distribution of bone mineral amount properly, regardless of bed height adjustment. To provide.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a bone mineral density measuring apparatus according to the present invention is a bone mineral density measuring apparatus used in combination with a bed on which a subject is placed, and has a fan-shaped spread X in a pitch feed direction orthogonal to a beam scanning direction. An X-ray generator that forms a X-ray beam, an X-ray detector that is arranged to face the X-ray generator via the bed, and detects X-rays transmitted through the subject; A mechanism for moving relatively to the subject, by sequentially scanning the X-ray beam along a scan line in the beam scanning direction set for each pitch feed position in the pitch feed direction A scanning mechanism that executes a parallel scan, a data analysis unit that analyzes a two-dimensional distribution of bone mineral density based on a group of X-ray detection data obtained by the parallel scan, and the bed A control unit that changes operating conditions of the bone mineral density measurement device in accordance with the height of the bed so that a two-dimensional distribution of the bone mineral density is appropriately obtained regardless of the height. Features.
[0015]
According to the above configuration, when the bed height is not an appropriate bed height suitable for the bone mineral amount measuring device, the operating condition of the bone mineral amount measuring device is changed according to the bed height. Therefore, a two-dimensional distribution of the amount of bone mineral can be properly obtained without depending on the height of the bed.
[0016]
Further, it is preferable that the control unit changes the operation condition such that the X-ray beam passage areas are aligned between adjacent scan lines on a measurement reference plane assumed for the subject.
[0017]
Here, that the X-ray beam passage areas are aligned between adjacent scanning lines ideally means that the X-ray beam passage areas exactly coincide with each other in the range in which the two-dimensional distribution of bone mineral density can be appropriately obtained. However, it is sufficient that they substantially match on the X-ray imaging data. According to the above configuration, when the bed height is not an appropriate bed height that is suitable for the bone mineral amount measuring device, the operating condition of the bone mineral amount measuring device is changed according to the bed height, and the adjacent scan is performed. The X-ray beam passage areas between the lines are aligned. Therefore, it is possible to obtain a two-dimensional distribution of an appropriate amount of bone mineral without any overlap or gap without adjusting the height of the bed.
[0018]
Further, it is preferable that the change of the operating condition is to change a pitch between adjacent scan lines in the parallel scan. With the above configuration, the pitch between adjacent scanning lines is changed to make the X-ray beam passage areas between adjacent scanning lines uniform. Changing the pitch between adjacent scanning lines can be easily realized by changing the operating conditions of the X-ray beam scanning mechanism already provided. Therefore, the two-dimensional distribution of the amount of bone mineral can be properly obtained regardless of the height of the bed by a simple method of changing the pitch.
[0019]
Further, it is preferable that the change of the operation condition is to change a spread angle of the X-ray beam. With the above configuration, the spread angle of the X-ray beam is changed to make the X-ray beam passage areas between adjacent scanning lines uniform. Therefore, the two-dimensional distribution of the amount of bone mineral can be properly obtained regardless of the height of the bed while the setting of the spread angle of the X-ray beam of the X-ray generator is changed.
[0020]
Further, in the bone mineral density measurement device according to the present invention, the X-ray detector includes a plurality of X-ray detection elements arranged in the beam scanning direction, and the X-ray detection data group includes the plurality of X-rays. A plurality of X-ray detection data obtained by a plurality of X-ray detection elements belonging to an effective detection aperture among the detection elements, wherein the change of the operating condition is based on the size of the effective detection aperture for the plurality of X-ray detection elements. It is preferable to change the length.
[0021]
With the above configuration, the size of the effective detection aperture is changed for the plurality of X-ray detection elements of the X-ray detector to make the X-ray beam passage areas between adjacent scanning lines uniform. For example, when overlap occurs, the effective detection aperture is narrowed so that the X-ray beam passage areas between adjacent scan lines do not overlap. The change of the effective detection aperture can be performed by electronic processing of a plurality of X-ray detection elements, and can be performed without requiring other mechanical processing. Therefore, the two-dimensional distribution of the amount of bone mineral can be properly obtained regardless of the height of the bed by the electronic processing.
[0022]
Further, the change of the operating condition includes changing the pitch between the adjacent scanning lines, changing the spread angle of the X-ray beam, and changing the size of the effective detection aperture for the plurality of X-ray detection elements of the X-ray detector. In addition to performing these operations independently, it is also possible to combine two or more of these operating conditions.
[0023]
Further, the bone mineral density measuring device according to the present invention, in a bone mineral density measuring device used in combination with a bed on which a subject is placed, forms an X-ray beam spread in a fan shape in a pitch feed direction orthogonal to a beam scanning direction. An X-ray generator, an X-ray detector arranged to face the X-ray generator via the bed, and detecting X-rays transmitted through the subject; the X-ray generator and the X-ray detector A mechanism for moving a measurement unit composed of a measuring device relative to the subject, along a scan line in the beam scanning direction set for each pitch feed position in the pitch feed direction. A scanning mechanism for executing a parallel scan by sequentially scanning an X-ray beam, and a system for changing a pitch between adjacent scan lines in the parallel scan according to the height of the bed. Characterized in that it comprises a part, a.
[0024]
Further, the bone mineral density measuring device according to the present invention, in a bone mineral density measuring device used in combination with a bed on which a subject is placed, forms an X-ray beam spread in a fan shape in a pitch feed direction orthogonal to a beam scanning direction. An X-ray generator, an X-ray detector arranged to face the X-ray generator via the bed, and detecting X-rays transmitted through the subject; the X-ray generator and the X-ray detector A mechanism for moving a measurement unit composed of a measuring device relative to the subject, along a scan line in the beam scanning direction set for each pitch feed position in the pitch feed direction. A scanning mechanism that performs a parallel scan by sequentially scanning the X-ray beam, and a control unit that changes a spread angle of the X-ray beam according to the height of the bed. That.
[0025]
Further, the bone mineral density measuring device according to the present invention, in a bone mineral density measuring device used in combination with a bed on which a subject is placed, forms an X-ray beam spread in a fan shape in a pitch feed direction orthogonal to a beam scanning direction. An X-ray generator, means for detecting the X-rays transmitted through the subject, the X-ray generator being opposed to the X-ray generator via the bed, and comprising a plurality of X-rays arranged in the beam scanning direction. An X-ray detector constituted by a detection element; and a mechanism for moving a measurement unit constituted by the X-ray generator and the X-ray detector relative to the subject, wherein the pitch feed A scanning mechanism for performing a parallel scan by sequentially scanning the X-ray beam along a scanning line in the beam scanning direction set for each pitch feed position in a direction, and a height of the bed. A control unit that changes the size of the effective detection aperture for the plurality of X-ray detection elements, and a plurality of X-ray detection elements belonging to the effective detection aperture among the plurality of X-ray detection elements. A data analysis unit that analyzes a two-dimensional distribution of bone mineral density based on the plurality of pieces of detected data.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same elements as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals. Also, in the following, a bed for radiography is described as a bed used in combination with the bone mineral amount measuring device, but this is merely an example and may be another existing bed, Any bed other than a bed having an appropriate bed height suitable for the measuring device can be widely applied.
[0027]
FIG. 1 is a diagram showing a bone mineral
[0028]
An
[0029]
The bone mineral
[0030]
FIG. 2 is a block diagram of the bone mineral
[0031]
In the figure, an
[0032]
The
[0033]
The moving
[0034]
FIG. 4 is a diagram schematically showing the state of scanning of the
[0035]
Returning to FIG. 2 again, the
[0036]
The
[0037]
The change of the operating condition of the bone mineral density measuring device, which can appropriately obtain a proper two-dimensional distribution of the bone mineral density without adjusting the height of the bed, will be described separately. In the following, the bed height under the condition that the passing areas of the adjacent X-ray beams between the adjacent scanning lines are aligned at the boundary on the measurement reference plane assumed for the lumbar vertebra to be measured is defined as the standard bed height A. 0 And Also, standard bed height A 0 Pitch between adjacent scan lines for operating conditions under 0 , The spread angle of the X-ray beam is θ 0 , The effective detection aperture is N 0 × ΔD.
[0038]
A. Changing the pitch P between adjacent scan lines
FIG. 5 shows the two-dimensional bone mineral density by changing the operating condition of the moving
[0039]
Proper pitch P when adjacent X-ray beam passage areas exactly coincide with each other at the boundary 1 Can be determined from equation (1) as a function of bed height. That is, the height from the
(Equation 1)
P 1 = N 0 × ΔD × (A 1 −B + ΔA) / L (1)
It becomes.
[0040]
B. Change of spread angle θ of X-ray beam
FIG. 6 shows that the
[0041]
Proper spread angle θ when adjacent X-ray beam passage areas exactly coincide with each other at the boundary 1 Can be determined from equation (2) as a function of bed height. That is, similarly to the expression (1), the height from the
(Equation 2)
tan (θ 1 / 2) =
(A 0 −B + ΔA) × tan (θ 0 / 2) / (A 1 −B + ΔA) (2)
It becomes.
[0042]
C. Change of effective detection aperture of X-ray detector
Next, the operating condition of the
[Equation 3]
n × ΔD = N 0 × ΔD-P 0 × L / (A 1 −B + ΔA) (3)
The second term on the right side is an effective detection aperture on the X-ray detector when adjacent X-ray detection data does not overlap between adjacent scan lines. Therefore, the effective detection aperture is N 0 × ΔD to (N 0 By changing to (−n) × ΔD, duplication of X-ray detection data on the X-ray detector can be prevented. This change can be made for each detection element.
[0043]
In order to properly obtain the two-dimensional distribution of bone mineral density, in addition to changing the above three operating conditions alone, it is also possible to combine changes in a plurality of operating conditions. For example, the change of the spread angle θ of the X-ray beam and the change of the effective detection aperture N × ΔD or the change to the overlapping part processing in the data processing can be performed together. In addition, in that combination, in addition to using each of them in an equal relationship, a part that cannot be covered by a change in the main operation condition is mainly performed by changing one of the operation conditions, and another operation condition is subject to the other operation conditions. The conditions can be changed to supplement the details.
[0044]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the bone mineral amount measuring apparatus of this invention, the two-dimensional distribution of the bone mineral amount can be obtained appropriately regardless of the height adjustment of a bed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a bone mineral density measuring device used in combination with a bed of an X-ray imaging apparatus in an X-ray room.
FIG. 2 is a block diagram of a bone mineral density measuring device.
FIG. 3 is a diagram illustrating an effective detection aperture of an X-ray detector.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a locus of a center point of an X-ray beam in a plane of a bed.
FIG. 5 is a diagram illustrating a method of appropriately obtaining a two-dimensional distribution of bone mineral density by changing a pitch P between adjacent scanning lines.
FIG. 6 is a diagram illustrating a method of appropriately obtaining a two-dimensional distribution of bone mineral content by changing the spread angle θ of the X-ray beam.
FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which it is difficult to use the bed of the bone mineral amount measurement device as an X-ray imaging bed.
FIG. 8 shows X-ray imaging data corresponding to FIGS. 7A and 7B, respectively.
[Explanation of symbols]
9 floor, 10 bone mineral density measuring device, 12 bed, 14 lower unit, 15 measurement reference plane, 16 X-ray generator, 18 X-ray beam, 20 upper unit, 21 connecting unit, 22 X-ray detector, 24 subjects , 26 lumbar spine, 50 moving mechanism, 52 measuring unit, 54 data processing unit, 56 data analyzing unit, 58 control unit.
Claims (8)
ビーム走査方向と直交するピッチ送り方向に扇状に広がったX線ビームを形成するX線発生器と、
前記X線発生器に対して前記ベッドを介して対向配置され、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記X線ビームを前記被検体に対して相対的に移動させる機構であって、前記ピッチ送り方向における各ピッチ送り位置ごとに設定された前記ビーム走査方向の走査ラインに沿って前記X線ビームを順次走査することにより、パラレルスキャンを実行する走査機構と、
前記パラレルスキャンにより得られるX線検出データ群に基づいて骨塩量の二次元分布を解析するデータ解析部と、
前記ベッドの高さによらずに前記骨塩量の二次元分布が適正に得られるように、前記ベッドの高さに応じて当該骨塩量測定装置の動作条件を変更する制御部と、
を含むことを特徴とする骨塩量測定装置。In the bone mineral density measurement device used in combination with the bed on which the subject is placed,
An X-ray generator for forming an X-ray beam spread in a fan shape in a pitch feed direction orthogonal to the beam scanning direction;
An X-ray detector arranged to face the X-ray generator via the bed and detecting X-rays transmitted through the subject;
A mechanism for moving the X-ray beam relative to the subject, the X-ray beam along the scanning line in the beam scanning direction set for each pitch feed position in the pitch feed direction A scanning mechanism for performing a parallel scan by sequentially scanning;
A data analysis unit that analyzes a two-dimensional distribution of bone mineral density based on the X-ray detection data group obtained by the parallel scan,
A control unit that changes operating conditions of the bone mineral density measurement device according to the height of the bed so that a two-dimensional distribution of the bone mineral density is appropriately obtained regardless of the height of the bed,
An apparatus for measuring bone mineral density, comprising:
前記制御部は、前記被検体に対して想定される測定基準面上において、隣接走査ライン間でX線ビーム通過領域が揃うように、前記動作条件を変更することを特徴とする骨塩量測定装置。The bone mineral density measurement device according to claim 1,
The bone mineral density measurement, wherein the control unit changes the operation condition such that an X-ray beam passage area is aligned between adjacent scan lines on a measurement reference plane assumed for the subject. apparatus.
前記動作条件の変更は、前記パラレルスキャンにおける隣接走査ライン間のピッチを変更することであることを特徴とする骨塩量測定装置。The bone mineral density measuring device according to claim 2,
The change of the operating condition is to change a pitch between adjacent scan lines in the parallel scan, wherein the bone mineral density measurement device is characterized in that:
前記動作条件の変更は、前記X線ビームの広がり角度を変更することであることを特徴とする骨塩量測定装置。The bone mineral density measuring device according to claim 2,
The change of the operating condition is to change a divergence angle of the X-ray beam.
前記X線検出器は、前記ビーム走査方向に並んだ複数のX線検出素子によって構成され、
前記X線検出データ群は、前記複数のX線検出素子の中で有効検出開口に属する複数のX線検出素子で得られた複数のX線検出データであり、
前記動作条件の変更は、前記複数のX線検出素子について前記有効検出開口の大きさを変更することであることを特徴とする骨塩量測定装置。The bone mineral density measuring device according to claim 2,
The X-ray detector includes a plurality of X-ray detection elements arranged in the beam scanning direction,
The X-ray detection data group is a plurality of X-ray detection data obtained by a plurality of X-ray detection elements belonging to an effective detection aperture among the plurality of X-ray detection elements,
The bone mineral density measuring device according to claim 1, wherein the change of the operating condition is to change a size of the effective detection aperture for the plurality of X-ray detection elements.
ビーム走査方向と直交するピッチ送り方向に扇状に広がったX線ビームを形成するX線発生器と、
前記X線発生器に対して前記ベッドを介して対向配置され、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記X線発生器と前記X線検出器とで構成される測定ユニットを前記被検体に対して相対的に移動させる機構であって、前記ピッチ送り方向における各ピッチ送り位置ごとに設定された前記ビーム走査方向の走査ラインに沿って前記X線ビームを順次走査することにより、パラレルスキャンを実行する走査機構と、
前記ベッドの高さに応じて、前記パラレルスキャンにおける隣接走査ライン間のピッチを変更する制御部と、
を含むことを特徴とする骨塩量測定装置。In the bone mineral density measurement device used in combination with the bed on which the subject is placed,
An X-ray generator for forming an X-ray beam spread in a fan shape in a pitch feed direction orthogonal to the beam scanning direction;
An X-ray detector arranged to face the X-ray generator via the bed and detecting X-rays transmitted through the subject;
A mechanism for relatively moving a measurement unit including the X-ray generator and the X-ray detector with respect to the subject, the mechanism being set for each pitch feed position in the pitch feed direction. A scanning mechanism for performing a parallel scan by sequentially scanning the X-ray beam along a scanning line in a beam scanning direction;
A control unit that changes a pitch between adjacent scan lines in the parallel scan according to the height of the bed,
An apparatus for measuring bone mineral density, comprising:
ビーム走査方向と直交するピッチ送り方向に扇状に広がったX線ビームを形成するX線発生器と、
前記X線発生器に対して前記ベッドを介して対向配置され、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記X線発生器と前記X線検出器とで構成される測定ユニットを前記被検体に対して相対的に移動させる機構であって、前記ピッチ送り方向における各ピッチ送り位置ごとに設定された前記ビーム走査方向の走査ラインに沿って前記X線ビームを順次走査することにより、パラレルスキャンを実行する走査機構と、
前記ベッドの高さに応じて、前記X線ビームの広がり角度を変更する制御部と、
を含むことを特徴とする骨塩量測定装置。In the bone mineral density measurement device used in combination with the bed on which the subject is placed,
An X-ray generator for forming an X-ray beam spread in a fan shape in a pitch feed direction orthogonal to the beam scanning direction;
An X-ray detector arranged to face the X-ray generator via the bed and detecting X-rays transmitted through the subject;
A mechanism for relatively moving a measurement unit including the X-ray generator and the X-ray detector with respect to the subject, the mechanism being set for each pitch feed position in the pitch feed direction. A scanning mechanism for performing a parallel scan by sequentially scanning the X-ray beam along a scanning line in a beam scanning direction;
A control unit that changes a spread angle of the X-ray beam according to a height of the bed;
An apparatus for measuring bone mineral density, comprising:
ビーム走査方向と直交するピッチ送り方向に扇状に広がったX線ビームを形成するX線発生器と、
前記X線発生器に対して前記ベッドを介して対向配置され、前記被検体を透過したX線を検出する手段であって、前記ビーム走査方向に並んだ複数のX線検出素子によって構成されたX線検出器と、
前記X線発生器と前記X線検出器とで構成される測定ユニットを前記被検体に対して相対的に移動させる機構であって、前記ピッチ送り方向における各ピッチ送り位置ごとに設定された前記ビーム走査方向の走査ラインに沿って前記X線ビームを順次走査することにより、パラレルスキャンを実行する走査機構と、
前記ベッドの高さに応じて、前記複数のX線検出素子について有効検出開口の大きさを変更する制御部と、
前記複数のX線検出素子の中で前記有効検出開口に属する複数のX線検出素子で得られた複数の検出データに基づいて、骨塩量の二次元分布を解析するデータ解析部と、
を含むことを特徴とする骨塩量測定装置。In the bone mineral density measurement device used in combination with the bed on which the subject is placed,
An X-ray generator for forming an X-ray beam spread in a fan shape in a pitch feed direction orthogonal to the beam scanning direction;
Means for detecting the X-rays transmitted through the subject, which are arranged opposite to the X-ray generator via the bed, and constituted by a plurality of X-ray detection elements arranged in the beam scanning direction. An X-ray detector,
A mechanism for relatively moving a measurement unit including the X-ray generator and the X-ray detector with respect to the subject, the mechanism being set for each pitch feed position in the pitch feed direction. A scanning mechanism for performing a parallel scan by sequentially scanning the X-ray beam along a scanning line in a beam scanning direction;
A control unit that changes the size of the effective detection aperture for the plurality of X-ray detection elements according to the height of the bed,
Based on a plurality of detection data obtained by a plurality of X-ray detection elements belonging to the effective detection aperture among the plurality of X-ray detection elements, a data analysis unit that analyzes a two-dimensional distribution of bone mineral density,
An apparatus for measuring bone mineral density, comprising:
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WO2013157416A1 (en) * | 2012-04-16 | 2013-10-24 | 日立アロカメディカル株式会社 | Inspection device and bone density measurement device |
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