JP2007151609A

JP2007151609A - 骨計測装置及びその方法

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Publication number: JP2007151609A
Application number: JP2005346976A
Authority: JP
Inventors: Bokuryo Kaku; 睦凌郭
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-06-21

Abstract

【課題】従来のＭＤ法による骨塩量測定においては、第２中手骨の骨管方向を測定者の感覚に依存して決定していたため、測定値の再現性が低かった。
【解決手段】放射線撮影による第２中手骨の影像上に、被検骨の骨管部位置を示す基準点および該基準点を通過する基準線を指定し、該基準点および基準線に基づいて影像上の観測領域を設定する。そして、該観測領域における被検骨の形状の特徴量を算出し、該特徴量に基づいて基準線の角度を調整する。得られた基準線の方向を骨管方向として決定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、被検骨の医用画像を利用して骨塩量測定を行うＭＤ法による骨計測装置およびその方法に関し、特に、第２中手骨を用いて皮質骨の骨塩量測定を行う骨計測装置およびその方法に関する。

近年、医用画像の骨計測技術として、骨粗鬆症等の診断基準となる骨塩量を測定するＭＤ法が普及している。一方、dual energy X-ray absorptiometry（ＤＸＡ）等を中心とした、他の骨塩定量法の発展も目覚しく、高い精度と正確度を備えた測定装置が次々と開発されている。しかしながら、従来のＭＤ法は経済性、簡便性、再現性に優れるため、急激に骨粗鬆症患者が増加している現状では、骨代謝性疾患の定量的方法として利用される価値は依然大きい。

図２５に、従来のＭＤ法による骨塩量測定の概要を示す。同図に示すように従来のＭＤ法においては、手部背掌は標準物質とともにＸ線撮影を行い、第２中手骨中点を測定する。そして、その中点を通す第２中手骨の横断パターン濃度を標準物質の濃度と比較し、標準物質の厚みに変換する。その後、ＭＤ法における６つの骨密度に関する指標を計算することにより、骨塩量測定を行う。ここで標準物質は、アルミステップウェッジ、アルミスロープウェッジ、高純度ハイドロキシアパタイトなどがある（例えば、非特許文献１参照）。

ここで図２６に、第２中手骨中点の測定方法を示す。同図によれば、測定者が外部入力装置を用いて中手骨基部に２点を指定し、この２点の中央点と骨頭部１点接線の中央点を、第２中手骨の中点とする。
「整形外科」43巻8号(1992-7増刊)"Microdensitometry法による第２中手骨骨密度(改良型MD法)"。松本千鶴夫、串田一博ら、pp.43：1140〜43：1146

しかしながら、上記従来のＭＤ法による骨塩量測定においては、第２中手骨中点を指定する際に、測定者が特に参照基準を持たずに、非完全対称である第２中手骨の向きを目測しながら、骨頭部１点を指定していた。このような測定者の感覚に依存した測定は、ＭＤ測定値の再現性の低下要因となっていた。

また、中手骨基部に２点の中央点と骨頭部１点接線の中央点を第２中手骨の中点とするが、この中央点における第２中手骨の横断濃度パターンは、必ずしも第２中手骨の最大骨密度の位置ではない。したがって、個人差によって測定値のバリエーションが大きく、診断基準として不利な要素となっていた。

本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、被検骨の骨管の方向を定量的に計測することにより、計測値の再現性が向上するように骨計測位置を決定することができる骨計測装置およびその方法を提供することを目的とする。

また、被検骨に対する骨計測位置を最大骨密度位置とすることにより、計測値に対するバリエーション要素を排除した骨計測装置およびその方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための一手段として、本発明の骨計測装置は以下の構成を備える。すなわち、被検骨の放射線撮影により得られた影像を用いて該被検骨についての骨計測を行う骨計測装置であって、前記被検骨の形状に基づいて前記被検骨の骨管方向を定量的に計測する骨管方向計測手段と、前記骨管方向に沿って、前記被検骨の特徴位置を決定する特徴位置決定手段と、前記特徴位置に基づいて前記被検骨における骨計測領域を決定する計測領域決定手段と、前記骨計測領域について骨計測を行う骨計測手段と、を有することを特徴とする。

例えば、前記骨管方向計測手段は、前記影像上に前記被検骨の骨管部位置を示す基準点および該基準点を通過する基準線を指定する基準指定手段と、前記基準点および前記基準線に基づいて前記影像上の観測領域を設定する観測領域設定手段と、前記観測領域における前記被検骨の形状の特徴量を算出する特徴量算出手段と、前記特徴量に基づいて前記基準線の角度を調整する調整手段と、を有し、前記基準線の方向を前記骨管方向とすることを特徴とする。

例えば、前記調整手段は、前記観測領域における前記特徴量が最大となるように、前記基準線の角度を調整することを特徴とする。

また、前記骨特徴位置決定手段は、前記骨管方向に直交する補助線を調整する調整手段と、該補助線上における前記被検骨の皮質骨量を算出する皮質骨量算出手段と、を有し、前記皮質骨量が最も多くなるような前記補助線の位置を、前記特徴位置として決定することを特徴とする。

以上の構成からなる本発明によれば、被検骨の骨管の方向を定量的に計測することにより、計測値の再現性が向上するように骨計測位置を決定することができる。

また、被検骨に対する骨計測位置を皮質骨量が最大となる位置とすることにより、最大骨密度位置における測定が可能となり、計測値に対するバリエーション要素を排除することができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において示す構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。

＜第１実施形態＞
本実施形態においては、被検骨の骨計測領域を決定して骨計測を行う骨計測装置について説明する。図１は、本実施形態における骨計測装置の機能的な構成を示す機能ブロック図である。なお、本実施形態における骨計測装置は、図１に示す機能を実現するための専用の装置であってもよいし、汎用のコンピュータに対して後述の処理を実行させる制御プログラムを提供することによって実現させてもよい。また、図１に示す各機能ブロックは、ハードウエアで実現しても、ソフトウエアで実現してもよいし、さらには、ハードウエア及びソフトウエアの協働により実現してもよい。

本実施形態に係る骨計測装置は、図１に示すように、被検骨骨管の方向定量計測部１と、骨特徴位置決定部２と、骨計測領域決定部３と、骨計測部４から構成される。

図２に、被検骨骨管の方向定量計測部１の詳細構成を示す。同図によれば被検骨骨管の方向定量計測部１は、補助図形入力部１０１と、補助図形調整部１０２と、観測領域設定部１０３と、観測領域特徴量計算部１０４と、観測領域特徴量表示部１０５、から構成される。観測領域設定部１０３はさらに、初期位置設定部１０３１と領域自動調整部１０３２から構成される。

被検骨の放射線撮影により得られた影像は、不図示の画像入力部から補助図形入力部１０１に入力される。補助図形入力部１０１ではカーソルキーやマウスなどの外部入力デバイスを用いて、図３に示すように、第２中手骨中央の骨管部中央付近に１点の基準点３０１を指定する。そして、基準点３０１を通過する第１補助線３０３を自動生成する。第１補助線３０３の初期状態としては、例えば垂直線でよい。

観測領域設定部１０３内の初期位置設定部１０３１は、基準点３０１上部の第１補助線３０３方向に、例えば第２中手骨の約１／４高さで１．５倍幅等、所定サイズの領域を設定し、これを観測領域３０２とする。なお、観測領域３０２は特にこのサイズに限定されるものではなく、外部入力デバイスを用いてサイズを可変としても良い。

観測領域特徴量計算部１０４は、観測領域３０２を第１補助線３０３の垂直方向に投影し、観測領域特徴量表示部１０５は該投影された観測領域３０２内における被検骨の投影プロファイルを、別の観測ウィンドウ３０４に表示する。ここで投影プロファイルとは、観測領域３０２内で観測される骨特徴量を示し、該特徴量はいわゆる骨密度分布を示す。

観測領域特徴量計算部１０４はさらに、観測ウィンドウ３０４に表示された投影プロファイルについて、所定範囲[ａ,ｂ]内における各位置を中心としてそれぞれの左右の対称度を計算する。すると観測領域特徴量表示部１０５は、算出された対称度の最も大きい位置（対称線）を境界として２分される、一方のプロファイルの鏡映対称像を他方に重ねて表示する。

続いて、補助図形調整部１０２では図４に示すように、上述した１点の基準点３０１を中心として、外部入力デバイスを介した測定者からの指示に基づいて第１補助線３０３を回転調整する。この調整に同期して観測領域設定部１０３内の領域自動調整部１０３２は、第１補助線３０３の方向に基づいて観測領域３０２を回転調整する。すると観測領域特徴量計算部１０４は、回転調整された観測領域３０２を第１補助線３０３の垂直方向に新たに投影し、投影プロファイルにおける左右の対称度を計算する。そして観測領域特徴量表示部１０５が、対称度が最大となる位置で２分された一方のプロファイルの鏡映対象像を他方に重ねて表示する。

被検骨骨管の方向定量計測部１は、以上の操作を繰り返し行い、重ね表示されたプロファイルと元側のプロファイルが最も一致するように、すなわち対称度が最も大きくなるように、第１補助線３０３の角度を調整し、これを被検骨骨管の方向として決定する。

骨特徴位置決定部２は、図５に示すように、上述した第１補助線３０３と直交する第２補助線３０５を自動生成する。そして、測定者が外部入力デバイスを用いて第２補助線３０５の位置を調整し、骨基部の最も外側の左右２点３０６と骨頭部の最も外側の１点３０７を計測し、これを骨特徴位置とする。

骨計測領域決定部３は、骨特徴位置決定部２で決定された２点の骨基部３０６を第１補助線３０３に投影して、これら２点の骨基部３０６の投影点における中点と、骨頭部３０７の投影点の中心を算出する。そして、該中心を計測領域の中心として、被検骨骨管部の方向に沿って、所定ライン数かつ所定幅の領域を、計測領域として決定する。なお、計測領域の幅としては、放射線写真撮影時の放射線量のバラツキを十分に除去できるライン数があればよい。また、計測領域の長さは中手骨周辺の軟部組織を十分に含み、隣接の中手骨との距離が十分にあることを原則とする。経験値に基づくと図６に示すように、計測領域３０８のサイズは25mmx6.35mmでよい。このパラメータは、被検骨を撮影する半導体センサの撮影素子のピッチ、または、銀塩フィルムあるいは輝尽性発光フィルム濃度を読み取る光電読み取り器の読み取りピッチを用いて、ピクセル単位に換算できる。

最後に骨計測部４は、以上のようにして算出された計測領域３０８の各計測ラインを平均化して、図７Ｂに示すような骨パターンの濃度変化プロファイルを得て、これを平滑化する。そして、不図示の標準物質検出部と濃度対アルミ厚さ換算表計算部から、図７Ａに示すようなＸ線写真濃度対アルミ厚さ換算表を利用して、骨パターンの各位置の濃度をアルミ厚さに変換し、ＭＤ法における各骨塩量指標を算出する。

なお、本実施形態における補助図形の利用方法は上記例に限定されない。例えば補助図形入力部１０１においては、第２中手骨中央の骨管部中央に１点の基準点３０１を指定する例を説明した。これを図８に示すように、第２中手骨中央の左右エッジに基準点３０１を２点指定し、それぞれについて第１補助線３０３を引くことも考えられる。この場合、補助図形調整部１０２は、２本の第１補助線３０３を同時に回転調整して被検骨骨管の方向を決定しても構わない。また図９に示すように、被検骨骨基部に最も外側の２点を指定し、該２点の中点を基準点３０１として第１補助線３０３を引き、これを回転調整しても良い。また図１０に示すように、被検骨骨頭部に最も外側の１点を指定してこれを基準点３０１とし、第１補助線３０３を引いて回転調整しても良い。

また、本実施形態においては、観測領域３０２を基準点３０１の上方に設定する例を示したが、これを基準点３０１の下方に設定しても良い。さらに、観測ウィンドウ３０４において、算出された最大対称度を示す情報を表示しても良く、この場合には、投影プロファイルの鏡映対称像を重ね表示する必要はなくなる。また、観測領域３０２に観測ウィンドウ３０４を重ねて表示することも考えられる。

また、骨特徴位置決定部２における骨基部２点３０６と骨頭部１点３０７の決定方法は、図５に示したように第２補助線３０５を調整する方法に限らず、測定者がカーソルキーやマウス等の外部入力デバイスを用いて目測による直接入力を行っても構わない。

さらに、骨計測領域決定部３における計測領域３０８の決定方法についても、例えば骨基部２点３０６の中点と骨頭部１点３０７との平均位置を第１補助線３０３に投影して、該投影点を計測領域３０８の中心としてもよい。また、骨基部２点３０６のいずれか１点を用いて、該１点と骨頭部１点３０７との中点により、計測領域３０８の中心を決定してもよい。

以上説明したように本実施形態によれば、被検骨の骨管の方向を定量的に計測し、これに基づいて骨計測の位置を決定することができる。したがって、計測時のバラツキが削減され、計測結果の再現性が向上する。

＜第２実施形態＞
以下、本発明に係る第２実施形態について説明する。第２実施形態における骨計測装置の機能構成は、上述した第１実施形態に示す図１および図２とほぼ同様であるが、観測領域特徴量計算部１０４における特徴量の算出方法が異なる。すなわち第２実施形態においては、特徴量を観測領域の投影プロファイルの最大対称度に基づいて算出するのではなく、観測領域の投影プロファイルと典型的な被検骨骨管部のパターンとの相関係数に基づいて算出することを特徴とする。

図１１は、第２実施形態における特徴量算出の概要を示す図であり、該算出された特徴量の表示例を図１２に示す。第２実施形態の観測領域特徴量計算部１０４は図１１に示すように、不図示の記憶部から典型的な被検骨骨管部のパターンを参照して、観測領域内の投影プロファイルの各位置について、相互相関係数を計算してマッチング操作を行う。そして観測領域表示部１０５が図１２に示すように、投影プロファイルとともに、典型的な被検骨骨管部のパターンを最大マッチング位置すなわち相関係数の最も大きい位置に表示する。

さらに、観測領域表示部１０５が、算出されたマッチング度合いを、投影プロファイルに重ね表示しても良い。この場合、典型的な被検骨骨管部のパターンについては表示しなくても良い。

以上説明したように第２実施形態によれば、典型的な被検骨骨管部のパターンを用いて特徴量を算出することによって、上述した第１実施形態と同様の効果が得られる。

＜第３実施形態＞
以下、本発明に係る第３実施形態について説明する。第３実施形態においては、上述した第１または第２実施形態に対し、骨管方向定量計測部１における観測領域設定方法が異なる。

図１３は、第３実施形態における骨管方向定量計測部１の構成を示すブロック図である。同図において、上述した第１実施形態の図２と同様の構成には同一符号を付す。第３実施形態の観測領域設定部１１３は、寸法推定部１１３１と領域自動配置部１１３２から構成される。

第３実施形態では上述した第１実施形態と同様に、補助図形入力部１０１は図３に示すように、外部入力デバイスから第２中手骨中央の骨管部中央に１点の基準点３０１を指定し、この基準点３０１を通過する第１補助線３０３が自動生成される。

続いて、観測領域設定部１１３の寸法推定部１１３１は、被検骨の影像における解像度に基づき、被検骨の幅と長さをピクセル数として自動推定する。ここで影像の解像度とはすなわち、被検骨を撮影する半導体センサの撮影素子のピッチ、または、銀塩フィルムあるいは輝尽性発光フィルム濃度を読み取る光電読み取り器の読み取りピッチに基づいて決定される。一般に、被検骨の大きさは年齢層に対応しており、大幅に異なることがないので、センサピッチまたは読み取り器ピッチからの推定値が大幅に外れることはない。そこで領域自動配置部１１３２は、寸法推定部１１３１で推定された被検骨の寸法を用いて、第２中手骨の基準点３０１上部に相当する位置に第２中手骨サイズの約１／４高さと１．５倍幅の領域を自動設定し、これを観測領域３０２とする。

なお、第３実施形態において補助図形入力部１０１が図８または図９に示すように２点の基準点を入力する場合、寸法推定部１１３１は、該２点の基準点を用いて第２中手骨の幅を自動推定する。このとき、第２中手骨の長さとしては、幅の７〜８倍程度に設定すれば良い。

その後、第１実施形態または第２実施形態と同様に、観測領域特徴量計算部１０４は、観測領域３０２を第１補助線３０３の方向に投影し、最大対称度または投影プロファイルと典型的な骨パターンとの相関係数を算出する。観測領域特徴量表示部１０５は、投影プロファイルと最大対称度または相関係数を、観測ウィンドウ３０４に表示する。

補助図形調整部１０２は、外部入力デバイスからの指示に応じて第１補助線３０３を回転調整する。このとき観測領域設定部１１３の領域自動配置部１１３２は、第１補助線３０３の方向に基づいて、観測領域３０２を第１補助線３０３の調整に同期して回転調整する。すると観測領域特徴量計算部１０４は、回転調整された観測領域３０２を第１補助線３０３の方向に新たに投影し、投影プロファイルの対称度または典型的な骨パターンとの相関係数を算出する。観測領域特徴量表示部１０５は、更新された特徴量を観測ウィンドウ３０４に表示する。

第３実施形態の被検骨骨管の方向定量計測部１は、以上の操作を繰り返し行うことによって被検骨骨管の方向を決定する。その後は、上述した第１実施形態と同様の計測処理を実行し、骨計測を行う。

以上説明したように第３実施形態によれば、センサピッチ等から推定された被検骨サイズに基づいて観測領域を設定することによって、上述した第１実施形態と同様の効果を得る。

＜第４実施形態＞
以下、本発明に係る第４実施形態について説明する。

図１４は、第４実施形態における骨管方向定量計測部１の構成を示すブロック図である。同図において、上述した第３実施形態の図１３と同様の構成には同一符号を付す。第４実施形態においては、上述した第３実施形態における補助図形調整部１０２での処理を自動化し、骨管方向自動決定部１２６に置き換えたことを特徴とする。

第４実施形態では上述した第３実施形態と同様に、補助図形入力部１０１は図３に示すように、外部入力デバイスから第２中手骨中央の骨管部中央に１点の基準点３０１を指定し、この基準点３０１を通過する第１補助線３０３が自動生成される。

また観測領域設定部１１３においても第３実施形態と同様に、寸法推定部１１３１が被検骨を撮影する半導体センサの撮影素子のピッチ等に基づき、被検骨の幅と長さをピクセル数として自動推定する。そして領域自動配置部１１３２が、該推定された被検骨の寸法を用いて、第２中手骨の上部に相当する位置に第２中手骨の約１／４高さと１．５倍幅の領域を観測領域３０２として自動設定する。

その後、第３実施形態と同様に、観測領域特徴量計算部１０４は、観測領域３０２を第１補助線３０３の方向に投影し、最大対称度または投影プロファイルと典型的な骨パターンとの相関係数を算出する。

骨管方向自動決定部１２６は、所定回転範囲内で第１補助線３０３を回転調整する。このとき観測領域設定部１１３の領域自動配置部１１３２は、第１補助線３０３の方向に基づいて、観測領域３０２を第１補助線３０３の調整と同期して回転調整する。すると観測領域特徴量計算部１０４は、回転調整された観測領域３０２を第１補助線３０３の方向に新たに投影し、投影プロファイルの対称度または典型的な骨パターンとの相関係数を算出する。

骨管方向自動決定部１２６は、所定回転範囲内の全ての角度における観測領域３０２の特徴量、すなわち最大対称度または相関係数が最大になる角度を、被検骨骨管部方向として決定する。

そして観測領域特徴量表示部１０５は、決定された被検骨骨管部方向における特徴量を、観測ウィンドウ３０４に表示する。

以上のように被検骨骨管の方向が決定されると、その後は上述した第１実施形態と同様に骨特徴位置を決定し、骨計測領域を設定して、骨計測を行う。

以上説明したように第４実施形態によれば、補助図形調整を自動化することによって骨管方向を自動決定し、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第５実施形態＞
以下、本発明に係る第５実施形態について説明する。

図１５は、第５実施形態における骨管方向定量計測部１の構成を示すブロック図である。同図において、上述した第４実施形態の図１４と同様の構成には同一符号を付す。第５実施形態においては、図１４に示す構成に補助図形調整部１３２を追加したことを特徴とする。

第５実施形態では上述した第４実施形態と同様に、補助図形入力部１０１は図３に示すように、外部入力デバイスから第２中手骨中央の骨管部中央に１点の基準点３０１を指定し、この基準点３０１を通過する第１補助線３０３が自動生成される。また観測領域設定部１１３においても第４実施形態と同様に、寸法推定部１１３１が被検骨の幅と長さをピクセル数で自動推定する。そして領域自動配置部１１３２が、該推定された被検骨の寸法を用いて、第２中手骨の上部に相当する位置に第２中手骨の約１／４高さと１．５倍幅の領域を観測領域３０２として自動設定する。観測領域特徴量計算部１０４は、観測領域３０２を第１補助線３０３の方向に投影し、最大対称度または投影プロファイルと典型的な骨パターンとの相関係数を算出する。

骨管方向自動決定部１２６は、所定回転範囲内で第１補助線３０３を回転調整する。このとき観測領域設定部１１３の領域自動配置部１１３２は、観測領域３０２を第１補助線３０３の方向に自動調整する。観測領域特徴量計算部１０４は、観測領域３０２の特徴量、すなわち投影プロファイルの対称度または典型的な骨パターンとの相関係数を更新する。

骨管方向自動決定部１２６は、所定回転範囲内の全ての角度における観測領域３０２の特徴量、すなわち最大対称度または相関係数が最大になる角度を、被検骨骨管部の初期方向として決定する。

そして観測領域特徴量表示部１０５は、決定された初期方向における特徴量を、観測ウィンドウ３０４に表示する。

骨管方向自動決定部１２６で決定された被検骨骨管部の初期方向が正しい場合、補助図形調整部１３２は動作せず、骨特徴位置の決定、骨計測領域の決定などの後続処理を行う。

一方、骨管方向自動決定部１２６で決定された被検骨骨管部の初期方向が正しくない場合、補助図形調整部１３２は上述した第３実施形態と同様に、外部入力デバイスからの指示に応じて基準点３０１を通過する第１補助線３０３を回転調整する。このとき観測領域設定部１１３の領域自動配置部１１３２は、第１補助線３０３の方向に基づいて、観測領域３０２を第１補助線３０３の調整に同期して回転調整する。すると観測領域特徴量計算部１０４は、回転調整された観測領域３０２を第１補助線３０３の方向に新たに投影し、投影プロファイルの対称度または典型的な骨パターンとの相関係数を算出する。観測領域特徴量表示部１０５は、更新された特徴量を観測ウィンドウ３０４に表示する。

このように、第５実施形態の被検骨骨管の方向定量計測部１においては、自動決定された被検骨骨管部の初期方向が正しくない場合には、以上の操作を繰り返し行うことによって被検骨骨管の方向を決定する。その後は、上述した第１実施形態と同様の計測処理を実行し、骨計測を行う。

以上説明したように第５実施形態によれば、上述した第４実施形態のように自動決定された被検骨の骨管方向について、さらにその調整を行うことができるため、より正確な骨計測が可能となる。

＜第６実施形態＞
以下、本発明に係る第６実施形態について説明する。

図１６は、第６実施形態における骨管方向定量計測部１の構成を示すブロック図である。同図に示すように第６実施形態の骨管方向定量計測部１は、補助図形入力部１４１と、補助図形調整部１４２と、骨管部方向計算部１４３から構成される。

補助図形入力部１４１は図１７に示すように、カーソルキー、マウスなどの外部入力デバイスを介して、多数の補助円１７１を入力する。補助円１７１の直径は、被検骨１７２の骨管部幅に相当するのが望ましい。したがって補助図形入力部１４１では、被検骨の影像における解像度（撮影センサピッチ等）に基づき、被検骨１７２の幅と長さをピクセル数で自動推定する。上述したように、一般に被検骨の大きさは年齢層に対応しており、大幅に異なることがないので、センサピッチ等に基づく初期設定を行う。

続いて、補助図形調整部１４２は図１８に示すように、前段で入力された補助円１７１が、被検骨１７２の骨管部の両側エッジと内接するように、その位置とサイズを調整する。このとき、補助円１７１を骨管部の全体を渡って略均等な位置に配置することが望ましい。

そして骨管部方向計算部１４３は、調整後の補助円１７１の円心位置を、最小二乗誤差法によって直線上に合わせる。該直線を、被検骨骨管部の中心線１７３とする。これによりすなわち、骨管方向が決定されたことになる。

以上のように被検骨骨管の中心線１７３が決定されると、その後は上述した第１実施形態と同様に、骨特徴位置を決定し、骨計測領域を設定して、骨計測を行う。

以上説明したように第６実施形態によれば、補助円１７１を入力してその位置を被検骨の骨間部上に調整することによって、骨間方向を決定し、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第７実施形態＞
以下、本発明に係る第７実施形態について説明する。第７実施形態においては、上述した第１乃至第６実施形態のように骨特徴位置を骨基部の最も外側２点と骨頭部１点とせずに、被検骨管部の方向に沿って皮質骨の最も多い位置を骨特徴位置とする。すなわち、第７実施形態における骨計測装置の機能構成は、上述した第１実施形態に示す図１と同様であるが、骨特徴位置決定部２における骨特徴位置の決定方法が異なる。

図１９は、第７実施形態における骨特徴位置決定部２の構成を示すブロック図である。同図に示すように、第７実施形態の骨特徴位置決定部２は、補助図形生成部２０１と、補助図形調整部２０２と、骨パターン特徴量計算部２０３と、骨パターン特徴量表示部２０４から構成される。

骨パターン特徴量計算部２０３は、図２０に示すように、前段の被検骨骨管方向定量計測部１で決定された骨管の方向に沿って、基準点３０１または補助円１７１の位置情報を参照して、被検骨の撮影ピッチ等に基づき、第２中手骨骨管部範囲１９１を決定する。そして、該骨管部範囲１９１内の各位置に、骨管方向と直交方向に骨パターンを得る。この骨パターンの一例を１９４に示す。そして、骨パターンの双峰ピークとその間の最小値を測定し、その骨管部範囲１９１における平均値を計算し、該平均値を閾値として決定する。そして骨パターン１９４に示すように、該閾値で骨パターンを２値化し、骨パターンの双峰幅（または双峰ピーク間谷の幅）を、特徴量として算出する。例えば骨パターン１９４において、骨パターンの双峰と閾値との交点を順次ａ，ｂ，ｃ，ｄとすると、特徴量Ｔはａｂ＋ｅｆ（またはｂｅ）となる。

骨パターン特徴量表示部２０４は、骨管方向に観測ウィンドウ１９３を設け、算出された特徴量を表示する。

一方、補助図形生成部２０１は、骨管方向と直交する補助ライン１９２を自動生成し、骨パターン特徴量表示部２０４は、観測ウィンドウ１９３上に補助ライン１９２の位置を表示する。

補助図形調整部２０２は、外部入力デバイスからの指示に基づき、補助ライン１９２の位置を骨管方向に沿って移動し、骨パターン特徴量の最大（または最小）位置となるように調整する。そして、調整後の補助ライン１９２の位置を、骨特徴位置とする。

第７実施形態の骨特徴位置決定部２においては、以上のようにして骨特徴位置が決定される。

骨計測領域決定部３では、骨特徴位置決定部２で決定された骨特徴位置を中心として、図６に示すように、被検骨骨管部の方向に沿って、所定ライン数かつ所定幅の領域を、計測領域３０８として決定する。

なお、第７実施形態における骨パターン特徴量の算出方法としては、上記例に限らない。例えば骨パターン特徴量計算部２０３において、図２１に示すように、前段で決定された骨管方向と直交方向に骨パターンを計測し、その平均値をもって閾値とする。すなわち、該閾値より大きい骨パターンの範囲を、被検骨骨組織の範囲とする。そして、被検骨骨組織の範囲の平均輝度値をもって、骨パターン特徴量としてもよい。

また、被検骨骨管の方向定量計測部１内の補助図形入力部１０１が、図８に示すように骨管部両側エッジに基準点３０１を設定する場合にも、第７実施形態は適用可能である。この場合すなわち、図２２に示すように、２点の基準点３０１に基づく補助平行線内の範囲を被検骨骨組織の範囲として、骨パターン特徴量を上記平均輝度値として算出すればよい。

以上説明したように第７実施形態によれば、骨計測の位置を幾何学的に決定せずに、被検骨の皮質骨の最も多い位置、すなわち骨密度の最も高い位置として決定する。これにより、骨計測値に対する個人差のバリエーションを低減させ、骨粗鬆症や骨軟化症等により適した診断要素を提供することができる。

＜第８実施形態＞
以下、本発明に係る第８実施形態について説明する。第８実施形態においては、上述した第７実施形態における骨特徴位置決定処理を自動化したことを特徴とする。

図２３は、第８実施形態における骨特徴位置決定部２の構成を示すブロック図である。同図に示すように、第８実施形態の骨特徴位置決定部２は、第７実施形態と同様の骨パターン特徴量計算部２０３と、特徴位置自動決定部２１２から構成される。

骨パターン特徴量計算部２０３は第７実施形態と同様に、第２中手骨骨管部範囲を決定して、骨特徴量を算出する。

続いて、特徴位置自動決定部２１２は、骨パターン特徴量計算部２０３で決定された第２中手骨骨管部範囲内の各位置について、骨特徴量が最大（最小）となる位置を自動的に探索し、これを骨特徴位置とする。

第８実施形態の骨特徴位置決定部２においては、以上のようにして骨特徴位置が決定される。以降の、該骨特徴位置を用いた骨計測領域決定および骨計測処理については、第７実施形態と同様であるため説明を省略する。

以上説明したように第８実施形態によれば、骨計測位置すなわち被検骨の皮質骨の最も多い位置を、測定者が操作することなく、自動的に決定することができる。したがって、操作性を向上させつつ、第７実施形態と同様の効果が得られる。

＜第９実施形態＞
以下、本発明に係る第９実施形態について説明する。第９実施形態においては、上述した第７実施形態と第８実施形態を合成した構成によって、第８実施形態のような骨特徴位置の自動決定に失敗した場合、第７実施形態のような手動調整を可能とすることを特徴とする。

図２４は、第９実施形態における骨特徴位置決定部２の構成を示すブロック図である。同図に示すように、第９実施形態の骨特徴位置決定部２は、第７実施形態と同様の補助図形生成部２０１と、補助図形調整部２０２と、骨パターン特徴量計算部２０３と、骨パターン特徴量表示部２０４を備える。そしてさらに、第８実施形態と同様の特徴位置自動決定部２１２を備える。

骨パターン特徴量計算部２０３は第7実施形態と同様に、第２中手骨骨管部範囲を決定して、骨特徴量を算出する。

続いて、特徴位置自動決定部２１２は第８実施形態と同様に、骨パターン特徴量計算部２０３で決定された第２中手骨骨管部範囲内の各位置について、骨特徴量が最大（最小）となる位置を自動的に探索し、これを骨特徴位置とする。

一方、補助図形生成部２０１は図２０に示すように、特徴位置自動決定部２１２で決定された骨特徴位置に、骨管方向と直交する補助ライン１９２を自動生成する。すると、骨パターン特徴量表示部２０４は、骨管方向に観測ウィンドウ１９３を設け、骨パターン特徴量計算部２０３で算出された特徴量を表示するとともに、補助ライン１９２の位置を表示する。

特徴位置自動決定部２１２で決定された骨特徴位置が正しい場合、補助図形調整部２０２は動作せず、該骨特徴位置のまま、後続する骨計測処理を行う。

一方、特徴位置自動決定部２１２で決定された骨特徴位置が正しくない場合、補助図形調整部２０２は、外部入力デバイスからの指示に基づき、補助ライン１９２の位置を骨管方向に沿って移動し、骨パターン特徴量の最大（または最小）位置に調整する。調整後の補助ライン１９２の位置を、骨特徴位置とする。

第９実施形態の骨特徴位置決定部２においては、以上のようにして骨特徴位置が決定される。以降の、該骨特徴位置を用いた骨計測領域決定および骨計測処理については、第７実施形態と同様であるため説明を省略する。

以上説明したように第９実施形態によれば、第８実施形態のように骨計測位置を自動決定するとともに、その位置が適切でない場合には、第７実施形態のように測定者による調整を可能とする。これにより、骨計測位置の決定に対する操作性を向上させるとともに、必要に応じてより最適な位置決定を行うことが可能となる。

＜他の実施形態＞
以上、実施形態例を詳述したが、本発明は例えば、システム、装置、方法、プログラム若しくは記憶媒体(記録媒体)等としての実施態様をとることが可能である。具体的には、複数の機器（例えば、ホストコンピュータ、インタフェース機器、撮像装置、webアプリケーション等）から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。

尚本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。なお、この場合のプログラムとは、実施形態において図に示したフローチャートに対応したプログラムである。

従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、OSに供給するスクリプトデータ等の形態であっても良い。

プログラムを供給するための記録媒体としては、以下に示す媒体がある。例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、MO、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM、DVD(DVD-ROM，DVD-R)などである。

プログラムの供給方法としては、以下に示す方法も可能である。すなわち、クライアントコンピュータのブラウザからインターネットのホームページに接続し、そこから本発明のコンピュータプログラムそのもの(又は圧縮され自動インストール機能を含むファイル)をハードディスク等の記録媒体にダウンロードする。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるWWWサーバも、本発明に含まれるものである。

また、本発明のプログラムを暗号化してCD-ROM等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせることも可能である。すなわち該ユーザは、その鍵情報を使用することによって暗号化されたプログラムを実行し、コンピュータにインストールさせることができる。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。さらに、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOSなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、実行されることによっても、前述した実施形態の機能が実現される。すなわち、該プログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行うことが可能である。

本発明に係る一実施形態におけるシステム構成を示すブロック図である。本実施形態における被検骨骨管方向定量計測部の構成を示すブロック図である。本実施形態における補助図形入力の一例を示す図である。本実施形態における骨管方向の決定例を示す図である。本実施形態における特徴位置の決定例を示す図である。本実施形態における計測領域の一例を示す図である。濃度対アルミ厚さ換算表の一例を示す図である。骨パターンプロファイルの一例を示す図である。本実施形態における補助図形の入力例を示す図である。本実施形態における補助図形の入力例を示す図である。本実施形態における補助図形の入力例を示す図である。第２実施形態における特徴量計算時のマッチング操作を説明する図である。第２実施形態における特徴量表示例を示す図である。第３実施形態における被検骨骨管方向定量計測部の構成を示すブロック図である。第４実施形態における被検骨骨管方向定量計測部の構成を示すブロック図である。第５実施形態における被検骨骨管方向定量計測部の構成を示すブロック図である。第６実施形態における被検骨骨管方向定量計測部の構成を示すブロック図である。第７実施形態における補助図形の入力例を示す図である。第７実施形態における補助図形の調整例を示す図である。第７実施形態における骨特徴位置決定部の構成を示すブロック図である。第７実施形態における骨特徴位置の決定方法を説明する図である。第７実施形態における骨組織範囲の決定方法を説明する図である。第７実施形態において２点基準点を指定した場合の骨組織範囲の決定方法を説明する図である。第８実施形態における骨特徴位置決定部の構成を示すブロック図である。第９実施形態における骨特徴位置決定部の構成を示すブロック図である。ＭＤ法による骨塩量測定方法の概要を示す図である。従来技術における第２中手骨中点の指定方法を示す図である。

Claims

被検骨の放射線撮影により得られた影像を用いて該被検骨についての骨計測を行う骨計測装置であって、
前記被検骨の形状に基づいて前記被検骨の骨管方向を定量的に計測する骨管方向計測手段と、
前記骨管方向に沿って、前記被検骨の特徴位置を決定する特徴位置決定手段と、
前記特徴位置に基づいて前記被検骨における骨計測領域を決定する計測領域決定手段と、
前記骨計測領域について骨計測を行う骨計測手段と、
を有することを特徴とする骨計測装置。
前記骨管方向計測手段は、
前記影像上に前記被検骨の骨管部位置を示す基準点および該基準点を通過する基準線を指定する基準指定手段と、
前記基準点および前記基準線に基づいて前記影像上の観測領域を設定する観測領域設定手段と、
前記観測領域における前記被検骨の形状の特徴量を算出する特徴量算出手段と、
前記特徴量に基づいて前記基準線の角度を調整する調整手段と、を有し、
前記基準線の方向を前記骨管方向とすることを特徴とする請求項１記載の骨計測装置。
前記調整手段は、前記観測領域における前記特徴量が最大となるように、前記基準線の角度を調整することを特徴とする請求項２記載の骨計測装置。
前記骨管方向計測手段はさらに、前記特徴量を表示する特徴量表示手段を有し、
前記調整手段は、操作者による指示に基づいて前記基準線の角度を調整することを特徴とする請求項３記載の骨計測装置。
前記特徴量は、前記観測領域を前記基準線垂線方向に投影して得られる投影プロファイルにおける左右の最大対称度であることを特徴とする請求項３または４記載の骨計測装置。
前記特徴量表示手段は、
前記観測領域において前記投影プロファイルの左右対称度が最大となる対称線を境界として、一方のプロファイルの鏡映対称像を他方に重ねて表示することを特徴とする請求項５記載の骨計測装置。
前記特徴量は、前記観測領域を前記基準線方向に投影して得られる投影プロファイルと、予め定められた骨プロファイルとの相関係数であることを特徴とする請求項３または４記載の骨計測装置。
前記基準点指定手段は、操作者による指示に基づいて前記基準点を指定することを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の骨計測装置。
前記観測領域設定手段は、
前記観測領域を前記基準点に基づいて初期位置に設定する初期設定手段と、
前記観測領域を前記基準線の角度に基づいて自動調整する自動調整手段と、
を有することを特徴とする請求項２乃至８のいずれかに記載の骨計測装置。
前記初期設定手段は、
前記被検骨の骨管部のサイズを推定する骨サイズ推定手段と、
前記骨管部のサイズに基づいて前記観測領域のサイズを設定するサイズ設定手段と、を有することを特徴とする請求項９記載の骨計測装置。
前記骨サイズ推定手段は、前記影像の解像度に基づいて前記骨管部のサイズを決定することを特徴とする請求項１０記載の骨計測装置。
前記骨管方向計測手段は、
前記影像上に補助円を複数配置する補助円配置手段と、
前記複数の補助円を前記被検骨の骨管部エッジに内接するように移動する補助円移動手段と、
前記骨管部エッジに内接する複数の補助円の円心位置に基づいて前記骨管方向を算出する骨管方向算出手段と、
を有することを特徴とする請求項１記載の骨計測装置。
前記特徴位置決定手段は、前記被検骨の骨基部における最も外側の左右２点と、該被検骨の骨頭部における最も外側の１点を、該被検骨の特徴位置として決定することを特徴とする請求項１記載の骨計測装置。
前記計測領域決定手段は、前記特徴位置に基づいて前記被検骨における前記骨管方向の中央位置を検出し、該中央位置を前記骨計測領域の基準位置とすることを特徴とする請求項１３記載の骨計測装置。
前記計測領域決定手段は、前記影像の解像度に基づいて前記骨計測領域のサイズを決定することを特徴とする請求項１４記載の骨計測装置。
前記特徴位置決定手段は、
前記骨管方向に直交する補助線を調整する調整手段と、
該補助線上における前記被検骨の皮質骨量を算出する皮質骨量算出手段と、を有し、
前記皮質骨量が最も多くなるような前記補助線の位置を、前記特徴位置として決定することを特徴とする請求項１記載の骨計測装置。
前記調整手段は、操作者による指示に基づいて前記補助線の位置を調整することを特徴とする請求項１６記載の骨計測装置。
前記皮質骨量算出手段は、前記被検骨の前記補助線上における骨パターンの双ピークの幅に基づいて、皮質骨量を算出することを特徴とする請求項１６または１７記載の骨計測装置。
前記皮質骨量算出手段は、前記被検骨の前記補助線上における骨パターンの双ピークの谷幅に基づいて、皮質骨量を算出することを特徴とする請求項１６または１７記載の骨計測装置。
前記皮質骨量算出手段は、前記被検骨の前記補助線上における骨組織の平均輝度に基づいて、皮質骨量を算出することを特徴とする請求項１６または１７記載の骨計測装置。
前記骨計測手段は、前記被検骨の骨円量を測定するＭＤ法によって前記被件骨の骨塩量を測定することを特徴とする請求項１乃至２０のいずれかに記載の骨計測装置。
前記被検骨は、第２中手骨であることを特徴とする請求項２１記載の骨計測装置。
被検骨の放射線撮影により得られた影像を用いて該被検骨についての骨計測を行う骨計測方法であって、
前記被検骨の形状に基づいて前記被検骨の骨管方向を定量的に計測する骨管方向計測ステップと、
前記骨管方向に沿って、前記被検骨の特徴位置を決定する特徴位置決定ステップと、
前記特徴位置に基づいて前記被検骨における骨計測領域を決定する計測領域決定ステップと、
前記骨計測領域について骨計測を行う骨計測ステップと、
を有することを特徴とする骨計測方法。
前記骨管方向計測ステップはさらに、
前記影像上に前記被検骨の骨管部位置を示す基準点および該基準点を通過する基準線を指定する基準指定ステップと、
前記基準点および前記基準線に基づいて前記影像上の観測領域を設定する観測領域設定ステップと、
前記観測領域における前記被検骨の形状の特徴量を算出する特徴量算出ステップと、
前記特徴量に基づいて前記基準線の角度を調整する調整ステップと、を有し、
前記基準線の方向を前記骨管方向とすることを特徴とする請求項２３記載の骨計測方法。
前記調整ステップにおいては、前記観測領域における前記特徴量が最大となるように、前記基準線の角度を調整することを特徴とする請求項２４記載の骨計測方法。
前記特徴位置決定ステップにおいては、
前記骨管方向に直交する補助線を調整する調整ステップと、
該補助線上における前記被検骨の皮質骨量を算出する皮質骨量算出ステップと、を有し、
前記皮質骨量が最も多くなるような前記補助線の位置を、前記特徴位置として決定することを特徴とする請求項２３記載の骨計測装置。
コンピュータ上で実行されることによって、該コンピュータを請求項１乃至２２のいずれかに記載された骨計測装置として動作するように制御することを特徴とするプログラム。
請求項２７に記載されたプログラムが記録されたことを特徴とする記録媒体。