JP2010154871A - Bone disease evaluating system, bone disease evaluating method and program - Google Patents

Bone disease evaluating system, bone disease evaluating method and program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the accuracy of the quantification of the degree or change with the passage of time of a bone disease in an initial stage. <P>SOLUTION: A bone disease evaluating system has an X-ray source and the detector arranged in front of the irradiation direction of the X-ray source to detect the X rays emitted from the X-ray source to be transmitted through a subject including bones and is equipped with an X-ray photographing apparatus which enables phase contrast photographing executed under conditions that the distance R1 from the X-ray source to the subject is 0.1 m or above, the distance R2 from the subject to the detector is 0.3 m or above, the focal diameter D of the X-ray source is 0.2 mm or below and the average X-ray energy of the X-ray source is 23-45 keV. The bone disease evaluating system is equipped with a concerned region setting part for setting a concerned region from the image detected by the detector, a profile acquiring part for acquiring the X-ray signal intensity profile to the position within the concerned region, a frequency analyzing part applying the analysis of frequency to the X-ray signal intensity profile and an index calculating part for calculating an index showing the degree of the bone disease on the basis of the analytic result of frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、骨疾患評価システム、骨疾患評価方法及びプログラムに関する。   The present invention relates to a bone disease evaluation system, a bone disease evaluation method, and a program.

現在、骨粗鬆症による骨折などが社会問題となっており、骨粗鬆症の早期発見が望まれている。このため、例えば骨梁構造の本数を定量化する画像処理を行い、定量化結果を示す骨粗鬆症診断装置などが開発されている(例えば特許文献1参照)。また、X線画像の各方向にウェーブレット解析を施し、画素毎に異なる縮率によるウェーブレット解析係数の最大値を求め、この最大値が算出された際の縮率を骨梁の粗密に関連づける骨密度計測方法なども開発されている(例えば特許文献2参照)。
特開平9−248293号公報 特開平6−269434号公報
At present, fractures caused by osteoporosis are a social problem, and early detection of osteoporosis is desired. For this reason, for example, an osteoporosis diagnostic apparatus that performs image processing for quantifying the number of trabecular structures and shows the quantification result has been developed (see, for example, Patent Document 1). In addition, wavelet analysis is performed in each direction of the X-ray image to obtain the maximum value of the wavelet analysis coefficient with a different reduction ratio for each pixel, and the bone density that relates the reduction ratio when the maximum value is calculated to the density of the trabecular bone Measurement methods and the like have also been developed (see, for example, Patent Document 2).
JP-A-9-248293 JP-A-6-269434

ところで、上記した骨粗鬆症診断装置や、骨密度計測方法では、X線が物体を透過する際の吸収/散乱に伴う吸収コントラストを画像化したものから、骨粗鬆症や骨密度の程度を検出していたが、吸収コントラスト画像では、骨関節に関わる疾患の診断には、鮮鋭度が不足しており、症状が進行する前の早期診断には適していなかった。このため、吸収コントラスト画像を基に検出された疾患の程度では、健常者と初期患者との差異がほとんど現れず、さらには微妙な症状の差異も検出できないことから、経時観察にも不向きであった。
そこで、本発明の課題は、初期段階における疾患の程度や、経時変化の定量化の正確性を高めることである。
By the way, in the osteoporosis diagnostic apparatus and the bone density measuring method described above, the degree of osteoporosis and bone density is detected from an image of absorption contrast accompanying absorption / scattering when X-rays pass through an object. Absorption contrast images show that sharpness is insufficient for diagnosis of diseases related to bone and joints, and it is not suitable for early diagnosis before symptoms progress. For this reason, the level of disease detected on the basis of the absorption contrast image shows little difference between healthy subjects and initial patients, and further, subtle differences in symptoms cannot be detected, making it unsuitable for observation over time. It was.
Therefore, an object of the present invention is to improve the accuracy of quantification of the degree of disease in the initial stage and changes with time.

請求項1記載の発明における骨疾患評価システムは、
X線を照射するX線源と、
前記X線源の照射方向前方に配置され、前記X線源から照射され、骨を含む被写体を透過したX線を検出する検出器とを有し、
前記X線源から前記被写体までの距離R1が0.1m以上、前記被写体から前記検出器までの距離R2が0.3m以上、前記X線源の焦点径Dが0.2mm以下、前記X線源の平均X線エネルギーが23keV〜45keVの条件で実行される位相コントラスト撮影が可能なX線撮影装置と、
前記検出器で検出された画像から関心領域を設定する関心領域設定部と、
前記関心領域設定部により設定された前記関心領域内の位置に対するX線信号強度プロファイルを取得するプロファイル取得部と、
前記プロファイル取得部で取得された前記X線信号強度プロファイルに対して周波数解析を施す周波数解析部と、
前記周波数解析部による周波数解析の結果に基づいて、前記骨の疾患の程度を表す指標を算出する指標算出部とを備えることを特徴としている。
The bone disease evaluation system in the invention of claim 1 comprises:
An X-ray source that emits X-rays;
A detector that is disposed in front of the X-ray source in the irradiation direction and that detects X-rays irradiated from the X-ray source and transmitted through a subject including bone;
The distance R1 from the X-ray source to the subject is 0.1 m or more, the distance R2 from the subject to the detector is 0.3 m or more, the focal diameter D of the X-ray source is 0.2 mm or less, the X-ray An X-ray imaging apparatus capable of phase contrast imaging executed under the condition that the average X-ray energy of the source is 23 keV to 45 keV;
A region-of-interest setting unit that sets a region of interest from the image detected by the detector;
A profile acquisition unit that acquires an X-ray signal intensity profile for a position in the region of interest set by the region of interest setting unit;
A frequency analysis unit that performs frequency analysis on the X-ray signal intensity profile acquired by the profile acquisition unit;
And an index calculation unit that calculates an index representing the degree of the bone disease based on a result of frequency analysis by the frequency analysis unit.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の骨疾患評価システムにおいて、
前記周波数解析部は、前記X線信号強度プロファイルに対してフーリエ解析若しくはウェーブレット解析の何れかを施すことを特徴としている。
The invention according to claim 2 is the bone disease evaluation system according to claim 1,
The frequency analysis unit performs either Fourier analysis or wavelet analysis on the X-ray signal intensity profile.

請求項3記載の発明は、請求項2記載の骨疾患評価システムにおいて、
前記周波数解析部は、前記X線信号強度プロファイルに対してフーリエ解析を施す場合、当該X線信号強度プロファイルに対して、10mm以下の幅の窓関数を所定長さだけずらしながら乗算し、フーリエ解析することを特徴としている。
The invention according to claim 3 is the bone disease evaluation system according to claim 2,
When performing the Fourier analysis on the X-ray signal intensity profile, the frequency analysis unit multiplies the X-ray signal intensity profile by shifting a window function having a width of 10 mm or less by a predetermined length to perform a Fourier analysis. It is characterized by doing.

請求項4記載の発明は、請求項2又は3に記載の骨疾患評価システムにおいて、
前記指標算出部は、前記周波数解析部によるフーリエ解析の解析結果としてのパワースペクトルからバックグラウンドレベルの影響を差し引いた後、当該差し引かれたパワースペクトルを基に、前記指標を算出することを特徴としている。
The invention according to claim 4 is the bone disease evaluation system according to claim 2 or 3,
The index calculation unit calculates the index based on the subtracted power spectrum after subtracting the influence of the background level from the power spectrum as the analysis result of the Fourier analysis by the frequency analysis unit. Yes.

請求項5記載の発明は、請求項2記載の骨疾患評価システムにおいて、
前記周波数解析部が前記X線信号強度プロファイルに対してウェーブレット解析を施した場合、前記指標算出部は、前記ウェーブレット解析により求められたウェーブレット係数の統計値を用いて、前記指標を算出することを特徴としている。
The invention according to claim 5 is the bone disease evaluation system according to claim 2,
When the frequency analysis unit performs wavelet analysis on the X-ray signal intensity profile, the index calculation unit calculates the index using a statistical value of the wavelet coefficient obtained by the wavelet analysis. It is a feature.

請求項6記載の発明における骨疾患評価方法は、
X線源から被写体までの距離R1が0.1m以上、前記被写体から検出器までの距離R2が0.3m以上、前記X線源の焦点径Dが0.2mm以下、前記X線源の平均X線エネルギーが23keV〜45keVの条件で、前記X線源から骨を含む被写体に向けて照射され、透過したX線を前記検出器で検出することにより得られた位相コントラスト画像から関心領域を設定する工程と、
設定された前記関心領域内の位置に対するX線信号強度プロファイルを取得する工程と、
取得された前記X線信号強度プロファイルに対して周波数解析を施す工程と、
前記周波数解析の結果に基づいて、前記骨の疾患の程度を表す指標を算出する工程とを備えることを特徴としている。
The bone disease evaluation method in the invention of claim 6 comprises:
The distance R1 from the X-ray source to the subject is 0.1 m or more, the distance R2 from the subject to the detector is 0.3 m or more, the focal diameter D of the X-ray source is 0.2 mm or less, the average of the X-ray sources A region of interest is set from a phase contrast image obtained by detecting X-rays irradiated and transmitted from the X-ray source toward a subject including bone under the condition of X-ray energy of 23 keV to 45 keV. And a process of
Obtaining an X-ray signal intensity profile for a set position within the region of interest;
Performing a frequency analysis on the acquired X-ray signal intensity profile;
And a step of calculating an index representing the degree of the bone disease based on the result of the frequency analysis.

請求項7記載の発明におけるプログラムは、
X線源から被写体までの距離R1が0.1m以上、前記被写体から検出器までの距離R2が0.3m以上、前記X線源の焦点径Dが0.2mm以下、前記X線源の平均X線エネルギーが23keV〜45keVの条件で、前記X線源から骨を含む被写体に向けて照射され、透過したX線による位相コントラスト画像を検出する検出器に接続され、当該位相コントラスト画像を基に演算処理するコンピュータに、
前記位相コントラスト画像から関心領域を設定させ、当該設定された前記関心領域内の位置に対するX線信号強度プロファイルを取得させ、当該X線信号強度プロファイルに対して周波数解析を施させ、周波数解析の結果に基づいて、前記骨の疾患の程度を表す指標を算出させることを特徴としている。
The program in the invention of claim 7 is:
The distance R1 from the X-ray source to the subject is 0.1 m or more, the distance R2 from the subject to the detector is 0.3 m or more, the focal diameter D of the X-ray source is 0.2 mm or less, the average of the X-ray sources Under the condition of X-ray energy of 23 keV to 45 keV, the X-ray source irradiates a subject including bone and is connected to a detector that detects a phase contrast image by transmitted X-ray, and based on the phase contrast image In the computer that performs arithmetic processing
The region of interest is set from the phase contrast image, the X-ray signal intensity profile for the set position in the region of interest is acquired, the frequency analysis is performed on the X-ray signal intensity profile, and the result of the frequency analysis Based on the above, an index indicating the degree of the bone disease is calculated.

本発明者は、吸収コントラスト画像よりも位相コントラスト画像の方が、鮮鋭度が高い点に着目し、位相コントラスト画像に対して周波数解析を施せば、健常者と初期患者との差異や、微妙な症状の差異を明確に現出させる指標が得られることを見出した。このため、本発明のように位相コントラスト画像から関心領域を設定し、当該設定された関心領域内の各画素位置におけるX線信号強度に基づくX線信号強度プロファイルに対して周波数解析を施せば、初期段階における疾患の程度や、経時変化の定量化の正確性を高めることができる。   The inventor pays attention to the fact that the phase contrast image has higher sharpness than the absorption contrast image, and if frequency analysis is performed on the phase contrast image, the difference between the healthy person and the initial patient, It was found that an index that clearly shows the difference in symptoms can be obtained. For this reason, if the region of interest is set from the phase contrast image as in the present invention, and frequency analysis is performed on the X-ray signal intensity profile based on the X-ray signal intensity at each pixel position in the set region of interest, The degree of disease in the initial stage and the accuracy of quantification of changes over time can be improved.

以下に、図を参照しつつ、本発明に係る骨疾患評価システム100の一実施形態について説明する。ただし、発明の範囲を図示例に限定するものではない。   Hereinafter, an embodiment of a bone disease evaluation system 100 according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the scope of the invention is not limited to the illustrated examples.

図1に、本実施形態における骨疾患評価システム100の構成例を示す。本実施形態において骨疾患評価システム100は、X線であるX線を照射することにより撮影対象の画像を生成するX線画像撮影装置1と、X線画像撮影装置1によって生成された画像の画像処理等を行う画像処理装置30と、画像処理装置30によって画像処理等が行われた画像等を表示又はフィルム出力等する画像出力装置50とから構成されており、各装置は、例えば図示しないスイッチングハブ等を介してLAN(Local Area Network)等の通信ネットワーク(以下単に「ネットワーク」という。)Nに接続されている。   In FIG. 1, the structural example of the bone disease evaluation system 100 in this embodiment is shown. In this embodiment, the bone disease evaluation system 100 includes an X-ray imaging apparatus 1 that generates an image to be imaged by irradiating X-rays that are X-rays, and an image of an image generated by the X-ray imaging apparatus 1. An image processing device 30 that performs processing and the like, and an image output device 50 that displays an image or the like that has been subjected to image processing or the like by the image processing device 30 or outputs it to a film or the like. It is connected to a communication network (hereinafter simply referred to as “network”) N such as a LAN (Local Area Network) via a hub or the like.

なお、骨疾患評価システム100の構成は、ここに例示したものに限定されず、例えば、画像処理装置30と画像出力装置50とが一体化されて、1つの装置によって画像処理と画像処理された画像の出力(表示又はフィルム出力等)とを行うように構成してもよい。   Note that the configuration of the bone disease evaluation system 100 is not limited to the one exemplified here. For example, the image processing device 30 and the image output device 50 are integrated and image processing and image processing are performed by one device. You may comprise so that the output (display or film output etc.) of an image may be performed.

まず、図2から図8を参照しつつX線画像撮影装置1について説明する。
図2及び図3に、X線画像撮影装置1の構成例を示す。X線画像撮影装置1には、支持基台3が支持台2に対して昇降自在に設けられている。支持基台3には、撮影装置本体部4が、支持軸5を介してCW方向及びCCW方向に回動自在に支持されている。支持基台3には、その昇降及び支持軸5の回動を駆動する駆動装置6が備えられている。駆動装置6は、図示しない公知の駆動モータ等を備えている。支持基台3及び撮影装置本体部4は、被写体Hの位置に応じて昇降するようになっている。被写体Hの位置とは、被検者が腕を後述する被写体台14に載せて疲れにくい姿勢をとることができるような位置に調整可能となっている。
First, the X-ray imaging apparatus 1 will be described with reference to FIGS.
2 and 3 show a configuration example of the X-ray image photographing apparatus 1. In the X-ray imaging apparatus 1, a support base 3 is provided so as to be movable up and down with respect to the support base 2. An imaging device main body 4 is supported on the support base 3 via a support shaft 5 so as to be rotatable in the CW direction and the CCW direction. The support base 3 is provided with a drive device 6 that drives its elevation and rotation of the support shaft 5. The drive device 6 includes a known drive motor (not shown). The support base 3 and the imaging device main body 4 are moved up and down according to the position of the subject H. The position of the subject H can be adjusted to a position at which the subject can take a posture in which his / her arm is placed on a subject table 14 (to be described later) and does not get tired.

撮影装置本体部4には、上下方向に沿って保持部材7が備えられている。保持部材7の上部には、被写体Hに低管電圧でX線を放射するX線源8が取り付けられている。X線源8には、管電圧及び管電流を印加する電源部9が、支持軸5、支持基台3及び撮影装置本体部4を介して接続されている。X線源8のX線放射口には、X線照射野を調節する絞り10が、開閉自在に設けられている。また、X線源8の焦点径は、後述する撮影方式に対応して変更されるようになっている。   The imaging device main body 4 is provided with a holding member 7 along the vertical direction. An X-ray source 8 that emits X-rays to the subject H at a low tube voltage is attached to the upper portion of the holding member 7. A power supply unit 9 for applying a tube voltage and a tube current is connected to the X-ray source 8 via a support shaft 5, a support base 3, and an imaging apparatus main body unit 4. An aperture 10 for adjusting the X-ray irradiation field is provided at the X-ray emission port of the X-ray source 8 so as to be freely opened and closed. Further, the focal diameter of the X-ray source 8 is changed in accordance with an imaging method described later.

X線源8としては、回転陽極X線管とすることが好ましい。この回転陽極X線管においては、陰極から放射される電子線が陽極に衝突することでX線が発生する。これは自然光のようにインコヒーレント(非干渉性)であり、また平行光X線でもなく発散光である。電子線が陽極の固定した場所に当り続けると、熱の発生で陽極が傷むので、通常用いられるX線管では陽極を回転して陽極の寿命の低下を防いでいる。電子線を陽極の一定の大きさの面に衝突させ、発生したX線はその一定の大きさの陽極の平面から被写体Hに向けて放射される。この照射方向(被写体方向)から見た平面の大きさを焦点(フォーカス)と呼ぶ。焦点径D(μm)は、焦点が正方形の場合はその一辺の長さを、焦点が長方形や多角形の場合はその長辺または短辺の長さを、焦点が円形の場合はその直径をさす。一般的に、焦点径Dは、大きくなるほど多くのX線量を照射することができる。
本実施形態では、X線管の陽極は、X線画像の形成に寄与しない低エネルギー成分の少ないタングステン陽極を用いる。これは、通常医療用の一般撮影に使用されるものであり、比較的低い被曝線量でのX線撮影が可能となる。
The X-ray source 8 is preferably a rotary anode X-ray tube. In this rotary anode X-ray tube, X-rays are generated when an electron beam emitted from the cathode collides with the anode. This is incoherent (incoherent) like natural light, and is not divergent X-rays but divergent light. If the electron beam continues to hit the place where the anode is fixed, the anode is damaged by the generation of heat. Therefore, in an X-ray tube that is usually used, the anode is rotated to prevent the anode from being shortened. An electron beam is made to collide with a surface of a certain size of the anode, and the generated X-rays are emitted toward the subject H from the plane of the certain size of the anode. The size of the plane viewed from the irradiation direction (subject direction) is called a focus. The focal diameter D (μm) is the length of one side when the focal point is a square, the long side or the short side when the focal point is a rectangle or a polygon, and the diameter when the focal point is a circle. Sure. In general, the larger the focal diameter D, the more X-rays can be irradiated.
In the present embodiment, the anode of the X-ray tube is a tungsten anode with a low low energy component that does not contribute to the formation of an X-ray image. This is usually used for general medical imaging, and enables X-ray imaging with a relatively low exposure dose.

本実施形態のX線画像撮影装置1では、手指のX線画像を得る際には23keV〜30keVの範囲内の平均X線エネルギーとなるように、管電圧を調整してX線源8に印加する。ここでX線源8は、IEC60522−1976規格の固有ろ過が2.5mmアルミ等量以上であることが好ましく、タングステン陽極が用いられることが、骨関節の疾患の程度を表す指標を算出するに堪える位相コントラストX線画像を得る上でより好ましい。X線源8に印加する管電圧は25kVp以上であり39kVp以下であることが好ましい。管電圧が低すぎると、照射されたX線が被写体の骨部にすべて吸収されて測定に必要な透過X線量が得られない。また管電圧が高すぎると得られる被写体コントラストが低くなるため測定精度が劣化する。
管電圧をこのように設定することにより、平均X線エネルギー23keV〜30keVのX線による画像撮影を行うことができる。
平均X線エネルギーは、例えばIEC60522−1976規格の固有ろ過が2.5mmアルミ等量であるタングステン陽極では、23keVの平均X線エネルギーの場合は管電圧30kVp設定で、また30keVの平均X線エネルギーの場合は39kVp設定で得ることができる。
In the X-ray imaging apparatus 1 of this embodiment, when obtaining an X-ray image of a finger, the tube voltage is adjusted and applied to the X-ray source 8 so that the average X-ray energy is within a range of 23 keV to 30 keV. To do. Here, the X-ray source 8 preferably has an intrinsic filtration of IEC 60522-1976 standard of 2.5 mm aluminum equivalent or more, and the use of a tungsten anode is used to calculate an index indicating the degree of bone joint disease. It is more preferable in obtaining a phase contrast X-ray image that can be endured. The tube voltage applied to the X-ray source 8 is preferably 25 kVp or more and 39 kVp or less. If the tube voltage is too low, the irradiated X-rays are all absorbed by the bone of the subject, and the transmitted X-ray dose necessary for measurement cannot be obtained. On the other hand, if the tube voltage is too high, the obtained object contrast becomes low, so that the measurement accuracy is deteriorated.
By setting the tube voltage in this way, it is possible to take an image with X-rays having an average X-ray energy of 23 keV to 30 keV.
The average X-ray energy is, for example, for a tungsten anode with an intrinsic filtration of 2.5 mm aluminum equivalent to IEC 60522-1976 standard, in the case of an average X-ray energy of 23 keV, the tube voltage is set to 30 kVp, and the average X-ray energy of 30 keV In this case, it can be obtained by setting 39 kVp.

なお、上記したように、手指のX線画像を得る場合には、23keV〜30keVの範囲内の平均X線エネルギーとすることが好ましいが、腰椎などに適用する場合には23keV〜45keVの範囲程度の平均X線エネルギーが必要となる。   As described above, when obtaining an X-ray image of a finger, it is preferable to use an average X-ray energy within a range of 23 keV to 30 keV, but when applied to the lumbar spine or the like, a range of about 23 keV to 45 keV. Average X-ray energy is required.

保持部材7の下方であって検出器保持部12の下面には、照射されたX線量の検出を検出器11により行うX線量検出部13が設けられている。
検出器11の構造について、FPD(flat panel detector)を例に図4を用いて説明する。図4は、検出器11の斜視図である。検出器11は、内部を保護する筐体61を備えており、カセッテとして携帯可能に構成されている。
筐体61の内部には、照射されたX線を電気信号に変換する撮像パネル62が層を成して形成されている。この撮像パネル62におけるX線の照射面側には、入射されたX線の強度に応じて発光を行う発光層(図示せず)が設けられている。
Below the holding member 7 and on the lower surface of the detector holding unit 12, an X-ray dose detection unit 13 for detecting the irradiated X-ray dose by the detector 11 is provided.
The structure of the detector 11 will be described with reference to FIG. 4 by taking an FPD (flat panel detector) as an example. FIG. 4 is a perspective view of the detector 11. The detector 11 includes a housing 61 that protects the inside, and is configured to be portable as a cassette.
An imaging panel 62 that converts irradiated X-rays into electrical signals is formed in layers inside the casing 61. A light emitting layer (not shown) that emits light according to the intensity of incident X-rays is provided on the X-ray irradiation surface side of the imaging panel 62.

発光層は、一般にシンチレータ層と呼ばれるものであり、例えば、蛍光体を主たる成分とし、入射したX線に基づいて、波長が300nmから800nmの電磁波、すなわち、可視光線を中心に紫外光から赤外光にわたる電磁波(光)を出力する。
この発光層のX線が照射される側の面と反対側の面には、発光層から出力された電磁波(光)を電気エネルギーに変換して蓄積し、蓄積された電気エネルギーに基づく画像信号の出力を行う光電変換部がマトリクス状に配列された信号検出部600が形成されている。なお、1つの光電変換部から出力される信号が、X線画像データを構成する最小単位となる1画素に相当する信号となる。信号検出部600では、蓄積された電気エネルギーをスイッチングにより電気信号として取り出すとともに所定の増幅割合(ゲイン)で電気信号を増幅したのち、電気信号をデジタルデータに変換する。このようにして、撮像パネル62によりX線画像データが作成される。
なお、検出器11としては上記のFPD以外にも増感紙、フィルム、デジタイザーからなる検出器や、CRなどであってもよい。
The light emitting layer is generally called a scintillator layer. For example, a phosphor is a main component, and based on incident X-rays, an electromagnetic wave having a wavelength of 300 nm to 800 nm, that is, an ultraviolet ray to an infrared ray centered on a visible ray. Outputs electromagnetic waves (light) over light.
An electromagnetic wave (light) output from the light emitting layer is converted into electric energy and accumulated on the surface opposite to the surface on which the X-ray is irradiated of the light emitting layer, and an image signal based on the accumulated electric energy. A signal detection unit 600 is formed in which photoelectric conversion units that perform the output are arranged in a matrix. Note that a signal output from one photoelectric conversion unit is a signal corresponding to one pixel as a minimum unit constituting the X-ray image data. The signal detection unit 600 takes out the stored electric energy as an electric signal by switching, amplifies the electric signal at a predetermined amplification rate (gain), and then converts the electric signal into digital data. In this way, X-ray image data is created by the imaging panel 62.
The detector 11 may be a detector composed of an intensifying screen, a film, a digitizer, CR, or the like other than the FPD described above.

X線源8と検出器保持部12の間には、被写体Hである被検者の手指を下から保持する平板状の被写体台14が、その一端を保持部材7に取り付けるようにして備えられている。被写体台14は、位相コントラスト撮影時の撮影倍率調整(高さ方向の位置調整)のために、保持部材7に対する位置を変更するモータ等を備える位置調整装置15と接続されている。   Between the X-ray source 8 and the detector holding unit 12, a plate-like subject table 14 that holds the subject's finger as the subject H from below is provided so that one end thereof is attached to the holding member 7. ing. The subject table 14 is connected to a position adjustment device 15 including a motor or the like that changes the position relative to the holding member 7 in order to adjust the shooting magnification (position adjustment in the height direction) during phase contrast shooting.

被写体台14は、検出器保持部12の他端より被検者側に突出するように形成されている。被写体台14の上方には、被写体Hを上部から圧迫して固定するための圧迫板21が、その一端を保持部材7に取り付けるようにして備えられている。圧迫板21は保持部材7に沿って移動自在である。圧迫板21の移動は、自動又は手動のいずれも適用可能である。圧迫板21の被検者側の端面は、略垂直方向に配置されたX線源8及び検出器11(有効画像端面)より若干被検者側に突出するように配置されている。したがって、被検者の撮影対象範囲(例えば右手)を、圧迫板21より保持部材7側に位置するように配置すれば、関心領域(撮影対象範囲)の画像欠損を生じることがなく好ましい。また、被写体台14の端面を曲面形状とし、平均的な体型の高齢の被検者が椅子Xに座った状態で被写体台14に上半身をあずけられるようにするのが好ましい。
また、本実施形態において、被写体台14の下面には、被撮影者が脚をぶつけることなく撮影位置につくことができるように、プロテクター25が、ほぼ鉛直方向に延在して設けられている。これにより、被検者は椅子Xに座った状態で、検出器保持部12に脚をぶつけることなく撮影位置につくことができるようになっている。また、患者の体の一部分がX線照射領域内に入り、無用な被爆を被ることを防ぐことができる。なお、圧迫板及びプロテクター25は必須の構成要素ではなく、圧迫板及びプロテクター25を用いない構成としてもよい。
The subject table 14 is formed so as to protrude from the other end of the detector holding unit 12 toward the subject. Above the subject table 14, a compression plate 21 for compressing and fixing the subject H from above is provided so that one end thereof is attached to the holding member 7. The compression plate 21 is movable along the holding member 7. The movement of the compression plate 21 can be applied either automatically or manually. The end surface on the subject side of the compression plate 21 is disposed so as to slightly protrude toward the subject side from the X-ray source 8 and the detector 11 (effective image end surface) disposed in a substantially vertical direction. Therefore, it is preferable that the imaging target range (for example, the right hand) of the subject is arranged so as to be positioned closer to the holding member 7 than the compression plate 21 without causing image loss in the region of interest (imaging target range). In addition, it is preferable that the end surface of the subject table 14 has a curved shape so that an elderly subject having an average body shape can sit on the chair X and put the upper body on the subject table 14.
Further, in the present embodiment, a protector 25 is provided on the lower surface of the subject table 14 so as to extend in a substantially vertical direction so that the subject can take a shooting position without hitting his / her leg. . Thus, the subject can sit at the imaging position without sitting on the detector holding unit 12 while sitting on the chair X. Moreover, it is possible to prevent a part of the patient's body from entering the X-ray irradiation region and receiving unnecessary exposure. Note that the compression plate and the protector 25 are not essential components, and the compression plate and the protector 25 may not be used.

図5に示すように、被写体台14には、被検者の手指を保持する手保持部16が、X線照射経路と交差して備えられている。手保持部16の大きさは、被検者の手指が載置可能であれば特に制限は無い。手保持部16の上面には、被検者が手保持部16に手指を置いた状態で親指と人差指の間に添えて配置される三角マグネット17が備えられている。手保持部16には、三角マグネット17の載置箇所を検知して撮影方向情報として被検者の親指の位置を判別する撮影方向判別手段18(図6参照)が備えられている。
ここで、手の骨関節撮影時の照射野Pは、関節を挟んだ2本の指骨が収まるように予め設定されている(図5参照)。これは、後述するように骨関節撮影時には鮮鋭度の高い低管電圧の位相コントラストによりX線画像が取得されることにより、一箇所の関節の画像であっても十分に経過観察に耐えうる解析値が得られるためである。
As shown in FIG. 5, the subject table 14 is provided with a hand holding unit 16 that holds the finger of the subject so as to cross the X-ray irradiation path. The size of the hand holding unit 16 is not particularly limited as long as the subject's fingers can be placed thereon. On the upper surface of the hand holding unit 16, a triangular magnet 17 is provided that is disposed between the thumb and the index finger while the subject puts his / her finger on the hand holding unit 16. The hand holding unit 16 is provided with photographing direction discriminating means 18 (see FIG. 6) for detecting the placement location of the triangular magnet 17 and discriminating the position of the subject's thumb as photographing direction information.
Here, the irradiation field P at the time of hand bone joint imaging is set in advance so that two phalanges sandwiching the joint can be accommodated (see FIG. 5). This is because, as will be described later, an X-ray image is acquired with high sharpness and low tube voltage phase contrast at the time of bone joint imaging, so that even a single joint image can sufficiently withstand follow-up observation This is because a value is obtained.

図6に示すように、撮影装置本体部4には、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)により構成される制御装置22が備えられている。制御装置22には、X線量検出部13、電源部9、駆動装置6、位置調整装置15、情報付帯手段26、撮影方向判別手段18及び検出器識別部29がバス23を介して接続されている。また、制御装置22には、撮影条件等の入力を行うキーボードやタッチパネル(図示省略)、被写体台14の位置の調整を行うための位置調整スイッチ等を備える入力装置24a及びCRTディスプレイや液晶ディスプレイ等の表示装置24bを有する操作装置24等が接続されている。なお、撮影装置本体部4には、その他に、バーコード等を読み取ることにより患者情報等を取得する情報取得手段が設けられていてもよい。   As shown in FIG. 6, the photographing apparatus main body 4 includes a control device 22 including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory). An X-ray dose detection unit 13, a power supply unit 9, a drive unit 6, a position adjustment unit 15, an information supplement unit 26, an imaging direction determination unit 18, and a detector identification unit 29 are connected to the control device 22 via a bus 23. Yes. The control device 22 includes an input device 24a including a keyboard and a touch panel (not shown) for inputting photographing conditions and the like, a position adjustment switch for adjusting the position of the subject table 14, and a CRT display, a liquid crystal display, and the like. The operation device 24 having the display device 24b is connected. In addition, the imaging apparatus main body 4 may be provided with information acquisition means for acquiring patient information and the like by reading a barcode and the like.

制御装置22のROMには、X線画像撮影装置1各部を制御するための制御プログラム及び各種処理プログラムが記憶されており、CPUは、この制御プログラム及び各種処理プログラムとの協働によりX線画像撮影装置1各部の動作を統括的に制御し、位相コントラスト撮影を行い、位相コントラスト画像の画像データを生成する画像データ生成部として機能する。   The ROM of the control device 22 stores a control program for controlling each part of the X-ray imaging apparatus 1 and various processing programs. It functions as an image data generation unit that performs overall control of operations of each unit of the imaging apparatus 1 to perform phase contrast imaging and generate image data of a phase contrast image.

例えば、CPUは、撮影方向判別手段18による判別結果や、被検者の撮影条件等に基づいて、駆動装置6を制御して撮影装置本体部4を被検者の身長等に合わせた高さに昇降させるとともに、X線照射角度を調節するために支持軸5を回動させる。そして、位置調整装置15により被写体台14の位置を調整し、位相コントラスト撮影の拡大率を調整する。その後、撮影装置本体部4は、撮影処理を実行し、電源部9により、X線源8に管電圧を印加して被写体Hに対してX線を照射させ、X線量検出部13から入力されたX線量が予め設定されたX線量に達すると、電源部9によりX線源8からのX線の照射を停止させる。また、X線の照射条件をあらかじめ設定しておき、その条件でX線を照射するようにしてもよい。   For example, the CPU controls the driving device 6 based on the determination result by the imaging direction determination means 18, the imaging conditions of the subject, and the like so that the imaging device body 4 matches the height of the subject. The support shaft 5 is rotated to adjust the X-ray irradiation angle. Then, the position of the subject table 14 is adjusted by the position adjusting device 15 to adjust the magnification of phase contrast imaging. Thereafter, the imaging apparatus main body unit 4 performs imaging processing, applies a tube voltage to the X-ray source 8 by the power supply unit 9 to irradiate the subject H with X-rays, and is input from the X-ray dose detection unit 13. When the X-ray dose reaches a preset X-ray dose, the power supply unit 9 stops the X-ray irradiation from the X-ray source 8. Alternatively, X-ray irradiation conditions may be set in advance, and X-rays may be irradiated under those conditions.

情報付帯手段26には、前述のように、撮影方向判別手段18によって取得された撮影方向情報や、入力装置24aから入力された左右情報が、制御装置22を介して出力される。また、本実施形態においては、操作装置24や図示しない情報取得手段等から、被写体Hに関する患者情報(被撮影者情報)や撮影の日時等の情報(撮影時情報)、撮影された被写体Hが患者のどの部位であるのかを示す撮影部位に関する部位情報等が入力されるようになっており、入力された情報は制御装置22を介して情報付帯手段26に出力される。なお、制御装置22がタイマー機能を備えているような場合には、撮影時情報を改めて入力しなくても、撮影を行うと自動的に制御装置22が撮影時刻を取得し、当該撮影時刻を当該画像データに付帯させる撮影時情報として情報付帯手段26に出力するようになっていてもよい。   As described above, the shooting direction information acquired by the shooting direction determination unit 18 and the left / right information input from the input device 24a are output to the information supplementary unit 26 via the control unit 22. In the present embodiment, patient information (photographed person information) regarding the subject H, information such as the date and time of photographing (information at the time of photographing), and the photographed subject H are obtained from the operation device 24 or information acquisition means (not shown). The part information related to the imaging part indicating which part of the patient is input is input, and the input information is output to the information supplement means 26 via the control device 22. In the case where the control device 22 has a timer function, the control device 22 automatically acquires the shooting time when shooting is performed without inputting the shooting time information again, and the shooting time is set. The information may be output to the information ancillary means 26 as shooting time information to be attached to the image data.

情報付帯手段26は、生成される位相コントラスト画像の画像データに、これらの各種情報(撮影方向情報、左右情報、被撮影者情報、撮影時情報、部位情報等)を付帯情報として対応付けるようになっている。なお、情報付帯手段26によって画像データに付帯される付帯情報はこれに限定されない。例えば、患者(被撮影者)のID情報等も付帯させることとしてもよい。また、情報付帯手段26は、ここに例示した全ての情報を付帯させるものに限定されず、これらの情報のうちのいずれかを付帯させるものであってもよい。   The information supplementary means 26 associates these pieces of information (imaging direction information, left / right information, subject information, imaging information, part information, etc.) as supplementary information with the image data of the generated phase contrast image. ing. Note that the supplementary information attached to the image data by the information supplementary means 26 is not limited to this. For example, patient (photographed person) ID information and the like may be attached. Moreover, the information supplementary means 26 is not limited to supplementing all the information exemplified here, and any of these pieces of information may be supplemented.

検出器識別部29は、検出器保持部12内に内蔵されており、当該検出器保持部12にセットされた検出器11が通常撮影用であるか、位相コントラスト撮影用であるか、高拡大位相コントラスト撮影用であるかを識別するものである。具体的には、検出器識別部29は、検出器11の筐体等に設けられた識別用のマーク(凹凸部)や、導通部、RFID、バーコード等を読み取ることで識別する。そして、検出器識別部29は、例えば操作装置24から入力される撮影条件と比較して、今後行われるX線撮影に適したものであるか否かを判断して、その識別結果を制御装置22に出力する。この識別結果が不適合である場合は、制御装置22は、表示装置24bを制御して警告する旨の表示をさせる。つまり、本実施形態では本発明に係る報知部は表示装置24bである。なお、報知部は視覚的な報知でなくとも、聴覚的な報知を行うものであってもよい。   The detector identification unit 29 is built in the detector holding unit 12, and the detector 11 set in the detector holding unit 12 is for normal imaging, phase contrast imaging, or high magnification. It is used to identify whether it is for phase contrast photography. Specifically, the detector identifying unit 29 identifies by reading an identification mark (uneven portion) provided on the housing or the like of the detector 11, a conduction unit, an RFID, a barcode, and the like. Then, the detector identifying unit 29 determines, for example, whether or not it is suitable for X-ray imaging to be performed in the future as compared with the imaging conditions input from the operation device 24, and the identification result is transmitted to the control device. 22 for output. If the identification result is incompatible, the control device 22 controls the display device 24b to display a warning. That is, in this embodiment, the notification unit according to the present invention is the display device 24b. Note that the notification unit may be an audible notification instead of a visual notification.

また、制御装置22は、入力装置24aに対する撮影切替指示によって、通常撮影、位相コントラスト撮影、高拡大位相コントラスト撮影のそれぞれが実行されるように各部を制御する。   In addition, the control device 22 controls each unit so that normal imaging, phase contrast imaging, and high magnification phase contrast imaging are executed in response to an imaging switching instruction to the input device 24a.

ここで、通常撮影は一般的に行われている、被写体Hを検出器11に密着させる撮影条件である。この場合、制御装置22により、通常撮影用の検出器11が装着されるように適合検出器を「通常撮影用」とする。
広い範囲の手を撮影する位相コントラスト撮影においては、後述する拡大率Mが1.5〜3倍に対応して、位相コントラスト撮影が実行されるように、X線源8の焦点径Dは0.1mm、平均X線エネルギーは26keVとなっている。さらに位相コントラスト撮影においては、通常撮影の場合に比べて、検出器11に照射されるX線の照射量(線量)に対する検出器11から出力される信号値の割合を中程度に高いものとしている。これは、X線管と検出器間距離が長くなること、及び平均X線エネルギーが低くなるため、検出器11への到達X線量が減少することなどに起因する。
Here, normal photographing is a photographing condition in which the subject H is brought into close contact with the detector 11, which is generally performed. In this case, the control device 22 sets the compatible detector to “normal imaging” so that the detector 11 for normal imaging is mounted.
In phase contrast imaging for imaging a wide range of hands, the focal diameter D of the X-ray source 8 is 0 so that phase contrast imaging is executed with an enlargement factor M described later corresponding to 1.5 to 3 times. 0.1 mm, the average X-ray energy is 26 keV. Further, in the phase contrast imaging, the ratio of the signal value output from the detector 11 to the X-ray dose (dose) irradiated to the detector 11 is set to be moderately higher than in the normal imaging. . This is because, for example, the distance between the X-ray tube and the detector is increased, and the average X-ray energy is decreased, so that the X-ray dose reaching the detector 11 is decreased.

照射したX線の線量に対して検出器11から出力される信号値の割合を高いものとするためには、感度の高い検出器11を選択して検出器保持部12に装着する、又は検出器11から出力される信号の増幅割合(ゲイン)を高いものとする、あるいはこれらを組み合わせるなどの方法が考えられる。検出器11の感度を高くするためには、例えば、検出器11に収納されている輝尽性蛍光体シートあるいは撮像パネル62に用いられる発光層を、低X線線量においても高輝度で発光するものにする。また、ゲインを高いものとするためには、例えば、信号検出部600における電気信号の増幅割合を高いものとしたり、X線が照射された輝尽性蛍光体シートを読み取ってX線画像データを出力する読取装置において、輝尽性蛍光体シートを読み取った電気信号の増幅割合を高いものとしたりする。また、検出器11や読取装置から出力されたX線画像データを増幅する割合を高くするようにしてもよい。本実施形態においては、制御装置22により、通常撮影用の検出器11よりも高感度及び高ゲインの位相コントラスト撮影用の検出器11が装着されるように適合検出器を「位相コントラスト撮影用」としている。この位相コントラスト撮影が骨粗鬆症の定量的な診断に適用される。一方、リウマチ疾患のための定量的な骨関節の変形の診断で適用される高拡大位相コントラスト撮影においては、拡大率Mが3〜10倍に対応して、位相コントラスト撮影が実行されるように、X線源8の焦点径Dは0.05mm、平均X線エネルギーは23keVとなっている。さらに高拡大位相コントラスト撮影においては、位相コントラスト撮影に比べて、感度、ゲインともに高いものとしている。すなわち制御装置22により、高拡大位相コントラスト撮影用の検出器11が装着されるように適合検出器を「高拡大位相コントラスト撮影用」とする。これは、高拡大位相コントラスト撮影においては、被写体Hと検出器11とが位相コントラスト撮影より離間していること、及び平均X線エネルギーを低いものとしていることに起因する。   In order to increase the ratio of the signal value output from the detector 11 to the irradiated X-ray dose, the highly sensitive detector 11 is selected and attached to the detector holding unit 12 or detected. A method of increasing the amplification ratio (gain) of the signal output from the device 11 or combining them can be considered. In order to increase the sensitivity of the detector 11, for example, the stimulable phosphor sheet accommodated in the detector 11 or the light emitting layer used for the imaging panel 62 emits light with high luminance even at a low X-ray dose. Make things. In order to increase the gain, for example, the amplification ratio of the electric signal in the signal detection unit 600 is increased, or the photostimulable phosphor sheet irradiated with X-rays is read to obtain the X-ray image data. In the output reading device, the amplification ratio of the electrical signal read from the photostimulable phosphor sheet is increased. Further, the ratio of amplifying the X-ray image data output from the detector 11 or the reading device may be increased. In the present embodiment, the control device 22 sets the suitable detector to “for phase contrast imaging” so that the detector 11 for phase contrast imaging having higher sensitivity and higher gain than the detector 11 for normal imaging is mounted. It is said. This phase contrast imaging is applied to quantitative diagnosis of osteoporosis. On the other hand, in high-magnification phase-contrast imaging applied in quantitative bone and joint deformation diagnosis for rheumatic diseases, phase-contrast imaging is performed with the magnification factor M corresponding to 3 to 10 times. The focal diameter D of the X-ray source 8 is 0.05 mm, and the average X-ray energy is 23 keV. Furthermore, in high magnification phase contrast imaging, both sensitivity and gain are higher than in phase contrast imaging. That is, the control device 22 sets the compatible detector to “for high magnification phase contrast imaging” so that the detector 11 for high magnification phase contrast imaging is mounted. This is because in high magnification phase contrast imaging, the subject H and the detector 11 are separated from each other than phase contrast imaging, and the average X-ray energy is low.

次に、位相コントラスト撮影方法について説明する。図7は、位相コントラスト撮影の概略を説明する図である。図7に示すように、通常の撮影方法の場合、被写体Hとに検出器11が接する位置に被写体Hが配置されている(図7の密着撮影位置)。この場合、その検出器11に記録されるX線画像(潜像)はライフサイズ(被写体Hと同一サイズであることをいう)とほぼ等サイズとなる。   Next, a phase contrast imaging method will be described. FIG. 7 is a diagram for explaining the outline of phase contrast imaging. As shown in FIG. 7, in the case of a normal photographing method, the subject H is disposed at a position where the detector 11 is in contact with the subject H (contact photographing position in FIG. 7). In this case, the X-ray image (latent image) recorded in the detector 11 is substantially the same size as the life size (which means the same size as the subject H).

これに対し、位相コントラスト撮影は、被写体Hと検出器11間に距離を設けるものであり、X線源8からコーンビーム状に照射されたX線により、ライフサイズに対して拡大されたX線画像(以下、拡大画像という)の潜像が検出器11で検出されることとなる。   On the other hand, phase contrast imaging provides a distance between the subject H and the detector 11, and X-rays expanded with respect to the life size by X-rays emitted from the X-ray source 8 in a cone beam shape. A latent image of an image (hereinafter referred to as an enlarged image) is detected by the detector 11.

ここで、拡大画像のライフサイズに対する拡大率Mは、X線源8の焦点aから被写体Hまでの距離をR1、被写体Hから検出器11までの距離をR2、X線源8の焦点aから検出器11までの距離をL(L=R1+R2)とすると、下記式(1)により求めることができる。
M=L/R1・・・(1)
Here, the enlargement ratio M with respect to the life size of the enlarged image is determined such that the distance from the focal point a of the X-ray source 8 to the subject H is R1, the distance from the subject H to the detector 11 is R2, and from the focal point a of the X-ray source 8. If the distance to the detector 11 is L (L = R1 + R2), it can be obtained by the following equation (1).
M = L / R1 (1)

位相コントラスト拡大画像では、図8に示すように、被写体Hの辺縁を通過することにより屈折したX線が被写体Hを介さずに通過したX線と検出器11上で重なり合い、重なった部分のX線強度が強くなる。一方で、屈折したX線の分だけ、被写体Hの辺縁内側の部分においてX線強度が弱くなる現象が生じる。そのため、被写体Hの辺縁を境にしてX線強度差が広がるエッジ強調作用(エッジ効果ともいう)が働き、辺縁部分が鮮鋭に描写された視認性の高いX線画像を得ることができる。
具体的には、距離R1,R2を、0.1(m)≦R1、0.3(m)≦R2の範囲とし、焦点径DをD≦0.2(mm)の範囲とするのが望ましい。さらに、一般的な撮影室の広さを考慮すると、距離R1,R2、Lを、0.1(m)≦R1≦2.0(m)、0.3(m)≦R2≦2.0(m)、0.8(m)≦L≦3.0(m)の範囲とし、焦点径Dを0.005(mm)≦D≦0.2(mm)の範囲とし、拡大率Mを1.5≦M≦10の範囲とするのが好ましい。
拡大率Mは高い方がより微細な画像情報を得ることができるので、定量結果の精度も高いものとなる。一方、高拡大率撮影には、より小さな焦点径のX線管が必要になるが、出力が低くなり撮影時間が長くなるので、被写体の動きによるボケが生じやすくなり、画質の鮮明さが損なわれ、精度の高い解析ができなくなるので、現実的には上記の範囲が最適になる。
In the phase contrast enlarged image, as shown in FIG. 8, the X-ray refracted by passing through the edge of the subject H overlaps on the detector 11 with the X-ray that passes through the subject H without passing through the subject H. X-ray intensity increases. On the other hand, a phenomenon occurs in which the X-ray intensity is weakened in the portion inside the edge of the subject H by the amount of the refracted X-rays. Therefore, an edge emphasis action (also referred to as an edge effect) in which the X-ray intensity difference spreads at the border of the subject H works, and an X-ray image with high visibility in which the border portion is sharply depicted can be obtained. .
Specifically, the distances R1 and R2 are in the range of 0.1 (m) ≦ R1, 0.3 (m) ≦ R2, and the focal diameter D is in the range of D ≦ 0.2 (mm). desirable. Further, in consideration of the size of a general photographing room, the distances R1, R2, and L are set to 0.1 (m) ≦ R1 ≦ 2.0 (m) and 0.3 (m) ≦ R2 ≦ 2.0. (M), 0.8 (m) ≦ L ≦ 3.0 (m), the focal diameter D is in the range of 0.005 (mm) ≦ D ≦ 0.2 (mm), and the enlargement ratio M is The range of 1.5 ≦ M ≦ 10 is preferable.
As the enlargement ratio M is higher, finer image information can be obtained, and the accuracy of the quantitative result is also higher. On the other hand, an X-ray tube with a smaller focal diameter is required for high-magnification imaging, but because the output is low and the imaging time is long, blurring due to the movement of the subject tends to occur, and the sharpness of the image quality is impaired. Therefore, the above range is optimal in reality because highly accurate analysis cannot be performed.

次に、図9を参照しつつ、本実施形態における画像処理装置30について説明する。   Next, the image processing apparatus 30 in the present embodiment will be described with reference to FIG.

本発明に係る画像処理装置30は、X線画像撮影装置1により生成されたX線画像のデータに画像処理を施して、診断に適した画像を生成するものである。画像処理装置30は、図9に示すように、制御部31、記憶部32、入力部33、通信部34、画像処理部35、関心領域設定部37、指標算出部38、方向判断部39、プロファイル取得部40、周波数解析部41等を備えて構成されており、これら各部はバス36を介して互いに接続されている。   The image processing apparatus 30 according to the present invention performs image processing on the data of the X-ray image generated by the X-ray imaging apparatus 1 to generate an image suitable for diagnosis. As shown in FIG. 9, the image processing apparatus 30 includes a control unit 31, a storage unit 32, an input unit 33, a communication unit 34, an image processing unit 35, a region of interest setting unit 37, an index calculation unit 38, a direction determination unit 39, A profile acquisition unit 40, a frequency analysis unit 41, and the like are provided, and these units are connected to each other via a bus 36.

制御部31は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等(何れも図示せず)を備えており、CPUが、RAMの所定領域を作業領域としてROMまたは記憶部32に記憶されている各種プログラムに従い、上記各部に制御信号を送ることにより画像処理装置30の動作全般を集中制御し、後述する画像抽出処理等の各種処理を実行するようになっている。なお、画像処理部35、関心領域設定部37、方向判断部39も制御部31と同様に、CPUが各種プログラムに従い動作するものである。   The control unit 31 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like (none of which are shown). Alternatively, according to various programs stored in the storage unit 32, control operations are sent to the respective units to centrally control the overall operation of the image processing apparatus 30, and various processes such as an image extraction process to be described later are executed. Yes. Note that the image processing unit 35, the region of interest setting unit 37, and the direction determination unit 39 also operate in accordance with various programs in the same manner as the control unit 31.

記憶部32は、例えば、HDD(Hard Disc Drive)、光ディスク等の磁気的あるいは光学的記憶媒体や半導体メモリ等の図示しない記憶媒体を固定的又は着脱自在に備え、画像処理プログラム等、画像処理装置30にかかる各種プログラムの他、これらの処理プログラム実行時に使用される各種データを格納している。   The storage unit 32 includes a magnetic or optical storage medium such as an HDD (Hard Disc Drive) or an optical disk, or a storage medium (not shown) such as a semiconductor memory, which is fixed or detachable, and includes an image processing program and the like. In addition to the various programs related to 30, various data used when executing these processing programs are stored.

また、本実施形態においては、記憶部32には、X線画像撮影装置1によって撮影され画像処理装置30に送られたX線画像の画像データが記憶される。本実施形態において、X線画像の画像データには、前述のように、X線画像撮影装置1の情報付帯手段26によって、撮影方向情報、左右情報、被撮影者情報、撮影時情報、部位情報等が付帯情報として付帯された状態で画像処理装置30に送られるようになっており、記憶部32はこれらの情報を画像データに付帯させた状態で記憶する。   In the present embodiment, the storage unit 32 stores image data of an X-ray image captured by the X-ray image capturing apparatus 1 and sent to the image processing apparatus 30. In the present embodiment, as described above, the image data of the X-ray image is captured by the information supplementary means 26 of the X-ray image photographing apparatus 1 by the photographing direction information, left-right information, subject information, photographing information, and part information. And the like are sent to the image processing apparatus 30 as supplementary information, and the storage unit 32 stores these pieces of information attached to the image data.

また、記憶部32には、指標算出部38で算出された指標(算出指標)の評価基準値が記憶されており、制御部31が算出指標と評価基準値とを比較することで、算出指標の評価を行うようになっている。
また、記憶部32には、各骨の形状リストが記憶されている。
さらに記憶部32には、算出指標とともに、当該患者の識別情報が関連付けされて記憶されている。
The storage unit 32 stores the evaluation reference value of the index (calculated index) calculated by the index calculation unit 38, and the control unit 31 compares the calculated index with the evaluation reference value, thereby calculating the calculated index. Evaluation is to be made.
The storage unit 32 stores a shape list of each bone.
Further, the storage unit 32 stores the patient identification information in association with the calculated index.

入力部33は、例えば図示しないカーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードや、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成されており、画像処理条件等を入力可能となっている。入力部33は、キーボードに対するキー操作やマウス操作等により入力された指示信号を制御部31に出力するようになっている。   The input unit 33 includes, for example, a keyboard having cursor keys, numeric input keys, and various function keys (not shown), and a pointing device such as a mouse, and can input image processing conditions and the like. . The input unit 33 outputs an instruction signal input by a key operation or a mouse operation on the keyboard to the control unit 31.

通信部34は、ネットワークインターフェース等により構成され、スイッチングハブを介してネットワークNに接続されたX線画像撮影装置1や画像出力装置50等の外部機器との間でデータの送受信を行う。即ち、通信部34は、ネットワークNを通じて、X線画像撮影装置1によって生成されたX線画像の画像データを受信し、また、適宜画像出力装置50等の外部装置に画像処理の完了した画像の画像データを送信するものである。   The communication unit 34 includes a network interface and the like, and transmits and receives data to and from external devices such as the X-ray image capturing apparatus 1 and the image output apparatus 50 connected to the network N via a switching hub. That is, the communication unit 34 receives the image data of the X-ray image generated by the X-ray imaging apparatus 1 through the network N, and appropriately transmits the image processed image to an external device such as the image output device 50. Image data is transmitted.

方向判断部39は、検出器11で検出された位相コントラスト画像中の各骨から、評価対象となる骨を選別し、当該骨の縦横方向を判断するものである。図10に示すように、手の位相コントラスト画像G1が取得されると、方向判断部39は、画像中の各骨の形状を認識する。この認識方式には、例えばX線信号強度プロファイルから骨部分と肉部分とを判別することで骨の辺縁を追い、形状を認識する方式等がある。形状認識後には、その認識した形状と、記憶部32中の各骨の形状リストとを比較して、画像中の各骨の種類を特定する。形状の特定が完了すると、方向判断部39は、評価対象となる骨(骨粗鬆症の症状が現れやすい骨(例えば橈骨B1等))を選別する。その後、方向判断部39は、記憶部32中の橈骨の形状リストに基づいて、位相コントラスト画像中の橈骨B1の縦横方向を判断する。具体的には、図11に示すように、形状リスト中の橈骨B2は、長手方向に沿う中心軸が縦方向T1とされ、当該縦方向T1に直交する方向が横方向T2とされている。そして、方向判断部39は、画像中の橈骨B1と、形状リスト中の橈骨B2とを重ね合わせることで、両者の傾きを検知し、その傾きで形状リストの橈骨B2の縦横方向を補正することで、画像中の橈骨B1の縦横方向を決定する。   The direction determination unit 39 selects a bone to be evaluated from each bone in the phase contrast image detected by the detector 11, and determines the vertical and horizontal directions of the bone. As shown in FIG. 10, when the phase contrast image G1 of the hand is acquired, the direction determination unit 39 recognizes the shape of each bone in the image. As this recognition method, for example, there is a method of recognizing a shape by following a bone edge by discriminating a bone portion and a meat portion from an X-ray signal intensity profile. After the shape recognition, the recognized shape is compared with the shape list of each bone in the storage unit 32, and the type of each bone in the image is specified. When the specification of the shape is completed, the direction determination unit 39 selects a bone to be evaluated (a bone (such as the rib B1) in which an osteoporosis symptom is likely to appear). Thereafter, the direction determination unit 39 determines the vertical and horizontal directions of the rib B1 in the phase contrast image based on the rib shape list in the storage unit 32. Specifically, as shown in FIG. 11, the rib B2 in the shape list has a central axis along the longitudinal direction as the vertical direction T1, and a direction orthogonal to the vertical direction T1 as the horizontal direction T2. Then, the direction determination unit 39 detects the inclination of the rib B1 in the image and the rib B2 in the shape list, and corrects the vertical and horizontal directions of the rib B2 in the shape list based on the inclination. Thus, the vertical and horizontal directions of the rib B1 in the image are determined.

関心領域設定部37は、方向判断部39で縦横方向が特定された橈骨B1の位相コントラスト画像から、指標を算出するための領域を設定するものである。関心領域の設定方法は種々考えられ、例えば、入力部33により矩形枠を指定して関心領域を設定したり、X線画像に対し画像解析を行って自動で設定したりすることができる。自動で設定する場合には、例えば、図12に示すように、位相コントラスト画像中の橈骨B1の尖端P1から第1所定距離(例えば10mm)下の位置(ラインL1)を決定し、尖端P1から縦方向に引いたラインL2と交差した点から第2所定距離(例えば5mm)だけ内側の点を関心領域Rの中心点P2とする。その中心点P2を中心とした所定辺長(例えば1cm)角の正方形を関心領域Rと決定する。ここで、関心領域Rの対向する1対の辺は、縦方向若しくは横方向に平行とする。
なお、第1所定距離、第2所定距離、所定辺長は、種々の実験、シミュレーション等により決定される値である。
The region-of-interest setting unit 37 sets a region for calculating an index from the phase contrast image of the rib B1 whose vertical and horizontal directions are specified by the direction determination unit 39. There are various methods of setting the region of interest. For example, the region of interest can be set by specifying a rectangular frame using the input unit 33, or can be automatically set by performing image analysis on the X-ray image. In the case of automatic setting, for example, as shown in FIG. 12, a position (line L1) below a first predetermined distance (for example, 10 mm) from the apex P1 of the rib B1 in the phase contrast image is determined, and from the apex P1 A point on the inner side by a second predetermined distance (for example, 5 mm) from the point intersected with the line L2 drawn in the vertical direction is set as the center point P2 of the region of interest R. A square having a predetermined side length (for example, 1 cm) around the center point P2 is determined as the region of interest R. Here, the pair of opposite sides of the region of interest R are parallel to the vertical direction or the horizontal direction.
The first predetermined distance, the second predetermined distance, and the predetermined side length are values determined by various experiments, simulations, and the like.

プロファイル取得部40は、関心領域設定部37により設定された関心領域R内の縦方向の各画素位置におけるX線信号強度に基づくX線信号強度プロファイルと、横方向の各画素位置におけるX線信号強度に基づくX線信号強度プロファイルとを取得するものである。具体的には、プロファイル取得部40は、図13に示すように位相コントラスト画像における関心領域R内の各画素位置におけるX線信号強度を基に、縦横方向それぞれのX線信号強度プロファイルを取得する。縦方向のX線信号強度プロファイルも横方向のX線信号強度プロファイルも等間隔Kで複数、関心領域Rから取得する。例えば、図14に示すグラフが健常者に対するX線信号強度プロファイルであり、図15に示すグラフが骨疾患患者に対するX線信号強度プロファイルである。なお、この図14,図15のX線信号強度プロファイルを取得するために得られた位相コントラスト画像の撮影条件は、R1=0.65m、R2=0.49m、L=1.14m、拡大率M=1.75倍、焦点径D=0.1mm、平均X線エネルギーE=25keVである。   The profile acquisition unit 40 has an X-ray signal intensity profile based on the X-ray signal intensity at each pixel position in the vertical direction within the region of interest R set by the region of interest setting unit 37, and an X-ray signal at each pixel position in the horizontal direction. An X-ray signal intensity profile based on the intensity is acquired. Specifically, as shown in FIG. 13, the profile acquisition unit 40 acquires X-ray signal intensity profiles in the vertical and horizontal directions based on the X-ray signal intensity at each pixel position in the region of interest R in the phase contrast image. . A plurality of X-ray signal intensity profiles in the vertical direction and X-ray signal intensity profiles in the horizontal direction are acquired from the region of interest R at equal intervals K. For example, the graph shown in FIG. 14 is an X-ray signal intensity profile for a healthy person, and the graph shown in FIG. 15 is an X-ray signal intensity profile for a bone disease patient. The imaging conditions of the phase contrast image obtained to acquire the X-ray signal intensity profiles of FIGS. 14 and 15 are R1 = 0.65 m, R2 = 0.49 m, L = 1.14 m, and the enlargement ratio. M = 1.75 times, focal diameter D = 0.1 mm, average X-ray energy E = 25 keV.

なお、本実施形態では、実測されたX線信号強度プロファイル1ライン分を、後述する周波数解析を施す際における1ライン分のX線信号強度プロファイルとして使用しているが、実測された複数ライン分のX線信号強度プロファイルの平均値に対して、周波数解析を施す1ライン分のX線信号強度プロファイルとしてもよい。このように平均化されるとノイズが低減されたX線信号強度プロファイルで、周波数解析を施すことができ、より算出精度を高めることができる。この場合においても、平均化されたX線信号強度プロファイルを複数使用することが好ましい。   In the present embodiment, one line of the actually measured X-ray signal intensity profile is used as an X-ray signal intensity profile for one line when performing frequency analysis described later. An X-ray signal intensity profile for one line subjected to frequency analysis may be used for the average value of the X-ray signal intensity profiles. When averaged in this way, frequency analysis can be performed with an X-ray signal intensity profile with reduced noise, and calculation accuracy can be further improved. Even in this case, it is preferable to use a plurality of averaged X-ray signal intensity profiles.

周波数解析部41は、プロファイル取得部40で取得されたX線信号強度プロファイルに対し、周波数解析としてのフーリエ解析を施すものである。具体的には、周波数解析部41は、X線信号強度プロファイルに対してフーリエ解析を施す場合、当該X線信号強度プロファイルに対して、例えば256画素(10mm以下)の幅の窓関数を所定長さだけずらしながら乗算し、フーリエ解析する。256画素の幅は、骨梁4〜5本に相当するものである。当該幅程度の窓関数とすると、骨梁に相当する0.5〜2.0cycle/mmのパワースペクトルが解析結果に現出されやすくなる。なお、X線信号強度プロファイルは、横軸が画素単位でプロットされるために、窓関数も画素単位に変換して、フーリエ変換しなければならない。このとき、装置によって画素サイズが異なるが、いずれの画素サイズにおいても10mm以下の幅の窓関数となるように変換することが望まれる。
そして、例えば、図14、図15のX線信号強度プロファイルに対して上述のフーリエ解析を施すと、パワースペクトルを縦軸、空間周波数を横軸とした図16、図17に示すような解析結果が求められる。なお、解析結果を示すグラフにおいては縦軸は対数軸とする。
The frequency analysis unit 41 performs Fourier analysis as frequency analysis on the X-ray signal intensity profile acquired by the profile acquisition unit 40. Specifically, when the frequency analysis unit 41 performs Fourier analysis on the X-ray signal intensity profile, for example, a window function having a width of, for example, 256 pixels (10 mm or less) is applied to the X-ray signal intensity profile. Multiply by shifting and perform Fourier analysis. The width of 256 pixels corresponds to 4 to 5 trabeculae. When the window function is about the width, a power spectrum of 0.5 to 2.0 cycle / mm corresponding to the trabecular bone is likely to appear in the analysis result. The X-ray signal intensity profile is plotted in units of pixels on the horizontal axis, so the window function must also be converted into units of pixels and Fourier transformed. At this time, although the pixel size differs depending on the device, it is desired to convert the pixel function so that the window function has a width of 10 mm or less at any pixel size.
For example, when the above-described Fourier analysis is performed on the X-ray signal intensity profiles of FIGS. 14 and 15, the analysis results as shown in FIGS. 16 and 17 with the power spectrum as the vertical axis and the spatial frequency as the horizontal axis. Is required. In the graph showing the analysis results, the vertical axis is the logarithmic axis.

指標算出部38は、周波数解析部41による周波数解析の結果に基づいて、骨の疾患の程度を表す指標を算出するものである。具体的には、指標算出部38は、周波数解析部41によるフーリエ解析の解析結果としてのパワースペクトルからバックグラウンドレベルの影響を、それぞれ対数として差し引いた後、当該差し引かれたパワースペクトルを基に、指標を算出する。例えば、図16、図17に示す解析結果が求められると、指標算出部38は、当該解析結果のパワースペクトルを対数に変換し、当該対数に対して、例えば指数近似等の周知の近似曲線作成方法を解析結果に施すことで近似曲線を求める。この近似曲線がバックグラウンドレベルとなる。図18、図19は、図16、図17のそれぞれに対して近似曲線(バックグラウンドレベルC1,C2)が重ねられたグラフである。
指標算出部38は、パワースペクトルから、バックグラウンドレベルC1,C2を差し引き、その最大値を骨の疾患の程度を表す指標とする。例えば図20、図21は、図18、図19のパワースペクトルからバックグラウンドレベルC1,C2が差し引かれた値を示すグラフである。健常者の指標は、図20に示すように0.73(最大値)となる。一方、患者の指標は、図21に示すように0.55(最大値)となる。これに基づき、本実施形態では、指標の評価基準値として0.6が記憶部32に記憶されている場合を例示する。
なお、本実施形態では、パワースペクトルを対数変換したのち、近似曲線を求めて、それをバックグラウンドレベルとして引き算しているが、パワースペクトルを対数変換する前の段階で近似曲線を求めて、それをバックグラウンドレベルとして割り算することで、バックグラウンドレベルの影響を差し引いてもよい。
The index calculation unit 38 calculates an index representing the degree of bone disease based on the result of frequency analysis by the frequency analysis unit 41. Specifically, the index calculation unit 38 subtracts the influence of the background level as a logarithm from the power spectrum as the analysis result of the Fourier analysis by the frequency analysis unit 41, and then based on the subtracted power spectrum, Calculate the indicator. For example, when the analysis results shown in FIGS. 16 and 17 are obtained, the index calculation unit 38 converts the power spectrum of the analysis results into a logarithm, and creates a known approximate curve such as exponential approximation for the logarithm. An approximate curve is obtained by applying the method to the analysis result. This approximate curve becomes the background level. FIGS. 18 and 19 are graphs in which approximate curves (background levels C1 and C2) are overlaid on FIGS. 16 and 17, respectively.
The index calculation unit 38 subtracts the background levels C1 and C2 from the power spectrum, and uses the maximum value as an index indicating the degree of bone disease. For example, FIGS. 20 and 21 are graphs showing values obtained by subtracting the background levels C1 and C2 from the power spectra of FIGS. The index of the healthy person is 0.73 (maximum value) as shown in FIG. On the other hand, the patient index is 0.55 (maximum value) as shown in FIG. Based on this, in the present embodiment, a case where 0.6 is stored in the storage unit 32 as the evaluation reference value of the index is illustrated.
In this embodiment, the power spectrum is logarithmically converted, and then an approximate curve is obtained and subtracted as a background level. However, the approximate curve is obtained at a stage before logarithmically converting the power spectrum, May be subtracted as the background level to subtract the effect of the background level.

そして、制御部31は、指標算出部38で算出された算出指標と、記憶部32に記憶された評価基準値とを比較することで、関心領域R内に収まる橈骨B1の疾患の程度を判定する。
例えば、過去の算出指標が記憶部32に記憶されている被撮影者に対して疾患の程度を判定する場合には、制御部31は、記憶部32から過去の算出指標を読み出し、当該算出指標と今回求められた算出指標とを比較表示する旨を決定する。
一方、過去の算出指標が記憶部32に記憶されていない被撮影者に対して疾患の程度を判定する場合には、制御部31は、記憶部32から評価基準値(本実施形態では評価基準値0.6)を読み出し、当該評価基準値と今回求められた算出指標とを比較表示する旨を決定する。
なお、評価基準値は、疾患の有無が判定できる値になるように、実験やシミュレーション、過去のデータの解析などから求められている。
Then, the control unit 31 compares the calculated index calculated by the index calculation unit 38 with the evaluation reference value stored in the storage unit 32 to determine the degree of the disease of the rib B1 that falls within the region of interest R. To do.
For example, when determining the degree of disease for a subject whose past calculation index is stored in the storage unit 32, the control unit 31 reads the past calculation index from the storage unit 32, and calculates the calculation index. And the calculated index obtained this time are compared and displayed.
On the other hand, when determining the degree of disease for a subject whose past calculation index is not stored in the storage unit 32, the control unit 31 reads the evaluation reference value (in this embodiment, the evaluation reference) from the storage unit 32. Value 0.6) is read out, and it is determined that the evaluation reference value is compared with the calculated index obtained this time.
Note that the evaluation reference value is obtained from experiments, simulations, analysis of past data, and the like so that the presence or absence of a disease can be determined.

そして、上述の決定結果に基づいて、制御部31は、後述する画像出力装置50の表示部にその決定結果に沿った表示をさせたり、又は、決定結果に沿ったフィルム出力をさせたりするようになっている。   And based on the above-mentioned determination result, the control part 31 makes the display part of the image output device 50 mentioned later display according to the determination result, or make the film output according to the determination result. It has become.

画像処理部35は、X線画像の画像データに画像のコントラストを調整する階調処理、濃度を調整する処理、鮮鋭度を調整する周波数処理等の画像処理を施すものである。これにより、撮影部位等の条件に適した画像処理を行うことができる。   The image processing unit 35 performs image processing such as gradation processing for adjusting the contrast of the image, processing for adjusting the density, frequency processing for adjusting the sharpness, and the like on the image data of the X-ray image. Thereby, it is possible to perform image processing suitable for conditions such as an imaging region.

なお、撮影部位、撮影条件、撮影方向等の条件に対応する画像処理条件を規定する画像処理パラメータを記憶部32等に予め記憶させておき、画像処理を行うに際しては、X線画像が身体の何れの部位を撮影したものであるか、撮影された部位、撮影方向等、画像データに付帯されている情報に応じて、これに対応する画像処理パラメータを画像処理部35が記憶部32から読み出し、読み出したパラメータに基づいて画像処理条件を決定することが好ましい。なお、画像データに撮影された部位、撮影方向等の情報が付帯していないときには、入力部33等から必要な条件を入力し、これに基づいて画像処理を行うようにしてもよい。   Note that image processing parameters that define image processing conditions corresponding to conditions such as an imaging region, an imaging condition, and an imaging direction are stored in advance in the storage unit 32 and the like. In accordance with information attached to the image data, such as which part is imaged, the part that was imaged, the imaging direction, and the like, the image processing unit 35 reads out the corresponding image processing parameters from the storage unit 32. The image processing conditions are preferably determined based on the read parameters. Note that when the image data does not include information such as the imaged part and the imaging direction, necessary conditions may be input from the input unit 33 or the like, and image processing may be performed based on this.

次に、画像出力装置50は、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)等のモニタ(表示部)、又は、画像データをフィルムや紙等の媒体にプリント(フィルム出力)するプリント部等の出力部と、外部機器と接続するための通信部、電源を供給する電源部等(何れも図示せず)を備えて構成される画像表示装置、プリンタ等である。画像出力装置50は、制御部31(判断手段)により、対象画像と過去画像とで各部に変化があるか否か、変化している部分(変化領域)の有無が判断された場合に、その判断結果を出力する出力手段として機能する。通信部は、ネットワークインターフェース等により構成され、スイッチングハブを介してネットワークNに接続されたX線画像撮影装置1や画像出力装置50等の外部機器との間でデータの送受信を行う。   Next, the image output device 50 prints (film outputs) image data on a monitor (display unit) such as a CRT (Cathode Ray Tube) or LCD (Liquid Crystal Display), or on a medium such as a film or paper. An image display device, a printer, and the like configured to include an output unit such as a print unit, a communication unit for connecting to an external device, a power supply unit that supplies power (not shown), and the like. When the control unit 31 (determination unit) determines whether or not there is a change in each part between the target image and the past image, and the presence or absence of a changing part (change area), the image output device 50 It functions as an output means for outputting the determination result. The communication unit is configured by a network interface or the like, and transmits / receives data to / from external devices such as the X-ray image capturing apparatus 1 and the image output apparatus 50 connected to the network N via a switching hub.

画像出力装置50は、通信部34がネットワークNを通じて画像処理装置30によって画像処理が行われたX線画像の画像データを受信すると、適宜その画像を前記出力部(表示部又はプリント部)により出力させるようになっている。   When the communication unit 34 receives image data of an X-ray image subjected to image processing by the image processing device 30 via the network N, the image output device 50 appropriately outputs the image by the output unit (display unit or print unit). It is supposed to let you.

また、前述のように、画像処理装置30によって表示内容が決定されている場合には、例えば、画像出力装置50の表示部にその旨が表示され、又は、フィルム出力されたものにその旨が明示されるようになっている。   Further, as described above, when the display content is determined by the image processing apparatus 30, for example, the fact is displayed on the display unit of the image output apparatus 50, or the fact is displayed on the film output. It has become explicit.

なお、画像出力装置50がモニタ(表示部)を備える画像表示装置である場合には、診断用の医用画像を表示して医師等の診断に供するものであるため、一般的なPC(Personal Computer)等よりも高精細のモニタ(表示部)を備えることが好ましい。   In the case where the image output device 50 is an image display device including a monitor (display unit), a medical image for diagnosis is displayed and used for diagnosis of a doctor or the like. Therefore, a general PC (Personal Computer) is used. It is preferable to provide a higher-definition monitor (display unit) than the above.

次に、図22を参照しつつ、本実施形態の骨疾患評価システム100による骨疾患評価方法について説明する。
まず、図示しない検査受付け等により被撮影者(患者)が検査登録(撮影オーダー登録)を行う等によって、撮影オーダー情報が登録されると、当該撮影オーダー情報に基づいて、被撮影者が左右いずれかの腕部を被写体台14に載置させ、親指と人差指の間に三角マグネット17を沿うように載置させる(ステップS1)。
Next, a bone disease evaluation method by the bone disease evaluation system 100 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
First, when imaging order information is registered, for example, when an imaging subject (patient) performs examination registration (imaging order registration) by receiving an examination (not shown), the imaging subject is moved either left or right based on the imaging order information. The arm portion is placed on the subject table 14, and the triangular magnet 17 is placed between the thumb and the index finger (step S1).

その後、駆動装置6及び位置調整装置15により、X線照射角度や照射距離、撮影倍率等の撮影条件に合わせた被写体台14の位置の調整及び撮影装置本体部4の角度の調整が行われる。本実施形態において、被写体台14の位置は、位相コントラスト撮影となるように調整される(ステップS2)。
そして、ステップS3では、制御装置22は、検出器識別部29の識別した検出器11がステップS2で設定された適合検出器と一致しない、すなわち不適合である場合にはステップS4に移行し、位相コントラスト撮影用であると識別されている場合にはステップS5に移行する。
Thereafter, the drive device 6 and the position adjustment device 15 adjust the position of the subject table 14 and the angle of the imaging device main body 4 in accordance with imaging conditions such as the X-ray irradiation angle, irradiation distance, and imaging magnification. In the present embodiment, the position of the subject table 14 is adjusted so as to achieve phase contrast imaging (step S2).
In step S3, the control device 22 shifts to step S4 when the detector 11 identified by the detector identifying unit 29 does not match the conformity detector set in step S2, that is, incompatibility. If it is identified that it is for contrast photography, the process proceeds to step S5.

ステップS4では、制御装置22は、表示装置24bを制御して、セットされている検出器11が本撮影には不適合である旨を表示させ、終了する。   In step S4, the control device 22 controls the display device 24b to display that the set detector 11 is incompatible with the main photographing, and the process is terminated.

ステップS5では、上記の被写体台14の位置及び角度の調整後、電源部9は、平均放射エネルギーが26keVとなるように管電圧をX線源8に印加し、X線源8は被写体Hに向けてX線を照射することで、位相コントラスト撮影が行われる。   In step S5, after adjusting the position and angle of the subject table 14, the power supply unit 9 applies a tube voltage to the X-ray source 8 so that the average radiant energy is 26 keV, and the X-ray source 8 is applied to the subject H. By irradiating with X-rays, phase contrast imaging is performed.

位相コントラスト画像の画像データが生成されると、生成された各画像データに撮影方向情報、左右情報、被撮影者情報、撮影時情報、部位情報等が付帯情報として付帯される(ステップS6)。そして、X線画像撮影装置1は、生成されたX線画像の画像データを付帯情報とともに画像処理装置30に送信する(ステップS7)。   When the image data of the phase contrast image is generated, shooting direction information, left / right information, subject information, shooting time information, part information, and the like are attached to the generated image data as additional information (step S6). Then, the X-ray image capturing apparatus 1 transmits the generated image data of the X-ray image together with the accompanying information to the image processing apparatus 30 (Step S7).

画像処理装置30は、X線画像撮影装置1から画像データ及びその付帯情報を受信すると(ステップS8)、受信した画像データ及びその付帯情報を記憶部32に保存(記憶)する(ステップS9)。   When the image processing apparatus 30 receives the image data and its accompanying information from the X-ray imaging apparatus 1 (step S8), it stores (stores) the received image data and its accompanying information in the storage unit 32 (step S9).

その後、制御部31は、方向判断部39を制御して、画像データ中の各骨の形状を認識させる(ステップS10)。   Thereafter, the control unit 31 controls the direction determination unit 39 to recognize the shape of each bone in the image data (step S10).

そして、制御部31は、認識した各骨の形状と、記憶部32中の形状リストとから画像データ中の各骨から橈骨B1を特定し、その橈骨B1の縦横方向を決定する(ステップS11)。   Then, the control unit 31 specifies the rib B1 from each bone in the image data from the recognized shape of each bone and the shape list in the storage unit 32, and determines the vertical and horizontal directions of the rib B1 (step S11). .

縦横方向が決定すると、制御部31は、関心領域設定部37を制御して、縦横方向に基づいた関心領域Rを設定させる(ステップS12)。   When the vertical and horizontal directions are determined, the control unit 31 controls the region of interest setting unit 37 to set the region of interest R based on the vertical and horizontal directions (step S12).

関心領域Rの設定が完了すると、制御部31は、プロファイル取得部40を制御して、関心領域R内の縦方向及び横方向の各画素位置におけるX線信号強度プロファイルを所定間隔で複数取得する(ステップS13)。   When the setting of the region of interest R is completed, the control unit 31 controls the profile acquisition unit 40 to acquire a plurality of X-ray signal intensity profiles at predetermined pixel positions in the vertical direction and the horizontal direction in the region of interest R. (Step S13).

複数の縦方向及び横方向のX線信号強度プロファイルを取得すると、制御部31は、周波数解析部41を制御して、X線信号強度プロファイルに対して周波数解析を施す(ステップS14)。   When acquiring a plurality of vertical and horizontal X-ray signal intensity profiles, the control unit 31 controls the frequency analysis unit 41 to perform frequency analysis on the X-ray signal intensity profile (step S14).

周波数解析後においては、制御部31は、指標算出部38を制御して、周波数解析の結果に基づいて骨の疾患の程度を表す指標を算出する(ステップS15)。   After the frequency analysis, the control unit 31 controls the index calculation unit 38 to calculate an index representing the degree of bone disease based on the result of the frequency analysis (step S15).

制御部31は、記憶部32を制御して、算出指標を記憶させる(ステップS16)。   The control unit 31 controls the storage unit 32 to store the calculated index (step S16).

そして、制御部31は、画像データに付帯する被撮影者情報を基に、当該被撮影者の過去の算出指標が記憶部32内に記憶されているか否かを判定する(ステップS17)。制御部31は、当該被験者の過去の算出指標が記憶されている場合(ステップS17;YES)にはステップS18に移行し、記憶されていない場合(ステップS17;NO)にはステップS19に移行する。   Then, the control unit 31 determines whether or not the past calculation index of the subject is stored in the storage unit 32 based on the subject information attached to the image data (step S17). When the past calculation index of the subject is stored (step S17; YES), the control unit 31 proceeds to step S18, and when not stored (step S17; NO), the control unit 31 proceeds to step S19. .

ステップS18では、制御部31は、記憶部32から検査対象である被撮影者の過去の算出指標を読み出し、当該算出指標と今回求められた算出指標とを比較表示する旨を決定し、ステップS20に移行する。   In step S18, the control unit 31 reads a past calculated index of the subject to be inspected from the storage unit 32, determines that the calculated index and the calculated index calculated this time are compared and displayed, and step S20. Migrate to

ステップS19では、制御部31は、記憶部32から評価基準値を読み出し、当該評価基準値と今回求められた算出指標とを比較表示する旨を決定し、ステップS20に移行する。   In step S19, the control unit 31 reads the evaluation reference value from the storage unit 32, determines that the evaluation reference value is compared with the calculated index obtained this time, and proceeds to step S20.

そして、ステップS20では、制御部31は、X線画像撮影装置1から送信された画像データ、付帯情報、現在の算出指標、評価基準値、決定結果及びある場合は過去の算出指標を、通信部34を介して画像出力装置50に送信する。   In step S20, the control unit 31 displays the image data transmitted from the X-ray imaging apparatus 1, the accompanying information, the current calculation index, the evaluation reference value, the determination result, and the past calculation index, if any, the communication unit. 34 to the image output device 50.

画像出力装置50は、画像処理装置30からデータを受信すると(ステップS21)、受信した内容を出力部に出力させる(ステップS22)。出力方法としては、前述のように、モニタ(表示部)によるビューワ表示、プリント部によるフィルム出力(ハードコピー)のいずれでもよい。これにより、画像出力装置50では、画像データ、付帯情報、現在の算出指標、評価基準値、決定結果に基づく比較表示及び過去の算出指標が閲覧することができる。ここで、画像出力装置50では、現在の算出指標と、過去の算出指標とを比較表示したり、現在の算出指標と評価基準値とを比較表示したりすることもできる。
なお、本実施の形態においては、ステップS17において被験者の過去の算出指標が記憶されている場合にはステップS18の処理のみ行うようにしたが、ステップS19の処理を併せて行うようにしてもよい。
When receiving data from the image processing device 30 (step S21), the image output device 50 causes the output unit to output the received content (step S22). As described above, the output method may be either viewer display on a monitor (display unit) or film output (hard copy) on a print unit. As a result, the image output device 50 can browse image data, supplementary information, current calculation index, evaluation reference value, comparative display based on the determination result, and past calculation index. Here, in the image output device 50, the current calculated index and the past calculated index can be compared and displayed, or the current calculated index and the evaluation reference value can be compared and displayed.
In the present embodiment, when the past calculated index of the subject is stored in step S17, only the process of step S18 is performed. However, the process of step S19 may be performed together. .

以上より、本実施形態における骨疾患評価システム100によれば、位相コントラスト画像から関心領域Rを設定し、当該設定された関心領域R内の各画素位置におけるX線信号強度に基づくX線信号強度プロファイルに対して周波数解析を施すので、初期段階における疾患の程度や、経時変化の定量化の正確性を高めることができる。   As described above, according to the bone disease evaluation system 100 in the present embodiment, the region of interest R is set from the phase contrast image, and the X-ray signal intensity based on the X-ray signal intensity at each pixel position in the set region of interest R Since the frequency analysis is performed on the profile, the degree of disease in the initial stage and the accuracy of quantification of changes over time can be improved.

なお、本実施形態においては、画像処理装置30と画像出力装置50とを別体の装置として設ける場合を例として説明したが、画像処理手段、記憶手段、判断手段、及び出力手段としての表示手段又はプリント手段等を1つの装置に備え、画像処理装置30と画像出力装置50とを1台の装置で兼ねる構成としてもよい。   In the present embodiment, the case where the image processing device 30 and the image output device 50 are provided as separate devices has been described as an example. However, the image processing unit, the storage unit, the determination unit, and the display unit as the output unit are described. Alternatively, the printing unit or the like may be provided in one apparatus, and the image processing apparatus 30 and the image output apparatus 50 may be combined into one apparatus.

また、上記実施形態では、X線信号強度プロファイルに対する周波数解析として、フーリエ解析を施した例示して説明したが、ウェーブレット解析を施してもよい。この場合、周波数解析部41は、プロファイル取得部40で取得されたX線信号強度プロファイルに対し、周波数解析としてのウェーブレット解析を施す。例えば、図14、図15のX線信号強度プロファイルに対してウェーブレット解析を施すと、ウェーブレット係数を縦軸、画素位置を横軸とした図23、図24に示すような解析結果が求められる。   In the above-described embodiment, the frequency analysis for the X-ray signal intensity profile has been described by way of example where Fourier analysis is performed. However, wavelet analysis may be performed. In this case, the frequency analysis unit 41 performs wavelet analysis as frequency analysis on the X-ray signal intensity profile acquired by the profile acquisition unit 40. For example, when wavelet analysis is performed on the X-ray signal intensity profiles of FIGS. 14 and 15, analysis results as shown in FIGS. 23 and 24 are obtained with the wavelet coefficient as the vertical axis and the pixel position as the horizontal axis.

指標算出部38は、周波数解析部41によるウェーブレット解析の結果に基づいて、骨の疾患の程度を表す指標を算出する。具体的には、指標算出部38は、周波数解析部41によるウェーブレット解析の解析結果から、ウェーブレット係数の統計値を算出指標として算出する。ここで、統計値とは、例えばウェーブレット係数の最大値、最小値、分散、標準偏差又はある閾値以上のカウント値の少なくとも1つである。例えば、図23における健常者の場合であると、ウェーブレット係数の最大値は0.15、最小値は−0.22、分散は0.0097、標準偏差は0.0991となる。一方、図24における患者の場合であると、ウェーブレット係数の最大値は0.08、最小値は−0.08、分散は0.0012、標準偏差は0.0348となる。これらの値に基づいて、指標の評価基準値が決定されて記憶部32に記憶される。上記値を基にした各評価基準値を例示すると、最大値の場合は0.1、最小値の場合は−0.15、分散の場合は0.005、標準偏差は0.06であるが、評価基準値は、疾患の有無が判定できる値になるように、実験やシミュレーション、過去のデータの解析などから求められることになる。   The index calculation unit 38 calculates an index representing the degree of bone disease based on the result of wavelet analysis by the frequency analysis unit 41. Specifically, the index calculation unit 38 calculates the statistical value of the wavelet coefficient as a calculation index from the analysis result of the wavelet analysis by the frequency analysis unit 41. Here, the statistical value is, for example, at least one of the maximum value, minimum value, variance, standard deviation, or count value of a certain threshold value or more of the wavelet coefficients. For example, in the case of a healthy person in FIG. 23, the maximum value of the wavelet coefficient is 0.15, the minimum value is −0.22, the variance is 0.0097, and the standard deviation is 0.0991. On the other hand, in the case of the patient in FIG. 24, the maximum value of the wavelet coefficient is 0.08, the minimum value is −0.08, the variance is 0.0012, and the standard deviation is 0.0348. Based on these values, the evaluation reference value of the index is determined and stored in the storage unit 32. Examples of the evaluation standard values based on the above values are 0.1 for the maximum value, -0.15 for the minimum value, 0.005 for the variance, and 0.06 for the standard deviation. The evaluation reference value is obtained from experiments, simulations, analysis of past data, and the like so that the presence or absence of a disease can be determined.

また、本実施形態では、位相コントラスト画像に基づいてX線信号強度プロファイルを求めているが、これは通常撮影によるX線画像に比べて、位相コントラスト画像の方がX線信号強度の差が明確であり、検出精度を高めることができるからである。例えば、上述の図14、図15のX線信号強度プロファイルを取得した被写体の同一箇所を、吸収コントラスト撮影により撮影し、同様の方法でX線信号強度プロファイルを取得した。吸収コントラスト撮影の撮影条件は、R1=1m、R2=0m、焦点径D=1.2mm、平均X線エネルギーE=33keVとした。図25は、吸収コントラスト画像により取得した健常者のX線信号強度プロファイルであり、図26は吸収コントラスト画像により取得した患者のX線信号強度プロファイルである。図25、図26のX線信号強度プロファイルに対し、フーリエ解析を施した解析結果が図27、図28である。この図27、図28の解析結果を比較してみても健常者と患者との差異が図16、図17の解析結果を比較したものと比しても明確でないことは明らかである。   In this embodiment, the X-ray signal intensity profile is obtained based on the phase contrast image. This is because the difference in X-ray signal intensity is clearer in the phase contrast image than in the X-ray image obtained by normal imaging. This is because the detection accuracy can be increased. For example, the same portion of the subject from which the X-ray signal intensity profiles of FIGS. 14 and 15 described above were acquired was captured by absorption contrast imaging, and the X-ray signal intensity profile was acquired by the same method. The imaging conditions for the absorption contrast imaging were R1 = 1 m, R2 = 0 m, focal diameter D = 1.2 mm, and average X-ray energy E = 33 keV. FIG. 25 is an X-ray signal intensity profile of a healthy person acquired from an absorption contrast image, and FIG. 26 is an X-ray signal intensity profile of a patient acquired from an absorption contrast image. 27 and 28 show analysis results obtained by performing Fourier analysis on the X-ray signal intensity profiles of FIGS. Even if the analysis results of FIG. 27 and FIG. 28 are compared, it is clear that the difference between the healthy person and the patient is not clear even when compared with the comparison of the analysis results of FIG. 16 and FIG.

一方、図25、図26のX線信号強度プロファイルに対し、ウェーブレット解析を施した解析結果が図29、図30である。この解析結果から上述の算出指標を算出すると、健常者(図29)では、ウェーブレット係数の最大値は0.06、最小値は−0.04、分散は0.0003、標準偏差は0.0169となり、患者(図30)では、ウェーブレット係数の最大値は0.03、最小値は−0.03、分散は0.0001、標準偏差は0.0119となる。このように吸収コントラスト画像であっても健常者と患者とで算出指標に差異はあるものの、上述の位相コントラスト画像における差異と比較しても僅かなものである。
これらのように、位相コントラスト画像に周波数解析を施すことで、吸収コントラスト画像よりも、微妙な症状の差異、経時変化を検出することが可能となる。
On the other hand, FIGS. 29 and 30 show analysis results obtained by performing wavelet analysis on the X-ray signal intensity profiles of FIGS. When the above calculation index is calculated from the analysis result, in a healthy person (FIG. 29), the maximum value of the wavelet coefficient is 0.06, the minimum value is −0.04, the variance is 0.0003, and the standard deviation is 0.0169. In the patient (FIG. 30), the maximum value of the wavelet coefficient is 0.03, the minimum value is −0.03, the variance is 0.0001, and the standard deviation is 0.0119. As described above, even in the case of an absorption contrast image, although there is a difference in calculation index between a healthy person and a patient, the difference is small compared with the difference in the above-described phase contrast image.
As described above, by performing frequency analysis on the phase contrast image, it is possible to detect a subtle difference in symptom and change over time as compared with the absorption contrast image.

なお、周波数解析として、フーリエ解析、ウェーブレット解析の両者をX線信号強度プロファイルに対して施し、それぞれで算出された指標を基に疾患の程度を判定することも可能である。   As frequency analysis, both Fourier analysis and wavelet analysis can be performed on the X-ray signal intensity profile, and the degree of disease can be determined based on the index calculated by each.

本実施形態における骨疾患評価システムの要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of the bone disease evaluation system in this embodiment. 本実施形態におけるX線画像撮影装置の要部構成を示す側面図である。It is a side view which shows the principal part structure of the X-ray imaging apparatus in this embodiment. 本実施形態におけるX線画像撮影装置の内部構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure of the X-ray image imaging device in this embodiment. 本実施形態におけるX線画像撮影装置に備わる検出器の斜視図であるIt is a perspective view of the detector with which the X-ray imaging device in this embodiment is equipped. 本実施形態における手保持部に被検者が左手の手の甲を上方に向けて置いた際の平面図である。It is a top view at the time of the subject putting the back of the left hand on the hand holding part in this embodiment toward the upper part. 本実施形態におけるX線画像撮影装置の制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of the X-ray imaging apparatus in this embodiment. 本実施形態における位相コントラスト撮影の概略を説明する図である。It is a figure explaining the outline of phase contrast photography in this embodiment. 位相コントラスト効果について説明する図である。It is a figure explaining a phase contrast effect. 本実施形態における画像処理装置の制御構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the control structure of the image processing apparatus in this embodiment. 本実施形態におけるX線画像撮影装置により得られた位相コントラスト画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the phase contrast image obtained by the X-ray imaging device in this embodiment. 本実施形態における画像処理装置の記憶部に記憶された形状リスト中の橈骨の縦横方向を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the vertical and horizontal direction of the rib in the shape list memorize | stored in the memory | storage part of the image processing apparatus in this embodiment. 図10の位相コントラスト画像で設定された関心領域を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the region of interest set with the phase contrast image of FIG. 図12の関心領域内におけるプロファイル方向を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the profile direction in the region of interest of FIG. 図12の関心領域中の縦方向若しくは横方向における1ライン分のX線信号強度プロファイルの一例であり、健常者に対するX線信号強度プロファイルを示す線図である。FIG. 13 is an example of an X-ray signal intensity profile for one line in a vertical direction or a horizontal direction in the region of interest in FIG. 12, and is a diagram showing an X-ray signal intensity profile for a healthy person. 図12の関心領域中の縦方向若しくは横方向における1ライン分のX線信号強度プロファイルの一例であり、患者に対するX線信号強度プロファイルを示す線図である。FIG. 13 is an example of an X-ray signal intensity profile for one line in a vertical direction or a horizontal direction in the region of interest in FIG. 12, and is a diagram showing an X-ray signal intensity profile for a patient. 図14の健常者のX線信号強度プロファイルに対してフーリエ解析を施した場合の解析結果を示す線図である。It is a diagram which shows the analysis result at the time of performing a Fourier analysis with respect to the X-ray signal intensity profile of the healthy person of FIG. 図15の患者のX線信号強度プロファイルに対してフーリエ解析を施した場合の解析結果を示す線図である。It is a diagram which shows the analysis result at the time of performing a Fourier analysis with respect to the X-ray signal intensity profile of the patient of FIG. 図16の解析結果に対してバックグラウンドレベルを重ね合わせた線図である。FIG. 17 is a diagram in which a background level is superimposed on the analysis result of FIG. 16. 図17の解析結果に対してバックグラウンドレベルを重ね合わせた線図である。FIG. 18 is a diagram in which a background level is superimposed on the analysis result of FIG. 17. 図18に示す解析結果からバックグラウンドレベルを差し引いた線図である。It is the diagram which deducted the background level from the analysis result shown in FIG. 図19に示す解析結果からバックグラウンドレベルを差し引いた線図である。FIG. 20 is a diagram obtained by subtracting a background level from the analysis result shown in FIG. 19. 本実施形態における骨疾患評価方法を表した流れ図である。It is a flowchart showing the bone disease evaluation method in this embodiment. 図14の健常者のX線信号強度プロファイルに対してウェーブレット解析を施した場合の解析結果を示す線図である。It is a diagram which shows the analysis result at the time of performing a wavelet analysis with respect to the X-ray signal intensity profile of the healthy person of FIG. 図15の患者のX線信号強度プロファイルに対してウェーブレット解析を施した場合の解析結果を示す線図である。It is a diagram which shows the analysis result at the time of performing a wavelet analysis with respect to the X-ray signal intensity profile of the patient of FIG. 健常者の吸収コントラスト画像における1ライン分のX線信号強度プロファイルの一例を示す線図である。It is a diagram which shows an example of the X-ray signal intensity profile for 1 line in the absorption contrast image of a healthy person. 患者の吸収コントラスト画像における1ライン分のX線信号強度プロファイルの一例を示す線図である。It is a diagram which shows an example of the X-ray signal intensity profile for 1 line in a patient's absorption contrast image. 図25の健常者のX線信号強度プロファイルに対してフーリエ解析を施した場合の解析結果を示す線図である。It is a diagram which shows the analysis result at the time of performing a Fourier analysis with respect to the healthy person's X-ray signal intensity profile of FIG. 図26の患者のX線信号強度プロファイルに対してフーリエ解析を施した場合の解析結果を示す線図である。It is a diagram which shows the analysis result at the time of performing a Fourier analysis with respect to the X-ray signal intensity profile of the patient of FIG. 図25の健常者のX線信号強度プロファイルに対してウェーブレット解析を施した場合の解析結果を示す線図である。It is a diagram which shows the analysis result at the time of performing a wavelet analysis with respect to the X-ray signal intensity profile of the healthy person of FIG. 図26の患者のX線信号強度プロファイルに対してウェーブレット解析を施した場合の解析結果を示す線図である。It is a diagram which shows the analysis result at the time of performing a wavelet analysis with respect to the X-ray signal intensity profile of the patient of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 X線画像撮影装置
2 支持台
3 支持基台
4 撮影装置本体部
5 支持軸
6 駆動装置
7 保持部材
8 X線源
9 電源部
11 検出器
12 検出器保持部
13 X線量検出部
14 被写体台
22 制御装置
24 操作装置
29 検出器識別部
30 画像処理装置
31 制御部
32 記憶部
33 入力部
34 通信部
35 画像処理部
37 関心領域設定部
38 指標算出部
39 方向判断部
40 プロファイル取得部
50 画像出力装置
100 骨疾患評価システム
R 関心領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray imaging device 2 Support stand 3 Support base 4 Imaging device main-body part 5 Support shaft 6 Drive device 7 Holding member 8 X-ray source 9 Power supply part 11 Detector 12 Detector holding part 13 X-ray dose detection part 14 Subject stand DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 Control apparatus 24 Operation apparatus 29 Detector identification part 30 Image processing apparatus 31 Control part 32 Storage part 33 Input part 34 Communication part 35 Image processing part 37 Area of interest setting part 38 Index calculation part 39 Direction determination part 40 Profile acquisition part 50 Image Output device 100 Bone disease evaluation system R Area of interest

Claims (7)

X線を照射するX線源と、
前記X線源の照射方向前方に配置され、前記X線源から照射され、骨を含む被写体を透過したX線を検出する検出器とを有し、
前記X線源から前記被写体までの距離R1が0.1m以上、前記被写体から前記検出器までの距離R2が0.3m以上、前記X線源の焦点径Dが0.2mm以下、前記X線源の平均X線エネルギーが23keV〜45keVの条件で実行される位相コントラスト撮影が可能なX線撮影装置と、
前記検出器で検出された画像から関心領域を設定する関心領域設定部と、
前記関心領域設定部により設定された前記関心領域内の位置に対するX線信号強度プロファイルを取得するプロファイル取得部と、
前記プロファイル取得部で取得された前記X線信号強度プロファイルに対して周波数解析を施す周波数解析部と、
前記周波数解析部による周波数解析の結果に基づいて、前記骨の疾患の程度を表す指標を算出する指標算出部とを備えることを特徴とする骨疾患評価システム。
An X-ray source that emits X-rays;
A detector that is disposed in front of the X-ray source in the irradiation direction and that detects X-rays irradiated from the X-ray source and transmitted through a subject including bone;
The distance R1 from the X-ray source to the subject is 0.1 m or more, the distance R2 from the subject to the detector is 0.3 m or more, the focal diameter D of the X-ray source is 0.2 mm or less, the X-ray An X-ray imaging apparatus capable of phase contrast imaging executed under the condition that the average X-ray energy of the source is 23 keV to 45 keV;
A region-of-interest setting unit that sets a region of interest from the image detected by the detector;
A profile acquisition unit that acquires an X-ray signal intensity profile for a position in the region of interest set by the region of interest setting unit;
A frequency analysis unit that performs frequency analysis on the X-ray signal intensity profile acquired by the profile acquisition unit;
A bone disease evaluation system comprising: an index calculation unit that calculates an index representing a degree of the bone disease based on a result of frequency analysis by the frequency analysis unit.
請求項1記載の骨疾患評価システムにおいて、
前記周波数解析部は、前記X線信号強度プロファイルに対してフーリエ解析若しくはウェーブレット解析の何れかを施すことを特徴とする骨疾患評価システム。
In the bone disease evaluation system according to claim 1,
The bone disease evaluation system, wherein the frequency analysis unit performs either Fourier analysis or wavelet analysis on the X-ray signal intensity profile.
請求項2記載の骨疾患評価システムにおいて、
前記周波数解析部は、前記X線信号強度プロファイルに対してフーリエ解析を施す場合、当該X線信号強度プロファイルに対して、10mm以下の幅の窓関数を所定長さだけずらしながら乗算し、フーリエ解析することを特徴とする骨疾患評価システム。
The bone disease evaluation system according to claim 2,
When performing the Fourier analysis on the X-ray signal intensity profile, the frequency analysis unit multiplies the X-ray signal intensity profile by shifting a window function having a width of 10 mm or less by a predetermined length to perform a Fourier analysis. A bone disease evaluation system characterized by:
請求項2又は3に記載の骨疾患評価システムにおいて、
前記指標算出部は、前記周波数解析部によるフーリエ解析の解析結果としてのパワースペクトルからバックグラウンドレベルの影響を差し引いた後、当該差し引かれたパワースペクトルを基に、前記指標を算出することを特徴とする骨疾患評価システム。
In the bone disease evaluation system according to claim 2 or 3,
The index calculation unit calculates the index based on the subtracted power spectrum after subtracting the influence of the background level from the power spectrum as the analysis result of the Fourier analysis by the frequency analysis unit. Bone disease evaluation system.
請求項2記載の骨疾患評価システムにおいて、
前記周波数解析部が前記X線信号強度プロファイルに対してウェーブレット解析を施した場合、前記指標算出部は、前記ウェーブレット解析により求められたウェーブレット係数の統計値を用いて、前記指標を算出することを特徴とする骨疾患評価システム。
The bone disease evaluation system according to claim 2,
When the frequency analysis unit performs wavelet analysis on the X-ray signal intensity profile, the index calculation unit calculates the index using a statistical value of the wavelet coefficient obtained by the wavelet analysis. Characteristic bone disease evaluation system.
X線源から被写体までの距離R1が0.1m以上、前記被写体から検出器までの距離R2が0.3m以上、前記X線源の焦点径Dが0.2mm以下、前記X線源の平均X線エネルギーが23keV〜45keVの条件で、前記X線源から骨を含む被写体に向けて照射され、透過したX線を前記検出器で検出することにより得られた位相コントラスト画像から関心領域を設定する工程と、
設定された前記関心領域内の位置に対するX線信号強度プロファイルを取得する工程と、
取得された前記X線信号強度プロファイルに対して周波数解析を施す工程と、
前記周波数解析の結果に基づいて、前記骨の疾患の程度を表す指標を算出する工程とを備えることを特徴とする骨疾患評価方法。
The distance R1 from the X-ray source to the subject is 0.1 m or more, the distance R2 from the subject to the detector is 0.3 m or more, the focal diameter D of the X-ray source is 0.2 mm or less, the average of the X-ray sources A region of interest is set from a phase contrast image obtained by detecting X-rays irradiated and transmitted from the X-ray source toward a subject including bone under the condition of X-ray energy of 23 keV to 45 keV. And a process of
Obtaining an X-ray signal intensity profile for a set position within the region of interest;
Performing a frequency analysis on the acquired X-ray signal intensity profile;
And a step of calculating an index representing the degree of the bone disease based on the result of the frequency analysis.
X線源から被写体までの距離R1が0.1m以上、前記被写体から検出器までの距離R2が0.3m以上、前記X線源の焦点径Dが0.2mm以下、前記X線源の平均X線エネルギーが23keV〜45keVの条件で、前記X線源から骨を含む被写体に向けて照射され、透過したX線による位相コントラスト画像を検出する検出器に接続され、当該位相コントラスト画像を基に演算処理するコンピュータに、
前記位相コントラスト画像から関心領域を設定させ、当該設定された前記関心領域内の位置に対するX線信号強度プロファイルを取得させ、当該X線信号強度プロファイルに対して周波数解析を施させ、周波数解析の結果に基づいて、前記骨の疾患の程度を表す指標を算出させることを特徴とするプログラム。
The distance R1 from the X-ray source to the subject is 0.1 m or more, the distance R2 from the subject to the detector is 0.3 m or more, the focal diameter D of the X-ray source is 0.2 mm or less, the average of the X-ray sources Under the condition of X-ray energy of 23 keV to 45 keV, the X-ray source irradiates a subject including bone and is connected to a detector that detects a phase contrast image by transmitted X-ray, and based on the phase contrast image In the computer that performs arithmetic processing
The region of interest is set from the phase contrast image, the X-ray signal intensity profile for the set position in the region of interest is acquired, the frequency analysis is performed on the X-ray signal intensity profile, and the result of the frequency analysis Based on the program, an index representing the degree of the bone disease is calculated.
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