JP2019126581A - 骨密度測定装置および骨密度撮影方法 - Google Patents
骨密度測定装置および骨密度撮影方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
すなわち、本発明に係る骨密度測定装置は、X線撮影により骨密度の測定を行う骨密度測定装置であって、X線を照射するX線管と、前記X線管から照射されたX線を検出する検出器と、前記X線管に高電圧を印加した高電圧条件である高管電圧X線条件で前記X線管から照射されたX線を被検体のない状態で前記検出器が検出することにより、前記検出器で出力されたデータの検出面での2次元分布で表された面内分布情報を有した第1のゲイン補正用マップを生成する第1ゲイン補正用マップ生成手段と、前記X線管に前記高電圧よりも低い低電圧を印加した低電圧条件である低管電圧X線条件で前記X線管から照射されたX線を被検体のない状態で前記検出器が検出することにより、前記検出器で出力されたデータの検出面での2次元分布で表された面内分布情報を有した第2のゲイン補正用マップを生成する第2ゲイン補正用マップ生成手段と、前記第1ゲイン補正用マップ生成手段による前記第1のゲイン補正用マップの生成時で前記X線管に印加した高電圧と同じ値の高電圧を前記X線管に印加した高管電圧X線条件で前記X線管から照射されて被検体を透過したX線を前記検出器が検出することにより、前記検出器で撮影された高電圧画像を生成する高電圧画像生成手段と、前記第2ゲイン補正用マップ生成手段による前記第2のゲイン補正用マップの生成時で前記X線管に印加した低電圧と同じ値の低電圧を前記X線管に印加した低管電圧X線条件で前記X線管から照射されて被検体を透過したX線を前記検出器が検出することにより、前記検出器で撮影された低電圧画像を生成する低電圧画像生成手段と、前記第1ゲイン補正用マップ生成手段で生成された前記第1のゲイン補正用マップを用いて、前記高電圧画像生成手段で生成された前記高電圧画像をゲイン補正する第1ゲイン補正手段と、前記第2ゲイン補正用マップ生成手段で生成された前記第2のゲイン補正用マップを用いて、前記低電圧画像生成手段で生成された前記低電圧画像をゲイン補正する第2ゲイン補正手段と、前記第1ゲイン補正手段によるゲイン補正後の前記高電圧画像と、前記第2ゲイン補正手段によるゲイン補正後の前記低電圧画像とをサブトラクションするサブトラクション処理手段とを備え、前記サブトラクション処理手段によるサブトラクション処理後の画像によって骨密度の測定を行うものである。
すなわち、第1ゲイン補正用マップ生成工程の後に第2ゲイン補正用マップ生成工程を実施する。または、第2ゲイン補正用マップ生成工程の後に第1ゲイン補正用マップ生成工程を実施する。このように第1ゲイン補正用マップ生成工程および第2ゲイン補正用マップ生成工程を時間的に分離して実施してもよい。
図1は、実施例に係る骨密度測定装置のブロック図であり、図2は、フィルタの具体的な斜視図であり、図3は、コリメータにおけるコリメータリーフの斜視図であり、図4は、画像処理部のブロック図である。本実施例では、一般的なX線撮影装置を骨密度測定装置として用いる。
先ず、天板1(図1を参照)に被検体M(図1を参照)を載置せずに、図6に示すようにFPD3を固定した状態でX線管2およびコリメータ5を被検体Mの体軸方向(長手方向)に移動させる。このときの移動距離は、互いに隣接するスリット状の第1のゲイン補正用マップ間に隙間が生じない程度の距離であればよく、第1のゲイン補正用マップのスリット幅以下であればよい。理想的には、第1のゲイン補正用マップのスリット幅を移動距離とすれば、互いに隣接するスリット状の第1のゲイン補正用マップにおいて重複しない。ただし、第1ゲイン補正用マップ結合部111a(図4を参照)では最大値投影法(MIP: Maximum Intensity Projection)を用いてスリット状の第1のゲイン補正用マップを結合する。よって、互いに隣接するスリット状の第1のゲイン補正用マップが重複しても構わない。その理由については図7で後述する。
ステップS1と同様に天板1に被検体Mを載置せずに、図6に示すようにFPD3を固定した状態でX線管2およびコリメータ5を体軸方向(長手方向)に移動させることによって、照射野移動機構8はスリット状の照射野を体軸方向(長手方向)に移動させる。
天板1に被検体Mを載置して、図6に示すようにFPD3を固定した状態でX線管2およびコリメータ5を体軸方向(長手方向)に移動させることによって、照射野移動機構8はスリット状の照射野を体軸方向(長手方向)に移動させる。
ステップS1で生成された第1のゲイン補正用マップm1を用いて、ステップS3で生成された高電圧画像を第1ゲイン補正部115(図4を参照)がゲイン補正し、ステップS2で生成された第2のゲイン補正用マップm2を用いて、ステップS3で生成された低電圧画像を第2ゲイン補正部116(図4を参照)がゲイン補正する。
ステップS4でのゲイン補正後の高電圧画像と、ステップS4でのゲイン補正後の低電圧画像とを、サブトラクション処理部117(図4を参照)がサブトラクションしてサブトラクション処理後の画像(サブトラクション画像)を生成する。サブトラクション画像の具体的な算出方法およびDXA法の原理について、図10および非特許文献1のp.20,22を参照して説明する。
測定領域がFPD3のサイズを超える場合には、長尺画像生成部118(図4を参照)は長尺画像(長尺状のサブトラクション画像)を生成する。具体的には、X線管2およびFPD3からなる撮影系を体軸方向(長手方向)に移動させる。
ステップS6で生成された長尺画像によって骨密度測定部119(図4を参照)骨密度の測定を行う。骨密度の具体的な算出方法(DXA法における骨塩定量の計算手法)およびDXA法の測定原理について、図11,図12および非特許文献1のp.23−24を参照して説明する。
1断面の値(line BMC)の単位は[g/cm]である。この1断面の値(line BMC)を、さらに体軸方向(Y)に区分求積することによって、骨塩量(BMC: Bone Mineral Content)が求まる。骨塩量BMCの単位は[g]である。図12(b)に示すように体軸方向の測定範囲をLBMC1, LBMCnとし、間隔ΔY刻みで(n−1)分割すると、骨塩量BMCは下記(7)式により求まる。
上記(7)式から求まった骨塩量BMCを骨面積(Area[cm2])で除算することによって面積密度である骨密度(BMD: Bone Mineral Density)が求まる。骨密度BMDの単位は[g/cm2]である。
すなわち、第1ゲイン補正用マップ生成工程に相当するステップS1の後に第2ゲイン補正用マップ生成工程に相当するステップS2を実施する。または、第2ゲイン補正用マップ生成工程に相当するステップS2の後に第1ゲイン補正用マップ生成工程に相当するステップS1を実施する。このように第1ゲイン補正用マップ生成工程に相当するステップS1および第2ゲイン補正用マップ生成工程に相当するステップS2を時間的に分離して実施してもよい。
3 … フラットパネル型X線検出器(FPD)
4 … フィルタ
41 … 高電圧モード用の金属フィルタ
42 … 低電圧モード用の金属フィルタ
5 … コリメータ
8 … 照射野移動機構
9 … 撮影系移動機構
11 … 画像処理部
111 … 第1ゲイン補正用マップ生成部
111a … 第1ゲイン補正用マップ結合部
111b … 第1ゲイン補正用マップ区分部
111c … 第1ゲイン補正用マップ補正部
112 … 第2ゲイン補正用マップ生成部
112a … 第2ゲイン補正用マップ結合部
112b … 第2ゲイン補正用マップ区分部
112c … 第2ゲイン補正用マップ補正部
113 … 高電圧画像生成部
113a … 高電圧画像結合部
114 … 低電圧画像生成部
114a … 低電圧画像結合部
115 … 第1ゲイン補正部
116 … 第2ゲイン補正部
117 … サブトラクション処理部
118 … 長尺画像生成部
12 … コントローラ
13 … メモリ部
14 … 入力部
R … 照射領域
M … 被検体
Claims (10)
- X線撮影により骨密度の測定を行う骨密度測定装置であって、
X線を照射するX線管と、
前記X線管から照射されたX線を検出する検出器と、
前記X線管に高電圧を印加した高電圧条件である高管電圧X線条件で前記X線管から照射されたX線を被検体のない状態で前記検出器が検出することにより、前記検出器で出力されたデータの検出面での2次元分布で表された面内分布情報を有した第1のゲイン補正用マップを生成する第1ゲイン補正用マップ生成手段と、
前記X線管に前記高電圧よりも低い低電圧を印加した低電圧条件である低管電圧X線条件で前記X線管から照射されたX線を被検体のない状態で前記検出器が検出することにより、前記検出器で出力されたデータの検出面での2次元分布で表された面内分布情報を有した第2のゲイン補正用マップを生成する第2ゲイン補正用マップ生成手段と、
前記第1ゲイン補正用マップ生成手段による前記第1のゲイン補正用マップの生成時で前記X線管に印加した高電圧と同じ値の高電圧を前記X線管に印加した高管電圧X線条件で前記X線管から照射されて被検体を透過したX線を前記検出器が検出することにより、前記検出器で撮影された高電圧画像を生成する高電圧画像生成手段と、
前記第2ゲイン補正用マップ生成手段による前記第2のゲイン補正用マップの生成時で前記X線管に印加した低電圧と同じ値の低電圧を前記X線管に印加した低管電圧X線条件で前記X線管から照射されて被検体を透過したX線を前記検出器が検出することにより、前記検出器で撮影された低電圧画像を生成する低電圧画像生成手段と、
前記第1ゲイン補正用マップ生成手段で生成された前記第1のゲイン補正用マップを用いて、前記高電圧画像生成手段で生成された前記高電圧画像をゲイン補正する第1ゲイン補正手段と、
前記第2ゲイン補正用マップ生成手段で生成された前記第2のゲイン補正用マップを用いて、前記低電圧画像生成手段で生成された前記低電圧画像をゲイン補正する第2ゲイン補正手段と、
前記第1ゲイン補正手段によるゲイン補正後の前記高電圧画像と、前記第2ゲイン補正手段によるゲイン補正後の前記低電圧画像とをサブトラクションするサブトラクション処理手段と
を備え、
前記サブトラクション処理手段によるサブトラクション処理後の画像によって骨密度の測定を行う
骨密度測定装置。 - 請求項1に記載の骨密度測定装置において、
初期設定の前記面内分布情報を有した基準ゲイン補正用マップを取得する基準ゲイン補正用マップ取得手段と、
前記基準ゲイン補正用マップを記憶する基準ゲイン補正用マップ記憶手段と、
(a)通常のX線撮影時には前記基準ゲイン補正用マップ記憶手段により記憶される前記基準ゲイン補正用マップを用いて、通常のX線撮影時に得られたX線画像をゲイン補正し、(b)前記サブトラクション処理手段によるサブトラクションでの骨密度撮影時には、前記高管電圧X線条件での面内分布情報を有した前記第1のゲイン補正用マップを用いて前記高電圧画像をゲイン補正するとともに、前記低管電圧X線条件での面内分布情報を有した前記第2のゲイン補正用マップを用いて前記低電圧画像をゲイン補正するように、ゲイン補正用マップの使用条件を切り替える使用条件切替手段と
を備える
骨密度測定装置。 - 請求項1または請求項2に記載の骨密度測定装置において、
高電圧モード用および低電圧モード用の2種類からなるフィルタのいずれか一方を前記X線管の照射側に切り替えるように備え、
前記高電圧モード用のフィルタを前記X線管の照射側に設けた状態、かつ前記高管電圧X線条件で前記X線管から照射されたX線を被検体のない状態で前記検出器が検出することにより、前記第1ゲイン補正用マップ生成手段は前記第1のゲイン補正用マップを生成し、
前記低電圧モード用のフィルタを前記X線管の照射側に設けた状態、かつ前記低管電圧X線条件で前記X線管から照射されたX線を被検体のない状態で前記検出器が検出することにより、前記第2ゲイン補正用マップ生成手段は前記第2のゲイン補正用マップを生成し、
前記高電圧モード用のフィルタを前記X線管の照射側に設けた状態、かつ前記高管電圧X線条件で前記X線管から照射されて前記被検体を透過したX線を前記検出器が検出することにより、前記高電圧画像生成手段は前記高電圧画像を生成し、
前記低電圧モード用のフィルタを前記X線管の照射側に設けた状態、かつ前記低管電圧X線条件で前記X線管から照射されて前記被検体を透過したX線を前記検出器が検出することにより、前記低電圧画像生成手段は前記低電圧画像を生成する
骨密度測定装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の骨密度測定装置において、
前記X線管から照射されたX線の照射領域を制限することによりスリット状の照射野を形成するコリメータと、
前記X線管および前記コリメータを前記検出器に対して被検体の体軸方向に相対的に移動させることにより、前記スリット状の照射野を前記検出器に対して前記体軸方向に相対的に移動させる照射野移動機構と
を備え、
前記第1ゲイン補正用マップ生成手段は、
前記照射野移動機構による移動毎に、前記高管電圧X線条件で前記X線管から照射されて前記コリメータにより形成された前記スリット状の照射野のX線を被検体のない状態で前記検出器が検出することによりそれぞれに生成された、前記スリット状の照射野に対応する前記スリット状の前記第1のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合する第1ゲイン補正用マップ結合手段を備え、
前記第1ゲイン補正用マップ結合手段で結合することにより前記検出器の全面に対応する1枚の前記第1のゲイン補正用マップを生成し、
前記第2ゲイン補正用マップ生成手段は、
前記照射野移動機構による移動毎に、前記低管電圧X線条件で前記X線管から照射されて前記コリメータにより形成された前記スリット状の照射野のX線を被検体のない状態で前記検出器が検出することによりそれぞれに生成された、前記スリット状の照射野に対応する前記スリット状の前記第2のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合する第2ゲイン補正用マップ結合手段を備え、
前記第2ゲイン補正用マップ結合手段で結合することにより前記検出器の全面に対応する1枚の前記第2のゲイン補正用マップを生成し、
前記高電圧画像生成手段は、
前記照射野移動機構による移動毎に、前記高管電圧X線条件で前記X線管から照射されて前記コリメータにより形成されて前記被検体を透過した前記スリット状の照射野のX線を前記検出器が検出することによりそれぞれに生成された、前記スリット状の照射野に対応する前記スリット状の前記高電圧画像を前記体軸方向に結合する高電圧画像結合手段を備え、
前記高電圧画像結合手段で結合することにより前記検出器の全面に対応する1枚の前記高電圧画像を生成し、
前記低電圧画像生成手段は、
前記照射野移動機構による移動毎に、前記低管電圧X線条件で前記X線管から照射されて前記コリメータにより形成されて前記被検体を透過した前記スリット状の照射野のX線を前記検出器が検出することによりそれぞれに生成された、前記スリット状の照射野に対応する前記スリット状の前記低電圧画像を前記体軸方向に結合する低電圧画像結合手段を備え、
前記低電圧画像結合手段で結合することにより前記検出器の全面に対応する1枚の前記低電圧画像を生成する
骨密度測定装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の骨密度測定装置において、
前記X線管および前記検出器からなる撮影系を前記被検体に対して前記体軸方向に相対的に移動させる撮影系移動機構と、
前記撮影系移動機構による移動毎にそれぞれに生成された、前記サブトラクション処理手段によるサブトラクション処理後の画像を前記体軸方向に結合することにより、長尺画像を生成する長尺画像生成手段と
を備える
骨密度測定装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の骨密度測定装置において、
複数の領域に前記第1のゲイン補正用マップを区分する第1ゲイン補正用マップ区分手段と、
複数の領域に前記第2のゲイン補正用マップを区分する第2ゲイン補正用マップ区分手段と、
前記第1ゲイン補正用マップ区分手段で区分された各々の領域内で前記面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、前記第1のゲイン補正用マップを補正する第1ゲイン補正用マップ補正手段と、
前記第2ゲイン補正用マップ区分手段で区分された各々の領域内で前記面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、前記第2のゲイン補正用マップを補正する第2ゲイン補正用マップ補正手段と
を備える
骨密度測定装置。 - X線を照射するX線管と、前記X線管から照射されたX線を検出する検出器とを備えた骨密度測定装置を用いて、骨密度を測定するための骨密度撮影方法であって、
前記X線管に高電圧を印加した高電圧条件である高管電圧X線条件で前記X線管から照射されたX線を被検体のない状態で前記検出器が検出することにより、前記検出器で出力されたデータの検出面での2次元分布で表された面内分布情報を有した第1のゲイン補正用マップを生成する第1ゲイン補正用マップ生成工程と、
前記X線管に前記高電圧よりも低い低電圧を印加した低電圧条件である低管電圧X線条件で前記X線管から照射されたX線を被検体のない状態で前記検出器が検出することにより、前記検出器で出力されたデータの検出面での2次元分布で表された面内分布情報を有した第2のゲイン補正用マップを生成する第2ゲイン補正用マップ生成工程と、
前記第1ゲイン補正用マップ生成工程での前記第1のゲイン補正用マップの生成時で前記X線管に印加した高電圧と同じ値の高電圧を前記X線管に印加した高管電圧X線条件で前記X線管から照射されて被検体を透過したX線を前記検出器が検出することにより、前記検出器で撮影された高電圧画像を生成する高電圧画像生成工程と、
前記第2ゲイン補正用マップ生成工程での前記第2のゲイン補正用マップの生成時で前記X線管に印加した低電圧と同じ値の低電圧を前記X線管に印加した低管電圧X線条件で前記X線管から照射されて被検体を透過したX線を前記検出器が検出することにより、前記検出器で撮影された低電圧画像を生成する低電圧画像生成工程と、
前記第1ゲイン補正用マップ生成工程で生成された前記第1のゲイン補正用マップを用いて、前記高電圧画像生成工程で生成された前記高電圧画像をゲイン補正する第1ゲイン補正工程と、
前記第2ゲイン補正用マップ生成工程で生成された前記第2のゲイン補正用マップを用いて、前記低電圧画像生成工程で生成された前記低電圧画像をゲイン補正する第2ゲイン補正工程と、
前記第1ゲイン補正工程でのゲイン補正後の前記高電圧画像と、前記第2ゲイン補正工程でのゲイン補正後の前記低電圧画像とをサブトラクションするサブトラクション処理工程と
を備え、
前記サブトラクション処理工程でのサブトラクション処理後の画像によって骨密度の測定を行う
骨密度撮影方法。 - 請求項7に記載の骨密度撮影方法において、
スリット状のX線の照射野により撮影された複数のX線画像を被検体の体軸方向に結合することにより1枚のX線画像を生成するスロット撮影の際には、前記X線管から照射されたX線の照射領域をコリメータが制限することにより前記スリット状の照射野を形成し、前記X線管および前記コリメータを前記検出器に対して前記体軸方向に相対的に移動させることにより、前記スリット状の照射野を前記検出器に対して前記体軸方向に相対的に移動させて前記スロット撮影を行い、
前記第1ゲイン補正用マップ生成工程では、前記スリット状の照射野の前記検出器に対する前記体軸方向の相対移動毎に、前記高管電圧X線条件で前記X線管から照射されて前記コリメータにより形成された前記スリット状の照射野のX線を被検体のない状態で前記検出器が検出することによりそれぞれに生成された、前記スリット状の照射野に対応する前記スリット状の前記第1のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合し、前記スリット状の前記第1のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合することにより前記検出器の全面に対応する1枚の前記第1のゲイン補正用マップを生成し、
前記第2ゲイン補正用マップ生成工程では、前記スリット状の照射野の前記検出器に対する前記体軸方向の相対移動毎に、前記低管電圧X線条件で前記X線管から照射されて前記コリメータにより形成された前記スリット状の照射野のX線を被検体のない状態で前記検出器が検出することによりそれぞれに生成された、前記スリット状の照射野に対応する前記スリット状の前記第2のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合し、前記スリット状の前記第2のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合することにより前記検出器の全面に対応する1枚の前記第2のゲイン補正用マップを生成し、
前記第1ゲイン補正用マップ生成工程の後に前記第2ゲイン補正用マップ生成工程を実施する、または前記第2ゲイン補正用マップ生成工程の後に前記第1ゲイン補正用マップ生成工程を実施する
骨密度撮影方法。 - 請求項7に記載の骨密度撮影方法において、
スリット状のX線の照射野により撮影された複数のX線画像を被検体の体軸方向に結合することにより1枚のX線画像を生成するスロット撮影の際には、前記X線管から照射されたX線の照射領域をコリメータが制限することにより前記スリット状の照射野を形成し、前記X線管および前記コリメータを前記検出器に対して前記体軸方向に相対的に移動させることにより、前記スリット状の照射野を前記検出器に対して前記体軸方向に相対的に移動させて前記スロット撮影を行い、
前記第1ゲイン補正用マップ生成工程では、前記スリット状の照射野の前記検出器に対する前記体軸方向の相対移動毎に、前記高管電圧X線条件で前記X線管から照射されて前記コリメータにより形成された前記スリット状の照射野のX線を被検体のない状態で前記検出器が検出することによりそれぞれに生成された、前記スリット状の照射野に対応する前記スリット状の前記第1のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合し、前記スリット状の前記第1のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合することにより前記検出器の全面に対応する1枚の前記第1のゲイン補正用マップを生成し、
前記第2ゲイン補正用マップ生成工程では、前記スリット状の照射野の前記検出器に対する前記体軸方向の相対移動毎に、前記低管電圧X線条件で前記X線管から照射されて前記コリメータにより形成された前記スリット状の照射野のX線を被検体のない状態で前記検出器が検出することによりそれぞれに生成された、前記スリット状の照射野に対応する前記スリット状の前記第2のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合し、前記スリット状の前記第2のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合することにより前記検出器の全面に対応する1枚の前記第2のゲイン補正用マップを生成し、
前記高電圧および前記低電圧を交互に前記X線管に印加しながら前記スリット状の照射野を前記検出器に対して前記体軸方向に相対的に移動させ、前記スリット状の照射野の前記検出器に対する前記体軸方向の相対移動毎に、前記スリット状の前記第1のゲイン補正用マップおよび前記第2のゲイン補正用マップを交互に生成し、
前記スリット状の前記第1のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合することにより前記検出器の全面に対応する1枚の前記第1のゲイン補正用マップを生成する前記第1ゲイン補正用マップ生成工程と、前記スリット状の前記第2のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合することにより前記検出器の全面に対応する1枚の前記第2のゲイン補正用マップを生成する前記第2ゲイン補正用マップ生成工程とを同時に実施する
骨密度撮影方法。 - 請求項7から請求項9のいずれかに記載の骨密度撮影方法において、
前記第1のゲイン補正用マップの生成時と同じ値の高電圧および前記第2のゲイン補正用マップの生成時と同じ値の低電圧を交互に前記X線管に印加して、前記X線管から前記被検体に照射することで、前記高電圧画像を生成する前記高電圧画像生成工程と前記低電圧画像を生成する前記低電圧画像生成工程とを同時に実施する
骨密度撮影方法。
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