JP2792987B2 - 骨計測方法及び骨計測装置 - Google Patents

骨計測方法及び骨計測装置

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JP2792987B2 JP2025809A JP2580990A JP2792987B2 JP 2792987 B2 JP2792987 B2 JP 2792987B2 JP 2025809 A JP2025809 A JP 2025809A JP 2580990 A JP2580990 A JP 2580990A JP 2792987 B2 JP2792987 B2 JP 2792987B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、骨計測方法及び骨計測装置に関するもので
ある。更に詳細には本発明は、被検骨のX線写真フイル
ムにおける影像を用いて骨形態等の計測を行う改善され
た方法及び装置を提供するものである。
[従来技術] 人間の骨の発育状態,老化度の確認,又は骨粗鬆症,
骨軟化症等の骨病変の種類の範囲やその症状の進行度,
治療時の効果の確認等の種々の骨計測を行う場合があ
る。
かかる骨計測の方法としては、被検骨にX線照射して
得られたX線写真フイルムを用いてそのフイルムにおけ
る影像の濃淡をマイクロデンシトメーターにより測定し
て骨計測を行うMD法(「骨代謝」第13巻,187−195頁(1
980年),「骨代謝」第14巻,91−104頁(1981年)等参
照)、被検骨にガンマ線を照射して骨計測を行うフォト
ン・アブソープシオメトリー等がある。
MD法は、骨折の診断等のための装置として広く普及し
ているX線像の撮影装置を用いて容易に得られるX線写
真フイルムを用いる点で採用しやすく、次第に広く普及
してきている。なおフォトン・アブソープシオメトリー
に関しては、使用するガンマ線を発生する装置がX線撮
影装置に比較して一般に広く普及しているとは言い難
い。
[発明が解決しようとする課題] これまでのMD法による骨計測は以下のように手作業に
よる部分が多かった。即ち被検骨にX線を照射して得ら
れたX線写真フイルムを用いて、まずフイルムにおける
骨の影像については手作業で、MD法による骨計測に必要
な基準ポイントを定め、更にその基準ポイントを用いて
定められた方式により骨計測を詳細に行う部位(例えば
第II中手骨の長軸の中間点での横断線上の部位)を選定
する。次いでその選定された部位に対してマイクロデン
シトメーターを走査させながら、その部位に光を照射し
て得られる透過光の強度を測定し、その走査された部位
に対応した透過光の強度又は吸光度の線図を所定のチャ
ート紙上に記載させる。更に被検骨と共にX線撮影され
たアルミニウム製の階段状標準物質(以下アルミ階段と
いう)のフイルムおにける影像の縦断線上にマイクロデ
ンシトメーターを走査させて、得られた透過光の強度又
は吸光度の線図についてもチャート紙に記載させる。か
くして得られたチャート紙上における被検骨に関する吸
光度とアルミ階段に関する吸光度の各々の線図を、デジ
タイザーを用いてコンピュータに入力し、各点での被検
骨の吸光度をアルミ階段の段差に変換する。このように
して変換されて得られた図を用いて、対象部位での骨形
態を表わす種々の指標がコンピューター内で計算され
て、計算結果が出力される。
本発明は、かかるこれまでのMD法によっていた骨計測
をより効率的に行うことを目的としている。そのために
例えば透過光の検知をCCD(charge coupled device)で
行う際に、フイルムにおける被検部の測定においては高
い光量の光を与えるが、この時アルミ階段の最大厚み端
部の如く暗い部分に隣接する明るい部分は飽和してまし
い、明暗の境界部分で明るい部分からの透過光による電
気信号が大きいために、CCDにリークが発生し暗い部分
に対応したデータが正確にとれず、アルミ階段のエッジ
が正確に読み取ることが困難になりやすいことがわかっ
た。
本発明は、フイルム中の影像の読み取りにおけるかか
る問題点を解決しようとするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは、かかる課題を解決するために鋭意研究
した結果、X線写真フイルムにおけるアルミ階段及び被
検骨の影像に光を照射して透過光を検知することにより
その影像を読み取る際に、照射光量を特に低く設定して
アルミ階段の最大厚み端部を読み取ることが有効である
ことを見い出し、本発明に到達したものである。
即ち本発明には、厚さが変化している標準物質と共に
撮影された被検骨のX線写真フイルムに光を照射して得
られる透過光量を用いて該被検骨の計測を行う方法にお
いて、該フイルムにおける該標準物質の厚い方の端部周
辺の影像にあらかじめ定められた低い光量L0の光を照射
してその透過光量を測定することによって、該フイルム
における該標準物質の厚い方の端部を検出し、次いで光
量L0よりも高い所定の光量Lの光を照射しながら該標準
物質についての影像に関する透過光量と該端部からの距
離との関係を測定することによって、該標準物質の厚さ
と階調との関係を求めることを特徴とした骨計測方法を
提供するものである。
さらに本発明は、厚さが変化している標準物質と共に
被検骨にX線を照射することによって得られたX線写真
フイルムに光を照射して得られる透過光量を用いて該フ
イルム中の影像を読み取るための読み取り手段と、読み
取られた被検骨の影像を記憶するため影像記憶手段と、
該記憶された被検骨の影像に関する骨計測のための演算
を行うための演算手段と、演算により得られた骨計測結
果を出力するための骨計測出力手段とを備えた骨計測装
置であって、該読み取り手段が、該フイルムに照射する
光を発生するための光発生手段と、該透過光量を検知す
るための検知手段と、該フイルムに照射する光の光量を
制御する制御手段とを有し、さらに該フイルム中の該標
準物質の厚い方の端部周辺の影像に所定の低い光量L0
光を照射しその透過光量を測定して該厚い方の端部に該
当する部分を検出する検出手段と、該光量L0よりも高い
所定の光量Lの光を照射しながら該フイルム中の該標準
物質の影像に関する透過光量と該端部からの距離との関
係を測定する手段を有するものであることを特徴とした
骨計測装置を提供するものである。
以下にかかる本発明について更に詳細に説明する。
本発明におけるX線写真フイルムでの被検骨の影像
は、主に被検骨についてのフイルム上の黒化度及び形状
をいう。厚さが変化している標準物質としては、通常ア
ルミ階段が用いられるが、スロープ状のアルミニウム部
材等であってもよい。被検骨としては、ある程度鮮明な
陰影度を有したX線写真フイルムが得られるものであれ
ばよいが、通常は軟部組織部の層が薄く平均化している
部分が望ましい。更に具体的には手骨及び上腕骨,撓
骨,尺骨,大腿骨,脛骨,腓骨等の長骨などがあげら
れ、なかでも第II中手骨が実用上好適である。その他海
線骨の例としては、踵骨,脊椎,長骨の骨端部などがあ
げられるが、中でも踵骨が実用上好適である。
手骨についてアルミ階段と共にX線撮影を行なって得
られたX線写真フイルムを例示したものが第1図であ
る。同図において、1がX線写真フイルムであり、2が
アルミ階段についての影像であり、3,4が各々右手,左
手についての影像であり、5は第II中手骨の部分を示す
ものである。尚同図における2のアルミ階段の影像の上
端が最薄部であり下端が最厚部である。
第2図は、かかるX線写真フイルムの自動読み取り手
段の一例を模式的に示したものであって、20がX線写真
フイルムであり、21が右手の骨の影像を示しており、22
が帯状光源であり、23が密着イメージセンサーであり、
24がフィルム走行用のローラーを示している。
本発明の骨計測法は、標準物質のエッジ検出を行う際
に標準物質や被検骨の影像を読み取る場合に照射する光
量Lよりも低い光量L0の光でフイルムにおけるエッジ周
辺部に照射してエッジの影像を読み取ることを特徴とし
ている。
また、光量L0をあらかじめ設定する具体的手法として
は、例えばフイルムなしの状態で光源からの光の照射と
CCDを用いた光量の検知を行いながら帯状光源の点燈時
間を変えることによってCCDの飽和レベルの90〜95%程
度に調整する方法があげられる。
尚、光量Lを設定する具体的方法としては、例えば特
願平1−132670に開示される如く、X線写真フイルムの
状態等に応じて骨計測を精度よく行えるように調節する
手段を用いて設定する方法があげられる。
さらにエッジの検出法の具体例としては、アルミ階段
等の標準物質についてのフイルム中の影響で厚みの厚い
端部でそのエッジを検出することが好ましい。薄い方の
端部はフイルム中で明確な影像となりにくく正確なエッ
ジ検出が困難である。例えば第1図におけるアルミ階段
の影像で、その下端が最大厚みの部分に相当しており、
最も明るい部分である。
例えば同図における影像2で、その上下方向に沿った
中心線等の直線をx線とし、x線がフイルム1の下端部
とまじわる点を0とし、上方向に向ってxの値が大きく
なる一次軸を想定してみる。x軸に沿った透過光量Iと
x軸上の位置の関係を模式的で表わすと、第3図(a)
のようになる。尚、xについての1単位は、63.5μmの
巾の1画素に相当している。かかるIとxの関係を記憶
手段に記憶させ、コンピューターを用いてxについてα
当りの平均透過光量(x)各xについて演算する。
尚、αとしては5〜10画素が好ましく、具体例として7
画素があげられる。この様にして得られた(x)を用
いて、その差分値D=(x+β)−(x)を各xに
ついて演算する。尚ここでβとして10〜20画素の範囲で
選定することがノイズの影響を少なくする点で望まし
く、具体例として14画素があげられる。この様にして得
られたDとxの関係を模式的に表わしたのが第3図の
(b)であり、このDの値が最大となるポイントをアル
ミ階段の最大厚み端のエッジとして認識することができ
る。尚、アルミ階段としては、ステップ巾が10mmで、1
ピッチが1mmの定ピッチで、1〜20mmの厚さの範囲で20
段の階段状をなし、長さが200mmであるものが通常用い
られる。
本発明では、この様にして、アルミ階段のエッジを正
確に検出することができる。さらに本発明の計測方法で
は、L0より高い光量Lの光を照射しながら、検出された
エッジからx軸に沿って透過光量を測定して、アルミ階
段の厚みとその透過光量に関連するデータとの関係が正
確に得られる。かくして得られた透過光量に関連するデ
ータとアルミ階段の厚みの関係を基準として、光量Lの
光を照射しながらフイルム中の被検骨の影像について透
過光量を測定し、それをアルミ階段の厚みに換算する等
して、骨計測をより正確に行なうことが可能になる。
尚、例えば第1図におけるアルミ階段の影像が傾斜し
ている場合にはL0の光量の照射下で、その最大厚み端部
において、巾方向に数点のエッジ検出を行ない、エッジ
の認識できる範囲を求める。次いでそこでの各エッジ点
を結んだ直線の中心と、フイルムの側面即ちフイルム走
行方向とのなす角度を認識し、それらを用いてフイルム
中のアルミ階段の影像の中心線を決定し、Lの光量の照
射下でその中心線に沿ってアルミ階段についての影像を
読み取るようにすることが望ましい。
本発明の骨計測装置は、かかる計測方法を行ない得る
ようにしたものであって、特に読み取り手段において、
低い光量L0の照射下で標準物質についての影像のエッジ
を検出する手段と、L0より高い光量Lの照射下で標準物
質及び被検骨の影像を読む手段を有することを特徴とし
ている。尚光量の制御手段としては、例えばLED等の光
源の点燈時間を制御するためのパルス点燈回数制御回路
を備えておけばよい。
本発明の骨計測装置における影像記憶手段としては、
前記の如き自動読み取り手段によって得られた被検骨の
X線写真フイルムにおける影像での透過光量に関するデ
ジタル信号をフイルムの位置を対応させたデータ群を記
憶し得るものであればいかなるものであってもよく、骨
計測の目的に応じてその記憶メモリサイズを選ぶ。具体
例としては第2中手骨の骨計測においては2Mバイト程度
のイメージメモリーの如きコンピューター手段などがあ
げられる。
さらに本発明の骨計測装置における演算手段として
は、ポイント入力手段により入力された基準ポイントを
基準として、影像記憶手段に記憶された被検骨の影像に
おける計測すべき所定の位置を決定し、かかる所定位置
での被検骨の影像に関する記憶データ群を用いて骨計測
のための演算を行うことができるものであればいかなる
ものであってもよい。その例としては骨計測のための演
算プログラムが入力されたROM及び演算・一時記憶のた
めのRAMから構成されるマイクロコンピューター手段が
あげられる。
骨計測のための演算の具体例としては、「骨代謝」第
4巻,319〜325頁(1981年)に示される如き演算があげ
られるが、それ以外にもMD法を応用した骨計測の種々の
手法(例えば特開昭和59−8935号公報,特開昭59−4974
3号公報,特開昭60−83646号公報,特開昭61−109557号
公報,特開昭62−183748号公報など参照)と同様な演算
も適用できる。
また本発明の骨計測装置における骨計測出力手段とし
ては、演算によって得られた計測結果を出力できるもの
であればいかなるものであってもよく、具体例としては
ハードコピーにはドット式インクリプリンター,サーマ
ルプリンター,レーザプリンター,ビデオプリンター,
その他CRT画面なとがあげられる。
[発明の効果] 本発明の骨計測方法又は骨計測装置によれば、標準物
質についての影像の正確な読み取りが確実に行ない得る
ので、より正確な骨計測が容易に行なえる優れた効果が
得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に適用できる手骨とアルミ階段につい
てのX線写真フイルムを模式的に例示したものである。
第2図は本発明におけるX線写真フイルムの読み取り手
段を模式的に例示したものである。第3図は、本発明に
おいて、アルミ階段の影像についてエッジを検出する際
の種々の関係パターンを模式的に例示したものである。
フロントページの続き (72)発明者 花岡 泰樹 大阪府茨木市耳原3丁目4番1号 帝人 株式会社大阪研究センター内 (72)発明者 妹脊 和男 東京都千代田区内幸町2丁目1番1号 帝人株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61B 6/00 - 6/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】厚さが変化している標準物質と共に撮影さ
    れた被検骨のX線写真フイルムに光を照射して得られる
    透過光量を用いて該被検骨の計測を行う方法において、
    該フイルムにおける該標準物質の厚い方の端部周辺の影
    像にあらかじめ定められた低い光量L0の光を照射してそ
    の透過光量を測定することによって、該フイルムにおけ
    る該標準物質の厚い方の端部を検出し、次いで光量L0
    りも高い所定の光量Lの光を照射しながら該標準物質に
    ついての影像に関する透過光量と該端部からの距離との
    関係を測定することによって、該標準物質の厚さと階調
    との関係を求めることを特徴とした骨計測方法。
  2. 【請求項2】厚さが変化している標準物質と共に被検骨
    にX線を照射することによって得られたX線写真フイル
    ムに光を照射して得られる透過光量を用いて該フイルム
    中の影像を読み取るための読み取り手段と、読み取られ
    た被検骨の影像を記憶するため影像記憶手段と、該記憶
    された被検骨の影像に関する骨計測のための演算を行う
    ための演算手段と、演算により得られた骨計測結果を出
    力するための骨計測出力手段とを備えた骨計測装置であ
    って、該読み取り手段が、該フイルムに照射する光を発
    生するための光発生手段と、該透過光量を検知するため
    の検知手段と、該フイルムに照射する光の光量を制御す
    る制御手段とを有し、さらに該フィルム中の該標準物質
    の厚い方の端部周辺の影像に所定の低い光量L0の光を照
    射しその透過光量を測定して該厚い方の端部に該当する
    部分を検出する検出手段と、該光量L0よりも高い所定の
    光量Lの光を照射しながら該フイルム中の該標準物質の
    影像に関する透過光量と該端部からの距離との関係を測
    定する手段を有するものであることを特徴とした骨計測
    装置。
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