JP2996670B2 - 骨計測装置 - Google Patents

骨計測装置

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JP2996670B2
JP2996670B2 JP1132669A JP13266989A JP2996670B2 JP 2996670 B2 JP2996670 B2 JP 2996670B2 JP 1132669 A JP1132669 A JP 1132669A JP 13266989 A JP13266989 A JP 13266989A JP 2996670 B2 JP2996670 B2 JP 2996670B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、フィルム中の画像を効率的に読み取る自動
読み取り手段を備えた骨計測装置に関する。更に詳細に
は、本発明は、フィルム中の特定された領域のみを効率
的に読み取ることを可能にした改良された骨計測装置に
関する。
[従来技術] 例えば、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判定やその症状の
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線写真フィルムを用いてそのフィルムにおけ
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)等がある。
かかるMD法の実施に際しては、これまで主として、X
線写真フイルム中の測定対象である影像部位の選定を手
動で行い、その部位に対してマイクロデンシトメーター
を適用して得られた吸光度線図を人の手によってデジタ
イザーを走査してコンピューターに入力する方法が取ら
れていた。
[発明が解決しようとする課題] かかるこれまでのMD法の実施に使用されていた装置で
は、X線写真フイルム中の特定部位の影像の選定を手動
で行わねばならなかった。
本発明は、被検骨のX線像を含むX線写真フイルムの
画像読み取りを自動的に且つ効率的に行うことを可能に
した骨計測装置を提供することをも目的としている。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは、これらの課題を解決するために鋭意研
究した結果、フイルム中の画像読み取り領域をあらかじ
め設定しておく読み取り領域設定手段を組み込むことが
実用上有効であることを見い出し、本発明到達したもの
である。
即ち本発明は、(i)厚み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
写真フィルムの挿入部と、該フィルムの走行手段と、該
フィルムの走行方向と直角方向に延びた帯状の光発生手
段と、該光発生手段からの光の該フィルムの透過光量を
検知するためのライン検知手段と、該フィルム走行方向
での空送り距離aと更に続く画像読み取り領域の距離
b、及び該フィルム走行方向と直角方向での基準位置か
ら該画像読み取り領域までの距離cと更に続く該画像読
み取り領域の距離dを設定する画像読み取り領域設定手
段を有する該被検骨の影像の自動読み取り手段と、(i
i)読み取られた被検骨の影像を記憶するための影像記
憶手段と、(iii)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、(iv)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
力手段とを備えたことを特徴とする骨計測装置を提供す
るものである。
かかる本発明のX線写真フィルムは、階段状アルミニ
ウム片(アルミ階段という)やスロープ状アルミニウム
片の如き標準物質と共に被検骨をX線撮影したことによ
って得られるもので、形状としては長方形、正方形の如
き直角平行四辺形のものが好ましい。
まず、本発明の主要部であるフィルム読み取り部の構
成から説明する。
フイルム走行手段としては、例えばステッピング・モ
ーター等で駆動される一対のローラーを有し、かかる一
対のローラーの間にフイルムをはさんで走行せしめるも
のがあげられる。かかるフイルム走行用ローラーとして
は、フイルムの空送り時にはステッピング・モーターを
高速回転し、画像読み取り時にはステッピング・モータ
ーを低速回転することにより駆動するようにしたものが
望ましい。
ライン検知手段とは、フイルム走行の方向と直角方向
に延びた状態に設置された光センサー等の検知手段であ
る。光センサーを用いる場合のライン検知手段の具体例
とてはCCD(charge coupled device)があげられる。ま
た他の検知手段の具体例としては、a−Si(Amorphous
−Silicon)等があげられる。
尚、X線写真フイルムの如く透過光により画像を読み
取る場合には、光センサーをライン検知手段として用
い、フイルムを介してライン検知手段の反対側に光源手
段を具備する必要がある。かかる光源手段としては、ラ
イン検知手段と同様にフイルム走行方向と直角方向に延
びた帯状のLED(light emitting diode)等の光発生手
段を用いることが好ましいが、その他に光ビームを用い
てフイルムを走行方向と直角方向に走査せしめることに
よるものであってもよい。
画像読み取り領域設定手段は、フイルム走行方向につ
いて、画像読み取りを行わないで空送りする距離aと更
に続く画像読み取り領域の距離bを設定し、フイルム走
行方向を直角方向について基準位置から画像読み取り領
域までの距離cと更に続く画像読み取り領域の距離dを
設定する機能を有するものである。かかる設定手段はa,
b,c,dの値により特定される画像読み取り領域について
のみライン検知手段によって画像読み取りができるよう
に走行手段やライン検知手段等を制御するものである。
影像記憶手段は、この様にして読み取られた画像につ
いての情報を読み取り領域の位置に対応させて記憶する
ことができるものである。かかる記憶を行う際に、読み
取られた画像についてのアナログ情報を、A/D変換手段
によってデジタル情報に変換しておくことが実用上望ま
しい。
本発明には、かかるフイルム画像読み取り装置に、距
離aの値を空送り時の走行手段の駆動を行うステッピン
グ・モーターを制御する際のパルス数に変換し、距離b
の値を画像読み取り時に走行手段の駆動を行うパルス・
モーターを制御する際のライン数に変換し、距離c,dの
値を各々ライン検知手段の該当する画素数に変換するた
めの変換手段を具備せしめたものが含まれる。
ここでステッピング・モーターは、距離aだけフイル
ムを空送りする際のフイルム走行スピードを高くして効
率的な画像読み取りを容易にし、かつ画像読み取り時に
はフイルム走行と画像読み取りを同期させることにより
画像読み取り精度を高くするためにフイルム走行スピー
ドを制御するために有効なものである。
第1図は、本発明の画像読み取り部に、人の手のX線
写真フイルムを適用する場合の画像読み取り位置の設定
例を模式的に示したものである。同図において、1が右
側に走行するX線写真フイルムであり、2が標準物質と
してのアルミ階段の影像であり、3,4が各々被検者の右
手,左手の骨の影像であり、5が被検部たる右第II中手
骨の影像を中心とした被読み取り画像領域であって距離
a,b,c,dにより特定されるものである。
例えばX線写真フイルム全体の大きさが縦253mm×横3
02mmであるのに対し、aが46mm,bが65mm(1024ライ
ン),cが1mm(16画素),dが130mm(2048画素)の如く設
定できる。
第2図は、本発明の画像読み取り部について具体例を
模式的に示したものである。同図において、1が右側に
走行するフイルムであり、10,11が各々フイルム走行手
段としてのフィードローラーであり、12が画素読み取り
用のラインセンサーであり、13が帯状の光源であり、1
4,15が各々フイルム端部検出センサーである。
本発明における距離aとしては、第1図に示す如くフ
イルム先端部から空送りして読み飛ばす距離a1を用いて
もよく、あるいは第2図に示すようにフイルム先端検出
センサー15とセンサー12の実質上の距離a2と前記a1との
和を用いてもよい。後者の如くa1とa2との和をaとする
方が、フイルム先端検出センサー15によりフイルムが適
正に走行しているか否か等の確認が容易となり実用上有
利である。フイルム先端の検出には第2図の如くセンサ
ー14とセンサー12を用いその間をフイルム先端が走行中
に、例えばCCDからなるセンサー12の出力の変化により
検出を行ってもよい。この様にして、ステッピング・モ
ーターに早送りパルスを送りながらフイルムを高速で走
行し、パルスカウンターでパルス数をカウントして空送
り距離aに相当するパルスが送られてフイルムが読み取
り位置まで到達した後、早送りパルスの送出を止めるよ
うにすることが望ましい。
その後、ステッピング・モーターを遅送りパルスで制
御し、1ライン分づつフイルムを送りフイルム上の画像
を読み取る。この時、画像読み取りセンサー方向の画素
数カウンターで、読み取り範囲内の画素のみ画像メモリ
ーに記憶する。
かくして、記憶画素数カウンターが総画素数に等しく
なったら、画像の読み込みを終了する。その後ステッピ
ング・モーターを逆回転モードにし、かつ早送りパルス
を送りフイルムを排出し、フイルム検出センサー14がOF
Fになったら、ステッピング・モーターを停止させる。
本発明における距離cを設定する際の基準位置として
は、第1図に示す如くフイルムの走行方向に平行なフイ
ルム端部の一方を用いた方が、フイルム中の特定領域を
正確に設定する点で好ましい。但し実用上はフイルムの
走行可能な領域の一端部を基準位置として用いる方が距
離cを設定するための構造が容易である点で有利であ
る。この場合にはフイルムの挿入を走行領域の一方に寄
せて行い、フイルム端部と走行領域の端部を一致させる
ことが望ましい。
さらに本発明には、かかる画像読み取り領域設定用の
距離a,b,c,dの値を外部から入力するための入力手段、
及び入力された距離a〜dの値を各々記憶するための記
憶手段を具備した構成が含まれる。
かかる構成においては、あらかじめ求めた標準的な距
離a〜dの値を入力手段により入力しておいて通常はそ
れらの値を用い、その標準値と大きく異なる距離a〜d
の場合に限って特別に入力してその値を用いる方式が実
用上有利であるが、それ以外の方式でもよい。
更に本発明には、適用するフイルムが、被読み取り画
像の領域とキャリブレーション用画像の領域を有するも
のであり、それら両領域の各々についての距離a,b,c,d
を設定するための画像読み取り領域設定手段を有し、両
領域の各々について読み取られた画像を記憶する影像記
憶手段を具備したものも含まれる。
即ち例えば第1図に示す如く、アルミ階段等のキャリ
ブレーション用の標準物質の画像2についての画像読み
取り設定用の距離a′,b′,c′,d′の値と右手第II中手
骨を含む被読み取り画像領域5の設定のための距離a,b,
c,dの値の両方を入力し得るようにした構成の如きもの
である。
さらに一般的には本発明は、必要に応じて、フイルム
における一ケ所又は複数ケ所の被読み取り画像領域の各
々についての設定用距離a,b,c,dの値を入力し、各々の
領域について順次画像の濃淡等を読み取り、各々の読み
取り結果をその位置に対応づけて記憶する手段を有した
ものであってもよい。
なお、本発明で自動読み取り手段は、上記した画像読
み取り部の機能を自動的に行うようにしたもの、即ち各
構成要素の動作を適正に行わせるための制御手段を具備
せしめたものであると言える。
特に、被検部の画像と標準物質の画像の各々について
画像読み取り用の距離a,b,c,dの値を設定するようにし
たものが実用上好ましい。
かくして自動読み取り手段によって読み取られた被検
骨の影像についての透過光量に関するデータは、アルミ
階段の段数即ちアルミニウムの厚さに変換されたデジタ
ル信号として、その影像の位置に対応したデータ群とな
る。あるいはかかるデータ群が、変換前の、被検骨の影
像とアルミ階段の影像の各々に関するものであってもよ
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
ジタル信号等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II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。
尚本発明の骨計測装置には画像表示手段を有していて
もよい。かかる画像表示手段としては、影像記憶手段に
記憶された、又は自動読み取り手段によって得られたデ
ジタル信号と位置の関係からなるデータ群を画像として
表示し得るものであればいかなるもであってもよく、具
体的には解像度やコストから好適な例としてはCRT(Cas
ode Ray Tube)等があげられる。影像記憶手段に記憶さ
れたデータを用いる方が実用上好適である。またかかる
表示される画像は、X線写真フイルムにおける影像の大
きさよりも大きく拡大されたものの方が、被検骨の計測
対象部位を決定して、演算をより容易にするための基準
ポイントの入力が容易となるので好適である。かかる基
準ポイント入力手段としては、画像表示手段において基
準ポイントとして位置を特定して入力することができる
ものであればいかなるのであってもよく、具体例として
は、カーソル位置表示,指示制御手段等があげられる。
また本発明の骨計測装置における演算手段としては、
例えば前記の如き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、第3図に示さ
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59−8935号公
報,特開昭59−49743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。尚影像記憶手段に、
変換前の被検骨の影像と標準物質の影像とが記憶されて
いる場合には、この演算手段によって被検骨の影像を標
準物質の厚さに変換してもよい。
第3図は、演算の内容の具体例を示すために、第II中
手骨の長軸の中間点の横断線上での記憶データをパター
ンとして表示したものである。本発明の骨計測装置では
かかるパターンに基いて以下のパラメータが演算により
求められる。即ちdが骨幅を示し、斜線部で示される部
分によって骨密度分布が表現されたものである。d1,d2
が各々骨皮質幅を示し、dが骨髄幅を示す。GSminはピ
ーク40,ピーク41の間の谷部42の最小値に相当し、(骨
皮質+骨髄質)の密度の指標を示すものであり、GSma
x1,GSmax2は各々ピーク部の最大値に相当する。ΣGSは
幅Dについての斜線部の全面積に相当するものである
(「骨代謝」第4巻,319−325頁(1981年)参照)。
演算手段では、第3図に例示された演算によって得ら
れる各種データに基いて、骨形態計測結果として、例え
ば骨皮質幅指数(MCI=(d1+d2)/2),骨髄幅
(d),(骨皮質+骨髄質)の骨塩量を表わす指標(GS
min),骨皮質部分のみの骨塩量を表わす指標(GSmax=
(GSmax1+GSmax2)/2),骨幅当りの平均の骨塩量を表
わす指標(ΣGS/D)等が算出される。尚、かかる演算に
よって得れた骨計測結果を記憶する手段も、必要に応じ
て具備することが望ましい。このような計測は、中間点
の横断線上での記憶データのみから行ってもよく、又、
中間点を含む横断線を中心として、それに平行した周辺
の横断線上での記憶データから計測してその平均値をと
ることも出来る。
演算手段における演算の他の例としては、特開昭61−
109557号公報に示される如く、長骨の各部位についての
骨計測を行い得られた計測結果から長骨の骨密度分布を
得てもよい。
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画面などがあげられる。例えば特開昭61−109557
号公報のようにして骨密度分布を色分けしてカラー表示
し得る手段が、実用上好ましいものの例としてあげられ
る。
[発明の効果] 本発明によれば、影像記憶手段における必要メモリー
数の大巾な低減が可能であり、且つ画像読み取りの所要
時間の大巾な短縮が可能であるという優れた効果が得ら
れる。また、本発明には、必要に応じて限定された画像
読み取り領域を適宜選定して読み取ることが容易にでき
る利点がある。
従って、本発明は、骨計測装置として、使用メモリー
数の大巾な低減により小型携帯用に適したものにしやす
く、また計測所要時間の短縮により迅速な計測を可能に
するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明において、X線写真フイルムの読み取
りを行う際の読み取り領域の設定の状況の1例を示した
ものである。第2図は、本発明における走行手段,セン
サー手段等の配置の1例を模式的に示したものである。
第3図は、本発明における骨計測のための演算の1例を
模式的に示したものである。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (56)参考文献 特開 昭64−5864(JP,A) 特開 昭61−248665(JP,A) 特開 平2−220640(JP,A) 実開 昭61−206358(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 1/00 A61B 6/00 350

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(i)厚み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
    フィルムの挿入部と、該フィルムの走行手段と、該フィ
    ルムの走行方向と直角方向に延びた帯状の光発生手段
    と、該光発生手段からの光の該フィルムの透過光量を検
    知するためのライン検知手段と、該フィルム走行方向で
    の空送り距離aと更に続く画像読み取り領域の距離b、
    及び該フィルム走行方向と直角方向での基準位置から該
    画像読み取り領域までの距離cと更に続く該画像読み取
    り領域の距離dを設定する画像読み取り領域設定手段を
    有する該被検骨の影像の自動読み取り手段と、(ii)読
    み取られた被検骨の影像を記憶するための影像記憶手段
    と、(iii)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、(iv)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
    とを備えたことを特徴とする骨計測装置。
  2. 【請求項2】該距離aを空送り距離ステッピング・モー
    タ制御用パルス数に、該距離bを読み取りライン数に、
    該距離c、dを各々ライン検知手段の画素数に変換する
    ための変換手段を具備した請求項1の骨計測装置。
  3. 【請求項3】該画像読み取り領域設定手段が、該距離a,
    b,c,dを入力するための外部入力手段と入力された該距
    離a,b,c,dを記憶するための記憶手段を具備したもので
    ある請求項1又は2の骨計測装置。
  4. 【請求項4】該フィルムが、被読み取り画像の領域とキ
    ャリブレーション用画像の領域を有するものであり、該
    領域の各々について、該距離a,b,c,dを設定するための
    画像読み取り領域設定手段を有し、該両領域の各々につ
    いて読み取られた画像を記憶する影像記憶手段を具備し
    た請求項1〜3のいずれかの骨計測装置。
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