JP5537346B2 - 画像診断支援装置、画像診断支援方法 - Google Patents
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Description
また、最近では「プレ更年期」と呼ばれる現象が若年期の女性に現れる傾向にあり、壮年期の人だけでなく若年期の人に対しても骨粗鬆症の発症が懸念される状況にある。
そのため、骨粗鬆症の画像診断支援、診断予測支援、治療計画支援の各技術の確立は、広い年齢層の人から望まれている。
そこで、従来技術では、X線CT装置などの医用画像診断装置を用いた骨粗鬆症の診断で海綿骨の骨密度を測定する方法が提案されている。この測定方法は、骨粗鬆症の診断の指標としてCT値の平均値を使用し、それを複数の骨密度測定用ファントムの結果と比較することによって間接的に骨密度を測定する(例えば、特許文献1参照。)。
そこで、本発明者らは、骨の構造分析情報により画像診断支援を可能とする画像診断支援システムを発明している(特許文献2参照)。
最初に、図1を参照しながら、本発明の画像診断支援装置を適用した画像診断支援システム1の構成について説明する。
図1に示すように、画像診断支援システム1は、病院等に設置され、画像診断支援装置3、医用画像撮影装置5、画像データベース7等が、ネットワーク9を介して接続されている。
画像診断支援装置3は、CPU(Central Processing Unit)11、主メモリ12、記憶装置13、通信インタフェース(通信I/F)14、表示メモリ15、コントローラ16、表示装置17、マウス18、キーボード19等を備え、各部はバス20を介して接続されている。
CPU11は、複数の受診者に対して、受診者ごとに医用画像から骨粗鬆症進行度を算出する。
骨粗鬆症進行度は、濃度すかすか度、濃度欠落度、濃度欠損度など、骨粗鬆症の進行度を示すものであれば、どのような呼び方でも良い。
断層像のスライス厚が例えば5〜10[mm]と厚い場合、Z_RLが算出できないので、濃度差ΔCTによって代用する。ΔCTは、海綿骨の平均CT値と低濃度領域の平均CT値との差によって算出する。そして、平均体積は、平均面積、定数及びΔCTとの積によって近似する。
再構成規格化定数:S=1/海綿骨面積の(N枚画像間の)平均値、スライス厚規格化定数:T1(厚さ)、スライス厚規格化定数(T1)に依存した加算値定数:T2(厚さ)、とすると、骨粗鬆症進行度は、例えば、以下の数式に従って算出される。
(骨粗鬆症の進行度)=〔(X_RL×Y_RL×ΔCT)/{(avCT−CTc)×S}〕×T1(厚さ)+T2(厚さ)
表示装置17は、液晶パネル、CRTモニタ等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路で構成され、表示メモリ15を介してCPU11に接続される。表示装置17はCPU11の制御により表示メモリ15に蓄積された表示データをディスプレイ装置に表示する。
マウス18、キーボード19は、入力装置であり、ユーザからの指示を受け付けて、データの入力を行う。
ユーザは、表示装置17、マウス18、キーボード19等を使用して対話的に画像診断支援装置3を操作する。
図1に示す画像処理システム1では、画像データベース7はネットワーク9を介して画像診断支援装置3に接続される構成であるが、画像診断支援装置3の記憶装置13に画像データベース7を設けるようにしてもよい。
医用画像撮影装置5は、本発明の実施の形態ではX線CT装置であり、受診者の対象部位(脊椎海綿骨)を撮影し、複数の断層像(CT画像)を再構成する為の画像を撮影する。
図3(a)は、横軸を受診者の年齢、縦軸を骨粗鬆症進行度とした散布図31を示している。図3(a)では、プロットした点が重複し、複数のデータが1つの点のように見える箇所が存在する。特に、骨粗鬆症進行度が1〜3の範囲に数多く存在する。実際には、散布図31は、約1000名のデータをプロットしたものであり、骨粗鬆症進行度が1〜3の範囲にデータが集中している例となっている。
図3(b)は、横軸(一方の軸)を頻度、縦軸(前記軸と直交する他の軸)を骨粗鬆症進行度とした受診者の年齢ごとのヒストグラム32を示している。ここで、散布図31の縦軸が骨粗鬆症進行度である為、視覚的に理解し易いように、ヒストグラム32においても、縦軸を骨粗鬆症進行度として図示している。尚、ヒストグラム32の刻み幅は、図3(b)の例に限定されるものではない。
また、図3(b)は、図2に示す処理によって決定される分布形37もヒストグラム32に重ねて示している。
画像診断支援装置3は、図2に示す処理を行う前提として、図3(a)に示す散布図31のデータを記憶装置13に記憶している。
次に、CPU11は、骨粗鬆症進行度の頻度が最も高い値(最頻値:モード)を基準値として決定する(S22)。ここで、誤解が生じないように敢えて記載すると、基準値は、頻度を示す値ではなく、骨粗鬆症進行度を示す値である。図3(b)に示す例では、基準値を直線34によって示している。
CPU11は、基準値以下のデータのみを用いて、基準値に対して対称(図3(b)では上下対称)の分布形を決定する。例えば、分布形を正規分布とする場合、CPU11は、基準値を平均値μとし、基準値以下のデータのみを用いて分散σ2を算出する。基準値以下のデータをdi(i=1、・・・、n)(diは骨粗鬆症進行度を示す値)とすると、分散σ2は次式によって算出される。
そこで、本発明の実施の形態では、左中括弧36によって示す範囲(骨粗鬆症進行度が基準値より大きい範囲)のデータを用いず、左中括弧35によって示す範囲(骨粗鬆症進行度が基準値以下の範囲)のデータのみを用いて、分布形を決定している。
1つ目の算出方法では、区分値は、基準値に分布形の標準偏差σの実数R(R≧0)倍を加えた値である。すなわち、区分値は、μ+Rσとなる。S24におけるパラメータは、実数Rである。
区分値は、直観的に分かり易いものが望ましい為、例えば、μ+σ、μ+2σ、μ+3σなどが考えられる。以下では、実数Rの特別な場合として、自然数Nを用いることにする。
S23によって決定された分布形は、対称であるから、頻度がf*/Rとなる値(骨粗鬆症進行度)は、基準値より小さい値と大きい値の2つ存在する。但し、基準値より小さい値は正常範囲であるから、正常範囲と正常でない範囲の区分値は、基準値より大きい値となる。
区分値は、直観的に分かり易いものが望ましい為、例えば、頻度がf*/2、f*/4となる値などが考えられる。以下では、実数Rの特別な場合として、自然数Nを用いることにする。
また、図3(b)に示す例のように、データが少ない年齢層が存在する場合、データが充実している年齢層(図3(b)に示す例であれば、50歳〜65歳)のみ分布形を決定するようにしても良い。そして、データが充実している年齢層の分布形の分散σ2の平均を、データが少ない年齢層(図3(b)に示す例であれば、50歳以下および65歳以上)の分布形の分散σ2としても良い。この場合、平均値μは、各年齢の基準値とする。
また、データが充実している年齢層のみ区分値を算出し、内挿(補間)や外挿(補外)を用いて、データが少ない年齢層の区分値を推定するようにしても良い。この場合、データが少ない年齢層の分布形は決定されない。
図4に示すように、マウス16等を介して、図5に示す「Nσ設定」のラジオボタンが選択されると(S41)、CPU11は、選択結果をパラメータとして読み込み、区分値を示す曲線を算出する(S42)。区分値を示す曲線の算出処理は、図2、図3を参照して前述した通りである。
図5に示す例では、「σ」が選択されており、区分値は(μ+σ)である。
図5に示す例では、曲線51が区分値を示す曲線、すなわち、(μ+σ)を示す曲線である。また、曲線52は、分布形の平均値μを示す曲線、すなわち、基準値を示す曲線である。また、曲線53は、分布形の平均値μから標準偏差σを引いた値を示す曲線、すなわち、(μ−σ)を示す曲線である。
CPU11は、基準値を示す曲線および(μ−σ)を示す曲線についても、区分値を示す曲線と同様、S23によって決定される分布形に基づいて算出する。
図6に示す例では、特定の受診者の3年分の経年変化を表示している。点61、62、63は、それぞれ、48歳時、49歳時、50歳時の骨粗鬆症進行度を示している。図6に示すように、特定の受診者の経年変化(点61、62、63)に重ねて区分値を示す曲線(曲線51)、基準値を示す曲線(曲線52)、(μ−σ)を示す曲線(曲線53)を表示することで、相対的な骨粗鬆症進行度の変化率を把握することができる。例えば、正常範囲の受診者であっても、骨粗鬆症進行度の変化率が、基準値を示す曲線の変化率よりも大きい場合には「要注意」と判断するようにしても良い。
3………画像診断支援装置
5………医用画像撮影装置5
7………画像データベース
9………ネットワーク
11………CPU
12………主メモリ
13………記憶装置
14………通信I/F
15………表示メモリ
16………コントローラ
17………表示装置
18………マウス
19………キーボード
20………バス
31………散布図
32………ヒストグラム
Claims (6)
- 骨粗鬆症の画像診断を支援する画像診断支援装置であって、
複数の受診者に対して、前記受診者ごとに医用画像から骨粗鬆症進行度を算出する第1の算出手段と、
前記受診者の年齢ごとに、前記骨粗鬆症進行度の頻度が最も高い値を基準値とし、前記基準値以下のデータに基づいて全体の頻度のばらつきを示す対称の分布形を決定する決定手段と、
前記受診者の年齢ごとに、前記分布形に基づいて正常範囲と正常でない範囲を区分する区分値を算出する第2の算出手段と、
一方の軸が受診者の年齢、前記軸と直交する他の軸が前記骨粗鬆症進行度の散布図を表示し、前記区分値を示す曲線を前記散布図に重ねて表示する表示手段と、
を具備することを特徴とする画像診断支援装置。 - 前記区分値は、前記基準値に前記分布形の標準偏差の実数倍を加えた値であることを特徴とする請求項1に記載の画像診断支援装置。
- 前記区分値は、前記基準値の頻度を実数によって除した値を頻度とする値であって、基準値より大きい値であることを特徴とする請求項1に記載の画像診断支援装置。
- 前記実数を選択する選択手段、を更に具備することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の画像診断支援装置。
- 前記表示手段は、前記散布図として、特定の受診者の経年変化を表示することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の画像診断支援装置。
- 骨粗鬆症の画像診断を支援する画像診断支援方法であって、
複数の受診者に対して、前記受診者ごとに医用画像から骨粗鬆症進行度を算出する第1の算出ステップと、
前記受診者の年齢ごとに、前記骨粗鬆症進行度の頻度が最も高い値を基準値とし、前記基準値以下のデータに基づいて全体の頻度のばらつきを示す対称の分布形を決定する決定ステップと、
前記受診者の年齢ごとに、前記分布形に基づいて正常範囲と正常でない範囲を区分する区分値を算出する第2の算出ステップと、
一方の軸が受診者の年齢、前記軸と直交する他の軸が前記骨粗鬆症進行度の散布図を表示し、前記区分値を示す曲線を前記散布図に重ねて表示する表示ステップと、
を含むことを特徴とする画像診断支援方法。
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