JP5908817B2 - 骨塩量計測装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は骨塩量計測装置および方法に関し、とくに骨部を撮影した放射線画像を利用して骨塩量の計測を行う装置および方法に関するものである。

従来、骨粗鬆症の診断等のために、骨部を撮影した放射線画像を利用して、骨塩量を計測する方法が知られている。このような骨塩量を計測する方法の中で、比較的簡便に実施可能な方法の１つとして、ＭＤ（Microdensitometry）法が知られている。ＭＤ法は基本的に、放射線管球から発生させた放射線を、計測対象の骨部と、放射線透過特性が互いに異なる複数の部分を有する標準物質とに同時に照射し、骨部および標準物質を透過した放射線をＸ線フィルム等の放射線検出体で検出して骨部および標準物質を示す放射線画像を得、この放射線画像において、計測対象の骨部と同じ濃度を示す標準物質の部分の放射線透過特性に基づいて骨部の骨塩量を求めるものである。

ここで、標準物質としては一般に、厚さが連続的に変化するアルミスケールが用いられる。このようなアルミスケールを用いる場合、放射線透過特性に対応するアルミスケールの厚さを、骨塩量を示す指標として定義することが多い。

また、ＭＤ法の中でも、放射線検出体として、とくに放射線画像を表すデジタル画像信号を得ることができるものを使用し、そのデジタル画像信号を処理して骨塩量を求めるようにしたＤＩＰ（Digital Image Processing）法が広く知られている（例えば特許文献１、２および３参照）。ＤＩＰ法による骨塩量の計測は、操作が簡単で短時間に実行できることから広く普及しつつある。

一方、骨塩量の計測においては、計測結果に一般性を持たせて、他の計測結果と比較したり、骨粗鬆症等の診断のために蓄積されている、過去の計測結果と比較することが行われている。このように過去の計測結果と比較するために、骨塩量の計測は、一定の骨の一定の部位が計測対象として定められる。一般にこの部位は、骨塩量計測の仕様にしたがい、左手の第２中手骨、すなわち人差し指の中手骨の所定範囲（例えば第２中手骨の長さ方向中央位置にある、骨全長の１／１０の長さに亘る範囲）とされる場合が多い。これは、左手が利き手とは反対側であることが多く、職業により骨塩量の差が出にくいためである。

このように、左手の第２中手骨の所定範囲を計測領域として骨塩量の計測を行うには、まず、放射線画像においてその計測領域を特定する必要がある。このために従来は、計測装置の使用者が例えばモニタに表示されている放射線画像上で計測対象部位の端部等の特徴点をマウスの操作等によって指定し、その指定入力に基づいて計測領域を特定することが多く行われている。また、自動で特徴点を検出して計測領域を特定する手法も提案されている。

このように自動で計測領域を特定する場合、計測対象の放射線画像からは左手がまず検出される。ここで、標準物質として使用されるアルミスケールには、片側に複数の切欠部が形成されており、撮影時には、切欠部が左手に向くようにアルミスケールが配置される。このため、計測対象の放射線画像においては、アルミスケールの切欠部の向きを検出し、切欠部が向いている側に配置された手を左手として検出するようにしている（非特許文献１，２参照）。

特開２００６−３３４０４６号公報 再表２００８−０４４４３９号 特開２０１０−２００８２４号公報 http://jp.hamamatsu.com/resources/products/sys/pdf/jpn/dip500.pdf http://www.gunrin.com/koho/file_200601/200601_09.pdf

ＤＩＰ法においては、上述したように左手の第２中手骨を計測対象としているが、使用者アルミスケールの向きを誤って、アルミスケールの切欠部が向いている側とは反対側に左手を置いてしまう場合がある。この場合、切欠部が向いている側には右手が置かれるため、誤って右手の第２中手骨が計測領域として抽出されてしまい、その結果、右手の第２中手骨の骨塩量が計測されてしまうことから、骨塩量の正確な測定および過去の計測結果との正確な比較を行うことができなくなるおそれがある。また、被写体によっては、怪我や疾患により、やむを得ず右手で撮影を行わなければならない場合があるが、このような場合、左手を検出する現在の仕様では、骨塩量を計測することができないこととなってしまう。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、使用者が意図せずに、骨塩量計測の仕様とは異なる側の手によって骨塩量が計測されてしまうことを防止することを目的とする。

本発明による骨塩量計測装置は、手および手の骨部の骨塩量を計測する指標となる、基準部が形成されてなる標準物質を撮影した放射線画像に基づいて、骨塩量を計測する骨塩量計測装置において、
放射線画像から標準物質における基準部を検出する検出手段と、
放射線画像に基づいて、標準物質における基準部の側に存在する手が左右の手のうちの基準となる側の手であるか否かについての第１の判定を行う判定手段と、
第１の判定が否定された場合に警告を行う警告手段とを備えたことを特徴とするものである。

なお、本発明による骨塩量計測装置においては、判定手段を、第１の判定が否定された場合、さらに放射線画像に含まれる手がいずれか一方の手のみであるか否かについての第２の判定を行う手段とし、
警告手段を、第２の判定が肯定された場合、警告を禁止する手段としてもよい。

また、本発明による骨塩量計測装置においては、基準となる側の手の骨から計測領域を抽出するためのモデルを用いて、放射線画像から骨塩量を計測するための計測領域を抽出する抽出手段をさらに備えるものとしてもよい。

この場合、抽出手段は、第２の判定が肯定され、かつ放射線画像に含まれる手が基準となる側の手とは反対側の手である場合、モデルまたは放射線画像の左右を反転して、計測領域を抽出する手段としてもよい。

また、本発明による骨塩量計測装置においては、抽出手段を、放射線画像において計測対象の骨を特定する骨特定手段と、
骨における特徴点を検出する特徴点検出手段と、
特徴点に基づいて骨における計測領域を特定する計測領域特定手段とを備えるものとしてもよい。

この場合、骨特定手段を、左手の第２中手骨を計測対象の骨として特定する手段とし、
特徴点検出手段を、第２中手骨の両端の点を特徴点として検出する手段とし、
計測領域特定手段を、特徴点に基づいて、第２中手骨の長さ方向の中央部分にある、第２中手骨の長さの１／１０に相当する領域を計測領域として特定する手段としてもよい。

本発明による骨塩量計測方法は、手および手の骨部の骨塩量を計測する指標となる、基準部が形成されてなる標準物質を撮影した放射線画像に基づいて、骨塩量を計測する骨塩量計測方法において、
放射線画像から標準物質における基準部を検出し、
放射線画像に基づいて、標準物質における基準部の側に存在する手が左右の手のうちの基準となる側の手であるか否かについての第１の判定を行い、
第１の判定が否定された場合に警告を行うことを特徴とするものである。

本発明によれば、放射線画像に基づいて、標準物質における基準部の側に存在する手が左右の手のうちの基準となる側の手であるか否かについての第１の判定を行い、第１の判定が否定された場合に警告を行うようにしたものである。このため、警告がなされた場合、使用者は、放射線画像において、標準物質の基準部の側に基準となる手が存在していないことを知ることができる。したがって、使用者は警告があった場合に、撮影をし直したり、必要な場合には警告を無視して、基準となる側の手とは反対側の手を用いて骨塩量の計測を進めたりすることができるため、使用者が意図せずに、基準となる側の手とは反対側の手により骨塩量が計測されてしまうことを防止できる。

また、基準となる側の手の怪我あるいは疾患等により、やむを得ず基準となる側の手とは反対側の手のみを撮影する場合がある。このような場合は、使用者は、基準となる側の手とは反対側の手を用いて骨塩量を計測することを意図している。また、意図的に基準となる側の手のみを撮影する場合において、撮影時に、標準物質の基準部の側とは反対側に、基準となる側の手を置いてしまう場合がある。このような場合は、警告を行うよりも、骨塩量の計測を進めることが好ましい。このため、上記第１の判定が否定された場合、さらに放射線画像に含まれる手がいずれか一方の手のみであるか否かについての第２の判定を行い、第２の判定が肯定された場合は警告を禁止することにより、不要な警告がなされて、作業が中断されてしまうことを防止できる。

また、基準となる側の手の骨から計測領域を抽出するためのモデルを用いて、放射線画像から骨塩量を計測するための計測領域を抽出するに際し、上記第２の判定が肯定された場合において、放射線画像に含まれる手が基準となる側とは反対側の手である場合、モデルまたは放射線画像の左右を反転して計測領域を抽出するようにすれば、基準となる側の手とは反対側の手のモデルを用意しなくても、基準となる側の手とは反対側の手から、計測領域を抽出することができる。

本発明の実施形態による骨塩量計測装置を備えた骨塩量計測システムの概略構成を示す図 骨塩量計測用に撮影された放射線画像の例を示す概略図 骨塩量計測のために放射線画像が抽出される計測領域を説明する図 計測領域における放射線画像の濃度プロファイルの例を示す図 部位抽出部の構成を示す概略ブロック図 部位抽出部において行われる計測領域を特定する処理のフローチャート 本実施形態において行われる処理のフローチャート アルミスケールの切欠部の向きを誤った場合に取得した放射線画像の例を示す概略図 左手のみが含まれる放射線画像の例を示す概略図 右手のみが含まれる放射線画像の例を示す概略図 右手のみが含まれる放射線画像の例を示す概略図 他の実施形態において行われる処理のフローチャート

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態による骨塩量計測装置を備えた骨塩量計測システムの概略構成を示す図である。本実施形態による骨塩量計測システムは、上述したＤＩＰ法により骨塩量の計測を行うものであり、図１に示すように、骨塩量計測対象の骨部を含む被写体を撮影することにより、被写体の放射線画像Ｇ０を取得する撮影装置１０と、放射線画像Ｇ０に基づいて骨塩量を求める、本実施形態の骨塩量計測装置を備えた信号処理部２０と、信号処理部２０に各種指示を与えるための入力部３０と、骨塩量計測結果等を表示する表示部４０とから構成されている。

撮影装置１０は、被写体Ｈに放射線Ｒを照射する放射線管球１２、放射線管球１２の駆動を制御する撮影制御部１３および被写体Ｈが載置される撮影台１４を備える。撮影台１４には、被写体Ｈの放射線検出信号を出力する放射線検出器１１が設けられている。放射線検出器１１は、マトリクス状に配置された画素毎に照射放射線のエネルギーレベルに対応した放射線検出信号を出力するものであり、この検出信号はＡ／Ｄ変換処理され、被写体Ｈの放射線画像Ｇ０を表すデジタル画像信号として出力される。

なお、放射線検出器１１としては、例えば特開平７−７２２５３号公報に記載されているように、放射線の照射を受けて可視光を発するシンチレータと、その可視光を検出する固体光検出素子とが積層されてなるもの、あるいは例えば特開２０１０−２０６０６７号公報に記載されているように、放射線の照射を受けてそのエネルギーに対応した電気信号を出力する放射線光導電層を有してなるものを適用することができる。

信号処理部２０は、放射線画像Ｇ０を表すデジタル画像信号が入力される前処理部２１、その後段に順次接続された部位抽出部２２、濃度分析部２３、骨塩量計測部２４、表示制御部２５、記憶部２６、検出部２７、判定部２８および警告部２９を備える。

入力部３０は、例えばキーボード３１およびマウス３２等からなるものであり、使用者による各種指示を信号処理部２０に入力する。

表示部４０は、例えば液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイ等からなるものであり、骨塩量計測の結果や、撮影された被写体の放射線画像を必要に応じて表示する。

以上述べた信号処理部２０、入力部３０および表示部４０は、例えば一般的なパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムから構成することができる。

次いで、図２を参照して、骨塩量計測のための放射線画像の撮影について説明する。放射線画像の撮影に際しては、放射線検出器１１が撮影装置１０の撮影台１４の上に載置され、その上に被写体である被検者の左手および右手が置かれ、またそれら両手の間に標準物質としての長方形状のアルミスケールが置かれる。このアルミスケールは厚さが連続的に変化するアルミニウム製の板状部材である。アルミスケールには一方の長辺に複数の切欠部が形成されている。アルミスケールは切欠部が左手の方を向くように配置することが、骨塩量計測の仕様により撮影時のルールとして定められており、撮影時にはその仕様にしたがい、切欠部が左手の方を向くようにアルミスケールが配置される。なお、この種のアルミスケールに代えて、厚さが段階的に変化するアルミニウム製の板状部材を用いてもよい。

この状態で撮影制御部１３が操作されることにより放射線管球１２が駆動されて、放射線Ｒが左手および右手、並びにアルミスケールを透過して放射線検出器１１に照射される。なお、ＤＩＰ法においては通常、放射線管球１２は管電圧を５０ｋＶとして撮影を行うようにしており、本実施形態においても撮影制御部１３により、管電圧は５０ｋＶに設定される。但し、実効管電圧は経時により低下する傾向があるため、上述のように設定しても実効管電圧が５０ｋＶにならないこともある。このため本実施形態では、後述するように計測誤差が生じることを防止するようにしている。

撮影が終了すると、放射線検出器１１から放射線画像Ｇ０を表すデジタル画像信号が取得される。この放射線画像Ｇ０は表示部４０において再生表示可能であり、表示した場合の放射線画像は、図２に示すようなものとなる。図２に示すように、表示された放射線画像Ｇ０には、被写体である被検者の左手ＬＨ、右手ＲＨおよびアルミスケールＡＳが記録されている。なお、アルミスケールＡＳは、放射線検出器１１上において、左手ＬＨおよび右手ＲＨの指先方向（図２中で上方）に行くに従って次第に薄くなる状態にしてセットされる。

放射線画像Ｇ０は、信号処理部２０の前処理部２１に入力される。また撮影装置１０において撮影がなされたとき、撮影制御部１３からは撮影装置１０を示す識別情報、管電圧の情報、放射線検出器１１を示す識別情報、撮影順番を示す情報、および被写体ＩＤ等を含む撮影情報Ｓｃが、信号処理部２０の前処理部２１および骨塩量計測部２４に入力される。

次いで、信号処理部２０が行う処理について説明する。信号処理部２０に入力された放射線画像Ｇ０は、まず前処理部２１において、放射線の照射ムラおよび放射線検出器１１の検出ムラ等に起因する信号値の変動を補正する処理、診断のために放射線画像Ｇ０の画質を向上させるための画像処理、並びに必要に応じて適宜なされるその他の処理を受け、部位抽出部２２に入力される。なお、放射線検出器１１の特定は、撮影情報Ｓｃに含まれる放射線検出器１１を示す識別情報に基づいて行われる。

部位抽出部２２は、放射線画像Ｇ０の中から、画像処理により自動的に、あるいは入力部３０による指示に基づいて、骨塩量計測を行う部位を特定する。ＤＩＰ法においては通常、図２に示す左手第２中手骨Ｂ２Ｌについて骨塩量計測を行うようにしているため、本実施形態においても左手の第２中手骨Ｂ２Ｌが特定される。より詳細には、この左手第２中手骨Ｂ２Ｌの全長の中央部分にあるｈ／１０の計測領域（図３にハッチングを付して示す領域）が特定される。なお、本実施形態においては自動で計測領域を特定するものとするが、この計測領域の特定の処理については後述する。

次に濃度分析部２３は、計測領域の平均的な濃度を求める。より具体的には、濃度分析部２３は、計測領域において左手第２中手骨Ｂ２Ｌを横切る方向の濃度プロファイルを求める。この濃度プロファイルは、濃度に代えて輝度を用いて示すと、図４に曲線Ｑで示すようなものとなる。なお、図４に示すＤが骨幅になる。このような濃度プロファイルは、まず計測領域において骨の長さ方向に亘って分布する例えば１０数箇所程度について求められ、次にそれらの平均的なプロファイルを演算することによって求められる。

平均的な濃度プロファイルにおける濃度は、そのままアルミスケールの厚さ（アルミ厚）に換算される。すなわち、放射線画像Ｇ０においてプロファイルの各点濃度と同じ濃度となるアルミスケール部分の厚さが求められ、そのアルミ厚換算値の積分値（図４における斜線部）ΣＧＳを骨幅Ｄで除した値ΣＧＳ／Ｄ［単位：ｍｍＡＬ（アルミニウム）］が、骨塩量を示すＤＩＰ値として算出される。ＤＩＰ値については、例えば日本骨代謝学会から性別および年齢層毎の基準値が公表されており、その基準値の１００〜８０％の範囲にあれば骨塩量は正常範囲にある、といった診断が下されるようになっている。

但し、上記のＤＩＰ値＝ΣＧＳ／Ｄは、撮影時の実効管電圧が５０ｋＶ以外になっていた場合は、同じ骨部を撮影しても、以上述べたようにして求められた場合とは異なる値を示すことがある。上述した基準値は、放射線検出器１１を使用し、管電圧を５０ｋＶに設定して放射線画像を撮影したときのＤＩＰ値に対して定められたものであるため、この基準値を適用して骨塩量に関する診断を下すのであれば、上述のように異なる値を示すＤＩＰ値を、管電圧を５０ｋＶに設定したときのＤＩＰ値に相当するように補正する必要がある。

骨塩量計測部２４は入力された放射線画像Ｇ０のデジタル画像信号からＤＩＰ値＝ΣＧＳ／Ｄを算出する。すなわち骨塩量計測部２４は、放射線画像Ｇ０が示す平均的な濃度プロファイル（図４のＱ）における濃度を、アルミスケールの厚さ（アルミ厚）に換算し、そのアルミ厚換算値の積分値ΣＧＳを骨幅Ｄで除した値ΣＧＳ／ＤをＤＩＰ値として算出する。また、必要であれば、撮影情報Ｓｃに含まれる管電圧に応じてＤＩＰ値を補正し、さらに撮影装置１０の識別情報に基づいて撮影装置１０の特性を求め、この特性に応じてＤＩＰ値を補正する。骨塩量計測部２４は、このように計測したＤＩＰ値＝ΣＧＳ／Ｄを示す情報を表示制御部２５に入力する。表示制御部２５はこのＤＩＰ値を表示部４０において表示させる。

以上のようにして表示部４０に表示されるＤＩＰ値に合わせて、基準値との比較に基づく診断結果の表示、例えば基準値に対する比率の表示や、「骨粗鬆症の心配はありません」等の表示を併せて行うようにしてもよい。

次いで、図３にハッチングを付して示した計測領域を特定する方法について説明する。図５は部位抽出部２２の構成を示す概略ブロック図である。なお、ここでは、骨塩量計測の仕様にしたがい、左手における計測領域を特定する方法について説明する。

図５に示すように、部位抽出部２２は、計測対象となる骨の一例である第２中手骨を特定する骨特定部５０と、特定された第２中手骨における特徴点を検出する特徴点検出部５１と、特徴点に基づいて計測領域を特定する計測領域特定部５２とを備える。

図６は部位抽出部２２において行われる計測領域を特定する処理のフローチャートである。部位抽出部２２に、前処理部２１において前処理が施された計測対象の放射線画像Ｇ０が入力されると、骨特定部５０が計測対象の放射線画像Ｇ０から左手を特定する（ステップＳＴ１）。左手の特定は、図２の放射線画像Ｇ０に示されているようにアルミスケールＡＳはその切欠部ＣＣが左手ＬＨの方を向くように配置するという撮影時のルールにしたがって、画像処理により、アルミスケールＡＳの切欠部ＣＣに対向している方の手を左手として認識することによって行われる。

ここで、アルミスケールＡＳの存在位置および向きを認識する方法について、一例を挙げて説明する。例えば、アルミスケールＡＳの形状パターンを記憶部２６に記憶しておき、公知のパターン認識処理を適用すれば、アルミスケールＡＳの存在の有無、および存在が確認されたときの位置を認識することができる。また、アルミスケールＡＳの向き、すなわち切欠部ＣＣがどの方向を向いているかということは、切欠部ＣＣのパターンを含めた位置合わせの手法を適用するか、あるいは、アルミスケールＡＳの２つの長辺を探索して、その辺縁の合計長さがより長い方を切欠部ＣＣがある方の長辺とする、という手法を適用して特定することができる。

次いで、骨特定部５０は、特定された左手に含まれる複数の骨の中から、第２中手骨Ｂ２Ｌ（図２参照）を特定する（ステップＳＴ２）。この特定は、アフィン変換等の線形的な位置合わせでテンプレート探索する手法、あるいはモーフィング等の非線形的な位置合わせ、とくに特開２０１１−２５５０６０号公報に記載されているような多重解像度位置合わせによるモデルフィッティングでテンプレート探索する手法等を適用して行うことができる。

上記の多重解像度位置合わせは従来公知の手法であるが、概要を説明すると下に述べる（１）〜（５）の手順によって行われる。

（１）まず、テンプレート画像（本実施形態での第１および第２中手骨が含まれる画像）と参照画像（本実施形態での放射線画像Ｇ０における左手の画像）をそれぞれ複数の解像度に分解(ラプラシアンピラミッドやウェーブレット変換等)する。

（２）それぞれの解像度の画像に対して、画素探索しながら最大となる相互相関係数となる場所を選択することでシフトベクトルを求める。

（３）シフトベクトルを求めるときに、最も低解像度の(粗い)画像で相互相関等を用いてシフトベクトルを算出し、次に低い解像度画像は、最も低解像度の画像で用いたシフトベクトルの位置を初期値にして、同様に相互相関等により、次に低い解像度の画像に対するシフトベクトルを算出する。

（４）上記（１）〜（３）の処理を所定の解像度まで繰り返すことで、対象画像の全ての画素に対するシフトベクトルを算出する。

（５）さらに、各解像度で算出したシフトベクトルに基づき、変形対象となる各解像度画像(テンプレート画像か参照画像のどちらか一方）を変形して、再構成することで変形画像を得る。本実施形態においては、テンプレート画像を変形した方が、骨塩量計測の精度を確保する上でより都合がよい。なお別の方法として、（４）で最終的に求めたシフトベクトルで画像を変形させる方法もある。そのような方法としては、例えば下記参考文献に示されるように、最終的なシフトベクトルをまとめて変形するもの等が挙げられる。

《参考文献》
G. J. Gang, C. A. Varon, H. Kashani, S. Richard, N. S. Paul, R. Van Metter, J. Yorkston, J. H. Siewerdsen, "Multiscale deformable registration for dual-energy x-ray imaging," Medical Physics 36:351-363 (2009).
以上のように、第１および第２中手骨画像が含まれたテンプレート画像を、放射線画像Ｇ０から抽出した左手の画像に対して探索し、テンプレートを変形して位置合わせすることにより、左手の画像における第１および第２中手骨の部分を特定できる。

次いで、特徴点検出部５１が、この第２中手骨Ｂ２Ｌにおける特徴点を検出する（ステップＳＴ３）。本実施形態においてこの特徴点は、例えば図３に示す第２中手骨Ｂ２Ｌの中心点、両端点あるいは重心点等である。このような特徴点の特定は、例えば左手の第２中手骨と第１中手骨が含まれる領域をテンプレートとし、そのテンプレートにランドマークを付与し、変形により所定の特徴点となるランドマークを特定する手法や、テンプレートにモデル（骨の輪郭）を付与し、輪郭を変形して特徴点を特定する手法等を適用して行うことができる。

ここで、上記ランドマークを用いる手法について概略を説明する。例えば特徴点を中心点とする場合は、第２中手骨のテンプレートにランドマークとして中心点を定義し、テンプレートと放射線画像Ｇ０との間で求められたシフトベクトルに基づいて中心点(１つの特定画素位置)を移動させることで特定できる。同様に、ランドマークとして両端点(別の特定画素位置)を定義すると、算出されたシフトベクトルに基づいて２つの画素位置が移動し、参照画像での第２中手骨の両端点となる。またランドマークとして、テンプレートの第２中手骨の輪郭線を定義すると、シフトベクトルにより輪郭線が移動変形し、参照画像の第２中手骨の輪郭線になる。ここから特徴点として重心点を求める場合は、この輪郭線(閉曲線)の重心を求める。

なお、上述のように左手の第２中手骨と第１中手骨が含まれる領域をテンプレートとするに当たっては、２つの中手骨どうしが所定角度（例えば２０°）以上の角度をなしていることに基づいて、第１中手骨および第２中手骨を認識するのが好ましい。これにより、この認識が極めて高い確率で正しく行われるようになる。

本実施形態においては、上述のようにして検出した特徴点に基づいて、計測領域（図３にハッチングを付して示す領域）を特定してもよいが、本実施形態では計測領域をより高精度で特定するために、第２中手骨Ｂ２Ｌの両端点を２つの特徴点として検出し、２つの特徴点に基づいて計測領域を特定するものとする。以下、この処理について説明する。

特徴点検出部５１は、ステップＳＴ２で特定された第２中手骨Ｂ２Ｌにおいて、その両端を特徴点として検出する。この特徴点の検出は、例えば関節面の最も離れた点を検出することによって行われる。より具体的には、第２中手骨Ｂ２Ｌの形状を考慮して、指先側を凸形状とし手首側を凹形状とした関節面の標準的なモデルを適用し、その標準的なモデル形状を拘束（維持）しながら放射線画像Ｇ０の関節に合うように変形させて、そのモデルと画像との対応関係を求めるモデルフィッティングの手法により、関節面の最も離れた２点、すなわち第２中手骨Ｂ２Ｌの両端を特徴点として検出する。ここで、検出した特徴点のうち、指先側の特徴点が遠位点Ｐｄ、手首側の特徴点が近位点Ｐｐとなる。なお、このモデルフィッティングの手法として具体的には、先に述べた多重解像度位置合わせによるモデルフィッティング等を適用することができる。

そして部位抽出部２２は、２つの特徴点Ｐｄ，Ｐｐの中間点である第２中手骨Ｂ２Ｌの中点を決定する（ステップＳＴ４）。この中点は、図３に示す骨の長さ方向の中央線ＣＬを求めるためのものである。

計測領域特定部５２は、中点に基づいて、図３にハッチングを付して示す領域を計測領域として特定する（ステップＳＴ５）。この特定は、例えば中点から骨の長さ方向の中央線ＣＬを求め、この中央線ＣＬから骨の両端側にそれぞれｈ／２０の領域を設定する等の手法により行われる。

本実施形態においては、検出した特徴点は、第２中手骨Ｂ２Ｌを含む左手の放射線画像とともに、表示部４０に表示され、特徴点の検出が正しくなされているかどうかを確認することが可能になる。また、表示された特徴点を、図１の入力部３０からの指示に基づいて移動させたり、骨部の輪郭やＲＯＩを変形させたりするようにしてもよい。

骨塩量の計測時においては、その仕様にしたがい、左手の計測領域が特定される。しかしながら、怪我や疾患により、やむを得ず右手で撮影を行わなければならない場合があるが、このような場合、左手の計測領域を特定する仕様では、骨塩量を計測できない。以下、この問題を解決するための処理を含む、本実施形態において行われる処理について説明する。図７は本実施形態において行われる処理のフローチャートである。放射線画像Ｇ０が撮影装置１０から信号処理部２０に入力されると、前処理部２１が前処理を行い（ステップＳＴ１１）、検出部２７が放射線画像Ｇ０に含まれるアルミスケールＡＳの切欠部ＣＣを検出する（ステップＳＴ１２）。切欠部ＣＣおよびその向きの検出は、上述したように、切欠部ＣＣのパターンを含めた位置合わせの手法を適用するか、あるいは、アルミスケールＡＳの２つの長辺を探索して、その辺縁の合計長さがより長い方を切欠部ＣＣがある方の長辺とする、という手法を用いればよい。

切欠部ＣＣが検出されると、判定部２８が、放射線画像Ｇ０に基づいて、アルミスケールＡＳの切欠部ＣＣの側に存在する手が左手であるか否かについての判定（第１の判定とする）を行う（ステップＳＴ１３）。第１の判定は、例えば、左手の形状パターンを記憶部２６に記憶しておき、放射線画像Ｇ０における切欠部ＣＣが向いている側の領域に対して、公知のパターン認識処理を適用し、放射線画像Ｇ０のアルミスケールＡＳの切欠部ＣＣの側の領域に存在する手が左手であるか否かを判定することにより行うことができる。

第１の判定が肯定された場合は、図２に示すように、放射線画像Ｇ０のアルミスケールＡＳの切欠部ＣＣの側の領域に左手が存在していることから、部位抽出部２２が図６に示すフローチャートと同様の処理を行って計測領域を特定する（ステップＳＴ１４）。

ここで、第１の判定が否定される場合とは、図８に示すように、撮影時にアルミスケールＡＳの切欠部ＣＣの向きを誤った場合、図９に示すように、左手のみをアルミスケールＡＳの切欠部ＣＣとは反対側に置いて撮影を行った場合、もしくは、図１０または図１１に示すように、左手の怪我あるいは疾患等により、やむを得ず右手のみを撮影した場合である。図８に示す場合は、単純に切欠部ＣＣの向きを誤ったものであるが、図９に示す場合は、使用者は左手で骨塩量を計測することを、図１０または図１１に示す場合は、右手で骨塩量を計測することを意図しているものである。

このため、第１の判定が否定されると、判定部２８は、さらに放射線画像Ｇ０に含まれる手がいずれか一方の手のみであるか否かについての判定（第２の判定とする）を行う（ステップＳＴ１５）。第２の判定は、左手および右手の形状パターンを用いた公知のパターン認識処理を放射線画像Ｇ０の全体に対して適用し、左右双方の手が放射線画像Ｇ０において検出されるか否かを判定することにより行えばよい。

第２の判定が否定された場合は、図８に示すように、放射線画像Ｇ０には左右双方の手が含まれるが、撮影時にアルミスケールＡＳの切欠部ＣＣの向きを誤って撮影が行われていることから、警告部２９が警告を行い（ステップＳＴ１６）、処理を終了する。警告は、表示部４０に「アルミスケールの向きが誤っています」等の文字を表示したり、音声を出力したり、警告音を発する等、公知の手法を用いることができる。

一方、第２の判定が肯定された場合は、図９に示すように放射線画像Ｇ０には左手のみが存在するか、もしくは図１０または図１１に示すように、放射線画像Ｇ０には右手のみが存在するため、判定部２８は警告を行うことなく、骨塩量計測の指示を部位抽出部２２に対して出力する（ステップＳＴ１７）。この際、放射線画像Ｇ０に含まれる手の情報も部位抽出部２２に出力する。

部位抽出部２２は、放射線画像Ｇ０に含まれる手が左手である場合、左手に計測領域を特定すべく、ステップＳＴ１４の処理を行う。放射線画像Ｇ０に含まれる手が右手である場合、部位抽出部２２は、右手に計測領域を特定する（ステップＳＴ１８）。この際、第２中手骨を検出するためのテンプレート、および特徴点を検出するためのモデルの左右を反転することにより、左手の場合と同様に第２中手骨の検出、特徴点の検出および計測領域の特定を行うことができる。なお、放射線画像Ｇ０の左右を反転して、左手の場合と同一のテンプレートおよびモデルを用いて、右手に計測領域を特定してもよい。

ステップＳＴ１４、ステップＳＴ１８に続いて、骨塩量計測部２４が、特定された計測領域に基づいてＤＩＰ値を算出し（ステップＳＴ１９）、表示制御部２５がＤＩＰ値を表示部４０に表示し（ステップＳＴ２０）、処理を終了する。

このように、本実施形態によれば、放射線画像Ｇ０に基づいて、アルミスケールＡＳの切欠部ＣＣの側に存在する手が左手であるか否かについての第１の判定を行い、第１の判定が否定された場合、放射線画像Ｇ０に含まれる手がいずれか一方の手のみであるか否かについての第２の判定を行い、第２の判定が肯定された場合、すなわち図８に示すように、撮影時にアルミスケールＡＳの切欠部ＣＣの向きを誤った場合に警告を行うようにしたものである。このため、警告がなされた場合、使用者は、放射線画像Ｇ０において、アルミスケールＡＳの切欠部ＣＣの側に左手が存在していないことを知ることができる。したがって、使用者は警告があった場合に、撮影をし直したり、必要な場合には警告を無視して、右手を用いて骨塩量の計測を進めたりすることができるため、使用者が意図せずに、右手により骨塩量が計測されてしまうことを防止できる。

また、左手の怪我あるいは疾患等により、やむを得ず右手のみを撮影する場合がある。このような場合は、使用者は、右手を用いて骨塩量を計測することを意図している。また、意図的に左手のみを撮影する場合において、撮影時に、アルミスケールＡＳの切欠部ＣＣとは反対側に、左手を置いてしまう場合がある。このような場合は、警告を行うよりも、骨塩量の計測を進めることが好ましい。このため、第１の判定が否定された場合に第２の判定を行い、第２の判定が肯定された場合は警告をせず、骨塩量の計測を行うことにより、不要な警告がなされて、作業が中断されてしまうことを防止できる。

また、右手で骨塩量の計測を行う場合、第２中手骨を検出するためのテンプレート、および特徴点を検出するためのモデルの左右を反転することにより、右手のテンプレートおよびモデルを用意しなくても、右手に計測領域を特定することができる。

なお、上記実施形態において、放射線画像Ｇ０に右手のみしか存在しない場合は、右手を用いて骨塩量の計測を行っているが、第２の判定を行わず、第１の判定が否定された場合に警告を行うようにしてもよい。以下これを本発明の他の実施形態として説明する。図１２は他の実施形態において行われる処理のフローチャートである。放射線画像Ｇ０が撮影装置１０から信号処理部２０に入力されると、前処理部２１が前処理を行い（ステップＳＴ３１）、検出部２７が放射線画像Ｇ０に含まれるアルミスケールＡＳの切欠部ＣＣを検出する（ステップＳＴ３２）。

切欠部ＣＣが検出されると、判定部２８が、放射線画像Ｇ０に基づいて、アルミスケールＡＳの切欠部ＣＣの側に存在する手が左手であるか否かについての判定（第１の判定）を行う（ステップＳＴ３３）。

第１の判定が肯定された場合は、図２に示すように、放射線画像Ｇ０のアルミスケールＡＳの切欠部ＣＣの側の領域に左手が存在していることから、部位抽出部２２が図６に示すフローチャートと同様の処理を行って計測領域を特定する（ステップＳＴ３４）。次いで、骨塩量計測部２４が、特定された計測領域に基づいてＤＩＰ値を算出し（ステップＳＴ３５）、表示制御部２５がＤＩＰ値を表示部４０に表示し（ステップＳＴ３６）、処理を終了する。

第１の判定が否定された場合は、図８に示すように撮影時にアルミスケールＡＳの切欠部ＣＣの向きを誤って撮影が行われていることから、警告部２９が警告を行い（ステップＳＴ３７）、処理を終了する。

他の実施形態においては、図９〜図１１に示すように、右手のみが含まれる場合、あるいは左手のみが含まれる場合であっても、アルミスケールＡＳの切欠部ＣＣとは反対側に左手が存在する場合には、警告が行われることとなる。この場合、使用者は、警告にしたがって撮影をやり直したり、警告を無視して、骨塩量計測の指示を信号処理部２０に対して行うことにより、いずれか一方の手を用いての骨塩量の計測を続行したりすることができる。

また、上記実施形態においては、第２中手骨Ｂ２Ｌの両端の点を特徴点として検出しているが、第２中手骨の中心点あるいは重心点を特徴点として検出してもよい。この場合、部分領域は、第２中手骨の中心点あるいは重心点を含む領域となる。

また、上記実施形態においては、左手を基準として、左手の第２中手骨Ｂ２Ｌの中の計測領域を特定するようにしているが、右手を基準として、右手の第２中手骨の中の計測領域を特定することも可能である。

さらに、本実施形態を、計測対象となる骨が第２中手骨以外の骨である場合にも適用可能である。すなわち、例えばテンプレート上の計測対象となる骨の部分に、中心点や両端点等のランドマークを定義しておけば、前述したような第１中手骨と第２中手骨との位置関係から、それらおよび他の指を正確に認識してランドマークを変形移動する等により、第２中手骨以外の計測対象となる骨を正しく特定可能となる。

また、上記実施形態においては、放射線検出器１１を用いて被写体の放射線画像を撮影する撮影装置１０において取得した放射線画像を用いて骨塩量を計測しているが、特開平８−２６６５２９号公報、特開平９−２４０３９号公報等に示される放射線検出体としての蓄積性蛍光体シートに被写体の放射線画像情報を蓄積記録し、蓄積性蛍光体シートから光電的に読み取ることにより取得した放射線画像を用いて骨塩量を計測するに際しても、本発明を適用できることはもちろんである。

また、以上説明したようにして、計測領域を特定する手順と、部分画像に対して画像処理条件を設定する手順と、設定された画像処理条件に基づいて部分画像に対して画像処理を施す手順とを有するプログラムをコンピュータ読取り可能な記録媒体に記録しておき、その記録媒体を用いて各手順をコンピュータに実行させることも可能である。

１０ 撮影装置
１１ 放射線検出器
１２ 放射線管球
１３ 撮影制御部
１４ 撮影台
２０ 信号処理部
２１ 前処理部
２２ 部位抽出部
２３ 濃度分析部
２４ 骨塩量計測部
２５ 表示制御部
２６ 記憶部
２７ 検出部
２８ 判定部
２９ 警告部
３０ 入力部
４０ 表示部
５０ 骨特定部
５１ 特徴点検出部
５２ 計測領域特定部

Claims (8)

1. 手および該手の骨部の骨塩量を計測する指標となる、基準部が形成されてなる標準物質を撮影した放射線画像に基づいて、前記骨塩量を計測する骨塩量計測装置において、
   前記放射線画像から前記標準物質における前記基準部を検出する検出手段と、
   前記放射線画像に基づいて、前記標準物質における前記基準部の側に存在する手が左右の手のうちの基準となる側の手であるか否かについての第１の判定を行う判定手段と、
   前記第１の判定が否定された場合に警告を行う警告手段とを備えたことを特徴とする骨塩量計測装置。
2. 前記判定手段は、前記第１の判定が否定された場合、さらに前記放射線画像に含まれる手がいずれか一方の手のみであるか否かについての第２の判定を行う手段であり、
   前記警告手段は、前記第２の判定が肯定された場合、前記警告を禁止する手段であることを特徴とする請求項１記載の骨塩量計測装置。
3. 前記基準となる側の手の骨から前記骨塩量を計測するための計測領域を抽出するためのモデルを用いて、前記放射線画像から前記計測領域を抽出する抽出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の骨塩量計測装置。
4. 前記基準となる側の手の骨から前記骨塩量を計測するための計測領域を抽出するためのモデルを用いて、前記放射線画像から前記計測領域を抽出する抽出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の骨塩量計測装置。
5. 前記抽出手段は、前記第２の判定が肯定され、かつ前記放射線画像に含まれる手が前記基準となる側の手とは反対側の手である場合、前記モデルまたは前記放射線画像の左右を反転して、前記計測領域を抽出する手段であることを特徴とする請求項４記載の骨塩量計測装置。
6. 前記抽出手段は、前記放射線画像において計測対象の骨を特定する骨特定手段と、
   該骨における特徴点を検出する特徴点検出手段と、
   該特徴点に基づいて前記骨における計測領域を特定する計測領域特定手段とを備えたことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項記載の骨塩量計測装置。
7. 前記骨特定手段は、第２中手骨を前記計測対象の骨として特定する手段であり、
   前記特徴点検出手段は、前記第２中手骨の両端の点を特徴点として検出する手段であり、
   前記計測領域特定手段は、前記特徴点に基づいて、前記第２中手骨の長さ方向の中央部分にある、該第２中手骨の長さの１／１０に相当する領域を前記計測領域として特定する手段であることを特徴とする請求項６記載の骨塩量計測装置。
8. 手および該手の骨部の骨塩量を計測する指標となる、基準部が形成されてなる標準物質を撮影した放射線画像に基づいて、前記骨塩量を計測する骨塩量計測方法において、
   前記放射線画像から前記標準物質における前記基準部を検出し、
   前記放射線画像に基づいて、前記標準物質における前記基準部の側に存在する手が左右の手のうちの基準となる側の手であるか否かについての第１の判定を行い、
   前記第１の判定が否定された場合に警告を行うことを特徴とする骨塩量計測方法。

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