JP6129145B2

JP6129145B2 - 医療用ｘ線測定装置

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Publication number: JP6129145B2
Application number: JP2014245109A
Authority: JP
Inventors: 宮本　高敬; 高敬宮本; 龍太郎足立; 光久実政
Original assignee: Hitachi Ltd
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Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2017-05-17
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Description

本発明は医療用Ｘ線測定装置に関し、特に、画像処理に関する。

医療用Ｘ線測定装置として、骨密度測定装置、レントゲン撮像装置、ＣＴ装置等が知られている。それらの装置は、生体の被検部位に対してＸ線を照射し、これにより得られた測定データに基づいて被検部位を表す二次元画像を生成する装置である。以下においては骨密度測定装置を説明する。

骨密度測定装置は、一般に、二重エネルギーＸ線測定法（ＤＥＸＡ法）に従って、二次元投影像としての骨密度画像を形成する装置である。骨密度測定装置では、Ｘ線ビームを移動させながら、高エネルギーＸ線の照射及び低エネルギーＸ線の照射が繰り返し実行される。測定対象となる部位（被検部位）は、例えば、脊椎における腰椎である。腰椎の骨密度画像に基づいて、骨粗しょう症等の骨の疾患が診断される。

従来の骨密度測定装置は、腰椎における個々の椎骨を特定し、個々の椎骨ごとに平均骨密度を演算する機能を有している。しかし、従来の骨密度測定装置には、個々の椎骨の向きを評価、診断するための機能は有していない。他の医療用Ｘ線測定装置においても同様である。

特開２０１３−１５３９９９号公報ＷＯ２０１０／０９５５０８号公報

脊椎の疾患として各種のものがある。側弯症は複数の椎骨の並びが正面から見て非直線的となる疾患である。他の疾患として、圧迫骨折、骨棘形成といったものがあげられる。側湾症においては、通常、椎骨旋回（捻じれ）が認められる。それは、椎骨の向きが右又は左へ変化してしまう現象である。その捻じれの度合いを視覚化あるいは定量化する技術はいまだ提供されていない。

特許文献１には骨密度測定装置が開示されている。同文献の図６には前腕の骨（橈骨）上に移動軌跡を表示することが示されている。移動軌跡は、骨軸上の各位置における骨軸に直交する方向の最高骨密度を示すものである。同文献の第００３８段落には、移動奇跡として重心線を表示してもよいことが記載されている。しかし、重心線が描かれる対象は捻れという問題が生じ得ない単一の骨である。

特許文献２にはＸ線の照射により得られた二次元画像に基づいて、体軸に相当する正中線を演算することが開示されている。同文献の図３６には左右の体側エッジを特定し、それらに基づいて中点を演算することが示されている。

本発明の目的は、脊椎の診断を支援することにある。あるいは、本発明の目的は、椎骨の捻れの診断を支援する新たな情報を提供することにある。

本発明に係る医療用Ｘ線測定装置は、脊椎を含む被検部位に対してＸ線を照射することにより得られた測定データに基づいて前記被検部位を表した二次元画像を形成する画像形成部と、前記二次元画像中の脊椎像に基づいて、前記脊椎像の長手方向の複数の位置において前記長手方向に交差する方向への脊椎像変化が反映された複数の代表座標を演算する演算部と、前記複数の代表座標に基づいて、前記脊椎像の診断を支援するための診断支援像を生成する診断支援像生成部と、を含み、前記複数の代表座標には、少なくとも１つの椎体像代表座標と、少なくとも１つの椎間像代表座標と、が含まれる、ことを特徴とするものである。

椎骨は、腹側（前側）に位置する円筒状の椎体（前部）と、背側（後側）に存在する後部と、からなる。後部は、椎間関節の一部を構成する。被検部位へのＸ線照射により形成された二次元画像上において、椎体像には、椎体それ自体の像成分と、その後側に存在する椎骨部分（椎間関節の一部）の像成分と、が含まれる。椎間像には、椎間それ自体の像成分と、その後側に存在する他の椎骨部分の像成分と、が含まれるが、椎間は軟組織であるから、椎間像においては、後者つまり後側に存在する他の椎骨部分の像成分が支配的である。本発明者の検討、調査によれば、椎骨に捻れ（旋回、向き変化）が生じた場合、それを表す二次元画像上において、椎間像に対して椎体像が相対的に偏倚する現象が認められている。その偏倚の大小は捻れの大小に相関すると考えられる。椎体像は椎体それ自体を表しているから、椎体が偏倚すればそれに伴って二次元画像上で椎体像が偏倚するが、
椎間像においては上記他の椎骨部分の像成分が支配的であるから、椎間が偏倚しても二次元画像上において椎間像はあまり偏倚せず、あるいは、まったく偏倚しない、と考えられる。よって、椎間像の位置と椎体像の位置の差を利用して、捻れを視覚化あるいは定量化できるものと考えられる。

上記構成は、以上のような理解に基づいて、脊椎像における長手方向の複数の位置において脊椎像位置を示す複数の代表座標を演算するものである。詳しくは、各代表座標は、長手方向に交差する方向における脊椎像位置を示すものである。それらの代表座標には、椎体像代表座標と椎間像代表座標とが含まれる。つまり、診断支援像の観察によって、椎体像代表座標と椎間像代表座標との位置的な違いを認識することができ、換言すれば、椎間像代表座標に対する椎体像代表座標の位置ずれを視覚的に特定、定量化することが可能である。椎体の捻れ以外の要因によっても、椎間代表座標に対して椎体代表座標が偏倚する可能性があり、少なくとも両座標が相違する場合には、椎体の捻れを含む何らかの疾患の可能性を診断することが可能である。側湾症の症例において、通常、椎体の捻れが認められるから、そのような症例では、両座標の相違の程度が捻れの程度を示すものと考えられる。

複数の椎体像と複数の椎間像は長手方向に交互に並んでいるので、それらを分離抽出することなく、脊椎像における長手方向の多数の位置で代表座標を演算するようにしてもよい。一方、脊椎像において個々の椎体像・椎間像を識別した上で、個々の像ごとに代表座標を演算することも可能である。そのような構成によれば、椎体像代表座標と椎間代表座標とをデータ処理上、区別して取り扱うことが可能となる。

診断支援像として、長手方向に並ぶ複数の代表座標の位置的関係を観察できるような像を生成するのが望ましい。例えば、前記複数の代表座標の並びを曲線のように表現した代表線を生成するのが望ましい。代表線における個々の部位での曲がり具合あるいは不連続（段差）から、椎骨の捻れの可能性を視覚的に特定することが可能である。

望ましくは、前記二次元画像は骨密度画像であり、前記代表線は重心線であり、前記重心線は、椎体像重心線と、椎間像重心点又は椎間像重心線と、を含む。重心点は、脊椎を横断する骨密度分布の全体が反映された代表値であるから、単なる中心点、中間点よりも、偏倚を表す代表座標として相応しいものであると言える。

望ましくは、前記演算部は、前記骨密度画像から、前記脊椎像を横断する複数の観測ラインに対応する複数の骨密度分布を取得し、前記骨密度分布ごとに前記代表座標として重心位置を演算し、前記複数の骨密度分布には、前記脊椎像に含まれる椎体像を横断する観測ラインに対応する骨密度分布と、前記脊椎像に含まれる椎間像を横断する観測ラインに対応する骨密度分布と、が含まれる。望ましくは、前記複数の観測ラインは、前記骨密度画像に設定される関心領域の形態に基づいて適応的に設定される。各観測ラインの向きを所定方向（例えば画像の水平方向）に並行な向きとして画一的に定めることも可能であるが、椎骨像及び椎間像の具体的な並び（例えば湾曲）に応じて、個々の観測ラインの向きを適応的に定めれば、脊椎像における各位置での偏倚をより正しく評価することが可能である。

望ましくは、前記脊椎像における椎体像及び椎間像を識別する識別部を含み、前記演算部は、前記椎体像に基づいて前記少なくとも１つの椎体像代表座標を演算する椎体像演算部と、前記椎間像に基づいて前記少なくとも１つの椎間像代表座標を演算する椎間像演算部と、を含み、前記診断支援像は、前記少なくとも１つの椎体像代表座標を表す表示要素と、前記少なくとも１つの椎間像代表座標を表す表示要素と、を含む。椎体像及び椎間像を識別すれば、個々の像ごとに区別して代表座標を演算することが可能である。

例えば、像単位で代表座標の表示態様（例えば色相）を異ならせてもよい。そのような構成によれば、椎骨代表座標と椎間代表座標とを明確に区別しつつ両者を対比することが可能となる。また、像単位で複数の代表座標の平均値を求め、それが表示されるようにしてもよい。

望ましくは、前記少なくとも１つの椎体像代表座標を表す表示要素と、前記少なくとも１つの椎間像代表座標を表す表示要素と、を視覚的に識別できるように、前記診断支援像が生成される。個々の表示要素は、たとえば、線分であり、あるいは、点である。複数の代表座標又はそれらに基づく複数の値をマッピングしたグラフを作成することも可能である。

望ましくは、前記識別部は前記二次元画像に対して設定される関心領域に基づいて前記椎体像及び前記椎間像を識別する。この構成によれば、別途設定される関心領域を像識別に利用することが可能である。関心領域は自動的にあるいはマニュアルで設定されるものである。

望ましくは、前記二次元画像に基づいて前記被検部位の体軸を演算する体軸演算部を含み、前記二次元画像上に前記診断支援像と共に前記体軸が表示される。この構成によれば、体軸に対して各代表座標を比較することにより、脊椎の湾曲等を容易に診断できる。体軸は曲線又は直線である。

望ましくは、前記体軸演算部は、前記二次元画像に含まれる被検部位像の一方の輪郭線及び他方の輪郭線を検出する手段と、前記被検部位の一方の輪郭線及び他方の輪郭線に基づいて前記体軸を演算する手段と、を含む。

望ましくは、前記二次元画像に基づいて前記二次元画像に含まれる脊椎像の一方の輪郭線及び他方の輪郭線を検出する手段を含み、前記二次元画像上に、前記診断支援像、前記体軸、前記脊椎像の一方の輪郭線、及び、前記脊椎像の他方の輪郭線が表示される。

二次元画像としては、骨密度画像、レントゲン像、ＣＴ像があげられる。骨密度画像においては、軟組織の情報が相対的に低減されており、つまり骨の情報が支配的になっているから、個々の代表座標を客観的に精度良く演算することが可能である。代表座標は、中心座標、ピーク座標等であってもよいが、上記のように重心座標であるのが望ましい。重心線を表示すれば、その全体形状から側湾症を診断でき、その個々の局所波形から、圧迫、骨きょく等の有無や程度を診断することも可能である。腰椎以外の脊椎（胸椎、頸椎）を測定対象とすることも可能である。

本発明に係る方法は、脊椎の骨密度画像に基づいて、椎体像代表座標及び椎間像代表座標を演算する工程と、前記骨密度画像上に、前記椎体像代表座標及び前記椎間像代表座標をそれらが対比観察可能なように表示する工程と、を含むものである。この方法は、骨密度測定装置、情報処理装置、等の装置上において実行される。その場合には、個々の工程がソフトウエア処理によって実現され得る。その方法を実行するプログラム及びそれを記憶した可搬型媒体を提供することも、本願明細書の開示範囲に含まれる。

本発明によれば、脊椎の診断を支援できる。あるいは、椎骨の捩じれの診断を支援できる。

本発明に係る骨密度測定装置の好適な実施形態を示す概念図である。図１に示した画像処理部の第１構成例を示す図である。骨密度画像の一例を示す図である。観測ライン上から取得された骨密度分布を示す図である。骨密度画像上に表示される重心線及び体軸線を示す図である。図１に示した画像処理部の第２構成例を示す図である。骨密度画像に対して設定される関心領域を示す図である。関心領域に基づく観測ラインの設定を説明するための図である。図１に示した画像処理部の第３構成例を示す図である。複数の椎体像の重心線と複数の椎間像の重心線とを示す図である。椎体像重心点と椎間像重心点とを示す図である。椎体像重心点と椎間像重心点の並びを表すグラフの一例を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る骨密度測定装置の好適な実施形態が示されている。骨密度測定装置は、医療用Ｘ線測定装置の一種である。本発明を骨密度測定装置以外の医療用Ｘ線測定装置に適用することも可能である。

骨密度測定装置は医療機関に設置されるものであり、本実施形態においては、脊椎における腰椎が診断対象とされている。すなわち、腰椎を含む部分が被検部位である。

図１において、骨密度測定装置は測定部１０及び演算部１２を有している。測定部１０は、望ましくは、放射線管理区域内に設置される。演算部１２は、例えばパーソナルコンピュータにより構成される。測定部１０は、被検体載置台としてのベッド１４を有している。ベッド１４の天板上に、仰向けの姿勢にある被検者が載せられている。符号１６Ａは腰椎を示している。天板１４Ａの下方には下部ユニット１８が設けられ、その内部にはＸ線発生器２２が設けられている。天板１４Ａの上方には上部ユニット２０が設けられ、その内部にはＸ線検出器２４が設けられている。本実施形態においては、Ｘ線発生器２２が末広がり形状（ファンビーム形状）をもったＸ線ビーム２６を形成する。Ｘ線検出器２４は、Ｘ線ビーム２６に対応した複数の検出素子により構成される。被検体１６を基準とした左右方向（図１において紙面貫通方向）にＸ線ビーム２６が走査される。これにより２次元検出データが得られる。ちなみに、ペンシルビームをジグザグスキャンすることにより、２次元検出データを取得するようにしてもよい。また、コーンビームを形成し、１度の照射で２次元検出データを取得するようにしてもよい。ちなみに、本実施形態においては、２重エネルギーＸ線検出法に従って、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線とが交互に照射されている。

次に、演算部１２について説明する。骨密度画像形成部２８は、２次元検出データ（高エネルギーＸ線検出データ及び低エネルギーＸ線検出データ）に基づいて、骨密度画像を形成するプロセッサにより構成されている。画像処理部３０は、骨密度画像に対する処理を実行するプロセッサにより構成されている。本実施形態において、画像処理部３０は、脊椎における重心線を演算する機能を有している。これについては後に詳述する。表示処理部３２は骨密度画像に対する表示処理を実行するプロセッサにより構成されている。表示処理部３２は、画像処理部３０により処理された結果に基づく表示処理を実行する。表示部３４には例えば骨密度画像が表示される。必要に応じて、その骨密度画像に対しては各種の診断支援像が合成表示される。記憶部３６には測定結果が格納される。過去の測定結果と現在の測定結果とを同時に表示するようにしてもよい。

図２には、図１に示した画像処理部３０の有する機能がブロック図として示されている。図２は画像処理部３０の第１構成例を示すものである。

左体縁検出部４０Ｌ及び右体縁検出部４０Ｒは、骨密度画像における２つの体側エッジを検出するものである。例えば、骨密度画像に対するエッジ検出処理により左体縁及び右体縁を特定することが可能である。近似曲線演算部４２は、複数の左体縁検出点の並びを近似する近似曲線を生成し、それをもって左体側を表すラインとするものである。近似曲線演算部４２は、複数の右体縁検出点に基づいて右体側を表すラインとして近似曲線を演算するものである。それらのラインは後に説明するように骨密度画像上に表示される。またそれらのラインに基づいて、体軸演算部４４が、２つの近似曲線間における中心線として体軸を演算する。この体軸を表す線は後に詳述する重心線と比較されるものである。

重心演算部４８は、骨密度画像３８に基づいて、脊椎長手方向における各位置において重心演算を実行するものである。すなわち、重心演算部４８は重心線演算部である。本実施形態においては、重心演算部４８は、椎体像重心演算部及び椎間像重心演算部として機能する。これについては後に詳述する。

左骨縁検出部４６Ｌは骨密度画像３８における脊椎像に基づきその左側の縁を検出するものである。右骨縁検出部４６Ｒは脊椎における右側の縁を検出するものである。それらの検出結果は必要に応じて重心演算部４８へ渡される。

図３には、骨密度画像５０が示されている。Ｘ方向はビーム走査方向であり、被検体を基準として見て左右方向である。Ｙ方向は脊椎の伸長方向であり、被検体を基準として見て体軸方向である。本実施形態においては、Ｙ方向に広がるファンビームをＸ方向に走査することにより、図３に示される骨密度画像が形成される。符号５２はファンビームに相当する画素列を表しており、符号５４はファンビームの走査方向を表している。

図示されるように、本実施形態においては、体組織の全部が含まれるようにＸ線照射領域が定められている。すなわち、骨密度画像５０の中には左体縁５６Ｌ及び右体縁５６Ｒが含まれている。

骨密度画像５０には脊椎像としての腰椎像５８が含まれている。腰椎像５８は、複数の椎体像６０と複数の椎間像６２とからなるものであり、それらはＹ方向すなわち脊椎の伸長方向に交互に並んでいる。ちなみに、骨密度画像を構成する各画素は骨密度値を表すものである。

符号６４は複数の観測ラインの内の１つを示している。例えばＹ方向の各位置において観測ライン６４が設定され、骨密度画像から個々の観測ライン６４に対応する骨密度分布が読み出され、それが解析される。Ｙ方向における画素ピッチで多数の観測ライン６４が設定されるのが望ましいが、所定個（例えば５個）の画素を単位として離散的に観測ライン６４が設定されてもよい。少なくとも、個々の椎間像６２に対して最低１つの観測ラインが設定されるように、ピッチを定めるのが望ましい。

図４には、観測ラインに対応する骨密度分布６６が例示されている。本実施形態においては、１次元骨密度分布が解析対象となっているが、帯状の２次元骨密度分布を解析対象とするようにしてもよい。図４において、横軸はＸ方向を表しており、縦軸は骨密度の大きさを表している。区間６８は被検体が存在する範囲を示しており、区間７０は腰椎が存在する範囲を示している。例えばエッジ検出手法を利用して、２つの体側位置を特定することが可能であり、それらの位置から、それらの中間点として中心位置７２を特定することが可能である（符合６８−１及び６８−２を参照）。その中心位置７２は後述する体軸線の１点を構成するものである。もっとも、左右２つの体側ラインに対して近似処理を行った上で、あるいは、それらに対して平滑化処理を適用した上で、中心点（中心線）を特定するのが望ましい。

上記と同じようにエッジ検出手法を利用して、腰椎における両端の位置を特定することが可能である。そして、両端間に含まれる部分波形に対して重心演算を適用することにより、すなわち、区間７０に対して重心演算を適用することにより、Ｘ方向における重心位置７４を特定することが可能である。この例においては、中心位置７２と重心位置７４とが一致していない。

Ｙ方向の各位置において骨密度分布が取得され、それらに対して上記のような解析を行うことにより、Ｙ方向における各位置において中心位置７２及び重心位置７４が特定される。なお、重心位置７４に代えて区間７０における中心位置を特定するようにしてもよい。

図５には、表示画面上に表示される画像の一例が示されている。骨密度画像５０上には各種のグラフィック要素が重合表示されている。それらはいずれも診断支援のための表示要素である。

本実施形態においては、図示されるように、２つの体側に沿って左体縁ライン７６Ｌ及び右体縁ライン７６Ｒが表示されている。もっとも、腰椎部分だけを拡大表示するようにしてもよい。それらのライン７６Ｌ及び７６Ｒに基づいて演算されたものが体軸ライン８０である。体軸ライン８０は体の中心線に相当するものであり、それは正中線とも言えるものである。

骨密度画像５０には腰椎像５８が含まれ、その左側及び右側にトレースラインが表示されている。それらは具体的には左骨縁ライン７８Ｌ及び右骨縁ライン７８Ｒである。そのようなライン７８Ｌ及び７８Ｒを表示することにより、不鮮明な腰椎像の輪郭をはっきりさせることが可能であり、ひいては重心演算の正しさを事後的に評価することが可能である。

重心線８２は、腰椎像５８を代表する曲線である。重心線８２はＹ方向の複数の位置で演算された複数の重心点の集合である。図示されるように、重心線８２はＹ方向の各位置における骨密度分布に依存して曲がりくねっている。図示の例では、体軸ライン８０に対して重心線８２のほぼ全体が右側にシフトしている。したがって、それらの位置関係から、腰椎が体の右側に湾曲していること、及び、その湾曲の程度を認識できる。

図５において、符号８４Ａ〜８４Ｅは椎体区間を表している。また、符号８６Ａ〜８６Ｄは椎間区間を表している。個々の椎体区間８４Ａ〜８４Ｅにおいてはそれぞれ椎体像重心線を観念でき、また、個々の椎間区間８６Ａ〜８６Ｄにおいてはそれぞれ椎間像重心線を観念できる。但し、データ処理上それらの重心線は分離されてはいない。それらの連結体が重心線８２である。椎体区間には、椎体の像のみならず、椎骨中の他の部分の像が現れる。それも含めた椎体区間内の像の全体が椎体像である。椎間区間では、椎間板の像それ自体はあまり現れず、椎骨中の別の他の部分の像が現れる。椎間区間内に現れた像が椎間像である。側湾に伴う個々の椎体の捻れ（椎間関節側を旋回内側としその反対側を旋回外側とする旋回）によって、個々の椎体象及び個々の椎間像の位置や様子が変化する。

検査者は、解剖学的な知識から、どの部分が椎骨区間であり、どの部分が椎間区間であるのかを認識できるので、そのような知見を背景として、重心線８２の形態を評価することが可能である。例えば、特定の椎間区間に現れた重心線に対して、それに隣接する特定の椎体区間に現れた重心線が右側あるいは左側に大きく偏倚している場合、椎体の捻じれの可能性を診断することが可能である。実際に捻れが生じている場合、その捻れの程度を診断することが可能である。長手方向に複数の椎間像及び椎骨像が交互に並んでいるため、それらの対比は容易である。なお、図５に示した例では顕著な捻れは認められない。

ちなみに、椎間区間内における重心線の形態から、圧迫、骨きょく（突起）等の疾患を特定することが可能である。例えば、符号８３は骨きょくを示しており、その骨きょくが生じているＹ方向位置において、重心線８２上に突起８５が生じている。椎骨像上における重心線の局所形態からそのような異常を特定することが可能である。椎間の捻れの全体的な傾向を評価するために、重心線８２に対して一定の平滑化処理を適用するようにしてもよい。ただし、隣接する２つの区間間での段差あるいは不連続を保存、強調するために、区間単位で平滑化処理を適用するのが望ましい。

表示画像上での各ラインの表示に際しては、それぞれのラインの色等を異ならせるのが望ましい。一般に、骨密度画像は白黒画像であるため、各ラインをカラーのラインとして構成するのが望ましい。

図６には、図１に示した画像処理部の第２構成例が示されている。図６においてはその画像処理部が符号３０Ａで示されている。

この第２構成例においては、関心領域についての座標情報が利用されている。なお、図
２に示した構成と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。

まず、図７に基づいて関心領域についての一般的な説明を行う。骨密度画像５０上には、特定の３つの椎骨（椎体）を囲むように複数のエリアが設定されている。それら全体が全体ＲＯＩ（関心領域）９４であり、個々のエリアがサブＲＯＩ（関心領域）９６Ａ，９６Ｂ，９６Ｃである。個々のサブＲＯＩ９６Ａ，９６Ｂ，９６Ｃは画像認識処理により自動的に設定することが可能であり、あるいは、マニュアルにより設定され得る。一般に、個々のサブＲＯＩ９６Ａ，９６Ｂ，９６Ｃの設定後、個々のエリア内において骨部分が抽出される。それが符号６０Ａで示されている。抽出された部分は椎体像に相当するものである（図７に示す例では個々のサブＲＯＩ内に椎間像の一部も含まれている）。それに対しては他と区別するために例えば着色処理が施される。

ＲＯＩ９４に着目すると、そこには複数の区分線９８Ａ〜９８Ｄが存在している。個々の区分線９８Ａ〜９８Ｄは椎間上を横切る線である。よって、そのような区分線を観測ラインの設定において活用するのが望ましい。

第２構成例では、各区分線の角度が個々の観測ラインの設定にあたって参照されている。それについて図８を用いて説明する。

ＲＯＩ９４は、複数の区分線９８Ａ〜９８Ｄを有している。それぞれの傾斜角度がθ１〜θ４で示されている。個々の区分線９８Ａ〜９８Ｄは個々の椎間における長手方向（横幅方向）を特定したラインとも言えるので、それを尊重して個々の観測ライン１００の向きを定めるのが望ましい。

例えば、第１サブＲＯＩ９６Ａにおいては、Ｙ方向の位置の増大に応じて、観測ライン１００の角度θｉをθ１からθ２まで連続的に変化させるようにしてもよい。同じく、第２サブＲＯＩ９６Ｂにおいては、Ｙ方向の位置の増大に応じて、観測ライン１００の角度をθ２からθ３まで連続的に変化させるようにしてもよい。第３サブＲＯＩ９６Ｃについても同様である。

このような構成によれば、腰椎が湾曲しているような場合であっても、その長手方向の個々の位置においてできる限り腰椎軸に直交するように観測ラインを設定することが可能となる。すなわち、関心領域から得られる座標情報に基づいて観測ラインの向きを適応的に設定すれば、より正確な重心解析を行うことが可能である。

図６に示した画像処理部３０Ａは、関心領域の座標情報を利用して解析を実行するものである。具体的には、個々のサブＲＯＩの座標情報が左体縁検出部９８Ｌ、右体縁検出部９８Ｒ、左骨縁検出部９２Ｌ、及び、右骨縁検出部９２Ｒに与えられており、更に必要に応じてその情報が重心演算部４８に与えられている。それぞれのユニットにおいては、必要な骨密度分布の読み出しにあたって関心領域の座標情報が参照されている。

ちなみに、図６に示す第２構成では、骨密度画像３８とは別に、測定データに基づいて軟組織画像８８も生成されており、それが体軸の演算において参照されている。すなわち、２重エネルギーＸ線検出法によれば、軟組織を表した画像を生成することも可能であり、そのような画像を基礎として左体縁及び右体縁の検出を高精度に行うことが可能である。なお、上記で説明した演算あるいは解析にあたってＸ線測定データそれ自体を用いるようにしてもよい。

次に、図９を用いて画像処理部の第３構成例について説明する。なお、図２及び図６に示した構成と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。この第３構成例においては、画像処理部３０Ｂが区分処理部１０２を備えている。区分処理部１０２は、関心領域の座標情報に基づいて、腰椎像の中における個々の椎体像及び椎間像を識別する処理を実行するものである。

これについて図１０を用いて詳述する。骨密度画像５０上には、図示されていないが、図７及び図８に示したような関心領域が設定されている。そこに含まれる複数の区分線を基準として、それぞれ帯状の複数の参照エリア４６Ａ〜４６Ｄが設定されている。例えば、特定の区分線を基準としてその両側へ一定距離離れた位置に並行な２つのラインを形成することにより、個々の参照エリアが定義される。そのようなエリア設定によれば、椎体区間と椎間区間とをデータ処理上区別することが可能となる。椎体区間内に部分的に椎間像が入り込む場合やその逆の場合も想定されるが、そのような部分的な入り込みは大きな問題とはならない。

以上のような区分け処理を前提として、上述した重心位置の演算がＹ軸方向における各位置で実行され、その結果として重心線１０７が構成される。その重心線１０７は、複数の椎体像重心線１０８Ａ〜１０８Ｅと、複数の椎間像重心線１１０Ａ〜１１０Ｄと、からなるものである。図１０に示す例では、重心線１０７の他、体軸ライン８０が表示されており、また左体縁ライン７６Ｌ及び右体縁ライン７６Ｒも表示されている。符号６０は椎体像を表しており、符号６２は椎間像を表している。

本実施形態では、複数の椎体像重心線１０８Ａ〜１０８Ｅと、複数の椎間像重心線１１０Ａ〜１１０Ｄと、が異なる表示態様で表示されており、すなわち、それらに対して識別処理が施されている。例えば、複数の椎間像重心線１１０Ａ〜１１０Ｄは太い赤色のラインで表示されており、一方、複数の椎体像重心線１０８Ａ〜１０８Ｅは細い青いラインで表現されている。よって、個々の椎間像重心線を基準としてそれらに隣接する個々の椎体像重心線の位置あるいは形態を参照することにより、個々の椎骨の捻じれの可能性を診断することが可能となる。図１０においては、個々の椎間像重心線１１０Ａ〜１１０Ｄに対して個々の椎体像重心線１０８Ａ〜１０８Ｅが若干右側へシフトしている傾向が認められる。重度の側湾症においてはかなりの捻じれつまりシフトが認められ得る。特にそのような場合に重心線１０７の描画は診断支援上有効である。

図１１には、他の骨密度画像１１２が模式的に示されている。それはＲＯＩ１１４内を示す画像であり、すなわち拡大画像である。そこに示されている脊椎像（腰椎像）５８においては顕著な側湾が認められる。ＲＯＩ１１４は複数のサブＲＯＩ１１４Ａ〜１１４Ｄからなる。ＲＯＩ１１４に含まれる複数の区分線１１６Ａ，１１６Ｂ，１１６Ｃを基準として、一定幅を有する帯状の参照エリア１１８Ａ，１１８Ｂ，１１８Ｃが設定される。個々の観測ラインは個々の区分線の傾きに応じて設定される。

図１１に示す例では、体軸ライン８０が表示されており、また重心線１１９が表示されている。その重心線１１９は複数の椎体像重心線１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄ及び複数の椎間像重心点（代表重心点マーカー）１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃの集合体として構成されている。更に、個々の椎体像重心線１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄ上には椎体像重心点（代表重心点マーカー）１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ，１２２Ｄが表示されている。

よって、以上のような画像を参照することにより、個々の椎間像重心点の位置を基準として、個々の椎体像重心線あるいは椎体像重心点の位置を評価することにより、椎体の捻じれの可能性を診断することが可能である。例えば、隣接関係にある椎間像重心点１２４Ｂと椎体像重心点１２２Ｂとを比較した場合、前者に対して後者が大きく右側へシフトしている。このような位置関係から椎体の捻れの発生及びその程度を診断することが可能である。その場合、図１２に示すように捻じれの度合いを表すグラフを表示するようにしてもよい。そこにおける横軸は体軸ライン８０を基準とした場合における個々の重心点のシフト量（観測ライン方向における相対的なシフト量）を示すものである。上下に隣接する２つの重心点の位置を相互比較することにより捻じれの度合いを評価することが可能である。もちろん、図１２で示されるグラフは一例であって、脊椎の伸長方向における重心点の位置の変化を表すグラフであれば、他のグラフを採用することが可能である。図１２の表示例では、符号１３４で示すように、椎間像重心点に対する椎体像重心点の相対距離１３０，１３２が数値列として表示されている。

以上のような重心線の演算を他の画像に基づいて行うことも可能である。いずれにしても、脊椎像の長手方向の各位置においてそれに交差する方向への脊椎像変化が反映された代表座標を演算するのが望ましい。骨密度画像をベースとし、それに基づいて重心位置を演算すれば、骨密度分布の全体が反映された代表座標として重心位置を求めることが可能である。骨密度画像においては、骨が支配的に表現されているため、軟組織に影響をあまり受けない高精度の演算を実現することが可能である。本実施形態によれば、骨密度測定と同時に脊椎診断情報を得られるので、被検者の負担が軽減される。

１０測定部、１２演算部、２８骨密度画像形成部、３０画像処理部、３２表示処理部、４８重心演算部、８０体軸ライン、８２重心線。

Claims

脊椎を含む被検部位に対してＸ線を照射して得られた測定データに基づいて前記被検部位を表した二次元画像を形成する画像形成部と、
前記二次元画像中の脊椎像に基づいて、前記脊椎像の長手方向の複数の位置において前記長手方向に交差する方向への脊椎像変化が反映された複数の代表座標を演算する演算部と、
前記複数の代表座標に基づいて、前記脊椎像の診断を支援するための診断支援像を生成する診断支援像生成部と、
を含み、
前記脊椎像には椎体像と椎間像とが含まれ、
前記椎体像は椎体と当該椎体の後側にある椎骨部分とを表す像であり、
前記椎間像は椎間と当該椎間の後側にある他の椎骨部分とを表す像であり、
前記複数の代表座標には、前記椎体像に基づいて演算された複数の椎体像重心位置と、前記椎間像に基づいて演算された複数の椎間像重心位置と、が含まれ、
前記診断支援像は、前記複数の椎体像重心位置と、前記複数の椎間像重心位置と、を表す重心線である、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。
請求項１記載の装置において、
前記重心線は、前記複数の椎体像重心位置に基づく椎体像重心線と、前記複数の椎間像重心位置に基づく椎間像重心線と、を含み、
前記交差する方向における前記椎体像の位置と前記椎間像の位置との差によって前記椎体像重心線と前記椎間像重心線との間に段差が生じる、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。
請求項１記載の装置において、
前記二次元画像は骨密度画像である、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。
請求項１記載の装置において、
前記演算部は、前記二次元画像である骨密度画像から、前記脊椎像を横断する複数の観測ラインに対応する複数の骨密度分布を取得し、前記骨密度分布ごとに前記代表座標として重心位置を演算し、
前記複数の骨密度分布には、前記脊椎像に含まれる椎体像を横断する観測ラインに対応する骨密度分布と、前記脊椎像に含まれる椎間像を横断する観測ラインに対応する骨密度分布と、が含まれる、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。
請求項４記載の装置において、
前記複数の観測ラインは、前記骨密度画像に設定される関心領域の形態に基づいて適応的に設定される、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。
請求項１記載の装置において、
前記脊椎像に含まれる前記椎体像及び前記椎間像を識別する識別部を含み、
前記演算部は、
前記椎体像に基づいて前記複数の椎体像重心位置を演算することにより椎体像重心線を生成する椎体像重心線生成部と、
前記椎間像に基づいて前記複数の椎間像重心位置を演算することにより椎間像重心線を生成する椎間像重心線生成部と、
を含み、
前記重心線は前記椎体像重心線と前記椎間像重心線とを含む、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。
請求項６記載の装置において、
前記椎体像重心線と前記椎間像重心線とを相互に視覚的に識別できるように、前記重心線が生成される、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。
請求項６記載の装置において、
前記識別部は前記二次元画像に対して設定される関心領域に基づいて前記椎体像及び前記椎間像を識別する、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。
請求項１記載の装置において、
前記二次元画像に基づいて前記被検部位の体軸を演算する体軸演算部を含み、
前記二次元画像上に前記診断支援像と共に前記体軸が表示される、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。
請求項９記載の装置において、
前記体軸演算部は、
前記二次元画像に含まれる被検部位像の一方の輪郭線及び他方の輪郭線を検出する手段と、
前記被検部位の一方の輪郭線及び他方の輪郭線に基づいて前記体軸を演算する手段と、
を含むことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。
請求項１０記載の装置において、
前記二次元画像に基づいて前記二次元画像に含まれる脊椎像の一方の輪郭線及び他方の輪郭線を検出する手段を含み、
前記二次元画像上に、前記診断支援像、前記体軸、前記脊椎像の一方の輪郭線、及び、前記脊椎像の他方の輪郭線が表示される、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。