JP6204155B2 - 医療用ｘ線測定装置及び検出値列処理方法 - Google Patents

医療用ｘ線測定装置及び検出値列処理方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6204155B2
JP6204155B2 JP2013233240A JP2013233240A JP6204155B2 JP 6204155 B2 JP6204155 B2 JP 6204155B2 JP 2013233240 A JP2013233240 A JP 2013233240A JP 2013233240 A JP2013233240 A JP 2013233240A JP 6204155 B2 JP6204155 B2 JP 6204155B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
detection value
pixel
pixel column
ray
column pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013233240A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015093001A (ja
Inventor
宮本　高敬
高敬 宮本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2013233240A priority Critical patent/JP6204155B2/ja
Priority to CN201410645564.0A priority patent/CN104622488B/zh
Publication of JP2015093001A publication Critical patent/JP2015093001A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6204155B2 publication Critical patent/JP6204155B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Description

本発明は医療用Ｘ線測定装置に関し、特に、検出値列に対する画素列の設定に関する。
医療用Ｘ線測定装置として、Ｘ線組織診断装置、Ｘ線撮影装置、Ｘ線ＣＴ装置等が知られている。以下においては、Ｘ線組織診断装置の一種である骨密度測定装置をとりあげ、それについて説明する。
骨密度測定装置は、一般に、二重エネルギーＸ線吸収法（ＤＥＸＡ法）に基づいて被検体内の骨について骨密度を測定及び演算する装置である（特許文献１及び特許文献２を参照）。骨密度測定装置においては、例えば、ペンシルビーム状のＸ線が機械的に２次元走査され、それと並行して被検者を透過したＸ線が検出される。より詳しくは、ビーム走査を行いながら、低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線が交互に照射され、これにより、機械走査方向に交互に並んだ低エネルギーＸ線検出値（以下「Ｌ検出値」という。）及び高エネルギーＸ線検出値（以下「Ｈ検出値」という。）が取得される。
従来の骨密度測定装置においては、複数のＬ検出値及び複数のＨ検出値からなる２次元検出値アレイに対して、２次元画素アレイが固定的に設定されている。つまり、照射シーケンスは対象骨の位置や形状にかかわらず一定である。画素アレイを構成する各画素は、先に取得されたＬ検出値及び後に取得されたＨ検出値からなり、あるいは、先に取得されたＨ検出値及び後に取得されたＬ検出値からなる。画素単位で、それを構成するＬ検出値及びＨ検出値に基づいて、骨密度（単位面積当たりの骨塩量）が演算される。従来、骨密度測定装置の中には、２次元の広がりを有するファンビームや３次元の広がりを有するコーンビームを照射する装置がある。
特許第４９８０８６２号公報 特開２０１２−１９２１１８号公報
従来の骨密度測定装置においては、上記のように、各画素は、先に取得されたＬ検出値（又はＨ検出値）及び後に取得されたＨ検出値（又はＬ検出値）により構成される。個々の画素内において、２つの検出値の取得座標は、厳密には、互いに一致していない。機械走査速度やエネルギー切替周期にも依るが、それらの座標間に一定の差がある。それ故、画素内部に骨と軟組織との間の境界が含まれる場合、当該画素について演算される骨密度あるいは骨密度に基づいて判定される組織種別が正確な値ではなくなってしまうおそれがある。その問題を回避するために、骨領域内における境界（輪郭）付近の画素を演算対象から一律に除外すると、骨密度演算範囲が小さくなってしまう。つまり、計測に利用できる有効画素数が少なくなってしまう。マウスやラット等の小動物の骨は非常に小さいので、それに対して演算範囲を設定する場合、その演算範囲をできるだけ大きくしたいとの要請があるが、上記の一律除外はそのような要請に反する結果を招くものである。
従来の骨密度測定装置は、一般に、骨密度画像あるいは骨密度分布に基づいて骨領域の輪郭つまり骨と軟組織の境界を自動的に判定する機能を備えている。しかし、その判定は画素を最少単位とするものである。よって、境界判定の分解能を高めることが求められている。骨密度測定装置以外の医療用Ｘ線測定装置においても境界判定の分解能を高めることが求められている。
なお、特許文献２には、画素単位で求められるＬ検出値及びＨ検出値に相当する情報を表示することが可能な骨密度測定装置が開示されている（同文献の図２及び図３参照）。しかしながら、同文献には、検出値単位あるいは半画素単位での境界判定については開示されていない。また、境界に応じて画素列又は画素アレイを事後的に適応的に設定することについても記載されていない。
本発明の目的は、医療用Ｘ線測定装置において、検出値列に対して画素列（複数の演算用検出値ペア）を適応的に設定できるようにすることにある。あるいは、注目組織に属する有効画素数を増大できるようにすることにある。
本発明に係る医療用Ｘ線測定装置は、Ｘ線エネルギーを切り換えながら被検体を透過するＸ線ビームを走査することにより、ビーム走査方向に交互に配列された複数の低エネルギーＸ線検出値及び複数の高エネルギーＸ線検出値からなる検出値列を取得する取得手段と、前記検出値列に対して、第１画素列パターン及び第２画素列パターンを含む画素列パターン群の中から選択された画素列パターンを設定する設定手段と、前記特定の画素列パターンが適用された画素列における画素ごとに当該画素を構成する検出値ペアに基づいて演算値を演算する演算手段と、を含み、前記第１画素列パターンにおける各画素を構成する検出値ペアは、前記ビーム走査方向において先に存在する低エネルギー検出値とその直後に存在する高エネルギー検出値とからなり、前記第２画素列パターンにおける各画素を構成する検出値ペアは、前記ビーム走査方向において先に存在する高エネルギー検出値とその直後に存在する低エネルギー検出値とからなる、ことを特徴とするものである。望ましくは、前記第１画素列パターンと前記第２画素列パターンは前記ビーム走査方向に半画素分シフトした関係にある。
上記構成によれば、被検体に対するＸ線ビームの走査により検出値列が取得される。Ｘビームは、望ましくは、ファンビームである。ペンシルビームやコーンビームが走査されてもよい。検出値列は、ビーム走査方向に交互に並んだ複数の低エネルギーＸ線検出値及び複数の高エネルギーＸ線検出値により構成される。従来においては、検出値列に対して、骨密度等を演算する検出値ペア（画素）が固定的に設定されていたが、上記構成によれば、検出値ペア（画素）を適応的に設定することが可能である。すなわち、状況に応じて、第１画素列パターン及び第２画素列パターンを含む複数の画素列パターンの中からいずれかの画素列パターンを選択することができる。例えば、注目組織内に属する有効画素がより多くなるように画素列パターンを選択するのが望ましい。いずれにしても、事後的な画素列パターンの設定によれば、画一的な画素列パターンの設定で生じる問題を解消又は軽減することが可能である。画素列パターン群が第１画素列パターンと第２画素列パターンの２つにより構成されてもよいが、更に第３画素列パターン等を含んで構成されてもよい。第３画素列パターンは例えば第１画素列パターンと第２画素列パターンを合体した２倍の解像度を有するパターンであってもよい。
上記の各検出値は、検出強度を示す値、減衰量を示す値、その他であってもよい。演算値は、骨密度であるのが望ましいが、脂肪量を示す値、その他であってもよい。なお、検出値列に対して第１画素パターンを適用することにより、１次元画像を構成し、同時に、同じ検出値列に対して第２画素パターンを適用することにより、別の１次元画像を構成し、両者を比較、評価してもよい。
望ましくは、前記設定手段は、注目組織の輪郭に基づいて、前記検出値列に適用する画素列パターンを選択する。注目組織の輪郭（境界）は、例えば、検出値列を解析することにより特定される。他の画像に基づいて注目組織の輪郭が特定されてもよい。また、その輪郭をマニュアル指定することも可能である。注目組織の輪郭が特定されれば、それを基準として、注目組織内により多くの画素を設定することが可能となる。検出値列に基づいて境界を判定する場合、画素単位ではなく検出値単位で組織種別を判定し、組織種別の切り替わりが特定された場合に、それをもって境界であると判定してもよい。この方法によれば、画素単位で境界判定を行う場合よりも判定分解能を二倍に高められる。
望ましくは、前記検出値列に対して複数の隣接検出値ペアを設定し、隣接検出値ペアごとに前記注目組織の輪郭の有無を判定する判定手段を含み、前記判定手段は、前記隣接検出値ペアにおける低エネルギーＸ線検出値に基づいて組織種別を判定する第１判定手段と、前記隣接検出値ペアにおける高エネルギーＸ線検出値に基づいて組織種別を判定する第２判定手段と、前記隣接検出値ペアについての前記第１判定手段の判定結果及び前記第２判定手段の判定結果に基づいて、前記注目組織の輪郭の有無を判定する総合判定手段と、を含む。望ましくは、第１判定手段の判定結果と第２判定手段の判定結果とが突き合わせられ、両者の不一致をもって境界の存在が特定される。
望ましくは、前記取得手段は、前記被検体の一方側に配置され、Ｘ方向に走査されかつＹ方向に広がるＸ線ファンビームを発生するＸ線発生ユニットと、前記被検体の他方側に配置され、前記被検体を透過したＸ線ファンビームを検出するＸ線検出ユニットと、を含み、前記Ｘ線ファンビームの走査により前記Ｙ方向に並ぶ複数の検出値列からなる２次元検出値アレイが構成され、前記設定手段は、前記検出値列ごとにそれに適用する画素列パターンを個別的に選択する。この構成によれば、検出列単位で画素パターンを選択できるから、注目画素に属する有効画素の個数を増大できる。
望ましくは、前記演算手段は、前記２次元検出値アレイに対応する２次元演算値アレイを生成する演算部と、前記２次元演算値アレイを補間処理することにより、表示画像を構成する画素アレイを生成する補間処理部と、を含む。望ましくは、前記注目組織は骨であり、前記演算値は骨密度である。
本発明に係る画素列処理方法は、Ｘ線エネルギーを切り換えながら被検体を透過するＸ線ビームを走査することにより取得された検出値列を処理する方法であって、前記検出値列は、ビーム走査方向に交互に配列された複数の低エネルギーＸ線検出値及び複数の高エネルギーＸ線検出値からなり、当該方法は、前記検出値列に対して、第１画素列パターン及び第２画素列パターンを含む画素列パターン群の中から選択された画素列パターンを設定する設定工程と、前記特定の画素列パターンが適用された画素列における画素ごとに当該画素を構成する検出値ペアに基づいて演算値を演算する演算工程と、を含み、前記第１画素列パターンにおける各画素を構成する検出値ペアは、前記ビーム走査方向において先に存在する低エネルギー検出値とその直後に存在する高エネルギー検出値とからなり、前記第２画素列パターンにおける各画素を構成する検出値ペアは、前記ビーム走査方向において先に存在する高エネルギー検出値とその直後に存在する低エネルギー検出値とからなる、ことを特徴とするものである。この方法はプログラムの機能として実現でき、その場合、プログラムは記憶媒体又はネットワークを介して情報処理装置にインストールされる。
本発明によれば、医療用Ｘ線測定装置において、状況に応じて柔軟に画素列（演算用の検出値ペア）を設定できる。あるいは、注目組織に属する画素数を増大できる。
骨密度測定装置の第１例を示す図である。 ２次元検出値アレイに対して設定された２次元画素アレイを示す図である。 ファンビームの機械走査を説明するための図である。 ペンシルビームの機械走査を説明するための図である。 境界判定方法の第１例を示す図である。 図５に示した境界判定方法における判定条件を示す図である。 境界判定方法の第２例を示す図である。 図７に示した境界判定方法における判定条件を示す図である。 画素列設定の第１例を示す図である。 画素列設定の第２例を示す図である。 画素列設定の第３例を示す図である。 画素列設定の第４例を示す図である。 比較例としての２次元画素アレイを示す図である。 境界に応じて適応的に設定された２次元画素アレイを示す図である。 ２次元画素アレイに対する補間処理及びリサンプリング処理を説明するための図である。 後側の境界に基づく画素アレイの設定を説明するための図である。 前側の境界及び後側の境界に基づく画素アレイの設定を説明するための図である。 骨密度測定装置の第２例を示す図である。 プリスキャンを説明するための図である。 プリスキャン結果に基づく２次元画素アレイの第１設定例を示す図である。 プリスキャン結果に基づく２次元画素アレイの第２設定例を示す図である。 プリスキャン結果に基づく２次元画素アレイの第３設定例を示す図である。 プリスキャン結果に基づく２次元画素アレイの第４設定例を示す図である。 フィルタの具体例を示す図である。 本スキャンを説明するための図である。 周期可変型の照射シーケンスの一例を示す図である。 骨密度測定装置の第３例を示す図である。 前処理部の構成例を示す図である。 前処理条件を説明するための図である。 比較例としての２次元画素アレイを示す図である。 置換処理が施された２次元画素アレイを示す図である。 置換処理の第１例を示す図である。 置換処理の第２例を示す図である。 置換処理の第３例を示す図である。 二倍の解像度を有する骨密度画像を示す図である。
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。
（１）骨密度測定装置の第１例（装置構成、境界判定及び画素アレイの事後設定についての説明）
図１には、骨密度測定装置の第１例が概念図として示されている。骨密度測定装置は医療用Ｘ線測定装置であり、被検体に対してＸ線を照射することにより骨密度画像を形成する装置である。骨密度は一般に単位面積当たりの骨塩量である。本実施形態においては、ＤＥＸＡ法に基づいて骨密度が測定及び演算されている。
図１において、骨密度測定装置は、大別して、測定ユニット１０及び演算制御ユニット１２からなる。測定ユニット１０は、例えば、Ｘ線管理区域内に設置される。演算制御ユニット１２は、例えば、情報処理装置により構成される。
最初に、測定ユニット１０について説明する。図１に示すように、撮影台１４の天板１４Ａ上に被検体１６が載せられている。被検体１６は、測定対象となる骨１６Ａを有している。その骨１６Ａは、例えば、腰椎、大腿骨等である。測定ユニット１０は、下部１８と上部２０とを有している。下部１８について説明すると、天板１４Ａの下方には発生器２４が水平運動可能に設けられている。発生器２４はＸ線を発生するＸ線発生管２６を有している。発生器２４の上側には、図１に示す例において、フィルタユニット２８が設けられている。フィルタユニット２８と共にシャッタユニットが設けられてもよい。Ｘ線発生管２６に対しては高電圧源３０から電圧が供給されている。具体的には、Ｘ線発生管２６に対して、制御信号３１に従ったタイミングで、低電圧及び高電圧が交互に印加されている。これによって、Ｘ線発生管２６において、低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線が交互に生じる。図示されていないコリメータ及びフィルタユニット２８の作用により、図１に示す構成例において、２次元ビームとしてのファンビーム３２が形成されている。ファンビーム３２は、下方から上方へ広がるビームであり、すなわち面状のビームである。フィルタユニット２８は、回転駆動されるフィルタ板を備え、そのフィルタ板は低エネルギーＸ線用フィルタ部材及び高エネルギーＸ線用フィルタ部材を備えている。Ｘ線の種類に応じて、それに対応する適切なフィルタがＸ線通過経路上に挿入される。フィルタユニット２８は後述する制御部４４によって制御されている。
下部１８は走査機構２２を有している。その動作は制御部４４によって制御されている。本実施形態においては、発生器２４を含む下部可動体と、後述する検出器３４を含む上部可動体とがともにＸ方向すなわち図１において紙面垂直方向に機械的に走査されている。そのような機械的走査は走査機構２２によって行われている。ファンビーム３２をＸ方向に走査することにより、角錐状の照射領域が形成される。ちなみに、Ｙ方向はファンビームの広がり方向であり、Ｚ方向はＸ線の照射方向、より詳しくはファンビーム中心線が向く方向である。Ｘ線発生を上部で行い、Ｘ線検出を下部で行うようにしてもよい。
上部２０について説明すると、上部２０は検出器３４を有している。検出器３４は、ファンビーム３２の広がり方向つまりＹ方向に沿って設けられた複数の検出セル（センサ）を有する。各検出セルは個別的にＸ線の検出を行うものである。例えば約５００個の検出セルが１次元配列されている。よって、それらによってＹ方向すなわちファンビームの広がり方向に並んだ複数の検出値からなる検出値列が取得される。Ｘ方向の各位置においてＸ線の照射を順次行うことにより、Ｘ方向の各位置において検出値列が取得される。ただし、上述したように低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線が交互に照射されるため、低エネルギーＸ線検出値列（Ｌ検出値列）及び高エネルギーＸ線検出値列（Ｈ検出値列）が交互に取得されることになる。
ファンビーム３２のＸ方向の機械走査に伴い、検出器３４がＸ方向に機械走査される。ファンビームに代えてペンシルビームを利用することも可能である。この場合においてはペンシルビームが２次元的にジグザグスキャンされる。また、幅の狭いファンビームを２次元的にジグザグスキャンさせるようにしてもよい。更に、コーンビームを利用することも可能である。
なお、図１に示す構成例においては、撮影台１４と下部１８は互いに別体に構成されている。ただし、それらを一体化するようにしてもよい。
次に、容器の演算制御ユニット１２について説明する。演算制御ユニット１２は上述したように情報処理装置、例えばパーソナルコンピュータにより構成される。演算制御ユニット１２は、測定ユニット１０の制御を行うと共に、測定ユニット１０によって取得されたデータを処理するものである。演算制御ユニット１２が実行する各処理は図１に示す構成例においてソフトウェアの機能として実現されている。図１においては、各処理がブロックとして示されている。
データメモリ３６には、複数の検出値列が格納される。それらによって２次元検出値アレイが構成される。２次元検出値アレイは、Ｘ方向に沿って交互に配置された複数のＬ検出値列と複数のＨ検出値列とからなる。９０度見方を変えると、２次元検出値アレイにおいて、Ｙ方向に沿って並んだ複数の検出値列を観念し得る。その場合における個々の検出値列は、Ｘ方向に並んだ複数の検出値からなり、具体的には、Ｘ方向に交互に配置された複数のＬ検出値及び複数のＨ検出値からなるものである。そのような検出値列に対して複数の画素が定義される。検出値列及び画素列については後に詳述する。
境界判定部３８は、２次元検出値アレイに基づいて境界を判定するモジュールである。画素アレイ設定部４２は、境界判定部３８の判定結果に基づいて、つまり判定された境界に基づいて、２次元検出値アレイに対して２次元画素アレイを定義又は設定するモジュールである。境界判定部３８及び画素アレイ設定部４２の作用については後に詳述する。
骨密度演算部４０は、画素アレイ設定部４２によって設定された２次元画素アレイを構成する各画素毎に、具体的には骨領域内に属する各有効画素毎に、骨密度を演算するモジュールである。その場合においては、各画素を構成する一対の検出値（Ｌ検出値及びＨ検出値）が参照される。本実施形態においては、上述したようにＤＥＸＡ法に従って骨密度が演算されている。当該方式を実現するために、骨密度演算に際しては、Ｘ線ビーム経路上に被検体を挿入しない状態において別途測定された測定結果が利用される。すなわち、被検体に対する測定に先立って、被検体による減弱を受けていない状態でのＸ線強度が計測される。これは被検体を挿入した状態における入射Ｘ線強度とみなせるものである。
図１に示す構成例においては、境界判定が上述したように２次元検出値アレイに基づいて実行されている。この場合において、各検出値は各検出セルの出力値である。ただし、境界判定が減衰量（減衰値）に基づいて実行されてもよく、またそれらに相当する他のデータに基づいて実行されてもよい。
骨密度は、RL− α・RHに比例する値として計算される。ここで、RL=ln(IOL/IL) , RH=ln(IOH/IH) , α= RL / RHである。但し、各値は以下のとおりである。αは軟組織領域(骨領域以外)で計測される係数である。
IOL：低エネルギーＸ線の入射強度
IOH：高エネルギーＸ線の入射強度
IL：低エネルギーＸ線の出射強度(骨と軟部組織が存在する領域での検出値)
IH：高エネルギーＸ線の出射強度(骨と軟部組織が存在する領域での検出値)
上述したＬ検出値及びＨ検出値は例えばIL及びIHである。但し、それらに相当する値、例えば、RL及びRHを用いることも可能である。
図１において、制御部４４は骨密度測定の制御を実行するモジュールである。また、制御部４４は、演算範囲（関心領域）内で平均骨密度の演算を行う機能、等を有している。ちなみに、演算範囲は骨密度演算部４０又は制御部４４により設定される。入力部４６は検査者において操作されるものである。表示部４８は骨密度画像等が表示されるディスプレイである。
図２には、２次元検出値アレイ５０に対して設定される２次元画素アレイ６２が示されている。まず２次元検出値アレイ５０について説明する。２次元検出値アレイ５０は、Ｘ方向に並んだ複数の検出値列５２,５４により構成される。個々の検出値列５２は、Ｙ方向に並んだ複数のＬ検出値５６により構成される。個々の検出値列５４は、Ｙ方向に並んだ複数のＨ検出値５８により構成される。すなわち、低エネルギーＸ線の照射と高エネルギーＸ線の照射とを繰り返し行いながら、ファンビームをＸ方向に走査することにより、Ｌ検出値列５２とＨ検出値列５４とが交互に取得され、その結果として、２次元検出値アレイ５０が構成される。
別の見方をすると、２次元検出値アレイはＹ方向に並んだ複数の検出値列６０によって構成されるものである。その場合、個々の検出値列６０は、Ｘ方向に交互に並んだ複数のＬ検出値及び複数のＨ検出値からなる。このような２次元検出値アレイ５０に対して、図１に示した骨密度測定装置によれば、検出値列６０毎に、そこに含まれる境界の位置に応じて、画素列６４を適応的に設定することが可能である。すなわち、後に説明するように個々の検出列６０毎に、第１画素列パターン及び第２画素列パターンの中から、境界の位置に適合する画素列パターンを選択することが可能である。
各画素列６４は、Ｘ方向に並ぶ複数の画素６３により構成される。各画素６３は、Ｌ検出値及びＨ検出値により構成される。すなわち、検出値ペアにより構成される。ただし、ペア種類として２つがある。すなわち、Ｘ方向の正の向きにおいて先に存在するＬ検出値とその直後に存在するＨ検出値とからなるＬＨペアと、同じくＸ方向の正の向きにおいて先に存在するＨ検出値とその直後に存在するＬ検出値とからなるＨＬペアと、がある。第１の画素列パターンは密に連結した複数のＬＨペアによって構成される。第２の画素列パターンは密に連結したＨＬペアによって構成される。図１に示した構成例によれば、個々の画素列６０毎に、境界の位置に応じて、第１の画素列パターン又は第２の画素列パターンを選択することが可能である。その具体的な内容については後に詳述するが、画素列６０毎に画素列パターンを適応的に選択すれば、対象骨の形態に応じて最適な２次元検出値アレイ５０を構成することが可能である。
ちなみに、境界判定にあたって、本実施形態においては検出セルの出力値が利用されているが、上述したように減衰量等に基づいて境界の判定が行われてもよい。図２に示した例においては、単一の画素列６０毎に画素列パターンが選択されていたが、複数の画素列を単位として画素列パターンが選択されてもよい。いずれにしても、画素列パターンの選択という手法を適用することにより、従来よりも骨密度演算の対象となる有効画素数を増大でき、あるいは、測定の精度や再現性を従来よりも向上することが可能である。
図３には、ファンビームの機械走査が概念的に示されている。符号３４は検出器を示しており、それはＹ方向に並んだ複数の検出セル３４ａにより構成される。そのような検出器３４が対象骨６６を横切るようにＸ方向に機械的に走査されると、矩形のスキャンエリア６５が構成される。
図４にはペンシルビームの機械走査が示されている。符号６８がペンシルビームを模式的に表している。そのようなペンシルビーム６８が対象骨７０に対して２次元的にスキャンされる。符号７２はその場合におけるジグザグスキャン経路を表している。ジグザグスキャン経路７２は、Ｘ方向正向きのスキャンに相当する経路部分７２−１と、Ｙ方向正向きのスキャンに相当する経路部分７２−２と、Ｘ方向負向きのスキャンに相当する経路部分７２−３と、Ｙ方向正向きのスキャンに相当する経路部分７２−４と、を有する。もっとも、図４の構成において、例えば、Ｘ方向が主走査方向に対応し、Ｙ方向が副走査方向に対応する。もっとも、ジグザグスキャン経路７２を９０度回転させるようにしてもよい。
次に、図５乃至図８を用いて、境界判定方法について説明する。
図５には、境界判定の第１例が示されている。図５において、左から右への方向がＸ方向の正の向きに対応している。（Ａ）には１つの選択候補としての第１画素列パターンが示されており、（Ｂ）はもう１つの選択候補としての第２画素列パターンを示している。（Ｃ）はＸ方向に沿って並んだ複数の検出値からなる検出値列を示しており、それは具体的には交互に並んだ複数のＬ検出値５６と複数のＨ検出値５８とからなる。（Ｄ）は隣接検出値ペアを単位とした境界の判定を表している。（Ｄ）に示されるように、検出値列に対しては、互いに半分ずつ重複した関係をもって複数の検出値ペアが多重的に設定されている。境界判定条件については後に図６を用いて説明する。
図５に示す例においては、Ｌ検出値５６に基づく組織種別の判定結果と、Ｈ検出値５８に基づく組織種別の判定結果とが互いに突き合わされ、それらが一致した場合に「境界無し」が判定されており、それらが不一致である場合に「境界有り」が判定されている。
具体的には、符号７４で示した判定ブロックにおいて、境界無しが判定されており、符号７６で示した判定ブロックにおいて、境界有り７８が判定されている。従来においては画素単位で境界が判定されていたが、図５に示す手法では、結果として検出値単位で境界を判定することが可能である。つまり、従来よりも二倍の分解能で境界の有無を判定することが可能である。境界有りが判定された場合（符号７８）、それ以後の判定プロセスを省略するようにしてもよい。もちろん、それ以後の判定プロセスを実行して、次の境界を判定するようにしてもよい。
境界有りが判定された場合（符号７８）、それに基づいて各種の処理を実現することが可能である。例えば、判定された境界に基づいて骨領域を認定した上で（符号８０）、認定された骨領域に対して画像処理や計測を実行するようにしてもよい（符号８２）。あるいは、判定された境界に基づいて、骨密度演算のための画素列の設定を行うようにしてもよい（符号８４）。そのような画素列に従って画素毎に骨密度が演算され、それらに基づき、骨密度画像が構成されてもよい（符号８６）。上記のように、図５に示した構成例によれば、判定された境界の位置に基づいて、２つの画素列パターンの内で最適な画素列パターンを選択し得る。２つの画素列パターンは半画素分だけ互いにＸ方向にシフトした関係にある。画素列パターンの選択により、骨領域に属する有効画素数の増大を図れる。
図６には、図５に示した境界判定方法における判定条件が例示されている。符号８８は、Ｌ検出値に基づく判定結果を示しており、符号９０はＨ検出値に基づく判定結果を示している。符号９２は総合的な判定結果を示している。符号９４及び９６で示すように、２つの個別判定結果が互いに一致する場合、総合的判定においては２つの個別判定結果がそのまま採用される。一方、２つの個別判定結果が不一致となる場合、符号９８で示すように、境界が判定される。すなわち境界有りが判定される。
図７及び図８を用いて境界判定の第２例について説明する。図７において、（Ａ）には１つの選択候補としての第１画素列パターンが示されており、（Ｂ）にはもう１つの選択候補としての第２画素列パターンが示されている。（Ｃ）には検出値列が示されている。（Ｄ）には境界判定方法が模式的に示されている。
境界判定に先立って、隣接検出値ペア５６，５８に基づいて骨密度が演算される（符号８８）。この場合、軟組織については骨密度に相当する値が演算される。符号９０で示すブロックにおいては、隣接検出値ペアを構成する個々の検出値５６，５８に基づいて組織種別が判定される。また、骨密度に基づいて組織種別が判定される。そして、３つの個別的な判定結果を相互に突き合わせることにより、最終的に組織種別が判定される。判定条件については後に図８を用いて説明する。図７に示す例では、３つの個別判定結果に基づいて、軟組織、骨及び境界の中のいずれかの種別が判定されている。境界が判定された場合、その境界が判定された位置に基づいて、骨領域が認定され（符号９８）、骨領域に対して画像処理等が実行される（符号１００）。
図８には、図７に示した境界判定方法における判定条件が示されている。符号１０２はＬ検出値に基づく判定結果を示しており、符号１０４はＨ検出値に基づく判定結果を示しており、符号１０６は骨密度に基づく判定結果を示している。更に、符号１０８は総合的な判定結果を示している。符号１１０で示すように、３つの個別的な判定結果１０２,１０４,１０６がいずれも骨である場合、符号１０８で示す総合的判定において、骨が判定される。一方、それ以外の場合においては、骨以外であることすなわち軟組織が判定される（符号１１２参照）。もっとも、３つの個別判定結果がいずれも軟組織を示す場合に軟組織を総合的に判定し、それ以外においては真偽不明を判定する等の各種のバリエーションが考えられる。骨密度演算の目的や要求する精度等に応じて判定条件を定めるのが望ましい。
以上のように、多重的に設定される複数の検出値ペアに基づいて境界を判定することにより、非重複関係をもって設定される複数の画素に基づく境界の判定に比べて、二倍の分解能を実現することが可能である。
（２）画素アレイの設定例の説明
次に、図９乃至図１７を用いて２次元画素アレイの設定方法について説明する。図９乃至図１２には境界の位置に応じた画素列の設定例が示されている。まず図９を用いて第１例について説明する。
図９において、（Ａ）は区間信号を示している。図９において横方向がＸ方向に対応している。区間信号において、シンボル“Ｌ”は低エネルギーＸ線照射期間を表しており、シンボル“Ｈ”は高エネルギーＸ線照射期間を表している。（Ｂ）は組織種別を表しており、すなわちＸ方向に存在する組織の内容を示している。ここにおいて、軟組織と骨との間に実境界１１０が存在している。その実境界１１０はＨ区間からＬ区間へ切り替わる地点（立ち下がり点）に一致している。
（Ｃ）にはＬ検出値の並びが示されている。それらは軟組織と骨とを弁別するための閾値１１２と比較される。閾値１１２よりもＬ検出値が大きければ軟組織と判定され、小さければ骨と判定される。（Ｄ）はＨ検出値の並びを示している。それらは閾値１１４と比較される。閾値１１４よりも大きなＨ検出値については軟組織が判定され、それよりも小さなＨ検出値については骨が判定される。
Ｘ方向に沿って評価対象として複数の検出値ペアが定義される。その中で検出値ペア１１６に着目すると、Ｘ方向正向きで先に（上流側に）存在するＨ検出値１１８については軟組織が判定されており、一方、その直後に（下流側に）存在するＬ検出値１２０については骨が判定されている。この結果、２つの個別判定結果が不一致となり、２つの検出値間における境界の存在が判定される。それを表したものが（Ｅ）である。すなわち、そこには、個々の判定結果が示されており、最初において軟組織１２２が判定された上で、そこから骨１２４へ切り替わる地点として、境界（区間間境界）１２６が判定されている。そして、（Ｆ）で示すように境界１２６の位置に応じて、いずれかの画素列パターンが選択され、それが設定される。
具体的には、第１画素列パターン及び第２画素列パターンの中から、骨領域内に属する有効画素ができるだけ多くなるように、特定の画素列パターンが選択される。図９に示す例では、（Ｆ）に示すように、複数のＬＨペアからなる第１画素列パターンが選択されている。図９に示す例において、仮に、複数のＨＬペアからなる第２画素列パターンを選択してしまうと、特定画素の丁度真ん中の位置に実境界１１０を存在させてしまうことになる。これに対して、図９に示した例では、実境界１１０の位置を基準として第１画素列パターンが設定されているので、有効画素数を増大できる。
第１画素列パターンが設定されると、（Ｇ）に示すように、その画素列を構成する各画素ごとに骨密度が演算される。軟組織においては骨密度値に相当する演算値が求められるが、それは平均骨密度の演算等において無視される。なお、符号１２８は組織種別を判別する閾値を示しており、それを上回った値についてだけ骨が判定される。もっとも、図９に示す例では、個々の検出値を基礎として総合的判定を行えるので、骨密度に基づく組織種別の判定は必ずしも行う必要はない。ちなみに、図９等において示すＬ検出値の並び及びＨ検出値の並びは説明用の例示である。
図１０には、第２例が示されている。なお、図９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。図１０に示す例では、（Ｂ）で表すように、軟組織と骨との間の実境界１３０が上記立ち下がり点よりも若干Ｌ期間内に入り込んでいる。このような場合において、（Ｃ）及び（Ｄ）で示す検出値列に着目すると、特に、検出値ペア１３２に着目すると、Ｈ検出値１３４については軟組織が判定されており、Ｌ検出値１３６については骨が判定されている。その結果、（Ｅ）で示すように立ち下がり点に相当する位置に境界（区間間境界）１４２が判定されている。つまり、それよりも上流側において軟組織１３８が判定されており、それよりも下流側において骨１４０が判定されている。この結果、（Ｆ）で示すように、図９に示した第１例と同様、第１画素列パターンが選択され、それが設定されている。もっとも、（Ｇ）に示されている骨密度列において、画素ｎに着目すると、その骨密度は、図９に示した画素ｎについての骨密度よりも若干下がっている。その下降の大きさに応じて、例外的処理を適用するようにしてもよい。
図１１には、第３例が示されている。図１１において、図９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例においては、（Ｂ）で示すように、実境界１３２が、Ｌ区間の後半（立ち下がり点から離れた地点であり、次の立ち上がり点に近い地点）に存在している。（Ｃ）及び（Ｄ）で示される検出値列において、特に検出値ペア１３４に着目すると、符号１３６で示すＬ検出値については、軟組織が判定されており、符号１３８で示すＨ検出値については、骨が判定されている。すなわち、２つの個別判定結果が互いに不一致となり、それにより総合判定の結果として境界が判定される。この場合、（Ｅ）に示すように、区間信号（（Ａ）参照）における立ち上がり点に一致する地点で、境界１４４が判定される。それ以前において軟組織１４０が判定され、それ以降において骨１４２が判定される。図９及び図１０に示した第１例及び第２例との対比において、実境界１３２の位置がＸ方向正の向きへよりシフトした結果、最終的に判定された境界１４４の位置が検出値１個分すなわち半画素分だけシフトしている。
図１２には第４例が示されている。図１２においても、図９等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４例においては、（Ｂ）に示すように立ち上がり点の位置に境界１４６が存在している。（Ｃ）及び（Ｄ）に示す検出値列において、特に検出値ペア１４８に着目すると、Ｌ検出値１５０については軟組織が判定されており、Ｈ検出値１５２については骨が判定されている。すなわち、そこにおいて２つの個別判定結果に不一致が生じ、その結果として、境界１６０が判定されている。判定された境界１６０は、（Ａ）における立ち上がり点に一致している。
以上のように、上記手法によれば、半画素を単位として境界を検出することができ、それに基づいて画素パターンを適切に設定することが可能である。例えば、注目組織である特定骨内に、より多くの計測用画素（有効画素）を設定することが可能である。特に計測対象が小さいような場合に、計測精度を向上することが可能である。
図１３には、比較例としての２次元画素アレイ１６４が示されている。この２次元画素アレイ１６４は、２次元検出値アレイ５０に対して設定されたものである。２次元検出値アレイ５０は、上述したように、Ｘ方向に並ぶ複数の検出値列により構成される。それらは、複数のＬ検出値列５２と複数のＨ検出値列５４とからなる。２次元検出値アレイ５０に対して別の見方をすると、２次元検出値アレイ５０は、Ｙ方向に並ぶ複数の検出値列の６０の集合体であり、その場合における個々の検出値列６０はＸ方向に交互に並ぶ複数のＬ検出値及び複数のＨ検出値からなる。ちなみに、符号３４は検出器を表している。
以上のような２次元検出値アレイ５０に対して従来においては画一的に２次元画素アレイ１６４が設定されている。境界１６２の位置及び形状にかかわらず、一律に個々の画素を設定すると、有効画素１６８の個数を増大することができない。ちなみに、符号１６６は無効画像すなわち骨領域内の画素とは認識されない画素を示している。
以上のような状況において、上述した画素パターンの適応的選択法を適用することにより、図１４に示すような２次元画素アレイ１６６を設定することが可能である。なお、図１４において、図１３に示した構成と同一の構成には同一符号を付してある。２次元画素アレイ１６６は、Ｙ方向に並ぶ複数の検出値列１７０,１７２により構成されている。そこにおいて、画素列１７０は、第１画素列パターンを有する画素列であり、画素列１７２は、第２画素パターンを有する画素列である。第１画素パターンは、複数のＬＨペアの集合体であり、第２画素パターンは、複数のＨＬペアの集合体である。Ｙ方向における各位置の画素列ごとに、Ｘ方向における境界１６２の位置に応じて、２つの画素列パターンの中から適切な画素列パターンが選択される。これにより、骨領域内における有効画素１６８の個数を増大することが可能である。これにより計測の精度を高められる。
図１５には、補間処理及びリサンプリング処理が示されている。（Ａ）はパターン設定後の２次元画素アレイ１６６が示されている。それに基づく直接的な計測あるいは直接的な画像処理が困難である場合、２次元画素アレイ１６６に対して符号１７４で示すような補間処理及びリサンプリング処理を適用するのが望ましい。このような処理結果が（Ｂ）に示す２次元画素アレイ１７６である。それは両方向に規則性をもったアレイである。
図１６には、後側の境界１７８に基づく２次元画素アレイ１８０の設定が示されている。符号１８２で示すハッチが付された各ブロックは骨領域に属する有効画素を示している。Ｙ方向の各位置において、Ｘ方向における、後側の境界１７８の位置に応じて、適切な画素列パターンが選択される。すなわち、骨領域内に属する有効画素数がより多くなるように、画素パターンが選択される。なお、図１７に示されるように、前後２つの境界１８２,１８４内において有効画素がより多くなるように２次元画素アレイ１８６を定めるようにしてもよい。
（３）骨密度測定装置の第２例（プレスキャン、境界判定、照射シーケンスの適応的設定及び画素アレイの事前設定についての説明）
図１８には、骨密度測定装置の第２例が示されている。なお、図１に示した第１例で説明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。
図１８に示す第２例において、骨密度測定装置は大別して計測ユニット１８８と演算制御ユニット１９０とにより構成されている。測定ユニット１８８は、下部１９２と上部１９４とを有する。下部１９２は発生器１９６を有している。発生器１９６はＸ線発生管１９８を有する。また、発生器１９６の上側にはフィルタユニット２００が設けられている。フィルタユニット２００と共にシャッタユニットを設けるのが望ましい。この第２例においてはペンシルビーム２０３が生成されている。ペンシルビーム２０３はＸ方向及びＹ方向に機械的に走査される。そのための機構が走査機構２２である。
上部１９４は２次元的に走査される検出器２０２を有している。それはペンシルビーム２０３を受けるものである。走査機構２２は、下部可動体と共に、検出器２０２を備える上部可動体を機械的に走査する。
２次元データメモリ３６内には、後に説明する本スキャンの実行により取得された２次元検出値アレイが格納される。この第２例においては、本スキャンに先立ってプリスキャンが実行されている。そのスキャン結果であるプリスキャンデータが境界判定部２０４に送られている。このプリスキャンデータも２次元検出値アレイを構成する。境界判定部２０４は、プリスキャンデータに基づいて軟組織と骨との間の境界を判定する。その判定結果が制御部２０６に出力されている。
制御部２０６は、プリスキャンを制御する機能及び本スキャンを制御する機能を有しており、それらの機能が図１８において、プリスキャン制御部２０８及び本スキャン制御部２１０として示されている。
図１８に示された構成例において、プリスキャン実行時においては、低エネルギーＸ線が用いられ、対象物全体がペンシルビームによって２次元的に走査される。これにより、２次元検出値アレイがプリスキャンデータとして取得される。そのプリスキャンデータを解析することにより、骨の輪郭すなわち境界が事前に判定され、その判定された位置に基づいて本スキャンの実行条件が定められる。すなわち、骨領域内に有効画素ができるだけ多く属するように、本スキャン条件が定められる。これについては後に詳述する。
以上のように定められた本スキャン条件にしたがって、本スキャンが実行されると、２次元データメモリ３６内に複数のＬ検出値及び複数のＨ検出値からなる２次元検出値アレイが格納されることになる。そこで、骨密度演算部４０は、既に設定されている２次元画素アレイを構成する各画素ごとに、具体的には骨領域内の画素ごとに、当該画素を構成する検出値ペアに基づいて骨密度を演算する。
図１８に示した第２例においては、第１例とは異なり、プリスキャンによって境界を判定し、それに基づいて本スキャン条件つまり照射シーケンスあるいは２次元画素アレイを適応的に設定している。これについて以下に具体的に説明する。
図１９には、プリスキャンの一例が示されている。符号２１２は、スキャンエリアを示しており、そのエリアはペンシルビームを走査可能な最大の領域である。プリスキャンに当たっては、対象骨２１４が有する輪郭２１４Ａの形状に応じて、スキャン経路２１６が適応的に定められる。具体的に説明すると、最初に、符号２１６−１で示されるように、ペンシルビームがＸ方向正側へスキャンされ、そのスキャン過程において、エッジ検出手法を利用して境界（輪郭）２１４Ａの位置が特定される。境界２１４Ａが検出された場合、符号２１６−２で示すように、ペンシルビームがＸ方向負側へ動かされる。その場合において、予め定められた距離だけ移動が行われる。その後、符号２１６−３で示すように、Ｙ方向正側へ所定距離だけペンシルビームが動かされる。その地点から符号２１６−４で示すように、Ｘ方向正側へ再びペンシルビームが動かされる。そのスキャン過程において、エッジ検出が並行して実行され、対象骨２１４の境界２１４Ａの位置が特定される。以上のような、一連の部分的走査を繰り返すと、結果として、図１９に示すようなスキャン経路２１６が構成されることになる。
図４に示したように、スキャンエリアの全体にわたって一律にジグザグスキャン経路を設定すると、境界２１４Ａの特定にあたって長時間を要することになるが、図１９に示す手法によれば、境界２１４Ａの位置に応じてスキャン範囲を絞り込むことが可能であるので、プリスキャン時間を短縮化できるという利点を得られる。もっとも、対象骨２１４における両側の輪郭を特定する場合や、複雑な形状をもった骨の輪郭を特定する場合には、図４に示したようなジグザグスキャンによって対象骨全体の境界を特定するようにしてもよい。
以上のように境界が特定されると、Ｙ方向における各位置において、Ｘ方向における境界の位置に応じて画素列が定められる。その場合、骨領域内で画素列が最適化されるように画素列全体が調整される。画素列の設定方法について以下に具体例を用いて説明する。
図２０には、第１設定例が示されている。符号２１８は軟組織を示しており、符号２２０は骨を示している。それらの間に境界２２２が存在している。符号２２８は上述した２次元検出値アレイを示しており、符号２３０は２次元画素アレイを示している。
図２０に示されるように、Ｙ方向の各位置において、Ｘ方向に沿った画素列を定義するにあたり、境界２２２の内側につまり骨領域内にできる限り多くの有効画素が設定されるように、画素列が設定される。符号２２４は本スキャンにおけるＸ方向正側へのスキャンを示しており、符号２２６は本スキャンにおけるＸ方向負側へのスキャンを示している。いずれの場合においても、境界２２２を基準として画素列が定義されている。図２０において、紙面上側の４つの画素列はいずれも第１画素列パターンによって構成されており、紙面下側の３つの画素列はいずれも第２画素列パターンによって構成されている。図２０に示した第１例においては、Ｙ方向に並ぶ複数の画素列間において、Ｌ区間及びＨ区間の並びが一致している。この第１設定例によれば、本スキャンにおいて、Ｙ方向の各位置における照射シーケンスをかなり簡素化できるという利点を得られる。
図２１には、第２設定例が示されている。なお、図２０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。このことは後に説明する図２２及び図２３においても同様である。
図２１において、２次元検出値アレイ２３２に対して２次元画素アレイ２３４が設定されている。２次元画素アレイ２３４は、Ｙ方向に並んだ複数の画素列からなる。この第２設定例においては、上側の４つの画素列がいずれも第１画素列パターンによって構成されており、下側の３つの画素列も第１画素列パターンによって構成されている。すなわち、Ｙ方向の各位置において、境界２２２に基づいて、骨領域内にＬ区間及びＨ区間の並びを設定する場合に、境界２２２の右側（Ｘ方向正側）に最初にＬ区間が設定されるように照射シーケンスが定められている。但し、Ｙ方向の各位置において、少なくとも骨領域内では、区間ピッチが揃っている。このような第２設定例を採用する場合、画素列パターンの選択手法は必ずしも不要となる。その点において照射制御を簡素化できる。
図２２には第３設定例が示されている。２次元検出値アレイ２３６に対して、２次元画素アレイ２３８が設定されている。この第３設定例においては、Ｙ方向の各位置において、境界２２２の位置に応じて照射シーケンスがきめ細かく調整されており、すなわちＹ方向に沿って見た場合に複数の画素列がＸ方向において不揃いとなっている。逆に言えば、Ｙ方向の各位置において境界２２２に有効画素列の先頭画素が近接するように各照射シーケンスつまり各画素列が事前に設定されている。プリスキャンの実行結果に基づき境界２２２を事前に検出することにより、このようなきめ細やかな制御を実現できる。
図２３には、第４設定例が示されている。２次元検出値アレイ２４２に対して、２次元画素例２４４が設定されている。この第４設定例においては、２つの境界２２２，２４０に基づいて２次元画素アレイ２４４が設定されている。具体的には、２２４で示すＸ方向正側のスキャンに関しては、境界２２２を基準として画素列が設定されており、それとは反対側のＸ方向負側へのスキャン２２６に関しては、境界２４０を基準として画素列が設定されている。
以上の設定例、特に図２２及び図２３に示した設定例では、Ｘ方向におけるスキャンに際して、境界の位置に応じて、照射シーケンスが動的に可変設定される。特に、必要に応じて、走査速度及び照射期間（区間長）が可変設定される。これについては後に図２６に基づいて説明する。
図２４には、フィルタユニットに設けられるフィルタ板２４６が示されている。境界に基づく照射シーケンスの調整のためには、低速でフィルタ板を回転させるのが望ましい。図２４に示す例では、フィルタ板２４６が９個の低エネルギーＸ線用フィルタ部材２４８と９個の高エネルギーＸ線用フィルタ部材２５０とにより構成されている。それらの２種類のフィルタ部材２４８，２５０は円周方向に沿って交互に配列されている。このように多数のフィルタ板を設ければフィルタ板の回転速度を引き下げることが可能であり、回転速度の調整がし易くなる。図２４においては、円形のフィルタ板が示されていたが、ドラム状のフィルタ板を設けるようにしてもよい。
図２５には、本スキャンにおけるスキャン経路の一例が示されている。スキャンエリア２５４内には対象骨２５５が存在している。対象骨２５５の両側の輪郭がプリスキャンにより特定された場合、それに基づいて本スキャンの経路を設定するようにしてもよい。その一例が符号２５８で示されている。符号２５６はペンシルビームを表している。
スキャン経路２５８は、Ｘ方向正側へのスキャンに相当する経路部分２５８−１を有する。その経路部分２５８−１は、Ｘ方向負側の境界から所定距離にＸ方向負側へ下がった位置を始点とし、Ｘ方向正側の境界からＸ方向正側に所定距離を隔たった位置を終点とするものである。経路部分２５８−１の終点からＹ方向正側へ所定距離にわたってペンシルビームがスキャンされる。それが経路部分２５８−２で表されている。その後、Ｘ方向負側へペンシルビームが動かされる。その場合においても対象骨２５５におけるＸ方向の両側の境界に基づき、スキャンの始点と終点が定められる。符号２５８−４は、経路部分２５８−３に続く、Ｙ方向正側へのスキャンにおける経路部分を表している。以上のような一連のプロセスが対象骨２５５の全体をカバーするように繰り返し実行される。このような本スキャン経路の設定によれば、本スキャン時間を短くすることが可能である。もっとも、対象骨内において適正に画素列を設定するために、対象骨の手前側に一定の助走期間が必要な場合、そのような助走期間のために対象骨の両側にマージンを設定すればよい。
図２６には、本スキャンにおける照射シーケンスが示されている。これは、Ｙ方向の特定の位置において実行されるＸ方向スキャンを規定するものである。符号２６０は対象骨の断面を表している。その幅がＷ１で表されている。Ｗ２がＸ方向における本スキャン範囲を示している。その範囲Ｗ２はＹ方向の各位置において異なり得る。ちなみにＷ３はスキャンエリアの最大幅を表している。
（Ａ）は、シャッタユニットの動作を表している。シャッタユニットは必要に応じて設けられるものである。シャッタが閉状態にある場合、Ｘ線が被検体の手前側で遮蔽され、被検体の被曝が低減される。シャッタが開状態にある場合、Ｘ線が被検体を透過する。（Ｂ）は、正方向正側へのスキャン２６２を表している。その場合における照射シーケンスが符号２６４で表されている。（Ｃ）にはＸ方向負側へのスキャン２７２を表している。その場合における照射シーケンスが符号２７４で表されている。
（Ｂ）に示すように、この例においては、対象骨２６０における一方側（図において左側）の境界２８２が基準となっており、それに対して有効画素列における先頭区間すなわち基準区間Ｒ１が適正に設定されるように、すなわち骨領域内であって境界２６２に近い位置に基準区間Ｒ１が設定されるように、照射シーケンス２６４が定められている。照射シーケンスは、具体的には、助走部分２６６、実効部分２６８及びオーバーラン部分２７０とからなる。助走部分は手前側の助走区間に相当し、実効部分２６８が測定区間に相当し、オーバーラン部分２７０が奥側のオーバーラン区間に相当している。助走部分２６６において、走査機構やフィルタユニット等を制御することにより、具体的には、駆動源をなすステッピングモータのパルス数の制御等を行うことにより、骨領域内において、安定かつ適正な照射シーケンスを実現できる。
（Ｃ）に示す逆方向へのスキャン２７２においても、実効部分２７８において安定した照射シーケンスが形成されるように、助走部分２７６において、走査速度やフィルタ回転速度、等が調整される。この例でも、実効部分２７８の後にオーバーラン部分２８０が設けられている。スキャン２７２においては、境界２８２を基準として、それに最も近い基準区間（最終区間）Ｒ２が適正に定められるように、実効部分２７８における照射シーケンスが定められている。ちなみに、図２６に示した例では、往路スキャン２６２及び復路２７２の間で、時間軸上、Ｌ区間とＨ区間とが一致している。これは図２０に示した設定例に対応するものである。もちろん、図２６に示した状況下で、図２１乃至図２３に示した設定例に対応する照射シーケンスが適用されてもよい。
以上のように、図１８乃至図２６に示した第２構成例によれば、プリスキャンによって対象骨の境界を特定した上で、それに基づいて本スキャン条件（つまり骨密度演算用画素列）を事前に定めることができるという利点が得られる。プリスキャン分だけ被検体に対する被曝が増大してしまうものの、本スキャンエリアを削減できれば、本スキャンでの被曝量の低減を行うことが可能である。また、予め境界を特定した上で、本スキャン条件をきめ細かく設定できるという利点が得られる。
（４）骨密度測定装置の第３例（境界判定及び検出値置換についての説明）
次に、骨密度測定装置の第３例について図２７乃至図３４を用いて説明する。なお、図２７に示した構成において、図１に示した構成と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図２７において、データメモリ３６には２次元検出値アレイが格納される。境界判定部２８６は、２次元検出値アレイに基づいて対称骨についての境界を判定するモジュールである。その判定手法は、基本的に、図５乃至図１２等において説明した手法であるが、この境界判定部２８６は、特に検出値ごとに境界含有の有無を判定している。例えば、図６に示した判定条件において、符号９８で示したような場合（つまり２つの個別判定値が不一致となるような場合）に、境界含有が判定される。また、図８に示す判定条件において、複数の個別判定結果が分かれるような場合に、境界含有を判定するようにしてもよい。
骨密度演算部２８８は、２次元検出値アレイに対して、画一的に２次元画素アレイを設定した上で、画素毎に骨密度を演算するモジュールである。もっとも、骨密度の演算に先立って前処理が適用されており、その機能が図２７において前処理部２９０として示されている。この前処理は、後に説明するように、境界を含有するとみなされた検出値を他の検出値に置き換えるものである。これにより、見かけ上、骨領域内における有効画素数の増大を図れる。例えば、実験用小動物の大腿骨についての平均骨密度測定にあたっては、大腿骨それ自体が小さく、それに対して有効な画素数を十分に確保できない場合が多い。そのような場合には、骨領域内に完全に属する画素の他、不完全に属している画素をも演算対象とすれば、平均骨密度の精度又は信頼性を高められる。そこで、そのような不完全画素に対して一定の修正あるいは補正を適用して、それを準完全画素にするために、後述する置換処理が実行されている。
以下に、前処理部について詳述する。
図２８には、前処理部２９０の具体的な構成例が示されている。対象特定部２９６は、２次元検出値アレイ２９８に基づき、判定条件３００に従って、置換対象とすべき検出値を特定するものである。演算部３０２は、置換対象と一定の関係を有する１又は複数の検出値に基づいて、置換対象に代入する置換値を演算するものである。ただし、置換値の演算を行うことなく、検出値を単にコピーするようにしてもよい。置換実行部３０４は、置換対象に対して、それについて用意された検出値を代入する処理を実行する。
図２９には判定条件が具体的に例示されている。置換対象は、符号３１６及び３１８で示される２条件が満たされる場合に特定される。具体的には、符号３１６で示されている条件は現在注目している「検出値ペアの内で一方の検出値が骨領域内に属している」という条件である。符号３１８で示されている条件は現在注目している「検出値ペアの内で他方の検出値が境界を含有している」という条件である。これらの２つの条件が満たされる場合、符号３２０で示されるように、境界を含有する他方の検出値が置換対象であるとして判定され、その他方の検出値が補正される。すなわち、それに対して置換処理が施される。更に置換処理を実行するか否かの判断に際しては他方の検出値の大きさを考慮してもよい。置換処理の具体的例については幾つかの手法が考えられ、それらについては後に図３２乃至図３４を用いて説明する。
図３０には比較例が示されている。符号３２２は骨領域を示しており、符号３２４は２次元検出値アレイを示している。それに対しては従来同様に２次元画素アレイ３２６が設定されている。この場合において、破線で示す検出値ペアが有効画素である。符号３２８，３３０で示される検出値ペアや符号３３２，３３４で示す検出値ペアについては有効画素とはみなされていない。それらは一方の検出値が境界３２２を含有しているためである。
図３１には、図２７に示した骨密度測定装置において実行される置換処理の代表例が示されている。図３０に示した状況を前提として、図３１で示すように、検出値３２８，３３２が置換対象であると判定され、それらに対しては、同種であって最近傍の有効検出値が３３８がコピーされている（符号３４０，３４２参照）。すなわち、それらに対して置換処理が施されている。これにより、図３１に示すように、２つの有効画素を増やすことが可能となる。この例では、３つのＬ13が生じている。このような処理を必要な置換対象に対して適用することにより前処理後の２次元画素アレイ３３６が構成される。置換した検出値は、骨領域内に属し、かつ、最近傍の値であるから、それを置換対象の値とみなしても、それほど誤差は生じないと考えられる。置換対象とペアを組む検出値は有効検出値であり、置換処理はそのような有効検出値を活かす手法とも言える。このような置換処理によれば、有効画素数が増大するので、その意味において計測の信頼性を高められる。
ちなみに、図３１に示した例において、検出値Ｌ11を置換対象とし、それに対して上記置換処理を適用してもよい。また、検出値Ｌ15を置換対象とし、それに対して上記置換処理を適用してもよい。もっとも、境界含有が判定された検出値のすべてを置換対象とするのではなく、検出値が所定条件を満たす場合にだけ、置換処理を施すようにしてもよい。
次に、置換処理の具体例を図３２乃至図３４を用いて説明する。
図３２には第１例が示されている。（Ａ）には２次元検出値アレイ３４４が示されている。符号３５０は境界を表している。（Ｂ）には置換対象の特定条件及び置換処理内容が示されている。この例では、図２９に示した置換条件を前提として、符号４００で示すように、境界を含有している検出値が所定値以下である場合、すなわち骨領域内である可能性が高いとみなせる場合において、当該検出値が置換対象であると判断されている。そして、符号４０２で示されるように、その置換対象に対して、骨領域内であって同種かつ最近傍の検出値がコピーされている（符号３５４参照）。具体的には、検出値ペア３４６，３４８が１つの画素を構成している場合において、検出値３４６が置換対象であると特定された場合、それに対して最も近いかつ同種の有効画素値３５４が参照され、それが置換対象にコピーされている。
図３３には第２例が示されている。（Ａ）には２次元検出値アレイ３４４が示され、そこにおいては境界３５０が存在している。（Ｂ）には置換対象の特定条件及び置換処理内容が示されている。符号４０４で示されているように、図２９に示した条件を前提として、境界を含有し、かつ所定値以下の検出値３４６が置換対象として特定される。そして、符号４０６で示されるように、骨領域内において、置換対象を基準として近傍検出値群が特定され、それに基づいて補間値（外挿値）を演算することにより、その補間値が置換対象３４６に代入される。そのような処理が符号３５８で示されている。
図３４には第３例が示されている。（Ａ）において、符号３４４は２次元検出値アレイを示しており、符号３５０は境界を示している。符号３４６は置換対象として特定された検出値である。すなわち、（Ｂ）における符号４０８で示すように、図２９で示した条件を前提として、境界を含有し、かつ所定値以下の検出値として、置換対象が特定される。その上で、符号４１０で示されるように、骨領域内において置換対象の近傍検出値群が特定され、それらに基づく重み付け加算処理により置換値が演算される。そして、その置換値が置換対象に代入される。それが符号３６２で示されている。
以上のように、特定の検出値に対して置換処理を施すことにより、つまり前処理を適用することにより、骨領域内に存在する有効画素数を見かけ上増大することができ、その結果、例えば平均骨密度を演算する場合において、その演算精度を高められるという利点が得られる。
（５）２倍の解像度を有する骨密度画像
図３５には、２倍の解像度を有する骨密度画像の生成方法が示されている。２次元検出値アレイ３６６に対して２次元画素値アレイ３６４が設定されている。２次元画素値アレイ３６４は、Ｘ方向において半画素分単位で設定された複数の画素からなるものである。例えば、ｎ番目の画素３６８とｎ＋１番目の画素３７０とに着目した場合、それらの間では半画素分が重複しており、その結果として、画素密度がＸ方向に倍増されている。
上記の各構成例においては骨密度測定装置が示されていたが、以上説明した原理を脂肪計測等に適用することも可能である。被検体としては、人体及び人体以外の動物が考えられる。特に、小動物の測定にあたっては有効画素数を増大できない場合が多いため、上記手法を適用するのが望ましい。
１０ 測定ユニット、１２ 演算制御ユニット、１４ 撮影台、１６ 被検体、１８ 下部、２０ 上部、２２ 走査機構、２４ 発生器、３４ 検出器、３６ データメモリ、３８ 境界判定部、４０ 骨密度演算部、４２ 画素アレイ設定部、４４ 制御部。

Claims (8)

  1. Ｘ線エネルギーを切り換えながら被検体を透過するＸ線ビームを走査することにより、ビーム走査方向に交互に配列された複数の低エネルギーＸ線検出値及び複数の高エネルギーＸ線検出値からなる検出値列を取得する取得手段と、
    前記検出値列に対して、第１画素列パターン及び第２画素列パターンを含む画素列パターン群の中から選択された画素列パターンを設定する設定手段と、
    前記特定の画素列パターンが適用された画素列における画素ごとに当該画素を構成する検出値ペアに基づいて演算値を演算する演算手段と、
    を含み、
    前記第１画素列パターンにおける各画素を構成する検出値ペアは、前記ビーム走査方向において先に存在する低エネルギー検出値とその直後に存在する高エネルギー検出値とからなり、
    前記第２画素列パターンにおける各画素を構成する検出値ペアは、前記ビーム走査方向において先に存在する高エネルギー検出値とその直後に存在する低エネルギー検出値とからなる、
    ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。
  2. 請求項１記載の装置において、
    前記第１画素列パターンと前記第２画素列パターンは前記ビーム走査方向に半画素分シフトした関係にある、
    ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。
  3. 請求項２記載の装置において、
    前記設定手段は、注目組織の輪郭に基づいて、前記検出値列に適用する画素列パターンを選択する、
    ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。
  4. 請求項３記載の装置において、
    前記検出値列に対して複数の隣接検出値ペアを設定し、隣接検出値ペアごとに前記注目組織の輪郭の有無を判定する判定手段を含み、
    前記判定手段は、
    前記隣接検出値ペアにおける低エネルギーＸ線検出値に基づいて組織種別を判定する第１判定手段と、
    前記隣接検出値ペアにおける高エネルギーＸ線検出値に基づいて組織種別を判定する第２判定手段と、
    前記隣接検出値ペアについての前記第１判定手段の判定結果及び前記第２判定手段の判定結果に基づいて、前記注目組織の輪郭の有無を判定する総合判定手段と、
    を含むことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。
  5. 請求項１記載の装置において、
    前記取得手段は、
    前記被検体の一方側に配置され、Ｘ方向に走査されかつＹ方向に広がるＸ線ファンビームを発生するＸ線発生ユニットと、
    前記被検体の他方側に配置され、前記被検体を透過したＸ線ファンビームを検出するＸ線検出ユニットと、
    を含み、
    前記Ｘ線ファンビームの走査により前記Ｙ方向に並ぶ複数の検出値列からなる２次元検出値アレイが構成され、
    前記設定手段は、前記検出値列ごとにそれに適用する画素列パターンを個別的に選択する、
    ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。
  6. 請求項３記載の装置において、
    前記注目組織は骨であり、前記演算値は骨密度である、
    ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。
  7. Ｘ線エネルギーを切り換えながら被検体を透過するＸ線ビームを走査することにより取得された検出値列を処理する方法において、
    前記検出値列は、ビーム走査方向に交互に配列された複数の低エネルギーＸ線検出値及び複数の高エネルギーＸ線検出値からなり、
    当該方法は、
    前記検出値列に対して、第１画素列パターン及び第２画素列パターンを含む画素列パターン群の中から選択された画素列パターンを設定する設定工程と、
    前記特定の画素列パターンが適用された画素列における画素ごとに当該画素を構成する検出値ペアに基づいて演算値を演算する演算工程と、
    を含み、
    前記第１画素列パターンにおける各画素を構成する検出値ペアは、前記ビーム走査方向において先に存在する低エネルギー検出値とその直後に存在する高エネルギー検出値とからなり、
    前記第２画素列パターンにおける各画素を構成する検出値ペアは、前記ビーム走査方向において先に存在する高エネルギー検出値とその直後に存在する低エネルギー検出値とからなる、
    ことを特徴とする検出値列処理方法。
  8. 情報処理装置において実行され、Ｘ線エネルギーを切り換えながら被検体を透過するＸ線ビームを走査することにより取得された検出値列を処理するプログラムであって、
    前記検出値列は、ビーム走査方向に交互に配列された複数の低エネルギーＸ線検出値及び複数の高エネルギーＸ線検出値からなり、
    当該プログラムは、
    前記検出値列に対して、第１画素列パターン及び第２画素列パターンを含む画素列パターン群の中から選択された画素列パターンを設定する機能と、
    前記特定の画素列パターンが適用された画素列における画素ごとに当該画素を構成する検出値ペアに基づいて演算値を演算する機能と、
    を含み、
    前記第１画素列パターンにおける各画素を構成する検出値ペアは、前記ビーム走査方向において先に存在する低エネルギー検出値とその直後に存在する高エネルギー検出値とからなり、
    前記第２画素列パターンにおける各画素を構成する検出値ペアは、前記ビーム走査方向において先に存在する高エネルギー検出値とその直後に存在する低エネルギー検出値とからなる、
    ことを特徴とするプログラム。
JP2013233240A 2013-11-11 2013-11-11 医療用ｘ線測定装置及び検出値列処理方法 Active JP6204155B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013233240A JP6204155B2 (ja) 2013-11-11 2013-11-11 医療用ｘ線測定装置及び検出値列処理方法
CN201410645564.0A CN104622488B (zh) 2013-11-11 2014-11-11 医疗用x射线测量装置及检测值列处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013233240A JP6204155B2 (ja) 2013-11-11 2013-11-11 医療用ｘ線測定装置及び検出値列処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015093001A JP2015093001A (ja) 2015-05-18
JP6204155B2 true JP6204155B2 (ja) 2017-09-27

Family

ID=53195831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013233240A Active JP6204155B2 (ja) 2013-11-11 2013-11-11 医療用ｘ線測定装置及び検出値列処理方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6204155B2 (ja)
CN (1) CN104622488B (ja)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5040199A (en) * 1986-07-14 1991-08-13 Hologic, Inc. Apparatus and method for analysis using x-rays
US6160866A (en) * 1991-02-13 2000-12-12 Lunar Corporation Apparatus for bilateral femur measurement
JPH06261894A (ja) * 1993-01-18 1994-09-20 Hitachi Ltd 骨塩定量方法
JP2000139891A (ja) * 1998-11-17 2000-05-23 Toshiba Corp 放射線診断装置
US6661873B2 (en) * 2002-01-28 2003-12-09 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Motion artifacts reduction algorithm for two-exposure dual-energy radiography
US7168854B2 (en) * 2003-04-10 2007-01-30 General Electric Company Examination table providing x-ray imaging
US7724875B2 (en) * 2007-10-19 2010-05-25 General Electric Company Image guided acquisition of quantitative dual energy data
US7885372B2 (en) * 2007-12-07 2011-02-08 Morpho Detection, Inc. System and method for energy sensitive computed tomography
JP5108965B2 (ja) * 2011-03-18 2012-12-26 日立アロカメディカル株式会社 骨密度測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN104622488A (zh) 2015-05-20
CN104622488B (zh) 2019-04-02
JP2015093001A (ja) 2015-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5942266B2 (ja) Ｘ線ｃｔ装置および管電流決定方法
JP6118429B2 (ja) 適合されたエネルギー閾値を用いてエネルギー分解ｘ線画像を生成するための方法及びデバイス、当該方法を実施するプログラム、当該プログラムが記憶されているコンピュータ可読媒体
JP6267938B2 (ja) 医療用ｘ線測定装置及び境界判定方法
JP2004113791A (ja) Ｃｔスキャンにおける自動露出制御方法と装置
RU2700470C2 (ru) Устройство и способ визуализации
JP2012192118A (ja) 骨密度測定装置
JP2006026410A (ja) Ｘ線コンピュータ断層撮影システム及びｘ線コンピュータ断層撮影システムのデータ補正方法
KR20050028824A (ko) 방사선 계산 단층 촬영 장치 및 단층상 데이터 생성 방법
JP4731151B2 (ja) Ｘ線管電流決定方法及びｘ線ｃｔ装置
KR20200057735A (ko) 저선량 다중 스펙트럼 x 선 단층 촬영을 위한 시스템 및 방법
JP4554185B2 (ja) Ｘ線ｃｔ装置
JP4585158B2 (ja) Ｘ線ｃｔスキャナ
JP2015093000A (ja) 医療用ｘ線測定装置
JP5974059B2 (ja) 医療用ｘ線測定装置及び方法
US20230371915A1 (en) System and method for imaging a subject
JP6204155B2 (ja) 医療用ｘ線測定装置及び検出値列処理方法
WO2017115533A1 (ja) 放射線撮影装置、放射線撮影方法、ｃｔ装置及びプログラム
JP2015093002A (ja) 医療用ｘ線測定装置及び検出値アレイ処理方法
WO2017115532A1 (ja) 放射線撮影装置、放射線撮影方法及びプログラム
US11864932B2 (en) X-ray imaging systems for reducing artefacts associated with anti-scatter grids and methods of operating the same
JPH03251234A (ja) 骨塩定量装置
Moore Improvements in or relating to radiography
JP2009022367A (ja) Ｘ線ｃｔ装置、及びｘ線ｃｔ装置の制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20160523

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161011

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170726

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170808

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170831

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6204155

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350