JP6328387B2

JP6328387B2 - Ｘ線測定装置

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Publication number: JP6328387B2
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Inventors: 宮本　高敬; 高敬宮本
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Description

本発明は、Ｘ線測定装置に関し、特に、エネルギーが異なる複数種のＸ線を用いて測定を行う装置に関する。

骨粗鬆症等の診断を行うための評価値として骨密度があり、その測定を行うＸ線測定装置が広く用いられている。Ｘ線測定装置は、Ｘ線発生器から発せられ被検体を透過したＸ線をＸ線検出器によって検出し、検出結果に基づいて被検体の骨密度を測定する。Ｘ線測定装置が骨密度を測定する方法には２重エネルギーＸ線吸収測定法（ＤＸＡ：ＤｕａｌＸ−ｒａｙＡｂｓｏｐｔｉｏｍｅｔｒｙ）がある。この測定法は、エネルギーが異なる２種類のＸ線のそれぞれについて被検体に対する吸収率を求め、それらの吸収率から骨密度を測定するものである。

また、ＤＸＡ法によるＸ線測定装置は、体脂肪率や筋肉率の測定にも用いられる。体脂肪率は、体重に対する脂肪の重量の比率として定義され、筋肉率は、体重に対する筋肉の重量の比率として定義される。体脂肪率および筋肉率は、健康管理のための評価値として測定されることが多い。

以下の特許文献１には、Ｘ線骨密度測定装置が記載されている。この装置では、骨密度分布および体脂肪率分布が求められ、骨密度分布が第１の色の階調で表され、体脂肪率が第２の色の階調で表された合成画像が生成される。特許文献２には、骨塩量を測定するＸ線測定装置が記載されている。この装置では、Ｘ線ビームを走査する際に、骨塩量の測定のために照射する必要のない部位へのＸ線の照射を回避するＸ線シャッタが、Ｘ線発生器に設けられている。特許文献３には、一種類のエネルギーのＸ線によって得られた単一エネルギ画像、およびＤＸＡ法によって得られた二重エネルギ画像を選択的に表示するＸ線骨密度測定システムが記載されている。

特開２００４−１４７８６３号公報特開２００４−１１３４０８号公報特開平９−２６２２２８号公報

ＤＸＡ法によって骨密度を測定する場合や、体脂肪率または筋肉率を測定する場合、エネルギーが異なる２種類のＸ線が被検体に走査される。従来のＸ線測定装置には、被検体の全域に亘って２種類のＸ線が照射されるものがあった。このような装置では、被検体における測定対象の領域外にも２種類のＸ線が照射され、被検体に不要なＸ線が照射される。

本発明は、Ｘ線測定における被検体の被曝量を低減することを目的とする。

本発明の関連技術に係るＸ線測定装置は、エネルギーが異なる複数種のＸ線を発生するＸ線発生部と、Ｘ線を検出するＸ線検出部と、前記Ｘ線発生部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記Ｘ線発生部に第１Ｘ線を発生させ、被検体に対し前記第１Ｘ線を走査させる第１走査部と、前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線に基づいて、前記第１Ｘ線の走査に応じた第１検出値分布を求める第１演算部と、前記第１検出値分布が示す検出値群を参照し、骨領域の特定のために予め定められた範囲内の検出値が求められた領域を前記被検体における骨領域として特定し、さらに、軟部組織領域の特定のために予め定められた範囲内の検出値が求められた領域を前記被検体における軟部組織領域として特定して、前記骨領域および前記軟部組織領域に基づいて測定対象領域を特定する特定部と、前記第１Ｘ線とはエネルギーが異なる第２Ｘ線を前記Ｘ線発生部に発生させ、前記測定対象領域に対し前記第２Ｘ線を走査させる第２走査部と、前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線に基づいて、前記第２Ｘ線の走査に応じた第２検出値分布を求める第２演算部と、前記第１検出値分布および前記第２検出値分布に基づいて、前記測定対象領域に関する測定を行う測定部と、を備える。

本発明によれば、被検体に対するＸ線の走査は、第１走査部による第１Ｘ線の走査と、第２走査部による第２Ｘ線の走査とに分けて行われる。これによって、Ｘ線を発生し走査する制御が簡単となる。また、第２Ｘ線の走査は測定対象領域に対して行われる。そのため、Ｘ線の走査範囲が制限され、被検体の被曝量が低減される。また、測定対象領域は、第１Ｘ線の走査によって得られる第１検出値分布に基づいて特定されるため、測定結果が有効に用いられる。

本発明における制御部は、例えば、プロセッサによって構成される。プロセッサは、プログラムに従って動作し、制御部が備える各構成部を形成する。

また、本発明は、エネルギーが異なる複数種のＸ線を発生するＸ線発生部と、Ｘ線を検出するＸ線検出部と、前記Ｘ線発生部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記Ｘ線発生部に第１Ｘ線を発生させ、被検体に対し前記第１Ｘ線を走査させる第１走査部と、前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線に基づいて、前記第１Ｘ線の走査に応じた第１検出値分布を求める第１演算部と、前記第１検出値分布に基づいて、前記被検体に含まれる測定対象領域を特定する特定部と、前記第１Ｘ線とはエネルギーが異なる第２Ｘ線を前記Ｘ線発生部に発生させ、前記測定対象領域に対し前記第２Ｘ線を走査させる第２走査部と、前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線に基づいて、前記第２Ｘ線の走査に応じた第２検出値分布を求める第２演算部と、前記第１検出値分布および前記第２検出値分布に基づいて、前記測定対象領域に関する測定を行う測定部と、を備え、骨測定モードまたは軟部組織測定モードのいずれかを選択するモード選択部を備え、前記骨測定モードが選択されたときに、前記特定部は、前記測定対象領域として骨領域を特定し、前記第２走査部は、前記第２Ｘ線のエネルギーを前記第１Ｘ線のエネルギーより大きく設定し、前記測定部は、前記測定対象領域における骨塩に関する測定を行い、前記軟部組織測定モードが選択されたときに、前記特定部は、前記測定対象領域として軟部組織領域を特定し、前記第２走査部は、前記第２Ｘ線のエネルギーを前記第１Ｘ線のエネルギーより小さく設定し、前記測定部は、前記測定対象領域における脂肪または筋肉に関する測定を行う、ことを特徴とする。

また、本発明は、エネルギーが異なる複数種のＸ線を発生するＸ線発生部と、Ｘ線を検出するＸ線検出部と、前記Ｘ線発生部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記Ｘ線発生部に第１Ｘ線を発生させ、被検体に対し前記第１Ｘ線を走査させる第１走査部と、前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線に基づいて、前記第１Ｘ線の走査に応じた第１検出値分布を求める第１演算部と、前記第１検出値分布に基づいて、前記被検体に含まれる測定対象領域を特定する特定部と、前記第１Ｘ線とはエネルギーが異なる第２Ｘ線を前記Ｘ線発生部に発生させ、前記測定対象領域に対し前記第２Ｘ線を走査させる第２走査部と、前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線に基づいて、前記第２Ｘ線の走査に応じた第２検出値分布を求める第２演算部と、前記第１検出値分布および前記第２検出値分布に基づいて、前記測定対象領域に関する測定を行う測定部と、を備え、前記特定部は、前記測定対象領域として、骨領域と軟部組織領域とを区別して特定し、前記第２走査部は、前記骨領域に対する走査については、前記第２Ｘ線のエネルギーを前記第１Ｘ線のエネルギーより大きく設定し、前記軟部組織領域に対する走査については、前記第２Ｘ線のエネルギーを前記第１Ｘ線のエネルギーより小さく設定し、前記測定部は、前記骨領域における骨塩に関する測定を行い、前記軟部組織領域における脂肪または筋肉に関する測定を行う、ことを特徴とする。

このような発明によれば、第１Ｘ線、および第１Ｘ線のエネルギーよりもエネルギーが大きい第２Ｘ線を用いて骨塩に関する測定が行われる。そして、第１Ｘ線、および第１Ｘ線のエネルギーよりもエネルギーが小さい第２Ｘ線を用いて脂肪または筋肉に関する測定が行われる。これによって、各領域について適切なエネルギーのＸ線を用いて測定が行われ、測定精度が向上する。

また、本発明は、エネルギーが異なる複数種のＸ線を発生するＸ線発生部と、Ｘ線を検出するＸ線検出部と、前記Ｘ線発生部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記Ｘ線発生部に第１Ｘ線を発生させ、被検体に対し前記第１Ｘ線を走査させる第１走査部と、前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線に基づいて、前記第１Ｘ線の走査に応じた第１検出値分布を求める第１演算部と、前記第１検出値分布に基づいて、前記被検体に含まれる測定対象領域を特定する特定部と、前記第１Ｘ線とはエネルギーが異なる第２Ｘ線を前記Ｘ線発生部に発生させ、前記測定対象領域に対し前記第２Ｘ線を走査させる第２走査部と、前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線に基づいて、前記第２Ｘ線の走査に応じた第２検出値分布を求める第２演算部と、前記第１検出値分布および前記第２検出値分布に基づいて、前記測定対象領域に関する測定を行う測定部と、を備え、前記第２走査部は、前記Ｘ線発生部に、前記第１検出値分布に応じた速度または管電流で前記第２Ｘ線を走査させる、ことを特徴とする。

このような発明によれば、被検体の厚みに応じて第２Ｘ線の走査速度またはＸ線発生部の管電流が決定される。これによって適切な強度でＸ線が検出され、測定精度が向上する。

本発明によれば、Ｘ線測定における被検体の被曝量を低減することができる。

本発明の実施形態に係るＸ線測定装置の斜視図である。本発明の実施形態に係るＸ線測定装置の側面図である。制御部が実行する処理を示すフローチャートである。骨密度測定の際に制御部が実行する処理のフローチャートである。測定対象領域が設定されたＸ線画像領域を概念的に示す図である。脂肪・筋肉率測定の際に制御部が実行する処理のフローチャートである。測定対象領域が設定されたＸ線画像領域を概念的に示す図である。骨・軟部組織測定の際に制御部が実行する処理のフローチャートである。骨密度および脂肪・筋肉率の各測定対象領域が設定されたＸ線画像領域を概念的に示す図である。

図１には、本発明の実施形態に係るＸ線測定装置１０およびそれと共に用いられるブッキーテーブル１８の斜視図が示されている。Ｘ線測定装置１０は、Ｘ線２０を発生する本体部１２、Ｘ線２０を検出するアーム部１４、およびアーム部１４を本体部１２の上方で支持する支柱１６を備える。本体部１２、支柱１６およびアーム部１４によって囲まれる空間は被検体が配置される測定空間２２をなす。測定空間２２には、支柱１６が存在しない側からｙ軸正方向に向かって被検体が受け入れられる。

Ｘ線測定装置１０は、本体部１２がブッキーテーブル１８のテーブル台の下に入り込むよう配置される。測定空間２２内においては、ブッキーテーブル１８上に図１の手前側に余裕を残して被検体が横たえられる。Ｘ線測定装置１０は、本体部１２から発せられ被検体を透過してアーム部１４で検出されたＸ線２０の検出値に基づいて骨密度や、体脂肪率、筋肉率（以下、体脂肪率および筋肉率を併せた測定量を脂肪・筋肉率とする。）等を測定する。

ここでは、Ｘ線測定装置１０とブッキーテーブル１８とを別体とした実施形態について採り挙げているが、Ｘ線測定装置１０の本体部１２の上面を被検者が横たわるブッキー台とし、Ｘ線測定装置１０とブッキーテーブルとを一体化した構成としてもよい。

図２には、Ｘ線測定装置１０の側面が模式的に示されている。この側面図においては本体部１２およびアーム部１４について内部構成が示されている。Ｘ線測定装置１０は、本体部筐体２４に収容されたＸ線発生器２６と、アーム部筐体２８に収容されたＸ線検出器３０とを備える。Ｘ線発生器２６は、本体部１２の内部において水平方向に搬送され、Ｘ線検出器３０はアーム部１４の内部において水平方向に搬送される。Ｘ線発生器２６には、例えば、ｚｘ平面に平行な平面状のビーム形状を有するＸ線を発生するものが用いられる。ビーム形状は、Ｘ線発生器２６から離れるに従って、幅が広がる末広がり形状としてもよい。

骨密度の測定、および脂肪・筋肉率の測定にはＤＸＡ法が用いられる。Ｘ線測定装置１０の測定空間２２には、被検体３２が配置される被検体診断空間３４と、被検体３２の存在を許容しない基準測定空間３６とが定められている。Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０が、それぞれ、基準位置Ｐ１およびＱ１に位置する場合、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０の間に基準測定空間３６が介在する。この場合、Ｘ線発生器２６から発せられたＸ線は、被検体３２を透過せずにＸ線検出器３０で検出される。Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０が、それぞれ、基準位置Ｐ１およびＱ１に配置された状態では、Ｘ線検出器３０で検出されたＸ線の検出値が基準データとして取得される。

Ｘ線測定装置１０は、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０をそれぞれ図２の搬送範囲Ｒ１およびＲ２で対向させながら搬送する。この搬送範囲Ｒ１およびＲ２は、左端をそれぞれ基準位置Ｐ１およびＱ１とし、右端をそれぞれ折り返し位置Ｐ２およびＱ２とする。搬送範囲Ｒ１およびＲ２は、基準測定空間３６および被検体診断空間３４を挟む。Ｘ線発生器２６は、基準位置Ｐ１と折り返し位置Ｐ２との間を移動する。Ｘ線検出器３０は、基準位置Ｑ１と折り返し位置Ｑ２との間を移動する。

Ｘ線測定装置１０は、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０を搬送しながら、Ｘ線発生器２６によるＸ線の発生およびＸ線検出器３０によるＸ線の検出を行う。これによってＸ線測定装置１０は、被検体配置空間２２に対してＸ線を走査し、被検体配置空間２２を通過したＸ線の検出値を取得する。Ｘ線測定装置１０は、被検体配置空間２２について取得した検出値および上記の基準データに基づいて、被検体３２に対する吸収率の分布を求める。ここで、吸収率の分布とは、被検体空間２２を上方向に通過するＸ線についての吸収率の水平面（ｙｚ平面）での分布をいう。吸収率は、基準データが示す値を、Ｘ線検出器３０で検出されたＸ線の検出値で除した値として定義される。Ｘ線検出器３０で検出されるＸ線の検出値が小さい程、吸収率は大きい。吸収率の分布は、Ｘ線検出器３０で検出されるＸ線の検出値の逆数に相当する分布であるということもできる。Ｘ線測定装置１０は、後述する動作によって、エネルギーが異なる２種類のＸ線のそれぞれについて吸収率の分布を求め、それぞれの吸収率の分布から骨密度、脂肪・筋肉率等を測定する。

Ｘ線測定装置１０の具体的な構成について説明する。Ｘ線測定装置１０には、制御装置３８が接続されている。制御装置３８は、例えば、パーソナルコンピュータ等のコンピュータによって構成される。制御装置３８は、制御部４０、操作パネル４２およびディスプレイ４４を備える。操作部としての操作パネル４２は、キーボード、マウス、ドラッグボール、レバー等を備える。制御部４０は、プロセッサ、メモリ等によって構成され、予め記憶されたプログラムに従って動作する。制御装置３８は、Ｘ線測定装置１０と一体化されていてもよいし、個別に構成されていてもよい。

本体部筐体２４は、Ｘ線発生器２６の他、発生器搬送レール４６、および発生器駆動機構４８を収容する。発生器搬送レール４６は、その長手方向が水平となるよう本体部筐体２４に固定されている。Ｘ線発生器２６は、Ｘ線の放射方向を上方に向けて発生器搬送レール４６に取り付けられている。発生器駆動機構４８は、制御部４０の制御に基づいてＸ線発生器２６に駆動力を与える。Ｘ線発生器２６は、発生器駆動機構４８から与えられた駆動力によって発生器搬送レール４６に沿って移動する。これによってＸ線発生器２６は水平方向に移動する。発生器駆動機構４８には、Ｘ線発生器２６に取り付けられたベルトまたはチェーンをモータによって搬送する機構を用いてもよい。

Ｘ線発生器２６には、Ｘ線を発生するＸ線管等が用いられる。制御部４０は、Ｘ線管の管電圧または管電流を制御して、発生するＸ線のエネルギー、放射量（強度）等を変化させる。本体部筐体２４の天板５０はＸ線が透過する材料によって形成されており、Ｘ線発生器２６からは天板５０を介して上方にＸ線が発せられる。また、Ｘ線発生器２６には、制御部４０によって開閉するシャッター５２が設けられている。シャッター５２は、鉛板等のＸ線を遮蔽する材料で形成されている。Ｘ線を遮蔽する場合にはＸ線発生器２６におけるＸ線放射口を塞ぎ、Ｘ線を放射する場合には、Ｘ線放射口を開く。以下の説明では、特に断らない限りシャッター５２は開いているものとする。また、シャッター５２の代わりに、Ｘ線を減衰させるフィルタを用いてもよい。

アーム部筐体２８は、Ｘ線検出器３０の他、検出器搬送レール５４および検出器駆動機構５６を収容する。検出器搬送レール５４は、その長手方向が水平方向となるようアーム部筐体２８に固定されている。Ｘ線検出器３０は、Ｘ線検出方向を下方に向けて検出器搬送レール５４に取り付けられている。検出器駆動機構５６は、制御部４０の制御に基づいてＸ線検出器３０に駆動力を与える。Ｘ線検出器３０は、検出器駆動機構５６から与えられた駆動力によって検出器搬送レール５４に沿って移動する。これによってＸ線検出器３０は水平方向に移動する。検出器駆動機構５６には、発生器駆動機構４８と同様、Ｘ線検出器３０に取り付けられたベルトまたはチェーンをモータによって搬送する機構を採用してもよい。アーム部筐体２８の底板５８は、Ｘ線を透過する材料によって形成されており、本体部１２からアーム部１４に向けて発せられたＸ線は、底板５８を介してＸ線検出器３０で検出される。

Ｘ線検出器３０には、Ｘ線を電気エネルギーに変換する電子管、Ｘ線波長に対して動作するホトダイオード等の変換デバイスが用いられる。Ｘ線検出器３０は、例えば、搬送方向に垂直かつ水平方向（ｚ軸正方向）を列方向として、複数列に亘って複数の変換デバイスを配列し、その複数の変換デバイスから検出値を出力する構成とする。また、Ｘ線検出器３０は、１つの変換デバイスをｚ軸方向にリニア走査することで、各検出点における検出値を出力する構成としてもよい。

この構成では、Ｘ線発生器２６が本体部筐体２４に収容され、Ｘ線検出器３０がアーム部筐体２８に収容されているが、Ｘ線測定装置１０は、Ｘ線発生器２６がアーム部筐体２８部に収容され、Ｘ線検出器３０が本体部筐体２４に収容された構成であってもよい。

制御部４０が実行する具体的な処理について説明する。図３には、制御部４０が実行する処理のフローチャートが示されている。この処理は、エネルギーＥＬのＸ線によって測定空間２２を先行走査して測定条件を設定した後、エネルギーＥＬとは異なるエネルギーのＸ線によって測定空間２２を折り返し走査し、骨密度および脂肪・筋肉率の少なくとも一方を測定するものである。骨密度測定を行う場合、折り返し走査においてはエネルギーＥＬよりも大きいエネルギーＥＨのＸ線が用いられる。脂肪・筋肉率測定を行う場合、折り返し走査においてはエネルギーＥＬよりも小さいエネルギーＥＶＬのＸ線が用いられる。

Ｘ線測定装置１０は、骨密度測定モード、脂肪・筋肉率測定モード、および骨・軟部組織測定モードのうち、ユーザによって指定された測定モードを実行する。骨密度測定モードは、骨密度測定のみを行う測定モードである。また、脂肪・筋肉率測定モードは、脂肪・筋肉率測定のみを行う測定モードである。そして、骨・軟部組織測定モードは、骨密度測定および脂肪・筋肉率測定の両方を行う測定モードである。

初めにＸ線発生器２６およびＸ線検出器３０は、それぞれ、発生器搬送レール４６および検出器搬送レール５４上の所定の初期位置にあるものとする。また、Ｘ線のビーム形状は、ｚｘ平面に平行な末広がりの平面状であるものとする。

制御部４０は、測定モードの選択肢をディスプレイ４４に表示し、測定モードの指定操作を待機する（Ｓ１０１）。制御部４０は、操作パネル４２において測定モードの指定操作があったときは、モード指定情報を操作パネル４２から読み込む（Ｓ１０２）。

制御部４０は、発生器駆動機構４８を制御し、Ｘ線発生器２６を初期位置から基準位置Ｐ１に搬送する（Ｓ１０３）。また、制御部４０は、検出器駆動機構５６を制御し、Ｘ線検出器３０を初期位置から基準位置Ｑ１に搬送する（Ｓ１０３）。これによって、Ｘ線発生器２６とＸ線検出器３０との間に被検体３２が介在しない状態が形成される。

この状態において制御部４０は、Ｘ線発生器２６にエネルギーＥＬのＸ線を発生させ、Ｘ線検出器３０における検出値を基準データＡＬとして取得する（Ｓ１０４）。基準データＡＬは、Ｘ線検出器３０の検出面においてｚ軸方向に並ぶ各位置のうちいずれかの位置における検出値を示すものとする。

制御部４０は、発生器駆動機構４８および検出器駆動機構５６を制御し、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０を対向させながら、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０をそれぞれ搬送範囲Ｒ１およびＲ２に亘って右方向（ｙ軸正方向）に搬送する（Ｓ１０５）。これによって、Ｘ線発生器２６は、基準位置Ｐ１から折り返し位置Ｐ２まで移動し、Ｘ線検出器３０は、基準位置Ｑ１から折り返し位置Ｑ２まで移動する。

制御部４０は、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０が搬送されている間、Ｘ線発生器２６にエネルギーＥＬのＸ線を発生させ、エネルギーＥＬのＸ線について、Ｘ線検出器３０で検出された検出値を取得する。このようにして、測定空間２２に対する先行走査が行われる。

制御部４０は、搬送範囲Ｒ２に亘ってエネルギーＥＬのＸ線について取得された検出値群を検出Ｘ線データＢＬとして取得する（Ｓ１０６）。

制御部４０は、検出Ｘ線データＢＬに基づいて折り返し搬送速度を決定する（Ｓ１０７）。例えば、制御部４０は、検出Ｘ線データＢＬが示す検出値群の平均値を評価値として求め、評価値が予め定められた閾値ＴＨより大きいときは折り返し搬送速度をｖＨとし、評価値が閾値ＴＨ以下であるときは折り返し搬送速度をｖＬとする。ここで、折り返し搬送速度ｖＨは、折り返し搬送速度ｖＬよりも大きい速度である。また、制御部４０は、評価値と搬送速度との関係を定めたテーブルを予め記憶し、評価値に対応付けられた搬送速度を折り返し搬送速度として決定する処理を実行してもよい。このテーブルにおいては、評価値が大きい程、大きい値の搬送速度が対応付けられるものとする。評価値は、検出Ｘ線データＢＬが示す検出値群の平均値の他、検出Ｘ線データＢＬが示す各検出値の大きさの傾向を表す値、例えば、中央値、平均値に所定のオフセットを加えた値等であってもよい。

制御部４０は、検出Ｘ線データＢＬに基づくＸ線画像（骨画像）をディスプレイ４４に表示させる（Ｓ１０８）。

検出Ｘ線データＢＬには、軟部組織領域における値の方が骨領域における値よりも大きく、空気領域における値の方が軟部組織領域における値よりも大きいという傾向がある。そこで、制御部４０は、検出Ｘ線データＢＬに基づいて、骨領域および軟部組織領域を特定する（Ｓ１０９）。すなわち、制御部４０は、検出Ｘ線データＢＬが示す検出値群を参照し、骨領域の特定のために予め定められた範囲内の値を有する領域を骨領域として特定する。また、制御部４０は、検出Ｘ線データＢＬが示す検出値群を参照し、軟部組織領域の特定のために予め定められた範囲内の値を有する領域を軟部組織領域として特定する。

制御部４０は、骨密度測定、脂肪・筋肉率測定、または骨・軟部組織測定のうち、ステップＳ１０２で読み込まれたモード指定情報に応じた測定を実行する（Ｓ１１０）。以下では、骨密度測定、脂肪・筋肉率測定、および骨・軟部組織測定のそれぞれについて具体的に説明する。

図４には、骨密度測定の際に制御部４０が実行する処理のフローチャートが示されている。制御部４０は、ステップＳ１０９で特定された骨領域および軟部組織領域に基づいて、測定対象領域６２を設定する（Ｓ２０１）。

図５には、測定対象領域６２が設定されたＸ線画像領域６０が概念的に示されている。Ｘ線画像領域６０は、ステップＳ１０８でディスプレイ４４に表示されるＸ線画像に対応する。ただし、この領域は演算上の領域であり、必ずしもディスプレイ４４に表示されなくてもよい。

Ｘ線画像領域６０の左端は、基準位置Ｐ１およびＱ１（ｙ＝０）に対応し、Ｘ線画像領域６０の右端は、折り返し位置Ｐ２およびＱ２（ｙ＝ｄ）に対応する。Ｘ線画像領域６０には、４つの腰椎６４と、これらの腰椎６４を取り巻く軟部組織領域６６が含まれている。

制御部４０は、ステップＳ１０９で特定された骨領域の他、骨領域を取り囲む軟部組織領域６６を含めた領域を測定対象領域６２として設定する。図５では、ｙ１≦ｙ≦ｙ２で表される範囲が測定対象領域６２として設定されている。測定対象領域６２に軟部組織領域６６を含める理由は、エネルギーＥＨのＸ線に対する減衰定数と、エネルギーＥＬのＸ線に対する減衰定数との比を軟部組織について実測し、この実測値をＤＸＡ法に基づく骨密度測定に用いるためである。予め定められた固定値をこれらの減衰定数の比として用いる場合には、測定対象領域６２に軟部組織領域６６を含めなくてもよい。

制御部４０は、発生器駆動機構４８および検出器駆動機構５６を制御し、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０を対向させながら、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０をそれぞれ搬送範囲Ｒ１およびＲ２に亘ってｙ軸負方向に搬送する（Ｓ２０２）。このときの搬送速度は、ステップＳ１０７で決定された折り返し搬送速度である。これによって、Ｘ線発生器２６は、折り返し位置Ｐ２から基準位置Ｐ１まで移動し、Ｘ線検出器３０は、折り返し位置Ｑ２から基準位置Ｑ１まで移動する。

制御部４０は、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０が搬送されている間、Ｘ線発生器２６にエネルギーＥＨのＸ線を発生させる（Ｓ２０２）。

また、制御部４０は、測定対象領域６２に対応する位置にＸ線発生器２６が搬送されている場合にはシャッター５２を開き、測定対象領域６２以外の領域に対応する位置にＸ線発生器２６が搬送されている場合には、シャッター５２を閉じる（Ｓ２０２）。すなわち、制御部４０は、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０がｙ＞ｙ２の範囲に位置するときはシャッター５２を閉じ、ｙ１≦ｙ≦ｙ２の範囲に位置するときはシャッター５２を開く。そして、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０が０＜ｙ＜ｙ２の範囲に位置するときはシャッター５２を再び閉じる。さらに、制御部４０は、エネルギーＥＨのＸ線について、Ｘ線検出器３０で検出された検出値を取得する。このようにして測定空間２２に対する折り返し走査が行われる。

制御部４０は、測定対象領域６２に亘ってエネルギーＥＨのＸ線について取得された検出値群を検出Ｘ線データＢＨとして取得する（Ｓ２０３）。また、制御部４０は、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０がそれぞれ基準位置Ｐ１およびＱ１に到達し停止したときは、シャッター５２を開き、Ｘ線検出器３０によって検出された検出値を基準データＡＨとして取得する（Ｓ２０４）。基準データＡＨは、Ｘ線検出器３０の検出面においてｚ軸方向に並ぶ各位置のうち、基準データＡＬが取得された位置における検出値を示すものとする。

制御部４０は、検出Ｘ線データＢＨおよび基準データＡＨに基づいて、エネルギーＥＨのＸ線についての吸収率分布データＣＨを求める（Ｓ２０５）。また、制御部４０は、検出Ｘ線データＢＬおよび基準データＡＬに基づいて、エネルギーＥＬのＸ線についての吸収率分布データＣＬを求める（Ｓ２０６）。

制御部４０は、ＤＸＡ法に基づいて、吸収率分布データＣＨおよびＣＬに基づいて、骨塩の分布および骨密度画像を求める（Ｓ２０７）。ここで骨塩の分布は、骨塩のｙｚ平面での分布であり、骨密度画像は、骨塩の分布を各画素値で表した画像である。また、制御部４０は、骨塩の分布をｙｚ平面について積算して骨塩量を求める（Ｓ２０７）。さらに、ｙｚ平面に投影された骨の面積で骨塩量を除すことにより骨密度を求める（Ｓ２０７）。ここで、骨の面積は、例えば、検出Ｘ線データＢＬまたはＢＨが示す値が所定値未満の領域の面積として求められる。また、吸収率分布データＣＨまたはＣＬが示す値が所定値以上の領域の面積として求めてもよい。制御部４０は、骨塩に関するこれらの測定結果をディスプレイ４４に表示させる（Ｓ２０８）。具体的には、例えば、骨密度画像、骨塩量および骨密度のうちいずれか１つまたは複数のものを、ユーザの操作に応じてディスプレイ４４に表示させる。

図６には、脂肪・筋肉率測定の際に制御部４０が実行する処理のフローチャートが示されている。制御部４０は、ステップＳ１０９で特定された骨領域および軟部組織領域に基づいて、測定対象領域６２を設定する（Ｓ３０１）。

図７には、測定対象領域６２が設定されたＸ線画像領域６０が概念的に示されている。制御部４０は、例えば、折り返し位置Ｐ２およびＱ２からｙ軸負方向側において、検出Ｘ線データＢＬが示す値が所定範囲内にある領域を測定対象領域６２として設定する。

制御部４０は、測定空間２２に対する折り返し走査を行う（Ｓ３０２）。この処理は、ステップＳ２０２における処理について、エネルギーＥＨのＸ線をエネルギーＥＶＬのＸ線に置き換えた処理に相当する。すなわち、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０がｙ１≦ｙ≦ｙ２の範囲に位置するときはシャッター５２が開かれ、測定対象領域６２にエネルギーＥＶＬのＸ線が走査され、測定対象領域６２を透過したＸ線がＸ線検出器３０で検出される。

制御部４０は、測定対象領域６２に亘ってエネルギーＥＶＬのＸ線について取得された検出値群を検出Ｘ線データＢＶＬとして取得する（Ｓ３０３）。また、制御部４０は、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０がそれぞれ基準位置Ｐ１およびＱ１に到達し停止したときは、シャッター５２を開き、Ｘ線検出器３０によって検出された検出値を基準データＡＶＬとして取得する（Ｓ３０４）。基準データＡＶＬは、Ｘ線検出器３０の検出面においてｚ軸方向に並ぶ各位置のうち、基準データＡＬが取得された位置における検出値を示すものとする。

制御部４０は、検出Ｘ線データＢＶＬおよび基準データＡＶＬに基づいて、エネルギーＥＶＬのＸ線についての吸収率分布データＣＶＬを求める（Ｓ３０５）。また、制御部４０は、検出Ｘ線データＢＬおよび基準データＡＬに基づいて、エネルギーＥＬのＸ線についての吸収率分布データＣＬを求める（Ｓ３０６）。

制御部４０は、ＤＸＡ法に基づいて、吸収率分布データＣＬおよびＣＶＬに基づいて脂肪の分布および筋肉の分布を求める（Ｓ３０７）。ここで脂肪の分布は、脂肪のｙｚ平面での分布であり、筋肉の分布は、筋肉のｙｚ平面での分布である。制御部４０は、脂肪の分布をｙｚ平面について積算して脂肪重量を求め、予め操作パネル４２から入力された被検体３２の体重で脂肪重量を除すことで体脂肪率を求める（Ｓ３０７）。さらに、筋肉の分布をｙｚ平面について積算して筋肉重量を求め、被検体３２の体重で筋肉重量を除すことで筋肉率を求める（Ｓ３０７）。制御部４０は、脂肪および筋肉に関するこれらの測定結果をディスプレイ４４に表示させる（Ｓ３０８）。具体的には、例えば、脂肪重量、体脂肪率、筋肉重量、および筋肉率のうちいずれか１つまたは複数のものを、ユーザの操作に応じてディスプレイ４４に表示させる。

図８には、骨・軟部組織測定の際に制御部４０が実行する処理のフローチャートが示されている。制御部４０は、ステップＳ１０９で特定された骨領域および軟部組織領域に基づいて、骨密度および脂肪・筋肉率のそれぞれについて測定対象領域を設定する（Ｓ４０１）。

図９には、骨の測定対象領域６２−１および軟部組織の測定対象領域６２−２が設定されたＸ線画像領域６０が概念的に示されている。制御部４０は、ステップＳ２０１と同様の処理によって骨の測定対象領域６２−１を設定し、ステップＳ３０１と同様の処理によって軟部組織の測定対象領域６２−２を設定する。ここでは、ｙ１≦ｙ≦ｙ２の範囲が骨の測定対象領域６２−１として設定され、ｙ３≦ｙ≦ｙ４の範囲が軟部組織の測定対象領域６２−２として設定されている。

制御部４０は、発生器駆動機構４８および検出器駆動機構５６を制御し、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０を対向させながら、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０をそれぞれ搬送範囲Ｒ１およびＲ２に亘ってｙ軸負方向に搬送する（Ｓ４０２）。このときの搬送速度は、ステップＳ１０７で決定された折り返し搬送速度である。これによって、Ｘ線発生器２６は、折り返し位置Ｐ２から基準位置Ｐ１まで移動し、Ｘ線検出器３０は、折り返し位置Ｑ２から基準位置Ｑ１まで移動する。

制御部４０は、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０が、軟部組織の測定対象領域６２−２に対応する位置に搬送されている間は、Ｘ線発生器２６にエネルギーＥＶＬのＸ線を発生させる。そして、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０が、骨の測定対象領域６２−１に対応する位置に搬送されている間は、Ｘ線発生器２６にエネルギーＥＨのＸ線を発生させる（Ｓ４０２）。また、制御部４０は、測定対象領域６２−１および６２−２に対応する位置にＸ線発生器２６が搬送されている場合にはシャッター５２を開き、測定対象領域６２−１および６２−２以外の領域に対応する位置にＸ線発生器２６が搬送されている場合には、シャッター５２を閉じる（Ｓ４０２）。すなわち、制御部４０は、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０がｙ＞ｙ４の範囲に位置するときはシャッター５２を閉じ、ｙ３≦ｙ≦ｙ４の範囲に位置するときはシャッター５２を開く。そして、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０がｙ２＜ｙ＜ｙ３の範囲に位置するときはシャッター５２を閉じ、ｙ１≦ｙ≦ｙ２の範囲に位置するときはシャッター５２を開く。制御部４０は、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０が０＜ｙ＜ｙ１の範囲に位置するときはシャッター５２を閉じる。このようにして測定空間２２に対する折り返し走査が行われる。

制御部４０は、測定対象領域６２−２に亘ってエネルギーＥＶＬのＸ線について取得された検出値群を検出Ｘ線データＢＶＬとして取得する（Ｓ４０３）。また、制御部４０は、測定対象領域６２−１に亘ってエネルギーＥＨのＸ線について取得された検出値群を検出Ｘ線データＢＨとして取得する（Ｓ４０４）。

制御部４０は、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０がそれぞれ基準位置Ｐ１およびＱ１に到達し停止したときは、シャッター５２を開く。この状態において制御部４０は、Ｘ線発生器２６にエネルギーＥＨのＸ線を発生させ、Ｘ線検出器３０における検出値を基準データＡＨとして取得する（Ｓ４０５）。基準データＡＨは、Ｘ線検出器３０の検出面においてｚ軸方向に並ぶ各位置のうちいずれかの位置における検出値を示すものとする。さらに、制御部４０は、Ｘ線発生器２６にエネルギーＥＶＬのＸ線を発生させ、Ｘ線検出器３０における検出値を基準データＡＶＬとして取得する（Ｓ４０６）。基準データＡＶＬは、基準データＡＨが取得された位置と同一の位置で取得される。

制御部４０は、ステップＳ２０５〜Ｓ２０７と同様の処理によって、骨塩の分布、骨密度画像、骨塩量および骨密度を求める（Ｓ４０７）。すなわち、検出Ｘ線データＢＨおよび基準データＡＨに基づいて吸収率分布データＣＨを求め、検出Ｘ線データＢＬおよび基準データＡＬに基づいて吸収率分布データＣＬを求め、さらに、吸収率分布データＣＨおよびＣＬに基づいて、これらの測定値を得る。

また、制御部４０は、ステップＳ３０５〜Ｓ３０７と同様の処理によって、脂肪の分布、筋肉の分布、脂肪重量、体脂肪率、筋肉重量、筋肉率を求める（Ｓ４０８）。すなわち、検出Ｘ線データＢＬおよび基準データＡＬに基づいて吸収率分布データＣＬを求め、検出Ｘ線データＢＶＬおよび基準データＡＶＬに基づいて吸収率分布データＣＶＬを求め、さらに、吸収率分布データＣＬおよびＣＶＬに基づいて、これらの測定値を得る。

制御部４０は、骨および軟部組織に関するこれらの測定結果をディスプレイ４４に表示させる（Ｓ４０９）。具体的には、例えば、骨密度画像、骨塩量、骨密度、脂肪の分布、筋肉の分布、脂肪重量、体脂肪率、筋肉重量および筋肉率のうちいずれか１つまたは複数のものを、ユーザの操作に応じてディスプレイ４４に表示させる。

ここで説明した処理には次のような利点がある。骨塩量の測定には、エネルギーＥＨのＸ線およびエネルギーＥＬのＸ線が用いられ、脂肪・筋肉率の測定には、エネルギーＥＬのＸ線およびエネルギーＥＶＬのＸ線が用いられる。これによって、骨および軟部組織のそれぞれについて適切な大きさのエネルギーのＸ線で測定が行われ、測定精度が向上する。すなわち、Ｘ線のエネルギーが小さ過ぎてＸ線が骨を透過しないことによって、骨密度の測定精度が低下することが回避される。また、Ｘ線のエネルギーが大き過ぎて脂肪を透過したＸ線の強度と、筋肉を透過したＸ線の強度との差異が小さくなってしまい、体脂肪率および筋肉率の測定精度が低下することが回避される。

また、エネルギーＥＬ、ＥＨおよびＥＶＬのＸ線の走査は、それぞれ個別に行われる。これによって、Ｘ線を発生し走査する制御が簡単となる。

さらに、折り返し走査の速度は、検出Ｘ線データＢＬが示す各検出値の大きさの傾向を示す評価値が大きい程、大きい値に設定される。これによって、被検体３２が厚い程、Ｘ線の折り返し走査速度が遅くなり、適切な強度でＸ線を検出することができる。

また、測定対象領域でない領域に対しては、先行走査によるＸ線のみが照射され、折り返し走査によるＸ線はシャッター５２によって遮蔽される。これによって、被検者の被曝量が低減される。

さらに、骨・軟部組織測定モードにおいて、骨の測定対象領域６２−１および軟部組織の測定対象領域６２−２が重ならない場合には、各測定対象領域に照射されるＸ線は２種類のみである。これによって、エネルギーＥＨ、ＥＬおよびＥＶＬの総てのＸ線が被検体３２に照射されることが回避される。

なお、各測定モードにおける測定対象領域の設定は、ユーザの操作によって行われてもよい。この場合、ユーザは、ステップＳ１０８においてディスプレイ４４に表示されているＸ線画像を参照し、操作パネル４４の操作によって、測定対象領域を設定する。操作に応じて設定される測定対象領域は、ディスプレイ４４に表示されてもよい。制御部４４は、操作パネル４４から測定対象領域を設定する情報を読み込む。

また、各測定モードでは、測定開始時におけるＸ線の発生、測定終了時におけるＸ線の遮断は、シャッター５２によって行われてもよい。すなわち、Ｘ線を発生している状態にＸ線発生器２６を予め設定しておき、測定の開始および終了に応じてシャッター５２を開閉してもよい。これによって、Ｘ線の発生およびＸ線の遮断が迅速に行われる。また、制御部４０は、シャッター５２の制御に代えて、Ｘ線管の管電圧または管電流のオンおよびオフを行ってもよい。

さらに、折り返し走査におけるＸ線発生部２６の管電流は、ステップＳ１０６で取得された検出Ｘ線データＢＬに基づいて決定してもよい。すなわち、検出Ｘ線データＢＬが示す値が小さい傾向にある程、管電流を大きくしてもよい。このような制御によって、被検体３２が厚い程、被検体３２に照射されるＸ線の強度が大きくなり、適切な強度でＸ線が検出される。

具体的には、検出Ｘ線データＢＬが示す検出値群の平均値等、検出Ｘ線データＢＬが示す値の大きさの傾向を表す評価値が小さい程、折り返し走査におけるＸ線発生部２６の管電流を大きくする。このように管電流を変化させたとしても、Ｘ線のエネルギーは変化しない。そのため、被検体３２の各組織における減衰定数は影響を受けず、骨密度測定および脂肪・筋肉率測定にＤＸＡ法を用いることができる。

また、上記では、予め定められた折り返し位置Ｐ２およびＱ２から、折り返し走査を開始する制御について説明した。このような制御の他、検出Ｘ線データＢＬに基づいて、軟部組織の右端の位置を求め、軟部組織の右端の位置から左方向へのＸ線走査を開始してもよい。この場合、先行走査が終了した後、Ｘ線走査速度より大きい速度で、Ｘ線発生器２６およびＸ線検出器３０の位置を軟部組織の右端の位置に搬送し、この位置から折り返し走査を行うこととすればよい。

１０Ｘ線測定装置、１２本体部、１４アーム部、１６支柱、１８ブッキーテーブル、２０Ｘ線、２２測定空間、２４本体部筐体、２６Ｘ線発生器、２８アーム部筐体、３０Ｘ線検出器、３２被検体、３４被検体診断空間、３６基準測定空間、３８制御装置、４０制御部、４２操作パネル、４４ディスプレイ、４６発生器搬送レール、４８発生器駆動機構、５０天板、５２シャッター、５４検出器搬送レール、５６検出器駆動機構、５８底板、６０Ｘ線画像領域、６２，６２−１，６２−２測定対象領域、６４腰椎、６６軟部組織領域。

Claims

エネルギーが異なる複数種のＸ線を発生するＸ線発生部と、
Ｘ線を検出するＸ線検出部と、
前記Ｘ線発生部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記Ｘ線発生部に第１Ｘ線を発生させ、被検体に対し前記第１Ｘ線を走査させる第１走査部と、
前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線に基づいて、前記第１Ｘ線の走査に応じた第１検出値分布を求める第１演算部と、
前記第１検出値分布に基づいて、前記被検体に含まれる測定対象領域を特定する特定部と、
前記第１Ｘ線とはエネルギーが異なる第２Ｘ線を前記Ｘ線発生部に発生させ、前記測定対象領域に対し前記第２Ｘ線を走査させる第２走査部と、
前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線に基づいて、前記第２Ｘ線の走査に応じた第２検出値分布を求める第２演算部と、
前記第１検出値分布および前記第２検出値分布に基づいて、前記測定対象領域に関する測定を行う測定部と、
を備え、
骨測定モードまたは軟部組織測定モードのいずれかを選択するモード選択部を備え、
前記骨測定モードが選択されたときに、
前記特定部は、前記測定対象領域として骨領域を特定し、
前記第２走査部は、前記第２Ｘ線のエネルギーを前記第１Ｘ線のエネルギーより大きく設定し、
前記測定部は、前記測定対象領域における骨塩に関する測定を行い、
前記軟部組織測定モードが選択されたときに、
前記特定部は、前記測定対象領域として軟部組織領域を特定し、
前記第２走査部は、前記第２Ｘ線のエネルギーを前記第１Ｘ線のエネルギーより小さく設定し、
前記測定部は、前記測定対象領域における脂肪または筋肉に関する測定を行う、ことを特徴とするＸ線測定装置。
エネルギーが異なる複数種のＸ線を発生するＸ線発生部と、
Ｘ線を検出するＸ線検出部と、
前記Ｘ線発生部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記Ｘ線発生部に第１Ｘ線を発生させ、被検体に対し前記第１Ｘ線を走査させる第１走査部と、
前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線に基づいて、前記第１Ｘ線の走査に応じた第１検出値分布を求める第１演算部と、
前記第１検出値分布に基づいて、前記被検体に含まれる測定対象領域を特定する特定部と、
前記第１Ｘ線とはエネルギーが異なる第２Ｘ線を前記Ｘ線発生部に発生させ、前記測定対象領域に対し前記第２Ｘ線を走査させる第２走査部と、
前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線に基づいて、前記第２Ｘ線の走査に応じた第２検出値分布を求める第２演算部と、
前記第１検出値分布および前記第２検出値分布に基づいて、前記測定対象領域に関する測定を行う測定部と、
を備え、
前記特定部は、
前記測定対象領域として、骨領域と軟部組織領域とを区別して特定し、
前記第２走査部は、
前記骨領域に対する走査については、前記第２Ｘ線のエネルギーを前記第１Ｘ線のエネルギーより大きく設定し、
前記軟部組織領域に対する走査については、前記第２Ｘ線のエネルギーを前記第１Ｘ線のエネルギーより小さく設定し、
前記測定部は、
前記骨領域における骨塩に関する測定を行い、前記軟部組織領域における脂肪または筋肉に関する測定を行う、ことを特徴とするＸ線測定装置。
エネルギーが異なる複数種のＸ線を発生するＸ線発生部と、
Ｘ線を検出するＸ線検出部と、
前記Ｘ線発生部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記Ｘ線発生部に第１Ｘ線を発生させ、被検体に対し前記第１Ｘ線を走査させる第１走査部と、
前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線に基づいて、前記第１Ｘ線の走査に応じた第１検出値分布を求める第１演算部と、
前記第１検出値分布に基づいて、前記被検体に含まれる測定対象領域を特定する特定部と、
前記第１Ｘ線とはエネルギーが異なる第２Ｘ線を前記Ｘ線発生部に発生させ、前記測定対象領域に対し前記第２Ｘ線を走査させる第２走査部と、
前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線に基づいて、前記第２Ｘ線の走査に応じた第２検出値分布を求める第２演算部と、
前記第１検出値分布および前記第２検出値分布に基づいて、前記測定対象領域に関する測定を行う測定部と、
を備え、
前記第２走査部は、前記Ｘ線発生部に、前記第１検出値分布に応じた速度または管電流で前記第２Ｘ線を走査させる、ことを特徴とするＸ線測定装置。