JP6674614B2 - 骨質評価装置及び骨質評価プログラム - Google Patents

Description

本発明は、下顎骨下縁皮質骨が撮影されたＸ線画像を用いて骨質を評価する骨質評価装置及び骨質評価プログラムに関する。

主要な骨粗鬆症診断支援方法として、二重Ｘ線吸収（ＤＸＡ：dual-energy X-ray absorptiometry）法や定量的超音波（ＱＵＳ：quantitative ultrasound）法などがある。しかし、これらの診断支援方法は特定の施設でしか行えないのが現状であり、腰痛などの症状がある人や骨粗鬆症に対する関心が高い人にしか利用されておらず、骨粗鬆症が原因と考えられる骨折の多くを予防するには至っていない。

そこで、歯科診療時に撮影することの多いパノラマＸ線画像を用いて骨粗鬆症診断支援を行う骨粗鬆症診断支援装置が開発されている（例えば特許文献１参照）。また、歯科用ＣＴ撮影装置を用いたＣＴ撮影（以下、「歯科用ＣＴ撮影」と称す。）から得られる再構成ボリュームデータを用いて骨粗鬆症診断支援を行うことも考えられる。

しかし、歯科用ＣＴ撮影は散乱線やビームハードニングなどの影響を受けやすく、被写体中のある同一の物質に注目しても場所によって濃度値が大きく変動する。このため、単純に濃度値の大きさを見るだけでは骨粗鬆症の病態を判定することができない。

そこで、被写体中のある同一の物質に注目しても場所によって濃度値が大きく変動するＣＴ撮影のデータを利用する場合であっても骨粗鬆症の病態を判定することができる骨粗鬆症診断支援方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００４−２０９０８９号公報 特開２０１７−１１８９８５号公報

特許文献２で提案されている骨粗鬆症診断支援方法では、ＣＴ撮影のデータの下顎骨下縁皮質骨に対応する部分に収まる少なくとも一つのＲＯＩ（Region of Interest）の設定データが必要であるが、ＲＯＩ設定の自動化については特許文献２で言及されていない。ＲＯＩ設定の自動化方法が確立できれば、ＲＯＩ設定において煩雑な手作業が不要となるため、作業性及び利便性が飛躍的に向上する。

本発明は、上記の状況に鑑み、ＣＴ撮影のデータを利用して骨質を評価する際にＲＯＩを自動で設定できる骨質評価装置及び骨質評価プログラムを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明に係る骨質評価装置は、骨質が正常な複数の物体を被写体とした複数のＣＴ撮影のデータから得られた、場所に応じた皮質骨厚を示す正常例群データと、評価対象である物体を被写体としたＣＴ撮影のデータの濃度値とに基づいて、前記評価対象である物体を被写体としたＣＴ撮影のデータに対して皮質骨と海綿骨との境界を設定し、前記境界に基づいて少なくとも一つのＲＯＩ（Region of Interest）を設定する設定手段と、前記評価対象である物体を被写体としたＣＴ撮影のデータの前記ＲＯＩ毎に、前記ＲＯＩ内の濃度値に基づく評価用指標を生成し、前記評価用指標を用いて骨質を評価する評価手段と、を備える構成（第１の構成）とする。なお、前記ＲＯＩは２次元のＲＯＩに限定されることは無く、３次元のＲＯＩであってもよい。

上記第１の構成の骨質評価装置において、前記評価対象である物体を被写体とした下顎骨下縁皮質骨がＦＯＶ（Field of view）に含まれるＣＴ撮影の撮影データを再構成して得られる再構成ボリュームデータから下顎骨下縁に沿った方向と交差する複数枚のＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）像を評価断面候補列として生成する生成手段と、前記評価断面候補列から１枚または複数枚の評価断面を選択する選択手段と、を備え、前記設定手段が前記評価断面に対して前記ＲＯＩを設定する構成（第２の構成）であってもよい。

上記第２の構成の骨質評価装置において、前記ＭＰＲ像は、下顎骨下縁に沿った方向と略直交する構成（第３の構成）であってもよい。

上記第２又は第３の構成の骨質評価装置において、前記評価断面は、前記評価断面候補列の中でオトガイ孔の開口長が最大となる断面を含む構成（第４の構成）であってもよい。

上記第１〜第４いずれかの構成の骨質評価装置において、前記評価対象である物体を被写体としたＣＴ撮影のデータから得られる、場所に応じた皮質骨厚が、前記正常例群データから定まる下限値以上且つ前記正常例群データから定まる上限値以下になるように、前記設定手段が前記境界を設定する構成（第５の構成）であってもよい。

上記第１〜第５いずれかの構成の骨質評価装置において、前記評価用指標は、前記ＲＯＩ内の濃度値のばらつき度合いを示す指標である構成（第６の構成）であってもよい。

上記第１〜第５いずれかの構成の骨質評価装置において、前記評価用指標は前記ＲＯＩ内の濃度値の平均値であり、前記評価手段は、前記ＲＯＩ毎に設定した閾値と前記評価用指標とを前記ＲＯＩ毎に比較した結果に基づいて骨質を評価する構成（第７の構成）であってもよい。

上記目的を達成するために本発明に係る骨質評価プログラムは、コンピュータを、骨質が正常な複数の物体を被写体とした複数のＣＴ撮影のデータから得られた、場所に応じた皮質骨厚を示す正常例群データと、評価対象である物体を被写体としたＣＴ撮影のデータの濃度値とに基づいて、前記評価対象である物体を被写体としたＣＴ撮影のデータに対して皮質骨と海綿骨との境界を設定し、前記境界に基づいて少なくとも一つのＲＯＩ（Region of Interest）を設定する設定手段、及び前記評価対象である物体を被写体としたＣＴ撮影のデータの前記ＲＯＩ毎に、前記ＲＯＩ内の濃度値に基づく評価用指標を生成し、前記評価用指標を用いて骨質を評価する評価手段、として機能させるための骨質評価プログラム。

本発明によると、ＣＴ撮影のデータを利用して骨質を評価する際にＲＯＩを自動で設定できる。

骨質評価装置の構成を示す図 骨質評価プログラムの機能ブロック図 骨質評価装置の動作を示すフローチャート 再構成ボリュームデータのボクセルを示すイメージ図 アキシャル像を示す図 アキシャル像を示す図 ＭＩＰ像を示す図 ＭＩＰ像を示す図 ＭＰＲ像を示す図 評価断面を示す図 法線ベクトルと評価断面上のｙ軸とのなす角度を示す図 下顎骨辺縁の或る１つのピクセルから法線ベクトルＶ１に沿ったピクセル値のプロファイルを示す図 正常例群データを示す図 評価断面を示す図 評価断面を示す図 評価断面を示す図 評価断面を示す図 評価断面を示す図 評価断面を示す図 評価断面を示す図

本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。

＜１．骨質評価装置の構成＞
図１Ａは、本発明の一実施形態に係る骨質評価装置１の構成を示す図である。

骨質評価装置１は、ＲＯＭ１２やＨＤＤ１７に格納されているプログラムに従って骨質評価装置１全体を制御するＣＰＵ１１と、固定的なプログラムやデータを記録するＲＯＭ１２と、作業メモリを提供するＲＡＭ１３と、外部との通信を行うための通信インターフェース部１４と、画像データを一時的に記憶するＶＲＡＭ１５と、ＶＲＡＭ１５に記憶された画像データに基づいて画像を表示する表示部１６と、詳細は後述するＨＤＤ１７と、キーボード、ポインティングデバイス等の操作部１８とを備えている。

骨質評価装置１の通信インターフェース部１４と外部との通信方法は、有線通信でもよく、無線通信でもよく、有線と無線を組み合わせた通信であってもよい。骨質評価装置１としては、例えば、パーソナルコンピュータを挙げることができる。

ＨＤＤ１７は、画像再構成処理プログラム、骨質評価プログラム、評価結果表示プログラム等の各種プログラム、及び、歯科用Ｘ線撮影装置によるＣＴ撮影の撮影データ、上記画像再構成処理プログラムによって生成された再構成ボリュームデータ、正常例群データ、上記骨質評価プログラムによって生成された評価結果データ、各種プログラムを実行する際に用いられる各種パラメータの設定値等の各種データを記憶する。

なお、正常例群データは、骨質が正常な複数の物体を被写体とした複数のＣＴ撮影のデータから得られた、場所に応じた皮質骨厚を示すデータである。骨質が正常な複数の物体としては、例えば骨質が正常な複数の生体、骨質が正常な生体を模した複数種類のファントム等を挙げることができる。

また、骨質評価装置１は、通信インターフェース部１４を用いて外部から再構成ボリュームデータを取得し、その取得した再構成ボリュームデータをＨＤＤ１７に記憶してもよい。外部から取得した再構成ボリュームデータをＨＤＤ１７に記憶する構成とした場合、本実施形態とは異なりＨＤＤ１７が画像再構成処理プログラム及びＣＴ撮影時の撮影データを記憶しない構成にすることが可能である。

画像再構成処理プログラムは、歯科用Ｘ線撮影装置によるＣＴ撮影の撮影データを再構成して再構成ボリュームデータを生成するためのプログラムである。骨質評価プログラムは、骨質を評価するためのプログラムである。骨質の評価内容としては、例えば骨粗鬆症の病態の判定等を挙げることができる。評価結果表示プログラムは、骨質の評価結果を表示部１６の表示画面に表示させる画像に対応する画像データを生成し、その作成した画像データに対応する画像を表示部１６の表示画面に表示させるためのプログラムである。

ＨＤＤ１７に記憶されている各プログラムは、骨質評価装置１にプリインストールされていてもよく、光ディスク等の記憶媒体に格納された形態で流通されて骨質評価装置１にインストールされてもよく、ネットワークを介して流通されて骨質評価装置１にインストールされてもよい。ＨＤＤ１７に記憶されている各プログラム及び各データの一部を、ＨＤＤ１７ではなくＲＯＭ１２に記憶するようにしてもよい。

＜２．骨質評価プログラムの機能＞
図１Ｂは、ＨＤＤ１７に記憶されている骨質評価プログラムの機能ブロック図である。

ＨＤＤ１７に記憶されている骨質評価プログラムは、ＣＰＵ１１で実行されることで骨質評価装置１のハードウェアを、評価断面候補列を生成する生成部１７１、評価断面を選択する選択部１７２、ＲＯＩを設定する設定部１７３、骨質を評価する評価部１７４、及び評価結果データを出力する出力部１７５として機能させる。

生成部１７１は、評価対象である物体（例えば生体）を被写体とした下顎骨下縁皮質骨がＦＯＶに含まれるＣＴ撮影の撮影データを再構成して得られる再構成ボリュームデータから下顎骨下縁に沿った方向と交差する複数枚のＭＰＲ像を評価断面候補列として生成する。

選択部１７２は、評価断面候補列から１枚または複数枚の評価断面を選択する。

設定部１７３は、正常例群データと、評価対象である物体を被写体としたＣＴ撮影のデータの濃度値とに基づいて、前記評価対象である物体を被写体としたＣＴ撮影のデータに対して皮質骨と海綿骨との境界を設定する。さらに、設定部１７３は、設定した境界に基づいて少なくとも一つのＲＯＩを設定する。

評価部１７４は、評価対象である物体を被写体としたＣＴ撮影のデータのＲＯＩ毎に、ＲＯＩ内の濃度値に基づく評価用指標を生成する。さらに、評価部１７４は、生成した評価用指標を用いて骨質を評価する。

出力部１７５は、評価部１７４の評価結果を出力する。

＜３．骨質評価装置の動作＞
図２は、骨質評価装置１の動作を示すフローチャートである。図２に示すフローチャートの動作主体は骨質評価装置１であるが、図１Ｂに示した機能ブロックが実質的に動作主体になっている場合には図１Ｂに示した機能ブロックを用いて説明を行う。

骨質評価装置１はまず画像再構成処理プログラム、骨質評価プログラム、及び評価結果表示プログラムを起動させる。後述するステップＳ１は画像再構成処理プログラムが実行する処理であり、後述するステップＳ２〜Ｓ６は骨質評価プログラムが実行する処理であり、後述するステップＳ７は評価結果表示プログラムが実行する処理である。なお、本実施形態では画像再構成処理プログラム、骨質評価プログラム、及び評価結果表示プログラムを最初に起動させているが、骨質評価プログラム、及び評価結果表示プログラムはステップＳ１の段階ではまだ不要であるため、ステップＳ１よりも後の段階でそれぞれ必要となる前までに起動させてもよい。

骨質評価装置１は、通信インターフェース部１４を介して、下顎骨下縁皮質骨がＦＯＶに含まれるＣＴ撮影の撮影データを取得する。それから、骨質評価装置１は、その取得したＣＴ撮影の撮影データを従来の一般的な再構成アルゴリズムによって再構成して再構成ボリュームデータを生成する（ステップＳ１）。

なお、外部から取得した再構成ボリュームデータをＨＤＤ１７に記憶する構成とした場合に、本実施形態とは異なりＨＤＤ１７が画像再構成処理プログラム及びＣＴ撮影時の撮影データを記憶しない構成にするのであれば、ステップＳ１の代わりに、骨質評価装置１が、通信インターフェース部１４を介して、再構成ボリュームデータを取得するステップを実行すればよい。

また、外部から取得した再構成ボリュームデータをＨＤＤ１７に記憶する構成とした場合に、本実施形態と同様にＨＤＤ１７が画像再構成処理プログラム及びＣＴ撮影時の撮影データを記憶する構成にするのであれば、ステップＳ１の代わりに、骨質評価装置１が、通信インターフェース部１４を介して、ＣＴ撮影の撮影データ又は再構成ボリュームデータを取得し、取得したデータがＣＴ撮影の撮影データであれば再構成を行うステップを実行すればよい。

再構成ボリュームデータは、図３に示すようなボクセルＶＣの集合体である。ボクセルＶＣの２つの面はＸ軸に垂直であり、ボクセルＶＣの他の２つの面はＹ軸に垂直であり、ボクセルＶＣの残り２つの面はＺ軸に垂直である。Ｘ軸が被写体である人の左右方向に沿い、Ｙ軸が被写体である人の前後方向に沿い、Ｚ軸が被写体である人の上下方向（体軸）に沿うようにＣＴ撮影がなされている。したがって、図３に示す再構成ボリュームデータから得られるＭＰＲ像の一つである最前層のコロナル像の各ピクセル値は、図３に示す再構成ボリュームデータの最前層の各ボクセル値と同一の値になる。また、図３に示す再構成ボリュームデータから得られるＭＰＲ像の一つである最右層のサジタル像の各ピクセル値は、図３に示す再構成ボリュームデータの最右層の各ボクセル値と同一の値になる。また、図３に示す再構成ボリュームデータから得られるＭＰＲ像の一つである最上層のアキシャル像の各ピクセル値は、図３に示す再構成ボリュームデータの最上層の各ボクセル値と同一の値になる。ここで、ＭＰＲ像とは、ＣＴ撮影の撮影データを再構成して得られる再構成ボリュームデータを任意の断面で切り出して得られる像のことをいう。ＭＰＲ像の種類としては、上述したコロナル像、サジタル像、及びアキシャル像以外に、図３に図示しているＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸のいずれにも垂直でないオブリーク像がある。

ステップＳ１又はステップＳ１の代わり実行されるステップに続くステップＳ２において、生成部１７１は３つの下顎軸を算出する。具体的には、まず生成部１７１は、下顎下端断面であるアキシャル像から順にオトガイ孔を探索する。以下の説明で用いる各アキシャル像は人体の下側から上側に向かって見た像であるため、アキシャル像の左側が人体の右側に対応し、アキシャル像の右側が人体の左側に対応している。なお、各アキシャル像を人体の上側から下側に向かって見た像とし、アキシャル像の左側を人体の左側に対応させ、アキシャル像の右側を人体の右側に対応させてもよい。

生成部１７１は、二値化されたアキシャル像において、高さＨ１の左端位置から右側に向かって皮質骨を探索し（図４中の矢印Ａ１参照）、皮質骨に行き当たった点（図４中の点Ｄ１）からに下顎骨辺縁に沿ってオトガイ孔を探索する（図４中の矢印Ａ２参照）。高さＨ２の位置に達してもオトガイ孔が見つからなければ、１つ上の二値化されたアキシャル像に移って上記の処理を繰り返す。生成部１７１は、オトガイ孔が見つかれば、オトガイ孔が見つかった位置（オトガイ孔の下縁位置）を基準点とする。なお、二値化されたアキシャル像において、下顎骨の外側のみ縮小処理を施してもよい。これにより、オトガイ孔の探索精度向上が期待できる。

次に、生成部１７１は、オトガイ孔が見つかったアキシャル像から所定数（例えば３つ）だけ下のアキシャル像において、上記基準点を真下に移動させた点（図５中の点Ｄ２）での下顎骨辺縁の接線方向（図５中の矢印Ａ３の方向）を求める。下顎骨辺縁の接線方向は点Ｄ２を中央に含む下顎骨辺縁を示す所定数のピクセルの並びを最小二乗法で直線近似することによって求めることができる。

さらに、生成部１７１は、アキシャル像に対して垂直であって且つ矢印Ａ３に平行で矢印Ａ３より所定距離Δ１だけ舌側に位置する断面Ｃ１を求め、断面Ｃ１を中心とする所定厚の断層を対象とした図６に示すＭＩＰ（Maximum Intensity Projection）像を生成する。なお、断面Ｃ１は、アキシャル像に対して垂直であって且つ矢印Ａ３に平行で頬側皮質骨と舌側皮質骨との中点（矢印Ａ３に垂直で点Ｄ２を通る直線上での中点）を通る断面としてもよい。

生成部１７１は、図６に示すＭＩＰ像において、上記基準点を含むアキシャル像と後述する断面Ｃ２との交線上で上記基準点を所定距離Δ１だけ舌側に移動させた点を下顎骨辺縁まで真下に移動させた点（図６中の点Ｄ３）での下顎骨辺縁の接線方向（図６中の矢印Ａ４の方向）を求める。下顎骨辺縁の接線方向は点Ｄ３を中央に含む下顎骨辺縁を示す所定数のピクセルの並びを直線近似することによって求めることができる。

また、生成部１７１は、アキシャル像に対して垂直であって且つ矢印Ａ３に垂直で点Ｄ２を通る断面Ｃ２を求め、断面Ｃ２を中心とする所定厚の断層を対象とした図７に示すＭＩＰ像を生成する。

生成部１７１は、図７に示すＭＩＰ像において、図７の水平方向に沿って皮質骨の辺縁の頬側及び舌側それぞれの各座標点の平均点を求め、その平均点を図７の垂直方向に沿って図７の上側から下側に向かって順にプロットしていき、平均点群を最小二乗法で直線近似した直線の方向（図７に示す矢印Ａ５の方向）を求める。

上述した矢印Ａ３〜Ａ５が３つの下顎軸それぞれの方向になる。

ステップＳ２に続くステップＳ３において、生成部１７１は評価断面候補列を生成する。具体的には、まず生成部１７１は、上述したＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の座標系を３つの下顎軸の座標系に変換するための回転行列を算出する。回転行列はロドリゲスの公式によって求まる。すなわち、任意の軸ｎのまわりに角度θだけ回転させる回転行列Ｒは以下の通りである。なお、ｎ＝[ｎ_１，ｎ_２，ｎ_３]は大きさ１の回転軸ベクトルである。座標系の変換は、１軸毎に回転行列を用いて３回回転させてもよく、１軸毎の回転行列を３つ掛け合わせて得られる１つの回転行列を用いて纏めて回転させてもよい。

そして、生成部１７１は、上記の回転行列を用いて、下顎骨下縁に沿った方向と略直交する複数枚のＭＰＲ像を評価断面候補列として生成する。なお、評価断面候補列を構成する複数枚のＭＰＲ像それぞれについて輪郭抽出処理を行い、輪郭抽出処理後の評価断面候補列をステップＳ４以降において用いてもよい。

ステップＳ３に続くステップＳ４において、選択部１７２は評価断面候補列から評価断面を選択する。具体的には、選択部１７２はオトガイ孔開口長が最大となる断面を評価断面として選択する。選択部１７２は、評価断面候補列を構成する複数枚のＭＰＲ像それぞれについて次の手順によってオトガイ孔開口長を求める。

まず、選択部１７２は、下顎骨の下縁位置（図８中の点Ｄ４）を探索する。それから、選択部１７２は、点Ｄ４から頬側下顎骨辺縁に沿ってオトガイ孔の下端（図８中の点Ｄ５）を求める。オトガイ孔の下端（図８中の点Ｄ５）は、例えば、下顎辺縁を下縁から頬側に沿って追跡をしていった際に、現在の点より図８の水平方向に舌側へ移動する事象、又は、現在の点より図８の下側方向（図８の下方向成分を含む方向）への移動する事象が２回連続で観測された時、オトガイ孔の下端であると認識すればよい。次に、選択部１７２は、下顎骨の下縁位置（図８中の点Ｄ４）からＭＰＲ像上での上方向に高さＨ３だけ移動した位置における頬側下顎骨辺縁（図８中の点Ｄ６）を探索する。それから、選択部１７２は、点Ｄ６から頬側下顎骨辺縁に沿ってオトガイ孔の上端（図８中の点Ｄ７）を求める。オトガイ孔の上端（図８中の点Ｄ７）は、例えば、頬側辺縁上の点のうち、点Ｄ５との距離が最小となる点とすればよい。最後に、選択部１７２は、点Ｄ５と点Ｄ７との距離をオトガイ孔開口長とする。

なお、本実施形態では、選択部１７２は、オトガイ孔開口長が最大となる断面を評価基準断面として選択し、例えば、評価基準断面の前後１０枚ずつと評価基準断面の合計２１枚を評価断面としている。なお、本実施形態では、評価基準断面の前後１０枚ずつを評価断面に含めたが、１０枚以外の枚数であってもよく、評価基準断面の前後で異なる枚数であってもよく、評価基準断面の前後０枚として評価基準断面１枚のみを評価断面としてもよい。

ステップＳ４に続くステップＳ５において、設定部１７３は評価断面に対してＲＯＩを設定する。具体的には、まず設定部１７３は、図９に示すように、評価断面において、オトガイ孔より下側に位置する下顎骨辺縁のピクセルそれぞれでの接線Ｌ１を求め、接点を通り接線Ｌ１に垂直であって海綿骨に向かう方向の法線ベクトルＶ１を算出する。下顎骨辺縁の接線方向は接点を中央に含む下顎骨辺縁を示す所定数のピクセルの並びを最小二乗法で直線近似することによって求めることができる。各法線ベクトルＶ１は法線ベクトルＶ１と評価断面上のｙ軸とのなす角度αによって特定することができる。角度αの正負は図１０に示すように定義する。

次に、設定部１７３は、評価断面において、オトガイ孔より下側に位置する下顎骨辺縁のピクセルそれぞれから法線ベクトルＶ１に沿ったピクセル値のプロファイルを取得する。図１１は、オトガイ孔より下側に位置する下顎骨辺縁の或る１つのピクセルから法線ベクトルＶ１に沿ったピクセル値のプロファイルを示す図である。設定部１７３は、オトガイ孔より下側に位置する下顎骨辺縁のピクセルそれぞれについて半値幅ｗｉｄｔｈ_０．５及び２０％値幅ｗｉｄｔｈ_０．２を算出する。

本実施形態で用いる正常例群データは、図１２に示すように、骨質が正常な１０名の成人女性を被写体とした複数のＣＴ撮影のデータから得られた、角度αを５°刻みで変化させたときそれぞれでの半値幅ｗｉｄｔｈ_０．５の平均値Ｗ（α）、平均値Ｗ（α）から標準偏差ｓｔｄ（α）を引いた値、及び平均値Ｗ（α）に標準偏差ｓｔｄ（α）の２倍を加えた値である。

設定部１７３は、評価断面から得られるオトガイ孔より下側に位置する下顎骨辺縁のピクセルそれぞれについて半値幅ｗｉｄｔｈ_０．５及び２０％値幅ｗｉｄｔｈ_０．２と正常例群データとを用いて、オトガイ孔より下側に位置する下顎骨辺縁のピクセルそれぞれに対応する評価断面における皮質骨と海綿骨との境界候補点を求める。具体的には、以下の手法によって皮質骨と海綿骨との境界候補点を求める。皮質骨と海綿骨との境界候補点の一部を評価断面上に図示すると、図１３のようになる。

最初に設定部１７３は、皮質骨厚Ｗｉｄｔｈ（ｔｌ）の初期値を、下顎骨辺縁のピクセルｔｌに対応するｗｉｄｔｈ_０．５とする。以下、終了するまで下記の（Ａ）〜（Ｃ）の場合分けに応じた処理を実行する。

（Ａ）Ｗｉｄｔｈ（ｔｌ）＜Ｗ（α）−ｓｔｄ（α）である場合、さらに（Ａ−１）〜（Ａ−３）の場合分けを行う。

（Ａ−１）｜ｗｉｄｔｈ_０．５−ｍｅａｎ｜＜｜ｗｉｄｔｈ_０．２−ｍｅａｎ｜である場合、Ｗｉｄｔｈ（ｔｌ）＝ｗｉｄｔｈ_０．５とし、終了する。

（Ａ−２）ｗｉｄｔｈ_０．２＜Ｗ（α）−２＊ｓｔｄ（α）且つ下顎骨の下縁位置からｙ軸に沿った下顎骨辺縁のピクセルｔｌまでの距離（下顎骨の下縁位置―ピクセルｔｌ間のｙ座標の差）が下顎骨の下縁位置からｙ軸に沿ったオトガイ孔下縁までの距離（下顎骨の下縁位置―オトガイ孔下縁間のｙ座標の差）の６０％以下である場合、Ｗｉｄｔｈ（ｔｌ）＝Ｗ（α）−２＊ｓｔｄ（α）とし、終了する。

（Ａ−３）上記以外の場合すなわち（Ａ−１）及び（Ａ−２）以外の場合、Ｗｉｄｔｈ（ｔｌ）＝ｗｉｄｔｈ_０．２とする。

（Ｂ）Ｗｉｄｔｈ（ｔｌ）＜Ｗ（α）＋２＊ｓｔｄ（α）である場合、さらに（Ｂ−１）〜（Ｂ−２）の場合分けを行う。

（Ｂ−１）Ｗｉｄｔｈ（ｔｌ）＝ｗｉｄｔｈ_０．２である場合、Ｗｉｄｔｈ（ｔｌ）＝ｗｉｄｔｈ_０．５とし、終了する。

（Ｂ−２）上記以外の場合すなわち（Ｂ−１）以外の場合、Ｗｉｄｔｈ（ｔｌ）＝Ｗ（α）＋２＊ｓｔｄ（α）とし、終了する。

（Ｃ）Ｗ（α）−ｓｔｄ（α）≦Ｗｉｄｔｈ（ｔｌ）≦Ｗ（α）＋２＊ｓｔｄ（α）である場合、さらに（Ｃ−１）〜（Ｃ−２）の場合分けを行う。

（Ｃ−１）Ｗｉｄｔｈ（ｔｌ）＜０．８＊ｍｅａｎ且つＷｉｄｔｈ（ｔｌ）＝ｗｉｄｔｈ_０．５である場合、（Ａ−１）〜（Ａ−３）のいずれかを行う。

（Ｃ−２）上記以外の場合すなわち（Ｃ−１）以外の場合、終了する。

上記処理により、皮質骨厚Ｗｉｄｔｈ（ｔｌ）をＷ（α）−ｓｔｄ（α）以上且つＷ（α）＋２＊ｓｔｄ（α）以下の範囲に収めることができる。なお、上述した皮質骨と海綿骨との境界候補点を求める処理において、ｍｅａｎ＝（Ｗｉｄｔｈ（ｔｌ−２）＋Ｗｉｄｔｈ（ｔｌ−３））／２である。また、上述した皮質骨と海綿骨との境界候補点を求める処理において、Ｗｉｄｔｈ（ｔｌ）が上限値に達した場合には上記処理を打ち切る。また、法線ベクトルＶ１の方向が第１角度（例えば１１０度）を超えたことをトリガーとして、法線ベクトルＶ１の方向が第２角度（例えば４０度）を下回ってから第３角度（例えば６５度）に達するまでは神経孔と認識して上記処理をスキップする。

次に、設定部１７３は、皮質骨と海綿骨との境界候補点から異常点を除去する。皮質骨と海綿骨との境界候補点と最短距離となる下顎骨辺縁のピクセルｔｌとの距離が所定値（例えば０．８ｍｍ）未満であれば、異常点とみなして皮質骨と海綿骨との境界候補点から除外する。例えば、図１４に示す点Ｄ７が異常点となる。また、図１５に示す楕円領域Ｒ１内の皮質骨と海綿骨との境界候補点Ｄ８も異常点とみなして皮質骨と海綿骨との境界候補点から除外する。

次に、設定部１７３は、ｌ＝−０．５，−１，−２，−３，−６，６，３，２，１，０．５の各傾きを有し楕円領域Ｒ１の中心を通る各直線（図１６参照）によって、隣接する２本の直線によって囲まれた複数の分割領域を設定し、各分割領域内に存在する皮質骨と海綿骨との境界候補点の群を直線近似した近似直線を分割領域ごとに求める。そして、設定部１７３は、近似直線との距離が所定値（例えば１ｍｍ）より離れている候補点（皮質骨と海綿骨との境界候補点）について、近似直線との距離が補正前の８０％になるように近似直線に近づける補正を行う。この補正により、皮質骨と海綿骨との境界候補点の並びが滑らかになる。なお、本実施形態とは異なり、当該補正を実施しないようにしてもよい。

次に、設定部１７３は、皮質骨と海綿骨との境界候補点のうち最下点を探索する。そして、設定部１７３は、途中神経孔により法線ベクトルＶ１の方向が異常となる候補点（皮質骨と海綿骨との境界候補点）を除外しながら、｜Ｗｉｄｔｈ（ｔｌ）−ｍｅａｎ｜＜ｆを満たす候補点（皮質骨と海綿骨との境界候補点）の中から最小距離の点を順に連結していく。ここで、ｆ＝ｆ_０＋（ｄｉｓｔ（ｔｌ）−１）＊０．３／０．５であり、ｆ_０＝０．２（ｌａ（ｔｌ＿ｗ）＜４０の場合）、ｆ_０＝０．３（４０≦ｌａ（ｔｌ＿ｗ）≦６０の場合）、ｆ_０＝３（６０＜ｌａ（ｔｌ＿ｗ）の場合）である。なお、ｄｉｓｔ（ｔｌ）は対象の候補点と直前の候補点との距離であり、ｌａ（ｔｌ＿ｗ）は直前の候補点における法線ベクトルＶ１の方向を示す角度である。設定部１７３は、上記の連結をオトガイ孔に最も近い候補点から開始するとともに、最下点の候補点からも開始する（図１７及び図１８参照）。

次に、設定部１７３は、神経孔と認識した下顎骨辺縁のピクセルｔｌの周辺（３次元範囲）においてＣＴ値が所定値（例えば１０００）未満のピクセルをＲＯＩから除外する。

設定部１７３は、下顎骨辺縁のピクセルｔｌと候補点（皮質骨と海綿骨との境界候補点）とで囲まれた領域に対して縮小処理を行う。この領域は、オトガイ孔より一定距離下に限定するとなお良い。さらに、設定部１７３は、図１９に示すように、上記縮小処理によって得られた領域Ｒ２を、図１５に示す楕円領域Ｒ１の中心Ｏ１を通り且つ下顎軸（ｙ軸）に平行な直線と、中心Ｏ１を通り且つｙ軸に対して±３０°傾いている直線とで４分割して、４つのＲＯＩ領域Ａ〜Ｄを設定する。なお、本実施形態とは異なり、設定部１７３が、下顎骨辺縁のピクセルｔｌと候補点とで囲まれ、かつ、全ての下顎骨辺縁のピクセルｔｌと全ての候補点を含む領域に対して縮小処理を行ってもよい。また、本実施形態では、領域Ｒ２を４つに分割したが、分割数は４以外の自然数であってもよい。分割数が１である場合には分割せず、領域Ｒ２そのものが１つのＲＯＩ領域となる。

ステップＳ５に続くステップＳ６において、評価部１７４は、評価断面のＲＯＩ毎の面積、ＲＯＩ内の平均ＣＴ値、ＲＯＩ内のＣＴ値の分散、ＲＯＩ内のＣＴ値の変化率（分散／平均ＣＴ値）等を求め、それらに基づいて骨質を評価する。例えば、評価部１７４は、ＲＯＩ内のＣＴ値の変化率を左顎の４つのＲＯＩ領域Ａ〜Ｄと右顎の４つのＲＯＩ領域Ａ〜Ｄの合計８つのＲＯＩ領域それぞれで算出し、その中の最大値が閾値より大きければ「骨質異常」と評価する。また、例えば、評価部１７４は、ＲＯＩ内のＣＴ値の変化率を左顎の４つのＲＯＩ領域Ａ〜Ｄと右顎の４つのＲＯＩ領域Ａ〜Ｄの合計８つのＲＯＩ領域それぞれで算出し、各算出値をＲＯＩ毎に設定した閾値と比較して閾値よりも大きい算出値が一つでもあれば「骨質異常」と評価する。なお、本実施形態とは異なり、左顎のＲＯＩ領域又は右顎のＲＯＩ領域のいずれか一方のみの評価指標を用いて骨質を評価してもよい。

ステップＳ６に続くステップＳ７において、出力部１７５は、評価部１７４の評価結果を出力する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々変形が可能である。以下、幾つかの変形例について説明する。

本発明において用いられる再構成ボリュームデータは、歯科用ＣＴ撮影装置によるＣＴ撮影の撮影データを再構成して得られる再構成ボリュームデータに限定されない。本発明において用いられる再構成ボリュームデータは、ＣＴ撮影の撮影データを再構成して得られ尚且つＦＯＶ（Field ofview）に下顎骨下縁皮質骨が含まれている再構成ボリュームデータであれば良い。従って、被写体を構成する各物質のうちいずれか同一の物質に注目したときどのボクセルでも略同一の濃度値が得られ、場所による濃度値の変動が小さいＣＴ撮影の撮影データを再構成して得られる再構成ボリュームデータであっても構わない。

また上述した実施形態とは異なり、３次元ハフ変換を用いて上述したＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の座標系を上述した３つの下顎軸の座標系に変換するようにしてもよい。

また上述した実施形態では、評価断面について、オトガイ孔より下側に位置する下顎骨辺縁のピクセルそれぞれについて半値幅ｗｉｄｔｈ_０．５及び２０％値幅ｗｉｄｔｈ_０．２が算出されたが、半値幅の代わりに４８％幅、４９％幅、５１％幅、５２％幅等を算出してもよく、２０％幅の代わりに１８％幅、１９％幅、２１％幅、２２％幅等を算出してもよい。また、上述した実施形態では、正常例群データに半値幅の平均値が含まれていたが、半値幅の平均値の代わりに、４８％幅の平均値、４９％幅の平均値、５１％幅の平均値、５２％幅の平均値等を正常例群データに含めてもよい。

また上述した実施形態とは異なり、ＭＰＲ像を経由せずに、下顎骨下縁皮質骨に収まる再構成ボリュームデータの３次元ＲＯＩを設定してもよい。

画像表示処理プログラム、骨質評価プログラム、及び評価結果表示プログラムはそれぞれ独立したプログラムであっても良く、少なくとも二つのプログラムが統合されていても良い。プログラムの統合例としては、骨質評価プログラムを画像表示処理プログラムに含める形態（画像表示処理プログラムの機能を拡張する形態）、評価結果表示プログラムを画像表示処理プログラムに含める形態（画像表示処理プログラムの機能を拡張する形態）、評価結果表示プログラムを骨質評価プログラムに含める形態（骨質評価プログラムの機能を拡張する形態）等を挙げることができる。

１ 骨質評価装置
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ 通信インターフェース部
１５ ＶＲＡＭ
１６ 表示部
１７ ＨＤＤ
１７１ 生成部
１７２ 選択部
１７３ 設定部
１７４ 評価部
１７５ 出力部
１８ 操作部

Claims (8)

1. 骨質が正常な複数の物体を被写体とした複数のＣＴ撮影のデータから得られた、場所に応じた皮質骨厚を示す正常例群データと、評価対象である物体を被写体としたＣＴ撮影のデータの濃度値とに基づいて、前記評価対象である物体を被写体としたＣＴ撮影のデータに対して皮質骨と海綿骨との境界を設定し、前記境界に基づいて少なくとも一つのＲＯＩ（Region of Interest）を設定する設定手段と、
   前記評価対象である物体を被写体としたＣＴ撮影のデータの前記ＲＯＩ毎に、前記ＲＯＩ内の濃度値に基づく評価用指標を生成し、前記評価用指標を用いて骨質を評価する評価手段と、
   を備えることを特徴とする骨質評価装置。
2. 前記評価対象である物体を被写体とした下顎骨下縁皮質骨がＦＯＶ（Field of view）に含まれるＣＴ撮影の撮影データを再構成して得られる再構成ボリュームデータから下顎骨下縁に沿った方向と交差する複数枚のＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）像を評価断面候補列として生成する生成手段と、
   前記評価断面候補列から１枚または複数枚の評価断面を選択する選択手段と、
   を備え、
   前記設定手段が前記評価断面に対して前記ＲＯＩを設定することを特徴とする請求項１に記載の骨質評価装置。
3. 前記ＭＰＲ像は、下顎骨下縁に沿った方向と略直交することを特徴とする請求項２に記載の骨質評価装置。
4. 前記評価断面は、前記評価断面候補列の中でオトガイ孔の開口長が最大となる断面を含むことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の骨質評価装置。
5. 前記評価対象である物体を被写体としたＣＴ撮影のデータから得られる、場所に応じた皮質骨厚が、前記正常例群データから定まる下限値以上且つ前記正常例群データから定まる上限値以下になるように、前記設定手段が前記境界を設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の骨質評価装置。
6. 前記評価用指標は、前記ＲＯＩ内の濃度値のばらつき度合いを示す指標であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の骨質評価装置。
7. 前記評価用指標は前記ＲＯＩ内の濃度値の平均値であり、
   前記評価手段は、前記ＲＯＩ毎に設定した閾値と前記評価用指標とを前記ＲＯＩ毎に比較した結果に基づいて骨質を評価することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の骨質評価装置。
8. コンピュータを、
   骨質が正常な複数の物体を被写体とした複数のＣＴ撮影のデータから得られた、場所に応じた皮質骨厚を示す正常例群データと、評価対象である物体を被写体としたＣＴ撮影のデータの濃度値とに基づいて、前記評価対象である物体を被写体としたＣＴ撮影のデータに対して皮質骨と海綿骨との境界を設定し、前記境界に基づいて少なくとも一つのＲＯＩ（Region of Interest）を設定する設定手段、及び
   前記評価対象である物体を被写体としたＣＴ撮影のデータの前記ＲＯＩ毎に、前記ＲＯＩ内の濃度値に基づく評価用指標を生成し、前記評価用指標を用いて骨質を評価する評価手段、
   として機能させるための骨質評価プログラム。