JPH0349A - 骨計測方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分離］ 本発明は、骨計測方法及び骨計測装置に関するものであ
る。更に詳細には本発明は、被検骨のＸ線写真フィルム
における影像を用いて骨形態等の計測を行う改善された
方法及び装置を提供するものである。

［従来技術］ 人間の骨の発育状態、老化度のｉ認、又は骨粗鬆症、骨
軟化症等の骨病変の種類の範囲やその症状の進行度、治
療時の効果の確認等の種々の骨計測を行う場合がある。

かかる骨計測の方法としては、被検骨にＸ線照射して得
られたＸ線写真フィルムを用いてそのフィルムにおける
影像の濃淡をマイクロデンシトメーターにより測定して
骨計測を行うＭＤ法（「骨代謝Ｊ第１３巻、　　１８７
−１９５頁（１９８０年）、「骨代謝」第１４巻、　９
１−１０４頁（１９８１年）等参照）、被検骨にガンマ
線を照射して骨計測を行うフォトン・アブソーブジオメ
トリ−等がある。

ＭＤ法は、骨折の診断等のための装置として広く普及し
ているＸ線像の撮影装置を用いて容易に得られるＸ線写
真フィルムを用いる点で採用しやすく、次第に広く普及
してきている。なおフォトン・アブソーブジオメトリ−
に関しては、使用するガンマ線を発生する装置がＸ線撮
影装置に比較・して一般に広く普及しているとは言い難
い。

［発明が解決しようとする課題］ これまでのＭＤ法による骨計測は以下のように手作業に
よる部分が多かった。即ち被検骨にＸ線を照射して得ら
れたＸ線写真フィルムを用いて、まずフィルムにおける
骨の影像については手作業で、ＭＤｆｆｉによる骨計測
に必要な基準ポイントを定め、更にその基準ポイントを
用いて定められた方式により骨計測を詳細に行う部位（
例えば第■中手骨の長袖の中間点での横断線上の部位）
を選定する。次いでその選定された部位に対してマイク
ロデンシトメーターを走査させながら、その部位に光を
照射して得られる透過光の強度を測定し、その走査され
た部位に対応した透過光の強度又は吸光度の線図を所定
のチャート紙上に記載させる。

更に被検骨と共にＸ線撮影されたアルミニウム類の階段
状標準物質〈以下アルミ階段という）のフィルムおにけ
る影像の縦断線上にマイクロデンシトメーターを走査さ
せて、得られた透過光の強度又は吸光度の線図について
もチャート紙に記載させる。かくして得られたチャート
紙上における被検骨に関する吸光度とアルミ階段に関す
る吸光度の各々の線図を、デジタイザーを用いてコンピ
ューターに入力し、各点での被検骨の吸光度をアルミ階
段の段数に変換する。このようにして変換されて得られ
た図を用いて、対象部位での骨形態を表わす種々の摺標
がコンピューター内で計算されて、計算結果が出力され
る。

またこれまでのＭＤ法による骨計測に関しては、ｘｓｉ
ａ撮影条件やフィルムの現（！！処理条件の変動によっ
て、得られるＸ線写真フィルムでの被検骨の影像の陰影
度が大きく変化しやすく、Ｘ線写真フィルムが極端に暗
かったり明かるかったりすると、計測が出来なかったり
、たとえ計測出来たとしても、その誤差が非常に大きく
なるという問題点があった。

［課題を解決するための手段Ｊ 本発明者らは、かかる従来技術における課題を解決する
ために鋭意研究した結果、Ｘ線写真フィルムにおける被
検骨等の影像に光を照射して透過光を検知することによ
りその影像を読み取る際に、Ｘ線写真フィルムの状態に
応じて光発生手段の発生光量を調節する手段を用いるこ
とが有効であることを見い出し、本発明に到達したもの
である。

即ち本発明には、まず第１に、厚さが変化している標準
物質と共に撮影された被検骨のＸ線写真フィルムに光を
照射して得られる透過光量を用いて被検骨の計測を行う
方法において、該標準物質についてその透過光量が所定
の分解能の条件を満たす領域を求め、該領域における該
標準物質についての透過光量の範囲内に計測対象部分に
ついての透過光ｍの範囲が入っているか否かを判定し、
該判定結果に基づいて該Ｘ線写真フィルムに照射する光
量を調節することを特徴とした骨計測方法が含まれる。

尚本発明には、かかる骨計測方法において、光発生手段
における照射光分の調節として、光照射時間及び照射光
強度の少くとも一方を調節するものが含まれる。

また本発明には、前記した骨計測方法における該計測対
象部分についての透過光量の範囲が、該Ｘ線写真フィル
ムにおける軟部組織についての透過光量を求めて下限と
して、計測対象部分についての所定の標準透過光量差を
下限に加算して得られる値を上限とするものである骨計
測方法が含まれる。

さらに本発明には、かかる骨計測方法における厚さが変
化している標準物質と共に被検骨にＸ線を照射すること
によって得られたＸ線写真フィルムに光を照射して得ら
れる透過光量を用いて該フィルム中の影像を読み取るた
めの読み取り手段と、読み取られた被検骨の影像を記憶
するため影像記憶手段と、該記憶された被検骨の影像に
関する骨計測のための演算を行うための演算手段と、演
算により得られた骨計測結果を出力するための骨計測出
力手段とを備えた骨計測装置であって、該読み取り手段
が、該Ｘａ写真フィルムに照射する光を発生するための
光発生手段と、該透過光量を検知するための検知手段と
、該標準物質についてその透過光量が所定の分解能の条
件を満たす１ｌｉｉ！を求める領域検索手段と、該領域
における該標準物質についての透過光量の範囲内に計測
対象部分についての透過光量の範囲が入っているか否か
を判定する判定手段と、該判定手段による判定結果に基
づいて光発生手段における発生光量を調節するための発
生光量調節手段とを有したものであることを特徴とした
骨計測装置が含まれる。

尚かかる本発明には、該判定手段に、該計測対象部分に
ついての透過光量範囲として、ＷＡＸ線写真フィルムに
おける軟部組織部についての透過光量を下限とし、計測
対象部分についての所定の標準透過光】差を該下限に加
算した光ｍを上限とした範囲を算出する手段を具備せし
めた骨計測装置が含まれる。

以下にかかる本発明について更に詳細に説明する。

本発明におけるＸ線写真フィルムでの被検骨の影像は、
主に被検骨についてのフィルム上の黒化度及び形状をい
う。厚さが変化している標準物質としては、通常アルミ
階段が用いられるが、スロープ状のアルミニウム部材等
であってもよい。被検骨としては、ある程度鮮明な陰影
度を有したＸ線写真フィルムが得られるものであればよ
いが、通常は軟部組織部の層が薄く平均化している部分
が望ましい。更に具体的には手前及び上腕骨、撓骨１尺
骨、大腿骨、脛骨、腓骨等の長骨などがあげられ、なか
でも第■中手骨が実用上好適である。

その他海線骨の例としては、踵骨、を椎、長骨の骨端部
などがあげられるが、中でも踵骨が実用上好適である。

手前についてアルミ階段と共にＸ線撮影を行う場合の配
置を例示したものが第１図である。同図において、１０
がＸ線写真フィルム用乾板であり、１１がアルミ階段で
あり、１２．１３が各々右手、左手であり、１４が第■
中手骨である。

第２図は、かかるＸ線写真フィルムの自動読み取り手段
の一例を模式的に示したものであって、２０がＸ線写真
フィルムであり、２１が右手の骨の影像を示しており、
２２が帯状光源であり、２３が密着イメージセンサ−で
あり、２４がフィルム走行用のローラーを示している。

本発明の骨計測方法における判定は、Ｘ線写真フィルム
において、標準物質についてその透過光量が所定の分解
能の条件を満たす領域を検索して、その領域に対応する
標準物質についての透過光量の範囲を求め、その透過光
量のｗＡ囲内に骨計測対象部分についての透過光量の範
囲が入っているが否かを判定し、その判定結果に基づい
て照射光量を調節するものである。

かかる判定及び光ｍ調節の具体例として以下の方法があ
げられる。即ち骨計測の被検者の性別や年令に応じてあ
らかじめ定められた光量によって、所定位置まで走行さ
れたＸ線写真フィルムにおけるアルミ階段の影像につい
ての透過光ｍを求める。

求められた透過光量とアルミ階段の厚みの関係において
、例えば透過光量をＡ／Ｄ　（アナログ／デジタル）変
換器により変換した場合に、アルミ階段の１段の厚み差
が１Ｍであって計測精度として０．１閣の分解能が必要
ならば、アルミ階段の１段の厚み差につきＡ／Ｄ変換後
の値で１０デイジツト（ｄｉｇｉｔ　）以上となってい
るアルミ階段の領域を求めて、その領域の下限のアルミ
階段についての透過光量を［１とする。次いでＸ線写真
フィルムを移行させて、軟部組織のみの領域における透
過光量、より好ましくはそこでの平均値Ｌ２を求めて、
し１とＬｚを比較する。Ｌ＋　＞Ｌｚの場合には、光発
生手段からの照射光量を増加させた状態で、上記と同様
の比較を行ないＬ１≦Ｌ２となるまで照（ト）光量を増
加させる。

Ｌ１≦Ｌ２を満足する照射光量の条件下で、Ｌｚをこえ
なく、これに最も近い透過光量のアルミ階段から、これ
より光量が大きく１段の厚み差につき１０ｄｉｇｉｔ以
上となっているアルミ階段の段数８１を求める。他方、
被検骨の計測対象部位についての透過光りの最大値から
軟部組織部についての透過光量を差し引いた透過光量差
に相当するアルミ階段の段数差の標準値Ｓｏ　　（即ち
標準透過光量差に相当するアルミ階段の段数差ンを求め
ておき、ＳｌとＳｏを比較する。Ｓｌ　＜Ｓｏの場合に
は、照射光量をさらに増加又は減少させた状態で上記と
同様にしてＳｌを求めてＳｏと比較し、Ｓ１≧Ｓｏを満
たすようになるまで照射光量を増加又は減少させる。Ｓ
ｒ　≧Ｓｏである場合には、照射光量がＸ線写真フィル
ムに適しているとして、その後の骨計測に必要な操作を
行う。

例えば第■中手骨の中間点の部分を骨計測対象部分とす
る場合には、通常透過光量の最大値から軟部組織部の透
過光量を差し引いた光量差（以下透過光量差という）に
対応するアルミ階段差が３〜４であることから前記した
アルミ階段の段数差の標準値Ｓｏを５とすることが、大
部分の判定を的略化して効果の向上が図れるので実用上
望ましい。

かかる標準値Ｓｏあるいは標準透過光量差を用いずに、
実際にＸｎ写真フィルム中の影像についての骨計測対象
部分における透過光量差やそれに対照したアルミ階段の
段数差を求めて、前記Ｓ１との比較を行うことによる判
定方法も本発明の判定に含まれる。例えば前記の如く照
射光量を変化させても、Ｌ１≦Ｌ２及びＳ１≦Ｓｏの条
件を満たすようにできない場合には、し１≦し２を満た
しＳｌが最大となる条件下で、念のために実際の骨計測
対象部分における透過光量差に対応するアルミ階段の段
数差Ｓ２を求めて、Ｓ１≧８２であればさらに骨計測の
操作を続行し、Ｓｌ　＜３２ならばそのＸ線写真フィル
ムが計測に適さないものと判断してその計測を停止する
。

またＬ１≦Ｌ２及びＳ１≧Ｓｏの条件を満たした場合に
も、実際の骨計測対象部分における透過光量差に対応す
るアルミ階段の段数差Ｓ３を求めてＳｌと比較し、Ｓ１
≧８３ならば骨計測を続行する。８１　＜８３の場合に
は、再度照射光量を減少させて、同様の判定を行いＬ１
≦Ｌ２及びｓ１≧Ｓ３を満たす照射光量が得られない場
合には、計測不能として操作を停止する。尚この際にそ
れ以前の判定で試みた照射光量を記憶手段に記憶してお
いて、１度試みた照射光量について再度繰り返すことが
ないようにすることが効率を高めるうえで有効である。

また一定の分解能での判定及び光量が困難なフィルムに
ついて、必要に応じて分解能を下げた状態でさらに判定
及び光ｆｆｉ調節を行うようにしてもよい。

照射光量の調節の仕方としては、照射時間及び照射光強
度の少くとも一方を変えて調節する方法がある。例えば
照射光の発生手段として、帯状のＬ　Ｅ　Ｄ　（Ｉｉｇ
ｈｔ　ｅｍｉ℃ｔｉｎａ　　ｄｉｏｄｅ　）を用い、透
過光量の検知手段としてＣＣＤ　（ｃｈａｒｇｅ　ｃｏ
ｕｐｌｅｄｄｅｖｉｃｅ　）からなるラインセンサーを
用いた場合には、ＬＥＤにおける小型応答性パルス点灯
数をパルス発生器により制御することによって照射時間
を調節することが可能である。また照射時の光発生手段
の電圧を制御することによって照射光強度を調節するこ
ともでき、照射光強度及び照射時間の両方を制御して照
射光量を調節することもできる。

なお本発明において、例えばＬＥＤやＣＯＤを用いた読
み取り手段を用いる際に、ＬＥＤやＣＣＤの感度ムラや
照度ムラ等の特性の経時変化の影響を排除するための補
正を行うことを併用する場合には、かかる補正をより有
効なものとするために、照射光強度を変更せずに照射時
間を変更して照射光量を調節することが実用上望ましい
。

照射光量を照射時間の変更によって調節する場合の具体
的方法として、例えば第１表に示す如き表を記憶手段に
記憶させて、照射時間に対応した設定値を変更すること
が実用上効率向上の点で有利であり、特に、第１表に示
した如き増加前後の照射時間の比を用いて、設定値の変
更幅を適宜選択して照射時間の変更を行うことが望まし
い。

第１表 第３図は、本発明の骨計測のための演算の内容の具体例
を示すために、第■中手骨の長軸の中間点の横断線上で
の透過光量のアルミ階段の相当厚みをパターンとして表
示したものである。即ちＤが骨幅を示し、斜線部で示さ
れる部分によって骨密度分布が表現されたものである。

ｄ＋、ｄｚが各々骨皮質幅を示し、ｄが骨髄幅を示す。

Ｇ５１ｎはビーク４０．ビーク４１の間の谷部４２の最
小値に相当し、（骨皮質＋骨髄質）の密度の指標を示す
ものであり、ａｓｍａｘ　ｌ　、　ＧＳｍａｘ　２　Ｇ
、を各々ビーク部の最大値に相当する。ΣＧＳは幅りに
ついての斜線部の全面積に相当するものである（「骨代
謝Ｊ第４巻、　　３１９−３２５頁（１９８１年）参照
）。尚第２図におけるＱ３１１１８Ｘ２が、前記した実
際の骨計測対象部分における透過光量差に対応するアル
ミ階段の段数差をアルミ階段の厚みで表わしたものであ
る。

骨計測のための演算の具体例としては、第５図に示され
る如き演算があげられるが、それ以外にもＭＤ＠を応用
した骨計測の種々の手法（例えば特開昭５９−８９３５
号公報、特開昭５９−４９７４３号公報。

特開昭６０−８３６４６号公報、特開昭６１〜１０９５
５７号公報。

特開昭６２−１８３７４８号公報など参照）と同様な演
算も適用できる。尚影像記憶手段に、変換前の被検骨の
影像と標準物質の影像とが記憶されている場合には、こ
の演算手段によって被検骨の影像を標準物質の厚さに変
換してもよい。

演算手段における演算の他の例としては、特開昭６１−
１０９５５７号候補に示される如く、反骨の各部位につ
いての骨計測を行い得られた計測結果から反骨の骨密度
分布を得てもよい。

本発明の骨計測装置の好ましい態様例として、自動読み
取り手段がＸ線写真フィルムに照射する光の発生手段（
光源）と、その光源からの光がＸ線写真フィルムを透過
した透過光の強度を検知するための検知手段と、Ｘ線写
真フィルムを自動的に走行させるためにフィルム自動走
行手段を備えたものである計測装置が含まれる。

かかる光源としてはスポット状の光を発生するものであ
ってもよいが、通常スキャニング手段が必要となり、小
型で簡単な構造である装置にするためには帯状の光を発
生するための帯状光源が実用上好適である。また検知手
段としては、透過光を検知でき自動読取り可能であれば
いかなるものでもよいが、帯状光源を用いる場合にはそ
れに対応して帯状センサー即ちラインセンサーが好まし
く、特に帯状の密着イメージセンサ−が実用上好ましい
。フィルムの走行手段としては通常ローラーが用いられ
、中でもフィルムを間にはさんで互いに反対方向に回転
する一対のローラーが好適に用いられるが、それ以外の
ものであってもよい。

尚フィルムの自動走行手段としては、検知手段の検出速
度に適合した速度で所定の速度でＸ線写真フィルムを走
行し得るものであればいかなるものであってもよく、走
行形式が連続的であっても間欠的であってもよい。

前記した如く作動する判定手段及び光量調節手段は、入
力手段、記憶手段、演算手段等の必要な機能を有したコ
ンピューター手段を用いたものが実用上望ましい。

また本発明の骨計測装置における骨計測出力手段として
は、演算によって得られた計測結果を出力できるもので
あればいかなるものであってもよく、具体例としてはハ
ードコピーにはドツト式インクプリンター、サーマルプ
リンター、レーザプリンター、ビデオプリンター、その
他のＣＲＴ画面などがあげられる。例えば特開昭６１−
１０９５５７号公報のようにして骨密度分布を色分けし
たカラー表示し得る手段が、実用上好ましいものの例と
してあげられる。

本発明の骨計測装置は、影像記憶手段を具備することが
好ましい。かかる影像記憶手段としては、前記の如き自
ｖＪ読み取り手段によって得られた被検骨のＸ線写真フ
ィルムにおける影像での透過光の強度に関するデジタル
信号をフィルムの位置を対応させたデータ群を記憶し得
るものであればいかなるものであってもよく、骨計測の
目的に応じてその記憶メモリサイズを選ぶ。具体例とし
ては第■中手骨の骨計測においては２Ｍバイト程度のイ
メージメモリーの如きコンピューター手段などがあげら
れる。

［発明の効果］ 本発明の骨計測方法によれば、実用上簡便な明度補正を
行うことによって従来困難であった広範囲の明度のＸ線
写真フィルムについての骨計測を可能にすることができ
る。また本発明の骨計測装置は、広範囲の明度のＸ線写
真フィルムについての骨計測を、簡単な明度補正手段に
よって可能にしたもので、実用上優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に用いられるＸ線写真フィルムを得る
ためのＸ線戯影の際の被写体の配置を例示したものであ
る。第２図は本発明の装置における自ｌ］読み取り手段
を模式的に例示したものである。第３図は、本発明の装
置において実行され得る骨計測のための演算を模式的に
例示したものである。 第１ 第３図 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）厚さが変化している標準物質と共に撮影された被
   検骨のＸ線写真フィルムに光を照射して得られる透過光
   量を用いて被検骨の計測を行う方法において、該標準物
   質についてその透過光量が所定の分解能の条件を満たす
   領域を求め、該領域における該標準物質についての透過
   光量の範囲内に計測対象部分についての透過光量の範囲
   が入っているか否かを判定し、該判定結果に基づいて該
   Ｘ線写真フィルムに照射する光量を調節することを特徴
   とした骨計測方法。
2. （２）該照射光量の調節が、光照射時間及び照射光強度
   の少くとも一方を調節するものである請求項１の骨計測
   方法。
3. （３）該計測対象部分についての透過光量の範囲が、該
   Ｘ線写真フィルムにおける軟部組織についての透過光量
   を求めて下限とし、計測対象部分についての所定の標準
   透過光量差を該下限に加算して得られる値を上限とする
   ものである請求項１の骨計測方法。
4. （４）厚さが変化している標準物質と共に被検骨にＸ線
   を照射することによって得られたＸ線写真フィルムに光
   を照射して得られる透過光量を用いて該フィルム中の影
   像を読み取るための読み取り手段と、読み取られた被検
   骨の影像を記憶するため影像記憶手段と、該記憶された
   被検骨の影像に関する骨計測のための演算を行うための
   演算手段と、演算により得られた骨計測結果を出力する
   ための骨計測出力手段とを備えた骨計測装置であつて、
   該読み取り手段が、該Ｘ線写真フィルムに照射する光を
   発生するための光発生手段と、該透過光量を検知するた
   めの検知手段と、該標準物質についてその透過光量が所
   定の分解能の条件を満たす領域を求める領域検索手段と
   、該領域における該標準物質についての透過光量の範囲
   内に計測対象部分についての透過光量の範囲が入ってい
   るか否かを判定する判定手段と、該判定手段による判定
   結果に基づいて光発生手段における発生光量を調節する
   ための発生光量調節手段とを有したものであることを特
   徴とする骨計測装置。
5. （５）該判定手段に、該計測対象部分についての透過光
   量の範囲として、該Ｘ線写真フィルムにおける軟部組織
   部についての透過光量を下限とし、計測対象部分につい
   ての所定の標準透過光量差を該下限に加算した光量を上
   限とした範囲を算出する手段を具備せしめた請求項５の
   骨計測装置。