JPH06261894A - 骨塩定量方法 - Google Patents

骨塩定量方法

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JPH06261894A
JPH06261894A JP5268585A JP26858593A JPH06261894A JP H06261894 A JPH06261894 A JP H06261894A JP 5268585 A JP5268585 A JP 5268585A JP 26858593 A JP26858593 A JP 26858593A JP H06261894 A JPH06261894 A JP H06261894A
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JP
Japan
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bone mineral
measurement
value
difference image
boundary
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JP5268585A
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Inventor
Mitsuko Uchida
美津子 内田
Koichi Morishita
孝一 森下
Miyakai Kumamoto
三矢戒 熊本
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Hitachi Ltd
Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Medical Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 骨塩定量に用いる安定した差分画像を作成す
る処理と計測領域を抽出し、骨塩量を算出する処理から
なる骨塩定量方法を提供する。 【構成】 高低２種類のエネルギーで撮影した２枚のＸ
線画像を用いて、計測領域内部に任意の１点を指示し(1
0)、２枚のＸ線画像の差分画像を作成し(11)、差分画像
を補正し(12)、差分画像上に計測領域を抽出し(13)、骨
塩量を算出する(14)。 【効果】 本発明によれば、安定した差分画像の作成、
オペレーションに左右されない計測領域の自動抽出方
法、及び計測領域の変形にも強い領域自動抽出方法が提
供されるため、自動抽出率が高く、再現性の高い骨塩定
量方法が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線画像を用いた骨塩
定量方法、特にＤＥＸＡ(Dual Energy X-rayAbsorptiom
etry)法を用いた骨塩定量における計測領域自動抽出方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】腰椎等で骨塩定量を行う際は、マウス、
トラックボール等を用いてマニュアル指示によりおおま
かな計測領域や計測領域の境界等を設定している。ノー
ランド社製デュアルＸ線骨密度測定装置ＸＲ−２６Ｓ及
びアロカ社製骨塩量測定装置ＤＣＳ３０００のカタログ
に境界設定について記載されている。ただし、詳細内容
は不明である。
【０００３】ＤＥＸＡ法による骨塩定量部位として、腰
椎及び大腿骨が中心になっている。腰椎は骨の代謝の影
響を受けやすい海綿骨の割合が高い（ほぼ７０％）ため
骨塩量の変化が他の骨に比して早く認められ、骨粗鬆症
の診断に用いる骨塩定量部位として有効である。しか
し、加齢による椎体の変形が生じるため、腰椎の領域抽
出が難しい症例がある。この内容については、「特集
多様化する骨塩定量測定」（雑誌「新医療」、1992年8
月号、98頁〜101頁）に詳しい。
【０００４】このことから、骨塩定量装置において腰椎
や大腿骨等の領域を自動又は半自動的に抽出し、抽出さ
れた領域が不適当である場合は操作者が領域を補正し、
再度骨塩定量している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来は、マニュアル指
示により計測領域の境界等を設定するため、操作者の操
作に起因する測定誤差が生じる。また、腰椎などの場合
は計測領域を複数設定するため操作者にかかる負担も大
きい。
【０００６】本発明の第１の目的は、オペレーションに
左右されない再現性の高い計測領域を抽出し、更に操作
者にかかる負担を軽減する骨塩定量方法を提供すること
にある。
【０００７】本発明の第２の目的は、高低２種類のエネ
ルギーで撮影したＸ線画像より、骨塩定量に用いる差分
画像を安定に作成する骨塩定量方法を提供することにあ
る。
【０００８】本発明の第３の目的は、撮影装置に起因す
る差分画像上のノイズを除去する骨塩定量方法を提供す
ることにある。
【０００９】例えば、腰椎は加齢による椎体の変形が多
い部位であり、各腰椎間境界の特徴は、変形の少ない腰
椎と変形の多い腰椎とでは著しく異なる。
【００１０】このように特徴の異なる部位を、一様の領
域抽出処理で抽出することは困難である。また、変形の
少ない腰椎は簡単な処理で抽出でき、変形の多い腰椎は
複雑な処理でないと抽出できない場合、変形の多い腰椎
のために変形の少ない腰椎に対しても一様に複雑な処理
で抽出すると、不必要な処理が生じて処理時間がかかっ
たり、領域抽出を失敗することもある。
【００１１】本発明の第４の目的は、計測領域間の境界
設定が困難な場合でも境界を信頼性高く設定できる骨塩
定量方法を提供することにある。
【００１２】本発明の第５目的は、計測領域の変形の程
度に応じた領域抽出を行うことができる骨塩定量方法を
提供することにある。
【００１３】ＤＥＸＡ法やＤＰＡ(Dual Photon Absorpt
iometry)法、ＳＰＡ(Single PhotonAbsorptiometry)法
等による骨塩量は一方向からの積分値で評価するため、
骨の変形や圧迫などがあると見かけの骨塩量が上昇する
ことがある。このため、骨塩量の上昇が治療による効果
か、変形によるものか判断して診断を行う必要がある。
例えば、腰椎を用いた骨粗鬆症の診断は、一般に第２腰
椎から第４腰椎の骨塩量の総合評価で行われている。仮
に、第２腰椎が変形のために骨塩量が上昇している場
合、第２腰椎の骨塩量は診断に用いずに第３腰椎と第４
腰椎の骨塩量で骨粗鬆症の診断を行う。ここで変形があ
るかの判断は、操作者が行っている。
【００１４】本発明の第６の目的は、骨塩量の算出結果
に基づいて計測領域の変形や圧迫を推定する処理と、診
断に有効な骨塩量に補正するための処理とを備えた骨塩
定量方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、操作者の指示する計測領域内の１点の座標を計
測領域の輪郭と計測領域間の境界より求まる中心点に補
正し、中心点が安定するまで上記処理を繰り返す処理
と、補正した中心点に基づいて計測領域の大まかな輪郭
と計測領域間の仮境界を検出し、更に検出した大まかな
輪郭と仮境界から精密な輪郭と境界を検出する２段階検
出処理によって少なくとも１つの計測領域を抽出する
（以下、第１の手段という）。
【００１６】上記第２の目的を達成するため、高低２種
類のエネルギーで撮影したＸ線画像と予め定めた係数を
用いて仮の差分画像を作成し、該仮の差分画像上に差分
画像作成のための基準値を求めるベース領域を設定し、
ベース領域内の上記Ｘ線画像間の濃度値比等から基準値
を求め差分画像を作成する。または、上記ベース領域を
上記仮の差分画像上に設定する方法に代えて、上記高低
２種類のＸ線画像上に設定する方法を用いてもよい（以
下、第２の手段という）。
【００１７】上記第３の目的を達成するため、画像の近
接ライン間の相関が強い性質を利用してライン毎に算出
した平均濃度値や濃度標準偏差値などを合わせ込む処理
によりストライプ状のノイズを除去する（以下、第３の
手段という）。ここでのノイズ除去方法は差分画像に限
られるものではなく、ストライプ状のノイズがあらわれ
る画像に対しても用いることができる。
【００１８】上記第４の目的を達成するため、予めしき
い値を用いたスキャンによって計測領域の輪郭を抽出
し、(1)該輪郭間の画像濃度値の累積濃度値と(2)平均濃
度値と(3)濃度標準偏差値、(4)上記輪郭間の長さ、(5)
境界間の長さ、(6)輪郭間の長さと境界間の長さの比、
(7)複数の境界間の長さの比の少なくとも１つを算出
し、予め定めた境界の適合度を表す評価関数により評価
し、評価した結果に基づいて境界を設定する（以下、第
４の手段という）。
【００１９】上記第５の目的を達成するため、計測領域
の形状を操作者が判断し、予め計測領域の変形の度合い
に応じて用意された少なくとも２つの領域抽出アルゴリ
ズムのうち１つを選択して領域抽出を行う。また、操作
者が計測領域の形状を判断する代わりに、計測領域抽出
処理の中で選択することもできる。更に、１つのアルゴ
リズムで計測領域を抽出し、その測定結果に基づいて領
域抽出が成功か失敗かを判断し、再度他のアルゴリズム
で領域抽出を行うこともできる。また操作者と対話しな
がらアルゴリズムを選択することもできる（以下、第５
の手段という）。
【００２０】上記第６の目的を達成するため、抽出され
た各計測領域の骨塩量と面積、計測領域間の骨塩量比と
面積比、各計測領域の傾きの少なくとも１つを算出し、
予め定めた評価基準により評価し、評価結果に基づいて
変形の可能性があるかどうかを推定し、推定結果に基づ
いて操作者が最終的な判断を行い、骨塩量や計測領域に
補正処理を行う（以下、第６の手段という）。
【００２１】
【作用】上記第１の手段は、計測領域内に任意の１点を
指示する簡単なオペレーションにより少なくとも１つの
計測領域を抽出するので、操作者は従来のように計測領
域間境界などをマニュアルで設定する必要がなく負担が
軽減する。また操作者の設定する位置は計測領域内の任
意の１点であるため位置の正確さが必要なく、これによ
っても負担が軽減する。更に、操作者の指示した１点を
中心とする領域でしきい値を算出し、上記しきい値を用
いて計測領域の輪郭を検出し、輪郭をもとに計測領域間
の境界を検出し、検出した輪郭と境界の座標から計測領
域の中心点を算出し、この中心点を操作者の指示した１
点に置き換えて上述の処理を繰り返す。この繰り返し処
理により操作者がどの点を指示しても同じ中心点に収束
するので、操作者の指示に左右されない計測領域が抽出
できる。次に補正された中心点を中心とする領域内の濃
度値と予め定めたパラメータを用いて２つのしきい値を
設定し、１つのしきい値で計測領域の大まかな輪郭と計
測領域間の仮境界を検出し、更にもう１つのしきい値を
用いて精密な輪郭と境界を検出する２段階処理で最終的
な計測領域を抽出することで、１回の処理で抽出を誤る
ケースを防ぐことができ、より信頼性の高い領域が抽出
できる。
【００２２】ＤＥＸＡ法における骨塩定量は、高低２種
類のエネルギーで撮影したＸ線画像から骨塩定量を行う
差分画像を作成して行う。この差分画像は、骨以外の軟
部組織の濃度を０と考えたときの画像であり、軟部組織
の濃度を０にするための基準値を上記Ｘ線画像上の軟部
組織部分から求め、上記２種のＸ線画像と基準値より作
成する。この基準値を算出する領域（以下、ベース領域
という）が安定しないと、基準値が変化してしまうの
で、作成される差分画像が異なり、差分画像から抽出さ
れる計測領域の再現性や骨塩量の信頼性が低下する。
【００２３】上記第２の手段は、上記Ｘ線画像上の軟部
組織部分に計測領域抽出処理と同様の処理で検出される
大まかな輪郭と計測領域間の境界の位置をもとに上記ベ
ース領域を設定し、ベース領域内の上記Ｘ線画像間の濃
度値比等から基準値を求めて差分画像を作成するので、
ベース領域が画像に適応して安定に抽出でき、これによ
り基準値が安定し信頼性の高い差分画像が作成できる。
【００２４】上記第３の手段は、差分画像上にあらわれ
るストライプ状のノイズを近接ライン間の相関性を利用
してライン毎の平均濃度値や濃度標準偏差値の合わせ込
み処理で除去するため、一般の平滑化処理などの方法に
比べ、エッジなど原画像の形状を保持することができ、
計測領域の抽出を精度良く行うことができる。
【００２５】上記第４の手段は、予めしきい値を用いた
スキャンによって計測領域の輪郭を抽出し、(1)該輪郭
間の画像濃度値の累積濃度値と(2)平均濃度値と(3)濃度
標準偏差値、(4)上記輪郭間の長さ、(5)境界間の長さ、
(6)輪郭間の長さと境界間の長さの比、(7)複数の境界間
の長さの比の少なくとも１つを算出し、予め定めた境界
の適合度を表す評価関数により評価し、評価した結果に
基づいて境界を設定するので、信頼性の高い位置に計測
領域間境界が設定できる。例えば、計測領域境界の特徴
として、抽出された輪郭間の累積濃度値が低く、平均濃
度値が低いとき、それぞれの評価関数は特徴量である累
積濃度値（または平均濃度値）が低いほど評価値が高い
ものと定め、境界を設定する区間においてそれぞれの位
置における累積濃度値と平均濃度値を算出し、正規化さ
れた評価値を求める。次に、各位置における累積濃度値
の評価値と平均濃度値の評価値のうち低い方をその位置
の最終評価値とし、設定区間において最大の評価値を持
つ位置を計測領域間の境界に設定する。この方法によ
り、境界の特徴を最大に示す位置を境界として設定でき
る。この例は評価する特徴量が２つであるが、更に多く
の特徴量を組合せて設定することも可能である。また、
最終評価値の設定は、その位置における複数評価値の最
小値にする以外にも複数評価値の平均値や積の値を最終
評価値とすることもできる。
【００２６】上記第５の手段は、計測領域の形状を操作
者が判断し、予め計測領域の変形の度合いに応じて用意
された少なくとも２つの領域抽出アルゴリズムのうち１
つを選択し、領域抽出を行うことができる。例えば、変
形が少なく腰椎領域抽出が容易な症例には、単純で処理
時間が短いアルゴリズムを選択し、変形が多く抽出が困
難な症例には、複雑で処理時間が長いが変形した腰椎の
抽出に強いアルゴリズムを選択することで、自動抽出率
の向上と、操作者のマニュアル設定誤差の回避、処理時
間の効率化が実現できる。ここで、計測領域の形状の判
断は操作者が行なう代わりに、計測領域抽出処理で行う
こともできる。また、予めアルゴリズムを選択する代わ
りに、最初に大部分の症例に強いアルゴリズムで計測領
域を抽出し、その測定結果に基づいて領域抽出が成功か
失敗か推定し、失敗である場合は他のアルゴリズムで再
度領域抽出を行なうこともできる。
【００２７】上記第６の手段は、抽出した各計測領域の
骨塩量と面積、計測領域間の骨塩量比と面積比、各計測
領域の傾きの少なくとも１つを算出し、予め定めた評価
基準により評価し、評価結果に基づいて変形の可能性が
あるかどうかを推定することができる。例えば腰椎にお
いては第１から第４腰椎の各領域面積と骨塩量と各腰椎
の傾きを算出する。例えば各腰椎の傾きが大きく湾曲す
るようにばらついているならば変形している、第２腰椎
が他の腰椎の面積に比べて小さく高骨塩量値であるなら
ば、第２腰椎で圧迫による変形があると推定する。ま
た、各腰椎の骨塩量はある範囲内にあるが、ある１つの
腰椎の面積が極端に大きいならば腰椎領域抽出が失敗し
ていると推定することもできる。このように推定しする
ことによって操作者の診断を助けることができる。
【００２８】
【実施例】本実施例は、ＤＥＸＡ（Dual Energy Xray A
bsorptiometry）法で腰椎正面を撮影し、腰椎の骨塩定
量を行なう例である。
【００２９】図１７は本発明を実現するシステム構成の
一例である。以下、各部の機能概要を説明する。
【００３０】Ｘ線発生器１７１から高低２種類の電圧で
ファンビーム状のＸ線を交互に発生する。Ｘ線は被写体
１７０を通過し、Ｘ線検出器１７２で検出され、それぞ
れＡＤ変換器１７３でＡＤ変換される。Ｘ線発生器１７
１とＸ線検出器１７２は連動して撮影区間を移動しなが
ら撮影を行ない、最終的に得られる２種類の画像が画像
処理装置１７４に送られる。画像処理装置１７４では、
以下に詳しく述べる骨塩量計測処理等を行なう。表示装
置１７５は画像や操作メッセージ、計測結果等を表示
し、操作卓１７６ではオペレータが画像上に１点を指示
するなど各種操作を行ない、外部記憶装置１７７では画
像データなどのデータを記憶し、出力装置１７８では表
示装置１７５での表示内容のハードコピーを行なう。
【００３１】以下、骨塩定量方法について詳細に説明す
る。
【００３２】ＤＥＸＡ法は、高低２種類の異なるエネル
ギーの放射線が組織を通過する際の組織における吸収の
差を利用して、骨の厚みを求め骨塩量を算出する方法で
ある。以下にＤＥＸＡ法における骨塩量（ＢＭＤ値）の
算出式を記す。ＢＭＤ値(ｇ／cm2)は ＢＭＤ ＝ ρ・Ｔｂ …… ρ：骨密度、Ｔｂ：骨の厚さ と表される。ここで、 Ｔｂ＝{In(IL0/IL)-(μsL/μsH)・In(IH0/IH)}/{μbH・
(μbL/μbH-μsL/μsH)} IL0 ：低エネルギー入射Ｘ線強度 IH0 ：高エネルギー入射Ｘ線強度 IL ：低エネルギー透過Ｘ線強度 IH ：高エネルギー透過Ｘ線強度 μs ：軟部組織吸収係数 μb ：骨吸収係数 である。 Ｌ ＝ In(IL0/IL) Ｈ ＝ In(IH0/IH) Ｒ ＝ μsL/μsH Ｇ ＝ ρ/(μbH・(μbL/μbH-μsL/μsH)) とおくとは、 ＢＭＤ ＝ （Ｌ−Ｒ・Ｈ）Ｇ …… と表せる。を画像として考えると、高低２種類のエネ
ルギーで撮影されたＨ、Ｌ画像の差分がＢＭＤ画像（以
下、差分画像という）になる。従って差分画像を作成す
れば、骨塩量は差分画像上の計測領域から算出できる。
の右辺で定まる差分画像を設定する場合は、変数であ
る基準値Ｒ（軟部組織におけるＬ、Ｈの吸収係数の比）
を算出しなければならない。本実施例では、軟部組織上
に基準値Ｒを算出するための領域（以下、ベース領域と
いう）を自動的に抽出し、基準値を算出して差分画像を
作成し、該画像上に計測領域を抽出し、骨塩量を算出す
る方法について説明する。処理手順のフローチャート
（以下、フローという）を図１に示す。
【００３３】step10：計測領域内に１点を指示（図５） Ｌ画像50、Ｈ画像51、定数Ｇ、及び基準値Ｒの代わりに
定めた定数ｒにより式 ＢＭＤ ＝ （Ｌ−ｒ・Ｈ）Ｇ …… を用いて定まる仮差分画像を表示し、マウス、トラック
ボール等で計測領域（腰椎）内に指示点53を設定する。
別の方法として、Ｌ画像50、またはＨ画像51を表示し、
指示点53を設定することもできる。仮差分画像は、Ｌ画
像50、Ｈ画像51に比べて計測領域の部分がはっきりした
画像になるため、指示点53がより設定しやすくなる。
【００３４】step11：差分画像の設定 図２(a)に差分画像設定のフローを示す。
【００３５】以下に、各ステップの詳細内容を記す。
【００３６】step20：仮差分画像Ｓ´作成 Ｌ画像50、Ｈ画像51、定数Ｇを用い、任意定数ｒにより
仮差分画像Ｓ´を作成する。 Ｓ´(i,j) ＝ （Ｌ(i,j)−ｒ・Ｈ(i,j)）Ｇ Ｌ画像50とＨ画像51は交互に撮影しているため、理論上
0.5画素ずれている。そこで、少なくとも一方の画像をC
ubic Convolutionなどを用いて位置合わせした後に仮差
分画像Ｓ´を作成することもできる。
【００３７】step21：仮しきい値Ｍ´の算出（図８） 仮差分画像Ｓ´上で、指示点53を中心とする仮しきい値
骨部算出領域80、仮しきい値軟部算出領域81におけるそ
れぞれの平均濃度値Ｍｂ、Ｍｓを算出する。仮しきい値
Ｍ´を Ｍ´ ＝ （Ｍｂ−Ｍｓ）ｋ＋Ｍｓ と設定する。ここでｋ＝0〜1.0の値である。別の仮しき
い値Ｍ´の算出方法として以下に(a)(b)(c)の３例を記
す。
【００３８】(a)仮しきい値算出領域を複数個（仮に
ｎ、ｍとする）設定し、 Ｍｂ ＝ ｍｉｎ（Ｍｂi） (i = 1… n) Ｍｓ ＝ ｍａｘ（Ｍｓj） (j = 1… m) として仮しきい値Ｍ´を算出する。
【００３９】(b)平均濃度値から算出するＭ´の他に、
濃度標準偏差値などから算出されるしきい値を共に用い
る。
【００４０】(c)仮しきい値Ｍ´を一定値とする。
【００４１】step22：指示腰椎90の抽出（図９） 指示腰椎90の抽出は、仮差分画像Ｓ´をあるサイズｎで
平滑化した平滑仮差分画像Ｓｂ´上で行なう。
【００４２】
【数１】
【００４３】はじめに、指示点53の位置する腰椎の輪郭
93、腰椎間境界線94を検出し、次に、腰椎間境界線94か
ら求まる腰椎長95を基準にその他の腰椎の輪郭93、腰椎
間境界線94を検出する。
【００４４】(a)輪郭93の検出： (i)スキャン開始点91の設定：指示点53の位置するライ
ン(仮にn)上では指示点53をスキャン開始点91として左
右にスキャンし、輪郭点931を検出する。それ以外のラ
インにおけるスキャン開始点91は、例えば、ライン(n+
1)、ライン(n-1)では検出済のライン(n)における左右輪
郭点931の中点のＸ座標をライン(n+1)、(n-1)における
スキャン開始点91のＸ座標とする。また、隣接ライン間
におけるそれぞれのスキャン開始点91が大きくずれるの
を防ぐため、ずれを抑制する処理を加えて、スキャン開
始点91のＸ座標を設定する。このように隣接するライン
の検出済輪郭点931から各ラインのスキャン開始点91を
設定する。同時に、スキャン開始点91からなるスキャン
開始点列97を設定する。 (ii)スキャン方法：各ラインにおけるスキャン開始点91
よりスキャン除外長921を除いた位置より左右にスキャ
ンし、仮しきい値Ｍ´と平滑仮差分画像Ｓｂ´上の画素
値ｇｒを比較し、条件式Ｍ´＞ｇｒを満たす位置を輪郭
点931にする。最大スキャン長922までスキャンして条件
式を満たす点がない場合は最大スキャン長922の位置を
輪郭点931とする。スキャン除外長921を設けることによ
り腰椎内部の低濃度部でスキャンが失敗するのを防ぐこ
とができる。
【００４５】(b)腰椎間境界94の検出：左右の輪郭93内
において、画素値ｇｒの累積値をライン毎に算出し、あ
る一定区間内で累積値が最小となるライン位置を腰椎間
境界94とする。
【００４６】step23：腰椎中点算出（図１０） 指示点53の位置する腰椎を囲む輪郭93、腰椎間境界94の
全座標値または一部分の座標値を平均して中心点54を算
出する。
【００４７】step24：ベース領域100抽出（図１０） step22で検出したスキャン開始点列97の座標（ｘi，
ｙi）より最小二乗法を用いてスキャン開始点列97を一
直線で近似したときの傾きａを算出する。
【００４８】
【数２】
【００４９】次に、傾きａ、中心点54を通る近似直線10
1を設定し、指示腰椎90間の輪郭93中で近似直線101と最
も距離の離れた最遠点1021を検出する。最遠点1021より
ベース間隔幅1022の位置から近似直線101に平行で、指
示腰椎長96の長さのベース領域100を設定する。
【００５０】step25：しきい値算出（図１１） 仮差分画像Ｓ´上で、中心点54を基準としてしきい値骨
部算出領域111、しきい値軟部算出領域112を設定する。
仮しきい値算出の場合と同様に、それぞれの領域内の平
均濃度値Ｍｂ、Ｍｓを算出し、しきい値Ｍを Ｍ ＝ （Ｍｂ−Ｍｓ）ｋ＋Ｍｓ とする。ここでｋ＝0〜1.0の値である。
【００５１】step26：終了条件 以下の２つを終了条件とする。
【００５２】(a)指示点53と中心点54が一致した場合。
【００５３】(b)繰り返し回数が一定回数以上になった
場合。(a)(b)を満たさない場合は、中心点54を指示点53
に置き換えてstep22〜step25を繰り返す。
【００５４】step27：基準値算出（図１０） 最終的に設定したベース領域100を用い、Ｌ画像50、Ｈ
画像51より基準値Ｒを算出する。 Ｒ ＝ μsL/μsH step28：差分画像作成 算出した基準値Ｒより差分画像Ｓ52を作成する。 Ｓ(i,j) ＝ （Ｌ(i,j)−Ｒ＊Ｈ(i,j)）Ｇ 以上のように差分画像を作成するが、別の方法として、
図２(b)に差分画像作成代案フローを示す。この案は、
基準値Ｒ算出、差分画像作成を複数回繰り返すことを特
徴とする。各ステップの処理は、前記の各ステップに記
した方法と同じである。ただし、step2b4の中点算出処
理終了条件は、前記step26の終了条件であり、step2b8
の終了条件は、(a)ｎ回目に算出した基準値Ｒnと、（ｎ
＋１）回目に算出した基準値Ｒn+1が一致した場合（ｎ
≧１）、(b)繰り返し回数が一定回数以上になった場合
である。
【００５５】step12：差分画像の補正 図６に示すように差分画像Ｓ52を補正することによりス
トライプ状ノイズを除去した差分画像Ｓ52を作成する。
図３(a)に差分画像補正のフローを示す。
【００５６】以下に、各ステップの詳細内容を記す。
【００５７】step30：ライン毎の平均濃度値Ｍ131の算
出（図１２） 差分画像Ｓ５２上で、背景部121を除いた領域において
Ｘ方向のライン毎の平均濃度値Ｍ131を算出する。
【００５８】step31：ライン毎の補正平均濃度値Ｍ´13
3の算出（図１３） ライン毎の平均濃度値Ｍ131と重み関数Ｗ132を合わせ込
んで、ライン毎の補正平均濃度値Ｍ´133を算出する。
例えば、ライン位置Ｌ1311の平均濃度値ＭL1312から補
正平均濃度値Ｍ´L1313を算出するときは、平均濃度値
ＭL1312とライン位置Ｌ1311の付近ラインの平均濃度値
Ｍ131を重み関数Ｗ132を用いて以下のように合わせ込
む。
【００５９】
【数３】
【００６０】step32：差分画像Ｓ52の補正 ライン毎の平均濃度値Ｍ131と補正平均濃度値Ｍ´133よ
り補正値ｂを算出し、ライン毎に画素値を変換する。例
えば、ライン位置Ｌにおける補正値ｂLは、 ｂL ＝ Ｍ´L−ＭL と設定し、ライン位置Ｌ上の各画素ｇｒ(L,j)をｇｒ´
(L,j)に変換する。 ｇｒ´(L,j) ＝ ｇｒ(L,j)＋ｂL 他のラインも同様に変換し、補正された差分画像Ｓ52を
作成する。別の差分画像の補正方法として以下(a)(b)
(c)に３例記す。
【００６１】(a)図３(b)に差分画像補正の代案フローを
示す。
【００６２】step3b0：ライン毎の平均濃度値Ｍ、濃度
標準偏差値σの算出 差分画像Ｓ52上で、背景部121を除いた領域においてＸ
方向のライン毎の平均濃度値Ｍ、濃度標準偏差値σを算
出する。
【００６３】step3b1：ライン毎の補正平均濃度値Ｍ
´、補正濃度標準偏差値σ´の算出 step31と同様に、(数３)によりライン毎の補正平均濃度
値Ｍ´を算出する。
【００６４】また、ライン位置Ｌの濃度標準偏差値σL
より補正標準偏差値σ´Lも
【００６５】
【数４】
【００６６】のように算出する。
【００６７】step3b2：差分画像Ｓ52の補正 ライン毎の補正値ａ、ｂを算出し、ライン毎に画素値を
変換する。例えば、ライン位置Ｌにおける補正値ａL、
ｂLは、 ａL ＝ σ´L／σL ｂL ＝ （σL・Ｍ´L−σ´L・ＭL）／σL と設定し、ライン位置Ｌ上の各画素ｇｒ(L,j)をｇｒ´
(L,j)に変換する。 ｇｒ´(L,j) ＝ ａL・ｇｒ(L,j)＋ｂL 他のラインも同様に変換し、補正された差分画像Ｓ52を
作成する。
【００６８】(b)２次以上のモーメントを用いた合わせ
込みを用いて差分画像を作成する。
【００６９】(c)上記例のいずれかの方法により差分画
像を補正した後、更に差分画像作成時に算出した傾きａ
(step25)を用いて、傾きａが垂直になるように画像全体
を回転変換して最終的な差分画像とする。回転変換に
は、Cubic Convolutionなどを用いる。計測領域（腰
椎）全体が傾いている場合は、回転変換することにより
計測領域が画像に対して垂直になるので、以下に述べる
仮腰椎間境界153、腰椎間境界154の検出がしやすくな
る。以上の差分画像の補正は、ノイズの影響が少ない場
合は必要なく、省略することができる。
【００７０】step13：計測領域の抽出 図４(a)に計測領域抽出処理の大まかなフローを示す。
【００７１】以下に、各ステップの詳細内容を記す。
【００７２】step40：しきい値算出（図１１） 差分画像Ｓ52上において、図１１に示したように、差分
画像Ｓ52作成の際、step25で設定したしきい値骨部算出
領域111、しきい値軟部算出領域112より第１スキャンし
きい値Ｍ1、第２スキャンしきい値Ｍ2を算出する。step
25におけるしきい値算出方法と同様に、それぞれの領域
内の平均濃度値Ｍｂ、Ｍｓを算出し、 Ｍ1 ＝ （Ｍｂ−Ｍｓ）ｋ1＋Ｍｓ Ｍ2 ＝ （Ｍｂ−Ｍｓ）ｋ2＋Ｍｓ と設定する。ここで、ｋ1、ｋ2＝0〜1.0、ｋ1≦ｋ2であ
る。別のしきい値算出方法として以下(a)(b)(c)に３例
示す。この３例は、step25で設定したしきい値骨部算出
領域111、しきい値軟部算出領域112を用いずに新たにし
きい値算出領域を設定する方法である。
【００７３】(a)図１４に示すように中心点54を基準に
複数個（仮にｎ、ｍとする）のしきい値骨部算出領域14
1、しきい値軟部算出領域142を設定し、各領域における
平均濃度値をＭｂi、Ｍｓjとするとき Ｍｂ ＝ ｍｉｎ（Ｍｂi） (i = 1… n) Ｍｓ ＝ ｍａｘ（Ｍｓj） (j = 1… m) と設定する。
【００７４】(b)(a)と同じ仮定のもとに、
【００７５】
【数５】
【００７６】
【数６】
【００７７】と設定する。
【００７８】(c)step11（差分画像Ｓ52作成）の際に用
いた手順に従って中心点54を指示点53と置き換えて、差
分画像Ｓ52上において再度処理し、新たなしきい値算出
領域を設定する。
【００７９】step41：指示腰椎90領域の抽出（図１５） 図４(b)に腰椎領域抽出の詳細なフローを示す。以下各
ステップ毎に記す。
【００８０】差分画像Ｓ52を任意サイズで平滑化した平
滑差分画像Ｓｂ1を作成し、Ｓｂ1上で、step22における
指示腰椎90の抽出と同様の手順に従ってしきい値Ｍ1に
より、step44：第１スキャン輪郭151（輪郭93に対
応）、step45：仮腰椎間境界153（腰椎間境界94に対
応）を検出する。
【００８１】 step46：第２スキャン輪郭152の検出（図１５） 差分画像Ｓ52上で、左右の第１スキャン輪郭151で囲ま
れる内部をサイズｍので平滑化した平滑差分画像Ｓｂ2
を作成する。平滑化のサイズｍは第１スキャン輪郭151
検出時の平滑差分画像Ｓｂ1のサイズｎより小さい。平
滑差分画像Ｓｂ2上において、第１スキャン輪郭151より
腰椎の中心方向にしきい値Ｍ2でスキャンする。平滑差
分画像Ｓｂ2上の画素値ｇｒとすると、条件ｇｒ＞Ｍ2を
満たす位置を第２スキャン輪郭152とする。別の第２ス
キャン輪郭152の検出方法として、平滑差分画像Ｓｂ2上
における第１スキャン輪郭151の画素値ｇｒの値により
スキャン方向を変える方法がある。スキャン方向を変え
る条件は以下のようにする。(i)ｇｒ＜Ｍ2のとき：腰椎
の中心方向（順方向）にスキャンし、条件ｇｒ＞Ｍ2を
満たす位置を第２スキャン輪郭152とする。
【００８２】(ii)ｇｒ＞Ｍ2のとき：逆方向にスキャン
し、条件ｇｒ＜Ｍ2を満たす位置を第２スキャン輪郭152
とする。
【００８３】(iii)ｇｒ＝Ｍ2のとき：第１スキャン輪郭
151の点を第２スキャン輪郭152の点とする。
【００８４】step47：腰椎間境界154の検出（図１６） 仮腰椎間境界153を中心とする検索範囲161内で腰椎間境
界154を検出する。平滑差分画像Ｓｂ2上の検索範囲161
において、左右第２スキャン輪郭152内の画素値ｇｒの
累積値162をライン毎に算出する。更に累積値の移動平
均を算出し、その移動平均値を各ラインの累積値163と
する。検索範囲161内で累積値163が最小となるライン位
置164を腰椎間境界154とする。移動平均を算出すること
で、図１６にも示す通り、最小累積値ライン位置162が
より安定に検出できるようになる。別の腰椎間境界154
の検出方法として以下(i)(ii)に２例記す。
【００８５】(i)図１６ａに示すように、仮腰椎間境界1
53を中心とする傾き検出範囲165内のスキャン開始点列9
7の座標値よりstep25と同様に近似直線166を算出する。
次に、近似直線166に垂直で検索範囲161内の各ライン上
において、左右第２スキャン輪郭152内の画素値ｇｒの
累積値162をライン毎に算出する。更に累積値の移動平
均を算出し、その移動平均値を各ラインの累積値163と
する。検索範囲161内で累積値163が最小となるライン位
置164を腰椎間境界154とする。
【００８６】(ii)左右第２スキャン輪郭152内の画素値
ｇｒの累積をライン毎に算出し、検索範囲161内で累積
値が最小となるライン位置を腰椎間境界154とする。
【００８７】 step42：上方腰椎155領域の抽出（図１５） 指示腰椎90領域抽出時と同様の方法で、図４(b)のフロ
ーに従って上方腰椎155の第１スキャン輪郭151、仮腰椎
間境界153を検出し、第２スキャン輪郭152、腰椎間境界
154を検出し、上方腰椎155領域を抽出する。
【００８８】 step43：下方腰椎156領域の抽出（図１５） 上記の上方腰椎155領域の抽出と同様の方法で図４(b)の
フローに従って下方腰椎155領域を抽出する。
【００８９】以上の方法で設定した第２スキャン輪郭15
2、および腰椎間境界154より複数の腰椎領域を抽出す
る。
【００９０】step14：骨塩量算出 差分画像Ｓ上の各腰椎領域内の平均濃度値を算出し、必
要であれば補正係数を掛けて骨塩量とする。また、各領
域内の画素数を算出し、補正係数を掛けて領域面積を求
める。また、全ての腰椎領域、または部分的な複数の腰
椎領域をまとめた骨塩量、面積なども算出する。
【００９１】上記実施例は、主に変形の少ない腰椎抽出
に向いているものである。次に変形の多い腰椎抽出を主
対象とする骨塩定量の実施例を示す。以下、図１８のフ
ローに従って説明する。
【００９２】step180：仮差分画像Ｓ´作成 上記実施例のstep20と同様に作成する。
【００９３】 step181：第３腰椎中心付近指示（図１９） 仮差分画像を表示し、マウス、トラックボール等で第３
腰椎の中心付近に指示点53を設定する。指示点53を中心
付近に限るのは腰椎が圧迫されている症例では腰椎間境
界の検出が困難であり、指示点に制約を加えることによ
り、この制約を境界検出の判定に用い、境界を確実に検
出するためである。指示点53は第３腰椎に限らず、第２
腰椎でも第４腰椎でも良い。
【００９４】step182：第３腰椎間境界検出 第３腰椎に接する腰椎間境界を検出する。この処理は図
１８（ｂ）のフローに従う。
【００９５】step1820：しきい値Ｍ´算出 上記step21と同様にしきい値Ｍ´を算出する。
【００９６】step1821：第３腰椎付近輪郭検出 上記step22と同様に、腰椎内部から外に向かってスキャ
ンし、輪郭93を検出する。検出する輪郭93の長さは予め
設定するか、または検出された輪郭93から輪郭間の長さ
ａ190を算出し、指示点53の上下に例えば、０．８×ａ
の長さとする。輪郭間の長さａ190の設定方法は、指示
点53を中心とする上下数ラインの輪郭間の長さの平均値
とするか、または指示点53上の輪郭間の長さを直接取り
入れる方法がある。また、輪郭93はstep22のように１回
のスキャンで設定するほかに、上記step44、step46と同
様に２段階のスキャンを行なって輪郭93を絞り込むこと
もできる。この場合しきい値は２つ設定する。
【００９７】 step1822：第３腰椎間境界（ｌ3，ｌ4）検出 step1821で設定した輪郭間の長さａ190を基準に、境界
線設定範囲191を設定する。指示点53のライン位置をｐ
とすると、境界線設定範囲191は 上：ｐ − 0.2×ａ 〜 ｐ − 0.8×ａ 下：ｐ ＋ 0.2×ａ 〜 ｐ ＋ 0.8×ａ の範囲とする。もちろんこの範囲は変えることができ、
係数は0.2、0.8に限らない。次に、各境界線設定範囲19
1中より境界（ｌ3，ｌ4）を検出する。以下、境界ｌ319
2の検出について説明する。境界線設定範囲191のライン
本数をｎとする。境界線設定範囲191中の各ライン毎に
左右の輪郭間93の累積濃度値Ｔi（i=1,…,n）、平均濃
度値Ａi（i=1,…,n）を算出する。次に累積濃度値Ｔiの
最大値Ｔmax、最小値Ｔmin、平均濃度値Ａiの最大値Ａ
max、最小値Ａminを求め、予め設定した評価関数の形状
に基づいて累積濃度の評価関数194と平均濃度の評価関
数195を作成する。ここでは評価関数は形状のみを予め
定めており、求めた最大値、最小値を用いて評価関数を
作成するが、予め評価関数が固定されていてもよい。境
界ｌ3192は、境界線設定範囲191の各位置の最終評価値
のうち評価値が最大のライン位置である。各位置の最終
評価値の決定方法は以下のような３つの方法がある。
【００９８】（１）累積濃度の評価値と平均濃度の評価
値のうち小さい方を最終評価値とする。
【００９９】（２）累積濃度の評価値と平均濃度の評価
値の平均値を最終評価値とする。
【０１００】（３）累積濃度の評価値と平均濃度の評価
値の積を最終評価値とする。
【０１０１】この例では、累積濃度値と平均濃度値の評
価値の組合せで境界ｌ3192を検出しているが、更に濃度
標準偏差値、輪郭間の長さ等様々な組合せで検出しても
かまわない。境界ｌ4193も同様に検出する。
【０１０２】 step1823：第３腰椎間境界（ｌ3，ｌ4）判定（図２０） 境界（ｌ3，ｌ4）が適当であるかどうかを判定する。以
下の条件式（１）と（２）の両方を満たすとき境界（ｌ
3，ｌ4）は適当であるとする。図２０に示すように、境
界ｌ3192と境界ｌ4193間の長さを境界長ｂ200、指示点5
3と境界ｌ3192間の長さを境界長ｂ1201、指示点53と境
界ｌ4193間の長さを境界長ｂ2202とすると、 条件式（１） 0.45 ≦ ａ ／ｂ ≦ 0.85 条件式（２） 0.75 ≦ ｂ1／ｂ2 ≦ 1.25 ここで各条件式の定数は、指示点53が第３腰椎の中心付
近に設定されることを前提として大部分の腰椎が臨床的
に取り得る比の範囲として暫定的に定めた値であり、こ
の値に限るものではない。条件式（１）または条件式
（２）を満たさない場合は、境界線設定範囲191を変更
してstep1822に戻る。以下に境界線設定範囲の変更につ
いて説明する。
【０１０３】（ａ）条件式（１）を満たす場合 （ｉ）ｂ1／ｂ2 ＜ 0.75のとき、境界ｌ3192より上方の
設定範囲に変更する。 （ii）ｂ1／ｂ2 ＞ 1.25のとき、境界ｌ4193より下方の
設定範囲に変更する。
【０１０４】 （ｂ）条件式（１）を満たさず、ａ／ｂ ＜ 0.45の場合 （ｉ）0.75 ≦ ｂ1／ｂ2 ≦ 1.25のとき、境界ｌ3192よ
り上方の設定範囲と、境界ｌ4193より下方の設定範囲に
変更する。 （ii）ｂ1／ｂ2 ＜ 0.75のとき、境界ｌ3192より上方の
設定範囲に変更する。 （iii）ｂ1／ｂ2 ＞ 1.25のとき、境界ｌ4193より下方
の設定範囲に変更する。
【０１０５】 （ｃ）条件式（１）を満たさず、ａ／ｂ ＞ 0.85の場合 （ｉ）0.75 ≦ ｂ1／ｂ2 ≦ 1.25のとき、境界ｌ3192よ
り下方の設定範囲と、境界ｌ4193より上方の設定範囲に
変更する。 （ii）ｂ1／ｂ2 ＜ 0.75のとき、境界ｌ4193より上方の
設定範囲に変更する。 （iii）ｂ1／ｂ2 ＞ 1.25のとき、境界ｌ3192より下方
の設定範囲に変更する。
【０１０６】step183：他腰椎間境界検出（図２１） 上記step182と同様に腰椎間境界（ｌ1，ｌ2，ｌ5）を検
出する。まずしきい値Ｍ´により輪郭93を上下に延長す
る。次に上方腰椎境界線設定範囲210と下方腰椎境界線
設定範囲211を設定する。境界線ｌ3192の位置をｌ3、境
界ｌ4193の位置をｌ4とする。第３腰椎の境界長ｂ200を
用いて、 上方腰椎境界線設定範囲：ｌ3 − 0.7×ｂ 〜 ｌ3 −
1.1×ｂ （ｌ2 − 0.7×ｂ 〜 ｌ2 − 1.1×ｂ） 下方腰椎境界線設定範囲：ｌ4 ＋ 0.8×ｂ 〜 ｌ4 ＋
1.2×ｂ の範囲とする。もちろんこの範囲は変えることができる
が、上方腰椎が小さく、下方腰椎が大きい傾向があるこ
とから上記のような範囲を設定している。次に各境界線
設定範囲中から境界（ｌ1，ｌ2，ｌ5）を検出する。以
下に境界ｌ2213の検出について説明する。上方腰椎境界
線設定範囲210のライン本数をｍとする。上方腰椎境界
線設定範囲210中の各ライン毎に左右の輪郭間93の累積
濃度値Ｔi（i=1,…,m）、平均濃度値Ａi（i=1,…,m）を
算出する。次に累積濃度値Ｔiの最大値Ｔmax、最小値Ｔ
min、平均濃度値Ａiの最大値Ａmax、最小値Ａminを求
め、予め設定した評価関数の形状に基づいて累積濃度の
評価関数194と平均濃度の評価関数195を作成する。ここ
では評価関数は形状のみを予め定めており、求めた最大
値、最小値を用いて評価関数を作成するが、予め評価関
数を固定してもよい。また、境界ｌ3からの長さである
上方腰椎境界長ｃ1215を算出し、基準とする第３腰椎の
境界長ｂ200をもとに作成される上方腰椎境界長評価関
数217で評価値を求める。境界ｌ2213は、上方腰椎境界
線設定範囲210の各位置の最終評価値のうち評価値が最
大のライン位置である。各位置の最終評価値の決定方法
は以下のような３つの方法がある。
【０１０７】（１）累積濃度の評価値と平均濃度の評価
値と上方腰椎境界長の評価値のうち最小値を最終評価値
とする。
【０１０８】（２）累積濃度の評価値と平均濃度の評価
値と上方腰椎境界長の評価値の平均値を最終評価値とす
る。
【０１０９】（３）累積濃度の評価値と平均濃度の評価
値と上方腰椎境界長の評価値の積を最終評価値とする。
【０１１０】この例では、累積濃度値と平均濃度値と上
方腰椎境界長の評価値の組合せで境界ｌ2213を検出して
いるが、更に濃度標準偏差値、輪郭間の長さ等様々な組
合せで検出してもかまわない。境界ｌ1212、境界ｌ5214
も同様に検出する。下方腰椎境界長評価関数218の形状
は、上方腰椎境界長評価関数217の形状と少し異なり、
境界長ｂ200より長い方が評価値が高くなっている。
【０１１１】以上の処理から第１〜第４腰椎の各腰椎間
境界を検出する。このように複数の評価値を総合評価す
ると、境界の特徴を最大に持つ位置を設定できる。
【０１１２】step184：ベース領域抽出 step183で検出した左右の輪郭93と境界ｌi（i=2,…,5）
をもとにstep22と同様にベース領域を抽出する。ベース
領域の長さは、境界ｌ2213と境界ｌ5214間の長さ、また
は第３腰椎の境界長ｂ200の長さの３倍とする。
【０１１３】step185：基準値算出 step27と同様に基準値を算出する。
【０１１４】step186：差分画像Ｓ作成 step28と同様に差分画像Ｓを作成する。
【０１１５】step187：しきい値算出 step40と同様にしきい値Ｍ1、Ｍ2を設定する。または、
しきい値Ｍ2のみ設定する。
【０１１６】step188：腰椎輪郭検出 step44、step46と同様に腰椎の輪郭を２段階のスキャン
で検出する。または、step183で検出した左右の輪郭93
を第１スキャン輪郭とし、しきい値Ｍ2で輪郭93から腰
椎の内側にスキャンを行ない、第２スキャン輪郭を検出
してもよい。
【０１１７】ここで検出した第２スキャン輪郭と境界ｌ
i（i=1,…,5）で囲まれる領域がそれぞれの腰椎領域で
ある。
【０１１８】step189：骨塩量算出 差分画像Ｓ上の各腰椎領域内の平均濃度値を算出し、必
要であれば補正係数を掛けて骨塩量とする。また、各領
域内の画素数を算出し、補正係数を掛けて領域面積を求
める。また、全ての腰椎領域、または部分的な複数の腰
椎領域をまとめた骨塩量、面積なども算出する。
【０１１９】以上が変形の多い腰椎領域抽出を主対象と
する実施例である。
【０１２０】次に、骨の変形の推定例について説明す
る。
【０１２１】ここでは、腰椎正面像の領域抽出結果と各
腰椎の骨塩量から腰椎の湾曲と、腰椎の圧迫を推定す
る。まず湾曲は、抽出した各腰椎領域毎に輪郭間の中心
点からなる座標列を算出し、最小二乗法を用いて各腰椎
の傾きを算出する。各傾きが一定の方向性を保ち、ある
限られた範囲内でばらついているならば湾曲はないと推
定し、傾きが例えば、正から負、または負から正へと弧
を成すようにばらついているならば湾曲と推定する。骨
の圧迫は、各腰椎領域毎の面積と骨塩量を比較し、それ
ぞれがある限られた範囲内でばらついているならば圧迫
はないと推定し、限られた腰椎のみが他の腰椎に比べて
面積が小さく、骨塩量が高いならばその腰椎で圧迫があ
ると推定する。範囲はしきい値で設定するが、第３腰椎
の面積と骨塩量を基準にして、例えば０．８倍〜１．２
倍の範囲になければ圧迫とする。また、面積がばらつい
ていて、骨塩量のばらつきが小さいときは領域抽出が間
違っていると推定することもできる。このように骨の変
形を推定し、推定結果を参考に操作者が領域抽出結果を
判断し、必要に応じて再抽出処理や再計算処理、操作者
による補正処理を指示する。
【０１２２】以上に示した腰椎を対象とする少なくとも
２つの骨塩定量方法及び骨の変形の推定方法を備えた骨
塩定量装置内の画像処理装置174の例を示す。
【０１２３】画像処理装置174は、骨塩定量処理部1741と
骨変形推定部1742から構成されている(図２２（ａ）)。
骨塩定量処理部1741は骨塩定量を計測領域の変形等の状
態に応じた複数の骨塩定量方法、再骨塩定量処理等を備
えている。まず、計測領域の変形等に応じて操作者がど
の骨塩定量方法を用いるか選択し、操作卓176より指示
し、指示に基づいて骨塩定量処理部1741で、骨塩定量
し、さらに骨塩定量結果に基づいて、骨変形推定部1742
で骨の変形を推定する。または、第１の骨塩定量方法で
抽出した結果に基づいて骨変形推定部1742で骨の変形を
推定し、推定した結果に基づき第２の骨塩定量方法で再
度骨塩定量することもできる。
【０１２４】図２２（ｂ）は、骨状態判定部1743を骨塩
定量処理部1741の前に備え、上記の例において操作者が
選択していた骨塩定量方法を骨状態判定部1743で行なう
構成例である。例えば腰椎正面像の骨の状態判定は、画
像中央部の複数の縦方向のラインの濃度変化のプロファ
イルから、腰椎間が変形しているか判定し、適当な骨塩
定量方法を選択する。また、骨状態判定部1743での判定
結果に基づいて、操作者と対話しながら骨塩定量方法を
選択することもできる。
【０１２５】以上のように複数の骨塩定量方法を備える
ことにより、計測領域の状態に適した骨塩定量方法を選
択・適用することができるため、計測領域の自動抽出率
が向上する。また、操作者に起因する誤差や再現性の低
下を避けることができる。
【０１２６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は、安定した
差分画像の作成、オペレーションに左右されない計測領
域の自動抽出方法、及び計測領域の変形にも強い領域自
動抽出方法を提供するため、自動抽出率が高く、再現性
の高い骨塩定量方法として有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】骨塩量計測全体の処理フロー。
【図２】（ａ）差分画像作成処理フロー。 （ｂ）差分画像作成処理（代案）フロー。
【図３】（ａ）差分画像補正処理フロー。 （ｂ）差分画像補正処理（代案）フロー。
【図４】（ａ）計測領域抽出処理フロー。 （ｂ）計測領域抽出処理の詳細なフロー。
【図５】差分画像作成の概要を示す図。
【図６】差分画像補正の概要を示す図。
【図７】側面輪郭71と計測領域間境界72によって抽出さ
れる複数計測領域70からなる腰椎正面を示す図。
【図８】仮しきい値算出処理を説明する図。
【図９】指示腰椎検出処理を説明する図。
【図１０】ベース領域設定処理を説明する図。
【図１１】しきい値算出処理を説明する図。
【図１２】差分画像を補正する際の有効領域を示す図。
【図１３】合わせ込みによるライン補正処理を説明する
図。
【図１４】しきい値算出領域処理（代案）を説明する
図。
【図１５】複数の計測領域（腰椎）の抽出処理を説明す
る図。
【図１６】（ａ）腰椎間境界を設定する処理を説明する
図。 （ｂ）腰椎間境界を設定する処理（代案）を説明する
図。
【図１７】本発明を実現するシステム構成の一例を示す
図。
【図１８】（ａ）腰椎の椎間の変形に強い骨塩量計測全
体の処理フロー。 （ｂ）第３腰椎間境界検出の処理フロー。
【図１９】第３腰椎間境界検出方法を説明する図。
【図２０】第３腰椎間境界の判定を説明する図。
【図２１】第３腰椎以外の腰椎間境界検出方法を説明す
る図。
【図２２】図１７の画像処理装置について一例を示す
図。
【符号の説明】
52…差分画像、53…指示点、54…中心点、70…計測領
域、71…側面輪郭、72…計測領域間境界、100…ベース
領域、151…第１スキャン輪郭、152…第２スキャン輪
郭、153…仮腰椎間境界、154…腰椎間境界、194,195,21
7,218…評価関数。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｆ 15/62 ３２０ Ｐ 9365−5Ｌ ３９０ Ａ 9287−5Ｌ (72)発明者 熊本 三矢戒 東京都千代田区内神田１丁目１番14号 株 式会社日立メディコ内

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ｘ線画像を用いて所望の計測領域を抽出し
    骨塩定量を行なう方法であって、(a)高低２種類のエネ
    ルギーで撮影したＸ線画像と予め定めた係数を用いて仮
    の差分画像を作成し、(b)該仮の差分画像上に計測領
    域中の任意の１点を指示し、該指示点をもとに予め定
    められた形のベース領域を抽出し、上記Ｘ線画像上に
    おける上記ベース領域内の濃度値比等から算出される基
    準値を設定し、上記基準値を用いて差分画像を作成
    し、(c)該差分画像上に上記指示点を含む計測領域を含
    めて少なくとも１つの計測領域を抽出し、(d)該計測領
    域内の平均濃度値より骨塩量を算出することを特徴とす
    る骨塩定量方法。
  2. 【請求項２】上記(b)ベース領域を抽出する処理は、
    (b1)上記計測領域中の上記指示点をもとに上記基準値を
    算出するための上記ベース領域を抽出し、上記計測領域
    を抽出するためのしきい値を上記ベース領域内の濃度値
    より設定する処理、(b2)上記計測領域の側面輪郭を検出
    する処理、(b3)上記計測領域間の境界を検出する処理、
    (b4)上記計測領域の中心点を算出する処理、(b5)上記(b
    4)で求めた中心点を上記(b1)の指示点に置き換えて上記
    (b1)〜(b4)の処理を予め定めた繰り返し終了条件を満た
    すまで複数回繰り返す処理からなる請求項１記載の骨塩
    定量方法。
  3. 【請求項３】上記(c)計測領域の抽出処理は、上記計測
    領域の大まかな側面輪郭及び境界を抽出し、更に精密な
    側面輪郭及び境界を抽出する２段階処理よりなる請求項
    １記載の骨塩定量方法。
  4. 【請求項４】上記(b)差分画像を作成する処理は、そ
    の後処理として、上記差分画像におけるライン毎の濃度
    値特徴量を用いて、近接ラインを合わせ込むことにより
    上記差分画像を補正する処理を含む請求項１記載の骨塩
    定量方法。
  5. 【請求項５】Ｘ線画像を用いて所望の計測領域を抽出し
    骨塩定量を行なう方法であって、(a)高低２種類のエネ
    ルギーで撮影したＸ線画像と予め定めた係数を用いて仮
    の差分画像を作成し、(b)該仮の差分画像上に計測領
    域中の任意の１点を指示し、該指示点をもとに予め定
    められた形のベース領域を抽出し、上記Ｘ線画像上に
    おける上記ベース領域内の濃度値比等から算出される基
    準値を設定し、該基準値を用いて差分画像を作成し、
    (c)該差分画像の上記ベース領域内の濃度値からしき
    い濃度値を設定し、上記計測領域の側面の輪郭を抽出
    し、該計測領域間の少なくとも２本の境界を(1)上記
    輪郭間の画像濃度値の累積濃度値と(2)平均濃度値と(3)
    濃度標準偏差値、(4)上記輪郭間の長さ、(5)境界間の長
    さ、(6)輪郭間の長さと境界間の長さの比、(7)複数の境
    界間の長さの比の少なくとも１つを用いて算出し、予
    め定めた境界の適合度を表す評価関数により算出値を評
    価し、評価した結果に基づいて境界を設定し、上記
    指示点を含む計測領域を含めて少なくとも１つの計測領
    域を抽出し、(d)上記計測領域内の平均濃度値より骨塩
    量を算出することを特徴とする骨塩定量方法。
  6. 【請求項６】上記(c)計測領域を抽出する処理は、所
    望の計測領域の形状と状態に応じて適用できる少なくと
    も２つの計測領域抽出アルゴリズムを有する請求項５記
    載の骨塩定量方法。
  7. 【請求項７】上記(c)計測領域を抽出する処理は、上
    記少なくとも２つの計測領域抽出アルゴリズムのうち、
    どのアルゴリズムを適用するかを決定する処理を有する
    請求項５記載の骨塩定量方法。
  8. 【請求項８】上記計測領域抽出アルゴリズムは、腰椎領
    域抽出アルゴリズムを含む請求項６記載の骨塩定量方
    法。
  9. 【請求項９】上記少なくとも２つの計測領域抽出アルゴ
    リズムは、所望の計測領域の形状と状態に応じてどのア
    ルゴリズムを適用するかを操作者が決定するものである
    請求項６記載の骨塩定量方法。
  10. 【請求項１０】上記決定する処理は、操作者と対話しな
    がら行なう請求項９記載の骨塩定量方法。
  11. 【請求項１１】上記(c)計測領域を抽出する処理は、
    上記計測領域抽出アルゴリズムによって抽出される計測
    領域の形状と骨塩量、複数計測領域の総合的な形状と骨
    塩量の少なくとも１つを予め定めた評価基準値により評
    価し、上記計測領域の変形を推定する処理を含む請求項
    ６記載の骨塩定量方法。
  12. 【請求項１２】上記変形を推定する処理は、骨塩量と計
    測領域の少なくとも一方に補正が必要であるかどうかを
    推定する処理を含む請求項１１記載の骨塩定量方法。
  13. 【請求項１３】上記補正が必要であるかどうかを推定す
    る処理は、操作者と対話しながら行なう請求項１２記載
    の骨塩定量方法。
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