JPH06511184A - 骨の形態を自動的に判断及び分析する方法及び装置 - 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】

骨の形態を自動的に判断及び分析する方法及び装置発明の分野 本発明は、１９９２年９月１４日付けの米国特許第５，２２８．０６８号の分割 出願である１９９３年５月２６日出願の特許出願第０８１０６７．６５１号の一 部継続出願であると共に、１９９１年２月１３日出願の特許出願第０７／６５５ ．０１１号の継続出願である１９９２年４月２日出願の特許出願第０７／８６２ ．０９６号の継続出願である１９９２年６月７日出願の特許出願第０８１０７３ ．２６４号の一部継続出願である。 本発明は骨の密度計測及び椎骨形態学の一般的な分野に係り、より詳細には、骨 の密度計測技術を用いて椎骨形態を判断しそして分析する自動技術及び装置に係 る。 先行技術 ウィスコンシン州マジソンのＬＵＮＡＲ社で製造されているＤＰＩマシンや、マ サチューセッツ州ワルサムのホロシック社で製造されているＱＤＲマシンのよう なデジタル式の骨密度計測装置は、骨のミネラル含有量（ＢＭＣ）や骨のミネラ ル密度（ＢＭＤ）のような骨特性の広い基礎的な値を発生するのに使用されてい る。骨の特性、より詳細には、を柱における骨の特性に関するこのような情報は 、骨粗鬆症のような骨の枯渇障害を診断及び処置することにしばしば依存してい る。骨粗鬆症の場合、骨の密度の測定だけでは、診断として確実ではない。臨床 医は、を柱の骨折の形跡も探さねばならない。Ｊ、　Ａ、カニス氏等のｒＯｓ　 ｔｅｏｐｏｒｏｓｉｓ　Ｉｎｔ、　ｌ：　１８２−１８８　（１９９１年）骨折 が存在するかどうかの判断」は、臨床学的な基礎及び調査目的の両方で重要であ る。臨床学的な設定において、患者は減少したＢＭＤを示すが、臨床医は骨折又 は変形を診断せずに特定の処置療法を開始するのを躊躇したり又は好まなかった りすることがある。調査の設定においては、骨折の診断は、集団における骨粗鬆 症の発生及び流行を研究するのに重要であり、或いは臨床学的な研究に対する初 歩的な基準として又は特定の処置に関する効力の尺度として重要である。この点 について、ヨーロッパ骨粗鬆症財団（Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ 　ｆｏｒ　０ｓｔｅｏｐｏｒｏｓｉｓ）は、骨粗鬆症における臨床学的試行のガ イドラインを公表した。これは、　［骨のもろさの増加によって１つ以上の骨折 が生じる障害ｊとして骨粗髭症を定義することを推奨すると共に、骨粗鬆症の処 置のための新たな薬剤の効力の研究における骨折減少の終了点を推奨するもので ある。Ｊ、　Ａ、カニス氏等参照。 椎骨骨折の有無は骨粗鬆症の診断の基準ではあるが、椎骨骨折の診断はしばしば 困難である。このような骨折の半分以上は無症状であり、最低限の症状の場合に は、特に比較のための以前の放射線記録がなければ、明確な骨折又は変形でも観 察されないことがしばしばある。 椎骨形態学的技術は、椎骨の骨折又は変形をより客観的に判断することを約束す る。これらの解決策は、椎骨本体寸法のある指数又は正常値に依存する。例えば 、ボーン・アンド・ミネラル、３：３３５−３４９　（１９８８年）に掲載され たマイン氏等の「骨粗髭症患者の椎骨圧壊ファクタを定量化するための新たに開 発されたを柱変形インデックス（Ｓ　Ｄ　Ｉ　）　（Ａ　Ｎｅｗｌｙ　Ｄｅｖｅ ｌｏｐｅｄ　５ｐｉｎｅ　ＤｅｆｏｒｍｉｔｙＩｎｄｅｘ　（ＳＤＩ）　ｔｏ　 Ｑｕａｎｔｉｔａｔｅ　Ｖｅｒｔｅｂｒａｌ　Ｃｒｕｓｈ　Ｆａｃｔｏｒｓ　ｉ ｎ　Ｐａｔｉｅｎｔｓ　ｗ奄狽■@０ｓｔｅ ｏｐｏｒｏｓｉｓ）　Ｊ　；ボーン・アンド・ミネラル、４　：１８９−１９６ 　（１９８８年）に掲載されたＪ、Ｃ，ガラパー氏等の［椎骨形態学：正常値デ ータ（ＶｅｒｔｅｂｒａｌＭｏｒｐｈｏｍｅｔｒｙ：　Ｎｏｒｍａｔｉｖｅ　Ｄ ａｔａ）Ｊ　；ボーン・アンド・ミネラル、５：５９−６７（１９８Ｂ年）に掲 載されたヘトランド氏等の「を柱骨折の診断における椎骨形態学（ｆｅｒＬｅｂ ｒａｌ　Ｍｏｒｐｈｏｍｅｔｒｙ　ｉｎ　Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ　ｏｆ　５ｐｉｎ ａｌ　Ｆｒａｃｔｕｒｅｓ）Ｊ　；及びJル シフィールド・ティノンニー・インターナショナル、４４　：１６８−１７２（ １９８９年）に掲載されたヘトランド氏等の［を柱骨粗鬆症における椎骨形状の 変化（Ｃｈａｎｇｅ　ｉｎ　Ｖｅｒｔｅｂｒａｌ　５ｈａｐｅ　ｉｎ　５ｐｉｎ ａｌ　０ｓｔｅｏｐｏｒｏｓｉｓ）Ｊを参照されたい。 椎骨形態学を用いて骨折を診断する際には、臨床医は、通常、アナログ放射線造 影技術を使用する。本質的に、患者の椎骨のアナログＸ線像が撮影され、Ｘ線放 射線写真フィルムプリントのような固定媒体にプリントされる。このプリントは 、元の人体に対して特定のスケールにされ、即ちｌ対ｌのスケールか又は特に縮 小又は拡大されたスケールにされる。次いで、臨床医は、定規及びまっすぐな刃 を用いることにより椎骨のサイズを手で測定し、椎骨本体の輪郭をフィルム上に 実際に描き、そしてフィルム自体に描かれた基準線間を定規で測定する。 この形態計測技術をコンピユータ化するための努力が最近なされている。例えば 、Ｊ、　Ｂｏｎｅ　ａｎｄ　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｒｅｓ、　、第５巻、第７号ニア ０７−７１６　（１９９０年）に掲載されたネルソン氏等の［骨粗鬆症における を柱Ｘ線上での椎骨エリアの測定デジタル化技術の信頼性（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅ ｎｔ　ｏｆ　Ｖｅｒｔｅｂｒａｌ　Ａｒｅａ　ｏｎ　５ｐｉｎｅ　Ｘ−ｒａｙｓ 　ｉｎ　Ｄｓｔｅｏｐｏｒｏｓｉｓ：　Ｒｅ１ｉａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｄｉｇ ｉｔｉｚｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）　Ｊ　；及び{ーン ・アンド・ミネラル、１５：ｌ３７−１５０　（１９９１年）に掲載されたスミ ス−バインドマン氏等の「放射線エリアのインデックス（ＩＲＡ）：椎骨変形の 激しさを推定する新規な解決策（Ｔｈｅ　１ｎｄｅｘ　ｏｆ　ｒａｄｉｏｇｒａ ｐｈｉｃ　ａｒｅａ　（ＩＲＡ）：　ａ　ｎｅｗ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｔｏ　ｅ ｓｔｉｍａＬｉｎｇ　ｔｈｅ　５ｅｖｅｒｉｔｙ　ｏｆ　ｖｅｒｔｅｂｒａＬ　 ｄｅｆｏｒｍｉｔｙ）Ｊを参照さ黷■ い。これらの努力も、依然として、先ず椎骨のアナログＸ線像を得、アナログ像 をデジタル化し、そして測定点を手で選択することに依存する。 従って、骨粗髭症を診断又は処置する臨床医は、最小限、骨の密度計及びＸ線造 影装置の２つの比較的高価な医療装置を使用しなければならない。更に、アナロ グ放射線写真に依存する形態計測技術は、像の拡大によって複雑になる。アナロ グの放射線写真像は、典型的に、生体サイズよりもｌＯないし１５％大きく、そ してその倍率は放射線写真の平面に対する対象物の位置に基づいて変化する。 実際に、放射線写真のプレートから離れた方の対象物の前縁は、放射線写真プレ ートに向かう後縁よりも拡大される。その結果、プレートの平面に垂直な骨の縁 であって、形態学的測定に対して扇状ビーム放射線写真上に目に見える鋭い輪郭 を定めなければならないような骨の縁がぼけた境界を生じることになる。を柱の 歪は、円錐状ビームが最も角度をもっところの円錐状ビームの縁における円錐状 ビーム露光に対して特に鋭いものとなる。椎骨形態学の場合には、角度があるこ とにより、フィールドの上部と底部における椎骨間の間隔が不鮮明になり且つ歪 が生じ、例えば、本体高さの形態学的測定を不正確なものにする。この不正確さ は、測定点を手で選択する臨床医に対してこれが残っていたときには人為的エラ ーの介入により更に大きなものとなる。又、臨床医ごとにそして同じ臨床医でも 異なる時間における測定ごとに必然的にばらつきが生じることがしばしばある。 これらの問題は、骨粗鬆症の検出に当てはまるだけでなく、骨の形態計測測定に も一般に当てはまるものである。 ＤＰＸ及びＱＤＲ装置のような骨の密度計は像を形成することができるが、これ らの今日の骨密度計の像の質は、一般のアナログ式Ｘ線造影装置よりも劣る。 これは、非常に長い走査時間の必要性を防止するために分解能が意図的に制限さ れる走査システムに対して特に言えることである。従って、骨密度計の造影能力 は診断目的に基づいたものではなく、本発明までは、骨密度計測システムは、骨 の形態を判断し７たり或いは骨構造体の関係を分析したりするのに使用されてい ない。 発明の要旨 本発明は、密度計測技術を用いて椎骨形態を判断しそして分析する新規な技術及 び装置に関する。より詳細には、本発明は、ＢＭＣ及びＢＭＤを決定できるのに 加えて、骨粗鬆症を含む椎骨悪化のある症状の診断に使用するよう椎骨の形態を 判断しそして分析することができる。本発明は、密度計測技術によって得られた デジタル情報を利用し、新たな技術を適用してこの情報を使用可能な形態に編成 し、推骨本体の形態計測判断を自動的に行うことができる。より詳細には、新た なコンピュータプログラムは、椎骨本体の横方向走査から得たデジタルデータ値 をサンプリングしそしてこれらの値を、サイズ及び向きが調査中の椎骨本体のサ イズ及び向きに対応するような長方形マトリクスへと編成する。このプログラム は、椎骨本体の前部、中央部及び後部そして上部、中央部及び下部に対応するマ トリクス内のゾーンを測定し、そして各領域の平均高さを計算するアルゴリズム を適用する。次いで、プログラムは、平均高さ測定値を予め選択されたインデッ クス又は正常標準と自動的に比較する。本発明を使用すると、人間のを柱の顕著 な臨床学的状態に関連した指示を確実に形成することができる。以下に詳細に述 べるように、形態計測判断は、椎骨が折れたときの骨の緊縮化によって増大する 傾向となるＢＭＤ測定値の診断解釈も改善する。 従って、本発明の目的は、生体中における椎骨の信頼性ある再現性の良い分析を 行う技術及び装置であって、推骨変化のある潜在的な病理的状態を臨床学的に早 期に検出することのできる技術及び装置を提供することである。 本発明の更に別の目的は、骨の特徴及び骨の形態を判断及び分析する半自動的又 は自動的な技術及び装置を提供することである。 本発明の更に別の目的は、調査されている椎骨に関する形態計測情報を与えるこ とにより椎骨密度測定の解釈及び精度を改善することである。 本発明の他の目的、効果及び特徴は、添付図面を参照した以下の詳細な説明から 明らかとなろう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明に使用する装置の概略図であって、ペンシルビーム及びラスク走 査を用いた第１の実施例と、扇状ビーム及び線型走査を用いた第２の実施例とを 示す図である。 図２は、椎骨を横から見た図であって、本発明に使用する指示を決定するのに用 いられる測定を示す図である。 図３は、図２に示すような椎骨の水平走査において１組のデータ点を示すヒスト グラムである。 図４は、椎骨の縦断面において１組のデータ点を示すヒストグラムである。 図５は、椎骨の形態を分析する本発明の方法を示すフローチャートである。 図６は、図２．３及び４と同様の椎骨、その垂直及び水平のヒストグラムを示す 図であって、分析軸を決定する第１の方法を示す図である。 図７は、２つの異なる軸に沿って得られた対応するヒストグラムを示す椎骨の図 であって、分析軸を決定する第２の方法を示す図である。 図８は、分析軸に整列された椎骨を横から見た図であって、椎骨の形態を分析す る準備として椎骨の高さを平均化するところの測定ゾーンの形成を示す図である 。 図９は、椎骨の一部分にわたる骨ミネラル密度値の概略図であって、明瞭化のた め、組織に関連した範囲内の密度値が文字「Ｔ」で示されそして骨を示す範囲内 の密度値が文字「ＢＪで示されるようにして椎骨の境界を決定する１つの方法を 示す図である。 図１０は、図１の装置を走査方向に沿って見た図であって、本発明の一実施例に おいて行われるように横方向位置と前後位置との間での線源及び検出器の移動を 示す図である。 図１１は、本発明に使用する装置の概略図であって、患者が立った位置で走査さ れる第３の実施例を示す図である。 図１２は、大腿骨を前後に見た図であって、大腿骨の軸の決定と、近位端及び遠 位端における基準点のｍｌＪを示す図である。 図１３は、大腿骨の頭部と寛骨臼との界面を前後に見た図であって、接合間隔を 計算するのに使用される１つの切断線に沿ったＸ線減衰の変化率を示すグラフに 対して配置された接合間隔を決定するための切断線の配置を示す図である。 図１４は、図５と同様のフローチャートであって、四肢の長さ及び接合間隔を測 定する本発明の方法を示すフローチャートである。 図１５は、人間の手の中手骨の平面図であって、手の中の皮質−小柱骨及び接合 間隔の測定に対する基準軸の決定を示す図である。 図１６は、図１４と同様のフローチャートであって、図１５に示す測定値を得る 段階を示す図である。 好ましい実施例の詳細な説明 本発明は、人間又は動物の椎骨本体の骨の特性及び形態の測定値を自動的に得る 装置及び方法に関する。好ましい実施例において、骨の特性（即ち、ＢＭＣとＢ ＭＤ）を測定するのにＸ線ビームが使用され、一方、形態計測測定には単一エネ ルギーのＸ線ビームが使用される。単一エネルギービームは、それにより得られ る走査において二重エネルギー系よりも高い精度（即ち、ピクセル当たり高いデ ータ密度）を与える。しかしながら、本発明の新規な特徴を、厳密な二重エネル ギーＸ線密度計の特徴と結合させて、対象物の形態及び骨密度を測定することも できる。或いは又、単一エネルギービームを、密度計測を測定を行わずに形態測 定のみに使用することもできる。 本発明の説明上、人体の椎骨及び他の骨の形態学の研究について説明する。しか しながら、本発明は、人間の研究に限定されるものではなく、動物及び人間に適 用できることを理解されたい。 図１には、本発明の好ましい実施例に述べる形式のＸ線ベースのデジタルＸ線装 置１０が簡単な概略図で示されている。このデジタルＸ線装置１０は、二重エネ ルギーのＸ線放射線源１２及び検出器１３を備え、これらは両方とも回転可能な Ｃ字型アーム１４に取り付けられ、該アームは仰臥した患者１６の各側に延びて いて、患者１６を通る放射軸２４に沿って放射線を指向しそして受け取るように なっている。Ｃ字型アーム１４は、矢印９で示された垂直平面内で回転されるよ うに設計されており、を柱又は他の骨を前後（ＡＰ）に又はそれを横方向に見る ことができる。又、Ｃ字型アーム１４は、走査方向矢印１９で示すように患者の 身体に沿って長手方向に移動することができ、そして当業分野で良く知られたよ うにサーボモータの制御下に置くこともできる。 好ましい実施例のデジタルＸ線装置１０は、二重エネルギーのＸ線から単一エネ ルギーのＸ線又は多色Ｘ線モードへ切り換える能力を有する。単一エネルギーＸ 線とは、診断造影範囲（２０−１００ｋｅＶ）内の数ｋｅＶの狭帯域エネルギー におけるイオン化放射線か又はＸ線源から従来通りに放射されるような多色ビー ムを意味する。二重エネルギーから単一エネルギーへの切り換えは、例えば、Ｋ エツジフィルタを除去又は追加するように線源に作用するが、Ｘ線管の電圧を高 電圧と低電圧との間で切り換えるようにエネルギーを切り換えるか、例えば、特 定の調査の間に１つのエネルギーレベルのみを選択するように検出器に作用する か、或いは線源と検出器との組み合わせによって行うことができる。 又、好ましい実施例のデジタルＸ線装置ｌＯは、扇状ビームのＸ線とペンシルビ ームとの間を選択する能力も有しており、扇状ビームのＸ線はコリメートされて 椎骨へ向けられ、その扇状ビーム及び検出器の平面がを柱の長手軸に垂直となる ようにされ、そしてペンシルビームは実質的に放射軸２４に沿った扇状ビームの 最も中心の放射線である。扇状ビーム構成が選択されたときには、検出器１３は 、扇状ビームをいだく検出素子の線型アレーであり、このような各検出素子に関 連した扇状ビームの多数の放射線に沿って同時測定を行う。ペンシルビーム構成 が採用されたときには、限定された数の検出素子１３’のみが使用され、ペンシ ルビームの単一の線のみに沿って測定が行われる。円錐ビーム（図１には示さず ）を使用してもよく、この場合には、検出器１３は、患者１６に対向する扇状ビ ームのエリアをカバーする検出素子の行列マトリクスとなる。 扇状ビームは、これが使用されたときは、を柱の長手方向軸即ち走査軸１９に沿 って走査される。を柱に垂直な狭い扇状ビームを使用することにより、を柱又は を柱に一般的に整列した他の長い骨、例えば大腿骨を、長手軸に沿って最小の歪 で造影することができ、これにより、この軸における椎骨寸法を円錐ビームで可 能である以上の精度で測定することができる。水平軸において大きな精度を得る ために、扇状ビームは、椎骨本体又は他の骨に、歪を受けるビームの縁ではなく ビームの中央部が当たるように方向付けすることもできる。扇状ビームの中央部 はほとんど角度が付いていないので、それにより得られるデータは、ペンシルビ ームで得られるものに匹敵し、しかも相当迅速に走査を行うことができる。 或いは又、ペンシルビームを使用するときには、椎骨本体を横方向に見るラスク 走査１７が行われる。このラスク走査は、放射軸を、長手方向に分離された次々 の走査線に沿って前後の方向に前後に移動し、従って、放射軸は一般的に走査方 向１９に沿って移動する。ラスク走査１７は、データを低速で収集するが、歪は 最小である。 円錐ビームを使用する場合には、放射線の整列を補償するようにデジタル出力を 再フォ−マツトし、より正確に寸法を測定できるようにしなければならない。 円錐ビームの収集は個別の固定位置で行ってもよいし、又は放射軸２４が走査方 向１９に沿って走査されるときに連続的に収集されてもよい。放射線源１２及び 検出器１３を支持する回転可能なＣ字型アーム１４は、汎用のデジタルコンピュ ータ１８に接続されてその制御のもとで動作し、このコンピュータは、デジタル Ｘ線装置１０を動作しそしてデータを分析するのに使用するように特にプログラ ムされており、本発明により必要とされる計算を実行するための特殊なアルゴリ ズムを備えている。更に、本発明は、データ収集システム（ＤＡＳ）及びデータ 記憶装置（両方とも図示されないが、コンピュータ１８に含まれる）と、データ 分析を出力するためのディスプレイ手段２２とを備えている。 さて、図１１を参照すれば、患者のを柱及び他の骨が患者身体の体重によって課 せられる自然の荷重のもとに置かねばならないようにして調査するのに好ましく 用いられるデジタルＸ線装置１０’　の第２の実施例において、患者１６は立っ たままの位置とされ、手は頭より上に上げて、患者の頭の上に配置された水平の グリップパー２３に乗せている。この実施例において、線源１２及び検出器１３ は、垂直軸の周りで回転し、これらが取り付けられたＣ字型アーム１４は、矢印 ９°て示すように水平面内を回転する。 Ｃ字型アーム１４は、方向矢印１９′で示すように患者の身体に沿って垂直に移 動することができ、そして矢印３３で示すように水平面内を並進移動することが でき、検出器アレー１３によっていだかれた以上の広い経路を伴う調査に対し患 者１６を重畳走査できるという完全な融通性を与える。他の点では、垂直に向け られたデジタルＸ線装置１０′　は、図１に示すその水平の対応部と同様に動作 する。 デジタルＸ線装置ｌＯの支持構造体にピボット（図示せず）を組み込んでこの装 置が異なる形式の調査のために図１１の垂直位置から図１の水平位置へ揺動でき るようにすることにより、単一のデジタルＸ線装置ＩＯを患者１６の立った状態 及び仰臥した状態の両方の調査に効果的に使用することができる。図１及び図１ １の装置の他の部品は両方の装置にとって共通であり、従って、このピボット設 計は、融通性のあるコスト効率のよい単一の装置を提供することが当業者に理解 されよう。 最も一般的な用語において、放射線源１２は、放射軸２４に沿っであるエネルギ ーレベルの放射を走査に沿って定められた位置に放出する。放射線は、走査され ている椎骨本体２１を通過し、検出器１３によって受け取られる。検出器１３の アナログ出力は、データ収集システム（ＤＡＳ）により個別のデータエレメント より成る信号を発生するようにサンプリングされてデジタル化され、該システム は、次いで、そのデジタル化された信号をコンピュータ１８へ送り、該コンピュ ータは、データをコンピュータメモリ（図示せず）又は大量記憶装置に記憶する 。 図５を参照することにより明らかなように、線源１２及び検出器１３による患者 １６の走査がプロセスブロック６０で示すように完了すると、本発明のコンピュ ータ１８は、走査で得たデータエレメントをプロセスブロック６２においてマト リクスに構成する。マトリクスの各データエレメントは、走査中にデータエレメ ントが収集されるときにＣ字型アーム１４の位置により定められた空間位置と関 連される。データエレメント間の空間位置は、例えば、線源１２及び検出器１３ のような装置が各データ点を得る間に移動する距離、即ち走査量に横方向及び（ ペンシルビームの場合は）垂直方向に移動する距離だけ異なる。 扇状ビームを使用する図１のようなデジタルＸ線装置ｌＯの場合には、Ｘ線源１ ２及び検出器１３を短い長手方向ステップで移動することにより一連の走査にお いてデータエレメントが得られる。ペンシルビームを使用する場合には、前後方 向の短い垂直走査においててデータエレメントが得られる。いずれの場合も、一 連のこれら走査からデータエレメントのマトリクスが組み立てられ、ラスタ走査 １７の垂直線又は長手方向走査１９に沿った走査の長さにより定められたエリア のデータが収集される。 椎骨の調査 人間の椎骨の形態を調査する際には、横方向から対象物のを柱を通して走査を行 いそして単一エネルギーモードを選択するのが好ましい。各データエレメントは 、対応する位置における組織によって吸収された放射線の量に比例する相対的な 値を有する。従って、組織による放射線の吸収は、その組織のある物理的特性に 相関している。例えば、骨は、軟組織よりも放射線吸収量が少ない。このように して得られるデータエレメントを、擬似的な骨のミネラル含有量としてのＰＢＭ と称する。数値は、校正されず、従って、無次元であるので、擬似的な値である 。それ故、分析のこの点において、データエレメント間の相対的な差のみが重要 であり、それらの絶対的な値は重要でない。この点において各データエレメント に対して校正を行うことはできるが、これはコンピュータリソースを消費するの で、この点では据え置くことにし、ＰＢＭ値を使用する。このようにして得られ た値のマトリクスは、横方向から見た患者の椎骨の相対的な密度を表す。 いったんマトリクスが組み立てられると、コンピュータ１８は、データエレメン トの論理的な比較を自動的に行い、骨に起因するデータエレメントと、軟組織に 起因するデータエレメントとの接合を判断する。このような走査の目的とそれに より得られる結果とが容易に理解できるようにするために、理想的な１組の椎骨 ２０を示した図２を参照する。椎骨２０の各々は、単一の椎骨に対して図２に参 照番号で示された特性境界領域を有している。各椎骨は、前部境界３０と、後部 境界３２と、上部境界３４と、下部境界３６とを有している。後部境界の後方に 位置した椎骨２０の付加的な要素は、後部要素３８と称する。隣接する椎骨２０ 間の領域は、椎骨間ゾーンと称し、４０で示されている。 図１に示された椎骨２０の最も下のものに重畳されているのは、デジタルＸ線装 置ＩＯがペンシルビームで動作されているときに使用されるデジタルＸ線装置Ｉ Ｏのラスタ走査１７を表す一連の水平線である。このラスタ走査により、デジタ ル値のマトリクスが得られ、単一走査における各点の値は、その手前の測定され たデジタル値から１単位の距離だけずらされる。 図１及び２を参照すれば、患者１６は、を柱の椎骨２０が走査方向１９と一般的 に整列されるようにテーブル２６上に仰臥位置で支持されている。しかし、を柱 には曲率があるために、椎骨２０の角度、即ち走査方向１９に対する前部境界３ ０、後部境界３２、上部境界３４及び下部境界３６の角度は、椎骨２０間で変化 することが理解されよう。この変化は、椎骨２０の形態を示す距離を推定する際 に医師の訓練された目で受け入れられるが、このような測定を自動化するために は、ラスタ１７又は走査方向１９に対する椎骨本体２１の向きを、再現性のある 正確な形態測定を行うように確立しなければならない。 図５のプロセスブロック６４で示された椎骨本体２１の相対的な配置を評価する 最初のステップは、各椎骨２０のおおよその位置をその近似中心２８で識別して 判断することである。この中心２８は、図３及び４の水平及び垂直のヒストグラ ムを評価することにより位置決めされる。 図４には、椎骨２０のを柱の上下方向のヒストグラムが示されている。このヒス トグラムの縦軸は、検出器１３で測定された本体密度の単位を表す一方、横軸は 、図２に４６で示すような線に沿ったデータエレメントの空間位置を表している 。理想的には、線４６は、以下で述べるように隣接する椎骨２０の多数の任意の 水平方向ヒストグラムにより位置決めされるようにを柱に沿った中心にある。 或いは、図４のヒストグラムは、単一の線４６に沿ったデータエレメントを表す ものではなく、前後線に沿ったデータエレメントの平均を表すものでもよい。 一般に、ペンシルビームを使用するときには、垂直ヒストグラムのデータエレメ ントは、デジタルＸ線装置ｌＯのラスタ走査１７の単一の線から導出されるので はなく、デジタルＸ線装置１０によって収集されたデータエレメントの全マトリ クスから適当なデジタル技術を用いて再組み立てされる。このように再組み立て されると、図４のヒストグラムの値は、上下方向にとられたデータエレメントの 一連の次々のデータエレメントを表す。この１組のデータエレメントは、単一の 上下走査から得ることのできる結果と同等である。 図４のヒストグラムは、局部的な最小値５０と、局部的な最大値５１とを含んで いる。これらの最小値５０は密度の低いエリアを表し、最大値５Ｉは密度の高い エリアを表している。椎骨間ゾーン４０の位置は、局部的な最小値５０として容 易に確かめることができ、モして椎骨２０のおおよその下部境界５２及び上部境 界５４は、局部的な最小値５０の各側にあるヒストグラムの部分として確認でき る。推骨の上下方向の中心は、局部的な最小値５０間の中央の点として識別され る。 図３を参照すれば、走査パターンの各前後方向線に沿って水平ヒストグラムが構 成されている。図３の水平ヒストグラムは、図４の垂直ヒストグラムと同様、骨 のミネラル密度をその縦軸として有する。図３のヒストグラムの横軸は、前後方 向の走査線の本数である。又、図４の垂直ヒストグラムと同様に、水平ヒストグ ラムは局部的な最小値４４を有している。この局部的な最小値４４は、後部要素 ３Ｂによって形成された最大値と、椎骨２１自体の主要部分（即ち、本体）によ って形成された最大値との間に配置された椎骨２１のおおよその後部境界３２を 表している。最小値４５は、推骨２１のおおよその前部境界を示している。従っ て、各椎骨２０の中心２８は、図６に示すように、点４４と４５との中央にある 前後方向の走査線と、垂直ヒストグラムの局部的な最小値５０間の中央にある椎 骨２１の上下方向の中心５３との交点として近似される。 図５を参照すれば、各推骨２０の中心２８がプロセスブロック６４で示すように いったん検出されると、各椎骨２０に整列された座標系が確立される。図６を参 照すれば、長方形のエリア１００が各椎骨２０の中心２８の周りに確立され、そ の前後方向の巾は最小値４４と４５との間の距離に等しくそしてその上下方向の 高さは最小値５０間の距離に等しい。この長方形エリア１００は、その辺がラス タ走査１７の走査又は走査方向１９に平行であるか又は垂直であるように整列さ れるとここで定義する。 次いで、長方形エリア１００内のＰＢＭデータエレメントが加算されて整列値が 形成される。この整列値は、長方形１００内の椎骨本体２１の全骨質量をおおよ そ指示し、従って、椎骨本体２１に対する長方形１００の「適合性」の一般的尺 度である。 次いで、新たな長方形１０２が形成され、これも点２８を中心とするが、角度φ だけ揺動され、新たな整列値が計算される。この揺動された長方形１０２が小さ な整列値を生じる場合には、新たな揺動された長方形１０２が逆方向に回転して 形成される。しかしながら、揺動された長方形１０２で大きな整列値が得られる 場合には、更に別の長方形１０２が追加角度φで形成され、新たな整列値が計算 される。このプロセスは、揺動された長方形１０２内で整列値の減少（増加後の ）が検出されるまで繰り返される。 従って、長方形１０２は、整列値が最大になるまで一方向又は他方向に徐々に回 転される。最大の整列値を与える長方形１０２の向きは、長方形１０２の境界内 に含まれる椎骨本体２１の量を最大にする向きでもあることが分かった。従って 、回転プロセスが完了したときには、長方形１０２は、椎骨本体２１に対する長 方形１０２の最良の適合となり、椎骨本体２１を形態学的に分析する座標系を確 立する。特に、椎骨本体２１の全ての測定値は、長方形１０２の垂直又は水平の 縁に平行にとられる。長方形１０２の垂直の縁に平行な側軸１０Ｂは、この測定 軸が走査方向１９から区別されることを示すためにａｌｌされる。 或いは又、図７に示す第２の実施例においては、走査方向１９に線４６に沿って とられた列平均化ヒストグラム

【０４を形成することにより、椎骨を形態学的に 測定する座標系が確立される。この列平均化ヒストグラムの縦軸は、１行のデー タエレメントの線数であり、そして列平均化ヒストグラムの横軸は、その行のデ ータエレメントの全密度、即ちその行におけるデータエレメントの和である。 走査方向Ｉ９に対して傾斜した椎骨２０の場合には、列平均化ヒストグラム１０ ４は、データエレメントの斜めに進む行が、下部境界３６及び上部境界３４にあ る角度で交差する矢印１０６を延ばす結果として、比較的低い変化率を示す。 図６について述べたものと同様に、新たな側軸１０８が繰り返し形成され、走査 方向Ｉ９に対して角度φだけ傾斜される。この側軸１０８に対し新たな列平均化 ヒストグラム１０４′が形成される。この新たな側軸１０８の行方向１０６°が 椎骨本体２１の下部境界３６及び上部境界３４に良好に整列する場合には、列平 均化ヒストグラム１０４°は、行数に対する全行骨密度に迅速な変化率を示す。 列平均化ヒストグラム１０４′の導関数が得られ、この導関数のピーク値が列平 均化ヒストグラム１０４と他の側軸１０８（異なる角度φにおける）との間で比 較され、限定された角度範囲内でこのような最大の導関数値を形成する側軸１０ ８が選択される。この側軸１０８は、将来の形態学的測定に対する基準軸として 選択される。 従って、走査方向１９は椎骨本体２１と整列されず、前部及び後部境界３０及び ３２は走査方向１９に実質的に平行であり且つ上部境界３４及び下部境界３６は 走査方向１９に実質的に垂直であるが、新たな列方向１０８が決定され、その列 方向１０８に対して椎骨形態の測定が行われ、椎骨形態の測定に改善された精度 及び再現性が与えられる。側軸１０８で表された座標系を各椎骨にこのように整 列することが図５のプロセスブロック６８で示されている。 図８を参照すれば、列方向１０８は、一般に、走査方向１９とは異なる。所与の 椎骨本体２１に対して列方向１０８がいったん決定されると、その新たな座標系 に適するようにデータエレメントが効果的に「入れ直される」。この入れ直しは 、その新たな側軸１０８に整列された等間隔の行及び列に対応する新たな一連の 位置を椎骨本体２１内に形成することにより行われる。新たな行及び列において これらの位置に存在する補間されたデータエレメントが、これらのデータエレメ ントの実際の位置に基づいて重み付けされた最も近い隣接する実際のデータエレ メントのパイリニア補間によって得られる。次いで、図６について述べたように 、これらの補間されたデータエレメントから新たな垂直及び水平のヒストグラム が構成され、水平のヒストグラムは、補間されたデータエレメントの垂直列に対 する平均密度を表し、そして垂直のヒストグラムは、補間されたデータエレメン トの行に対する平均密度を表す。 図８を参照すれば、水平及び垂直ヒストグラムの最小値を使用して、図６の長方 形１００について述べたのと同様に分析長方形１１０が導出され、この分析長方 形１１０は、側軸１０８に整列されて、椎骨本体２１を主として包囲するが、後 部要素３８は包囲しない。この分析長方形１１０は、次いで、コンピュータによ り、図５のプロセスブロック６８で示されたゾーンに分割される。好ましい実施 例では、後部ゾーン１１２、中央ゾーン１１４及び前部ゾーン１１６の３つのゾ ーンが選択される。好ましい実施例では、これらのゾーンは長方形であって、そ の前後方向の巾は分析長方形１１０の１／４でありそして上下方向に分析長方形 １１０の全高さに延び、均一に離間されている。これらゾーンの相対的な中及び 個数は任意であり、ユーザの要望と、分析長方形１１０の寸法とに応じて変化し 得る。 図８の例では、後部、中央部及び前部ゾーンは、椎骨本体２１の形態に対する基 準測定値を形成するのに用いられる１組のデータエレメントを画成する。第１組 のこのような測定値は、分析長方形１１０の３つのゾーン各々の上下方向におけ る椎骨本体のその部分の平均高さを決定する。 １つの実施例において、これは後部ゾーン１１２から始めて行われ、ゾーン内の データエレメントはコンピュータにより行にわたって自動的に加算されて、ゾー ンヒストグラム１１８を形成する。ゾーンヒストグラム１１８の垂直軸は前後方 向の行に対応するデータエレメントの行数であり、水平軸は後部ゾーン１１２内 におけるその行のデータエレメントの全骨質量である。このゾーンヒストグラム １１Ｂは、後部ゾーン１１２に効果的に収束され、従って、その領域のみの形態 に感じるという点で、以上に述べた他のヒストグラムとは異なる。 第１の行１２０は、そのヒストグラムにおいてコンピュータにより自動的に識別 され、従って、後部ゾーン１１２の上部境界３４に関連したヒストグラムｌ１８ の立上り縁において、椎骨本体２１に対して識別される。この第１の行１２０を 選択するのに多数の基準を使用してもよく、例えば、第１の行は、固定の所定ス レッシュホールドを越えるような骨質量値を有する。好ましい実施例では、行は 、ゾーンヒストグラム１１８のピークヒストグラム値の３０％を最初に越えるＰ ＢＭ値をもつものとして選択される。理想的には、コンピュータは、後部ゾーン における上部境界３４の輪郭の位置（ＰＢＭ値により重み付けされた）が平均化 された場合にその上部境界３４の位置を最も良く近似する行を第１の行１２０と して選択する。実際には、後部境界３４の真の平均からのその選択された第１の 行１２０のずれは、第１の行１２０を選択するたびに同じ基準が使用される限り 、ひいては、測定の一定性が得られる限り、顕著なものではない。 同様に、第２の行１２２が後部ゾーン１１２内の下部境界３６においてヒストグ ラム１１８から選択される。ここで、ヒストグラム１１８の立ち下がり縁が検査 され、第２の行１２２が、ヒストグラム！１８の最大ＰＢＭ値の３０％以下に最 初に入る行として選択される。これらの行１２０と１２２との間の距離は自動的 に決定され、後部高さと称され、Ｐで表され、そして後部ゾーンの領域における 椎骨本体の平均高さとされる。 他のゾーンである中間ゾーン１１４及び前部ゾーン１１６の各々も、同様に、ゾ ーンヒストグラム＋１８を形成しそして上部境界３４に１つ、下部境界３６に１ つの２つの行を識別することにより分析される。中間ゾーンに対するこれら列間 の距離は中間高さＭとなり、前部ゾーンについては、前部高さＡとなる。これら の形態学的高さ値の抽出は、図５にプロセスブロック７０として示す。 好ましい実施例において、高さ値Ａ、Ｍ及びＰは、各ゾーンに対する第１の行＋ ２０と第２の行１２２との間のデータエレメントの行数に分析長方形１１０内の データエレメントの各行間の距離を乗算することにより計算される。データポイ ントの行間のこの距離は、使用されるデジタル造影技術の特性であり、知ること ができる。コンピュータは、分析長方形の各ゾーンにおいて上記分析を自動的に 実行する。 別の実施例では、各ゾーンの平均高さは、コンピュータにより各ゾーンにおいて データ対を自動的に識別することによって決定され、各対の一方のデータエレメ ントは上部境界の位置に対応し、そして他方のデータエレメントは反対の下部境 界の位置に対応する。各対の２つのデータエレメントは、データ対の各データエ レメントを横断する仮想線が側軸１０８に対して適度に平行となるように互いに 関係している。データ対の各データエレメントは、コンピュータにより、データ エレメントのＰＢＭ値の論理比較を実行することにより選択される。例えば、上 部境界に存在するデータエレメントを選択する際には、コンピュータは隣接エレ メントのＰＢＭ値を検討する。図９に示すように、前部、後部及び下部の方向に は同様の値の隣接データエレメントを有するが、上部方向には著しく小さな値を をするデータエレメントＩＩは、上部境界又はその付近に存在すると仮定される 。同様に、コンピュータは、ゾーン１１２の上１／３の位置において全てのデー タエレメントを自動的に検討し、上部境界に存在するデータエレメントを決定す る。上部境界のデータエレメントがいったん選択されると、ゾーン１１２の下１ ／３の部分においてデータエレメントに同様の分析が行われ、ゾーン１１２の下 部境界部分又はその付近に存在するデータエレメントが選択される。各境界にお いてデータエレメントが選択された状態で、コンピュータは、次いで、側軸１０ Ｂに適度に平行な列にデータエレメントを指定することにより、上部境界におけ るデータエレメントを下部境界におけるデータエレメントと対にする。データエ レメントが対に編成されそしてその対が列に指定されてしまうと、コンピュータ は、データ対の各エレメント間に見つかったデータエレメントの数に各データエ レメント間の距離を乗算することにより１つの対における各エレメント間の距離 を自動的に決定するアルゴリズムを使用する。上記したように、データエレメン ト間の距離は、使用するデータ造影技術の特性である。１つの対のデータエレメ ント間の距離は、その対に関連した列の特定の位置における椎骨本体２１の下か ら上への高さとしてとられる。 ゾーン１１２において全ての列の高さが決定されると、これらの高さが加算され 、ゾーン＋１２の平均高さが得られる。同様に、中間ゾーン１１４及び前部ゾー ン１１６に対して平均高さが得られる。 同様のプロセスにより、分析長方形１１０は、多数（好ましくは３つの同じ）の 水平に延びる基準ゾーン（図示せず）及び椎骨本体２１の前部及び後部境界３０ 及び３２で識別される列に分割さね、このように水平に延びるゾーンの平均中が 決定される。好ましい実施例では、上部ゾーンＳ、中央ゾーンＣ及び下部ゾーン ■の３つのゾーンが選択され、自動的に測定される。 各ゾーンＳ、Ｃ及び■において、前部列及び後部列は、後部ゾーン１１２、中間 ゾーン１１４及び前部ゾーン１１６の第１及び第２の行１２０及び１２２の選択 について上記したものと同様のプロセスで識別される。又、中央の列は、ゾーン Ｓ、Ｃ及び■に対し前部及び後部の識別された列間の厳密に中間であると決定さ れる。ゾーンＳ及びＩの識別された列と、後部ゾーン１１２、中間ゾーン１１４ 及び前部ゾーン１１６の行との交点は、１組の基準点を画成する。例えば、後部 ゾーン１１２の第１の行１２０とゾーンＣの第１の列との交点は、１つのこのよ うな基準点を画成する。 又、ゾーンＳＳＣ及び■の識別された列は、上記した尺度Ａ、Ｍ及びＰに対応す るが前後方向に延びる尺度Ｓ、Ｃ及びＩを形成するようにも働く。 従って、椎骨本体２１の「コーナー」及び中央上部及び下部境界３４及び３６に おける基準点が確立され、そしてこれら基準点の互いの分離が自動的に測定され ることが理解されよう。これら基準点の各々は特定の位置を有するが、これらは その周りのデータ点のＢＭＤ値の平均を表し、従って、所与のデータ点における ＢＭＤ測定値の小さなエラーに対して健全なものである。 コンピュータは、これらの基準点をいったん識別すると、自動的にこれらのデー タを使用して、調査されている椎骨の形状及びサイズを正確に定め、これは、オ ペレータの選択により、例えば、ＣＲＴ装置やプリント装置に目に見えるように 表示することができる。しかしながら、より重要なことに、コンピュータは、形 状及びサイズに関するデータを使用して、臨床又は診断値を有する椎骨状態の指 示を公式化し、次いで、オペレータが使用するようこの指示を可視表示して、臨 床状態を診断するか又は骨密度測定がなされる場合はその測定の精度を高めるよ うにプログラムされる。 ここに述べる本発明を使用すると、単一の椎骨に対する測定値を自動的に得るこ ともできるし、又は多数の椎骨に対する測定値を得ることもできる。多数の目的 に対しアルゴリズムにより実行される分析を使用することもできる。この分析は 、椎骨本体、即ち後部要素を除く椎骨の部分に最も効果的に向けられる。ここに 開示する本発明によって得られる椎骨本体の種々の測定値を使用して、以下に述 べるように疾病や変形の指示を与えることができる。更に、単一の椎骨本体で得 た測定値を、単一の走査から決定される隣接する椎骨本体の測定値と比較し、１ つ以上の椎骨が外傷を受けているか又はその椎骨に異常を生じる他の附帯的症状 を受けているかを判断することができる。或いは又、椎骨本体の指示を、正常の 基準集団から得た指示と比較して、所与の患者に異所又は異常椎骨が単独である か又は集合的にあるかを判断することができる。このような正常性についての結 果は、患者個人個人の身長、性別及び体重や、個人の発育度に対して調整するこ とができる。これに代わる別のものとして、同じ個人において椎骨本体の指示を 時間ごとに比較し、時間の経過と共に変化する椎骨形態を示すこともでき、これ は、臨床学的に重要な状態の進行を表すことができる。 例１：前部の高さ 椎骨形態に対する特定の当該指示は、椎骨の前部の高さである。各基準ゾーンご とに下部境界から上部境界までの距離をアルゴリズムがいかに自動的に計算する かは基準点の説明に関連してｔ記で既に述べた。椎骨本体の前部高さは、２つの 端板間の距離、即ち前部境界又はその付近における上部境界と下部境界との間の 距離である。公知技術において、椎骨の前部高さが好ましく測定された点は、椎 骨本体の最前部の境界から最初の５ないし１０ｍｍ以内であった。本発明の好ま しい実施例では、分析長方形１１０の前部の１／４の部分を占有する基準ゾーン １１６が選択され、このゾーン内において、コンピュータは、椎骨本体２１の前 部の平均高さを決定する。前部高さを測定するために特定点を選択する公知技術 と比較した場合、予め選択された基準ゾーン内の平均高さを自動的に決定する本 発明の技術は、再現性の点で優れていることが分かった。本発明によって決定さ れるこの前部高さＡは、例えば、ミリメータのような絶対測定単位でオペレータ に表示されてもよいし、或いはコンピュータが、一般的な集団の椎骨又はその患 者の他の椎骨の正常値の平均高さに対する高さとして与えることもできる。 例２・後部の高さ 別の当該指示は、椎骨の後部高さＰの測定値である。前部高さと同様に、公知技 術で行われた後部高さの測定値は、椎骨の後部境界の５ないし１０ｍｍ以内の単 一の位置で得られている。本発明は、分析長方形１１０の後部１／４を占有する 後部基準ゾーン１１２内に存在する椎骨本体２１の後部領域の平均高さの自動測 定を与える。前部高さと同様に、後部高さはミリメータのような絶対測定単位で オペレータに表示されるか、又はコンピュータが、一般集団の椎骨又はその患者 の他の椎骨の正常値の平均高さに対する高さを与えることもできる。 例３：前部／後部の高さ比較 自動的に得るようにコンピュータをプログラムすることのできる重要な指示は前 部高さＡと後部高さＰの比較である。典型的に、椎骨の前部高さが、標準値、同 じ個人の前の測定値又は同じ椎骨の後部高さに対して１５％減少することは、臨 床学的に重要な指示である前部椎骨の骨折の指数と考えられる。 例４：くさび角度 本発明で自動的に得ることのできる椎骨形態の別の指示はくさび角度である。 椎骨のくさび角度とは、下部及び上部境界の平均平面のリニアな延長部が作り出 す平行関係からの逸脱の程度として定義される。公知技術では、これは、椎骨の 全体的な前部及び後部高さに基づいて計算されている。前部及び後部高さのこれ らの値から、そして測定値を得た位置と位置との間の距離から、椎骨の上部及び 下部境界を通して延びるまっすぐな仮想線間の角度を計算することができる。本 発明においては、くさび角度をプロットするためのＡとＰとの間の距離はＣであ る。Ａ、Ｐ及びＣは平均値であるから、高さ及び巾を測定するための位置の選択 の変化によるくさび角の変動が回避される。典型的に、椎骨の１５°のくさび角 は、椎骨にくさび骨折が生じたことを指示すると考えられる。くさび骨折とは、 臨床学的文献において確認されている椎骨骨折の形態として観察される再発性の 臨床学的状態である。 例５・両凹状指数 自動的に測定するように本発明のコンピュータをプログラムすることのできる椎 骨形態の別の指示は、両凹状（ｂｉｃｏｎｃａｖｉｔｙ）指数と称するものであ る。椎骨本体の両凹状指数は、椎骨本体の中央部分の高さがその本体の後部及び 前部境界の平均高さからずれる程度を比較することによって計算される。換言す れば、これは、凹状物体になろうとするときの椎骨本体の変形を測定するもので ある。この両凹状性は、比較的悪い椎骨状態に関連した椎骨本体の変形の程度を 指示する。 この量は、ＭをＡ及びＰの平均値と比較するアルゴリズムを使用するコンピュー タによって自動的に計算することができる。又、Ｍは隣接する椎骨と比較するこ ともできるし、或いは既に得られた正常な基準集団からの平均値と比較すること もできる。前部及び後部境界に比して椎骨本体の中央高さが１５％優先的に減少 することは、中央の骨折即ち両凹状態を表すとしばしばみなされる。 例６：肥大 測定を行うように本発明のコンピュータをプログラムすることのできる椎骨形態 の別の指示は、椎骨の端板の肥大又は椎骨内に位置した結節の肥大である。肥大 とは、椎骨本体の一部分が、他の椎骨で通常見られるよりも異常に大きな相対密 度を有する状態を指す。従来の密度計測においては、高い密度又は低い密度の局 部的エリアが無視され、大きなエリアの平均のみが得られていた。これは、肥大 によって生じるような不連続部が存在するときに骨のミネラルレベルの誤った解 釈を招くことがある。種々のゾーン、即ち後部ゾーン１１２、中央ゾーン１１４ 、前部ゾーン１１６、及びゾーンＳ、Ｃ，Ｉを画成しそして再現性良く位置決め する本発明の能力により、椎骨内の種々の場所で別々に骨の密度を評価できるよ うにする。例えば、Ｓ又はＩゾーンにおける骨の密度をＣゾーンと比較すること により、端板の肥大を検出することができる。或いは又、椎骨の「コーナー」に おいて基準点内の全領域にわたり骨の密度を評価し、その定められた領域内の全 ての値の統計学的な標準から所定量以上異なる値を有するデータ点又は小組のデ ータ点をその定められた領域内で識別することにより、肥大した結節を検出する ことができる。 この指示は、それ自体臨床学的な値として特に発生されないが、骨の密度又はミ ネラル含有量の有効測定値から除外されねばならない独特の特性を有する椎骨の 領域に関する情報を表すので有用である。このため、これを用いてオペレータに 警報を与え、特定の椎骨に対する骨のミネラルデータを厳密に検討する必要があ ることを示すことができる。 例７：椎骨間の間隔 椎骨間の間隔は、ある椎骨の上部境界と、次の上部椎骨の下部境界とにおける基 準点の評価から容易に決定することができる。本質的に、椎骨間の間隔は、これ ら２つの椎骨に対する対応する基準点間の距離である。 ２つの椎骨に対し側軸１０８において考えられる差の結果として、椎骨間の距離 は、２つの縁間の平均距離を考慮することによって評価されるのが好ましく、上 記縁の一方は、下部椎骨の上部境界における基準点を接合する線セグメントによ って定められ、そしてその他方は、上部椎骨の下部境界における基準点を接合す る線セグメントによって定められる。 例８：欠陥椎骨の警報 椎骨本体の形態学的特性の指示は、それが高さであるか、圧縮状態であるか、く さび状態であるか又は両凹状のものであるかに係わりなく、２つの個別の目的で 装置によって使用されることが特に意図される。１つの目的は、特定の椎骨に対 する骨のミネラル密度データが不適当であるためにそれを使用してはならないと いう警報をオペレータに形成することである。多孔性の骨は、もし圧壊されると 、圧壊を受けない多孔性の骨よりも測定密度が大きくなることは容易に理解でき る。この場合に、圧壊した骨の高い密度は、その骨の健全さの指示でｉマない。 従って、本発明の装置は、著しい椎骨本体骨折の１つ以上の指示が検出されたと きに図５のプロセスブロック７６で示されたようにオペレータに指示警報を形成 するのが適当である。いずれの場合も、その結果として、骨のミネラル密度計算 の高い精度が骨密度計によって得られ、椎骨悪化の臨床学的に重要な状態が潜在 的に診断されるという利点がもたらされる。 これらの種々の指示を、Ａ、Ｍ、Ｐ及びＳ、ｔ、Ｃ並びにそれらの分離の測定値 から計算することが図５のプロセスブロック７２に示されている。それに続くプ ロセスブロック７６において、この方法によって検出された異常指示がもしあれ ばその指示がオペレータに与えられる。異常状態は、走査された患者の部門につ いて患者に予想される正常な値から外れるような上記の指示である。このような 指示が生じた場合には、不連続部をもつ特定の椎骨に対する骨密度の平均値を臨 床の目的で使用してはならないことがオペレータに分かる。 例９：椎骨骨折の予想 骨の質量の減少又は１つ以上の椎骨骨折の存在は、将来椎骨が骨折する見込みの 増加と関連される。２つの標準偏差の骨質量の減少は、将来的な椎骨骨折の見込 みの４ないし６倍の増加と関連され、一方、前部高さの形態学的測定値即ちＡに より決定される２つの骨折の存在は、将来的な椎骨骨折の見込みの１２倍の増加 と関連される。アナルズ・オブ・インターナル・メディスン、ｖ、１１４−１１ ：９１９　（１９９１年）に掲載されたロス氏等の「婦人における既存骨折及び 骨質量による椎骨骨折発生の予想（Ｐｒｅ−Ｅｘｉｓｔｉｎｇ　Ｆｒａｃｔｕｒ ｅｓ　ａｎｄ　Ｂｏｎｅ　ＭａｓｓＰｒｅｄｉｃｔ　Ｖｅｒｔｅｂｒａｌ　Ｆｒ ａｃｔｕｒｅ　Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ　ｉｎ　Ｗｏｍｅｎ）Ｊを参照されたい。 骨質量の測定と、骨折の形態計測評価との組み合わせは、将来的な椎骨骨折の見 込みの７５倍の増加と関連され、対応的に改善された予想力を発揮する。密度計 を用いて形態計測測定を行うことのできる本発明は、このような組み合わせ測定 に対し骨の質量と骨折データの両方を便利に与える上で貴重であることを立証す るはずである。 例１０：二重角度形態及びＢＭＤ測定 図１０を参照すれば、患者１６を横方向に走査する前に、位置１００にあるＸ線 源１２をＣ字型アーム１４において患者】６の周りで回転させて、前後方向の二 重エネルギー走査が行われる。この技術で明らかなように、二重エネルギーの走 査は、組織により生じたＸ線減衰を骨とは区別して更に正確なりＭＤ決定を行え るようにする改善された能力を発揮するが、形態学的測定の精度は低下する。 又、Ｃ字型アーム１４の前後方向の位置設定も、骨の密度の測定を、介在する組 織の量がその角度において減少される程度にまで改善する。 又、図５を参照すれば、前後方向の走査で得たＢＭＤの値は、プロセスブロック ７８で示されたようにＢＭＤを計算するのに使用されると共に、プロセスブロッ ク８０で示されたようにこの分野で良く知られた技術に基づいて骨のエリアを計 算するのに使用される。しかしながら、ＢＭＤ値を直接表示するのではなく、放 射軸２４が水平となるように位置１００にあるＸ線源１２で横方向走査が行われ る。患者の前後方向走査における種々の点についてのＢＭＤの計算値は、横方向 走査における対応点とほぼ一致され、そして所与の椎骨２０の形態計測測定の指 示が、プロセスブロック８０の計算されたＢＭＤ値及びプロセスブロック８２の 骨エリア値に一致される。所与の椎骨の指示が異常である場合は、ＢＭＤ及びエ リアの計算値を表示するプロセスブロック８４において、プロセスブロック７６ で示すようにＢＭＤ値及びエリア値が疑わしいという適当な警報がオペレータに 与えられる。 前後方向の走査点と横方向走査点との相関は、このような各々の点の長手方向座 標に単に一致するものであり、走査と走査の間に患者がテーブル上で著しく移動 しないと仮定するものである。或いは又、推骨間ゾーン４０が前後方向走査及び 横方向走査の各々に対して導出され、各走査からのデータが各走査のヒストグラ ムを相関するようにシフトされて、椎骨間ゾーン４０が一致するようにしてもよ い。 密度計を使用して形態学的測定を行う能力は、形態計測指示によりＢＭＤ及び骨 エリアの計算がこのように増大する場合に重要である。というのは、患者を移動 せずに両方の測定を行うことができるからである。 患者に対して任意の時間に計算された指示は、その同じ患者におけるその後の又 はそれ以前の決定値と比較される。このような比較により、時間の経過に伴う椎 骨形態の変化を追跡することができる。更に、最初の決定に続くその後の決定で 得たデジタル像は、記憶された最初の像から減算され、差の像が形成される。 形態学的指示を決定するのに使用される境界状態は、このような逐次像を正確に 重畳するのに使用される。 或いは又、患者に対して計算された指示は、性別、年齢又は他の基準により分類 された参照値のデータベースに含まれた値と比較されてもよい。 以下の実施例は、本発明を使用して、大腿骨、股関節及び手の中手骨の形態学的 測定を行うことを示すものである。これらの例は、単なる説明に過ぎず、本発明 を何ら限定するものではないことを理解されたい。特に、大腿骨及び中手骨につ いて述べる測定は、例えば、人間又は動物身体の肩のような他の骨や関節間隔に も適用できることを理解されたい。 大腿の調査 図１２及び１４を参照すれば、人間の大腿骨１３４を調査する際には、大腿骨１ ３４を通して前後（ＡＰ）方向から走査を行うのが好ましい。このＡＰ走査はプ ロセスブロック１３０に示されている。走査が完了すると、走査で収集されたデ ータが、プロセスブロック１３２で一般的に示されたようにコンピュータ１８内 のデータ値のマトリクスへと再び組み立てられる。マトリクス内の各データ値は 、各走査点におけるＸ線の相対的な吸収度を指示する。従って、マトリクスは吸 収データ及び位置データの両方を与える。 図３について上記したように、走査の完了後に、コンピュータ１８は、データエ レメントの局部的な比較を自動的に行い、骨に起因するデータエレメントと、軟 組織に起因するデータエレメントとの接合を判断する。骨と軟組織とを区別する ためのスレッシュホールドは、上記したようにヒストグラムによって決定される 。 一般に、走査方向１９は、大腿骨１３４の向きと完全には整列されない。むしろ 、大腿骨１３４の長手軸と走査方向１９との間の角度は患者１６ごとに異なりそ して同じ患者１６の別々の調査ごとにも変化する。 このような変化は、大腿骨１３４の放射線写真を観察する医師によって補償する ことができるが、大腿骨１３４の向きと走査方向１９との間の差は、形態計測値 の自動測定に受け入れられない変化を生じることがある。 従って、大腿骨１３４の形態計測分析の第１のステップは、プロセスブロック１ ３７で一般的に示すように大腿骨の軸１４６を決定することである。この軸１４ ６は、大腿骨１３４の６軸をその長手方向軸に沿って実質的に二重し、その後の 測定に対する基準として働く。明らかなように、軸１４６の位置の決定は多数の データ値によってなされるので、軸１４６の位置は、時間的に相当離れた調査に おいても再現できねばならない。 大腿骨１３４の軸１４６の位置を決定するには、収集したデータのマトリクスを 、オペレータによるか又は自動的な方法により、データ１５１に裁断することが 必要である。ここで、データ１５１は、全大腿骨をほぼ包囲し且つ他の隣接する 骨もある限度で含むような長方形内に含まれたものである。更に、大腿骨の軸１ ４６は、はぼ走査方向１９に沿って向けられねばならない。この選択及び方向付 けは、通常は、プロセスブロック１３０においてＡＰ走査の範囲と向きを設定す ることにより行われる。 当該データがいったん選択されると、走査方向に沿って測定された選択されたデ ータ１５１の上部１／６を含む頂部１３８が識別される。同様に、選択されたデ ータ１５１の下部１／６を含む底部１４０が識別される。選択されたデータ１５ １のほぼ２／３を含む残りの中央部１４２は、一般に、大腿骨の両端（置端）を 含まず、６軸（骨幹部）のみを含む。 中央部分１４２において、データの各行１４４が分析されそしてその行１４４の 前値の中心データ値１４３が決定される。各行１４４（図１２では明瞭化のため に誇張されている）の向きは、走査方向１９に垂直であるが、大腿骨１３４の長 手軸には一般に垂直でない。 行１４４の各データエレメントに対する最も中心の前値を識別するプロセスは大 腿骨１３４の長手心細に沿って１組の中心１４３が確立されるまで繰り返される 。これらの中心１４３に適合する線が大腿骨の軸１４６を確立する。上記したよ うに、大腿骨の軸１４６は、その後の測定に対し、走査軸１９よりも再現性の良 い基準を与える。 大腿骨の軸１４６がいったん確立されると、マトリクスのデータ値が前記したよ うに入れ直され（ｒｅｂｉｎｎｅｄ）、データ値は、大腿骨の軸１３４に垂直及 び平行な行１４４′及び列をたどるようになる。 更に、図１２及び１４を参照すれば、大腿骨の軸１４６がいったん位置決めされ ると、プロセスブロック１５Ｂにおいて２つの測定ゾーン１５０及び１５２が確 立され、近位限界１５４及び中間の上類１５６の基準点が識別される。大腿骨の 測定ゾーン１５０は、大腿骨の軸１４６に沿って上部１３８の開始部（入れ直さ れたデータ値から決定される）からほぼ上部方向に延びる。 この測定ゾーン内で、プロセスブロック１６０に示すように、各々の入れ直され た行１４４“が検査され、依然として前値を有していて大腿骨軸１４６に整列さ れた最も上部の行１４４゛が見つけられる。この行は、大腿骨１３４の高さであ ると考えられ、近位限界１５４を含み、大腿骨１３４の長さを測定するための１ つの終了点を形成する。 第２の測定ゾーン１５２は、下部１４０の開始部から下部方向に且つ大腿骨軸１ ４６から近方へと延びる。中間の上類１５６の位置は、骨幹部を置端に接合して いる大腿骨表面の滑らかな曲線の途切れたところであると考えられる。この途切 れる点は、下部方向に進むときに、骨に対して識別される測定領域１５２の各行 １４４における最も中央のデータエレメントの行値の第１導関数を考慮すること によって決定される。導関数がゼロに達する第１の行１４４′は、中間の」１５ ６の位置と考えられる。この行１４４゛は、大腿骨１３４の長さを決定する際の 第２の終了点とみなされる。 プロセスブロック１６２では、近位限界１５４及び中間の上類１５６を包囲する ２つの行終了点に対する行座標を減算することにより大腿骨の長さしが計算され る。 大腿骨の長さしが計算されると、その結果がプロセスブロック１６４において表 示されるか又はプロセスブロック１６６によりコンピュータ１８及びディスプレ イ２２を介してプリントされる。長さＬは、ある時間周期にわたる多数の測定の 編集により時間の関数として表示されてもよいし、又は椎骨測定について前記し た「標準」のデータベースと比較されてもよい。 大腿骨の長さは、骨の成長の指示を与えるように使用することができる。従って 、何年か置きに得た大腿骨長さの測定値を正確に比較することが主として重要で ある。中間の上類及び近位限界１５４のまわりに中心を置く基準点の使用は、こ のような再現性を与えることが意図される。領域１４２内の多量のデータを数学 的に組み合わせることにより位置決めされる大腿骨の軸１４６を測定の基準とす ることは、この再現性を確保する助けとなる。 図１３及び１４を参照すれば、大腿骨の頭部１７０と寛骨臼１６Ｂとの間の関節 間隔の第２の測定が大腿骨１３４において行われる。この関節間隔の測定により 、関節の機能を評価できると共に、関節炎のような退化性の関節疾病を追跡する ことができる。この場合も、ある時間周期にわたって測定を行わねばならないと きには、関節間隔以外の測定技術の変化によって生じる変動を最小に減らすこと が肝要である。 関節間隔も、プロセスブロック１３０．１３２及び１３７について上記したよう に、再現性の良い基準を与えるために大腿骨軸１４６の決定で始まる。大腿骨軸 １４６が識別されると、上部ゾーン１３８及び大腿骨軸１４６の中央側のデータ が、上部ゾーン１３８の下縁でスタートして行ごとのベースで分析され、下部及 び上部の変曲点１６３及び１６５が識別される。下部の変曲点１６３は、側部を 形成する前値を有する行１４４′内の最後の組織データエレメントの中心である 。従って、下部の変曲点１６３は、大腿骨の縮径部の下向き凹部の最高点である 。所与の行において２つのこのような点が生じる場合には、大腿骨軸１４６に最 も接近した点が選択される。 上部の変曲点１６５は、下部の変曲点１６３の後に、次第に上部のデータ行１４ ４′が検査されるときに、側部を形成する前値を有する最初に検出された組織エ レメントの中心である。従って、上部の変曲点１６５は、大腿骨の縮径部の上向 き凹部の最下点である。 これらの点１６３及び１６５は、プロセスブロック１７２において、大腿骨の縮 径部の大腿骨縮径軸１８４と大腿骨頭部の中心１７４とを決定する準備段階で決 定される。 点１６３及び１６５が決定されると、巾が１ｃｍで長さが４ｃｍの測定長方形１ ６７が測定長方形１６７が、これらの点１６５及び１６３を通る変曲軸１６９と 整列され、変曲軸１６９が測定長方形１６７の長手軸と一致しそして点１６５及 び１６３が測定長方形１６７の中心から等距離となるようにされる。 測定長方形１６７内のデータエレメントは、プロセスブロック１３７及び行１４ ４について述べた入れ直しと同様に、長方形の巾に沿った長方影付と長方形の長 さに沿った長方形列とに編成される。次いで、測定長方形１６７のデータエレメ ントが分析され、測定長方形１６７の巾にわたる中心線（図示せず）が決定され ると共に、測定長方形１６７内に含まれる骨エレメントが対称的に二分割される 。特に、測定長方形１６７のデータの各長方形列は、その長方形列内の最も中心 のエレメントを見つけるように分析され、これらの中心点に対して１本の線が適 合される。この中心線は、大腿骨縮径軸１８４を近似し、即ち大腿骨縮径部の延 長部の対称線を近似する。 この中心線が決定されると、測定長方形１６７を回転し、その巾に沿った対称軸 がこの中心線に整列するようにする。この再整列は、通常、測定長方形１６７の 並進移動と回転を伴う。 この回転時に、測定長方形１６７内の新たなデータは、測定長方形に対して新た な行及び列に配列され、そのデータが分析されて、測定長方形１６７内の全ての 長方形列の中で最小長さの隣接する骨エレメントを有する長方形列が決定される 。この長方形列は、測定長方形１６７内の大腿骨縮径部の最も狭い部分にほぼ対 応する。次いで、測定長方形＋６７は、その短い軸に沿って移動され、ひいては 、大腿骨縮径部の軸１８４に一般的に沿って移動され、縮径部のこの決定された 最小巾をほぼ長方形の中心列に配置する。 次いで、長方形のデータ列内にある骨データの中心線の決定が繰り返され、測定 長方形はその短軸をこの中心線に整列するように再びシフトされ、そして骨デー タの最も短い列をその最も中心の列に繰り返し配置するように測定長方形が再び 移動される。測定長方形１６７を再配置するこれら２つのステップは、増分的な 調整によって所定量又は所定の回数だけ下方に下げて、測定長方形の短軸が大腿 骨縮径部の軸１８４に一致しそして測定長方形が大腿骨縮径部の最も狭い部分に またがるよう配置されるまで、繰り返される。 大腿骨縮径軸１８４の位置は、このように配置された測定長方形１６７の短軸に 等しくセットされる。 関節間隔及び他の幾つかの寸法を測定するために、大腿骨縮径部の平均中が、測 定長方形１６７の最も中心のデータ列における骨エレメントの長さから決定され る。次いで、大腿骨頭部の中心にほぼ対応する中心点１７４が、大腿骨縮径軸１ ８４に沿って、測定長方形１６７の中心から平均縮径部の巾だけ変位して識別さ れる。この計算は、大腿骨頭部の半径が大腿骨縮径部の平均中に等しいという近 似を表している。 中心点１７４のこの位置における僅かな変化は許容できる。というのは、大腿軸 １４６の位置に主として依存するからである。 プロセスブロック１７８では、中心１７４から放射状に延びる切断線１８０及び １８２が、縮径軸１８４と、中心１７４から進む大腿軸とに基づいて確立される 。切断線１８２は、近位方向に進む大腿軸１４６に平行であり、そして切断線１ ８０は、切断線１８２から時計方向に６０°離間されている。 切断線１８０と１８２との間には更に５本の切断線が中心点から進むように定め られ（図示せず）、これらは中心点１７４のまわりで１０°づつ離間される。 マトリクスのデータ値によって指示されたＸ線の吸収度「Ａ」の値は、白菜技術 で良く知られたように双方向補間によって各切断線に沿って決定される。次いで 、個々の切断線に沿った距離Ｘの関数であるこれら減衰値の導関数１８３（ｄＡ ／ｄｘ）が、プロセスブロック１９０において、中心点１７４で始めて大腿骨の 頭部１７０から外方に進むようにして決定される。 各切断線に沿った導関数１８３の最初の２つの最小値１８６間の距離は、その切 断線に対する関節間隔とみなされ、そして全ての切断線に対する関節間隔がプロ セスブロック１９２において平均化されて、平均関節間隔が形成される。この関 節間隔は、プロセスブロック１６４及び１６６において表示及びプリントされて もよいし、或いはこのような値のデータベースに含まれた標準値と比較されても よい。 関節間隔のこの測定値を大腿骨軸１４６の健全な基準に対して固定しそして関節 間隔の多数の値を平均化する能力により、この測定の再現性が改善される。 これらの調査によって得られた測定値の幾つかは、股関節の強度を評価するため に使用することができる。例えば、大腿骨軸１４６と大腿骨縮径軸１８４との間 の角度、これら２つの軸の交点と大腿骨頭部の中心１７４との間の距離、及び大 腿骨縮径部の巾は、患者１６の体重のもとでの縮径部の機械的な強度の尺度とな る。 又、これらの測定は、人工の股関節を有する患者１６において大腿骨１３６に対 する補綴関節のあり得べきずれの指示を与えるように行うこともできる。このず れは、中心１７４と、大腿骨軸１４６と大腿骨縮径軸１８４の交点との間の距離 の変化によって特徴付けられるか、又はこの後者の交点と、大腿骨縮径軸１８４ と大腿骨１３４の最も横の部分の交点との間の距離の変化によって特徴付図１５ 及び１６を参照すれば、大腿骨１３６に対して述べたものと同様の調査が、人間 の手、特に、その第３の中手骨２００（中指）について効果的に行われる。 大腿骨と同様に、手の走査は、プロセスブロック２０２において、手を解剖学的 位置において前後方向に、即ち手の裏から手のひらを通して行われるのが好まし い。この場合も、走査データは、プロセスブロック２０４で一般的に示されたよ うにコンピュータＩ８内でデータ値のマトリクスに組み立てられる。 測定されるべき第３の中手骨２００は、オペレータにより、中手骨２００上の点 を選択しそして公知の接続アルゴリズムによりその第３中手骨に関連したデータ を選択することによって一般に識別される。或いは又、この選択プロセスは、自 動的に行うこともできる。 一般に、患者１６の手は、中手骨２００が矢印１９で示す走査データの列に沿っ て延びるように方向付けされる。しかしながら、上記したように、走査データの 列は中手骨２００の軸と必ずしも整列しなくてもよいことを理解されたい。この ため、上記と同様に、中手骨２００に対して座標が最初に確立される。 特に、データエレメントが骨又は軟組織に分離されると、中手骨２００に関連し たデータエレメントに基づいて、骨幹部をカバーする中手骨２００のデータの中 心部２０７が選択され、そしてこの中心部２０６内の各行２０８の最も中心の前 値２０７が識別されて、中手骨軸２１２を示す中心部２０７に適合するように整 列される。大腿骨の場合と同様に、中手骨軸２１２を決定するのに使用されるデ ータの中心部は、走査マトリクスの行の中心の２／３である。 この中手骨軸２１２が決定されると、データ値は上記のように入れ直され、その 後の測定はこの軸２１２に対して行われる。この入れ直しは、プロセスブロック ２１４で示す。 中手骨の長さは、プロセスブロック２１６において、中手骨軸２１２に整列され た列に沿って上記の入れ直されたデータを検討することにより容易に決定される 。遠位点２２０は、第１の非骨値が検出されるまで中手骨軸２１２に沿って中手 骨２００の中心領域から遠位方向に移動することにより決定され、上記の非骨値 は、中手骨と遠位の指節骨２１３との間の軟骨に対応する。同様に、近位点２１ ８は、第１の非骨値が検出されるまで中手骨軸２１２に沿って中手骨２００の中 央領域から近位方向に移動することによって決定される。 次いで、中手骨２００の遠位骨端と近位指節骨２１３の対向面との間の関節間隔 がプロセスブロック２２２で示すように決定され、即ち、線２２４で示された所 定範囲内の中手骨軸２１２の各側に対称的に配置された入れ直されたデータを評 価し、そして中手骨２００の前値の終わりの後にその入れ直されたデータの各列 において第１の前値が検出されるまで遠位方向に進むことにより決定される。 次いで、中手骨２００の骨と近位の指節骨２１３との間に含まれた非骨データの 全エリアが線２２４の範囲内の列の数で分割されて、統計学的平均値の健全さを 有する関節間隔が与えられる。 或いは又、関節付近にあって且つ線２２４で示された範囲内にあるデータ２２１ の各列が微分されて導関数グラフ２２３が形成されてもよい。関節軟骨の非骨値 のまわりの正及び負のピーク２２５は、遠位骨端の反対端とみなされ、中手骨２ ００及びそれらの分離が測定される。次いで、線２２４内のデータ２２１の各列 に対する平均分離が平均化され、関節間隔の値が形成される。 データが入れ直されたときに効果的に行うことのできる更に別の測定は、プロセ スブロック２２６で示すような皮質厚みの測定である。上記のヒストグラムプロ セスによって軟組織から分離された中手骨２００のデータ内には、密度の高い皮 質層２２８と、密度の低い小柱中心２３０がある。これら２つの部分２２３及び ２３０の相対的な割合は、例えば、中手骨２００の厚みよりも、骨構造体内の変 化について更に敏感な尺度を与える。この測定には、収集したデータ内でこれら ２つの異なる骨形式を区別することが含まれる。 このような測定の第１ステツプは、中手骨２００の中心に測定長方形２３２を配 置することである。これは、軸２１７及び点２２０．２１８の手前の測定によっ て案内されるように自動的に行うことができる。測定長方形２３２は、中手骨２ ００の軸に沿って向けられた巾が０．５ｃｍでありそして長さが２．Ｏｃｍであ る。測定長方形２３２の厳密なサイズは、当業者に明らかなように、患者の大き さに基づいて調整される。中手骨軸２１２を横切るように整列された測定長方形 ２３２内のデータ値２３３の各行は、導関数グラフ２３４を形成するように微分 される。このグラフ２３４の正及び負のビーク２３６は、軟組織と皮質骨との間 及び皮質骨と小柱骨との間の界面の位置とみなされる。これらの位置は、測定長 方形２３２のデータの各行に対しその種類の他のものと平均化され、指示された ０、５ｃｍの長さに対する皮質及び小柱骨の厚みの平均測定値が与えられる。 プロセスブロック２１６．２２２及び２２６の結果は、プロセスブロック２４０ 及び２４２において、検討のために表示及びプリントされる。これらの値は、直 接検討されてもよいし、又は標準値のデータベース内に含まれた統計学的な標準 と比較される。 本発明は、種々の変更がなされ得ることが当業者に明らかであろう。従って、本 発明は、上記した特定の実施例に限定されるものではなく、このような全ての変 更は、請求の範囲内に包含されるものとする。 ＦＩＧ、　２ 特表千６−５１１１８４　（１２） 密度 ＦＩＧ、＋５

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. １．動物又は人間の骨をＸ線で走査して骨の形態計測特性に関する情報を得るた めのデジタルＸ線装置であって、上記骨は１つ以上の直行軸を有し、上記Ｘ線装 置は個別のデータエレメントのマトリクスを発生し、各データエレメントは骨の 材質によるＸ線放射の減衰度に関連した値を有するものであるようなデジタルＸ 線装置において、 ａ）デジタルコンピュータを具備し、これは、１）上記個別のデータエレメント のマトリクスを受け取りそしてデータエレメントの値及びそれらの定められた位 置を検討して、ａ）骨の軸に整列された座標、及び ｂ）少なくとも２つの形態計測基準点 を識別する手段と、 ２）２つ以上の上記形態計測基準点を使用して、上記骨の少なくとも１つの形態 学的測定を行う手段とを組み込むものであり、そして更に、ｂ）上記デジタルコ ンピュータから上記形態学的測定値を出力する手段を具備することを特徴とする デジタルＸ線装置。
2. ２．個別のデータエレメントのマトリクスを受け取りそしてデータエレメントの 値を検討する上記手段は、骨の軸と整列された座標を、骨内で得た複数の値を数 学的に合成することにより識別する請求項１に記載のデジタルＸ線装置。
3. ３．個別のデータエレメントのマトリクスを受け取りそしてデータエレメントの 値を検討する上記手段は、少なくとも２つの形態計測基準点を、上記座標に対し て定められたｉ組の値を数学的に合成することにより識別する請求項１に記載の デジタルＸ線装置。
4. ４．扇状ビームＸ線と、個別データの配列体を発生するための線型アレー検出器 とを更に備えた請求項１に記載のデジタルＸ線装置。
5. ５．上記Ｘ線は、二重エネルギーのＸ線である請求項４に記載のデジタルＸ線装 置。
6. ６．二重エネルギーのＸ線から単一エネルギーのＸ線へと切り換える手段を更に 備えた請求項５に記載のデジタルＸ線装置。
7. ７．骨は長軸を有し、２つの形態計測基準点はこの長軸の両端に配置されて、骨 の長さの尺度を与える請求項１に記載のデジタルＸ線装置。
8. ８．骨は関節を有し、２つの形態計測基準点はこの関節の両側に配置されて、関 節間隔の尺度を与える請求項１に記載のデジタルＸ線装置。
9. ９．骨は、第１及び第２の皮質外部により両側が形成された小柱内部を含み、２ つの形態計測基準点は第１の皮質外部の両縁に配置されて、皮質厚みの尺度が与 えられる請求項１に記載のデジタルＸ線装置。
10. １０．デジタルＸ線装置を用いて骨の形態を判断する方法であって、上記デジタ ルＸ線装置は動物又は人間の骨を走査して骨に関する情報を得るものであり、上 記骨は１つ以上の直行軸を有し、上記情報は、各々値を有する個別のデータエレ メントのマトリクスから導出され、各々の上記データエレメントは上記骨の定め られた位置に対応し、各データエレメントの値は骨によるＸ線の減衰度に関連さ れ、そして上記デジタルＸ線装置は上記マトリクスを受け取るデジタルコンピュ ータ手段を有し、骨の形態を判断する上記方法は、ａ）上記デジタルコンピュー タ手段でデータエレメントの値及びそれらの定められた位置を検討して、 １）骨の軸に整列された座標、及び ２）２つ以上の形態計測基準点 を識別するようにし、 ｂ）上記デジタルコンピュータで上記２つ以上の基準点を使用して少なくとも１ つの形態計測測定を行わせ、そして ｃ）上記デジタルコンピュータ手段から上記形態計測測定値を出力させる、とい う段階を具備することを特徴とする方法。
11. １１．骨は長軸を有し、２つの形態計測基準点はこの長軸の両端に配置されて骨 の長さの尺度を与える請求項１０に記載の方法。
12. １２．骨は関節を有し、２つの形態計測基準点はこの関節の両側に配置されて関 節間隔の尺度を与える請求項１０に記載の方法。
13. １３．骨は第１及び第２の皮質外部により両側が形成された小柱内部を含み、２ つの形態計測基準点は第１の皮質外部の両縁に配置されて、皮質厚みの尺度を与 える請求項１０に記載の方法。
14. １４．動物又は人間の椎骨をＸ線で走査して上記椎骨の骨特性に関する情報を得 るための骨密度計であって、上記椎骨は、上部、下部、前部及び後部の境界を有 し、上記情報は個別データエレメントのマトリクスから導出され、各データエレ メントは椎骨の材質の物理的特性に関連した値を有するものであるような骨密度 計において、 ａ）デジタルコンピュータを具備し、これは、１）上記個別のデータエレメント のマトリクスを受け取りそしてデータエレメントの値及びそれらの定められた位 置を検討して、ａ）下部及び上部境界に整列された座標、及びｂ）少なくとも２ つの形態計測基準点 を識別する手段と、 ２）２つ以上の上記形態計測基準点を使用して、上記椎骨の少なくとも１つの形 態学的測定を行う手段とを組み込むものであり、そして更に、ｂ）上記デジタル コンピュータから上記形態学的測定値を出力する手段を具備することを特徴とす る骨密度計。
15. １５．上記形態学的測定を用いて、臨床学的状態に関連した少なくとも１つの指 示が存在するかどうかを自動的に決定する手段と、臨床学的状態に関連した少な くとも１つの指示が存在する場合にはオペレータに警報を発する手段とを更に備 えた請求項１４に記載の密度計。
16. １６．オペレータに警報を発する上記手段は、上記デジタルコンピュータから出 力されるメッセージである請求項１５に記載の密度計。
17. １７．扇状ビームＸ線と、線型アレー検出器とを更に備えた請求項１４に記載の 密度計。
18. １８．ａ）上記デジタルコンピュータが上記マトリクスのデータエレメントから 上記椎骨の骨特性の少なくとも１つの尺度を決定するようにする手段を更に備え 、骨特性の上記１つの尺度は椎骨の骨ミネラルに関連したものであり、ｂ）上記 デジタルコンピュータから上記椎骨の骨特性の少なくとも１つの尺度を出力する 手段を更に備えた請求項１４に記載の密度計。
19. １９．上記Ｘ線は二重エネルギーＸ線である請求項１８に記載の密度計。
20. ２０．二重エネルギーＸ線から単一エネルギーＸ線へ切り換える手段を更に備え た請求項１９に記載の密度計。
21. ２１．上記人間又は動物を配置し直すことなく上記椎骨の前後方向もしくは横方 向走査を得るための手段を更に備えた請求項１８に記載の密度計。
22. ２２．動物又は人間の椎骨を放射線で走査して、動物又は人間の椎骨の骨特性に 関する情報を得るための骨密度計であって、上記椎骨は、上部、下部、前部及び 後部の境界を有し、上記情報は、各々値を有する個別データエレメントの第１及 び第２マトリクスから導出され、各々の上記データエレメントは上記椎骨におけ る定められた位置に対応し、そして各データエレメントの値は、椎骨の材質の物 理特性に関連されるような密度計において、ａ）放射線源と検出器を椎骨のまわ りで対向関係に配置して、椎骨を通る軸に沿って放射線を向けそしてその減衰度 を検出して、データエレメントの第１及び第２のマトリクスを形成するための手 段と、ｂ）上記軸を上記椎骨の周りの第１角度と第２角度との間で回転して、個 別データエレメントの上記第１マトリクスが第１角度で収集されそして個別デー タエレメントの上記第２マトリクスが第２角度で収集されるようにする位置設定 手段と、 ｃ）デジタルコンピュータ手段であって、１）データエレメントの上記第１マト リクスを受け取って分析し、上記椎骨の骨特性測定値を決定し、そして ２）データエレメントの上記第２マトリクスを受け取って検討し、上記椎骨の少 なくとも一対の基準点を識別すると共に、これら基準点を形態学的測定値を計算 するようなデジタルコンピュータ手段と、ｄ）上記骨特性の測定値及び形態学的 測定値を上記デジタルコンピュータから出力するためのディスプレイ手段とを具 備することを特徴とする骨密度計。
23. ２３．上記形態学的測定を用いて、臨床学的状態に関連した少なくとも１つの指 示が存在するかどうかを自動的に決定する手段と、臨床学的状態に関連した少な くとも１つの指示が存在する場合にはオペレータに警報を発する手段とを更に備 えた請求項２２に記載の密度計。
24. ２４．上記放射線は、二重エネルギーのＸ線放射線である請求項２２に記載の密 度計。
25. ２５．上記放射線源はＸ線の扇状ビームを発生し、そして上記検出器は、線型ア レー検出器である請求項２２に記載の密度計。
26. ２６．上記第１の角度は前後方向軸に沿ったものであり、そして上記第２の角度 は上記椎骨を通る横方向軸に沿ったものである請求項２２に記載の密度計。
27. ２７．二重エネルギーＸ線から単一エネルギーＸ線へと切り換える手段を更に備 えた請求項２６に記載の密度計。
28. ２８．上記二重エネルギーＸ線を形成するためのＫエッジフィルタを更に備えそ して上記切り換え手段は、上記Ｋエッジフィルタを取り去る手段を備えた請求項 ２７に記載の密度計。
29. ２９．アレー検出器を更に備え、これは、上記二重エネルギーＸ線の１つのエネ ルギーレベルを感知する第１検出器と、上記二重エネルギーＸ線の他のエネルギ ーレベルを感知する第２検出器とで構成され、上記切り換え手段は、第１及び第 ２の検出器の両方のサンプリングから第１及び第２の検出器の一方のサンプリン グヘと切り換える手段を備えた請求項２６に記載の密度計。
30. ３０．Ｘ線骨密度計を用いて椎骨の形態を決定する方法であって、上記骨密度計 は、動物又は人間の椎骨を走査して、その椎骨の骨特性に関する情報を得るもの であり、上記椎骨は、上部、下部、前部及び後部の境界を有し、上記情報は、各 々値を有する個別データエレメントのマトリクスから導出され、各々の上記デー タエレメントは上記椎骨における定められた位置に対応し、各データエレメント の値は、椎骨の材質の物理特性に関連され、そして上記骨密度計は、上記マトリ クスを受け取るためのデジタルコンピュータ手段を有し、椎骨の形態を決定する 上記方法は、 ａ）上記デジタルコンピュータ手段でデータエレメントの値及びそれらの定めら れた位置を検討して、 １）下部及び上部境界に整列された座標、及び２）２つ以上の形態計測基準点 を識別するようにし、 ｂ）上記デジタルコンピュータで上記２つ以上の基準点を使用して少なくとも１ つの形態計測測定を行わせ、そして ｃ）上記デジタルコンピュータ手段から上記形態計測測定値を出力させる、とい う段階を具備することを特徴とする方法。
31. ３１．請求項３０に記載の骨密度計を用いて椎骨の形態を判断する方法であって 、上記形態計測測定値をその前に選択された標準と比較し、この比較結果を用い て、臨床学的状態に関連した少なくとも１つの指示が存在するかどうかを決定す るという段階を備えた方法。
32. ３２．動物又は人間の椎骨の骨折に対する完全性を評価する方法であって、椎骨 は、上部及び下部の縁と、前部及び後部の縁とを有するものであり、上記方法は 、 ａ）椎骨を放射線ビームで走査して、各々値を有する個別データエレメントのマ トリクスを収集し、各々の上記データエレメントは上記椎骨における定められた 位置に対応し、そして各データエレメントの値は椎骨の材質の物理的特性に関連 され、 ｂ）データエレメントの値及びそれらの定められた位置を検討して、一対以上の 基準点を椎骨内に識別し、そしてこれら点間の距離を測定して、形態計測値を発 生し、 ｃ）データエレメントの値を検討し、そして基準点に関連した椎骨の物理的特性 を決定して、椎骨に対する物理的特性値を発生し、そしてｄ）形態計測値及び物 理的特性値の組み合わせを表示して、椎骨に将来骨折が生じる見込みを指示する 、 という段階を備えたことを特徴とする方法。
33. ３３．動物又は人間の椎骨における骨粗鬆症を評価する方法であって、椎骨は上 部及び下部の縁と、前部及び後部の縁とを有するものであり、上記方法は、ａ） 椎骨を放射線ビームで走査して、各々値を有する個別データエレメントのマトリ クスを収集し、各々の上記データエレメントは上記椎骨における定められた位置 に対応し、そして各データエレメントの値は椎骨の材質の物理的特性に関連され 、 ｂ）データエレメントの値及びそれらの定められた位置を検討して、一対以上の 基準点を椎骨内に識別し、そしてこれら点間の距離を測定して、形態計測値を発 生し、 ｃ）データエレメントの値を検討し、そして基準点に関連した椎骨の物理的特性 を決定して、椎骨に対する物理的特性値を発生し、そしてｄ）形態計測値及び物 理的特性値の組み合わせを表示して、椎骨の骨粗鬆症の状態を指示する、 という段階を備えたことを特徴とする方法。