KR20020086198A - Method for measurement of bone mineral density using X-ray image - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for measuring bone density using an X-ray image is provided to improve the accuracy of bone density measurement by eliminating an X-ray absorbing effect by a soft part included in a bone region. CONSTITUTION: An input/output unit(11) inputs from and outputs to an external user data required to the measurement of bone density. Main/auxiliary memory units(12,13) store all sorts of data required to the process for measuring the bone density by using an X-ray image. A microprocessor(14) controls the main/auxiliary memory units(12,13) and the input/output unit(11) and performs all of calculation process for measuring the bone density by the X-ray image. The input/output unit(11) includes an X-ray film scanner for digitally imaging the X-ray image, a monitor, a printer, and an X-ray film.

Description

엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법{Method for measurement of bone mineral density using X-ray image}Method for measuring bone density using X-ray image {Method for measurement of bone mineral density using X-ray image}

본 발명은 골다공증 등의 진단에 사용되는 중요한 지표인 골밀도를 측정하기 위한 골밀도 측정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엑스선 영상을 이용하여 골밀도를 측정하고자 할 때, 골 영역에 포함된 연부조직에 의한 엑스선 흡수 효과를 제거하여 골의 밀도를 측정하기 위한 골밀도 측정 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring bone density for measuring bone density, which is an important indicator used for diagnosis of osteoporosis, and more particularly, to measure bone density using an X-ray image. The present invention relates to a bone density measuring method for measuring bone density by removing the X-ray absorption effect and a computer-readable recording medium recording a program for realizing the method.

골다공증은 비정상적으로 골량이 감소된 상태로 동통, 척추 및 대퇴부 등의골절, 골의 변형 등을 동반하는 병적인 상태이다. 일반적으로 젊은 사람은 골의 생성과 흡수가 균형을 이루고 있다. 그러나, 골 생성 기능이 저하되는 노인이나 에스트로젠의 분비가 저하되어 골 흡수 기능이 향상되는 폐경기 이후의 여성은 골다공증의 발생 빈도가 아주 높다. 그러나, 일단 감소된 골량을 효과적으로 회복시키는 것은 쉽지 않다. 따라서, 골다공증의 발생방지와 조기치료가 무엇보다 중요하다. 이를 위해서는 일상적으로 널리 사용할 수 있는 골밀도 측정 방법의 개발이 매우 중요하다.Osteoporosis is a pathological condition with pain, fractures of the spine and thighs, bone deformation, etc. with abnormally reduced bone mass. In general, young people have a balance between bone production and absorption. However, osteoporosis is very frequent in the elderly after osteoporosis and in postmenopausal women whose estrogen secretion is decreased and bone resorption is improved. However, it is not easy to effectively recover the bone mass once reduced. Therefore, the prevention and early treatment of osteoporosis is important. For this purpose, it is very important to develop a method for measuring bone density that can be widely used on a daily basis.

정성적인 골밀도 측정 방법으로는 사빌(Saville) 지수와 싱(Singh) 지수가 있다. 사빌(Saville) 지수와 싱(Singh) 지수는 각각 요추 측면 엑스선 영상 및 대퇴부 엑스선 영상에 나타난 골소주 패턴의 변화를 이용하여 골밀도를 측정하는 방법이다. 그러나, 이 방법은 의사의 경험에 의존하기 때문에 판독자간 오차가 크고, 동일 판독자에 의한 재현성도 낮은 편이다.Qualitative bone density measurement methods include the Saville index and the Singh index. The Saville index and the Singh index are methods for measuring bone mineral density using changes in bone litter patterns in the lumbar lateral X-ray and femoral X-ray images, respectively. However, since this method depends on the experience of the doctor, the error between readers is large and the reproducibility by the same reader is also low.

정량적인 골밀도 측정 방법으로는 QCT(Quantitative Computed Tomography), DEXA(Dual Energy X-ray Absorptiometry), 초음파 골밀도 계측기 등이 있다.Quantitative bone density measurement methods include Quantitative Computed Tomography (QCT), Dual Energy X-ray Absorptiometry (DEXA), and Ultrasound BMD.

QCT는 뼈의 3차원 영상을 얻을 수 있어서, 피질골(cortical bone)과 해면골(trabecular bone)의 골밀도를 분리하여 계측할 수 있을 뿐만 아니라, 골의 구조적 안정성까지 예측할 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점에도 불구하고 QCT 장비의 가격이 아주 높고 방사선 조사량이 단순 엑스선 촬영의 수백 배에 이르기 때문에 일상적인 골다공증 검사 방법으로 사용하기에는 많은 제약이 따른다.QCT can obtain a three-dimensional image of the bone, can be measured separately from the bone density of the cortical (cortical bone) and trabecular bone (trabecular bone), there is an advantage that can predict the structural stability of the bone. Despite these advantages, the cost of QCT equipment is very high and the radiation dose is several hundred times that of simple X-rays.

DEXA는 QCT에 비하여 장비 가격이 저렴하고, 방사선 조사량이 적고, 골밀도계측의 정확도 및 재현도가 높아서 2차원 골밀도 측정 및 골다공증 치료의 경과판정에 널리 사용되고 있다.Compared to QCT, DEXA is cheaper in equipment price, has less radiation dose, and has high accuracy and reproducibility of bone density measurement. Therefore, DEXA has been widely used for the two-dimensional bone density measurement and the progress of osteoporosis treatment.

초음파 골밀도 계측기는 매질에 따른 초음파 전달속도의 변화나 탄성계수의 변화 등을 이용하여 골밀도 및 골의 구조강도를 계측하는 장비인데, 재현성과 정확성이 높지 않은 단점이 있다.Ultrasound BMD is a device for measuring the bone density and structural strength of bone by using the change of the ultrasonic delivery speed or the change of elastic modulus according to the medium, there is a disadvantage that the reproducibility and accuracy is not high.

상기의 QCT, DEXA, 초음파 골밀도 계측기 등의 골밀도 측정 방법이 있음에도 불구하고 엑스선 영상을 이용하여 골다공증 진단 및 골밀도를 측정하는 방법의 연구는 학문적 입장에서 꾸준히 진행되고 있다. 그 이유는 대부분의 병원이 엑스선 촬영장비를 기본으로 갖추고 있어 골밀도 계측장비를 구매하기 위한 추가 비용이 소요되지 않으며, 엑스선 영상의 해상도가 높아 골밀도 측정 및 해면골의 패턴분석이 가능하기 때문이다. 특히, 해면골 패턴은 골다공증에 의한 골절 가능성에 관한 유용한 정보를 제공하는 것으로 추정되고 있어, 많은 연구자들이 엑스선 해면골 패턴을 연구하고 있다.Although there are methods for measuring bone density such as QCT, DEXA, and ultrasonic bone mineral density measuring instrument, studies on the method of diagnosing osteoporosis and measuring bone density using X-ray images are continuously conducted from an academic standpoint. The reason is that most hospitals are equipped with X-ray imaging equipment, so there is no additional cost for purchasing bone density measurement equipment, and because of the high resolution of X-ray images, bone density measurement and spongy bone pattern analysis are possible. In particular, the cavernous bone pattern is believed to provide useful information about the possibility of fracture due to osteoporosis, and many researchers are studying the X-ray cavernous bone pattern.

그러나, 엑스선 영상을 이용하여 골밀도를 계측하기 위한 많은 방법이 제시되었음에도 불구하고 임상에서 사용될 정도로 성공적인 예는 거의 없는 실정이다. 이것은 엑스선 영상에 나타난 골영상이 중첩된 연부조직에 의한 엑스선 흡수효과를 상당량 포함하고 있고, 한 장의 엑스선 영상만으로는 중첩된 연부조직에 의한 엑스선 흡수효과를 제거할 수 없기 때문이다. 실제로, 몇몇 신체부위에서는 중첩된 연부조직에 의한 엑스선 흡수량이 골밀도를 측정하려는 뼈에 의한 엑스선 흡수량과 비슷하다. 이런 경우에는 상당한 골밀도 측정오차가 생길 수 있다.However, although many methods for measuring bone density using X-ray images have been proposed, there are few examples of successful cases for clinical use. This is because the bone image shown in the X-ray image contains a considerable amount of X-ray absorption effect by the overlapped soft tissue, and only one sheet of X-ray image cannot remove the X-ray absorption effect by the overlapped soft tissue. Indeed, in some body parts, the amount of X-ray absorption by superimposed soft tissues is similar to the amount of X-ray absorption by bones to determine bone density. This can lead to significant bone density measurement errors.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 엑스선 영상을 이용하여 골밀도를 측정하고자 할 때, 골 영역에 포함된 연부조직에 의한 엑스선 흡수 효과를 제거하여 골의 밀도를 정확하게 측정하기 위한 골밀도 측정 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been proposed to solve the above problems, when trying to measure the bone density using the X-ray image, to accurately measure the bone density by removing the X-ray absorption effect by the soft tissue contained in the bone region It is an object of the present invention to provide a method for measuring bone density and a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing the method.

도 1 은 본 발명이 적용되는 골밀도 측정 시스템의 일예시도.1 is an exemplary view of a bone density measurement system to which the present invention is applied.

도 2a 는 본 발명에 따른 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법에 대한 일실시예 전체 흐름도.FIG. 2A is a flowchart illustrating an embodiment of a method for measuring bone density using X-ray images according to the present invention. FIG.

도 2b 는 본 발명에 따른 엑스선 영상 획득 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도.2b is a detailed flowchart illustrating an X-ray image acquisition process according to the present invention;

도 2c 는 본 발명에 따른 관심영역 안의 요골 영역에서 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드 계산 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도.FIG. 2C is a detailed flowchart illustrating a background trend calculation process by soft tissue in the radial area in the ROI in accordance with the present invention. FIG.

도 3 은 본 발명에 따른 엑스선 영상을 보정(calibration)하기 위하여 사용되는 알루미늄 스텝웨지(step-wedge)의 일예시도.3 is an exemplary view of an aluminum step-wedge used to calibrate an X-ray image in accordance with the present invention.

도 4 는 본 발명에 따른 스텝웨지와 손목을 함께 촬영하여 얻은 엑스선 영상의 일예시도.4 is an exemplary view of an X-ray image obtained by photographing a step wedge and a wrist according to the present invention.

도 5 는 본 발명에 따른 스텝웨지의 각 단계별 두께와 도 4 에 나타난 스텝웨지의 각 단계별 평균 그레이레벨의 관계를 보여주는 일예시도.5 is an exemplary view showing the relationship between the thickness of each step of the step wedge according to the present invention and the average gray level of each step of the step wedge shown in FIG.

도 6a 는 본 발명에 따른 스텝웨지를 사용하여 보정한 엑스선 영상 및 요골골밀도를 측정하기 위하여 선택한 직사각형 관심영역의 일예시도.6A is an exemplary view of a rectangular ROI selected for measuring x-ray images and radial bone density corrected using a step wedge according to the present invention.

도 6b 는 본 발명에 따른 관심영역의 한 횡단선l에서의 손목 단면의 일예시도.6B is an illustration of a wrist cross section at one transverse line l of the region of interest in accordance with the present invention.

도 7a 는 도 6a 의 횡단선l에서의 그레이레벨 프로파일의 일예시도.FIG. 7A is an exemplary view of a greylevel profile at transverse line l in FIG. 6A.

도 7b 는 도 7a 의 요골 영역에서 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드를 제거한 그레이레벨 프로파일의 일예시도.FIG. 7B is an exemplary view of a gray level profile with background trends removed by soft tissue in the radial area of FIG. 7A; FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

11 : 입출력 장치 12 : 주 기억장치11: input / output device 12: main memory device

13 : 보조 기억장치 14 : 마이크로 프로세서13: auxiliary memory 14: microprocessor

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 골밀도를 측정하기 위한 골밀도 측정 시스템에 적용되는 골밀도 측정 방법에 있어서, 엑스선 골영상을 획득하는 제 1 단계; 상기 획득한 엑스선 골영상에 관심영역을 설정하는 제 2 단계; 상기 설정된 관심영역 내의 골 영역에서, 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드를 계산하는 제 3 단계; 및 상기 관심영역 내의 골 영역에서, 상기 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드를 제거하여 골밀도 지수를 계산하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The method of the present invention for achieving the above object, in the bone density measurement method applied to the bone density measurement system for measuring bone density, the first step of obtaining an X-ray bone image; Setting a region of interest in the acquired X-ray bone image; Calculating a background trend due to soft tissue in the bone region within the set region of interest; And calculating a bone mineral density index by removing the background trend caused by the soft tissue in the bone region in the region of interest.

한편, 본 발명은, 프로세서를 구비한 골밀도 측정 시스템에, 엑스선 골영상을 획득하는 제 1 기능; 상기 획득한 엑스선 골영상에 관심영역을 설정하는 제 2 기능; 상기 설정된 관심영역 내의 골 영역에서, 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드를 계산하는 제 3 기능; 및 상기 관심영역 내의 골 영역에서, 상기 연부조직에의한 백그라운드 트렌드를 제거하여 골밀도 지수를 계산하는 제 4 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.On the other hand, the present invention, the bone density measurement system having a processor, a first function for obtaining the X-ray bone image; A second function of setting a region of interest in the acquired X-ray bone image; A third function of calculating a background trend due to soft tissue in the bone region within the set region of interest; And a computer readable recording medium having recorded thereon a program for realizing a fourth function of calculating a bone mineral density index by removing a background trend caused by the soft tissue in a bone region in the region of interest.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명이 적용되는 골밀도 측정 시스템의 일예시도이다.1 is an exemplary view of a bone density measurement system to which the present invention is applied.

본 발명이 적용되는 골밀도 측정 시스템은, 외부의 사용자와 골밀도 측정에 필요한 데이터를 입/출력하기 위한 입출력 장치(11), 엑스선 영상을 이용하여 골밀도를 측정하는 과정에서 필요한 각종 데이터들을 저장하기 위한 주/보조 기억장치(12,13) 및 상기 주/보조 기억장치(12,13)와 입/출력 장치(11)를 제어하고, 엑스선 영상을 이용하여 골밀도를 측정하기 위한 제반 연산처리를 수행하는 마이크로 프로세서(14)를 구비한다.The bone density measurement system to which the present invention is applied includes an input / output device 11 for inputting / outputting data necessary for bone density measurement with an external user, and main data for storing various data necessary for measuring bone density using an X-ray image. Microcontroller for controlling the secondary / secondary storage devices 12 and 13 and the primary / secondary storage devices 12 and 13 and the input / output device 11 and performing arithmetic processing for measuring bone density using an X-ray image. And a processor 14.

상기 입/출력 장치(11)는 모니터, 프린터, 엑스선 필름을 디지털 영상화하기 위한 엑스선 필름스캐너 등을 포함한다. 엑스선 필름 대신에 디지털 이미지 센서(고체촬상소자(CCD) 또는 씨모스(CMOS) 센서)를 사용할 경우에는 디지털 이미지 센서가 상기 입/출력 장치(11)에 포함된다.The input / output device 11 includes a monitor, a printer, an X-ray film scanner for digitally imaging an X-ray film, and the like. In the case of using a digital image sensor (CCD or CMOS sensor) instead of the X-ray film, the digital image sensor is included in the input / output device 11.

상기와 같은 시스템을 통하여, 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법을 실행하게 되는데, 후술되는 도 2 의 처리 과정을 포함하고 있는 프로그램을 상기 마이크로 프로세서(14)에 내장시킨 상태에서 엑스선 영상을 입출력 장치(11)로 입력하여 상기 프로그램을 실행시키면, 상기 프로그램이 엑스선 영상을 이용하여 골밀도를 측정하게 된다.Through the system as described above, a method for measuring bone density using an X-ray image is performed. An X-ray image is input / output device 11 in a state in which a program including the processing of FIG. When the program is executed by inputting), the program measures bone density using an X-ray image.

이러한 동작을 도 2 내지 도 7을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같다.This operation will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 7.

도 2a 는 본 발명에 따른 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법에 대한 일실시예 전체 흐름도이고, 도 2b 는 본 발명에 따른 엑스선 영상 획득 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도이며, 도 2c 는 본 발명에 따른 관심영역 안의 요골 영역에서 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드 계산 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도이다.2A is a flowchart illustrating a method for measuring bone density using an X-ray image according to the present invention, FIG. 2B is a detailed flowchart illustrating an X-ray image acquisition process according to the present invention, and FIG. 2C is a flowchart illustrating an embodiment of the present invention. Detailed description of one embodiment of a process of calculating a background trend by soft tissue in a radial region in a region of interest.

그리고, 도 3 은 본 발명에 따른 엑스선 영상을 보정(calibration)하기 위하여 사용되는 알루미늄 스텝웨지(step-wedge)의 일예시도로서, 엑스선 발생장치의 특성, 스크린 및 필름 종류, 필름 현상조건, 및 엑스선 필름 디지타이저 특성(디지털 이미지 센서의 경우에는 고체촬상소자 또는 씨모스 센서의 특성) 등의 엑스선 영상 획득 조건에 의한 영상특성 변화를 보정하기 위하여 사용되는 방사상 알루미늄 스텝웨지의 일예시도이다.3 is an exemplary view of an aluminum step-wedge used to calibrate an X-ray image according to the present invention. The characteristics of the X-ray generator, screen and film types, film development conditions, and An example of a radial aluminum step wedge used to correct an image characteristic change caused by X-ray image acquisition conditions such as an X-ray film digitizer characteristic (a characteristic of a solid-state image sensor or CMOS sensor in the case of a digital image sensor).

그리고, 도 4 는 본 발명에 따른 스텝웨지와 손목을 함께 촬영하여 얻은 엑스선 영상의 일예시도이고, 도 5 는 본 발명에 따른 스텝웨지의 각 단계별 두께와 도 4 에 나타난 스텝웨지의 각 단계별 평균 그레이레벨의 관계를 보여주는 일예시도이며, 도 6a 는 본 발명에 따른 스텝웨지를 사용하여 보정한 엑스선 영상 및 요골 골밀도를 측정하기 위하여 선택한 직사각형 관심영역의 일예시도이고, 도 6b 는 본 발명에 따른 관심영역의 한 횡단선l에서의 손목 단면의 일예시도이며, 도 7a 는 도 6a 의 횡단선l에서의 그레이레벨 프로파일의 일예시도이고, 도 7b 는 도 7a 의 요골 영역에서 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드를 제거한 그레이레벨 프로파일의 일예시도이다.4 is an exemplary view of an X-ray image obtained by photographing a step wedge and a wrist according to the present invention, and FIG. 5 is an average of each step thickness of the step wedge and the step wedge shown in FIG. 4 according to the present invention. 6A is an exemplary view showing a relationship between gray levels, FIG. 6A is an exemplary view of a rectangular ROI selected for measuring X-ray images and radial bone density corrected using a step wedge according to the present invention, and FIG. a crossing according to the area of interest line l is one example of the wrist section is also on, Figure 7a is the soft tissue at the radial region of Figure is an example of a gray level profile of the cross-sectional of Figure 6a the line l, and Fig. 7b is Fig. 7a Figure 1 shows an example of a gray level profile from which background trends are eliminated.

먼저, 도 2a 에 도시한 바와 같이 본 발명에서는 골밀도를 측정하려는 사람의 손목 엑스선 영상을 얻는다(21). 엑스선 영상을 얻을 때, 엑스선 영상 획득 조건은 최대한 일정하게 유지한다. 특히, 엑스선 발생장치의 관전압(kVp) 및 관전류(mA)는 특정한 값으로 고정한다. 일예로 상기 손목 엑스선 영상을 얻을 때, 엑스선 발생장치의 조건은 50kVp 및 50mA를 사용한다. 엑스선 영상은 단순 엑스선 촬영을 통하여 얻어진 엑스선 필름을 엑스선 필름스캐너로 디지털화함으로써 획득한다. 디지털 이미지 센서를 사용할 경우에는 필름스캐너를 이용하는 과정없이 직접 엑스선 영상을 얻는다. 엑스선 영상을 얻을 때, 공간 해상도는 200PPI(Pixels Per Inch)로 하고 각 픽셀은 8-비트 깊이의 256색 그레이레벨로 한다.First, as shown in FIG. 2A, a wrist X-ray image of a person who is trying to measure bone density is obtained (21). When obtaining the X-ray image, the X-ray image acquisition condition is kept as constant as possible. In particular, the tube voltage (kVp) and the tube current (mA) of the X-ray generator are fixed to a specific value. For example, when obtaining the wrist X-ray image, the conditions of the X-ray generator use 50kVp and 50mA. An X-ray image is obtained by digitizing an X-ray film obtained through simple X-ray imaging with an X-ray film scanner. When using a digital image sensor, an X-ray image is directly obtained without using a film scanner. When the X-ray image is obtained, the spatial resolution is 200 pixels per inch (PPI) and each pixel is 256-color gray level of 8-bit depth.

도 4 는 엑스선 필름스캐너를 이용하여 디지털화한 손목 엑스선 영상의 일예를 나타낸다. 엑스선 영상의 각 픽셀은 인체에 흡수된 엑스선량에 관련된 그레이레벨로 이루어져 있다. 인체에 흡수된 엑스선량은 뼈와 연부조직의 밀도 및 두께 등에 의하여 결정된다. 일반적으로, 엑스선 골영상은 중첩된 연부조직에 의한 엑스선 흡수효과를 동시에 포함하고 있다. 따라서, 엑스선 영상의 그레이레벨을 이용하여 골(뼈)만의 밀도를 측정하기 위해서는 엑스선 골영상에 포함된 연부조직에 의한 엑스선 흡수효과를 제거하여야 한다.4 illustrates an example of a wrist X-ray image digitized using an X-ray film scanner. Each pixel of the X-ray image is composed of gray levels related to the amount of X-rays absorbed by the human body. The amount of X-rays absorbed by the human body is determined by the density and thickness of bone and soft tissue. In general, X-ray bone image includes the effect of X-ray absorption by the overlapped soft tissue at the same time. Therefore, in order to measure the bone density using the gray level of the X-ray image, the X-ray absorption effect by the soft tissue included in the X-ray bone image should be removed.

한편, 엑스선 영상의 밝기, 대조도 등의 영상 특성은 엑스선 영상 획득 조건의 변화에 민감하다. 즉, 엑스선 영상의 각 픽셀에서의 밝기(그레이레벨)는 해당 픽셀에서의 엑스선 흡수량의 절대적인 기준이 될 수는 없다. 따라서, 엑스선 영상을 이용하여 골밀도를 측정하고자 할 때, 먼저 엑스선 영상 획득 조건에 의한 영상특성의 변화를 보정하고 각 픽셀에서의 엑스선 흡수량을 정량화하는 과정을 거친다.Meanwhile, image characteristics such as brightness and contrast of the X-ray image are sensitive to changes in X-ray image acquisition conditions. That is, the brightness (gray level) of each pixel of the X-ray image may not be an absolute reference for the amount of X-ray absorption in the pixel. Therefore, when the bone density is to be measured using the X-ray image, first, the change of the image characteristic due to the X-ray image acquisition condition is corrected and the amount of X-ray absorption at each pixel is quantified.

엑스선 영상 획득 조건에 의한 엑스선 영상 특성 변화를 보정하고 각 픽셀에서의 엑스선 흡수량을 정량화하기 위하여 도 3 에 도시한 바와 같이 다수의 단계로 이루어진 금속 스텝웨지를 사용한다. 금속 스텝웨지의 재질로서는 알루미늄, 구리 등을 사용한다. 일반적으로, 금속 스텝웨지의 재질 및 두께는 골밀도를 측정하려는 신체부위에 따라서 적절하게 선택한다. 일반적으로, 스텝웨지의 최고 높은 단계에서의 엑스선 흡수량이 골밀도를 측정하려는 신체부위의 최대 엑스선 흡수량보다 크게 되도록 스텝웨지의 재질과 두께를 선택한다. 골밀도를 측정할 부위가 손목인 경우, 알루미늄 스텝웨지의 최대 두께는 12㎜가 적당하며, 구리 등의 중금속이 포함된 스텝웨지는 엑스선 흡수계수가 커지는 것을 고려하여 최대 두께를 줄여야 한다. 도 3 에 예시한 스텝웨지는 밑면이 40㎜ x 40㎜인 정사각형이고 두께가 12㎜인 알루미늄 판을 8개의 단계를 갖는 방사상 계단으로 가공하여 만든다. 상기 알루미늄 스텝웨지에서, 각 단계의 높이는 낮은 것으로부터 1.5, 3.0, 4.5, 6.0, 7.5, 9.0, 10.5, 12.0㎜이다.In order to correct the change in X-ray image characteristics due to the X-ray image acquisition condition and to quantify the amount of X-ray absorption at each pixel, a metal step wedge having a plurality of steps is used as shown in FIG. 3. Aluminum, copper, etc. are used as a material of a metal step wedge. In general, the material and thickness of the metal step wedge are appropriately selected depending on the part of the body where the bone density is to be measured. In general, the material and thickness of the step wedge are selected so that the amount of X-ray absorption at the highest step of the step wedge is greater than the maximum amount of X-ray absorption of the body part to be measured for bone density. When the bone density is measured at the wrist, the maximum thickness of the aluminum step wedge should be 12 mm, and the step wedge containing heavy metal such as copper should be reduced in consideration of the large X-ray absorption coefficient. The step wedge illustrated in FIG. 3 is made by processing a square aluminum plate having a base of 40 mm x 40 mm and a thickness of 12 mm in a radial step of eight steps. In the aluminum step wedge, the height of each step is 1.5, 3.0, 4.5, 6.0, 7.5, 9.0, 10.5, 12.0 mm from the low.

도 2b 에 도시된 바와 같이, 엑스선 영상의 획득 조건에 의한 엑스선 영상 특성 변화를 보정하고 각 픽셀에서의 엑스선 흡수량을 정량화하기 위하여, 상기 방사상 스텝웨지와 골밀도를 측정하려는 손목부위를 함께 촬영한 엑스선 영상을 얻는다(211). 도 4 는 상기 스텝웨지와 손목부위를 함께 촬영한 엑스선 영상의 일예시도이다. 도 5 에 상기 스텝웨지의 각 단계별 두께와 엑스선 영상에 나타난 상기 스텝웨지의 각 단계별 평균 그레이레벨로 이루어진 2차원 데이터를 사각형(■)으로 표시하였다. 도 5 에서, 스텝웨지의 두께가 0일 때의 그레이레벨은 스텝웨지 주위의 백그라운드 그레이레벨 값의 평균이다.As shown in FIG. 2B, an X-ray image photographing the radial step wedge and a wrist region to measure bone density to correct changes in X-ray image characteristics due to acquisition conditions of the X-ray image and to quantify X-ray absorption amount in each pixel. (211). 4 is an exemplary view illustrating an X-ray image of the step wedge and the wrist part. In FIG. 5, two-dimensional data consisting of the thickness of each step wedge and the average gray level of each step of the step wedge shown in the X-ray image are represented by a rectangle (■). In Fig. 5, the gray level when the thickness of the step wedge is 0 is the average of the background gray level values around the step wedge.

이후, 도 2b 에 도시된 바와 같이 스텝웨지의 각 단계별 두께와 그레이레벨 데이터를 이용하여 전체 엑스선 영상을 보정한다(212). 스텝웨지를 이용하여 전체 엑스선 영상을 보정하기 위해서, 먼저 임의의 스텝웨지 두께에서의 그레이레벨 값을 계산해야 한다. 임의의 스텝웨지 두께에서의 그레이레벨을 계산하기 위하여, 도 5 의 데이터를 적절한 함수를 이용하여 피팅(fitting)한다. 도 5 에서 스텝웨지의 두께가 커지면서 처음에는 그레이레벨의 증가율이 0에서부터 점차 커지다가 나중에는 그레이레벨 증가율이 다시 0으로 수렴한다. 이러한 특징을 보이는 함수 중의 하나가 탄젠트 하이퍼볼릭 함수(tangent hyperbolic function)이므로 f(t) = a + b*tanh(c*t+d) 형태의 피팅함수를 사용한다. 여기서, f(t)는 그레이레벨, t는 스텝웨지의 두께(㎜단위), a, b, c, d는 각각 피팅 파라미터이다. 여기서, tanh 함수는 t=-d/c인 점을 중심으로 완전한 대칭을 이룬다. 그런데, 도 5 에 도시한 것처럼, 스텝웨지의 그레이레벨 프로파일은 일반적으로 완전한 대칭은 아니다. 따라서, 하나의 tanh 함수를 이용하여 피팅하는 것은 상당한 피팅오차를 발생시킬 수 있기 때문에, 본 발명에서는 데이터를 두 개의 영역으로 나누어 피팅을 실시한다. 상기의 피팅함수는 4개의 피팅 파라미터가 있어서 한 피팅 영역에 4개 이상의 데이터를 필요로 한다. 첫 번째 영역은 높이가 0㎜ 단계로부터 7.5㎜인 단계까지 6개의 데이터로 구성하고, 두 번째 영역은 높이가 4.5㎜인 단계로부터 12.0㎜인 단계까지 6개의 데이터로 구성한다. 여기서, 두 개의 영역이 서로 중복되게 한 것은 두 영역에서의 피팅 결과를 부드럽게 연결하기 위한 이행영역을 만들기 위함이다. 이 후, 각 영역에서 상기 피팅함수로 피팅을 실시한다. 피팅은 레벤버그-마르쿼트(Levenberg-Marquardt) 피팅 방법을 사용한다.Thereafter, as illustrated in FIG. 2B, the entire X-ray image is corrected using the thickness and gray level data of each step wedge (212). In order to correct the entire X-ray image using the step wedge, first, a gray level value at an arbitrary step wedge thickness must be calculated. To calculate the gray level at any step wedge thickness, the data of FIG. 5 is fitted using an appropriate function. In FIG. 5, as the thickness of the step wedge increases, the increase rate of the gray level gradually increases from 0 to 0, and later the gray level increase converges to 0 again. Since one of these features is the tangent hyperbolic function, we use a fitting function of the form f (t) = a + b * tanh (c * t + d). Where f (t) is a gray level, t is the thickness of the step wedge in mm, and a, b, c and d are fitting parameters, respectively. Here, the tanh function is fully symmetric about the point t = -d / c. By the way, as shown in Fig. 5, the gray level profile of the step wedge is generally not perfect symmetry. Therefore, fitting using one tanh function can cause a significant fitting error, so in the present invention, fitting is performed by dividing the data into two regions. The fitting function has four fitting parameters and requires four or more pieces of data in one fitting area. The first area consists of six data from the step of 0 mm to the step of 7.5 mm, and the second area consists of six data from the step of 4.5 mm to the step of 12.0 mm. Here, the two regions overlap each other to create a transition region for smoothly connecting the fitting results in the two regions. Thereafter, fitting is performed in each of the regions using the fitting function. The fitting uses the Levenberg-Marquardt fitting method.

첫 번째 영역에서의 피팅결과를 f1(t), 두 번째 영역에서의 피팅결과를 f2(t)라 하고, 그 결과를 도 5 에 각각 실선과 점선으로 표시하였다. 이제 두 개의 피팅함수를 다음의 방법에 의하여 하나의 최종 피팅 함수 F(t)로 만든다. 먼저, t <= 4.5 구간에서는 F(t) = f1(t)로 하고, t >= 7.5 구간에서는 F(t) = f2(t)로 한다. 4.5 < t < 7.5 구간에서는 F(t) = x*f1(t) + (1-x)f2(t)로 한다. 여기서, x = (7.5-t)/3으로 정의한다. 함수 F(t)는 단순 증가함수이기 때문에 역함수 F-1(g)는 일의적으로 결정된다. 여기서, g는 그레이레벨이다. 이제, 엑스선 영상의 각 픽셀의 그레이레벨 g를 최종 피팅함수 F(t)를 이용하여 다음과 같이 보정한다. g>=F(12)이면 보정값을 255로, g<= F(0)이면 보정값을 0으로, 그 외에는 보정값을 256*F-1(g)/12의 정수부분으로 한다.The fitting result in the first region is referred to as f 1 (t), and the fitting result in the second region is referred to as f 2 (t). Now make two fitting functions into one final fitting function F (t) by First, t is in the <= 4.5, the interval F (t) = f 1 ( t) and a, t> = 7.5 interval F (t) = f 2 ( t). In section 4.5 <t <7.5, F (t) = x * f 1 (t) + (1-x) f 2 (t). Here, x = (7.5-t) / 3 is defined. Since the function F (t) is a simple incremental function, the inverse function F -1 (g) is uniquely determined. Where g is the gray level. Now, the gray level g of each pixel of the X-ray image is corrected as follows using the final fitting function F (t). If g> = F (12), the correction value is 255. If g <= F (0), the correction value is 0. Otherwise, the correction value is an integer part of 256 * F- 1 (g) / 12.

도 6a 는 상기 보정 방식에 의하여 변환한 도 4 의 일예시도이다. 그런데, 상기 방식을 이용한 엑스선 영상의 보정에서는, 엑스선 발생장치의 조건(kVp, mA)에 따른 알루미늄 및 생체조직의 엑스선 흡수계수의 변화양상이 서로 차이를 보인다는 사실을 무시하였다. 따라서, 심각한 엑스선 촬영조건(kVp, mA)의 변화에 대해서는 보정효과가 저하된다. 그러나, 임상에서 사용하는 엑스선 촬영장비의 안정성이 날로 향상되고 있어 엑스선 촬영조건의 심각한 변화 가능성은 점차 낮아지고 있다.6A is an exemplary view of FIG. 4 converted by the correction scheme. However, in the correction of the X-ray image using the above method, the fact that the change patterns of the X-ray absorption coefficients of aluminum and biological tissues according to the conditions (kVp, mA) of the X-ray generator showed a difference was neglected. Therefore, the correction effect is lowered for the change of severe X-ray imaging conditions (kVp, mA). However, since the stability of X-ray imaging equipment used in clinical practice is improving day by day, the possibility of serious change in X-ray imaging conditions is gradually decreasing.

다음으로, 도 6a 에 도시한 바와 같이, 엑스선 영상의 요골 영역에 포함된 연부조직에 의한 엑스선 흡수효과를 제거하기 위하여 요골 부위에 직사각형 관심영역을 설정한다(22). 상기 관심영역의 크기는 250x150 픽셀이고, 요골 영역 좌우에 연부조직 영역이 포함되도록 한다.Next, as shown in FIG. 6A, a rectangular ROI is set at the radial area to remove the X-ray absorption effect by the soft tissue included in the radial area of the X-ray image (22). The size of the ROI is 250x150 pixels, and the soft tissue area is included on the left and right of the radial area.

이후, 관심영역 안의 요골 영역에서 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드를 계산한다(23).Thereafter, a background trend due to soft tissue is calculated in the radial area in the ROI (23).

연부조직에 의한 백그라운드 트렌드를 계산하는 방법의 이해를 돕기 위하여 도 6a 의 한 횡단선l에 해당하는 손목 단면을 도 6b 의 단면 A에 간략하게 도시하였다. 도 6b 의 A에서 안쪽의 어두운 부분은 요골(radius) 영역이고 바깥쪽의 밝은 부분은 연부조직 영역이다. 일반적으로, 요골과 같은 장골(long bone)의 단면은 근사적으로 원형에 가깝다. 따라서, 요골의 단면을 원형으로 단순화하여 설명하기로 한다. 도 6b 에 도시한 바와 같이, (단면 A) = (단면 A의 요골 영역을 연부조직으로 대체한 단면 B) + (단면 A의 요골 영역만을 추출한 단면 C) - (단면 C를 연부조직으로 대체한 단면 D)인 관계로 생각할 수 있다. 한편, 도 7a 에 도 6a 의 횡단선l에서의 그레이레벨 프로파일을 실선으로 도시하였다. 도 7a 에서 가로는 픽셀의 좌표이고 세로는 그레이레벨이다. 도 7a 에서 구간 a ~b , b ~c , c ~d 은 각각 횡단선l에서의 연부조직 구간, 요골 구간, 요골과 척골(ulna) 사이의 연부조직 구간이다.To assist in understanding how to calculate the background trend by soft tissue, a wrist cross-section corresponding to one transverse line l of FIG. 6a is briefly shown in cross-section A of FIG. 6b. In FIG. 6B, the inner dark part is the radial area and the outer bright part is the soft tissue area. In general, the cross section of a long bone, such as a radial, is approximately close to a circle. Therefore, the cross section of the radial will be described in simplified form. As shown in Fig. 6B, (section A) = (section B in which the radial area of section A is replaced by soft tissue) + (section C in which only radial area of section A is extracted)-(section C by soft tissue) It can be considered as a relationship having cross section D). On the other hand, in FIG. 7A, the gray level profile in the horizontal line l of FIG. 6A is shown by the solid line. In FIG. 7A, horizontal is a coordinate of a pixel and vertical is a gray level. In Figure 7a a period l ~ b l, b l ~ c l, c l ~ d l is the soft tissue section between the respective transversal l soft tissue region in a radial section, the radius and ulna (ulna).

도 7a 의 요골 구간 b ~c 에서, 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드를 정확하게 계산하는 것은 불가능하다. 따라서, 백그라운드 트렌드를 계산하기 위한 근사적인 방법을 사용한다. 본 발명에서 사용하는 방법은 연부조직 구간 a ~b 과 c ~d 의 그레이레벨 프로파일을 요골 구간 b ~c 로 내삽(interpolation)하여 백그라운드 트렌드로 설정하는 것이다. 내삽을 위해서는 도 2c 에 도시된 바와 같이 먼저 요골 영역의 백그라운드 트렌드를 계산하기 위한 미분 가능한 피팅 함수를 선택한다(231). 일반적으로, 피팅 함수로서 다항식이 적당하지만, 여기서는 좀더 제한을 가하여 4차 이하의 다항식 P(x) = C0+ C1 x+ C2 x 2+ C3 x 3+ C4 x 4를 피팅함수로 사용한다. 여기서 C0, C1, C2, C3, C4는 피팅 파라미터이다. 내삽은 연부조직 구간 a ~b 과 c ~d 에 있는 데이터를 상기 피팅 함수에 레벤버그-마르쿼트(Levenberg-Marquardt) 피팅 방법으로 피팅함으로써 이루어지고, 요골 구간에서의 내삽 결과를 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드로 설정한다. 즉, 요골에 인접한 연부조직 영역의 그레이레벨 프로파일을 상기 피팅함수로 요골 영역으로 내삽하여 백그라운드 트렌드로 설정한다(232). 이 과정을 상술한 설명을 정리하여 좀 더 상세히 살펴보면,상기 관심영역의 가로선 상에서 그레이레벨 프로파일을 얻는 과정, 상기 그레이레벨 프로파일에서 골 영역과 연부조직 영역을 분할하는 과정 및 상기 분할된 연부조직 영역의 그레이레벨 프로파일을 상기 피팅 함수로 상기 골 영역으로 내삽하여 그 내삽 결과를 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드로 설정하는 과정을 포함한다. 도 7a 의L1은 상기의 다항식으로 내삽하여 설정한 백그라운드 트렌드이다. 이 백그라운드 트렌드는 도 6b 의 B에 의한 그레이레벨 프로파일에 해당한다. 이제, 상기의 횡단선l을 관심영역 안의 모든 줄(row)로 이동하면서 백그라운드 트렌드를 계산한다.In the radial section b | ~ c | of FIG. 7a, it is impossible to accurately calculate the background trend by soft tissue. Therefore, we use an approximate method for calculating background trends. The method used in the present invention is to interpolate the gray level profiles of the soft tissue sections a | ~ b | and c | ~ d | to the radial section b | ~ c | to set the background trend. For interpolation, as shown in FIG. 2C, first, a differential fitting function for calculating a background trend of the radial area is selected (231). In general, a polynomial is appropriate as a fitting function, but with more restrictions, we fit a polynomial P ( x ) = C 0 + C 1 x + C 2 x 2 + C 3 x 3 + C 4 x 4, which is less than or equal to 4th order. Used as. Where C 0 , C 1 , C 2 , C 3 , C 4 are fitting parameters. Interpolation is achieved by fitting data from soft tissue sections a l ~ b l and c l ~ d l to the fitting function using the Levenberg-Marquardt fitting method, and softening the interpolation results in the radial section. Set as background trend by organization. In other words, the gray level profile of the soft tissue region adjacent to the radial region is interpolated into the radial region using the fitting function and set as a background trend (232). The above-described description of the process will be described in more detail. A process of obtaining a gray level profile on a horizontal line of the region of interest, dividing a bone region and a soft tissue region from the gray level profile, and Interpolating a gray level profile into the bone region with the fitting function and setting the interpolation result as a background trend by soft tissue. L 1 in FIG. 7A is a background trend set by interpolation with the polynomial described above. This background trend corresponds to the gray level profile by B in FIG. 6B. Now, the background line is calculated by moving the above-mentioned transverse line l to every row in the ROI.

상기에서 백그라운드 트렌드가 설정되었으면, 요골 영역의 그레이레벨에서 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드를 제거하여 요골의 골밀도 지수를 계산한다(24). 이 과정(24)을 좀 더 상세히 살펴보면, 상기 골 영역의 각 픽셀의 그레이레벨에서 상기 설정된 백그라운드 트렌드를 제거하는 과정, 상기 백그라운드 트렌드가 제거된 골 영역에서 그레이레벨의 평균값(<G>)을 계산하는 과정, 상기 관심영역 안에서 골의 평균 두께(2R)를 계산하는 과정 및 상기 골의 평균 두께(2R)의 절반(R)에 특정 상수(c0)를 곱한 값과 상기 그레이레벨의 평균값(<G>)을 더한 값을 골밀도 지수로 설정하는 과정을 포함한다.If the background trend is set in the above, the bone density index of the radius is calculated by removing the background trend due to soft tissue from the gray level of the radial area (24). In more detail, the process 24 removes the set background trend from the gray level of each pixel of the valley area, and calculates an average value <G> of gray levels in the valley area from which the background trend is removed. Calculating a mean thickness (2 R ) of the bones in the region of interest, and multiplying a half ( R ) of the average thickness (2 R ) of the bones by a specific constant (c 0 ) and the average value of the gray levels. ( <G> ) plus the value set to the bone mineral density index.

도 7b 에 백그라운드 트렌드를 제거한 그레이레벨 프로파일을 요골 구간 b ~c 에 한하여 도시하였다. 도 7b 의 그레이레벨 프로파일은 도 6b 의 C에 의한 그레이레벨 프로파일에서 D에 의한 그레이레벨 프로파일을 제거한 것과 근사적으로같다. 요골의 골밀도는 도 6b 의 C에 의한 그레이레벨 프로파일에 의해서 결정된다. 따라서, 구간 b ~c 에서, C에 의한 그레이레벨 프로파일의 평균 <G ㅣC >는 도 7b 의 그레이레벨 프로파일에 도 6b 의 D에 의한 그레이레벨 프로파일을 더함으로써 얻을 수 있다.The gray level profile the background removal of the trend is shown in Figure 7b only in radial section b ~ c l l. The gray level profile of FIG. 7B is approximately equal to the removal of the gray level profile by D from the gray level profile by C of FIG. 6B. The bone density of the radial is determined by the gray level profile by C of FIG. 6B. Therefore, in the interval b l c ~ l, the average of the gray level profile of the C <l G C> can be obtained by adding the gray level profile by D in Figure 6b to a gray level profile of Figure 7b.

상기 (수학식 1)에서G (n)은 도 7b 의 그레이레벨 프로파일이고,G ㅣD (n)은 D에 의한 그레이레벨 프로파일이고,n은 픽셀의 인덱스이다. 상기 (수학식 1)은 다음의 (수학식 2)와 같은 근사적인 적분식으로 표현된다.In Equation 1, G | (n) is the gray level profile of FIG. 7B, G | D (n) is a gray level profile by D, and n is an index of a pixel. Equation (1) is expressed by an approximate integral formula as shown in Equation (2) below.

상기 (수학식 2)에서x=(n-b )/(c -b )이고,는 변수 변환에 따른G (n)G ㅣD (n)의 변환 함수이다. 여기서,를 계산하기 위해서는 단면 D의 정확한 모양을 알아야 한다. 그러나, 엑스선 영상으로는 D의 정확한 모양을 알기가 불가능하다. 따라서, 요골의 단면 D가 해부학적으로 원에 가깝다는 사실을 바탕으로 하여 원으로 근사하고, 그 반경을r =(c -b )/2로 정의한다. 그러면 상기 (수학식 2)의<G ㅣC >는 다음의 (수학식 3)에 의하여 기술된다.In Equation (2), x = ( n -b | ) / (c | -b | ), And Is the transform function of G | (n) and G | D (n) according to the variable conversion. here, In order to calculate, we need to know the exact shape of section D. However, it is impossible to know the exact shape of D using X-ray images. Therefore, on the basis of the fact that the cross-section D of the radial anatomy is close to the circle, it is approximated as a circle and the radius is defined as r | = (c | -b | ) / 2. Then, <G | C > of Equation 2 is described by Equation 3 below.

상기 (수학식 3)에서c 0 는 상수이다.In Equation 3, c 0 is a constant.

이제, 상기 (수학식 3)을 관심영역 안의 모든 횡단선l에 대하여 계산한 후, 그 평균<G C >를 다음의 (수학식 4)와 같이 계산한다.Now, Equation 3 is calculated for every transverse line l in the region of interest, and then the average <G C > is calculated as Equation 4 below.

상기 (수학식 4)에서N은 관심영역 안의 가능한 횡단선 수이다.In Equation 4, N is the number of possible crossing lines in the ROI.

이제, 상기 (수학식 4)의<G C >는 요골 골밀도 지수가 된다. 상기 (수학식 4)를 요골 골밀도 측정에 사용하기 위해서는 먼저 상수c 0 를 결정해야 한다. 상수c 0 를 결정하기 위해서는, 충분한 수의 피험자에게서 획득한 손목 엑스선 영상을 이용한다. 각각의 손목 엑스선 영상에서, 일정한 요골 부위에 관심영역을 설정하여 상기 (수학식 4)의 첫째 항와 둘째 항의을 계산한다. 여기서,R은 관심영역 안에서 요골의 가로방향 평균 두께의 1/2에 해당한다. 그리고, 각각의 피험자는 요골의 동일 부위에서 DEXA를 이용한 골밀도값 BMD(g/㎠ 단위)를 측정한다. 이제, 상수c 0 는 BMD와<G>+c 0 R사이의 최소 제곱 피팅(least-squares fit) 오차가 최소가 되는 값으로 설정한다. 성인 여성 피험자 200인을 대상으로 한 최소 제곱 피팅으로 설정된 c0는 약 0.23이다.Now, <G C > in Equation 4 becomes the radial bone density index. In order to use Equation 4 for the measurement of radial bone density, the constant c 0 must first be determined. To determine the constant c 0 , wrist x-ray images obtained from a sufficient number of subjects are used. In each wrist X-ray image, the first term of Equation 4 And second protest Calculate Where R corresponds to half of the radial mean thickness of the radial within the region of interest. And each subject measures the BMD (g / cm <2> unit) of the bone density value using DEXA in the same site of a radial bone. Now, the constant c 0 is set to the value at which the least-squares fit error between BMD and <G> + c 0 R is minimum. C 0 , set to the least square fit for 200 adult female subjects, is about 0.23.

이제, 필요한 상수c 0 가 결정되었으므로 피험자의 요골 골밀도 지수는<G>+c 0 R에 의하여 계산한다. 일반적으로,<G>값은c 0 R값의 2배 이상이고, 피험자간R값의 표준편차는 4% 정도이다. 반면에, 피험자간<G>값의 표준편차는 40%에 이른다. 따라서, 골밀도 지수를<G>만으로 설정할 수도 있다.Now, since the necessary constant c 0 has been determined, the subject's radial bone mineral density index is calculated by <G> + c 0 R. In general, the <G> value is more than twice the value of c 0 R and the standard deviation of R values between subjects is about 4%. On the other hand, the standard deviation of <G> values between subjects is 40%. Therefore, the bone density index may be set to <G> only.

본 발명에 있어서의 요골의 골밀도 지수를 계산(24)을 위한 바람직한 다른 실시예를 살펴보면, 이하와 같다.Looking at another preferred embodiment for calculating the bone mineral density index of the radial in the present invention (24) is as follows.

상기에서 백그라운드 트렌드가 설정되었으면, 요골 영역의 그레이레벨에서 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드를 제거하여 요골의 골밀도 지수를 계산한다(24). 이 과정(24)을 좀 더 상세히 살펴보면, 상기 골 영역의 각 픽셀의 그레이레벨에서 상기 설정된 백그라운드 트렌드를 제거하는 과정, 상기 백그라운드 트렌드가 제거된 골 영역에서 그레이레벨의 평균값(<G>)을 계산하는 과정, 상기 관심영역 안에서, 골영역 횡단 길이의 가중평균(P)을 계산하는 과정 및 상기 가중 평균(P)에 특정 상수()를 곱한 값과 상기 그레이레벨의 평균값(<G>)을 더하여 골밀도 지수로 설정하는 과정을 포함한다.If the background trend is set in the above, the bone density index of the radius is calculated by removing the background trend due to soft tissue from the gray level of the radial area (24). In more detail, the process 24 removes the set background trend from the gray level of each pixel of the valley area, and calculates an average value <G> of gray levels in the valley area from which the background trend is removed. And calculating a weighted average P of bone cross section lengths within the region of interest, and a specific constant for the weighted average P And adding the value multiplied by) and the average value of the gray levels ( <G> ) to set the BMD.

도 7b 에 백그라운드 트렌드를 제거한 그레이레벨 프로파일을 요골 구간 b ~c 에 한하여 도시하였다. 도 7b 의 그레이레벨 프로파일은 도 6b 의 C에 의한 그레이레벨 프로파일에서 D에 의한 그레이레벨 프로파일을 제거한 것과 근사적으로 같다. 관심영역 안에서, 요골의 골량은 도 6b 의 C에 의한 그레이레벨 프로파일의 합에 의해서 결정된다. 따라서, 구간 b ~c 에서, C에 의한 그레이레벨 프로파일의 합()은 도 7b 의 그레이레벨 프로파일의 합에 도 6b 의 D에 의한 그레이레벨 프로파일의 합을 더함으로써 얻을 수 있다.The gray level profile the background removal of the trend is shown in Figure 7b only in radial section b ~ c l l. The gray level profile of FIG. 7B is approximately equal to the removal of the gray level profile by D from the gray level profile by C of FIG. 6B. Within the region of interest, the bone mass of the radius is determined by the sum of the gray level profiles by C in FIG. 6B. Therefore, the interval from b ~ c l l, the sum of the gray level profile of the C ( ) Can be obtained by adding the sum of the gray level profiles by D in FIG. 6B to the sum of the gray level profiles in FIG. 7B.

상기 (수학식 5)에서은 도 7b 의 그레이레벨 프로파일이고,은 D에 의한 그레이레벨 프로파일이고,n은 픽셀의 인덱스이다. 상기 (수학식 5)에서,을 계산하기 위해서는 단면 D에 의한 그레이레벨 프로파일을 알아야 하고, 이 그레이레벨 프로파일을 알기 위해서는 단면 D의 정확한 모양을 알아야 한다. 그러나, 엑스선 영상으로는 D의 정확한 모양을 알기가 불가능하다. 따라서, 요골의 단면 D가 해부학적으로 원에 가깝다는 사실을 바탕으로 하여 원으로 근사하고, 그지름을로 생각한다. 그러면 상기 (수학식 5)의는 다음의 (수학식 6)으로 근사할 수 있다.In Equation 5 above Is the gray level profile of Figure 7b, Is the gray level profile by D, and n is the index of the pixel. In Equation 5, In order to calculate, the gray level profile by cross section D must be known, and the exact shape of cross section D must be known to know this gray level profile. However, it is impossible to know the exact shape of D using X-ray images. Therefore, on the basis of the fact that the cross section D of the radial anatomy is close to the circle, I think. Then the expression (5) Can be approximated by the following equation (6).

상기 (수학식 6)에서는 상수이다.In Equation 6 above Is a constant.

이제, 상기 (수학식 6)을 관심영역 안의 모든 횡단선l에 대하여 계산한 후, 그 합을 다음의 (수학식 7)과 같이 계산한다.Now, Equation 6 is calculated for all the transversal lines l in the ROI, and the sum is calculated as Equation 7 below.

상기 (수학식 7)의 좌변이 관심영역 안에서의 요골 골량 지수가 된다.The left side of Equation (7) is the radial bone mass index in the region of interest.

이제, 상기 (수학식 7)의 좌.우변을 관심영역 안에서의 골영역 면적()으로 나누면 그 값이 요골 골밀도 지수가 된다.Now, the left and right sides of Equation (7) represent the area of the bone region in the region of interest ( ) Divided by the radius BMD Becomes

상기 (수학식 8)를 요골 골밀도 측정에 사용하기 위해서는 먼저 상수를 결정해야 한다. 상수를 결정하기 위해서는, 충분한 수의 피험자에게서 획득한손목 엑스선 영상을 이용한다. 각각의 손목 엑스선 영상에서, 일정한 요골 부위에 관심영역을 설정하여 상기 (수학식 8)의 첫째 항()과 둘째 항의 상수를 제외한 부분()을 계산한다. 여기서, 둘째 항의P는 형태로 바꿔 쓸 수 있어, 상기 설명한 골영역 횡단 길이의 가중 평균을 나타낸다. 일반적으로, 가중 평균은 단순 평균과 큰 차이를 보이지 않기 때문에P를 관심영역 안에서의 평균값, 즉, 관심영역 안에서의 골 영역의 평균 횡단 길이로 설정할 수도 있다. 그리고, 각각의 피험자는 요골의 동일 부위에서 DEXA를 이용한 골밀도값 BMD(g/㎠ 단위)를 측정한다. 이제, 상수는 BMD와사이의 최소 제곱 피팅(least-squares fit) 오차가 최소가 되는 값으로 설정한다. 성인 여성 피험자 200인을 대상으로 한 최소 제곱 피팅으로 설정된는 약 0.10이다.In order to use the above Equation 8 for the measurement of radial bone density, Must be determined. a constant In order to determine, a wrist X-ray image obtained from a sufficient number of subjects is used. In each wrist X-ray image, a region of interest is set at a predetermined radial region, and the first term of Equation 8 ) And the second term constant Except for ( Calculate Where P in the second term It can be rewritten in form and shows the weighted average of the above-described bone region transverse lengths. In general, weighted averages do not differ significantly from simple averages, so P It can also be set to the average value of, i.e., the average transverse length of the valley area within the region of interest. And each subject measures the BMD (g / cm <2> unit) of the bone density value using DEXA in the same site of a radial bone. Now, the constant With the BMD Set the least-squares fit error to the minimum value. Set to a least squares fit for 200 adult female subjects Is about 0.10.

이제, 필요한 상수가 결정되었으므로 피험자의 요골 골밀도 지수는에 의하여 계산한다. 일반적으로,<G>값은값의 2배 이상이고, 피험자간P값의 표준편차는 4% 정도이다. 반면에, 피험자간<G>값의 표준편차는 40%에 이른다. 따라서, 골밀도 지수를<G>만으로 설정할 수도 있다.Now, the constants needed Was determined, the radial bone mineral density index of the subject Calculate by In general, the <G> value should be More than twice the value, the standard deviation of the P value between the subjects is about 4%. On the other hand, the standard deviation of <G> values between subjects is 40%. Therefore, the bone density index may be set to <G> only.

상술한 바와 같이 본 발명의 구체적인 예를 보였는데, 여기서 사용하는 수치들이나 영상들은 본 발명에 의한 방법의 성능 향상을 위하여 달라질 수 있다. 본 발명의 핵심은 엑스선 영상을 이용하여 골밀도를 측정하고자 할 때, 골 영역에 포함된 연부조직에 의한 엑스선 흡수효과를 제거하여 골의 밀도를 측정하는 것이다. 기존의 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정에서는 골영상에 포함된 연부조직의 엑스선 흡수효과를 제거하지 않았기 때문에 많은 오차요인이 존재하였다. 본 발명에서는 골 주위에 있는 연부조직의 그레이레벨 프로파일을 골 영역으로 내삽한 후, 골 영역의 그레이레벨 프로파일에서 상기 내삽한 연부조직 그레이레벨 프로파일을 제거하였다. 그리고, 뼈의 크기 및 모양에 의한 오차를 보정하기 위하여 뼈의 단면을 원형으로 모델링하는 방법을 도입하였다.As described above, specific examples of the present invention have been shown. The numerical values or images used herein may be changed to improve the performance of the method of the present invention. The core of the present invention is to measure the bone density by removing the X-ray absorption effect by the soft tissue contained in the bone area when trying to measure the bone density using the X-ray image. In the measurement of bone density using conventional X-ray images, many error factors exist because the X-ray absorption effect of soft tissues included in bone images was not removed. In the present invention, after interpolating the gray level profile of the soft tissue around the bone into the bone region, the interleaved soft tissue gray level profile was removed from the gray level profile of the bone region. In addition, a method of modeling a cross section of the bone in a circular shape was introduced in order to correct an error due to the size and shape of the bone.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.As described above, the method of the present invention may be implemented as a program and stored in a recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.) in a computer-readable form.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary knowledge.

상기와 같은 본 발명은, 엑스선 영상을 이용하여 골밀도를 측정하고자 할 때, 골 영역에 포함된 연부조직에 의한 엑스선 흡수 효과를 제거하여 골의 밀도를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above, when trying to measure the bone density using the X-ray image, there is an effect that can accurately measure the density of the bone by removing the X-ray absorption effect by the soft tissue included in the bone area.

Claims (18)

골밀도를 측정하기 위한 골밀도 측정 시스템에 적용되는 골밀도 측정 방법에 있어서,In the bone density measuring method applied to the bone density measuring system for measuring bone density, 엑스선 골영상을 획득하는 제 1 단계;A first step of obtaining an X-ray bone image; 상기 획득한 엑스선 골영상에 관심영역을 설정하는 제 2 단계;Setting a region of interest in the acquired X-ray bone image; 상기 설정된 관심영역 내의 골 영역에서, 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드를 계산하는 제 3 단계; 및Calculating a background trend due to soft tissue in the bone region within the set region of interest; And 상기 관심영역 내의 골 영역에서, 상기 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드를 제거하여 골밀도 지수를 계산하는 제 4 단계A fourth step of calculating a bone mineral density index by removing a background trend caused by the soft tissue in the bone region in the region of interest 를 포함하는 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법.Bone density measurement method using an x-ray image comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 단계는,The first step is, 엑스선 영상의 획득 조건에 의한 엑스선 영상 특성 변화를 보정하고 각 픽셀에서의 엑스선 흡수량을 정량화하기 위하여, 방사상 스텝웨지와 골밀도를 측정하려는 골(뼈)부위를 함께 촬영한 엑스선 영상을 획득하는 제 5 단계; 및A fifth step of acquiring an X-ray image of a radial step wedge and a bone (bone) to measure bone density in order to correct changes in X-ray image characteristics due to acquisition conditions of the X-ray image and to quantify the amount of X-ray absorption at each pixel. ; And 상기 방사상 스텝웨지의 각 단계별 두께와 그레이레벨 데이터를 이용하여 전체 엑스선 영상을 보정하는 제 6 단계A sixth step of correcting the entire X-ray image using the thickness of each step of the radial step wedge and gray level data; 를 포함하는 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법.Bone density measurement method using an x-ray image comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 단계는,The second step, 상기 획득한 엑스선 골영상 중에서 골 영역 좌우에 연부조직 영역을 포함하도록 관심영역을 설정하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법.The bone density measurement method using the X-ray image, characterized in that the region of interest is set to include the soft tissue region on the left and right of the bone region of the obtained X-ray bone image. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제 3 단계는,The third step, 상기 골 영역의 백그라운드 트렌드를 계산하기 위한 피팅 함수를 선택하는 제 7 단계; 및A seventh step of selecting a fitting function for calculating a background trend of the valley area; And 상기 골 영역에 인접한 상기 연부조직 영역의 그레이레벨 프로파일을 상기 선택된 피팅함수로 상기 골 영역으로 내삽하여 백그라운드 트렌드로 설정하는 제 8 단계An eighth step of interpolating the gray level profile of the soft tissue region adjacent to the bone region into the bone region with the selected fitting function and setting it as a background trend; 를 포함하는 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법.Bone density measurement method using an x-ray image comprising a. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제 8 단계는,The eighth step, 상기 관심영역에서 그레이레벨 프로파일을 얻는 제 9 단계;A ninth step of obtaining a gray level profile in the region of interest; 상기 그레이레벨 프로파일에서 골 영역과 연부조직 영역을 분할하는 제 10 단계; 및Dividing a bone region and a soft tissue region in the gray level profile; And 상기 분할된 연부조직 영역의 그레이레벨 프로파일을 상기 피팅 함수로 상기 골 영역으로 내삽하여 그 내삽 결과를 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드로 설정하는 제 11 단계An eleventh step of interpolating the gray level profile of the divided soft tissue region into the bone region by the fitting function and setting the interpolation result as a background trend by the soft tissue; 를 포함하는 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법.Bone density measurement method using an x-ray image comprising a. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 피팅 함수는,The fitting function is 4차 이하의 다항식인 것을 특징으로 하는 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법.Bone density measurement method using an X-ray image, characterized in that the polynomial of the fourth order or less. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 다항식 피팅은,The polynomial fitting, 레벤버그-마르쿼트(Levenberg-Marquardt) 피팅 방법으로 피팅하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법.Bone density measurement method using an X-ray image, characterized in that the fitting by Levenberg-Marquardt fitting method. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제 4 단계는,The fourth step, 상기 골 영역의 각 픽셀의 그레이레벨에서 상기 설정된 백그라운드 트렌드를 제거하는 제 9 단계;A ninth step of removing the set background trend from the gray level of each pixel of the valley area; 상기 백그라운드 트렌드가 제거된 골 영역에서 그레이레벨의 평균값(<G>)을 계산하는 제 10 단계;A tenth step of calculating an average value <G> of gray levels in the valley area from which the background trend is removed; 상기 관심영역 안에서 골의 평균 두께(2R)를 계산하는 제 11 단계; 및An eleventh step of calculating an average thickness of the bones 2 R in the region of interest; And 상기 골의 평균 두께(2R)의 절반(R)에 특정 상수(c 0 )를 곱한 값과 상기 그레이레벨의 평균값(<G>)을 더하여 골밀도 지수로 설정하는 제 12 단계Step 12 In addition to the specific constants (c 0) the value obtained by multiplying the mean value (<G>) of the gray levels in half (R) of the average thickness (R 2) of the goal set to the bone mineral density factor 를 포함하는 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법.Bone density measurement method using an x-ray image comprising a. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 12 단계의 특정 상수(c 0 )를 0으로 설정하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법.And a specific constant c 0 of the twelfth step is set to zero. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 12 단계의 특정 상수(c 0 )는,The specific constant c 0 of the twelfth step is 골밀도 계측장비로 측정한 골밀도와 상기 골밀도 지수(<G> + c 0 R) 사이의 최소 제곱 피팅 오차가 최소가 되는 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법.A method for measuring bone density using an X-ray image, characterized in that the minimum square fitting error between the bone density measured by the bone density measuring device and the bone density index ( <G> + c 0 R ) is set to a minimum value. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제 4 단계는,The fourth step, 상기 골 영역의 각 픽셀의 그레이레벨에서 상기 설정된 백그라운드 트렌드를 제거하는 제 9 단계;A ninth step of removing the set background trend from the gray level of each pixel of the valley area; 상기 백그라운드 트렌드가 제거된 골 영역에서 그레이레벨의 평균값(<G>)을 계산하는 제 10 단계;A tenth step of calculating an average value <G> of gray levels in the valley area from which the background trend is removed; 상기 관심영역 안에서 골영역 횡단 길이의 가중평균(P)을 계산하는 제 11 단계; 및An eleventh step of calculating a weighted average P of bone cross sections in the region of interest; And 상기 가중평균(P)에 특정 상수(c 0 )를 곱한 값과 상기 그레이레벨의 평균값(<G>)을 더하여 골밀도 지수로 설정하는 제 12 단계A twelfth step of setting the bone density index by adding the weighted average P multiplied by a specific constant c 0 and an average value <G> of the gray levels; 를 포함하는 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법.Bone density measurement method using an x-ray image comprising a. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제 11 단계의 관심영역 안에서 골영역 횡단 길이의 가중평균(P)을 관심영역 안에서의 골영역의 평균 횡단 길이로 설정하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법.The bone density measurement method using the X-ray image, characterized in that the weighted average ( P ) of the bone cross-section length in the region of interest of the eleventh step is set to the average cross-sectional length of the bone region in the region of interest. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제 11 단계의 관심영역 안에서 골영역 횡단 길이의 가중평균(P)을 (관심영역 안에서, 골영역의 횡단 길이의 제곱의 합)/(관심영역 안에서, 골영역의 횡단 길이의 합)으로 설정하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법.In the eleventh step of the region of interest, the weighted average P of bone cross sections is set to (sum of squares of cross sections of bone regions in the region of interest) / (sum of cross lengths of bone regions in the region of interest). Bone density measurement method using an x-ray image, characterized in that. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제 12 단계의 특정 상수(c 0 )를 0으로 설정하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법.And a specific constant c 0 of the twelfth step is set to zero. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제 12 단계의 특정 상수(c 0 )는,The specific constant c 0 of the twelfth step is 골밀도 계측장비로 측정한 골밀도와 상기 골밀도 지수(<G> + c 0 P) 사이의 최소 제곱 피팅 오차가 최소가 되는 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법.A method for measuring bone density using an X-ray image, characterized in that the minimum square fitting error between the bone density measured by a bone density measuring device and the bone density index ( <G> + c 0 P ) is set to a minimum value. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 골밀도 계측장비는,The bone density measuring equipment, DEXA(dual energy x-ray absorptiometry)인 것을 특징으로 하는 엑스선 영상을 이용한 골밀도 측정 방법.BEX measurement method using an X-ray image, characterized in that DEXA (dual energy x-ray absorptiometry). 프로세서를 구비한 골밀도 측정 시스템에,In a bone density measurement system equipped with a processor, 엑스선 골영상을 획득하는 제 1 기능;A first function of acquiring X-ray bone images; 상기 획득한 엑스선 골영상에 관심영역을 설정하는 제 2 기능;A second function of setting a region of interest in the acquired X-ray bone image; 상기 설정된 관심영역 내의 골 영역에서, 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드를 계산하는 제 3 기능; 및A third function of calculating a background trend due to soft tissue in the bone region within the set region of interest; And 상기 관심영역 내의 골 영역에서, 상기 연부조직에 의한 백그라운드 트렌드를 제거하여 골밀도 지수를 계산하는 제 4 기능A fourth function of calculating a bone mineral density index by removing a background trend caused by the soft tissue in the bone region in the region of interest 을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing this. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 제 3 기능은,The third function, 상기 골 영역의 백그라운드 트렌드를 계산하기 위한 피팅 함수를 선택하는 제 5 기능; 및A fifth function of selecting a fitting function for calculating a background trend of the valley area; And 상기 골 영역에 인접한 상기 연부조직 영역의 그레이레벨 프로파일을 상기 선택된 피팅함수로 상기 골 영역으로 내삽하여 백그라운드 트렌드로 설정하는 제 6 기능A sixth function of interpolating the gray level profile of the soft tissue area adjacent to the bone area into the bone area with the selected fitting function as a background trend 을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing this.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100886484B1 (en) * 2008-02-15 2009-03-05 주식회사 오스테오시스 Method and system for measuring bone density
KR100903589B1 (en) * 2007-10-26 2009-06-23 한국기초과학지원연구원 Apparatus for analyzing image of Magnetic Resonance Imager and method for the same
KR100952635B1 (en) * 2009-10-15 2010-04-13 한국생산기술연구원 Method for determining failure load of bone
KR101025165B1 (en) * 2009-05-14 2011-03-31 이종인 Calculating method of the dose Indicator for digital radiography
US8007171B2 (en) 2008-12-04 2011-08-30 Electronics And Telecommunications Research Institute Method and support device for measuring jawbone mineral density
US8870567B2 (en) 2012-01-31 2014-10-28 Infinitt Healthcare Co. Ltd. Method for determining position of orthodontics mini-screw and apparatus thereof
CN112089429A (en) * 2020-09-18 2020-12-18 重庆邮电大学 Deep learning algorithm-based bone densitometer diagnosis system
CN113491526A (en) * 2020-04-07 2021-10-12 辽宁开普医疗系统有限公司 Bone density correction and measurement method based on DR system

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101254446B1 (en) * 2011-07-27 2013-04-16 심순임 Method of obtaining x-ray image data and system for the same
KR102214436B1 (en) * 2019-03-13 2021-02-08 부산대학교병원 Method for predicting fracture of bone density distribution with dual-energy x-ray absorption
US11357645B2 (en) * 2020-04-17 2022-06-14 Warsaw Orthopedic, Inc. Implant with graded radiopacity calibration feature

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5915036A (en) * 1994-08-29 1999-06-22 Eskofot A/S Method of estimation
US5984870A (en) * 1997-07-25 1999-11-16 Arch Development Corporation Method and system for the automated analysis of lesions in ultrasound images
KR20000056709A (en) * 1999-02-25 2000-09-15 정선종 An alternative method for grading osteoporosis using the radius bone Roentgen photograph
KR100333680B1 (en) * 1999-06-11 2002-04-24 오길록 Method for constructing a trabecular index using trabecular pattern and method for estimating bone mineral density
KR100343777B1 (en) * 1999-12-10 2002-07-20 한국전자통신연구원 Method for calibrating trabecular index using sawtooth-shaped rack

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100903589B1 (en) * 2007-10-26 2009-06-23 한국기초과학지원연구원 Apparatus for analyzing image of Magnetic Resonance Imager and method for the same
KR100886484B1 (en) * 2008-02-15 2009-03-05 주식회사 오스테오시스 Method and system for measuring bone density
US8007171B2 (en) 2008-12-04 2011-08-30 Electronics And Telecommunications Research Institute Method and support device for measuring jawbone mineral density
KR101025165B1 (en) * 2009-05-14 2011-03-31 이종인 Calculating method of the dose Indicator for digital radiography
KR100952635B1 (en) * 2009-10-15 2010-04-13 한국생산기술연구원 Method for determining failure load of bone
US8870567B2 (en) 2012-01-31 2014-10-28 Infinitt Healthcare Co. Ltd. Method for determining position of orthodontics mini-screw and apparatus thereof
CN113491526A (en) * 2020-04-07 2021-10-12 辽宁开普医疗系统有限公司 Bone density correction and measurement method based on DR system
CN113491526B (en) * 2020-04-07 2023-12-05 辽宁开普医疗系统有限公司 Bone density correction and measurement method based on DR system
CN112089429A (en) * 2020-09-18 2020-12-18 重庆邮电大学 Deep learning algorithm-based bone densitometer diagnosis system
CN112089429B (en) * 2020-09-18 2023-09-26 重庆邮电大学 Bone densitometer diagnostic system based on deep learning algorithm

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Publication number Publication date
KR100479207B1 (en) 2005-03-28

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