WO1993024055A1 - Method of quantitative determination of bone salt with ct equipment - Google Patents

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WO1993024055A1
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bone mineral
scan
blood
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Inventor
Makoto Gohno
Tetsuya Horiuchi
Original Assignee
Ge Yokogawa Medical Systems, Ltd.
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    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/505—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of bone
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    • A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating thereof
    • A61B6/582—Calibration
    • A61B6/583—Calibration using calibration phantoms

Definitions

  • the present invention relates to a method for quantitatively measuring bone mineral in a CT scanner. More specifically, a water equivalent substance (a substance having an X-ray transmittance equivalent to water) is replaced with a bone mineral equivalent reference substance (an X-ray transmittance is equivalent to bone mineral). Scan multiple samples with different ratios of the same reference material) together with the target site, and refer to the CT values (CT number) of the multiple samples with different densities of the bone mineral equivalent reference material to determine the target site.
  • CT values CT number
  • Quantitative measurement of bone mineral is used for diagnosis of osteoporosis and the like.
  • the phantom ⁇ contains a plurality of sample rods S 1 in which a water equivalent substance having an X-ray transmittance equivalent to water and a bone mineral equivalent reference substance having an X-ray transmittance equivalent to bone mineral are mixed at different ratios. , S 2,... are loaded.
  • a regression line e that shows the relationship between the T value and the bone mineral density of the bone mineral equivalent reference material as shown in Fig. 9 is calculated.
  • the X axis is bone mineral density and the y axis is CT value.
  • the CT value of the target bone marrow in the cross-sectional image data is detected.
  • the bone mineral density of bone marrow is calculated based on the CT value and the regression line e.
  • the bone mineral density calculated based on the regression line e may be inconsistent with the fact.
  • the regression line of the scan with the tube voltage of the X-ray tube set at 80 kV is e80
  • the CT value of the bone marrow is Aq80
  • the bone mineral density obtained therefrom is x80.
  • the regression line by scanning at a voltage of 140 kV be e 140
  • the CT value of the bone marrow be A q 140
  • the bone mineral density obtained from them be x 140.
  • the bone mineral density Xt force which should be constant irrespective of the difference in tube voltage, becomes X80 and X140, and does not become constant. Such a result is considered to include some error factors.
  • one of the error factors is a decrease in CT value due to fat.Assuming the decrease in CT value due to fat as af, the deviation of bone mineral density measurement at each tube voltage from the original bone mineral density Xt is calculated. When calculated, it should be x80> xl40, as shown in Figure 11. This is inconsistent with the results shown in FIG. Therefore, the calculation of bone mineral density as shown in Fig. 10 seems to have some error factors other than fat, but it was not clear what the error factors were. Therefore, it was not possible to eliminate the error factors due to fat. Disclosure of the invention
  • an object of the present invention is to provide a method for quantitatively measuring bone mineral which has been improved so as to obtain a bone mineral density more suited to the actual situation.
  • the method for quantitatively measuring bone mineral in the CT apparatus is based on a method in which a water equivalent substance (a substance having an X-ray transmittance equivalent to water) and a bone mineral equivalent reference substance (a reference substance having an X-ray transmittance equivalent to bone mineral) are used. Scans a plurality of samples mixed at different ratios together with the target site, and determines the bone mineral density at the target site by referring to the CT values of the samples having different densities of the bone mineral equivalent reference material.
  • the CT value due to the water equivalent substance was calculated for each sample CT value of each sample having a different density of bone mineral equivalent reference material from the CT value of the blood in the cross-sectional image data obtained by scanning.
  • the corrected CT value of each sample is calculated by replacing the CT value of a blood equivalent reference material (a reference material having an X-ray transmittance equivalent to that of blood), and the bone of the target site is calculated based on the corrected CT value of each sample.
  • Determine salt density It is an aspect of the configuration of.
  • Another quantitative measurement method of bone mineral in the CT apparatus of the present invention is to measure the X-ray tube voltage.
  • a plurality of scans with different densities were performed, and for each CT value in each scan of each sample having a different density of the bone mineral equivalent reference material, the CT value attributed to the water equivalent material included in those CT values was calculated.
  • the corrected CT value of each sample in each scan was calculated by substituting the CT value of blood or blood equivalent reference material in the cross-sectional image data obtained by the scan, and the corrected CT value and bone mineral density in each scan were calculated. Determine the relationship between the bone mineral density of the reference material and use these relationships and the CT value of the target site by each scan to determine the bone mineral density of the target site while correcting the deviation of the CT value of the target site. It is characterized by the following.
  • a CT value caused by the water equivalent material among the CT values can be obtained by scanning. Calculate the corrected CT value of each sample replaced with the CT value of the blood or the CT value of the blood equivalent reference material in the cross-sectional image data.
  • the corrected CT value of each sample is a value corrected with blood or a blood equivalent reference material so as to more accurately reproduce the soft tissue serving as the target site.
  • a corrected CT value is obtained by a plurality of tube voltages, and a bone mineral density at a target site is determined while correcting a CT value shift due to fat or the like, whereby a more accurate bone mineral density value is obtained. Can be obtained.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a processing procedure of the method for quantitatively measuring bone mineral according to the present invention.
  • FIG. 2 is an exemplary view of a phantom used in the present invention.
  • FIG. 3 is an illustration of a cross-sectional image according to the present invention.
  • FIG. 4 is an illustration of a regression line according to the present invention.
  • FIG. 5 is an illustration of a regression line according to the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of another method according to the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram of an apparatus for performing the method for quantitatively measuring bone mineral according to the present invention.
  • FIG. 8 is an exemplary view of a phantom for quantitative measurement of bone mineral.
  • FIG. 9 is an illustration of a regression line obtained by a conventional method for quantitatively measuring bone mineral.
  • FIG. 10 is an exemplary diagram of a regression line obtained by a conventional method for quantitatively measuring bone mineral.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram of an error due to fat in the method for quantitatively measuring bone mineral.
  • FIG. 7 is a block diagram of a CT apparatus 1 for performing the method for quantitatively measuring bone mineral according to one embodiment of the present invention.
  • the X-ray tube 3 and the detector 4 are housed in a gantry 2 and are rotated integrally by a gantry rotating device 7.
  • the detector 4 detects the X-ray intensity transmitted through the subject K.
  • the X-ray generation control circuit 5 is connected to the X-ray tube 3 and controls the generation and pause of X-rays and the tube voltage of the X-ray tube.
  • the detector control circuit 6 controls the timing at which the detector 4 operates.
  • the table 8 carries the subject K and is moved linearly by the table moving device 9.
  • the data collection device 10 collects the projection data from the detector 4.
  • the image reconstruction device 11 performs image reconstruction based on the projection data of the data collection device 10 and outputs cross-sectional image data.
  • the bone mineral measuring device 12 performs a process according to the present invention, which will be described later, based on the cross-sectional image data obtained by the image reconstruction device 11, and measures the bone mineral density at the target site.
  • the data storage device 13 stores the cross-sectional image data of the image reconstruction device 11 and the data measured by the bone mineral measurement device 12.
  • the display device 14 displays a cross-sectional image based on the cross-sectional image data of the image reconstructing device 11, and displays the bone mineral density at the target site based on the data measured by the bone mineral measuring device 12. indicate.
  • the system controller 20 includes an X-ray generation control circuit 5, a detector control circuit 6, a gantry rotating device 7, a table moving device 9, a data collection device 10, an image reconstruction device 11, a bone mineral measuring device 1. 2. Send and receive necessary signals to / from data storage device 13 and display device 14.
  • the operating device 30 is Command or the like.
  • FIG. 2 is an exemplary view of a phantom used for quantitative measurement of bone mineral according to one embodiment of the present invention.
  • This phantom P consists of multiple sample rods S 1, S 2, in which a water equivalent substance with an X-ray transmittance of water and a bone mineral equivalent reference material with an X-ray transmittance of bone mineral are mixed at different ratios. ... can be loaded.
  • sample rod S1 is the lowest density sample rod
  • the bone mineral equivalent reference material has a density of OmgZc c (ie only water equivalents).
  • the bone mineral equivalent reference material is, for example, calcium hydroxyapatite, potassium hydrogen phosphate, calcium carbonate and the like. Further, the phantom P is equipped with a sample rod Sr of a blood equivalent reference substance having the same X-ray transmittance as blood.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a method for quantitatively measuring bone mineral according to one embodiment of the present invention.
  • the target portion is the third lumbar vertebra.
  • step D1 a scan is performed for the set scan cross section, and cross section image data is obtained.
  • FIG. 3 shows an example of a cross-sectional image based on the cross-sectional image data.
  • h shows the image of the contour of the lumbar region
  • q shows the image of the third lumbar vertebra.
  • R indicates an image of the aorta.
  • step D2 CT values Al, A2,... Of sample rods SI, S2,.
  • step D3 the CT value of blood or blood equivalent reference material is detected. That is, the CT value Ar of either the blood r of the aorta or the sample port Sr of the blood equivalent reference substance in the cross-sectional image data is detected.
  • the sample rod Sr is unnecessary.
  • step D5 the corrected CT value and the bone mineral density of the bone mineral equivalent reference material are calculated from the calculated corrected CT value B1, B2, ... and the density pl, p2, ... of the known bone mineral equivalent reference material.
  • the regression line F: y H + G ⁇ X as shown in Fig. 4 showing the relationship with the density is calculated by the least square method or the like.
  • the X axis is bone mineral density and the y axis is CT value. Note that the y-axis intercept H coincides with the CT value Ar in the error range, and G is the slope of the straight line.
  • step D6 the CT value Aq of the third lumbar vertebra q is detected.
  • Step D7 the bone mineral density of the third lumbar vertebra q is calculated from the CT value Aq of the third lumbar vertebra Q and the regression line F.
  • the deviation of the bone mineral density X due to the difference in the tube voltage is smaller than the conventional method, and the bone mineral density measurement can be performed with higher accuracy.
  • AQ80 is the CT value of the target site (third lumbar vertebra q) by the scan.
  • X80 is the bone mineral density obtained from them.
  • H80, G80, H140, and G140 indicate the y-axis intercept and the slope of the regression lines F80, F140, respectively.
  • the two-dot chain The regression lines f80 and f140 of the lines were calculated using the CT value Ai of each sample as is, without using the corrected CT value Bi of each sample, for comparison. e 80 and el 40 (see Fig. 9).
  • Steps D1 to D7 the difference between the bone mineral densities X80 and X140 due to the difference in the tube voltage was smaller than before. As described above, the error is small regardless of the measurement at any tube voltage, and the bone mineral density measurement can be performed with higher accuracy by correcting the blood-caused error factor.
  • step D2 and step D3 may be reversed, and these may be between step D1 and step D4.
  • step D6 may be in any order as long as it is between step D1 and step D7.
  • the phantom P was loaded with a sample port Sf of a fat equivalent reference substance in addition to the sample ports Sr, S2, ... of the blood equivalent reference substance. Use things.
  • the phantom P is laid under the waist of the subject K, a scan section is set in the third lumbar vertebra, and the operator gives an instruction for quantitative measurement of bone mineral from the operating device 30. This process is executed.
  • Step D1 is performed with two different tube voltages E1 and E2.
  • two different cross-sectional image data are obtained by scanning the set scan cross section with two different tube voltages E 1 and E 2. These two scans are preferably performed at time intervals close to each other in order to reduce the displacement between the two images.
  • Step D3 for detecting the CT value of blood or a blood equivalent reference material for the two kinds of cross-sectional image data is performed. That is, the CT value A r 1 of either the aorta r or the sample rod S r of the blood equivalent reference substance is detected from the cross-sectional image data at the tube voltage E 1, and the CT value A r is similarly determined at the tube voltage E 2. Detect 2 When detecting the CT value of the blood in the aorta r, the sample port S r of the blood equivalent reference material is unnecessary.
  • / 0 i is the density of the bone mineral equivalent reference material of sample rod S i, and is the density / 01 of the water equivalent material, ie, sample rod S 1.
  • Step D 6 is performed for the two types of cross-sectional images. That is, the CT values Aq1 and Aq2 of the third lumbar vertebra Q as the target site are detected for each image.
  • Step D70 is executed instead of Step D7. That is, the intercepts HI and H2 and the gradients Gl and G2 of the two regression lines, the CT values Af1 and Af2 of the sample rod Sf of the fat equivalent reference substance in the two kinds of cross-sectional images, the aorta r, or the blood From the CT values A r 1 and A r 2 of the two cross-sectional images of the sample port S r of the equivalent reference substance and the CT values Aq 1 and Aq 2 of the target site in the two cross-sectional images, the blood And the bone mineral density X of the target site corrected for the shift due to fat as follows: ": tij" 3.
  • H 1 and H 2 may be used instead of A rl and Ar 2.
  • an error factor due to blood is corrected, thereby enabling an error factor due to fat to be corrected, and a highly accurate bone mineral density measurement in which both error factors are corrected becomes possible.
  • the CT value excluding the effect of fat is Aq1-af, Aq2-af, which satisfies the two regression lines Assuming that the correct bone mineral density is X, the following equation holds.
  • Step D2 and Step D3 may be reversed, and these may be between Step D1 and Step D4.
  • step D6 and step D60 may be interchanged, and these may be in any order as long as they are between step D1 and step D70.
  • the processing is performed for two different tube voltages in each step. First, steps D1 to D60 are performed with one tube voltage, and then steps D1 to D60 are performed with another tube voltage. D60 may be executed, and then step 70 may be executed.
  • the bone mineral density is determined based on a corrected CT value that corrects an error factor due to blood or the like so as to more accurately reproduce a target site. More accurate measurement results can be obtained.
  • a corrected CT value is obtained by a plurality of tube voltages, and the influence of fat and the like is removed, so that a more accurate measurement result can be obtained.

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Description

明 細 書
C T装置における骨塩の定量測定方法 技術分野
この発明は、 CTスキャナー装置における骨塩の定量測定方法に関し、 さらに 詳しくは、 水等価物質 （X線透過率が水と同等な物質） に骨塩等価基準物質 （X 線透過率が骨塩と同等な基準物質） が異なる比率で混合された複数のサンプルを 目的部位と共にスキャンし、 それら骨塩等価基準物質の密度が異なる複数のサン プルの CT値 （CT number) を参照して前記目的部位の骨塩密度 (BMD ； Bone mineral density) を測定する C T装置における骨塩の定量測定方法に関する。 背景技術
骨粗鬆症などの診断に骨塩の定量測定が利用されている。
以下、 目的部位を骨髄とする骨塩の定量測定についての概略を説明する。 まず、 図 8に示すようなファントム Ρを被検者の腰部の下に敷く。 そして、 C
Τスキャナーによるスキャンをして、 骨髄 （例えば第 3腰椎） 及びファントム Ρ を含む断面の画像データを得る。 なお、 前記ファントム Ρには、 X線透過率が水 と同等な水等価物質に X線透過率が骨塩と同等な骨塩等価基準物質が異なる比率 で混合された複数のサンプルロッ ド S 1, S 2, …が装填されている。
次に、 前記断面画像データ中のサンプルロッ ド S 1， S 2, …の CT値 A1,
A 2, …を検出し、 それら CT値 A 1, A 2, …と、 各サンプルロッ ド S 1， S
2， …の骨塩等価基準物質の密度をもとに図 9に示すようなじ T値と骨塩等価基 準物質の骨塩密度との関係を示す回帰直線 eを算出する。 X軸は骨塩密度であり， y軸は CT値である。
そして、 前記断面画像データ中の目的部位である骨髄の CT値を検出し、 この
C T値と前記回帰直線 eに基づいて骨髄の骨塩密度を算出する。
ところが、 図 10に例示するように、 前記回帰直線 eに基づいて算出された骨 塩密度は、 事実と矛盾することがある。 すなわち、 X線管の管電圧を 8 0 k Vにしたスキヤンによる回帰直線を e 8 0、 骨髄の C T値を A q 8 0、 それらから求めた骨塩密度を x 8 0とし、 更に、 管電 圧 1 4 0 k Vでのスキヤンによる回帰直線を e 1 4 0 , 骨髄の C T値を A q 1 4 0、 それらから求めた骨塩密度を x 1 4 0とする。 すると、 管電圧の違いによら ず一定であるはずの骨塩密度 X t力 <、 X 8 0く X 1 4 0となり一定にはならい。 このような結果は何等かの誤差要因を含んでいると考えられる。 そこで、 誤差要 因の一つとして脂肪による C T値の低下があるので、 脂肪による C T値の低下を a f として、 本来の骨塩密度 X tに対するそれぞれの管電圧における骨塩密度測 定のずれを計算すると、 図 1 1に示すように、 x 8 0〉x l 4 0となるはずであ る。 これは、 図 1 0に示した前記結果と一致しない。 従って、 図 1 0のような骨 塩密度の算出には脂肪以外の何等かの誤差要因があると考えられるが、 その誤差 要因が何なのか判らなかった。 そのため、 脂肪による誤差要因も取り除くことが できなかった。 発明の開示
そこで、 この発明の目的は、 より実情に合った骨塩密度が得られるように改良 した骨塩の定量測定方法を提供することにある。
この発明の C T装置における骨塩の定量測定方法は、 水等価物質に （X線透過 率が水と同等な物質） に骨塩等価基準物質 （X線透過率が骨塩と同等な基準物質） が異なる比率で混合された複数のサンプルを目的部位と共にスキャンじ、 それら 骨塩等価基準物質の密度が異なる複数のサンプルの C T値を参照して前記目的部 位の骨塩密度を確定する C T装置における骨塩の定量測定方法において、 骨塩等 価基準物質の密度が異なる各サンプルの C T値ごとに水等価物質に起因した C T 値をスキヤンにより得られた断面画像データ中の血液の C T値または血液等価基 準物質 （X線透過率が血液と同等な基準物質） の C T値に置き換えて前記各サン プルの補正 C T値を算出し、 それら各サンプルの補正 C T値に基づいて目的部位 の骨塩密度を確定することを構成上の特徴とするものである。
また、 この発明の C T装置における骨塩の他の定量測定方法は、 X線管電圧を 変えた複数のスキャンを行い、 そして、 骨塩等価基準物質の密度が異なる各サン プルのそれぞれのスキヤンにおける C T値ごとに、 それらの C T値に含まれる水 等価物質に起因した C T値の分をスキャンにより得られた断面画像データ中の血 液または血液等価基準物質の C T値に置き換えて前記各サンプルのそれぞれのス キヤンにおける補正 C T値を算出し、 それぞれのスキヤンにおけるこれら補正 C T値と骨塩基準物質の骨塩密度の関係を求め、 これらの関係とそれぞれのスキヤ ンによる目的部位の C T値を用いて、 目的部位の C T値のずれを補正しつつ目的 部位の骨塩密度を確定することを特徴とするものである。
人体などの钦部組織の主要な構成要素は血液であり、 骨塩の定量測定の目的部 位となる骨髄などでも同様である。 そこで、 この発明の C T装置における骨塩の 定量測定方法では、 骨塩等価基準物質の密度が異なる複数のサンプルごとに、 そ の C T値のうち水等価物質に起因した C T値をスキヤンにより得られた断面画像 データ中の血液の C T値または血液等価基準物質の C T値に置き換えた各サンプ ルの補正 C T値を算出する。
前記各サンプルの補正 C T値は、 目的部位となる軟部組織をより忠実に再現す るように血液または血液等価基準物質による補正した値であるため、 それら各サ ンプルの補正 C T値に基づいて目的部位の骨塩密度を確定することで、 より実情 に合った骨塩密度を得ることが出来る。
更に、 この発明では、 複数の管電圧にて補正 C T値を求め、 脂肪等による C T 値のずれを補正しつつ目的部位の骨塩密度を確定することで、 更に正確な骨塩密 度の値を得ることができる。 図面の簡単な説明
図 1はこの発明による骨塩の定量測定方法の処理手順を示したフロー図である。 図 2はこの発明に用いるファントムの例示図である。
図 3はこの発明に係る断面画像の例示図である。
図 4はこの発明による回帰直線の例示図である。
図 5はこの発明による回帰直線の例示図である。 図 6はこの発明による他の方法の処理手順を示したフロー図である。
図 7はこの発明による骨塩の定量測定方法を実施する装置のブロック図である。 図 8は骨塩の定量測定用のファントムの例示図である。
図 9は従来の骨塩の定量測定方法による回帰直線の例示図である。
図 1 0は従来の骨塩の定量測定方法による回帰直線の例示図である。
図 1 1は骨塩の定量測定方法に係る脂肪による誤差についての概念図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図に示す実施例によりこの発明をさらに詳細に説明する。 なお、 これに よりこの発明が限定されるものではない。
図 7は、 この発明の一実施例の骨塩の定量測定方法を実施する C T装置 1のブ ロック図である。 X線管 3と検出器 4は、 ガントリ 2に収められ、 ガントリ回転 装置 7により一体となって回転させられる。 検出器 4は、 被検者 Kを透過してき た X線強度を検出する。 X線発生制御回路 5は、 X線管 3に接続され、 X線の発 生， 休止および X線管の管電圧を制御する。 検出器制御回路 6は、 検出器 4を作 動させるタイミングを制御する。 テーブル 8は、 被検者 Kを乗せ、 テーブル移動 装置 9により直線移動させられる。 データ採集装置 1 0は、 検出器 4よりプロジ ュクションデータを採集する。 画像再構成装置 1 1は、 データ採集装置 1 0のプ ロジェクションデータをもとに画像再構成を行い、 断面画像データを出力する。 骨塩計測装置 1 2は、 画像再構成装置 1 1で得られた断面画像データをもとに、 後述する本発明による処理を行い、 目的部位の骨塩密度を計測する。 データ保存 装置 1 3は、 画像再構成装置 1 1の断面画像データおよび骨塩計測装置 1 2で計 測したデータを保存する。 表示装置 1 4は、 画像再構成装置 1 1の断面画像デー 夕をもとに断面画像を表示したり、 骨塩計測装置 1 2で計測したデータをもとに 目的部位の骨塩密度などを表示する。 システム制御装置 2 0は、 X線発生制御回 路 5， 検出器制御回路 6 , ガントリ回転装置 7， テーブル移動装置 9 , データ採 集装置 1 0 , 画像再構成装置 1 1 , 骨塩計測装置 1 2 , データ保存装置 1 3， 表 示装置 1 4に対して、 必要な信号を送受する。 操作装置 3 0は、 オペレータがコ マンド等を入力するものである。
図 2は、 この発明の一実施例の骨塩の定量測定に用いるファン トムの例示図で ある。 このファントム Pは、 X線透過率が水と同等な水等価物質に X線透過率が 骨塩と同等な骨塩等価基準物質を異なる比率で混合した複数のサンプルロッ ド S 1, S 2, …を装填できるようになつている。 この水等価物質をベースとし骨塩 等価基準物質の密度が異なる複数のサンプルロッ ドの中で、 サンプルロッ ド S 1 は最低密度のサンプルロッ ドであり、 その骨塩等価基準物質の密度は OmgZc c (すなわち、 水等価物質だけ） である。 前記骨塩等価基準物質は、 例えばカル シゥムハイ ドロキシアパタイ ト， リン酸水素カリウム， 炭酸カルシウムなどであ る。 また、 ファントム Pには、 血液と X線透過率が同等な血液等価基準物質のサ ンプルロッ ド S rが装着されている。
図 1は、 この発明の一実施例の骨塩の定量測定方法についてのフロー図である。 以下、 具体例として目的部位が第 3腰椎である場合について、 図 1のフロー図に したがって説明する。
ファントム Pを被検者 Kの腰部の下に敷く。 そして、 オペレータが骨髄 （例え ば第 3腰椎） 及びファントム Pを含む断面の位置を設定してから、 骨塩の定量測 定の指示を操作装置 30から与えると、 以下の処理が実行される。
ステップ D 1にて、 設定されたスキャン断面についてのスキャンが行われ、 断 面画像デ一タが得られる。 図 3に前記断面画像データによる断面画像の例示図を 示す。 hは腰部の輪郭のイメージを示し、 qは第 3腰椎のイメージを示す。 また、 rは大動脈のイメージを示す。
ステップ D 2にて、 前記断面画像データから骨塩等価基準物質の密度が異なる サンプルロッ ド S I, S 2, …の CT値 Al, A 2, …を検出する。
ステップ D 3にて、 血液または血液等価基準物質の CT値を検出する。 すなわ ち、 前記断面画像データ中の大動脈の血液 r又は血液等価基準物質のサンプル口 ッ ド S rのいずれかの CT値 A rを検出する。 大動脈の血液の C T値を検出する 場合には、 サンプルロッ ド S rは不要である。
ステップ D4にて、 CT値 A l, A2, …の補正 CT値 B l， B2, …を B i =A i + {1 - (p i w) } (A r - A 1 )
に基づいて算出する。 ただし、 p iはサンプルロッ ド S iの骨塩等価物質の密度 であり, は水等価物質すなわちサンプルロッ ド S 1の密度 p 1である。 なお、 i = l, 2, …である。 この処理は、 各サンプルの CT値ごとに、 それらの CT 値 A iに含まれる水等価物質に起因した C T値の分をスキヤンにより得られた断 面画像データ中の血液または血液等価基準物質の C Τ値に置き換えて補正 C Τ値 B iを算出する処理である。
ステップ D 5にて、 算出された補正 CT値 B 1, B 2, …と、 既知の骨塩等価 基準物質の密度 p l， p 2, …から、 補正 CT値と骨塩等価基準物質の骨塩密度 との関係を示す図 4に示すような回帰直線 F ： y = H + G · X を最小二乗法な どにより算出する。 図において、 X軸は骨塩密度であり， y軸は CT値である。 なお、 y軸切片 Hは誤差範囲で CT値 A rに一致し、 Gは直線の傾きである。 ステップ D6にて、 第 3腰椎 qの CT値 Aqを検出する。
ステップ D 7にて、 第 3腰椎 Qの CT値 A qと前記回帰直線 Fとから第 3腰椎 qの骨塩密度
X= (A q -H) /G
を確定する。
前記ステップ D 1〜D 7の結果によれば、 管電圧の違いによるによる骨塩密度 Xのずれは従来の方法に比較してより小さく、 より精度の高い骨塩密度測定が可 能となった。
すなわち、 異なる管電圧 80 k Vと 140 kVで測定した結果を図 5を用いて その効果を説明する。 図において、 F 80は管電圧 80 k Vでのスキヤンによる 回帰直線 y = H 8 0 +G 8 0 · x であり、 A Q 8 0はそのスキャンによる目的 部位 （第 3腰椎 q) の CT値であり、 X 80はそれらから得られた骨塩密度であ る。 また、 F 140、 Aq l 40、 および x l 40はそれぞれ管電圧 1.40 k V によって得られた、 回帰直線 y =H 140 +G 140 · x 、 CT値および骨塩 密度である。 但し、 H 80、 G 80、 H 140、 および G 140は、 それぞれ、 回帰直線 F 80, F 140の y軸切片と傾きを示す。 なお、 図において、 二点鎖 線の回帰直線 f 80， f 140は、 比較のため、 各サンプルの補正 CT値 B iを 用いずに各サンプルの CT値 A iをそのまま用いて算出したものであり、 従来技 術による回帰直線 e 80, e l 40 (図 9参照） に相当する。
前記ステップ D 1~D 7の結果によれば、 管電圧の違いによるによる骨塩密度 X 80と X 140のずれは従来に比較して小さかった。 このように、 いずれの管 電圧で測定してもその誤差は小さく、 血液による誤差要因を補正したより精度の 高い骨塩密度測定が可能となつた。
尚、 上記の順序において、 ステップ D2とステップ D3は順序が入れ代わって もよく、 これらはステップ D 1とステップ D4の間にあればよい。 また、 ステツ プ D 6はステップ D 1とステップ D 7の間にあればどこの順序であってもよい。 ところで、 前記結果は、 骨塩密度の測定値が、 X 80 >x 140となっていて いる。 この誤差は、 図 11に示すような脂肪を要因とした CT値のずれと傾向が 等しい。 従って、 異なる 2種類の管電圧 E j (j =l, 2) でそれぞれ前記ステ ップ D 1〜D6を行い、 そして、 ステップ D7に替わって 2種類の結果を利用し た別のステツプ D 70行って、 脂肪による CT値の低下を捕正すれば更に精度の よい骨塩密度測定が可能となる。
以下に、 その詳細を図 6に示したフロー図を参照しながら説明する。 この場合 には、 ファントム Pは、 サンプルロッ ド S 1, S 2, …、 血液等価基準物質のサ ンプル口ッ ド S rの他に、 脂肪等価基準物質のサンプル口ッ ド S f を装填したも のを使用する。
前記と同じ様に、 ファントム Pを被検者 Kの腰部の下に敷き， 第 3腰椎にスキ ャン断面を設定してから、 オペレータが骨塩の定量測定の指示を操作装置 30か ら与えると、 この処理が実行される。
異なる 2種類の管電圧 E 1， E 2にてステップ D 1を実行する。 すなわち、 設 定されたスキヤン断面について異なる 2種類の管電圧 E 1， E 2でスキャンを行 い、 2種類の断面画像データを得る。 この 2つのスキャンは、 2つの画像の位置 ずれを小さくするため互いに近い時間間隔で行うのが好ましい。
2種類の断面画像データについてステップ D2を実行する。 すなわち、 2種類 の断面画像データのそれぞれからサンプルロッ ド S 1， S 2, S 3， …の CT値 A 1 j， A 2 j , S 3 j , … （ j = 1， 2) を検出する。
2種類の断面画像データについて血液または血液等価基準物質の C T値を検出 するステップ D 3を実行する。 すなわち、 管電圧 E 1における断面画像データに ついて大動脈 r又は血液等価基準物質のサンプルロッ ド S rのいずれかの CT値 A r 1を検出し、 管電圧 E 2においても同様に CT値 A r 2を検出する。 大動脈 rの血液の CT値を検出する場合には、 血液等価基準物質のサンプル口ッ ド S r は不要である。
2種類の管電圧に基づくデータについてステップ D 4を実行する。 すなわち、 管電圧 E j ( j = 1, 2) における CT値 A l j , Α 2 j , A 3 j , …の補正 C T値 B l j , B 2 j , B 3 j， … ( j = 1, 2) を
B i = A i + {1 - (p i w) } (A r -A 1)
すなわち、
B i j = A i j + { 1一 (p i / w) } (A r j - A 1 j )
に基づいて算出する。 ただし、 /0 iはサンプルロッ ド S iの骨塩等価基準物質の 密度であり， は水等価物質すなわちサンプルロッ ド S 1の密度 /01である。 なお、 iはサンプルロッ ドの番号 i = 1, 2， 3, …であり、 j は 2種類の管電 圧を示し、 j = 1, 2である。
管電圧に応じた 2種類のデータ群 （ j = 1, 2) についてステップ D 5を実行 する。 すなわち、 2種類のデータ群について、 算出された補正 CT値 B l j , B 2 j , Β 3 j , …と、 既知の骨塩等価基準物質の密度 ρ 1, ρ 2, ρ 3, …から、 補正 CT値と骨塩等価基準物質の骨塩密度との関係を示す 2つの回帰直線 F j ： y = H j + G j · x を最小二乗法などにより算出する。 なお、 H jは誤差範囲 で CT値 A r jに一致する。
2種類の断面画像についてステップ D 6を実行する。 すなわち、 それぞれの画 像について目的部位である第 3腰椎 Qの CT値 A q 1, A q 2を検出する。
2種類の断面画像について新たなステップ D 60を実行する。 すなわち、 それ ぞれの画像について脂肪等価基準物質のサンプルロッ ド S f の CT値 A f 1， A f 2を検出する。
次に、 ステップ D 7に替えてステップ D 70を実行する。 すなわち、 2つの回 帰直線の切片 HI， H2と傾き G l, G2、 2種類の断面画像における脂肪等価 基準物質のサンプルロッ ド S f の CT値 A f 1， A f 2、 大動脈 r又は血液等価 基準物質のサンプル口ッ ド S rのいずれかの 2種類の断面画像における C T値 A r 1, A r 2、 および 2種類の断面画像における目的部位の CT値 Aq 1, Aq 2から、 血液及び脂肪によるずれが補正された目的部位の骨塩密度 Xを以下の様 にし" : tij"3 。
すなわち、 目的部位の脂肪の濃度を Fとすると 2種の管電圧における脂肪によ る CT値のずれは （A f j— A r j ) Fとなり、 脂肪による影響を取り除いた C T値は、 A q j— (A f j - A r j ) Fとなる。 これらは、 回帰直線 y = H j + G j · xをそれぞれ満たすたすはずであるから、 正しい骨塩密度を Xとすると、 次式が成立する。
A q 1 - (A f 1 - A r 1) F=H1 +G1 · Χ
A q 2 - (A f 2 - A r 2) F=H2+G2 - X
これらから骨塩密度
X= { (Aq l -Hl) (A f 2-A r 2) - (Aq 2-H2) (A f l - A r 1) } / { ( (A f 2 - A r 2) G l— (A f 1 - A r 1) G 2} を求めることができる。 但し、 これらの式において、 A r l， A r 2に替えて H 1, H2を使用してもよい。
このように、 本発明によれば、 血液による誤差要因を補正し、 それによつて脂 肪による誤差要因の補正を可能とし、 双方の誤差要因を補正した精度の高い骨塩 密度測定が可能となった。
前記実施例は、 脂肪による C T値の低下が管電圧等により変化するとして骨塩 密度を算出する最良の実施態様を説明したが、 脂肪による CT値のずれを一定 a f として簡略的に算出することもできる。
脂肪による CT値のずれを a f とすると、 脂肪による影響を取り除いた CT値 は、 A q 1— a f， A q 2— a f となり、 これらは、 2つの回帰直線を満たす はずであるから、 正しい骨塩密度を Xとすると、 次式が成立する。
A q 1 - a f =H 1 + G 1 · X
A q 2 - a f =H 2 + G 2 · X
これらから骨塩密度
X= { (A q 1 -H 1) - (A q 2 -H 2) } / (G 1 -G 2)
を求めることができる。 この場合には、 精度は幾分低下するが、 ファン トム に は脂肪等価基準物質のサンプルロッ ド S f は必要なく、 ステップ D 60も不要で のる。
尚、 上記の順序において、 ステップ D 2とステップ D 3は順序が入れ代わって もよく、 これらはステップ D 1とステップ D 4の間にあればよい。 また、 ステツ プ D 6とステップ D 60は順序が入れ代わってもよく、 これらはステツプ D 1と ステップ D 70の間にあればどこの順序であってもよい。 また、 実施例では、 各 ステツプにおいて異なる 2種類の管電圧について処理を行ったが、 初めに 1つの 管電圧でステツプ D 1 ~D 60を実行し、 次に他の管電圧でステップ D 1〜D 6 0を実行し、 その後にステップ 70を実行するようにしてもよい。 産業上の利用可能性
この発明の CT装置における骨塩の定量測定方法によれば、 血液等による誤差 要因を補正して目的部位をより忠実に再現するようにした補正 C T値に基づいて 骨塩密度を確定するため、 より正確な測定結果を得ることが出来る。
更に、 複数の管電圧で補正 CT値を求め、 脂肪等の影響を取り除くので更に正 確な測定結果を得ることができる。

Claims

請求の範囲
1 水等価物質に骨塩等価基準物質が異なる比率で混合された複数のサンプルを 目的部位と共にスキャンし、 それら骨塩等価基準物質の密度が異なる複数のサン プルの C T値を参照して前記目的部位の骨塩密度を確定する C T装置における骨 塩の定量測定方法において、
骨塩等価基準物質の密度が異なる各サンプルの C T値ごとに、 該 C T値に含ま れる水等価物質に相当する C T値を、 スキヤンにより得られた断面画像データ中 の血液または血液等価基準物質の C T値に置き換えて前記各サンプルの補正 C T 値を算出し、 それら各サンプルの補正 C T値に基づいて目的部位の骨塩密度を確 定することを特徴とする C T装置における骨塩の定量測定方法。
2 水等価物質に骨塩等価基準物質が異なる比率で混合された複数のサンプルを 目的部位と共にスキャンし、 それら骨塩等価基準物質の密度が異なる複数のサン プルの C T値を参照して前記目的部位の骨塩密度を確定する C T装置における骨 塩の定量測定方法において、 、
骨塩等価基準物質の密度が異なる各サンプルの C T値と、 スキャンにより得ら れた断面画像データ中の血液又は血液等価基準物質の C T値を求め、 前記各サン プルの各 C T値ごとに該 C T値に含まれる水等価物質に相当する C T値を前記血 液又は血液等価基準物質の C T値に置き換えて前記各サンプルの補正 C T値を算 出し、 これらのサンプルの骨塩等価基準物質の密度と補正 C T値から骨塩密度と 補正 C T値の関係を求め、 この関係に基づいて目的部位の C T値から目的部位の 骨塩密度を確定することを特徵とする C T装置における骨塩の定量測定方法。
3 水等価物質に骨塩等価基準物質が異なる比率で混合された複数のサンプルを 目的部位と共にスキヤンし、 それら骨塩等価基準物質の密度が異なる複数のサン プルの C T値を参照して前記目的部位の骨塩密度を確定する C T装置における骨 塩の定量測定方法において、 X線管電圧を変えた複数のスキャンを行い、 骨塩等価基準物質の密度が異なる 各サンプルのそれぞれのスキヤンにおける C下値と、 それぞれのスキヤンにおけ る血液又は血液等価基準物質の C T値を求め、 前記各サンプルのそれぞれのスキ ャンにおける各 C T値ごとに該 C T値に含まれる水等価物質に相当する C T値を 前記血液又は血液等価基準物質の C T値に置き換えた捕正 C T値を算出し、 これ らのサンプルの骨塩等価基準物質の密度とそれぞれのスキヤンにおける捕正 C T 値から骨塩密度と補正 C T値のそれぞれのスキャンにおける関係を求め、 それぞ れのスキヤンにおける前記関係とそれぞれのスキヤンによる目的部位の C T値を 用いて、 目的部位の骨塩密度を確定することを特徴とする C T装置における骨塩 の定量測定方法。
4 水等価物質に骨塩等価基準物質が異なる比率で混合された複数のサンプルを 目的部位と共にスキャンし、 それら骨塩等価基準物質の密度が異なる複数のサン プルの C T値を参照して前記目的部位の骨塩密度を確定する C T装置における骨 塩の定量測定方法において、
X線管電圧を変えた複数のスキャンを行い、 骨塩等価基準物質の密度が異なる 各サンプルのそれぞれのスキヤンにおける C T値と、 それぞれのスキヤンにおけ る血液又は血液等価基準物質の C T値と、 それぞれのスキャンにおける脂肪等価 基準物質の C T値を求め、 前記各サンプルのそれぞれのスキャンにおける各 C T 値ごとに該 C T値に含まれる水等価物質に相当する C T値を前記血液又は血液等 価基準物質の C T値に置き換えた補正 C T値を算出し、 これらのサンプルの骨塩 等価基準物質の密度とそれぞれのスキャンにおける補正 C T値から骨塩密度と補 正 C T値のそれぞれのスキヤンにおける関係を求め、 それぞれのスキヤンにおけ る前記関係とそれぞれのスキャンにおける脂肪等価基準物質の C T値と目的部位 の C T値を用いて、 目的部位の骨塩密度を確定することを特徴とする c. T装置に- おける骨塩の定量測定方法。
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