WO1994024938A1

WO1994024938A1 - Osteometry and osteometric apparatus

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Publication number: WO1994024938A1
Application number: PCT/JP1994/000688
Authority: WO
Inventors: Makoto Yoshida; Dunhao Chen
Original assignee: Teijin Limited
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 1994-11-10
Also published as: CA2138648A1; EP0648467A4; EP0648467A1; DE69422130T2; EP0648467B1; US5602935A; DE69422130D1

Description

明細書骨計測方法及び骨計測装置技術分野

本発明は、骨計測方法及び装置に関する。更に詳細には、本発明は、橈骨、中手骨を始めとする骨の計測に適した骨部位を被検骨とし、被検骨に放射線を照射することにより得られる透過放射線像に基づく影像から得られる骨の透過放射線量に関するパターンを測定し、骨評価パラメ一夕、特に海綿骨評価パラメータを合理的かつ精度よく骨を評価する骨計測方法及および骨計測装置を提供するものである。背景技術

人間の骨の発育状態、老化度の確認、又は骨粗鬆症、骨軟化症等の骨病変の種類の半 if定やその症状の進行度、治療時の効果の確認等の種々の骨計測を行う場合がある。

人間の骨には、皮質骨と海綿骨に分類される。皮質骨は緻密な骨組織であり、四肢の長管骨骨幹部に代表され、パイプ状の形をとる。海綿骨は骨梁という網目状に分布する骨組織であり、長管骨の骨端部や、脊椎、手根骨、踵骨、距骨、足根骨等にみられる。皮質骨に比べ、海綿骨は、その骨組織が血管系を含む軟部組織に接する面積が大きいため、骨の代謝回転が早く、骨の病気あるいは治療による変化が早いという特徵をもつ。

このような骨計測の方法としては、被検骨に X線照射して得られた X線写真フィルムを用いてそのフィルムにおける影像の濃淡をマイク口デンシトメ一夕一により測定して骨計測をおこなう M D法 · ( 「骨代謝」第 1 3巻、 1 8 7— 1 9 5頁（ 1 9 8 0年）、「骨代謝」第 1 4巻、 9 1 一 1 0 4頁（ 1 9 8 1年）等参照）、被検骨にガンマ線を照射して、透過したガンマ線の量を検出器により測定して骨計測を行うフオトン ' アブソープシオメトリー、被検骨に X線照射して得られた透過 X線の量を検出器により測定する方法等があ上記 MD法は、骨折の診断等のための装置として広く普及している X線像の撮影装置を用いて容易に得られる X線写真フィルムを用いる点で採用しやすく、次第に広く普及してきている。

然しながら、これらの方法において基準測定ラインとその近傍の単数又は複数の R 0 1 (関心領域）の設定の際、基準測定ラインから成る測定ラインの指定に作図作業があり、同一測定者でも被検者の骨のトレンドを調べる時に同じ基準測定ラインをとることが困難で正しく被検骨のトレンドの観察ができなかった。即ち同一被検骨を測定しても R 0 I の再現性が悪く、特に海綿骨部位では、 R〇 I の変動による B MD (Bone Mineral Density) の変動が大きくなつてしまう問題があった。

例えば、橈骨または尺骨の長さを基準にし、橈骨長さの 1 Z 6 または尺骨長さの 1 / 1 0部位等を測定する S P A (Single Photon Absorptiometry) 法では R 0 I を設定する際先ず、メジャ一で橈骨又は尺骨の長さを測定し、次に測定部位の皮膚にマークをつけて更に前腕をスキヤン方向に直角になるように調整している（〈骨ミネラル測定と骨粗鬆症〉メディカルレビュー社、 1 9 8 9 ) 。故に、メジャ一での長さ測定誤差やマーキング誤差により R 0 I設定の再現性が悪く、しかもこれに長い時間も要していた。一方、 X線フィルム上の作図作業による R 0 I設定においても同様に橈骨の長さ又は尺骨の長さをメジヤーで測定した骨頭と骨端を結ぶほぼ中心線に' 垂直線を骨頭から該長さの距離にとり、これを基準線にして R O I を設定している。この設定作業誤差が C Vの悪化につながる。又、作図作業に時間を要し、迅速な測定を妨げていた。

また、従来の方法において得られる透過放射線量のパターンには原理上皮質骨の情報と海綿骨の情報が混在し、皮質骨を多く含む領域と海綿骨を多く含む領域を区別して測定しているとは言えなかつた。

また、先に発明者等は、 X線写真フィルムにおける被検骨の像を読み取り、骨計測を行う方法であって、入力された影像の被検部の領域において、複数の異なる実質上平行な測定ラインに沿って該被検骨の濃度パターンを得て各々対応する位置で該複数個の濃度バタ一ンを平滑化することによって第 1平滑化パターンを得る工程と、必要に応じて該第 1平滑化パターンにおいてその測定ラインに沿つて近傍の複数点での値を平滑化することによって第 2平滑化パターンを得る工程を含む骨計測方法を提案した（特開平 4一 8 4 9 3 9 号公報参照）。

然しながら、従来技術においては、海綿骨における骨量を計測する場合には図 1 に示すように、被検骨の種類や計測部位によっては、計測のための影像読み取りラインのズレによる骨量計測値の変動が大きくなるために、再現性よぐ骨計測を実施することが困難である場合が生ずる問題点がある。

従来技術には主に長管骨（例えば第 2中手骨の中央部）を対象とする方法がある。これは再現性を上げるため被検骨において骨軸 (骨の中心線）と垂直に、一定の間隔で平行している複数の測定ラインをとり、該ラインに沿って得られる透過光量パターンを骨軸に平行な方向で平滑化、すなわちパターン合成を行っている。ここで長管骨の場合は該パターンの骨軸方向の変化（換言すれば、骨幅の- 変化）は少ないのでパターン合成時のパターンの歪みにより生じる

B M D ( Bone Mi nera l Den- s i ty) の変動は少ないが、橈骨位端等の海綿骨測定において透過光量パターンの骨軸方向の変化は大きいためパターンを複数の測定ラインからなる広いエリアで合成すると大きな歪みが生じ、正確な B M Dが得られない（図 1 9 A、図 1 9 B ) と言う問題を生ずる。

また、これまでの骨計測方法では、主として被検骨の近くに他の骨がなくてその影響しにくく、また軟骨組織による影響が少ないような典型的な皮質骨について計測を行う場合が多かった。

然しながら、図 2 7に示すように被検骨（橈骨）の周辺に他の骨 (尺骨）が存在し、骨計測の際に他の骨による影響を受けやすい場合や、図 2 8 に示すように海綿骨が豊富な骨の場合には、透過放射線量に関する骨量パターンが複雑になり他の骨ゃ軟部組織の影響を受け易く、これまでの骨計測方法を適用しても、これらの複雑な透過放射線量に関する骨量パターンの場合には、正確に骨計測することができなかった。発明の開示

上述の従来技術に鑑みて、本発明は、従来技術による骨計測方法を改善し、かつそのような骨計測方法を実施に適用可能な骨計測装置を提供することは主たる目的とするものである。

また、本発明の他の目的は、皮質骨を多く含む領域と海綿骨を多く含む領域とを区別して精度良く測定することが可能な骨計測方法および骨計測装置を提供することにある。

更に、本発明の他の目的は、海綿骨の骨計測の際にも正確に、再現性よく計測が可能なような改良された骨計測方法及び骨計測装置を提供することにある。 · なお又、本発明の目的は、透過放射線量に関する骨量パターンが複雑な場合でも精度よく骨計測ができるような改善された骨計測方法及び骨計測装置を提供することにある。

まず、本発明者らは、骨の R〇 I設定の再現性を上げる方法について鋭意研究した結果、放射線撮影により得られた影像において、海綿骨の橈骨の場合目安のつけやすい骨頭部の突っている所の 2点と骨幹部の 2点をマークし、それぞれの中点どうしを結んだ線を骨軸とし、これに対して垂線を骨頭部の 2点の中点あるいは、片方の

1 点からの所定の距離に設定し、これをコンピュータ手段を介し自動的に基準測定ラインを設定することで、 R O I の再現性を向上及び測定時間の短縮ができた。また所定の距離としては、 X線写真フイルムの場合、 1枚に橈骨と中手骨が写っているので、中手骨の長さに基づく値を利用するのが好適だとわかり本発明に到った。

即ち本発明は、被検骨の放射線撮影により得られる影像を用いて該被検骨についての骨計測を行う方法において、（ i ) 該被検骨の影像における関心領域において骨頭部 2点と骨幹部 2点を指定しそれぞれの中点を結んで骨軸を求める工程と、（i i ) 該骨頭部 2点及びその中点のいずれかの点を基準に該骨軸に沿って所定の距離だけ離れた位置に骨軸に垂直な基準測定ラインを設定する工程と、

( i i i ) 該基準測定ライン又はその近傍の単数又は複数の測定ラインに沿って該被検骨の透過放射線量に関するパターンを得る工程と、

( i v) 該パターンを用いて所定の演算処理を行い該被検骨の骨計測を行う工程とを有することを特徴とする骨計測方法を提供するものである。

か、る本発明の方法には、該被検骨が橈骨であって、該所定の距離が中手骨の長さを基準としたものである骨計測方法が含まれる。

更に本発明の方法には、該影像が厚さの変化している標準物質と- 共に X線撮影された X線写真フィルムに光を照射して得られる透過光量の検知により得られるものであり、該パターンが標準物質の厚みと透過光量の関係に基づいた骨の濃度パターンである骨計測方法が含まれる。

また、本発明は、被検骨の放射線撮影により得られる影像を用いて該被検骨についての骨計測を行うための装置において、（ i ) 該被検骨の影像における関心領域において骨頭部 2点と骨幹部 2点を指定しそれぞれの中点を結んで骨軸を求める手段と、（i i ) 該骨頭部 2点及びその中点のいずれかの点を基準に該骨軸に沿って所定の距離だけ離れた位置に骨軸に垂直な基準測定ラインを設定する手段と、（i i i ) 該基準測定ライン又はその近傍の単数又は複数の測定ラインに沿って該被検骨の透過放射線量に関するパターンを得る手段と、（i v) 該パターンを用いて所定の演算処理を行い該被検骨の骨計測を行う手段とを有したことを特徵とする骨計測装置を提供するものである。

か、る本発明の装置には、被検骨が橈骨であって該距離として中手骨の長さを測定し該長さを利用する手段を有することを特徴とする骨計測装置が含まれる。

更に、本発明の装置には、該影像入力手段が、厚さが変化している標準物質と共に撮影された該被検骨の X線フィル厶に光を照射して得られる透過光量を検知することによる影像読み取り手段であり、該 X線フィルムから得られる標準物質の厚みと透過光量の関係に基づいて濃度パターンを標準物質の厚みに変化する変換手段を有する骨計測装置が含まれる。

他方、発明者等は、皮質骨、海綿骨についての客観的、定量的な評価方法について鋭意研究した結果、被検骨に放射線を照射することにより得られる透過放射線像に基づく影像から得られる透過放射. 線量パターンにおいて被検骨に応じて骨幅に基づく所定の領域でのみ該透過放射線量パターンを演算処理し、骨計測を行うことで皮質骨を多く含む領域と海綿骨を多く含む領域を区別して精度よく測定することが可能になり該目標が達成できることを見い出し、本発明に到達した。

即ち、本発明は、被検骨の放射線撮影により得られる影像を用いて該被検骨についての骨計測を行なう方法において、該被検骨についての影像の被検部で単数又は複数の異なる測定ラインに沿って該被検骨の透過放射線量に関するパターンを測定する工程と、該被検骨の骨幅に基づいて予め定められた部分領域でのみ該パターンを演算処理して該被検骨の計測を行う工程を有することを特徴とする骨計測方法を提供するものである。

か、る本発明には、該被検骨の骨幅に基づいて予め定められた部分領域が、該被検骨における骨幅の中央から割り振った海綿骨に対応した領域である骨計測方法が含まれる。その部分領域としては、例えば橈骨遠位端における骨幅の 1 / 3〜 1 2の範囲で骨幅の中央から割り振った海綿骨に対応した領域を用いることが望ましい。更に、本発明の方法には、該被検骨の骨計測が、厚さが変化している標準物質と共に撮影された被検骨の X線写真フィルムに光を照射して得られる透過光量を検知する影像読み取りによるものであつて、演算処理して被検骨の計測を行う工程が該 X線フィルムから得られる標準物質の厚みと透過光量の関係に基づいて該パターンを標準物質の厚みに変換することを含むものである骨計測方法が含まれまた、本発明は、被検骨の放射線撮影により得られる影像を用いて該被検骨についての骨計測を行うための装置において、該被検骨についての影像の被検部で単数又は複数の異なる測定ラインに沿つ. て該被検骨の透過放射線量に関するパターンを測定するための手段と、該被検骨の骨幅に基づいて予め定められた部分領域でのみ該パターンを演算処理して該被検骨の計測を行う手段を有することを特徵とする骨計測装置を提供するものである。

なお、か、る本発明の装置には、該骨幅に基づく予め定められた該透過放射線量パターンの演算領域を、海綿骨を多く含む領域に設定する手段を有することを特徵とする骨計測装置が含まれる。

更に、本発明の装置には、該影像入力手段が、厚さが変化している標準物質と共に撮影された該被検骨の X線写真フィルムに光を照射して得られる透過光量を検知することにより影像読み取り手段であり、該 X線写真フィルムから得られる標準物質の厚みと透過光量の関係に基づいて該複数の平滑化パターン（等間隔で平行している複数の測定ラインに沿った透過光量パターンを測定ラインと垂直な方向に 1 本の透過光量パターンに合成し、更に合成されたパターンを移動平均することで得るパターン）を標準物質の厚みに変換する変換手段を有する骨計測装置が含まれる。

更に、発明者等は、海綿骨の骨計測の際にも正確に再現性良く計測が可能なように改善すべく、まず第一に、得られたパターン群から一部、即ち、狭いエリアで複数濃度パターンを 1本に平滑化し、該平滑化パターンから、骨パラメ一夕を求め、更に、該処理を別の領域にも繰り返し行い、これらを合わせて広い領域における骨パラメータの平均化処理を行うこと、更に必要に応じて、骨パラメ一夕の所定の標準値を用いて該骨パラメータ中の異常値を判定してそれを排除し、それ以外の骨パラメータについて平均化処理することで正確に再現性良く骨量（ B M D ) が測定できることを見い出し、本発明に到達したものである。

即ち、本発明は、被検骨の放射線撮影により得られる影像を用い. て該被検骨についての骨計測を行なう方法において、

(1 ) 該被検骨についての影像における被検部の予め定めた複数の実質上異なるラインに沿って各々の透過放射線量に関するパターンを測定して透過放射線量パターン群を得て、該パターン群の一部の群を用いて平滑化することを別々の部分群について繰り返すことによって複数の平滑化パターンを得ること、

(2) 該複数の平滑化パターンの各々について所定の演算処理を行ない骨計測のためのパラメ一タ群を複数得る工程と、

(3) 該複数のパラメータ群を所定の条件で処理して被検骨の計測を行う工程とを有することを特徴とする骨計測方法を提供するものである。

か ^ る本発明の骨計測方法には、該所定の条件での処理が、所定の標準値と個々のパラメータ群とを比較し、該標準値から所定量以上はなれたパラメ一夕群を除いたパラメ一夕群について各パラメ一夕の平均値を求める工程を含む骨計測方法、該標準値が、該平滑化パターンにおける骨幅に関するものである骨計測方法、及び該被検骨の骨計測が厚さが変化している標準物質と共に撮影された被検骨の X線写真フィルムに光を照射して得られる透過光量を検知する影像読み取りによるものであって、該透過放射線量に関するパ夕ーンが被検骨の濃度パターンであって、該所定の演算処理が該 X線写真フィルムから得られる標準物質の厚みと透過光量の関係に基づいて該平滑化バターンを標準物質の厚みに変換する処理を含むものである骨計測方法が含まれる。

また、本発明は、被検骨の放射線撮影により得られる影像を用いて該被検骨についての骨計測を行うための装置について、

(1) 該被検骨の影像における被検部の予め定めた複数の実質上異なるラインに沿って各々透過放射線量に関するパターンを測定して- 透過放射線量パターン群を得て、該バタ一ン群の一部の群を用いて平滑化することを別々の部分群について繰り返すことによって複数の平滑化パターンを得るための手段と、

(2) 該複数の平滑化パターンの各々について所定の演算処理を行ない骨計測のためのパラメータ群を複数得るための手段と、

(3) 該複数のパラメ一夕群を所定の条件で処理して被検骨の計測を行うための手段とを有することを特徴とした骨計測装置を提供するものである。

か、る本発明の骨計測装置では、該被検骨の計測を行うための手段が、所定の標準値と個々のパラメ一夕群について各パラメ一夕の平均値を求める手段を含むものである骨計測装置が含まれる。

なお、本発明には、該標準値として関心領域における該平滑化パ夕一ンの骨幅を利用する工程を有する骨計測装置が含まれる。

更に、本発明には該影像入力手段が、厚さが変化している標準物質と共に撮影された該被検骨の X線写真フィルムに光を照射して得られる透過光量を検知することにより影像読み取り手段において、

(1) 被検骨部周辺の予め定めた複数の実質上異なる測定ラインに沿って該被検骨の複数の濃度パターンを得て各々対応する位置で各々の複数の濃度パターンを平滑化することで複数の平滑化パターンを得る手段と、

(2) 該 X線写真フィルムから得られる標準物質の厚みと透過光量の関係に基づいて該複数の平滑化パターンを標準物質の厚みに変換した変換平滑化パターンを求めて、該複数の該変換平滑化パターンについて、演算処理を行い骨計測に必要な複数のパラメ一夕群を得る手段と、

(3) 該複数の骨パラメ一夕群を所定の条件で処理し被検骨の計測を行う手段を有することを特徴とする骨計測装置が含まれる。 - 本発明者等は、また、鋭意研究した結果、被検骨の透過放射線量に関する影像から得られる透過放射線量に基づく骨量のパターンの各値を必要に応じて標準化し、さらにその骨量パターンの各値を用いて、 2階差分値と 1 階差分値の積及び/又は 2階差分値を用いて、被検骨の領域と軟部組織のみの領域との境界点についての複数の候補点を求め、その中から所定の条件を満たす点を選択し、パターンに応じて所定の範囲で 1次回帰直線を所定の条件を満たすまで、必要に応じて処理を繰り返すことで、正しく、精度よく計測ができることを見い出し、本発明による骨計測方法および骨計測装置を構成した。即ち本発明は、

( i ) 被検骨に放射線を照射することにより得られる透過放射線量に基づく影像を入力するための影像入力工程と、入力された影像に関して被検部における測定ラインに沿って該被検部の透過放射線量に関するパターンを求める工程と、該パターンにおいて該被検骨の両端部での軟部組織との境界点 2点を求める工程と、該 2点を結ぶラインにより近似される軟部組織に対応した透過放射線量に関する領域を該パターンから減算することにより該被検骨自体の透過放射線量に関する修正パターンを得る工程と、該修正パターンを用いて演算処理して該被検骨の計測を行う工程を有した骨計測方法を提供する。

更に、本発明は、（i i ) 該パターンにおいて該被検骨の両端部での軟部組織との境界点 2点の少なくとも 1 点を求める工程が、該パターンにおいて 1 次近傍点を求め、該 1次近傍点より被検骨の中心方向に所定の範囲（ 1 ) だけスキップして所定の範囲（ 2 ) で内側 1次回帰直線を求め、さらに該 1 次近傍点より被検骨の中心から遠ざかる方向に所定の範囲（ 3 ) だけスキップして所定の範囲（ 4 ) で外側 1次回帰直線を求め、該内側 1 次回帰直線と外側 1 次回帰直- 線の交点を 2次近傍点とし、新たな近傍点が所定の条件を満たすようになるまでかかる処理を繰り返すものである（ i ) の骨計測方法を提供する。

更に、本発明は、（i i i ) 該 1次近傍点を求める工程が、該パ夕ーンにおける 2階差分値及び/又は 2階差分値と 1 階差分値の積を用いるものである上記（ ii ) の骨計測方法を提供する。

また本発明は、（i v) 被検骨に放射線を照射することにより得られる透過放射線量に基づく影像を入力するための影像入力手段と、入力された影像に関して被検部における測定ラインに沿って該被検部の透過放射線量に関するパターンを求める手段と、該パターンにおいて該被検骨の両端部での軟部組織との境界点 2点を求めて、該 2点を結ぶラインにより近似される軟部組織に対応した透過放射線量に関する領域を該パターンから減算することにより該被検骨自体の透過放射線量に関する修正パターンを得るための手段と、該修正パターンを用いて該被検骨の計測のための演算処理を行う演算手段を有した骨計測装置を提供する。

なお、このような本発明の骨計測方法の更に好ましい態様として以下のものが列挙できる。

即ち、（ V ) 該パターンにおいて該被検骨の両端部での軟部組織との境界点を求める工程が、該パターンにおいて 1次近傍点を所定の方法で求め、該 1 次近傍点より、被検骨の中心方向に所定の範囲 ( 1 ) をスキップし所定の範囲（ 2 ) で内側 1次回帰直線を求め、更に該近傍点より被検骨の中心から遠ざかる方向に所定の範囲（ 3 ) をスキップし所定の範囲（ 4 ) が所定の条件を満たさなければ 1 次回帰直線の代わりに該範囲において透過放射線量パターンの平均値をとり、該平均値を通る一定放射線量の直線を求め、該直線の交点を新たな近傍点とし、新たな近傍点が所定の条件を満たすまで必要に応じて該処理を繰り返す工程であるような前記（ i ) 〜（iii ) の何れかに記載の骨計測方法が挙げられる。

更に、（vi) 該 1次近傍点を求める工程が、まず 2階差分値と 1 階差分値の積及び Z又は 2階差分値を用いて複数の候補点を求め、次に該複数の候補点の中から所定の条件を満たす点を選択する工程を有するものである前記（ i ) 〜（iii ) 及び（ V ) のいずれかに記載の骨計測方法が挙げられる。

更に、（vii ) 該所定の範囲（ 2) として、 1次近傍点から該近傍点の被検骨の中心方向へ傾きの変化が大きい点の近傍点までとする工程、また、該所定の範囲（ 4 ) として、 1次近傍点より被検骨の中心から遠ざかる方向へ傾きの変化が所定の条件（ 1 ) を満たす点から傾きの変化が大きい点の近傍点までの範囲とする工程を有する前記（ii) 又は（ V) 記載の骨計測方法があげられる。

更に、（viii) 該所定の条件（ 1 ) とレて 1階差分と 2階差分の積が所定の値より小さいものという条件を用いる工程を有する前記 (vii ) の骨計測方法があげられる。

更に、（ix) 該処理を透過放射線量パターンの各値をパターンの代表値を用いて標準化した後行うことを特徴とする前記（ i ) の骨計測方法が挙げられる。

更に、（ X ) 該影像入力工程が、厚さが変化している標準物質と共に撮影された該被検骨の X線フィルムに光を照射して得られる透過光量を検知することによる影像読み取り工程であり、該パターンを求める工程が、該 X線フィルムから得られる標準物質の厚みと透過光量の関係に基づいて濃度パターンを標準物質の厚みに変換する変換工程を含む前記（ i ) の骨計測方法があげられる。

また、前記（iv) の本発明の骨計測装置の更に好ましい具体的態様として以下のものがあげられる。即ちまず（xi) 該境界点を求め. る際に、 1次近傍点を所定の方法で求め、該近傍点より被検骨の中心方向に所定の範囲（ 1 ) をスキップし所定の範囲（ 2 ) で内側 1 次回帰直線を求め、さらに該近傍点より被検骨の中心から遠ざかる方向へ所定の範囲（ 3 ) をスキップし、所定の範囲（ 4 ) で外側 1 次回帰直線を求め、該直線の交点を新たな近傍点とし、新たな近傍点が所定の条件を満たすまで必要に応じて該処理を繰り返す手段を有する前記（iv) 記載の骨計測装置があげられる。

更に、（xii ) 境界点を求める際、 1次近傍点を所定の方法で求め、該近傍点より被検骨の中心方向に所定の範囲（ 1 ) をスキップし所定の範囲（ 2 ) で内側 1次回帰直線を求め、さらに該近傍点より被検骨の中心から遠ざかる方向に所定の範囲（ 3 ) をスキップし所定の範囲（ 4 ) が所定の条件を満たさなければ 1次回帰直線の代わりに該範囲において透過放射線量パターンの平均値をとり該平均値を通る一定放射線量の直線を求め、該直線の交点を新たな近傍点とし、新たな近傍点が所定の条件を満たすまで必要に応じて該処理を繰り返す手段を有する前記（iv) 記載の骨計測装置が挙げられるのである。

更に、（xiii) 1次近傍点を求める際に 2階差分値と 1階差分値の積及び又は 2階差分値を用いる手段を有する前記の（xi) 又は (xii ) の骨計測装置が挙げられる。.

更に、（xiv ) 1次近傍点を求める際に、まず 2階差分値と 1階差分値の積及び又は 2階差分値を用いて複数の候補点を求め、次に該複数の候補点の中から所定の条件を満たす点を選択する手段を有する前記（xi) 〜（xiii) の何れかの骨計測装置が挙げられる。更に、（XV) 該所定の範囲（ 2) として、該 1次近傍点から該近傍点の被検骨の中心方向へ傾きの変化が大きい点の近傍点までとする手段、また、該所定の範囲（ 4 ) として、 1次近傍点より被検骨- の中心から遠ざかる方向へ傾きの変化が所定の条件（ 1 ) を満たす点から傾きの変化が大きい点の近傍点までの範囲とする手段を有する前記（x i ) の骨計測装置が挙げられる。

更に、（xv i ) 該所定の条件（ 1 ) として 1 階差分と 2階差分の積が所定の値より小さいものという条件を用いる手段を有する前記 ( X V ) の骨計測装置が挙げられる。

更に、（xv i i ) 該処理を透過放射線量パターンの各値をパターンの代表値を用いて標準化するための手段を有した前記（i v) の骨計測装置も挙げられる。

更に、（xv i i i ) 該影像入力手段が、厚さが変化している標準物質と共に撮影された該被検骨の X線フィルムに光を照射して得られる透過光量を検知することによる影像読み取り手段であり、該パ夕一ンを求める手段が該 X線フィルムから得られる標準物質の厚みと透過光量の関係に基づいて濃度パターンを標準物質の厚みに変換する変換手段を有するものである前記（i v) ,の骨計測装置が挙げられ o 図面の簡単な説明

本発明の上述した目的および他の目的、特徴、利点に関して、添付の図面を参照しながら、更に詳細に記載するが、添付図面において、

図 1 は、橈骨遠位端における測定ライン変動による骨量の変動を例示したグラフ図、

図 2は、本発明における基準ポイントのピックの例示したグラフ図、

図 3 Aは、骨軸の変動による基準測定ラインの角度変化が微小であることを説明したグラフ図、 - 図 3 Bは、 B M Dの変動を十分に抑制していることを説明するグラフ図、

図 4 は、骨幹部基準ボイントのピックのズレによる骨軸の変動が微小であることを例示した図、

図 5 は、本発明で用いる所定の距離の求め方の一例を示したグラフ図、

図 6は、中手骨長さと橈骨長さの関係を示したグラフ図、図 7は、本発明に係る骨計測装置の具体例の構成を示す模式的なシステム図、

図 8 は、本発明に係る骨計測方法における測定ライン設定の一例を示したグラフ図、

図 9は、本発明に係る骨計測データを例示するグラフ図、図 1 0は、本発明における X線イメージセンサ一上で被検骨に X 線照射して画像化する装置を例示する略示機構図、

図 1 1 は、従来の骨計測の例示グラフ図、

図 1 2は、被検骨中の海綿骨の比率の例示グラフ図、

図 1 3は、海綿骨についての骨計測をした結果の一例を示すグラフ図、

図 1 4 は、計測領域と計測精度の関係を例示するグラフ図、図 1 5 は、本発明に係る骨計測方法による計測結果の一例を示すグラフ図、

図 1 6 は、橈骨遠位端における骨計測位置を例示する模式図、図 1 7は、本発明に係る骨計測の例示グラフ図、

図 1 8 Aは、合成前の複数のパターンを示すグラフ図、

図 1 8 Bは、図 1 8 Aのパターンを合成する場合の不適性なパ夕ーン合成を例示するグラフ図、

図 1 9 Aは、橈骨の測定部位と骨量の関係の例示グラフ図、 - 図 1 9 Bは、海綿骨の計測における計測幅と精度の関係の例示グラフ図、

図 2 0 は、本発明に係る骨計測における平滑化の例示グラフ図、図 2 1 は、本発明に係る骨計測における平滑化工程を用いた場合の測定部位と骨量（ B M Dの分布）の関係の例示グラフ図、

図 2 2は、本発明の平滑化工程を用いた場合の測定部位と骨幅の関係の例示グラフ図、

図 2 3は、本発明の平滑化工程を用いた場合の測定可能ェリ了と真値（全測定エリアのデータ）との偏差の例示グラフ図、

図 2 4 は、橈骨への本発明の適用例を示すグラフ図、

図 2 5は、橈骨についての透過放射線量に関するパターンの例示グラフ図、

図 2 6 は、海綿骨が豊富な骨についての透過放射線量に関するパターンの例示グラフ図、

図 2 7は、骨パターンの骨軸を説明するグラフ図、

図 2 8 A〜図 2 8 Cは、本発明に係る骨計測における透過放射線量に関するパターンを用いた骨計測の例示グラフ図、

図 2 8 D〜図 2 8 Eは、パターンの B M Dの値に就いて説明するグラフ図、

図 2 9は、本発明に係る骨計測における透過放射線量に関するパターンの標準化の例示。

図 3 0は、本発明に係る骨計測における境界点についての二階差分による 1 次近傍点の求め方の例示グラフ図、

図 3 1 は、本発明における 1 階差分と 2階差分の積による 1 次近傍点の求め方の例示グラフ図、

図 3 2は、本発明における 1 次近傍点の求め方の例示グラフ図、図 3 3は、本発明に係る骨計測における境界点の求め方の例示ダラフ図、

図 3 4 は、本発明における境界点の求め方の例示グラフ図、図 3 5 は、本発明における境界点の求め方の例示グラフ図、図 3 6は、本発明における境界点の求め方の例示グラフ図、図 3 7は、本発明の骨計測方法の実施におけるフローチヤ一ト、図 3 8は、本発明の骨計測における画像読み取りの例示グラフ図である。発明を実施するための最良の態様

さて、本発明にいう放射線としては、 X線や 7線が好ましく用いられる。また本発明の影像入力としては、被検骨に X線等放射線を照射し透過放射像に基づく、 X線フィルムや X線やガンマ線などの透過強度センサーにより得られる影像を入力するためのものがあげられる。本発明では入力された影像において R 0 I (関心領域）を所定の方法で決定する関心領域決定手段が用いられる。

ここで上記所定の方法について述べる。

発明者等は測定再現性を妨げている原因の 1つに基準測定ラインが骨軸（すなわち骨の中心線）に対して上、下の変動があることを見いだした。従来の方法で橈骨においてはまず、基準測定ラインを橈骨長さをもとに作図を行い決定し、このライン上の 2点を指定している。この方法だと繰り返し作図を行い 2点を指定した際の測定ラィンの位置再現性はエキスパートでも 0 . 5 m mぐらいが限界である。ここで図 1 は基準測定ラインの上下変動による B M Dの変化を示す。これより該変動が 1 m mとすれば、 B M Dが約 3 . 5 %変化していることがわかる。これは、同一測定者のくりかえしの測定再現性の変動にもなるし、測定者間再現性の変動にもつながり、被検者のトレンド経過観察の際に問題となる。 - そこで我々は橈骨において 4点ピックをすることでピック点（基準ポイント）の変動による基準測定ラインの上下変動を従来より大幅に減少でき、データの再現性を改善できることがわかった。即ち図 2のように骨頭部のわかり良い突部 2点をピックしその中点を求め、次に骨幹部の 2点ピック、該中点を求め、それらを結び骨軸とし、これに対する垂線を骨頭部の 2点の中点又はいずれか 1 点からの距離を基に自動的に決定することで従来に比べて、基準測定ラインの上下変動が下表 1 のように、約 5 0 %に減少させることが可能に 7よつに。

表 1 基準測定ライン指定の再現性

これはピック点の変動をお互いに補いあって全体では変動を少ない方向へもって行くことができるためと、自動作図により作図誤差そのものが小さくなつたことの 2つに起因している。この時骨幹部の 2点は、骨形状が通常図 4のようになつているので任意の点をとつても骨の中央が求まる。

上記改善された R 0 I の指定方法は、基準測定ラインの上下変& を減少できるのみならず、 2つ目の R O I設定誤差の原因である骨軸の変動による基準測定ラインの角度変化（ひ）も低減でき、 BM Dの変化を十分の精度に抑えることが可能である。

即ち、成人に対して、骨頭部から骨幹部のピック位置までの距離の平均値は 6 0 mm以上あり、経験的にピック誤差は 0. 3 mn！〜 0. 5 mm程度なので骨頭部の例えばピック誤差 0. 5 mm、骨幹部のピック誤差 0. 3 mmとしても最大角度変動は、図 3 Aに明示するように、角度変化ひが、せいぜい約 0. 7 ° に抑えられ、また B MDの変動は図 3 Bの図示から明らかなように、 0. 5 %以下とすることが可能である。

更に、所定の距離として中手骨長さを代表してとりこの長さを図 5のように 3点ピックで求めることで作図及び長さの計測誤差を小さくできるので、この距離の変動も単に長さを 2点測定するよりも半分に抑えられ、これと相まって基準測定ラインの上下変動を従来の 2 5 %程度に押さえることができた。また、自動化による迅速な測定も可能になった。もちろん橈骨の長さをもとに該距離を算出してもよいが X線フィルムを計測して使用する場合橈骨遠位端と中手骨.を 1枚におさめることができ、中手骨長さと橈骨長さは図 6のように相関（相関計数 7 > 0. 9 ) がある。例えば該距離は中手骨長さの 1 2をとる場合、橈骨長さの 1 Z 7に相当する。従って中手骨長さを基準とする方法が好適である。

このような方法で基準測定ラインを決定し、被検骨部周辺の単数又は、複数の異なる測定ラインに沿って該被検骨の濃度パターンを得て、該パターンの各々に対して所定の領域に対してのみ被検骨の計測を行うためのコンピュータ手段を用いてパターン処理を行い計測を行うものである。

該被検骨の影像において、骨頭部 2点と骨幹部 2点を指定する手- 段としては、骨の影像を表示する C R Tなる画像表示手段とその表示をもとにポイント入力手段としてのキーボードやライトペン等が考えられる。更に、それぞれの中点を結んで骨軸を求める手段としては、該処理内容が記憶されている R O M及び演算 · 一時記憶のなめの R A Mから構成されるコンピュータ手段が挙げられる。

更に、該骨頭部 2点のいずれかの点又はその中点を基準に該骨軸にそって所定の距離だけ離れた位置に骨軸に垂直な基準測定ラインを設定する手段と該基準測定ライン又はその近傍の単数又は複数の測定ラインに沿って該被検骨の透過放射線量に関するパターンを得る手段及び該パターンを用いて所定の演算処理を行い該被検骨の骨計測を行う手段としては、これらの処理内容が記憶されている R〇 M及び演算 · 一時記憶のための R A M及び C P Uから構成されるコンピュー夕手段が挙げられる。

被検骨と標準物質を共に撮影された X線フィルムに光を照射して得られる透過光量のパターンにおいて、被検骨部の透過光量を標準物質部の透過光量と比較することが被検骨を標準物質厚さに変換することができ、撮影条件による X線写真フイルム濃度の違いによる誤差を小さくできる。ここで、標準物質とは厚みが連続的に変化するスロープ状のものや l m mピッチで厚みが変化するステップ状のものが考えられる。スロープ状の場合は被検骨部の透過光量と標準物質の透過光量の直接比較で厚み変換する方法が考えられる。ステップ状の標準物質へ厚さ変換する時は、被検骨部の透過光量が標準物質ステツプ間のそれに対応する場合、各ステツプの透過光量を一次補間したり、スプラインで補間したりして変換する方法が考えられる。これらの演算処理手段としては、上述の R O M、 R A Mおよび C P Uから成るコンピュー夕手段が挙げられる。

本発明の骨計測装置の好ましい実施態様例を図 7に示す。即ち、- 自動読み取り部 1 はランセンサ一（ C C D ) をフィルム移動方向に直角に並べて X線写真フイルムの上面又は下面から帯状光源（ L E

D ) によりフィルムを照射し、その透過光をラインセンサー上に焦点を結ぶように配置したロッドレンズにより集光し、その X線フィルム濃度に応じた透過光の強度等の信号をえるようにすると同時にラインセンサー及び帯状光源と直角方向に微少移動することのできるパルスモータを用いた微少フィルム走行手段を具備している。

フィルムフィードコントローラーはかかる X線写真フィルムの特定部位にしぼって透過光の検知を可能にしたり、フィルムを所定の速度で間欠的に走行させることを制御するための制御手段である。 C C D ドライバ一は、 C C Dに蓄積されたデータを所定の夕ィミングで取り出せるように制御する機能を有するものである。又は L E Dコントローラは、 X線写真フィルムの濃淡のレベルに合わせて光源の強さを調節するための光源の光強度調節手段である。

図 8は、図 7における骨計測データ処理部 2における C R Tなる画像表示手段に拡大されて表示された橈骨の例である。 1 1 が表示画面であり、 1 2が橈骨であり、 1 3、 1 4、 1 5、 1 6が骨計測のため必要とされる基準ポイント（ピック点）の位置を示すものである。具体的には 1 3、 1 4の中点と 1 5、 1 6の中点を結びこれに垂線を 1 3から所定の位置（例えば、第 2中手骨長さの 1 2 ) にとり基準測定ラインとするのが位置再現性を確保するのに好適である。そのポイント入力手段としては、カーソル位置表示、指示制御手段や、ライトペン型入力手段、夕ツチパネルにより外部より入力する方法等があげられる。

図 7における自動読み取り部 1 によって読み取られたデータ群がデ一夕処理部 2におけるイメージ入出力部及びイメージメモリーから主としてなる影像記憶手段によって記憶されて、記憶された影像に関するデータ群は、 C R C T及び C R Tから主としてなる画像表示手段によって図 9 に示す如き拡大された被検骨のパターンとして

： ^不れる。

更に、本発明の計測装置に含まれる演算手段としては、ポイント入力手段により入力された基準ポイントを基準として、影像記憶手段に記憶された被検骨の影像における測定すべき所定の位置を決定し、かかる所定位置での被検骨の影像及び厚さ変換している標準物質の影像に関する記憶データ群を用いて標準物質の厚みに変換して骨測定のための演算を行うことができるものであればいかなるものであってもよい。その例としては骨計測のための演算プログラムが入力された R O M及び演算 · 一時記憶のための R A Mから構成されるマイクロコンピューター手段があげられる。

演算の内容は具体的例を示すために、図 9に例示された如き橈骨遠位端の所定の測定ラインでの記憶データを標準物質の厚みに変換したパターンとして表示したものである。即ち Dが骨巾を示し、これに基づいて決定された領域での骨密度分布が表現されている。なお、図 7の R S 2 3 2 C及び M O D E Mは、骨計測装置の手段を介した骨評価システムに用いる場合の通信手段に連結されて通信機能を付与するためのものであり、 P I 0はディジタル制御入力をコンピューターシステムへ入出力するためのインターフェイスとして機能するものである。

上述した具体例では X線写真フイルムを用いたものを示したが、 X線イメージセンサー上で被検骨に X線を照射して画像化する装置等にも本発明は容易に適用できる。

このような本発明の装置の場合の、 X線撮影から骨計測までの流れを実施するシステムの構成を模式的に図 1 0に示す。

X線源 2 0からの X線を被検骨 1 9 と共に X線イメージセンサ" に直接 X線を照射して画像化する装置においては、従来の X線撮影法における X線写真フィルムを挟み込んだ力セッテの代わりにィメ一ジングプレート 2 1 を使用して X線撮影を行い、レーザー光照射手段 2 2および光検知センサ一 2 3により該イメージングプレート 2 1 に蓄積記録された X線情報にレーザー光を照射することで X線強度に比例した情報を光信号として読み取ることができる。画像処理装置 2 5 によって、読み取った光電情報を A Z D変換して被検骨の X線像 2 4を得て、該 X線像をもとに、前記の如き本発明における骨計測を行うことができる。

また本発明には、被検骨に 7線を照射して得られる透過 7線量に基づく影像を検出して骨計測を行うフォトン · アブソープシオメトリーによるものも含まれる。

上述した本発明の骨計測方法及び骨計測装置は、骨量の測定において個人差、繰り返し誤差を少なくでき、精度よく計測ができる方法と装置を実現できる。

次に、本発明の他の実施態様に就いて、記載する。

さて、本発明において、該入力された映像において、 R O I (関心領域）を所定の方法で決定することで被検骨周辺の単数又は複数の異なる測定ラインに沿って該被検骨の透過放射線量パターンを得て、該パターンの各々に対して所定の領域に対してのみ被検骨の計測を行うためのコンピュータ手段を用いてパターン処理を行い計測を行うことは先の実施態様と同じである。

ここで、所定の方法としては、骨頭部のわかり良い突部 2点をピックしてその中点を求め、次に骨幹部の 2点をピックし、その中点を求め、それらを結び骨軸とし、これに対する垂線を骨頭部の 2点の中点又はいずれか 1 点からの距離を基に決め、同ラインの近傍で等間隔、かつ平行している複数の測定ラインを R O I とする方法があ ^

このコンピュータ手段には演算を行う M P Uと該演算を含む骨計測のためのプログラムが入力された R O M及び、演算一時記憶のための R A Mから構成されている。

ここで所定の領域の決め方について述べる。骨は先に述べたように皮質骨と海綿骨に分類できる。しかし、従来の測定では図 1 1 の骨幅 D全体についての透過放射線量に関するパターンすべてについて骨密度を計算していたので、皮質骨あるいは海綿骨を区別して計測することは不可能であった。

そこで我々は該透過放射線量に関するパターンにおいて図 1 1 における Xなる所定の領域でのみ演算を行う方法を考案した。即ち、被検骨の部位により、皮質骨、海綿骨の割合（橈骨遠位端において 1例）は図 1 2 (この図 1 2は骨幅の半分についてのみ、模式的に示したものである。）のように変化する。よっていずれかの割合をできるだけ多くとるには、領域を狭くする必要がある。例えば、海綿骨を多く含む領域を測定するには図 1 3の領域についてパターン処理すればよいことになる。

然しながら、該領域を狭くすれば骨の性質による位置によるデー夕の変動や測定系の感度バラツキ等による測定ラインのズレによるデータ変動が大きくなり測定精度（ C V ) の低下をまねく。これを図 1 4 に示す。

そこで、図 1 2、図 1 4に示すように、海綿骨の割合と C Vはトレードオフの関係になっていて、逆に言えば、測定に要求される骨の割合が決まれば精度は決まり、精度が決まれば骨の割合が決まる。これらを我々は合理的に決定することで海綿骨を多く含む領域かつ、高い精度での測定を可能とした。この領域の決定には図 1 5で示す骨幅 Dに基づく値を利用するのが好適である。 - ここで、図 1 5 に示す通り、皮質骨の測定に用いられる d (ピーク、ピークキヨリ）を用いた場合、海綿骨が多い領域ではこの d力明確でない場合が多いので好適とは言えない。橈骨長さの 1 / 8部位では図 1 6のような骨分布になっているが海綿骨を測定したいときは Dの 1 / 3領域をとれば図 1 2、図 1 4 より海綿骨の割合 5 0 %で C V 2 %以下で測定できることがわかる。

本発明の骨計測装置の好ましい実施態様の例は、既述した図 7に示す装置と同じである。即ち、自動読み取り部 1 はラインセンサー ( C C D ) をフィルム移動方向に直角に並べて X線写真フィルムの上面又は下面から帯状光源（ L E D ) によりフィルムを照射し、その透過光をラインセンサー上に焦点を結ぶように配置したロッドレンズにより集光し、その X線フィルム濃度に応じた透過光の強度等の信号を得るようにすると同時にラインセンサー及び帯状光源と直角方向に微少移動することのできるパルスモータを用いた微少フィル厶走行手段を具備している。

フイルムフィ一ドコントロ一ラーはかかる X線写真フィルムの特定部位にしぼって透過光の検知を可能にしたり、フイルムを所定の速度で間欠的に走行させることを制御するための制御手段である。 C C D ドライバ一は、 C C Dに蓄積されたデータを所定のタイミングで取り出せるように制御する機能を有するものである。又は L E Dコントロ一ラは、 X線写真フィルムの濃淡のレベルに合わせて光源の強さを調節するための光源の光強度調節手段である。

該被検骨の影像において、骨頭部 2点と骨幹部 2点を指定する手段としては、骨の影像を表示する C R Tなる画像表示手段とその表示をもとにボイント入力手段としてのキーボードやライトペン等が考えられる。更に、それぞれの中点を結んで骨軸を求める手段としては、該処理内容が記憶されている R O M及び演算 · 一時記憶のな- めの R A Mから構成されるコンピュー夕手段が挙げられる。

更に、該骨頭部 2点のいずれかの点又はその中点を基準に該骨軸にそって所定の距離だけ離れた位置に骨軸に垂直な基準測定ラインを設定する手段と該基準測定ライン又はその近傍の単数又は複数の測定ラインに沿って該被検骨の透過放射線量に関するパターンを得る手段及び該パターンを用いて所定の演算処理を行い該被検骨の骨計測を行う手段としては、これらの処理内容が記憶されている R〇 M及び演算 '一時記憶のための R A M及び C P Uから構成されるコンピュー夕手段が挙げられる。

被検骨と標準物質を共に撮影された X線フィルムに光を照射して得られる透過光量のパターンにおいて、被検骨部の透過光量を標準物質部の透過光量と比較することが被検骨を標準物質厚さに変換することができ、撮影条件による X線写真フイルム濃度の違いによる誤差を小さくできる。ここで、標準物質とは厚みが連続的に変化するスロープ状のものや 1 m mピッチで厚みが変化するステップ状のものが考えられる。スロープ状の場合は被検骨部の透過光量と標準物質の透過光量の直接比較で厚み変換する方法が考えられる。ステップ状の標準物質へ厚さ変換する時は、被検骨部の透過光量が標準物質ステップ間のそれに対応する場合、各ステップの透過光量を一次補間したり、スプラインで補間したりして変換する方法が考えられる。これらの演算処理手段としては、上述の R O M、 R A Mおよび C P Uから成るコンピュー夕手段が挙げられる。

なお、図 7に示す装置により、図 8 と同様に橈骨の表示像を C R T等の画像表示手段に拡大して表示される。

図 7の装置における自動読み取り部 1 によって読み取られたデー夕群がデータ処理部 2におけるィメージ入出力部及びィメージメモリーから主としてなる影像記憶手段によって記憶されて、記憶され- た影像に関するデータ群は、 C R C T及び C R Tから主としてなる画像表示手段によって図 1 8 に示す如き拡大された被検骨のパターンとして表示される。

更に本発明の計測装置に含まれる演算手段としては、ポイント入力手段、例えば、カーソルキー等により入力された基準ポイントを基準として、影像記憶手段に記憶された被検骨の影像における測定すべき所定の位置を決定し、かかる所定位置での被検骨の影像及び厚さ変化している標準物質の影像）に関する記憶データ群を用いて標準物質の厚みに変換して骨測定のための演算を行うことができるものであればいかなるものであってもよい。その例としては骨計測のための演算プログラムが入力された R OM及び演算 · 一時記憶のための R AMから構成されるマイクロコンピュータ一手段があげられ。

また、被検骨についての影像の被検部で単数または複数の異なる計測ラインに沿って該被検骨の透過放射線量に関するパターンを測定するための手段及び該被検骨の骨幅に基づいて予め定められた部分領域でのみ該パターンを演算処理して該被検骨の計測を行う手段としてこれらの処理 · 演算プログラムが入力された R OM及び演算 • 一時記憶のための R AMから構成されたコンピュータ手段が挙げられる。

演算の内容は具体的例を示すために、図 1 7に例示された如き橈骨遠位端の所定の測定ラインでの記憶データを標準物質の厚みに変換したパターンとして表示したものである。即ち Dが骨巾を示し、これに基づいて決定された骨幅の 1 Z 3の領域での骨密度分布が表現されている。

なお、本実施例の場合も、図 7の R S 2 3 2 C及び MO D E Mは、骨計測装置の手段を介した骨評価システムに用いる場合の通信手段- に連結されて通信機能を付与するためのものであり、 P I 0はディジタル制御入力をコンピューターシステムへ入出力するためのイン夕一フェイスとして機能するものである。

上述した本発明の具体例では X線写真フイルムを用いたものを示したが、 X線イメージセンサーに直接 X線を照射して画像化する装置等にも本発明は容易に適用できる。

このような本発明の装置の場合の、 X線撮影から骨計測までの流れのシステムを模式的に示すと既述と同様に図 1 0に示す構成となつまり、図 1 0を参照して、 X線源 2 0からの X線を被検骨 1 9 と共に X線イメージセンサーに直接を照射して画像化する装置においては、従来の X線撮影法における X線写真フイルムを挟み込んだ力セッテの代わりにイメージングプレート 2 1 を使用して X線撮影を行い、レーザー光照射手段 2 2および光検知センサー 2 3により該イメージングプレート 2 1 に蓄積記録された X線情報にレーザー光を照射することで X線強度に比例した情報を光信号として読み取ることができる。画像処理装置 2 5 によって読み取った光電情報を A Z D変換して被検骨の X線像 2 4を得て、該 X線像をもとに、前記の如き本発明における骨計測方法及び装置と同等な骨計測を行うことができる。

また、本発明には、被検骨にガンマ線を照射して得られる透過ガンマ線量に基づいて影像を検出して骨計測を行うフォトン · アブソ —プシオメトリーによるものも含まれる。

本実施例により皮質骨、海綿骨量を精度よく合理的に計測できる計測方法と装置が提供されるのである。

次に、更に他の実施例に就いて記載する。

本実施例において、関心領域（R O I」）を所定の方法で決定する- 実際のパターンにはノイズが含まれているので、パターン処理にはノィズ除去が必要である。ノィズ除去には全測定ェリアに対して、狭いエリァで透過放射線量バタ一ンの骨軸方向の平滑化、すなわちパターンの合成を合成するのが単純で良好な結果が得られる。ここで、パターン合成数を増やせば、すなわち測定ライン数を増やせばノイズの除去能力は向上するが、増やし過ぎると図 1 8 A、図 1 8 Bで前述したように橈骨のような海面骨パターンの歪みを生ずる。 6 3. 5 ;zm程度の分解能のセンサで X線フィルムをスキャンした場合、橈骨遠位端に対し経験的には 5本程度（約 0. 3 mm) が好ましい。

図 1 9 Aに示すように、 B MDはパターンの測定ライン（図 1 9 B参照）の変動により大きく変動している。そこで BMD値を安定して測定するためには複数の測定ラインを用いて先ず狭いエリアで合成し、 BMDを求め、更に広いエリアで各々の BMDを平均化することで、正確に、かつ再現性良く、測定を行うことが可能となつた。

この時広いエリァサイズは測定部位のデータの安定度及び要求される測定精度によって決定される。

図 1 9 Bは、橈骨遠位端における遠位端から第 2中手骨の長さの 1 2の距離だけ離れた位置を基準とした測定エリアと C Vの関係で示されている。これより 1 %の精度の向上を得るためには、 1 0 mmの測定ェリァが必要である。

一方、ここで測定エリア内の全ての測定ラインの濃度パターンを演算していたのではデータ量が膨大な場合、計算時間がかかりすぎて実際的でない。そこで合成パターンを得るための狭エリアを連続してとらず、間を開けてとることでこの問題をクリアしている。即ち、測定エリアの内、 6 3. 5 〃m間隔で平行している透過放- 射線パターン群において、 5本の測定ラインである 3 1 7 · 5 〃m の狭いエリアでの 5本の測定パターンを 1本に合成した場合、図 2

0 に示すように合成パターンから得られる B M Dを 1 つおきに省いて平均化しても B M D値に大きな変化がないが、これ以上省いて平均化を行った場合、 B M D値に変化が生ずることがわかった。従つて、合成パターン 1 本おき、つまり、 5本の測定ラインからなるェリアの B M Dを 1 つずつ省いて平均化するのが好適である。更に、合成（平滑化）されたパターンの認識がうまく行かず、異常パラメ一夕がでた場合、これをリジェクトし、平均化処理から除くことが精度を保っために必要である。また、合成パターンから B M Dを求める前に移動平均をとり、更に細かいノイズを除去することも必要に応じて実施してもよい。

リジヱクト方法について詳細に述べる。一般に骨の物性は応力集中が生じにくい構造即ち、連続的に変化する。そこで骨の巾や B M D値の各測定ラインでの変化を調べれば急激に値の変化するところを見つけることで計測上の異常のパラメ一夕を発見することが可能である。

図 2 1 に B M D、図 2 2に骨幅 Dのデータの変化を示す。ここで B M Dのデータの変化を見るのは海綿骨の割合の多い方向に変わるところでは値の変化が大きくなるのでこの方法では実際のものなのか異常パラメータによるものなのか判別は難しい。一方、骨巾 Dに着目する方法では急激の変化がなく、異常を見つけやすいのでこの指標が好適である。この時、計測された骨幅と次のパターンから得られた骨幅をくらべ、その差が許容量を越えているのかを判断しパラメ一夕の正確性を保つのである。ここで、この許容量の決め方であるが、いくつかの X線写真フィルムを測定し、隣り同志の骨幅の差の標準偏差びを求め、これより 3 びをとつて許容量とするが好適- である。更に基準骨幅については、領域の安定しているデ一夕のとれるところの骨幅を用いるのが好適である。

橈骨遠位端において、領域の例えば中央部又は下部（パターン認識の容易な部位）を基準骨幅とするのが好適である。また、リジェクトした後、平均化された BMDと真値からの偏差、 C V (Coeffi cient of Variance ) を図 2 3に示した。これに基づいてデータの精度を問うことも可能である。

本発明の骨計測方法を実施する装置の好ましい実施態様例は既述の図 7の装置と同様の構成を有した装置によって形成できる。

即ち、図 7を再び、参照すると、自動読み取り部 1 はラインセンサ一（C C D) をフィルム移動方向に直角に並べて X線写真フィルムの上面又は下面から帯状光源（L E D) によりフィルムを照射しその透過光をラインセンサー上に焦点を結ぶように配置したロッドレンズにより集光し、その X線フィルム濃度に応じた透過光の強度等の信号を得るようにすると同時にラインセンサー及び帯状光源と直角方向に微少移動することのできるパルスモータを用いた微少フィル厶走行手段を具備している。

フィルムフィードコントローラーはかかる X線写真フィルムの特定部位にしぼって透過光の検知を可能にしたり、フィルムを所定の速度で間欠的に走行させることを制御するための制御手段である。 C C D ドライバ一は、 C CDに蓄積されたデータを所定のタイミングで取り出せるように制御する機能を有するものである。又は L E Dコントローラは、 X線写真フィルムの濃淡のレベルに合わせて光源の強さを調節するための光源の光強度調節手段である。

該被検骨の影像において、骨頭部 2点と骨幹部 2点を指定する手段としては、骨の影像を表示する C R Tなる画像表示手段とその表示をもとにポイント入力手段としてのキーボードやライトペン等が考- えられる。更に、それぞれの中点を結んで骨軸を求める手段としては、該処理内容が記憶されている R O M及び演算 · 一時記憶のなめの R A Mから構成されるコンピュー夕手段が挙げられる。

被検骨と標準物質を共に撮影された X線フィルムに光を照射して得られる透過光量のパターンにおいて、被検骨部の透過光量を標準物質部の透過光量と比較することが被検骨を標準物質厚さに変換することができ、撮影条件による X線写真フイルム濃度の違いによる誤差を小さくできる。ここで、標準物質とは厚みが連続的に変化するスロープ状のものや l m mピッチで厚みが変化するステツプ状のものが考えられる。スロープ状の場合は被検骨部の透過光量と標準物質の透過光量の直接比較で厚み変換する方法が考えられる。ステップ状の標準物質へ厚さ変換する時は、被検骨部の透過光量が標準物質ステツプ間のそれに対応する場合、各ステツプの透過光量を一次補間したり、スプラインで補間したりして変換する方法が考えられる。これらの演算処理手段としては、上述の R O M、 R A Mおよび C P Uから成るコンピュー夕手段が挙げられる。

図 7における自動読み取り部 1 によって読み取られたデータ群がデータ処理部 2におけるィメージ入出力部及びィメ一ジメモリ一から主としてなる影像記憶手段によって記憶されて、記憶された影像- に関するデータ群は、 C R C T及び C R Tから主としてなる画像表示手段によって拡大された被検骨のパターンとして表示される。更に本実施例の計測装置に含まれる演算手段としては、ポイント入力手段により入力された基準ボイントを基準として、影像記憶手段に記憶された被検骨の影像における測定すべき所定の位置を決定し、かかる所定位置での被検骨の影像及び厚さ変化している標準物質の影像に関する記憶データ群を用いて標準物質の厚みに変換して骨測定のための演算を行うことができるものであればいかなるものであってもよい。その例としては骨計測のための演算プログラムが入力された R O M及び演算 · 一時記憶のための R A Mから構成されるマイクロコンピュ一夕一等のコンピュ一ター手段があげられる。演算の内容は具体的例を示すために、図 2 4に例示された如き橈骨遠位端の所定の測定ラインでの記憶データを標準物質の厚みに変換したパターンとして表示したものである。即ち Dが骨巾を示し、これに基づいて決定された領域での骨密度分布が表現されている。ここでは、 D及び B M Dをパラメ一夕としている。

なお、本実施例の骨計測装置における平滑化パターンを得るための手段、骨計測のためのパラメ一夕群を複数得るための手段、及びそのパラメ一夕群を処理して被検骨の計測を行うための手段は、図 7の骨計測データ処理部 2に含まれ、更に具体的には、該処理部 2 における M P Uとその処理を行うプログラムが記憶されている R 0 M、及び演算一時記憶のための R A Mからなるマイクロコンピュー夕手段に含まれている。

上述した本実施例では X線写真フイルムを用いたものを示したが、 X線イメージセンサー上で被検骨に X線を照射して画像化する装置等にも本発明は容易に適用できる。

このような装置の場合の、 X線撮影から骨計測までの流れのシス- テムは、既述した図 1 0に示されている。 X線源 2 0からの X線を被検骨と共に X線イメージセンサ一に直接照射して画像化する装置においては、従来の X線撮影法における X線写真フイルムを挟み込んだカセッテの代わりにイメージングプレート 2 1 を使用して X線撮影を行い、レーザー光照射手段 2 2および光検知センサー 2 3により該イメージングプレート 2 1 に蓄積記録された X線情報にレ一ザ一光を照射することで X線強度に比例した情報を光信号として読み取ることができる。画像処理装置 2 5によって、読み取った光電情報を A / D変換して被検骨の X線像 2 4を得て、該 X線像をもとに、前記の如き本発明における骨計測方法及び装置と同等な骨計測を行なうことができる。

本実施例の骨計測方法及び骨計測装置によって、例えば図 8における点 1 3、 1 4、 1 5、 1 6の如き骨計測のための基準点のピックがずれによる影響が少なくなり、再現性よく骨計測を行うことができる。また本実施例の方法及び装置によれば、計測されたデータのうちの異常なものを排除してより正確に、再現性良く骨計測ができる優れた効果も得られる。特に本実施例は、海綿骨についての骨計測に適している。

次に、他の実施例に就いて記載する。

一般的に得られた骨と軟部組織からなる透過放射線量パターンにおいて、被検骨のみの計測を行う際に、被検骨（例えば、第 2中手骨、橈骨遠位端、踵骨など）により、該被検骨周辺の軟部組織の厚さ分布が異なる。また、個人差（体重差など）もあるので、軟部組織の影響を補正する必要がある。

ここで、本実施例におけるその補正方法について述べる。まず図 2 8 A〜 2 8 Cに示すように、例えば被検骨（図 2 8 Aに断面図として示す）に X線を照射して得られた X線写真フィルムに光を照射して得られる透過光量から得られた透過放射線量に関するパターン

(以下「透過放射線量パターン」ともいう。図 2 8 B参照）から軟部組織の厚さを包含する骨と軟部組織の境界点 2点を求め、該 2点を結ぶ所定のラインで分け、該ラインの上部が骨部の透過放射線量パターンであり、下部が軟部組織放射線パターンである。ここで、該 2点を結ぶラインにより近似された軟部組織パターンを用いて、軟部組織の補正を行う。即ち、透過放射線パターンから該近似される軟部組織パターンを減算することにより、該被検骨自体の透過放射線に関する修正パターン（図 2 8 C ) が得られる。被検骨周辺軟部組織の厚さ分布に応じて、曲線又は直線を使う。例えば、第 2中手骨、橈骨遠位端の計測を行う際、透過放射線量パターンの中で骨に対応する軟部組織がほぼ均一であるので直線を使うのが好適である。

ここで、パラメ一夕 D及び B M Dの求め方を述べる。

Dは骨幅で、上記骨と軟部組織の境界点 2点の距離から求められる。一方、 B M D ( Bone Mi neral Dens i ty) は上記修正パターンを標準物質の厚みと透過光量の関係に基づいて標準物質の厚みに変換してから、骨幅の全領域または骨幅の中央から割り振った領域の面積 Sを求め、該領域幅（骨幅 Dまたは骨幅の中央から割り振った領域幅 X ) で割ることで、図 2 8 D、図 2 8 Eのように計算できる。

従って、被検骨を正しく、精度よく計測を行うためには、まず、骨と軟部組織の境界を正しく、精度よく求めることが必要である。なぜなら、境界点がずれると、例えば骨量指標 B M Dも変わるからである。

次に、本実施例における骨と軟部組織の境界の求め方を詳細に述ベる。図 2 9に示すように、必要に応じてまず、透過放射線量パ夕一ンの各値をパターンの代表値を用いて標準化を行う。一般に被検- 骨の部位又は個人差により、透過放射線パターンが異なる。また X 線フィルムの濃度や、 X線フィル厶の照射する光源強度の変化により、パターンのレベルも変わる。骨と軟部組織を求める各段階、所定の条件を設定するため、標準化を行うことが有効である。例えば、

8 b i t A Z Dに対して、代表値をパターンの最大値として、この最大値を 2 5 5になるようにパターンの各値をリニァに拡大するのが好適である。

次に、本実施例における被検骨と軟部組織との境界点を求めるために、 1 次近傍点としての傾きの変化の大きい点又は該 1 次近傍点の近傍点の求め方を述べる。一般的に数学的に連続的なパターンに対しては、 2階微分による傾きの変化の大きい点が容易に求められる。しかし、本実施例ではデジタル処理系での離散的なパターンに対して、被検骨により 2階差分及び又は 2階差分と 1 階差分の積を用いる方が、目的とする傾きの変化の大きい点又はその近傍点を正しく求められることを見出した。

ここで、図 3 0のような皮質骨の軟部組織の変化が小さく、骨と軟部組織のはっきり区別できるパターンでは、骨と軟部組織の境界又はその近傍に対応する透過放射線パターンの 2階差分 y〃のピークを左から検索しある値以上の y〃点のピークとして、また右から検索しある値以上の y〃のピークとして容易に検出できる。

しかし、軟部組織の変化の大きいパターン（図 3 1 ) では、骨と軟部組織の境界点又はその近傍に対応するピーク（A ) と軟部組織自身の変化によりピーク（ B ) の差が小さく、数多くのパターンに対して一定の条件で該境界点又はその近傍点を正しく検出するのは不可能であつた。

かかる問題に対して、本発明者らは鋭意研究した結果、 2階差分と 1 階差分の積を利用するのが好適であることを見い出し本発明に- 至った。ここで数学的に 1 階差分と 2階差分の積を式で示すと次のようになる。

y' (Xi )y" (x > )=

[y(x_{i +k}/₂)- y(Xi - _k/2)] { [y(x_{i +k})-y(Xi) ] - [y(x>)

-y(x, -k) ] }

( k = 2、 4、 6 · · · 被検骨の透過放射線量パターンに応じて決定する）

即ち、傾きの変化の大きい点だけを強調でき、図 3 1 の例では求めている境界点又はその近傍点に対応するピーク（Α' ) と外乱となっている軟部組織自身の変化によりピーク（Β ' ) の差が、 2階差分だけを利用する場合と比べて 5倍になり、目的とする境界点または近傍点を正しく検出することは容易となった。

次に被検骨の周辺に他の骨が存在する場合について述べる。先ず、前に記述した 1 階差分と 2階差分の積及び 2階差分を用いる方法で求めた複数の候補点から被検骨の候補点を選択する必要がある。例えば、図 3 2に示すように橈骨を測定する場合、候補点 1 (尺骨部）と候補点 2 (橈骨部）が求められるが、軟部組織のレベルが骨より低いので、透過放射線量パターンのレベルの低い方をとることで、被検骨の候補点 2を選択することができる。これにより、被検骨周辺に他の骨があって測定ラインが該被検骨にかかっていても、測定ラインの長さを調節する必要なく、被検骨を測定できるようになつた。

以上に述べたように、離散的な（デジタル系）パターンから、骨と軟部組織の境界（傾きの変化の大きい点）を求める際、 2階差分及び又は 1 階差分と 2階差分の積を利用して 1次近傍点（候補点ともいう） .が求められるが、この候補点は差分の数又は透過放射線量パターンによって正しい骨と軟部組織の境界点とのズレが生じる- ことが判つた。

方法 1 として、この候補点（図 3 3の ) をそのまま使って、骨と軟部組織からなる透過放射線量パターンから軟部組織を補正したが、骨量の計測の誤差が生じ、よい精度で計測できない場合があつた。図 3 3では、 B M Dは全骨幅領域で計算する場合、この方法で誤差の量が示されている。

方法 2 としてこの補点から、さらにより正確な候補点を求めて、骨と軟部組織からなる透過放射線量パターンから軟部組織を補正する。その新たな候補点の求め方は図 3 3に示す。即ち、候補点より被検骨の中心方向へ傾きの最大点の近傍で 1 次回帰直線を求め、骨の中心から遠ざかる方向へ所定の領域で 1 次回帰直線を求め、回帰直線の交点（ P ₂ )を新たな候補点とする。

図 3 3に示すように、方法 1 と比べて、骨量計測におけるデータ処理の誤差が小さくなったが、正しい境界点を求めるという意味で必要な精度が満たされていない場合がある。この問題の解決のためさらに研究した結果、直線回帰領域の設定及び直線回帰の繰り返し処理により、上記の問題を解決できさらにょいデータ処理の計測精度が得られることを見い出した。

次にその内容について図 3 4、 3 5を用いながら詳述する。まず本発明にいう所定の範囲（ 1 ) 〜（ 4 ) について説明する。即ち図 3 4 に示す如く所定の範囲（ 1 ) は被検骨の透過放射線量パターンから近傍点を求める際、被検骨及び差分の数によって、統計的な手段を用いて決定される。例えば、橈骨遠位端の場合、差分の数が 1 1 の場合、（サンプリング 6 3 . 5 〃mの場合、約 0 . 7 m m長）である場合が好適である。所定の範囲（ 2 ) は、骨のある側で、傾きの変化の大きい点の近傍点（図 3 2でピーク 1、ピーク 2に対応する）を使うのが好適である。なぜなら、図 3 3の左側に示すよう- に不適当な範囲（方法 2で傾き最大点の近傍）で回帰することが避けられるのである。

図 3 5 に示すように、他の骨の影響が大きい場合には、傾きの変化の小さい所定の範囲（ 4 ) で回帰を行うのが望ましい。何故ならば、被検骨又は被検者によって、被検骨の周りに軟骨が成長しているので、パターンが緩やかに変化していることがある。即ち、所定の範囲（ 3 ) は近傍点から 1 階差分と 2階差分の積が所定の値より小さい点までとすればよい。ここで所定の値は例えば、橈骨遠位端の場合、透過放射線量パターンを標準化した後、 1 階差分と 2階差分の数は両方とも 1 1 の時、 1 とすれば好適である。また、被検骨の周辺に他の骨が存在する場合、図 3 5の例に示すように所定の範囲（ 4 ) を橈骨と尺骨の距離によって決定する。橈骨と尺骨の距離が短い場合（例えば、 0. 5 mm) は所定の範囲（ 4 ) での回帰の変わりに、該範囲でのパターンの平均値を求め、該平均を通る一定の放射線量の直線を求めることが望ましい。

上記処理を 1 回だけで行っても、十分な精度が得られない図 3 6 のようなパターンに対して、複数回の回帰を行わなければならない。図 3 6 は、上記の方法で、候補点 P 1 から 1 回目回帰による新たな候補点 P 2が求められる。さらに新たな候補点 P 2から、新たな候補点 P 3が求められる。かくして P 1→ P 2→ P 3→ P (正しい境界点）に近付くことが判る。なお、回帰処理の回数は被検透過放射線量パターン及び要求される計測精度によって決定される。

図 3 6の如き橈骨に関するパターンを用いて骨量指標 B MDを求めた場合、別途にマニュアルで正しいと思われる境界点を用いて得た B MD値との差が、上記方法（ 1 ) で 3 4 %、 1 回直線回帰で 3 . 2 %、 2回直線回帰で 1 . 1 %であった。

被検骨に放射線を照射することにより得られる透過放射線量に基- づく影像を入力するための影像入力手段としては、 X線写真フィルムの上面又は下面から帯条光源（L E D) によりフイルムに照射し、その透過光をラインセンサ（C C D) で読み取るものが挙げられる。

また、入力された影像に関して被検部における計測ラインに沿つて該被検部の透過放射線量に関するパターンを求める手段と、該パターンにおいて該被検骨の両端部での軟部組織との境界点 2点を求めて、該 2点を結ぶラインにより近似される軟部組織に対応した透過放射線量に関する領域を該パターンから減算することにより該被検骨自体の透過放射線量に関する修正パターンを得るための手段と、該修正パターンを用いて該被検骨の計測のための演算処理を行う演算手段としては、演算処理のための演算プログラムが入力された R 〇 IV [及び演算. 一時記憶のための RAMから構成されるマイクロコンピュー夕等のコンピュー夕手段が挙げられる。

本実施例に係る骨計測方法をフローチヤ一卜で例示すると図 3 7 のようになる。本実施例に係る骨計測装置の好ましい実施態様例は既述した図 7の装置によって形成できる。すなわち、自動読み取り部 1 1 はラインセンサー（C C D) をフィルム移動方向に直角に並ベて X線写真フィルムの上面又は下面から帯状光源（L E D) によりフィルムを照射し、その透過光をラインセンサー上に焦点を結ぶように配置したロッドレンズにより集光し、その X線フィルム濃度に応じた透過光の強度等の信号を得るようにすると同時にラインセンサ一及び帯状光源と直角方向に微少移動することのできるパルスモータを用いた微少フィルム走行手段を具備している。

フィルムフィ一ドコントローラーはかかる X線写真フィルムの特定部位にしぼって透過光の検知を可能にしたり、フィルムを所定の速度で間欠的に走行させることを制御するための制御手段である。 C CD ドライバ一は、 C CDに蓄積されたデータを所定のタイミン- グで取り出せるように制御する機能を有するものである。又は L E Dコントローラは、 X線写真フィルムの濃淡のレベルに合わせて光源の強さを調節するための光源の光強度調節手段である。

図 3 8 は、図 7の装置における骨計測データ処理部 1 2における C R Tなる画像表示手段に拡大されて表示された橈骨の例である。 1 が表示画面であり、 2が橈骨であり、 3、 4、 5、 6が骨計測のため必要とされる基準ボイントの位置を示すものである。具体的には 3、 4の中点と 5、 6の中点を結びこれに垂線を 3から所定の位置にとり基準測定ラインとするのが位置再現性を確保するのに好適である。そのポイント入力手段としては、カーソル位置表示、指示制御手段や、ライトペン型入力手段、夕ツチパネルにより外部より入力する方法等があげられる。

図 7の装置における自動読み取り部 1 1 によって読み取られたデ一夕群がデータ処理部 1 2におけるイメージ入出力部及びイメージメモリーから主としてなる影像記憶手段によって記憶されて、記憶された影像に関するデータ群は、 C R T C及び C R Tから主としてなる画像表示手段によって拡大された被検骨のパターンとして表示される。

更に、本実施例の計測装置に含まれる演算手段としては、ポイント入力手段により入力された基準ポイントを基準として、影像記憶手段に記憶された被検骨の影像における測定すべき所定の位置を決定し、かかる所定位置での被検骨の影像に関する記憶データ群を用いて骨測定のための演算を行うことができるものであればいかなるものであってもよい。その例としては骨計測のための演算プログラムが入力された R O M及び演算 · 一時記憶のための R A Mから構成されるマイクロコンピューター等のコンピュータ一手段があげられる上述した本実施例の具体例では X線写真フイルムを用いたものを示したが、 X線イメージセンサ一上で被検骨に X線を照射して画像化する装置等にも本発明は容易に適用できる。

かかる本実施例に係る装置の場合の、 X線撮影から骨計測までの流れを実施するシステムは既述した図 1 0のシステムで実現することができる。 X線源 2 0からの X線を被検骨 1 9 と共に X線ィメージセンサーに直接 X線を照射して画像化する装置においては、従来の X線撮影法における X線写真フィルムを挟み込んだ力セッテの代わりにイメージングプレート 2 1 を使用して X線撮影を行い、レ一ザ一光照射手段 2 2および光検知センサ一 2 3により該イメージングプレート 2 1 に蓄積記録された X線情報にレーザー光を照射することで X線強度に比例した情報を光信号として読み取ることができる。画像処理装置 2 5 によって、読み取った光電情報を A Z D変換して被検骨の X線像 2 4を得て、該 X線像をもとに、本実施例における骨計測方法及び装置と同等な骨計測を行うことができる。

また本実施例には、被検骨に 7線を照射して得られる透過 7線量に基づく影像を検出して骨計測を行うフォトン · アブソープシオメトリ一によるものも含まれる。

本実施例によれば、画像読み取りの際に自動的に骨と軟部組織との境界を正しく検出できるので、海綿骨の豊富な骨等の精度よい骨計測をすることが容易にできる優れた効果が得られる。

以上、本発明を種々の実施例に基づいて記載したが、本発明は、添付の請求の範囲に記載した本発明の技術的思想と精神の範囲で種々改変、変更が可能なことは言うまでもない。

Claims

求の範囲

1 . 被検骨の放射線撮影により得られる影像を用いて該被検骨についての骨計測を行う方法において、

( i ) 該被検骨の影像における関心領域において骨頭部 2点と骨幹部 2点を指定しそれぞれの中点を結んで骨軸を求める工程と、

( i i ) 該骨頭部 2点及びその中点のいずれかの点を基準に該骨軸に沿つて所定の距離だけ離れた位置に骨軸に垂直な基準測定ラインを設定する工程と、

( i i i ) 該基準測定ライン又はその近傍の単数又は複数の測定ラィンに沿って該被検骨の透過放射線量に関するパターンを得る工程と、

( i v) 該パターンを用いて所定の演算処理を行い該被検骨の骨計測を行う工程とを有することを特徴とする骨計測方法。

2 . 該被検骨が橈骨であって、該所定の距離が中手骨の長さを基準としたものである請求項 1 に記載の骨計測方法。

3 . 該影像が厚さの変化している標準物質と共に X線撮影された被検骨の X線写真フィルムに光を照射して得られる透過光量の検知により得られる影像であり、

前記パターンを得る工程が標準物質の厚みと透過光量の関係に基づいて該被検骨影像の透過放射線量に関するパターンを該標準物質の厚みに変換することを含む請求項 1 に記載の骨計測方法。

4. 前記複数の測定ラインにそって該被検骨の透過放射線量に関して得た複数のパターンの群から一部のパターン群を用いて平滑化し、

同様に別々の他の一部のパターン群に就いて同様な平滑化を繰り返すことによって複数の平滑化パターンを得るようにし、該複数の平滑化パターンの各々に就いて、所定の演算処理を行つて骨計測のためのパラメータ群を複数個得るようにし、

該複数のパラメータ群を所定の条件で処理して被検骨の計測を行ラ、

ことを特徴とする請求項 1 に記載の骨計測方法。

5. 前記所定の条件での処理が、所定の標準値と個々のパラメ一夕群とを比較し、該標準値から所定量以上はなれたパラメータ群を除いたパラメ一夕群に就いて各々パラメ一夕の平均値を求めることを含む請求項 4 に記載の骨計測方法。

6. 該標準値が、該平滑化パターンにおける骨幅に関するものである請求項 5 に記載の骨計測方法。

7. 前記で得た複数の平滑化パターンの各々に就き、該被検骨の両端部での軟部組織との境界点 2点を求め、該 2点を結ぶラインにより近似される軟部組織に対応した透過放射線量に関するパターン部分を該各平滑パターンから減算することにより該被検骨自体の透過放射線量に関する修正パターンを得るようにし、該修正パ夕一ンを用いて演算処理して該被検骨の計測を行うようにすることを特徴とする請求項 4 に記載の骨計測方法。

8. 前記被検骨の骨幅に基づいて予め定められた部分領域でのみ該パターンを用いて前記所定の演算処理して該被検骨の計測を行う請求項 4に記載の骨計測方法。

9. 前記被検骨の骨幅に基づいて予め定められた部分領域が、該被検骨における骨幅の中央から割り振った海綿骨に対応した領域である請求項 8 に記載の骨計測方法。

1 0 . 該複数の平滑化パターンの各々に就き、該被検骨の両端部での軟部組織との境界点 2点の少なくとも 1 点を求めるとき、該各平滑化パターンにおいて 1 次近傍点を求め、該 1次近傍点より被- 検骨の中心方向に所定の範囲（ 1 ) だけスキップして所定の範囲 ( 2 ) で内側 1次回帰直線を求め、更に、該 1次近傍点より被検骨の中心から遠ざかる方向に所定の範囲（ 3 ) だけスキップして所定の範囲（ 4 ) で外側 1次回帰直線を求め、該内側 1次回帰直線と外側 1次回帰直線の交点を 2次近傍点とし、新たな近傍点が所定の条件を満たすようになるまでかかる処理を繰り返すものである請求項 7に記載の骨計測方法。

1 1. 該 1次近傍点を求めることが、該各平滑化パターンにおける 2階差分値及び/又は 2階差分値と 1階差分値の積を用いるものである請求項 1 0に記載の骨計測方法。

1 2. 被検骨の放射線撮影により得られる影像を用いて該被検骨についての骨計測を行うための装置において、

( i ) 該被検骨の影像における関心領域において骨頭部 2点と骨幹部 2点を指定し、夫々の中点を結んで骨軸を求める手段と、

(ii) 該骨頭部 2点及びその中点のいずれかの点を基準に該骨軸に沿って所定の距離だけ離れた位置に骨軸に垂直な基準測定ラインを設定する手段と、

(iii ) 該基準測定ライン又はその近傍の単数又は複数の測定ラィンに沿って該被検骨の透過放射線量に関するパターンを得る手段と、

(iv) 該パターンを用いて所定の演算処理を行い該被検骨の骨計測を行う手段と、

を具備したことを特徴とする骨計測装置。

1 3. 前記パターンを用いて所定の演算処理を行い該被検骨の骨計測を行う手段は、前記被検骨の骨幅に基づいて予め定められた部分領域でのみ前記パターンを演算処理して該被検骨の計測を行う手段である請求項 1 2に記載の骨計測装置。 .

1 4 . 前記パターンを用いて.所定の演算処理を行い該被検骨の骨計測を行う手段は、

( i ) 前記複数の測定ラインに沿って該被検骨の透過放射線量に関するパターンを得る手段によって得た複数のパターンをパターン群として得て、該パターン群の一部の群を用いて平滑化することを別々の部分群に就いて繰り返すことによって複数の平滑化パターンを得るための手段と、

( ϋ ) 該複数の平滑化パターンの各々について所定の演算処理を行い骨計測のためのパラメ一タ群を得るための手段と、

( iii ) 該複数のパラメータ群を所定の条件で処理して被検骨の計測を行う演算手段とを、

具備することを特徴とした請求項 1 2に記載の骨計測装置。

1 5 . 前記パターンを用いて所定の演算処理を行い該被検骨の骨計測を行う手段は、

( i ) 前記複数の測定ラインに沿って該被検骨の透過放射線量に関するパターンを得る手段によって得た複数のパターンの各々において該被検骨の両端部での軟部組織との境界点 2点を求めて、該 2 点を結ぶラインにより近似される軟部組織に対応した透過放射線量に関するパターン部分を該パターンから減算することにより該被検骨自体の透過放射線量に関する各々の修正パターンを得るための手段と、

( ϋ ) 該各々の修正パターンを用いて該被検骨の計測のための演算処理を行う演算手段と、

を具備してなることを特徴とする請求項 1 2に記載の骨計測装置。

1 6 . 被検骨の放射線撮影により得られる影像を用いて該被検骨についての骨計測を行う方法において、

該被検骨についての影像の被検部で単数又は複数の異なる計測ラ- インに沿って該被検骨の透過放射線量に関するパターンを測定する工程と、

該被検骨の骨幅に基づいて予め定められた部分領域でのみ該パ夕ーンを演算処理して該被検骨の計測を行う工程と、

を具備したことを特徴とする骨計測方法。

1 7 . 該被検骨の骨幅に基づいて予め定められた部分領域が、該被検骨における骨幅の中央から割り振った海綿骨に対応した領域である請求項 1 6 に記載の骨計測方法。

1 8 . 該被検骨の骨計測が、厚さが変化している標準物質と共に撮影された被検骨の X線写真フィルムに光を照射して得られる透過光量を検知する影像読み取りによるものであって、

前記演算処理して被検骨の計測を行う工程が、該 X線フィルムから得られる標準物質の厚みと透過光量の関係に基づいて該パターンを標準物質の厚みに変換することを含むものである請求項 1 6 に記載の骨計測方法。

1 9 . 被検骨の放射線撮影により得られる影像を用いて該被検骨についての骨計測を行うための装置において、

該被検骨についての影像の被検部で単数又は複数の異なる計測ラィンに沿って該被検骨の透過放射線量に関するパターンを測定するための手段と、

該被検骨の骨幅に基づいて予め定められた部分領域でのみ該パ夕 ―ンを演算処理して該被検骨の計測を行う手段と、

を具備したことを特徴とする骨計測装置。

2 0 . 被検骨の放射線撮影により得られる影像を用いて該被検骨についての骨計測を行う方法において、

(1)該被検骨についての影像における被検部の予め定めた複数の実質上異なるラインに沿って各々の透過放射量に関するバターンを測. 定して透過放射線量パターン群を得て、該パターン群の一部の群を用いて平滑化することを別々の部分群について繰り返すことによつて複数の平滑化パターンを得る工程と、

(2)該複数の平滑化パターンの各々について所定の演算処理を行ない骨計測のためのパラメータ群を複数得る工程と、

(3)該複数のパラメ一夕群を所定の条件で処理して被検骨の計測を行う工程と、

を備えたことを特徴とする骨計測方法。

2 1 . 該被検骨の骨計測が、厚さが変化している標準物質と共に撮影された被検骨の X線写真フィルムに光を照射して得られる透過光量を検知する影像読み取りによるものであって、該透過放射線量に関するパターンが被検骨の濃度パターンであって、該所定の演算処理が該 X線写真フィルムから得られる標準物質の厚みと透過光量の関係に基づいて該平滑化パターンを標準物質の厚みに変換する処理を含むものである請求項 2 0に記載の骨計測方法。

2 2 . 被検骨の放射線撮影により得られる影像を用いて該被検骨についての骨計測を行うための装置において、

(1)該被検骨の影像における被検部の予め定めた複数の実質上異なるラインに沿って各々透過放射線量に関するパターンを測定して透過放射線量パターン群を得て、該パターン群の一部の群を用いて平滑化することを別々の部分群について繰り返すことによって複数の平滑化パターンを得るための手段と、

(2)該複数の平滑化パターンの各々について所定の演算処理を行ない骨計測のためのパラメ一夕群を複数得るための手段と、

(3)該複数のパラメ一夕群を所定の条件で処理して被検骨の計測を行うための手段と、

を具備することを特徴とした骨計測装置。 . 2 3 · 骨計測方法であって、

(1)被検骨に放射線を照射することにより得られる透過放射線量に基づく影像を入力するための影像入力工程と、

(2)入力された影像に関して被検部における計測ラインに沿って該被検部の透過放射線量に関するパターンを求める工程と、

(3)該パターンにおいて該被検骨の両端部での軟部組織との境界点 2点を求める工程と、

(4)前記 2点を結ぶラインにより近似される軟部組織に対応した透過放射線量に関するパターン部分を該パターンから減算することにより該被検骨自体の透過放射線量に関する修正パターンを得る工程と、

(5)該修正パターンを用いて演算処理して該被検骨の計測を行うェ程と、

を有した骨計測方法。

2 4 . 該パターンにおいて該被検骨の両端部での軟部組織との境界点 2点の少なくとも 1 点を求める工程が、

該パターンにおいて 1次近傍点を求め、該 1 次近傍点より被検骨の中心方向に所定の範囲（ 1 ) だけスキップして所定の範囲（ 2 ) で内側 1 次回帰直線を求め、さらに該 1 次近傍点より被検骨の中心から遠ざかる方向に所定の範囲（ 3 ) だけスキップして所定の範囲 ( 4 ) で外側 1 次回帰直線を求め、該内側 1 次回帰直線と外側 1 次回帰直線の交点を 2次近傍点とし、新たな近傍点が所定の条件を満たすようになるまで斯かる処理を繰り返すものである請求項 2 3に記載の骨計測方法。

2 5 . 骨計測装置であって、

(1)被検骨に放射線を照射することにより得られる透過放射線量に基づく影像を入力するための影像入力手段と、 - (2)入力された影像に関して被検部における計測ラインに沿って該被検部の透過放射線量に関するパターンを求める手段と、

(3)該パターンにおいて該被検骨の両端部での軟部組織との境界点 2点を求め、該 2点を結ぶラインにより近似される軟部組織に対応した透過放射線量に関するパターン部分を該パターンから減算することにより該被検骨自体の透過放射線量に関する修正パターンを得るための手段と、

(4)該修正パターンを用いて該被検骨の計測のための演算処理を行う演算手段と、 - を具備したことを特徴とする骨計測装置。