WO2017212859A1 - X線画像診断装置及び骨密度測定方法 - Google Patents

X線画像診断装置及び骨密度測定方法 Download PDF

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WO2017212859A1
WO2017212859A1 PCT/JP2017/017822 JP2017017822W WO2017212859A1 WO 2017212859 A1 WO2017212859 A1 WO 2017212859A1 JP 2017017822 W JP2017017822 W JP 2017017822W WO 2017212859 A1 WO2017212859 A1 WO 2017212859A1
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WO
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ray
image
measurement
bone density
measurement region
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/017822
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
友弥子 竹内
忍 竹之内
鈴木 克己
Original Assignee
株式会社日立製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray diagnostic imaging apparatus and a bone density measuring method, and more particularly, to positioning of an object in measuring bone density.
  • Measured bone density includes, for example, the DXA (Dual Energy X-Ray Absorptiometry) method.
  • DXA Direct Energy X-Ray Absorptiometry
  • two X-rays having different energy peaks are irradiated to photograph the femur, and a differential image of the two X-ray images is generated to obtain an X-ray image in which only the bone is extracted.
  • Patent Document 1 describes a technique for automatically extracting a measurement region using an X-ray image.
  • Patent Document 1 describes a method in which the apparatus automatically sets a measurement target area after performing bone density imaging by the DXA method and generating a temporary difference image, but there is a description regarding positioning of a subject before imaging. Absent. Therefore, if the positioning is not appropriate, the image is re-photographed, and the exposure dose may increase.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an X-ray diagnostic imaging apparatus and a bone density measuring method capable of easily knowing whether or not a measurement region is correctly positioned before bone density imaging.
  • the purpose is to provide.
  • the present invention detects an X-ray source that irradiates a subject with a plurality of X-rays having different energy peaks, and a transmitted X-ray that is disposed opposite to the X-ray source and passes through the subject.
  • An X-ray receiver an image processing unit that generates a fluoroscopic image or an X-ray image corresponding to an energy peak based on the transmitted X-ray, an operation unit that displays the fluoroscopic image and receives a positioning operation, and the fluoroscopic image
  • the measurement region detection unit for detecting the measurement region of bone density measurement from the above, the confirmation processing unit for confirming whether the detected measurement region is appropriate as the measurement region for bone density, and the result of confirmation by the confirmation processing unit Generates a differential image from the X-ray image obtained by irradiating the X-ray having two different energy peaks, high and low, to the measurement area, and calculates the bone density based on the generated differential image
  • An X-ray diagnostic imaging apparatus comprising: a bone density calculation unit.
  • an X-ray source that irradiates a subject with a plurality of X-rays having different energy peaks
  • an X-ray receiver that is disposed opposite to the X-ray source and detects transmitted X-rays that have passed through the subject, and the transmitted X-ray
  • An X-ray diagnostic imaging apparatus comprising: a fluoroscopic image or an image processing unit that generates each X-ray image corresponding to an energy peak; a step of displaying the fluoroscopic image and receiving a positioning operation; and a bone from the fluoroscopic image
  • a step of detecting a measurement region of density measurement, a step of confirming whether or not the detected measurement region is appropriate as a measurement region of bone density, a step of displaying a result of the confirmation, and a level with respect to the measurement region Generating a difference image from each X-ray image obtained by irradiating two types of X-rays having different energy peaks, and calculating a bone density based on the generated difference image.
  • an X-ray diagnostic imaging apparatus and a bone density measuring method capable of easily knowing whether or not a measurement region is correctly positioned before bone density imaging.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an X-ray diagnostic imaging apparatus 1 according to the present invention.
  • Functional configuration diagram related to measurement area confirmation processing in bone density measurement Flow chart showing overall flow of bone density measurement process Flowchart showing the flow of step S104 (confirmation process) in FIG. Examples of a diaphragm area 51, a direct X-ray area 52, and a subject area 53 that are discriminated from a fluoroscopic image 50 obtained before bone density imaging
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of each part detected from a fluoroscopic image 50.
  • the X-ray diagnostic imaging apparatus 1 includes an imaging apparatus 10, an operation apparatus 20, and a bed 15 on which a subject 3 is placed.
  • the imaging device 10 and the operation device 20 are connected for communication using a transmission path such as a communication cable.
  • the imaging apparatus 10 is an imaging apparatus capable of performing both acquisition of a fluoroscopic image and imaging for bone density measurement (hereinafter referred to as bone density imaging).
  • the imaging apparatus 10 includes an X-ray source 12, an X-ray diaphragm 13 provided in the X-ray source 12, an X-ray receiver 16 disposed opposite to the X-ray source 12 via the subject 3, and the like. Image data based on the transmitted X-ray data detected by the X-ray receiver 16 is transmitted to the controller device 20 via the transmission path.
  • the operating device 20 includes a control device 21, an image processing device 22, a storage device 23, an input device 24, a display device 25, and the like.
  • the X-ray source 12 includes an X-ray tube and a high voltage generator, and generates a predetermined dose of X-rays according to a control signal transmitted from the control device 21.
  • the X-ray source 12 continuously irradiates the subject 3 with a low-dose X-ray for fluoroscopy when acquiring a fluoroscopic image. Further, the X-ray source 12 emits X-rays having two different energy peaks at the time of bone density imaging.
  • X-rays having a high energy peak are referred to as high-energy X-rays
  • X-rays having a lower energy peak than high-energy X-rays are referred to as low-energy X-rays.
  • the X-ray source 12 is provided with an X-ray diaphragm 13.
  • the X-ray diaphragm 13 has a plurality of X-ray shielding plates (diaphragm blades), and opens and closes the diaphragm blades to a predetermined position according to the opening information of the diaphragm blades notified from the control device 21. Form an irradiation field.
  • the X-ray receiver 16 is, for example, a flat panel detector (FPD) or II (image intensifier) in which an X-ray detection element constituted by a combination of a scintillator and a photodiode is two-dimensionally arranged. It is provided at a position facing the source 12.
  • the X-ray receiver 16 is installed on the lower surface of the top plate of the bed 15.
  • Each detection element of the X-ray receiver 16 detects transmitted X-rays that are X-rays irradiated from the X-ray source 12 and transmitted through the subject 3, and converts them into electrical signals corresponding to the X-ray intensity.
  • the X-ray receiver 16 creates an X-ray image based on the transmitted X-ray data that is the converted electric signal.
  • the generated X-ray image is a fluoroscopic image (moving image) acquired by X-ray for fluoroscopy, a high energy image and a low energy image obtained by bone density imaging, or the like.
  • the created X-ray image is sent to the image processing device 22 of the operating device 20 and stored in the storage device 23.
  • the image processing device 22 acquires the X-ray image data transferred from the X-ray receiver 16 and performs image processing for displaying on the display device 25.
  • the image processing includes image processing such as processing for determining the display range by detecting the X-ray aperture position based on pixel value information of the image, black-and-white reverse display processing, unnecessary region deletion, and the like.
  • the storage device 23 stores an X-ray image generated based on transmission X-ray data detected by the X-ray receiver 16.
  • the storage device 23 stores programs relating to imaging and fluoroscopic operations, various imaging conditions, programs and data necessary for bone density measurement processing described later, and the like.
  • the control device 21 is a computer composed of a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and the like.
  • the control device 21 performs operation control of X-ray irradiation in the X-ray source 12 based on the input signal input from the input device 24, processing for creating an image in the X-ray receiver 16, and correcting the X-ray aperture position.
  • the display device 25 controls the display operation and the like.
  • the control device 21 executes a bone density measurement process for measuring the bone density based on the X-ray image. Details of the bone density measurement process will be described later.
  • the display device 25 is configured by a CRT, a liquid crystal panel, or the like, and displays an X-ray image captured by the imaging device 10, display data input from the control device 21, and the like.
  • the input device 24 is an input device such as a keyboard or a mouse, for example, and inputs various instructions and information input by the operator to the control device 21. The operator performs operations interactively using external devices such as the display device 25 and the input device 24.
  • the input device 24 may be a touch panel configured integrally with the display screen of the display device 25.
  • the control device 21 of the X-ray diagnostic imaging apparatus 1 includes a measurement region detection unit 41, a guide display unit 42, a confirmation processing unit 43, a notification unit 44, and a measurement region / X-ray irradiation start position setting unit 45. And a bone density measuring unit 46.
  • the confirmation processing unit 43 includes a measurement region confirmation unit 43a, a cervical ROI confirmation unit 43b, and a femur tilt confirmation unit 43c. The processing operations of the measurement region confirmation unit 43a and the cervical ROI confirmation unit 43b will be described in the first embodiment, and the femoral inclination confirmation unit 43c will be described in the second embodiment.
  • the imaging apparatus 10 of the X-ray image diagnostic apparatus 1 acquires a fluoroscopic image 50 for object positioning prior to bone density imaging.
  • the control device 21 receives a positioning operation of the subject 3 while the fluoroscopic image 50 is being acquired in the photographing device 10.
  • the positioning operation is performed via an operation unit (not shown) provided in the photographing apparatus 10 or the bed 15. Alternatively, it is performed via the input device 24 of the operating device 20.
  • the measurement area detection unit 41 detects a measurement area for bone density measurement from the fluoroscopic image 50.
  • the measurement region is a range including the femoral head 57, the greater trochanter 54, the lesser trochanter 55, and the neck 56. Details of the measurement region detection processing will be described later.
  • the guide display unit 42 displays a guide mark indicating a measurement region (hereinafter referred to as a measurement ROI 61) detected by the measurement region detection unit 41 so as to overlap the fluoroscopic image 50.
  • the guide display unit 42 overlaps the fluoroscopic image 50 with a cervical ROI 62 that is a ROI (Region of Interest) indicating the cervical region in the measurement ROI 61, a diaphyseal inclination line 63 that represents the inclination of the diaphysis, and the like. indicate.
  • a specific example of display by the guide display unit 42 will be described later.
  • the confirmation processing unit 43 confirms whether or not the region detected by the measurement region detection unit 41 is appropriate as the bone density measurement region.
  • the confirmation processing unit 43 includes a measurement region confirmation unit 43a, a cervical ROI confirmation unit 43b, and a femur tilt confirmation unit 43c.
  • the measurement region confirmation unit 43a determines whether or not the entire detected measurement region (measurement ROI 61) is within the X-ray irradiation field.
  • the cervical ROI confirmation unit 43b extracts the cervical part 56 from the measurement region (measurement ROI 61), sets the ROI (hereinafter referred to as cervical ROI 62) to surround the extracted cervical part 56, and the sciatic bone in the cervical ROI 62 It is determined whether or not bones other than the neck 56 such as the above are included.
  • the femoral tilt confirmation unit 43c calculates the tilt of the diaphysis and determines whether or not the calculated tilt is within a predetermined allowable range.
  • the notification unit 44 notifies the result of confirmation by the confirmation processing unit 43. For example, when the measurement ROI 61 does not fit in the X-ray irradiation field, the notification unit 44 displays an error notification screen 71 and notifies the operator to that effect (see FIG. 8 (a)). Further, the notification unit 44 displays an error notification screen 72 to notify that when a bone other than the neck 56 is included in the neck ROI 62 (see FIG. 8B). Alternatively, when the inclination of the diaphysis is outside the predetermined allowable range, an error notification screen 73 or the like is displayed to notify that fact (see FIG. 12; second embodiment).
  • the notification by the notification unit 44 is not limited to the notification by the error notification screens 71 to 73, and the corresponding ROI or line display color may be changed, or notification may be made by voice or the like.
  • the measurement region / X-ray irradiation start position setting unit 45 sets (determines) the measurement region detected by the measurement region detection unit 41 at that time as the measurement ROI 61 when the confirmation processing unit 43 determines that the positioning is appropriate. To do. Further, the upper end of the measurement ROI 61 is set as the X-ray irradiation start position, the lower end is set as the X-ray irradiation end position, and the left and right of the measurement ROI 61 are set as the aperture position. Note that the measurement ROI 61 may have a predetermined margin to set the X-ray irradiation start position, the X-ray irradiation end position, and the aperture position.
  • the control device 21 When the X-ray irradiation start position, the X-ray irradiation end position, and the aperture position are set by the measurement region / X-ray irradiation start position setting unit 45, the control device 21 generates a control signal according to the information set in the imaging device 10. Transmit to the imaging device 10. The imaging device 10 moves the position of the video system (X-ray source 12 and X-ray receiver 16) to the X-ray irradiation start position according to the control signal transmitted from the control device 21, and adjusts the aperture amount of the X-ray aperture 13 To do.
  • the bone density measurement unit 46 irradiates each set of X-ray images (high energy image, low energy) by irradiating X-rays having two different high and low energy peaks in the range from the set X-ray irradiation start position to the X-ray irradiation end position.
  • Energy image A low energy image is an image taken by low energy X-rays emitted from the X-ray source 12.
  • a high energy image is an image taken by high energy X-rays emitted from the X-ray source 12.
  • the bone density measuring unit 46 generates a difference image by subtracting each generated X-ray image (high energy image, low energy image), and calculates a bone density based on the density value of the difference image.
  • the calculated bone density is stored in the storage device 23 and displayed on the display device 25.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the overall flow of the bone density measurement process.
  • the control device 21 When the BMD mode (bone density imaging mode) is selected and an examination start is instructed by the operation of the operator, the control device 21 first transmits a fluoroscopic image acquisition operation start instruction to the imaging device 10.
  • the imaging apparatus 10 irradiates the subject 3 with fluoroscopic X-rays from the X-ray source 12, detects X-rays transmitted through the subject 3 with the X-ray receiver 16, and sends the X-rays to the operating device 20.
  • the image processing device 22 of the operating device 20 sequentially generates a fluoroscopic image based on the acquired transmitted X-ray dose and displays it on the display device 25 (step S101).
  • the control device 21 receives a positioning operation of the subject 3 (step S102).
  • the positioning operation by the operator is performed via the input device 24 or an operation unit (not shown) provided on the photographing device 10 side while referring to the fluoroscopic image 50 displayed on the display device 25.
  • the position of the bed and the position of the video system are adjusted by the positioning operation.
  • step S104 the control device 21 starts the confirmation process of the bone density measurement region (step S104).
  • the confirmation processing in step S104 detection of the measurement region (femoral head 57, small trochanter 55, major trochanter 54, neck 56) from the fluoroscopic image 50, whether or not the detected measurement region fits in the X-ray irradiation field It is determined whether or not the cervical ROI 62 contains any bone other than the cervical portion 56 such as the sciatic bone. Details of the confirmation process will be described later.
  • step S104 When the confirmation process in step S104 is completed and the photographing button is pressed (step S105; Yes), the control device 21 adjusts the X-ray diaphragm 13 based on the measurement ROI 61 set in the confirmation process (step S106).
  • the position of the imaging system X-ray source 12 and X-ray receiver 16
  • step S107 The position of the imaging system (X-ray source 12 and X-ray receiver 16) is moved to the X-ray irradiation start position (step S107), and irradiation of bone density measurement X-rays is started (step S108).
  • the imaging device 10 irradiates the measurement ROI 61 of the subject 3 with high energy X-rays. Further, the measurement ROI 61 of the subject 3 is irradiated with low energy X-rays.
  • the image processing device 22 generates a high energy image obtained by irradiating the subject 3 with high energy X-rays and a low energy image obtained by irradiating the subject 3 with low energy X-rays. Are generated (step S109).
  • the control device 21 calculates the bone density based on the density value of the difference image acquired in step S110.
  • the control device 21 displays the calculated bone density on the display device 25 (step S110), and ends the series of bone density measurement processing.
  • step S104 The measurement region confirmation processing in step S104 will be described with reference to FIGS.
  • the control device 21 (confirmation processing unit 43) extracts the aperture region 51, the direct X-ray region 52, and the subject region 53 from the fluoroscopic image 50 (step S201; see FIG. 5).
  • Each of the regions 51, 52, and 53 can be extracted based on density information and edge information of the fluoroscopic image 50, presence / absence and arrangement of a straight line portion, and the like.
  • control device 21 detects the greater trochanter 54, the lesser trochanter 55, the neck 56, and the femoral head 57 in the proximal femur from the density information and edge information of the subject region 53. (Steps S202 to S205).
  • FIG. 6 (a) is a diagram for explaining the detection of the greater trochanter 54 and the smaller trochanter 55.
  • the control device 21 extracts the greater trochanter 54 based on the edge information on the outside of the perspective image 50 (solid line portion on the left side of the perspective image 50) (step S202), and the edge on the inside (solid line portion on the right side of the perspective image 50)
  • the little trochanter 55 is extracted by calculating the information and the protruding portion (step S203).
  • the perspective image 50 in FIG. 6 (a) represents the right foot, but in the case of the left foot, the outer and inner edges are depicted opposite to FIG. 6 (a).
  • a small region is set based on the small trochanter region inside the femur (the image is divided into small regions), and the cervical region is detected from the density information and the edge information.
  • Step S204 a bone region is extracted from the density information and the edge information, and the axis that is the shortest in the vertical direction is set as a candidate for the neck 56, and it is determined whether the edge of the neck 56 is based on the edge length and inclination of the peripheral part. If it is determined that the neck portion 56, the end point of the corresponding edge is connected to be a neck region.
  • a profile is created in the X-axis direction from the edge on the outer side of the femur, and if it is below the threshold, it is determined as an edge candidate. Compared with the width of the femur, if it is within the threshold, the femur edge is determined. That is, the femoral head 57 is detected (step S205; FIG. 6 (c)).
  • the control device 21 sets margins in the neck region, the greater trochanter side portion, and the upper region detected by the processing in steps S202 to S205, respectively, and sets it as the measurement ROI 61.
  • margins are: left: 10mm outside the greater trochanter 54, 30mm above the greater trochanter 54, 30mm to the right of the cervical center of gravity, 30mm below the intersection of the cervical axis and the left side of the ROI.
  • a small trochanter 55 to 30 mm is suitable, but the invention is not limited to this, and any value may be used.
  • a predetermined margin is provided from the side of the neck 56 detected in step S204, and the neck ROI 62 is set. Then, the control device 21 displays the measurement ROI 61 and the neck ROI 62 as a guide on the fluoroscopic image 50 (step S206).
  • FIG. 7 shows an example of the measurement ROI 61 and the cervical ROI 62 that are displayed superimposed on the fluoroscopic image 50.
  • a diaphysis tilt line 63 indicating the tilt of the diaphysis is further displayed as a guide on the fluoroscopic image 50.
  • the diaphysis tilt line 63 will be described in the second embodiment.
  • the control device 21 sets the upper end or lower end of the measurement ROI 61 as the X-ray irradiation start position, and sets the other end in the vertical direction as the X-ray irradiation end position. Further, the left and right edges of the measurement ROI 61 are set as the X-ray aperture position.
  • the control device 21 determines whether or not all the detected measurement ROIs 61 are included in the X-ray irradiation field (step S207).
  • an error notification is performed (step S208).
  • the display color of the displayed measurement ROI 61 is changed, or the error notification screen 71 shown in FIG. 8 (a) is displayed.
  • a message “Measurement ROI is missing” is displayed on the error notification screen 71.
  • an “OK” button 71 a is displayed on the error notification screen 71.
  • the control device 21 determines whether or not other bones such as a sciatic bone are contained in the cervical ROI 62 (step S209). If there is another bone in the cervical ROI 62 (step S209; No), an error notification is given (step S210).
  • the error notification the display color of the displayed neck ROI 62 is changed, or the error notification screen 72 shown in FIG. 8 (b) is displayed. On the error notification screen 72, for example, a message such as “cervical ROI contains sciatic bone” is displayed.
  • an “OK” button 72 a is displayed on the error notification screen 72. When the “OK” button 72a is pressed, the operation returns to the positioning operation in step S102.
  • step S207 it is determined that all the measured ROIs 61 are within the X-ray irradiation field (step S207; Yes), and in step S209, it is determined that the cervical ROI 62 is only the cervical part 56 and does not include other bones (step S209). ; Yes), the control device 21 enters the standby state (step S211) of the operation of pressing the imaging button (X-ray irradiation start instruction) on the display device 25, and proceeds to step S105 in FIG.
  • the control device 21 receives a positioning operation using the fluoroscopic image 50 before the bone density imaging. Further, the control device 21 detects a bone density measurement measurement region from the fluoroscopic image 50, checks whether or not the detected measurement region is appropriate as the bone density measurement region, and notifies the operator if it is not appropriate. Thereafter, bone density imaging is performed on the measurement region set by the positioning operation.
  • the operator can easily perform the positioning operation of the subject with reference to the fluoroscopic image 50, and can easily know whether the positioning of the measurement region is correct before the bone density imaging.
  • the X-ray diagnostic imaging apparatus 1 determines whether or not the inclination of the diaphysis is within a predetermined allowable range in the measurement region confirmation process (step S104 in FIG. 3), and when the inclination is out of the predetermined allowable range. Notify that.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining the flow of the confirmation process of the measurement region in the second embodiment. Note that this confirmation processing is performed before the start of bone density imaging as in the first embodiment (see FIG. 3). Further, it is desirable to perform the confirmation process shown in FIG. 9 in addition to the confirmation process (see FIG. 4) of the first embodiment.
  • the control device 21 (confirmation processing unit 43) extracts the aperture region 51, the direct X-ray region 52, and the subject region 53 from the fluoroscopic image 50 (step S301; see FIG. 5).
  • the control device 21 detects the diaphyseal part from the fluoroscopic image 40 based on the density information and edge information of the subject region 53 (step S302), and calculates the inclination of the detected diaphyseal part (step S303).
  • the inclination G of the diaphysis is calculated based on the inclination Gl of the left side (left edge) and the inclination Gr of the right side (right edge) of the femur. Further, the control device 21 (guide display unit 42) displays a diaphysis inclination line 63, which is a line indicating the inclination G of the diaphysis, so as to overlap the diaphysis of the femur (step S304).
  • the reference for the inclination is, for example, 0 ° in the vertical direction (vertical direction of the fluoroscopic image 50) with respect to the upper and lower ends of the X-ray receiver 16.
  • the control device 21 may further display the value of the diaphysis tilt angle.
  • FIG. 11 (a) shows an example of a diaphysis tilt line 63 and a diaphysis tilt angle 64 displayed so as to be superimposed on the fluoroscopic image 50.
  • step S303 to step S304 the control device 21 (confirmation processing unit 43) determines the cervical axis 65 passing through the center of gravity 66 of the cervical region and the diaphysis inclination indicating the inclination of the diaphysis.
  • the angle between the line 63 (diaphysis-neck angle 67) is calculated, and the calculated diaphysis-neck angle value 67, the neck axis 65, and the diaphysis tilt line 63 are superimposed on the fluoroscopic image 50 and displayed. Also good.
  • the control device 21 determines whether or not the diaphysis is tilted (step S305). That is, it is determined whether or not the inclination angle of the diaphyseal part (or diaphyseal-cervical angle) calculated in step S303 is within a predetermined allowable range, and the inclination is out of the predetermined allowable range (step S305; Yes) Performs error notification (step S306).
  • the allowable range of the diaphysis tilt angle is, for example, within about 5 ° from the reference (vertical direction of the fluoroscopic image 50).
  • the displayed color of the shaft tilt line 63 and the angles 64 and 67 displayed is changed, or an error notification screen 73 shown in FIG. 12 is displayed.
  • an error notification screen 73 On the error notification screen 73, a message such as “the femoral shaft is tilted with respect to the fluoroscopic screen” is displayed.
  • an “OK” button 73 a is displayed on the error notification screen 73. When the “OK” button 73a is pressed, the operation returns to the positioning operation in step S102 of FIG.
  • step S305 When it is determined in step S305 that the inclination of the diaphysis is within a predetermined allowable range (step S305; No), the control device 21 waits for an operation of pressing an imaging button (an instruction to start X-ray irradiation) on the display device 25 ( Step S307). The process proceeds to step S105 in FIG. The process proceeds to step S105 in FIG.
  • the confirmation process of the second embodiment is desirably performed together with the confirmation process of the first embodiment. That is, in the confirmation process of the measurement region in step S104 in FIG. 3, in addition to the confirmation process of the inclination of the diaphysis in steps S301 to S306, the confirmation of the measurement region described in the first embodiment and the confirmation of the cervical ROI 62 It is desirable to perform (step S202 to step S209 in FIG. 4).
  • the X-ray diagnostic imaging apparatus 1 performs registration (setting of measurement ROI 61 etc.) using information recorded at the time of past measurement for a patient who has a history of bone density measurement in the past. Make it possible.
  • the flowchart in FIG. 13 is a flowchart showing the flow of the bone density measurement process in the third embodiment.
  • the control device 21 accepts input of patient information (step S501).
  • Patient information is patient identification information, such as an examination ticket number, name, and contact information.
  • the control device 21 determines whether or not measurement information (measurement history) corresponding to the input patient information is stored in the storage device 23 (step S502).
  • measurement information is not stored in the storage device 23, that is, in the first bone density measurement, the process proceeds to step S506.
  • step S506 to step S510 is the same bone density measurement processing procedure as in the first or second embodiment. That is, the control device 21 accepts a positioning operation using the fluoroscopic image 50 during the initial measurement (step S506) as in the first or second embodiment, and presses the start button (step S507). A confirmation process is performed (step S508). In the confirmation processing in step S508, the confirmation processing in FIG. 4 or the confirmation processing in FIG. 9 is performed. The control device 21 detects a measurement region including the greater trochanter 54, the lesser trochanter 55, the neck 56, and the femoral head 57 from the fluoroscopic image 50, and determines whether these are within the X-ray irradiation field.
  • a cervical ROI 62 is set, and it is determined whether the cervical ROI 62 contains any bone other than the cervical portion 56. Further, the inclination of the diaphysis is detected, and the diaphysis inclination line is displayed, and it is determined whether the inclination is within a predetermined range. When the measurement region does not fit in the X-ray irradiation field, when the cervical ROI 62 includes a bone other than the cervical region 56, or when the inclination of the diaphysis exceeds a predetermined allowable range, an error notification is performed.
  • step S510 the control device 21 executes a bone density measurement process (step S510).
  • the bone density measurement process in step S510 is the process in steps S106 to S110 in FIG.
  • control device 21 adjusts the opening width of the X-ray diaphragm 13 based on the measurement ROI 61 set in the confirmation processing (step S106), and sets the position of the video system (X-ray source 12 and X-ray receiver 16) to X Move to the irradiation start position (step S107), and start irradiation of bone density measurement X-rays (step S108).
  • the imaging apparatus 10 irradiates the measurement ROI 61 of the subject 3 with high energy X-rays. Further, the measurement ROI 61 of the subject 3 is irradiated with low energy X-rays.
  • the image processing device 22 generates a high energy image obtained by irradiating the subject 3 with high energy X-rays and a low energy image obtained by irradiating the subject 3 with low energy X-rays. Are generated (step S109).
  • the control device 21 detects the lumbar region from the edge image of the difference image acquired in step S110, and calculates the bone density based on the detected pixel value of the lumbar region.
  • the control device 21 displays the calculated bone density on the display device 25 (step S110).
  • the control device 21 stores the measurement information in association with the patient information in the storage device 23 (step S111).
  • the measurement information stored here includes at least the measurement region (measurement ROI 61) set in the confirmation process (step S508), the X-ray irradiation start position, the difference image generated in the bone density measurement process in step S510, and the like.
  • step S501 when patient information is input in step S501, measurement information related to the input patient information is retrieved from the storage device 23 (step S502).
  • step S502 When the measurement information related to the input patient information is stored in the storage device 23 (step S502; Yes), the control device 21 reads the measurement information in the previous measurement (step S503).
  • the measurement information to be read out is information such as a difference image generated at the previous measurement, a measurement ROI 61, and an X-ray irradiation start position.
  • the control device 21 starts capturing the fluoroscopic image 50 and displays the fluoroscopic image 50 currently being acquired on the display device 25 (step S504).
  • control device 21 is currently acquiring the previous difference image (hereinafter referred to as the previous image 82), the previous measurement ROI 81, the previous X-ray irradiation start position, and the like based on the previous measurement information read in step S503.
  • the previous image 82 the previous difference image
  • the previous measurement ROI 81 the previous measurement ROI
  • the previous X-ray irradiation start position the previous measurement information read in step S503.
  • the control device 21 is currently acquiring the previous difference image (hereinafter referred to as the previous image 82), the previous measurement ROI 81, the previous X-ray irradiation start position, and the like based on the previous measurement information read in step S503.
  • the previous image 82 the previous difference image
  • the previous measurement ROI 81 the previous measurement ROI 81
  • the previous X-ray irradiation start position the previous X-ray irradiation start position
  • FIG. 14 is an example in which the previous image 82 and the previous measurement ROI 81 are displayed on the fluoroscopic image 50 currently being acquired.
  • the previous image 82 displays only the edge information extracted from the previous image 82 on the current perspective image 50, or makes the previous image 82 translucent and overlays the current perspective image. It is desirable that the display is easy to distinguish from the fluoroscopic image 50 being acquired, such as display.
  • the operator performs the positioning operation while visually confirming the previous measurement information (step S506).
  • the same measurement ROI 61 As the previous time, observation of bone density over time becomes easy.
  • the measurement region confirmation process is executed by pressing the start button (step S508). Since alignment is performed based on the previous measurement information, an appropriate measurement area can be set more quickly than in the first measurement.
  • step S509 the bone density measurement process is started, and a difference image is generated and the bone density is calculated (step S510).
  • the generated difference image and information on the calculated bone density are stored in the storage device 23 in association with the patient information together with the measurement ROI 61 and the like set in the confirmation processing in step S508 (step S511).
  • the stored measurement information is referred to at the next bone density measurement.
  • the previous measurement information (the previous image, the previously set measurement ROI, the start of X-ray irradiation) Since the position and the like) are displayed in a superimposed manner with the fluoroscopic image 50 being acquired this time, the alignment becomes easy.
  • the same region as the previously set measurement ROI 81 can be easily set as the current measurement ROI 61, the bone density over time can be accurately observed.
  • 1 X-ray diagnostic imaging device 10 imaging device, 12 X-ray source, 13 X-ray diaphragm, 15 bed, 16 X-ray receiver, 20 operation device, 21 control device, 22 image processing device, 23 storage device, 24 input device , 25 display device, 3 subject, 41 measurement area detection section, 42 guide display section, 43 confirmation processing section, 44 notification section, 45 measurement area / X-ray irradiation start position setting section, 46 bone density measurement section, 50 fluoroscopic image, 51 aperture area, 52 direct X-ray area, 53 subject area, 54 greater trochanter, 55 less trochanter, 56 neck, 57 femoral head, 61 measurement ROI, 62 neck ROI, 63 diaphysis tilt line, 71, 72, 73 Error notification screen, 81 Previous measurement ROI, 82 Previous image

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Abstract

骨密度撮影前に測定領域のポジショニングが正しいか否かを容易に知ることが可能なX線画像診断装置及び骨密度測定方法を提供するために、透視像を取得可能なX線画像診断装置1において、制御装置21は、骨密度撮影の前に透視像50から骨密度測定の測定領域を検出し、測定領域が適正であるか否かを確認し、適正でない場合は操作者に通知する。例えば、大腿骨骨頭部、大転子、小転子、頸部を含む測定領域(測定ROI61)がX線照射野に入らない場合や、頸部ROI62内に坐骨等の他の骨が含まれる場合や、大腿骨が傾いている場合等にエラー通知を行う。骨密度の測定領域として適正であることが確認されると、骨密度撮影(高低2種類のX線照射)を開始できるようにする。

Description

X線画像診断装置及び骨密度測定方法
 本発明は、X線画像診断装置及び骨密度測定方法に係り、詳細には、骨密度の測定における被写体のポジショニングに関する。
 骨密度の測定方法には、例えばDXA(Dual Energy X-Ray Absorptiometry)法等がある。DXA法では、異なるエネルギーピークを有する2つのX線を照射して大腿骨を撮影し、2つのX線画像の差分画像を生成することにより骨だけが抽出されたX線画像を得る。そして正確な骨密度を得るためには測定対象とする領域が正確にポジショニング(位置決め)される必要がある。例えば、特許文献1には、X線画像を用いて測定領域を自動抽出する手法について記載されている。
特開平7-284020号公報
 しかしながら、特許文献1には、DXA法による骨密度撮影を行い仮の差分画像を生成した後に計測対象領域を装置が自動設定する手法について記載されているが、撮影前の被写体のポジショニングに関する記載がない。そのため、ポジショニングが適正でなかった場合に再撮影となり、被曝量が増大するおそれがある。
 本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、骨密度撮影前に測定領域が正しくポジショニングされているか否かを容易に知ることが可能なX線画像診断装置及び骨密度測定方法を提供することを目的とする。
 前述した目的を達成するために本発明は、被写体に異なるエネルギーピークを有する複数のX線を照射するX線源と、前記X線源と対向配置され前記被写体を透過した透過X線を検出するX線受像器と、前記透過X線に基づき透視像またはエネルギーピークに応じた各X線画像を生成する画像処理部と、前記透視像を表示するとともに位置決め操作を受け付ける操作部と、前記透視像から骨密度測定の測定領域を検出する測定領域検出部と、検出した測定領域が骨密度の測定領域として適正であるか否かを確認する確認処理部と、前記確認処理部による確認の結果を通知する通知部と、前記測定領域に対し高低2種類の異なるエネルギーピークを有するX線を照射して得た各X線画像から差分画像を生成し、生成した差分画像に基づいて骨密度を算出する骨密度算出部と、を備えることを特徴とするX線画像診断装置である。
 また、被写体に異なるエネルギーピークを有する複数のX線を照射するX線源と、前記X線源と対向配置され前記被写体を透過した透過X線を検出するX線受像器と、前記透過X線に基づき透視像またはエネルギーピークに応じた各X線画像を生成する画像処理部とを備えたX線画像診断装置において、前記透視像を表示するとともに位置決め操作を受け付けるステップと、前記透視像から骨密度測定の測定領域を検出するステップと、検出した測定領域が骨密度の測定領域として適正であるか否かを確認するステップと、前記確認の結果を表示するステップと、前記測定領域に対し高低2種類の異なるエネルギーピークを有するX線を照射して得た各X線画像から差分画像を生成し、生成した差分画像に基づいて骨密度を算出するステップと、を含む処理を行うことを特徴とする骨密度測定方法である。
 本発明により、骨密度撮影前に測定領域が正しくポジショニングされているか否かを容易に知ることが可能なX線画像診断装置及び骨密度測定方法を提供できる。
本発明に係るX線画像診断装置1の全体構成図 骨密度測定における測定領域確認処理に関する機能構成図 骨密度測定処理全体の流れを示すフローチャート 図3のステップS104(確認処理)の流れを示すフローチャート 骨密度撮影前に得られる透視像50から判別される絞り領域51、直接X線領域52、及び被写体領域53の例 透視像50から検出される各部位の例を示す図。(a)大腿骨の大転子54、小転子55、(b)頸部56、(c)大腿骨骨頭部57 透視像50に重ねて表示される測定ROI61、頸部ROI62、骨幹傾きライン63の例 測定領域が適正でない場合に表示されるエラー通知画面の例。(a)測定ROI61全体がX線照射野に入らない場合のエラー通知画面71、(b)頸部ROI62に坐骨が含まれる場合のエラー通知画面72 図3のステップS104(確認処理)において骨幹部の傾きを確認する処理の流れを示すフローチャート 骨幹傾きの算出について説明する図 (a)骨幹傾きライン63と骨幹傾き角度64の表示例、(b)骨幹傾きライン63と頸部軸線65との間の角度(骨幹-頸部角度67)の表示例 骨幹部が透視画面に対して傾いている場合のエラー通知画面73の例 前回の測定情報を利用した骨密度測定処理の流れを説明するフローチャート 取得中の透視像50に対して前回の測定ROI81及び前回画像82を重ねて表示した例
 以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
 [第1の実施の形態]
 まず、図1を参照してX線画像診断装置1の全体構成について説明する。
 図1に示すように、X線画像診断装置1は、撮影装置10、操作装置20、及び被写体3を寝載する寝台15を備える。撮影装置10と操作装置20とは通信ケーブル等の伝送路を用いて通信接続される。本発明において、撮影装置10は、透視像の取得及び骨密度測定用の撮影(以下、骨密度撮影という)の双方を行うことが可能な撮影装置である。
 撮影装置10は、X線源12、X線源12に設けられるX線絞り13、X線源12に被写体3を介して対向配置されるX線受像器16等を備える。X線受像器16において検出した透過X線データに基づく画像データは伝送路を介して操作装置20に送信される。操作装置20は、制御装置21、画像処理装置22、記憶装置23、入力装置24、及び表示装置25等を備える。
 X線源12は、X線管及び高電圧発生装置を備え、制御装置21から送信される制御信号に従って所定の線量のX線を発生させる。X線源12は、透視像取得時において透視用の低線量のX線を被写体3に連続的に照射する。またX線源12は、骨密度撮影時は高低2つの異なるエネルギーピークを有するX線を照射する。以下、エネルギーピークの高いX線を高エネルギーX線、高エネルギーX線と比較して低いエネルギーピークを有するX線を低エネルギーX線という。
 X線源12にはX線絞り13が設けられる。X線絞り13は複数のX線遮蔽板(絞り羽根)を有し、制御装置21から通知される絞り羽根の開度情報に従って、絞り羽根を所定の位置まで開閉させて所望の形状のX線照射野を形成する。
 X線受像器16は、例えばシンチレータとフォトダイオードの組み合わせによって構成されるX線検出素子を2次元配列したフラットパネルディテクタ(FPD)やI.I.(image intensifier)等であり、被写体3を介してX線源12に対向する位置に設けられる。例えば、寝台15の天板の下面にX線受像器16が設置される。
 X線受像器16の各検出素子は、X線源12から照射され被写体3を透過したX線である透過X線を検出し、そのX線強度に応じた電気信号に変換する。X線受像器16は変換した電気信号である透過X線データに基づいてX線画像を作成する。作成されるX線画像は、透視用のX線により取得された透視像(動画)や、骨密度撮影により得られる高エネルギー画像及び低エネルギー画像等である。作成されたX線画像は操作装置20の画像処理装置22に送られるとともに、記憶装置23に記憶される。
 画像処理装置22は、X線受像器16から転送されたX線画像データを取得し、表示装置25に表示するための画像処理を行う。画像処理には、例えば画像の画素値情報に基づいてX線絞り位置を検出して表示範囲を決定する処理や、白黒の反転表示処理、不要領域の削除等の画像処理が含まれる。
 記憶装置23は、X線受像器16により検出された透過X線データに基づいて生成されたX線画像を記憶する。また記憶装置23には、撮影や透視動作に関するプログラムや各種撮影条件、及び後述する骨密度測定処理に必要なプログラム及びデータ等が記憶されている。
 制御装置21は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等により構成されるコンピュータである。制御装置21は、入力装置24から入力された入力信号に基づいてX線源12におけるX線照射の動作制御を行ったり、X線受像器16における画像の作成、X線絞り位置の補正に関する処理、表示装置25における表示動作等の制御を行う。また制御装置21は、X線画像に基づき骨密度を測定する骨密度測定処理を実行する。骨密度測定処理の詳細については後述する。
 表示装置25は、CRTや液晶パネル等により構成され、撮影装置10により撮影されたX線画像や制御装置21から入力される表示データ等を表示する。
 入力装置24は、例えば、キーボードやマウス等の入力装置であり、操作者によって入力される各種の指示や情報を制御装置21に入力する。操作者は、表示装置25及び入力装置24等の外部機器を使用して対話的に操作を行う。なお入力装置24は、表示装置25の表示画面と一体的に構成されたタッチパネル等としてもよい。
 次に、図2を参照して本発明に係るX線画像診断装置1の機能構成について説明する。
 図2に示すように、X線画像診断装置1の制御装置21は、測定領域検出部41、ガイド表示部42、確認処理部43、通知部44、測定領域・X線照射開始位置設定部45、及び骨密度測定部46を有する。確認処理部43は、測定領域確認部43a、頸部ROI確認部43b、大腿骨傾き確認部43cを含む。測定領域確認部43a及び頸部ROI確認部43bの処理動作については第1の実施の形態で説明し、大腿骨傾き確認部43cについては第2の実施の形態で説明する。
 なお、X線画像診断装置1の撮影装置10は骨密度撮影に先立ち、被写体の位置決め用に透視像50を取得する。制御装置21は、撮影装置10において透視像50の取得中に、被写体3の位置決め操作を受け付ける。位置決め操作は撮影装置10や寝台15に設けられる操作部(不図示)を介して行われる。或いは操作装置20の入力装置24を介して行われる。
 測定領域検出部41は、透視像50から骨密度測定の測定領域を検出する。測定領域は大腿骨骨頭部57、大転子54、小転子55、及び頸部56を含む範囲である。測定領域の検出処理の詳細については後述する。
 ガイド表示部42は、測定領域検出部41により検出した測定領域(以下、測定ROI61という)を示すガイドマークを透視像50に重ねて表示する。また、ガイド表示部42は、測定ROI61内の頸部領域を示すROI(Region of Interest;関心領域)である頸部ROI62や骨幹部の傾きを表す骨幹傾きライン63等を透視像50に重ねて表示する。ガイド表示部42による表示の具体例については後述する。
 確認処理部43は、測定領域検出部41により検出した領域が骨密度の測定領域として適正であるか否かを確認する。確認処理部43には、測定領域確認部43a、頸部ROI確認部43b、大腿骨傾き確認部43cが含まれる。測定領域確認部43aは、検出した測定領域(測定ROI61)全体がX線照射野に収まるか否かを判定する。頸部ROI確認部43bは、測定領域(測定ROI61)から頸部56を抽出し、抽出した頸部56を囲むようにROI(以下、頸部ROI62という)を設定し、頸部ROI62内に坐骨等の頸部56以外の骨が含まれるか否かを判定する。大腿骨傾き確認部43cは骨幹部の傾きを算出し、算出した傾きが所定許容範囲内であるか否かを判定する。
 通知部44は、確認処理部43による確認結果を通知する。例えば、通知部44は、測定ROI61がX線照射野に収まらない場合にエラー通知画面71を表示してその旨を操作者に通知する(図8(a)参照)。また通知部44は頸部ROI62内に頸部56以外の骨が含まれる場合にエラー通知画面72を表示してその旨を通知する(図8(b)参照)。或いは骨幹部の傾きが所定許容範囲外である場合にエラー通知画面73等を表示してその旨を通知する(図12参照;第2の実施の形態)。なお、通知部44による通知はエラー通知画面71~73による通知に限定されず、該当するROIやラインの表示色を変更したり、音声等により通知したりしてもよい。
 測定領域・X線照射開始位置設定部45は、確認処理部43によりポジショニングが適切と判定されると、その時点において測定領域検出部41により検出されている測定領域を測定ROI61として設定(確定)する。また、測定ROI61の上端をX線照射開始位置、下端をX線照射終了位置、測定ROI61の左右を絞り位置として設定する。なお、測定ROI61に所定のマージンを持たせてX線照射開始位置、X線照射終了位置、絞り位置を設定してもよい。測定領域・X線照射開始位置設定部45によりX線照射開始位置、X線照射終了位置、絞り位置が設定されると、制御装置21は撮影装置10に設定された情報に従って制御信号を生成し撮影装置10に送信する。撮影装置10は、制御装置21から送信される制御信号に従って映像系(X線源12及びX線受像器16)の位置をX線照射開始位置まで移動させ、X線絞り13の絞り量を調整する。
 骨密度測定部46は、設定したX線照射開始位置からX線照射終了位置までの範囲に対し高低2種類の異なるエネルギーピークを有するX線を照射して各X線画像(高エネルギー画像、低エネルギー画像)を生成する。低エネルギー画像とはX線源12から照射された低エネルギーX線により撮影された画像である。高エネルギー画像とは、X線源12から照射された高エネルギーX線により撮影された画像である。骨密度測定部46は生成した各X線画像(高エネルギー画像、低エネルギー画像)を差分して差分画像を生成し、差分画像の濃度値に基づいて骨密度を算出する。算出した骨密度は、記憶装置23に記憶されるとともに表示装置25に表示される。
 次に、図3~図8を参照して、X線画像診断装置1の制御装置21が実行する骨密度測定処理について説明する。図3は骨密度測定処理全体の流れを示すフローチャートである。
 操作者の操作によりBMDモード(骨密度撮影モード)が選択され検査開始が指示されると、制御装置21はまず撮影装置10に対し透視像の取得動作の開始指示を送信する。
撮影装置10は、X線源12から透視用X線を被写体3に照射し、X線受像器16により被写体3を透過したX線を検出して操作装置20へ送る。操作装置20の画像処理装置22は取得した透過X線量に基づいて透視像を順次生成し、表示装置25に表示する(ステップS101)。
 透視像を表示中に、制御装置21は被写体3の位置決め操作を受け付ける(ステップS102)。操作者による位置決め操作は、表示装置25に表示される透視像50を参照しながら入力装置24、或いは撮影装置10側に設けられる操作部(不図示)を介して行われる。位置決め操作により寝台位置及び映像系の位置(X線源12と寝台15との距離)が調整される。
 スタートボタンの押下操作等、所定の操作によって確認処理の開始が指示されると(ステップS103;Yes)、制御装置21は骨密度測定領域の確認処理を開始する(ステップS104)。ステップS104の確認処理では、透視像50から測定領域(大腿骨骨頭部57、小転子55、大転子54、頸部56)の検出、検出した測定領域がX線照射野に収まるか否かの判定、頸部ROI62に坐骨等の頸部56以外の他の骨が含まれていないか等の判定が行われる。確認処理の詳細については後述する。
 ステップS104の確認処理が終了し、撮影ボタンが押下されると(ステップS105;Yes)、制御装置21は確認処理において設定された測定ROI61に基づいてX線絞り13を調整し(ステップS106)、映像系(X線源12及びX線受像器16)の位置をX線照射開始位置へ移動させ(ステップS107)、骨密度測定用のX線の照射を開始する(ステップS108)。
 撮影装置10は高エネルギーX線を被写体3の測定ROI61に照射する。また、低エネルギーX線を被写体3の測定ROI61に照射する。画像処理装置22は、高エネルギーX線を被写体3に照射することにより得られた高エネルギー画像と、低エネルギーX線を被写体3に照射することにより得られた低エネルギー画像とを生成し、これらの差分画像を生成する(ステップS109)。制御装置21は、ステップS110で取得した差分画像の濃度値に基づき骨密度を算出する。制御装置21は算出した骨密度を表示装置25に表示し(ステップS110)、一連の骨密度測定処理を終了する。
 図4~図8を参照して、ステップS104の測定領域確認処理について説明する。
 図4のフローチャートに示すように、まず制御装置21(確認処理部43)は、透視像50から絞り領域51、直接X線領域52、被写体領域53を抽出する(ステップS201;図5参照)。各領域51、52、53は透視像50の濃度情報やエッジ情報、直線部の有無や配置等に基づいて抽出可能である。
 次に制御装置21(確認処理部43)は、被写体領域53の濃度情報とエッジ情報から大腿骨近位部の大転子54、小転子55、頸部56、大腿骨骨頭部57を検出する(ステップS202~ステップS205)。
 図6(a)は大転子54、小転子55の検出について説明する図である。制御装置21は、透視像50の外側(透視像50の左側の実線部)のエッジ情報に基づき大転子54を抽出し(ステップS202)、内側(透視像50の右側の実線部)のエッジ情報及び突出部の算出により小転子55を抽出する(ステップS203)。なお、図6(a)の透視像50は右足を表しているが、左足の場合は外側と内側のエッジが図6(a)とは逆に描写される。
 また、図6(b)に示すように大腿骨内側の小転子領域を基準に小領域を設定し(画像を小領域に分割し)、濃度情報とエッジ情報とから頸部領域を検出する(ステップS204)。つまり、濃度情報とエッジ情報とから骨の領域を抽出し、上下方向に最も短い軸を頸部56の候補とし、周辺部のエッジ長及び傾きより頸部56のエッジであるか判定する。頸部56と判定すると、該当するエッジの端点を結び頸部領域とする。
 更に、大腿骨側部外側のエッジからX軸方向へプロファイルを作成し、閾値以下になる場合はエッジ候補とする。大腿骨の幅と比較し、閾値以内であれば大腿骨のエッジとする。つまり大腿骨骨頭部57が検出される(ステップS205;図6(c))。
 制御装置21は、ステップS202~ステップS205の処理により検出した頸部領域と大転子側部、上部の領域にそれぞれマージンを設け測定ROI61として設定する。マージンの例としては、左:大転子54の外側10mm、大転子54の上側30mm、頸部重心の右側30mm、頸部軸とROI左辺の交点から下側30mm(小転子55があれば小転子55から30mm)等が好適であるが、これに限定されず任意の値としてよい。また、ステップS204で検出した頸部56の辺から所定のマージンを設け、頸部ROI62を設定する。そして、制御装置21は透視像50上に、測定ROI61、頸部ROI62をガイド表示する(ステップS206)。
 図7に、透視像50に重ねて表示された測定ROI61と頸部ROI62の例を示す。
図7の例では、更に骨幹部の傾きを示す骨幹傾きライン63が透視像50に重ねてガイド表示されている。骨幹傾きライン63については第2の実施の形態で説明する。
 制御装置21は測定ROI61の上端または下端をX線照射開始位置として設定し、上下方向の他方の端辺をX線照射終了位置として設定する。また、測定ROI61の左右の端辺をX線絞り位置として設定する。
 次に、制御装置21(確認処理部43)は、検出した測定ROI61が全てX線照射野に含まれるかを判定する(ステップS207)。測定ROI61がX線照射野に含まれていない場合は(ステップS207;No)、エラー通知を行う(ステップS208)。エラー通知としては、表示されている測定ROI61の表示色を変更したり、図8(a)に示すエラー通知画面71を表示したりする。エラー通知画面71には、例えば「計測ROIが欠けています。」というメッセージ等が表示される。またエラー通知画面71には「OK」ボタン71aが表示される。「OK」ボタン71aが押下されるとステップS102の位置決め操作に戻る。
 次に、制御装置21(確認処理部43)は、頸部ROI62に坐骨等の他の骨が入っていないかを判定する(ステップS209)。頸部ROI62内に他の骨が入っている場合は(ステップS209;No)、エラー通知を行う(ステップS210)。エラー通知としては、表示されている頸部ROI62の表示色を変更したり、図8(b)に示すエラー通知画面72を表示したりする。エラー通知画面72には、例えば「頸部ROIに坐骨が含まれています。」といったメッセージが表示される。またエラー通知画面72には「OK」ボタン72aが表示される。「OK」ボタン72aが押下されるとステップS102の位置決め操作に戻る。
 ステップS207において測定ROI61は全てX線照射野に収まると判定され(ステップS207;Yes)、ステップS209において頸部ROI62は頸部56のみであり他の骨を含まないと判定されると(ステップS209;Yes)、制御装置21は表示装置25に撮影ボタンの押下操作(X線照射の開始指示)の待機状態(ステップS211)になり、図3のステップS105へ移行する。
 以上説明したように、透視像50を取得可能なX線画像診断装置1において、制御装置21は、骨密度撮影の前に透視像50を用いた位置決め操作を受け付ける。また制御装置21は透視像50から骨密度測定の測定領域を検出し、検出した測定領域が骨密度の測定領域として適正であるか否かを確認し、適正でない場合は操作者に通知する。その後、位置決め操作により設定した測定領域に対して骨密度撮影を行う。これにより、操作者は透視像50を参照しながら容易に被写体の位置決め操作を行うことができ、また骨密度撮影前に測定領域のポジショニングが正しいか否かを容易に知ることが可能となる。
 [第2の実施の形態]
 次に、図9~図12を参照して本発明の第2の実施の形態について説明する。X線画像診断装置1は、測定領域の確認処理(図3のステップS104)において、骨幹部の傾きが所定許容範囲内であるか否かを判定し、傾きが所定許容範囲外である場合にその旨を通知する。
 図9は第2の実施の形態における測定領域の確認処理の流れを説明するフローチャートである。なお、この確認処理は、第1の実施の形態と同様に骨密度撮影の開始前に行われる(図3参照)。また、第1の実施の形態の確認処理(図4参照)に加えて図9に示す確認処理を行うことが望ましい。
 図9に示す確認処理において、まず制御装置21(確認処理部43)は、透視像50から絞り領域51、直接X線領域52、被写体領域53を抽出する(ステップS301;図5参照)。次に制御装置21は、透視像40から被写体領域53の濃度情報とエッジ情報に基づき骨幹部を検出し(ステップS302)、検出した骨幹部の傾きを算出する(ステップS303)。
 骨幹部の傾きGは、図10に示すように、大腿骨の左辺(左側エッジ)の傾きGl及び右辺(右側エッジ)の傾きGrに基づいて算出される。また制御装置21(ガイド表示部42)は、骨幹部の傾きGを示す線である骨幹傾きライン63を大腿骨の骨幹部に重ねて表示する(ステップS304)。傾きの基準は、例えばX線受像器16の上下端に対して垂直方向(透視像50の上下方向)を0°とする。
 ステップS304において、制御装置21は更に、骨幹傾き角度の値を表示してもよい。図11(a)は、透視像50に重ねて表示された骨幹傾きライン63と骨幹傾き角度64の一例を示している。図11(a)の例では、骨幹傾き角度が「2°」と表示されている。これにより、骨幹部全体が透視像50の上下方向を基準として2°程度傾いていることが確認できる。
 また、ステップS303~ステップS304において制御装置21(確認処理部43)は、図11(b)に示すように、頸部領域の重心66を通る頸部軸線65と骨幹部の傾きを示す骨幹傾きライン63との間の角度(骨幹-頸部角度67)を算出し、算出した骨幹-頸部角度の値67と頸部軸線65と骨幹傾きライン63とを透視像50に重ねて表示してもよい。
 制御装置21は、骨幹部が傾いているか否かを判定する(ステップS305)。すなわち、ステップS303で算出した骨幹部の傾き角度(或いは、骨幹-頸部角度)が所定許容範囲内であるか否かを判定し、傾きが所定許容範囲外である場合(ステップS305;Yes)は、エラー通知を行う(ステップS306)。骨幹傾き角度の許容範囲は、例えば、基準(透視像50の上下方向)から5°程度以内等とする。
 エラー通知は、例えば表示されている骨幹傾きライン63や角度64、67の表示色を変更したり、図12に示すエラー通知画面73を表示したりする。エラー通知画面73には、「大腿骨骨幹部が透視画面に対して傾いています。」といったメッセージが表示される。またエラー通知画面73には「OK」ボタン73aが表示される。「OK」ボタン73aが押下されると図3のステップS102の位置決め操作に戻る。
 ステップS305において骨幹部の傾きが所定許容範囲内と判定された場合は(ステップS305;No)、制御装置21は表示装置25に撮影ボタンの押下操作(X線照射の開始指示)を待機する(ステップS307)。図3のステップS105へ移行する。図3のステップS105へ移行する。
 なお、第2の実施の形態の確認処理は、第1の実施の形態の確認処理と併せて行うことが望ましい。すなわち、図3のステップS104の測定領域の確認処理では、ステップS301~ステップS306の骨幹部の傾きの確認処理の他、第1の実施の形態で説明した測定領域の確認、頸部ROI62の確認(図4のステップS202~ステップS209)を行うことが望ましい。
 [第3の実施の形態]
 次に、図13~図14を参照して本発明の第3の実施の形態について説明する。第3の実施の形態においてX線画像診断装置1は、過去に骨密度測定を実施した履歴のある患者については、過去の測定時に記録した情報を利用した位置合わせ(測定ROI61等の設定)を可能とする。
 図13のフローチャートは、第3の実施の形態における骨密度測定処理の流れを示すフローチャートである。
 制御装置21はBMDモードが選択されると、患者情報の入力を受け付ける(ステップS501)。患者情報は患者の識別情報であり、例えば診察券番号や氏名、連絡先等である。入力装置24から患者情報が入力されると、制御装置21は入力された患者情報に該当する測定情報(測定履歴)が記憶装置23に記憶されているか否かを判定する(ステップS502)。記憶装置23に測定情報が記憶されていない場合、すなわち初回の骨密度測定においては、ステップS506へ移行する。
 ステップS506~ステップS510の処理は、第1または第2の実施の形態と同様の骨密度測定処理の手順である。すなわち制御装置21は、初回測定時には第1または第2の実施の形態と同様に、透視像50を用いた位置決め操作を受け付け(ステップS506)、スタートボタンの押下操作(ステップS507)により測定領域の確認処理を行う(ステップS508)。ステップS508の確認処理では、図4の確認処理または図9の確認処理を行う。制御装置21は透視像50から大転子54、小転子55、頸部56、大腿骨骨頭部57を含む測定領域を検出し、これらがX線照射野に収まるかを判定する。また頸部ROI62を設定し、頸部ROI62に頸部56以外の骨が含まれていないかを判定する。また骨幹部の傾きを検出し、骨幹傾きラインを表示したり、傾きが所定範囲内にあるかを判定する。そして、測定領域がX線照射野に収まらない場合、頸部ROI62に頸部56以外の骨が含まれる場合、骨幹部の傾きが所定の許容範囲を超えている場合はエラー通知を行う。
 適正に位置合わせが行われると確認処理が終了する。その後、操作者により撮影ボタンが押下されると(ステップS509;Yes)、制御装置21は骨密度測定処理を実行する(ステップS510)。ステップS510の骨密度測定処理は、図3のステップS106~ステップS110の処理である。
 すなわち、制御装置21は確認処理において設定された測定ROI61に基づいてX線絞り13の開口幅を調整し(ステップS106)、映像系(X線源12及びX線受像器16)の位置をX線照射開始位置へ移動させ(ステップS107)、骨密度測定用のX線の照射を開始する(ステップS108)。撮影装置10は高エネルギーX線を被写体3の測定ROI61に照射する。また、低エネルギーX線を被写体3の測定ROI61に照射する。画像処理装置22は、高エネルギーX線を被写体3に照射することにより得られた高エネルギー画像と、低エネルギーX線を被写体3に照射することにより得られた低エネルギー画像とを生成し、これらの差分画像を生成する(ステップS109)。制御装置21は、ステップS110で取得した差分画像のエッジ画像から腰椎領域の検出を行い、検出した腰椎領域の画素値に基づき骨密度を算出する。制御装置21は算出した骨密度を表示装置25に表示する(ステップS110)。
 ステップS510の骨密度測定が終了すると、制御装置21は測定情報を患者情報と紐づけて記憶装置23に記憶する(ステップS111)。ここで記憶する測定情報は、少なくとも、確認処理(ステップS508)で設定した測定領域(測定ROI61)、X線照射開始位置、ステップS510の骨密度測定処理で生成した差分画像等を含む。
 測定情報を記憶すると、当該患者についての初回の骨密度測定処理は終了する。
 2回目以降の骨密度測定では、ステップS501で患者情報が入力されると、入力された患者情報に関する測定情報が記憶装置23から検索される(ステップS502)。入力された患者情報に関する測定情報が記憶装置23に記憶されている場合は(ステップS502;Yes)、制御装置21は前回の測定における測定情報を読み出す(ステップS503)。読み出す測定情報は、前回測定時に生成された差分画像、測定ROI61、X線照射開始位置等の情報である。
 制御装置21は透視像50の撮影を開始し、表示装置25に現在取得中の透視像50を表示する(ステップS504)。
 更に、制御装置21はステップS503で読み出した前回の測定情報に基づき、前回の差分画像(以下、前回画像82と呼ぶ)、前回の測定ROI81、前回のX線照射開始位置等を、現在取得中の透視像50に重ねて表示する(ステップS505)。
 図14は、現在取得中の透視像50に前回画像82及び前回の測定ROI81を表示した例である。前回画像82は例えば図14の点線で示すように前回画像82から抽出したエッジ情報のみを現在の透視像50上に表示したり、前回画像82を半透明にして現在の透視像上に重ねて表示する等、取得中の透視像50と識別しやすく表示されることが望ましい。
 操作者は、前回の測定情報を目視で確認しながら、位置決め操作を行う(ステップS506)。前回と同様の測定ROI61を設定することにより、骨密度の経時観察が容易となる。
 その後、スタートボタンの押下操作により、測定領域の確認処理が実行される(ステップS508)。前回の測定情報を元に位置合わせされているため、初回測定時よりも迅速に適正な測定領域を設定できる。
 その後、撮影ボタンの押下操作によって(ステップS509)、骨密度測定処理が開始され、差分画像の生成、骨密度の算出が行われる(ステップS510)。生成された差分画像や算出された骨密度の情報は、ステップS508の確認処理で設定された測定ROI61等とともに患者情報に紐づけて記憶装置23に記憶される(ステップS511)。記憶された測定情報は、次回の骨密度測定時に参照される。
 以上説明したように、第3の実施の形態のX線画像診断装置1によれば、測定の履歴のある患者については、前回の測定情報(前回画像や前回設定した測定ROI、X線照射開始位置等)を今回取得中の透視像50と重ねて表示するため、位置合わせが容易となる。
 また、前回設定した測定ROI81と同じ領域を今回の測定ROI61として容易に設定できるようになるため、骨密度の経時観察を正確に行うことが可能となる。
 以上、添付図面を参照しながら、本発明に係るX線画像診断装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
1 X線画像診断装置、10 撮影装置、12 X線源、13 X線絞り、15 寝台、16 X線受像器、20 操作装置、21 制御装置、22 画像処理装置、23 記憶装置、24 入力装置、25 表示装置、3 被写体、41 測定領域検出部、42 ガイド表示部、43 確認処理部、44 通知部、45 測定領域・X線照射開始位置設定部、46 骨密度測定部、50 透視像、51 絞り領域、52 直接X線領域、53 被写体領域、54 大転子、55 小転子、56 頸部、57 大腿骨骨頭部、61 測定ROI、62 頸部ROI、63 骨幹傾きライン、71、72、73 エラー通知画面、81 前回測定ROI、82 前回画像

Claims (10)

  1.  被写体に異なるエネルギーピークを有する複数のX線を照射するX線源と、
     前記X線源と対向配置され前記被写体を透過した透過X線を検出するX線受像器と、
     前記透過X線に基づき透視像またはエネルギーピークに応じた各X線画像を生成する画像処理部と、
     前記透視像を表示するとともに位置決め操作を受け付ける操作部と、
     前記透視像から骨密度測定の測定領域を検出する測定領域検出部と、
     検出した測定領域が骨密度の測定領域として適正であるか否かを確認する確認処理部と、
     前記確認処理部による確認の結果を通知する通知部と、
     前記測定領域に対し高低2種類の異なるエネルギーピークを有するX線を照射して得た各X線画像から差分画像を生成し、生成した差分画像に基づいて骨密度を算出する骨密度算出部と、
     を備えることを特徴とするX線画像診断装置。
  2.  前記測定領域は大腿骨骨頭部、大転子、小転子、及び大腿骨頸部を含み、
     前記確認処理部は前記測定領域がX線照射野に収まるか否かを判定し、
     前記通知部は、前記測定領域がX線照射野に収まらない場合にその旨を通知することを特徴とする請求項1に記載のX線画像診断装置。
  3.  前記測定領域検出部により検出した測定領域を前記透視像に重ねて表示するガイド表示部を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のX線画像診断装置。
  4.  前記確認処理部は、前記測定領域から大腿骨頸部を抽出し、抽出した大腿骨頸部を囲むように関心領域を設定し、前記関心領域内に大腿骨頸部以外の骨が含まれるか否かを判定し、
     前記通知部は、前記関心領域内に大腿骨頸部以外の骨が含まれる場合にその旨を通知することを特徴とする請求項1に記載のX線画像診断装置。
  5.  前記確認処理部は、大腿骨骨幹部の傾きを算出し、算出した傾きが所定許容範囲内であるか否かを判定し、
     前記通知部は前記傾きが所定許容範囲外である場合にその旨を通知することを特徴とする請求項1に記載のX線画像診断装置。
  6.  前記確認処理部は、前記大腿骨骨幹部の傾きを示す線及び算出した傾きの角度を前記透視像に重ねて表示することを特徴とする請求項5に記載のX線画像診断装置。
  7.  前記確認処理部は、更に、大腿骨頸部領域の重心を通る頸部軸線と前記大腿骨骨幹部の傾きを示す線との間の角度を算出し、算出した角度と前記頸部軸線と前記大腿骨骨幹部の傾きを示す線とを前記透視像に重ねて表示させることを特徴とする請求項5に記載のX線画像診断装置。
  8.  骨密度を測定するためのX線照射開始位置を設定する開始位置設定部と、
     前記測定領域と前記X線照射開始位置と、前記骨密度算出部により生成された差分画像とを患者情報に紐づけて測定情報として記憶する記憶部と、
     を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のX線画像診断装置。
  9.  前記操作部は、測定対象とする患者の患者情報の入力を受け付け、
     入力された患者情報に紐づけられた測定情報が前記記憶部に記憶されている場合に過去の測定時に設定された測定領域及びX線照射開始位置と過去の前記差分画像とを読み出し、前記透視像に重ねて表示する、
    ことを特徴とする請求項8に記載のX線画像診断装置。
  10.  被写体に異なるエネルギーピークを有する複数のX線を照射するX線源と、前記X線源と対向配置され前記被写体を透過した透過X線を検出するX線受像器と、前記透過X線に基づき透視像またはエネルギーピークに応じた各X線画像を生成する画像処理部とを備えたX線画像診断装置において、
     前記透視像を表示するとともに位置決め操作を受け付けるステップと、
     前記透視像から骨密度測定の測定領域を検出するステップと、
     検出した測定領域が骨密度の測定領域として適正であるか否かを確認するステップと、
     前記確認の結果を通知するステップと、
     前記測定領域に対し高低2種類の異なるエネルギーピークを有するX線を照射して得た各X線画像から差分画像を生成し、生成した差分画像に基づいて骨密度を算出するステップと、
     を含む処理を行うことを特徴とする骨密度測定方法。
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