骨密度測定装置
【課題】骨密度画像すなわち被検体画像上において、画素の修正を行う場合にそれを支援する。
【解決手段】被検体画像５６上においてカーソル６４により特定の画素をユーザにより指定すると、当該画素（注目画素）について修正支援情報６２が表示される。修正支援情報６２には、注目画素についての自動識別結果を示す情報６４、注目画素ついての局所骨密度及び注目画素を含む領域についての平均骨密度６６、注目画素についての低エネルギー放射線照射時の局所減衰量及び領域内の平均減衰量６８、高エネルギーＸ線照射時の局所減衰量及び領域内の平均減衰量７０、等が表示される。被検体画像５６上において軟組織画素が指定された場合には、局所骨密度及び平均骨密度に代えて局所軟組織評価値及び平均軟組織評価値が表示される。
【解決手段】被検体画像５６上においてカーソル６４により特定の画素をユーザにより指定すると、当該画素（注目画素）について修正支援情報６２が表示される。修正支援情報６２には、注目画素についての自動識別結果を示す情報６４、注目画素ついての局所骨密度及び注目画素を含む領域についての平均骨密度６６、注目画素についての低エネルギー放射線照射時の局所減衰量及び領域内の平均減衰量６８、高エネルギーＸ線照射時の局所減衰量及び領域内の平均減衰量７０、等が表示される。被検体画像５６上において軟組織画素が指定された場合には、局所骨密度及び平均骨密度に代えて局所軟組織評価値及び平均軟組織評価値が表示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は骨密度測定装置に関し、特に、被検体へのＸ線の照射によって骨密度画像を表示する骨塩量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
骨密度測定装置は医療の分野において骨粗鬆症などの骨疾患を診断するための装置である。かかる骨密度測定装置は、Ｘ線を被検者に照射して、被検者を透過したＸ線を検出し、これにより得られた検出データに基づいて被検体の骨密度画像を形成する装置である。具体的には、ＤＥＸＡ法に従って、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の両者が順番に照射される。特許文献１、２にはＤＥＸＡ法に従う演算方法が記載されている。測定部位は腰椎、前腕等である。骨密度測定装置は骨評価装置とも称される。
【０００３】
腰椎の骨密度測定においては、骨密度画像を構成する各画素の画素値（骨密度値）に基づいて各画素が骨画素（骨に対応する画素）であるか軟組織画素（軟組織だけに対応する画素）であるかが自動的に識別される。その際、腰椎を構成する各椎骨に対して関心領域が設定される。個々の関心領域内において、骨画素が有する骨密度の平均値（平均骨密度）が演算される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１００９４３号公報
【特許文献２】特開平６−２６１８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような骨画素と軟組織画素の自動識別結果が必ずしも正しくない場合がある。例えば、圧迫骨折部位が存在している場合には平均骨密度が正しく演算されない可能性がある。このため、当該部位を構成する画素については平均演算対象となる骨画素から除外するのが望ましい。低骨量の場合には骨画素なのに軟組織画素と認識されてしまうので、それを骨画素に変更することが望ましい。血管やリンパ節が石灰化している場合にそれを骨として認識してしまう場合があるのでそれについては骨部から除外する必要がある。骨が変形してあるいは異常成長して関心領域内に他の椎骨が入り込んでしまったり不必要な部分が存在していたりする場合にはその部分を平均骨密度演算の対象から除外する必要がある。更に、金属が埋め込まれている場合にはそれを平均骨密度演算の対象から除外する必要がある。このような観点から、従来においては、骨密度画像上において、最終的に平均骨密度を演算する前に、骨密度分布画像の目視観測によって、骨画素の追加及び削除をマニュアルで行うようにしている。
【０００６】
しかし、骨密度画像の目視判断だけでそのような追加及び削除を行うのにはかなりの熟練を要する。あるいはそのような作業においては判断が区々になりがちである。そこで、骨画素の追加及び削除を支援することが要望される。
【０００７】
本発明の目的は、骨密度（骨塩量）分布を示す画像において骨画素の取捨選別を行う場合にその作業を支援して迅速かつ的確な作業を行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る骨密度測定装置は、被検体に対してＸ線を照射することによって得られた検出データに基づいて、骨塩の二次元分布が反映された被検体画像を生成する被検体画像生成手段と、前記被検体画像を構成する各画素に対して、当該画素が有する画素値に基づいて骨画素と軟組織画素とを識別する識別処理を適用する識別処理手段と、前記被検体画像上においてユーザーによって注目画素を指定するための注目画素指定手段と、前記注目画素が指定された場合に前記ユーザーに対して修正支援情報を提供する修正支援手段と、前記注目画素に対して前記ユーザーによって修正指示が与えられた場合に、前記識別処理の結果の修正を実行する手段と、を含み、前記修正支援情報には、前記注目画素についての前記識別処理の結果を表す組織種別情報と、前記識別処理の結果に従って前記注目画素について演算された局所評価値と、前記識別処理の結果に従って前記注目画素が属する領域について演算された平均評価値と、が含まれることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、被検体画像上において、ユーザーによって注目画素（つまり画像上の座標）が指定されると、当該注目画素についての修正支援情報が表示されるので、その修正支援情報の内容に基づいて注目画素についての修正の要否を的確に判断することができる。修正内容としては、骨画素から軟組織画素への種別変更、軟組織画素から骨画素への種別変更、演算対象からの除外、等があげられる。修正支援情報には、当該注目画素についての種別識別処理結果が含まれるから、目視判断の結果と自動判断の結果とをつき合わせることが可能である。その際、注目画素について演算された局所評価値とその周囲を含む領域（例えば、関心領域内の骨領域又は軟組織領域）全体について演算された平均評価値とが併せて表示されるから、注目画素についての局所的な値が周囲の平均的な値に比べて外れているのか概ね同じであるのかを客観的に判断することが可能である。場合によっては局所評価値と平均評価値の併記に代えて又はそれらと共に両者の差分を表示するようにしてもよい。通常、注目画素についての局所的な値が周囲から見て突出して大きい又は小さい場合には組織異常、計測エラー、演算エラー等が考えられるから、その可能性を踏まえて修正の要否を判断することが可能となる。望ましくは評価値は骨部であれば骨密度であり、軟組織であれば例えば後述するＲL／ＲHであり、それは２種類のエネルギーについての２つの減衰率（減衰量）についての比である。単純に画素値であってもよい。演算過程で生じる中間的な係数値であってもよい。いずれにしても注目画素と周囲との関係（特に修正要否）を評価又は判断できる評価値を表示するのが望ましい。なお、注目画素は抽象的概念であり、物理的に見て単一の画素であってもよいし、物理的に見て複数の画素からなる小集合であってもよい。その場合には局所評価値は局所平均値、局所中間値、局所中央値、等となる。評価単位と修正単位とを異ならせるようにしてもよい。
【００１０】
望ましくは、前記識別処理により骨画素と識別された場合には、前記局所評価値として局所骨密度が表示され、且つ、前記平均評価値として平均骨密度が表示される。局所骨密度は被検体画像における画素値に相当するものであり、領域全体の平均骨密度との対比において観念される要素概念である。それは実際の正確な骨密度を表示するものではないが、対比判断上、有用な情報である。
【００１１】
望ましくは、前記識別処理により軟組織画素と識別された場合には、前記局所評価値として局所軟組織評価値が表示され、且つ、前記平均評価値として平均軟組織評価値が表示される。軟組織については骨密度という概念が存在しないために、それに代えて軟組織の性状を指標する評価値が表示される。修正支援情報を構成する要素は基本的に数値であるが、それに代えて又はそれと共に直感的認識を助けるグラフ等を表示するようにしてもよい。
【００１２】
望ましくは、前記修正支援情報には、更に、前記注目画素について演算された低エネルギーＸ線照射時の局所減衰量及び高エネルギーＸ線照射時の局所減衰量と、前記注目画素が属する領域について演算された低エネルギーＸ線照射時の平均減衰量及び高エネルギーＸ線照射時の平均減衰量と、が含まれる。この構成によれば、評価値の演算過程で利用される中間的数値を表示することによって修正要否を総合的に判断することができる。いずれかのエネルギーだけに不自然な値が生じている場合に当該エネルギーでの計測等に問題が生じている可能性を認識できる。
【００１３】
望ましくは、前記局所軟組織評価値は、低エネルギーＸ線照射時の局所減衰量及び高エネルギーＸ線照射時の局所減衰量の比に相当し、前記平均軟組織評価値は、低エネルギーＸ線照射時の平均減衰量及び高エネルギーＸ線照射時の平均減衰量の比に相当する。
【００１４】
望ましくは、前記識別処理の結果の修正を実行する手段は、骨画素から軟組織画素への種別変更、軟組織画素から骨画素への種別変更、及び、演算対象からの除外、の少なくとも１つを実行する。
【００１５】
望ましくは、前記被検体は複数の椎骨を含み、前記複数の椎骨に対して複数の関心領域が設定され、前記各関心領域内が骨部領域と軟組織領域に識別される。もちろん、本発明を他の部位へ適用してもよい。関心領域内を二分するように境界検出を行って各領域を特定してもよいし、画素単位での種別を特定するだけであってもよい。
【００１６】
望ましくは、前記修正支援手段は、前記被検体画像に基づいて画素値ごとの画素数を示すヒストグラムを生成する手段と、前記ヒストグラム上において前記注目画素の画素値を示すマーカーを生成する手段と、を含む。この構成によれば注目画素がヒストグラム上においてどこに位置するのかまでを考慮して注目画素について修正要否を判断できるから、より的確な判断を行える。
【００１７】
従来においては、単なる白黒の濃淡画像上において、画素除外等の修正を行っていたわけであるが、そのような場合には感覚的な判断に頼ることになるのでユーザー（医師等）によって判断が大きくばらつく、あるいは、修正負担が大きいという問題があったが、上記構成によれば、修正要否の判断を支援する情報、特に注目点と背景全体との比較を容易に行える情報が表示されるから、修正要否の判断を客観化でき、修正負担も大幅に軽減できる。修正支援情報は注目画素の近傍又は注目画素との対応関係が分かるようにポップアップ表示されてもよい。ポインティングデバイスにより画素をクリック指定させ、それをトリガとして修正支援情報を表示させ、次のクリック種類によって修正実行又は修正見送りの指示を識別するようにしてもよい。画素種別等が修正された場合、その時点で、平均骨密度演算の基礎となるデータへ当該修正が反映されるようにしてもよいし、すべての修正が完了した場合あるいはユーザーの明示的な指示があった場合に各修正が反映されるようにしてもよい。
【００１８】
上記構成によれば、圧迫骨折部分の骨領域からの除外、低骨量による軟組織誤認の修正、組織石灰化による骨領域誤認の修正、骨きょく等の骨変形部位の除外、金属などの異物の除外、側わん症等によって関心領域内に入り込んでいる不必要な部位の除外、等を行える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、骨密度（骨塩量）分布を示す画像において骨画素の取捨選別を行う場合にその作業を支援して迅速かつ的確な作業を行える。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る骨密度測定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したデータ演算部の機能を説明するための図である。
【図３】第１の表示例を示す図である。
【図４】第２の表示例を示す図である。
【図５】第３の表示例を示す図である。
【図６】状況に応じた画素修正方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。まず、骨密度測定の原理（ＤＥＸＡ法）について説明する。人体を透過する２種エネルギーのＸ線についての全減衰量はそれぞれ以下のように定義される。
【００２２】
ＩL＝Ｉ0L・EXP（−μBLＸB）・EXP（−μSLＸS） …(1)
ＩH＝Ｉ0H・EXP（−μBHＸB）・EXP（−μSHＸS） …(2)
【００２３】
ここで、添字につき、Lは低エネルギーを示し、Hは高エネルギーを示し、Bは骨を示し、Sは軟組織を示す。ＩL及びＩHは透過Ｘ線強度を示し、Ｉ0L及びＩ0Hは入射Ｘ線強度を示し、μSL、μSH、μBL及びμBHは線吸収係数（cm-1）を示し、ＸB及びＸSは厚み（cm）を示す。
【００２４】
上記(1)式,(2)式について両辺の自然対数をとると、次の２式が導かれる。
【００２５】
ln（Ｉ0L／ＩL）＝μBLＸB＋μSLＸS …(3)
ln（Ｉ0H／ＩH）＝μBHＸB＋μSHＸS …(4)
【００２６】
上記２式を用いてＸBについて解くならば以下が得られる。
ＸB＝Ｃ・（ＲL−α・ＲH） …(5)
ここで、各係数は以下のように定義される。
【００２７】
ＲL＝ln（Ｉ0L／ＩL） …(6)
【００２８】
ＲH＝ln（Ｉ0H／ＩH） …(7)
【００２９】
α＝μSL／μSH …(8)
【００３０】
Ｃ＝１／（μBL−α・μBH） …(9)
【００３１】
上記(5)式において、軟組織のみの領域では左辺が０となる。よって以下が導かれる。
【００３２】
α＝ＲL／ＲH …(10)
【００３３】
上記ＲL／ＲHの内で、分子ＲLはln（Ｉ0L／ＩL）であって、それは低エネルギーＸ線の減衰率（減衰量）に相当する。上記ＲL／ＲHの内で、分母ＲHはln（Ｉ0H／ＩH）であって、それは高エネルギーＸ線の減衰率（減衰量）に相当する。よって、ＲL／ＲHは、軟組織に関して、２種類のエネルギーについての２つの減衰率（減衰量）の比に相当する。それは(7)式で定義される線吸収係数の比（μSL／μSH）とは異なり、実測値として求められる。それを軟組織評価値と称することができ、あるいは、単にＲと称することができる。
【００３４】
一方、上記(5)式で定義される骨の厚さＸBに対して骨の物理的密度ρBを乗じて骨部領域内で積分すると以下のように骨塩量BMCを求めることができる。
【００３５】
BMC＝∫∫ρB・ＸB dxdy …(11)
【００３６】
更に以下のようにBMCを骨部領域の面積Ｓで除することにより最終的に骨密度（平面骨密度）BMDが演算される。
【００３７】
BMD＝BMC／Ｓ …(12)
【００３８】
実際には線質硬化現象その他の影響により正確な骨密度を演算するためには個々の係数や最終演算結果に対して補正演算が適用される。骨密度画像は、上記のＸBから定まる画素値の分布を表したものに相当する。骨密度画像上においては、通常、軟組織部内において画素値が最低値となるが、そうであっても上記(8)式から軟組織評価値（Ｒ）は演算され得る。骨密度画像上において、例えば、複数の椎骨（ブロック）に対して複数の関心領域が自動的に又は手動で個別的に設定され、各関心領域内において骨部領域が自動認識され、骨部領域の面積が演算される。そして、上記(9）式及び(10)式に従って個々の椎骨についての骨密度が演算される。それは基本的には骨部領域の全体にわたる「平均骨密度（＝平均骨評価値）」である。それとの対比においては、骨密度画像上において骨部領域内の各画素値は「局所骨密度（＝局所骨評価値）」と認識され得る。但し、それは厚み方向の構造の違いを反映していない値であるから、目安として理解されるべきものである。そうであっても背景平均値との対比が可能な局所値であると言いうる。軟組織についても、領域全体にわたる「平均軟組織評価値」及び画素単位の「局所軟組織評価値」を定義し得る。
【００３９】
図１には、本発明に係る骨密度測定装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示すブロック図である。図１に示す骨密度測定装置は医療機関において設置され、人体の特に腰椎に対して骨密度測定を行う装置である。
【００４０】
骨密度測定装置は大別して測定ユニット１０及び演算ユニット１２を有している。まず、測定ユニット１０について説明する。ベット１４上には人体としての被検体１６が載置されている。本実施形態においては、腰椎を含む部位に対してＸ線の照射が行われる。ベット１４はいわゆるブッキーテーブル等であってもよい。ベット１４の下側にはＸ線発生機１８が設けられている。このＸ線発生機１８は低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線を交互に発生する装置である。その発生にあたっては、電圧の切り替え及びフィルタの切り替え等が適用される。
【００４１】
符号１９はＸ線ビームを示しており、本実施形態においては末広がりの形態をもったファンビームが形成されている。符号２０はＸ線検出器を示しており、ファンビームに対応した複数のＸ線センサによって構成される。Ｘ線発生機１８及びＸ線検出器２０は走査機構２２に連結されており、その走査機構２２によって体軸方向に走査される。低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線の照射を交互に繰り返しながら上記の機械的走査を行うことにより２次元領域についての検出データを得ることが可能である。具体的には、低エネルギーＸ線に対応する検出データと高エネルギーＸ線に対応する検出データを得ることが可能である。それらはデータ演算部２４へ出力されている。
【００４２】
次に、演算ユニット１２について説明する。上述のように検出データがデータ演算部２４に入力される。その機能については後に図２を用いて詳述する。データ演算部は上述した計算式に従って平面骨密度すなわち骨領域における平均骨密度を演算するモジュールである。本実施形態においては、複数の椎骨のそれぞれについて骨密度（平均骨密度）が演算され、それ以外にも各種の情報が演算されている。データ演算部２４により被検体における骨塩の二次元分布を表した被検体画像すなわち骨密度画像が生成される。その画像は白黒の濃淡画像であり、各画素値は骨密度を表す。ただしそれは上記の平均骨密度に対する局所骨密度である。そのような演算に先立って、データ演算部は後に説明するように各椎骨に対して関心領域を個別的に設定し、その関心領域内において骨領域と軟組織領域との識別を行っている。本実施形態において、各画素の画素値に基づいてそのような識別処理が自動的に実行されている。
【００４３】
表示処理部２６は、表示部３０に表示する画像を構成するモジュールである。その表示例について後に図３乃至図５を用いて説明する。表示部３０においては被検体画像が白黒画像として表示され、また必要に応じて、以下に詳述する修正支援情報が表示される。更にヒストグラム等の情報も表示される。
【００４４】
制御部２８は図１に示される各構成の動作制御を行っている。制御部２８には入力部３２が接続されている。ユーザはこの入力部３２を利用して制御部２８に対して動作指令を与えることができ、また被検体画像上において画素を指定して、その画素についての種別の変更や演算対象からの除外等の修正指示を与えることが可能である。入力部３２から与えられた修正の指示は制御部２８を介してデータ演算部２４へ送られており、データ演算部２４は修正の指示に従って所定のタイミングで画素の種別の修正等を実行する。すなわち、例えば金属などが画像化されており、それが平均骨密度に影響を与えているような場合においては、金属に相当する画素が平均骨密度演算の基礎となるデータから除外される。また、石灰化された軟組織が骨部であると誤認されているような場合には、当該領域については種別を軟組織に変更する修正が適用されることになる。その修正の要否はユーザの目視判断によって行われているのであるが、本実施形態においては被検体画像に加えて修正支援情報が画面上に表示されるので、ユーザによる判断を的確かつ迅速に行わせることが可能である。
【００４５】
図２には、図１に示したデータ演算部２４が概念的に示されている。データ演算部２４は、上述した(1)式乃至(12)式を実行する機能を有し、その実体はソフトウエアである。データ演算部は、図２においてブロックとして示されているように、関心領域設定部３４、画素種別判定部３６及び修正部５０を備えている。それらのブロックもソフトウエアの機能を表している。関心領域設定部３４は、被検体画像上において複数の椎骨に対して複数の関心領域を個別的に設定する自動処理を実行する部分である。もちろん関心領域の設定をユーザによって行うようにしてもよい。各関心領域内においてそこに属する画素が骨画素であるか軟組織画素であるかが画素単位で自動的に判断される。それを行うのが画素種別判定部３６である。すなわち画素種別判定部３６は、被検体画像における各画素の画素値に基づいてその画素がいずれの種別に属するものであるのかについて判断を行う。もちろん、画素値と共にあるいはそれに代えて他の情報を参照することにより種別を判定するようにしてもよい。修正部５０はユーザからの指示に従って各画素についての種別を変更し、あるいは演算対象から特定の画素を除外する処理を実行する部分である。
【００４６】
データ演算部２４の右側には多数のブロックが示されており、それらはデータ演算部から出力される情報を模式的に示している。種別情報３８は、各画素について識別された種別を表す情報である。局所骨密度４０Ａは各画素について求められる骨密度あるいはそれに相当する値である。平均骨密度４０Ｂは骨部領域内において求められる平面骨密度すなわち平均骨密度である。通常は、その平均骨密度が各椎骨の性状を表す指標として利用される。
【００４７】
符号４２Ａで示される局所Ｒは軟組織について求められる画素単位のＲであり、符号４２Ｂで示される平均Ｒは軟組織について求められる所定領域内の平均Ｒである。この場合において所定領域は関心領域内における骨部領域以外の軟組織領域である。Ｌ局所減衰率４４Ａは、低エネルギーＸ線の照射により得られた画素単位での減衰率であり、Ｌ平均減衰率４４Ｂは低エネルギーＸ線照射時における骨部または軟組織の領域内での平均減衰率である。Ｈ局所減衰率４６Ａは高エネルギーＸ線照射時における画素単位での減衰率であり、Ｈ平均減衰率４６Ｂは高エネルギーＸ線照射時における前記領域内における平均減衰率である。ヒストグラム４８は局所骨密度ごとに画素数を表したヒストグラムである。後に説明するように、被検体画像とともにそのようなヒストグラムが表示され、更に注目画素についての骨密度（あるいはＲ）の位置がヒストグラム上においてマーキングされる。
【００４８】
図３乃至図５には、本実施形態に係る骨密度測定装置における表示例が示されている。
【００４９】
図３において、表示画面５４上には被検体画像５６が表示されている。被検体画像５６は骨密度画像ともいえるものであり、白黒の濃淡画像である。図示の例においては、複数の椎骨が示されている。それらに対しては符号５８で示されるように複数の関心領域（サブＲＯＩ）が設定される。Ｌ１〜Ｌ４はそれぞれの関心領域を示している。そのような複数の関心領域の設定は本実施形態において自動的に実行されており、その技術自体は公知技術である。各関心領域内において、上述したデータ演算部の作用により、個々の画素ごとに骨画素であるか軟組織画素であるかが識別され、これによって領域分けつまり画素群分けが実行される。その上で、骨画素群について求められる局所骨密度から当該領域についての平均骨密度が演算される。同じく軟組織領域については、それぞれの画素ごとに局所Ｒが演算され、その領域全体について平均Ｒが演算される。それ以外にも上述した各種の情報が演算される。
【００５０】
図３に示されるように、カーソル６０を動かして、ポインティングデバイスに対するクリックにより、ユーザにより特定の画素すなわち特定の座標が指定されると、それによって図３に示されるように、修正支援情報６２が表示される。具体的にはそれがポップアップ表示される。それは吹き出し形の形態を有している。図３に示す例では、骨画素が指定されており、修正支援情報６２には、自動識別結果としての骨画素であることを示す情報６４、注目画素について求められた局所骨密度及び注目画素を含む骨部領域について演算された平均骨密度６６、低エネルギーＸ線照射時における注目画素での減衰量及び注目画素を含む領域での平均減衰量６８、高エネルギーＸ線照射時における注目画素での局所減衰量及び注目画素を含む領域での平均減衰量７０、等が表示されている。
【００５１】
したがって、ユーザにおいては、指定した注目画素が自動識別上においてどのような種別と判断されたのかを確認することができ、その上で、局所骨密度、平均骨密度の両者の対比から注目画素が周囲に比べて突出した画素値を有しているのか否かを把握することができ、さらにそのような評価にあたってはＬ局所減衰率とＬ平均減衰率との比較、及び、Ｈ局所減衰率とＨ平均減衰率との比較を行って総合的に修正要否を判断できるという利点が得られる。ちなみに、ポップアップ表示される修正支援情報は上述したように吹き出し型の形態を有しており、そこに含まれている引き出し部分はカーソル６０を指しているので、注目画素との対応関係を直感的に認識することが可能である。例えば複数の注目画素を指定して複数の修正支援情報を同時に表示させるようにしてもよい。
【００５２】
図４に示す表示例においては、カーソル７２によって軟組織画素が指定されており、その場合においては、修正支援情報７４として図示のような情報が表示される。すなわち、修正支援情報７４は、画素種別の自動識別結果としての軟組織であることを示すことの情報６４Ａ、注目画素について演算された局所Ｒ及び注目画素を含む領域について演算された平均Ｒ６６Ａ、注目画素について演算されたＬ局所減衰率及び注目画素を含む領域について演算されたＬ平均減衰率６８Ａ、注目画素について演算されたＨ局所減衰率及び注目画素を含む領域について演算されたＨ平均減衰率７０Ａ、とが含まれている。ユーザにおいては、そのような情報を利用して修正の要否あるいは方法を総合的に判断することができる。しかもその判断を的確かつ迅速に行えるから、ユーザの負担を従来よりも大幅に軽減できるという利点が得られる。
【００５３】
図５に示す例においては、符号１０２で示されるように、ユーザによって特定の関心領域が選択され、それがハイライト表示されている。またカーソル１００によって特定の注目画素が指定されている。被検体画像５６に隣接して特定の関心領域についてヒストグラム７６が表示されている。そのヒストグラム７６における横軸は骨密度（局所骨密度）であり、縦軸は個数を示している。すなわち指定された関心領域内における骨領域を構成する複数の骨画素群についてヒストグラムが表示されている。カーソル１００によって特定の骨画素を注目画素として指定すると、ヒストグラム上にマーカー７８が表示され、その画素がヒストグラム上においてどこに位置するのかが特定される。図５に示すような表示例において、カーソル１００によって指定される注目画素についての修正支援情報は符号１０４で示す欄に表示される。もちろんこのような表示例は一例に過ぎない。
【００５４】
図６には、局所値と平均値との比較に基づく修正方法の選択の仕方が表として示されている。まず、自動識別結果として骨画素であると識別された場合において、（Ａ１）に示すように、局所値すなわち局所骨密度が平均値すなわち平均骨密度よりも過少であれば、例えば、軟組織の石灰化等によって骨画素誤認が生じている可能性があるので、その場合においては当該注目画素を演算対象から除外する、あるいは、当該注目画素の種別を骨画素から軟組織画素へ変更する修正が実行される。（Ａ２）で示すように、局所骨密度と平均骨密度が同等であれば、格別の修正は不要であると判断される。（Ａ３）に示すように、局所骨密度が平均骨密度よりも過大であれば、例えば注目画素が金属領域にあることあるいは圧迫骨折領域にあることが推認されるため、当該注目画素を演算対象から除外する修正が実行される。
【００５５】
一方、自動識別結果が軟組織画素であれば、（Ｂ１）に示すように、局所Ｒが平均Ｒよりも過少であれば、測定エラー等が推認されるため、必要ならば、当該画素については演算対象からの除外が実行される。（Ｂ２）に示すように、局所Ｒが平均Ｒと同等であるならば格別の修正は行われない。（Ｂ３）で示すように、局所Ｒが平均Ｒよりも過大であれば、例えば低骨密度や成長異常等によって軟部組織であるとの誤認が生じている可能性があるので、注目画素を演算対象から除外するあるいは注目画素の種別を軟組織画素から骨画素へ変更する修正が実行される。
【００５６】
もちろん、図６に示す修正方法は一例であって、状況に応じてユーザによって判断されればよい。ただし、本実施形態においては、上述のように修正支援情報が表示されるので、単に画像上から直感的な判断をする場合に比べて修正の要否を的確かつ迅速に判断できるという利点が得られる。ちなみに、各関心領域内において、骨画素群及び軟組織画素群のそれぞれの個数が過大または過少であれば、何らかの異常が判断されるため、特に関心領域の設定エラーの可能性があるため、その場合には再演算あるいは関心領域の再設定等のオペレーションが自動的に実行される。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 測定ユニット、１２ 演算ユニット、２４ データ演算部、２６ 表示処理部、２８ 制御部、３４ 関心領域設定部、３６ 画素種別判定部、５０ 修正部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は骨密度測定装置に関し、特に、被検体へのＸ線の照射によって骨密度画像を表示する骨塩量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
骨密度測定装置は医療の分野において骨粗鬆症などの骨疾患を診断するための装置である。かかる骨密度測定装置は、Ｘ線を被検者に照射して、被検者を透過したＸ線を検出し、これにより得られた検出データに基づいて被検体の骨密度画像を形成する装置である。具体的には、ＤＥＸＡ法に従って、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の両者が順番に照射される。特許文献１、２にはＤＥＸＡ法に従う演算方法が記載されている。測定部位は腰椎、前腕等である。骨密度測定装置は骨評価装置とも称される。
【０００３】
腰椎の骨密度測定においては、骨密度画像を構成する各画素の画素値（骨密度値）に基づいて各画素が骨画素（骨に対応する画素）であるか軟組織画素（軟組織だけに対応する画素）であるかが自動的に識別される。その際、腰椎を構成する各椎骨に対して関心領域が設定される。個々の関心領域内において、骨画素が有する骨密度の平均値（平均骨密度）が演算される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１００９４３号公報
【特許文献２】特開平６−２６１８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような骨画素と軟組織画素の自動識別結果が必ずしも正しくない場合がある。例えば、圧迫骨折部位が存在している場合には平均骨密度が正しく演算されない可能性がある。このため、当該部位を構成する画素については平均演算対象となる骨画素から除外するのが望ましい。低骨量の場合には骨画素なのに軟組織画素と認識されてしまうので、それを骨画素に変更することが望ましい。血管やリンパ節が石灰化している場合にそれを骨として認識してしまう場合があるのでそれについては骨部から除外する必要がある。骨が変形してあるいは異常成長して関心領域内に他の椎骨が入り込んでしまったり不必要な部分が存在していたりする場合にはその部分を平均骨密度演算の対象から除外する必要がある。更に、金属が埋め込まれている場合にはそれを平均骨密度演算の対象から除外する必要がある。このような観点から、従来においては、骨密度画像上において、最終的に平均骨密度を演算する前に、骨密度分布画像の目視観測によって、骨画素の追加及び削除をマニュアルで行うようにしている。
【０００６】
しかし、骨密度画像の目視判断だけでそのような追加及び削除を行うのにはかなりの熟練を要する。あるいはそのような作業においては判断が区々になりがちである。そこで、骨画素の追加及び削除を支援することが要望される。
【０００７】
本発明の目的は、骨密度（骨塩量）分布を示す画像において骨画素の取捨選別を行う場合にその作業を支援して迅速かつ的確な作業を行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る骨密度測定装置は、被検体に対してＸ線を照射することによって得られた検出データに基づいて、骨塩の二次元分布が反映された被検体画像を生成する被検体画像生成手段と、前記被検体画像を構成する各画素に対して、当該画素が有する画素値に基づいて骨画素と軟組織画素とを識別する識別処理を適用する識別処理手段と、前記被検体画像上においてユーザーによって注目画素を指定するための注目画素指定手段と、前記注目画素が指定された場合に前記ユーザーに対して修正支援情報を提供する修正支援手段と、前記注目画素に対して前記ユーザーによって修正指示が与えられた場合に、前記識別処理の結果の修正を実行する手段と、を含み、前記修正支援情報には、前記注目画素についての前記識別処理の結果を表す組織種別情報と、前記識別処理の結果に従って前記注目画素について演算された局所評価値と、前記識別処理の結果に従って前記注目画素が属する領域について演算された平均評価値と、が含まれることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、被検体画像上において、ユーザーによって注目画素（つまり画像上の座標）が指定されると、当該注目画素についての修正支援情報が表示されるので、その修正支援情報の内容に基づいて注目画素についての修正の要否を的確に判断することができる。修正内容としては、骨画素から軟組織画素への種別変更、軟組織画素から骨画素への種別変更、演算対象からの除外、等があげられる。修正支援情報には、当該注目画素についての種別識別処理結果が含まれるから、目視判断の結果と自動判断の結果とをつき合わせることが可能である。その際、注目画素について演算された局所評価値とその周囲を含む領域（例えば、関心領域内の骨領域又は軟組織領域）全体について演算された平均評価値とが併せて表示されるから、注目画素についての局所的な値が周囲の平均的な値に比べて外れているのか概ね同じであるのかを客観的に判断することが可能である。場合によっては局所評価値と平均評価値の併記に代えて又はそれらと共に両者の差分を表示するようにしてもよい。通常、注目画素についての局所的な値が周囲から見て突出して大きい又は小さい場合には組織異常、計測エラー、演算エラー等が考えられるから、その可能性を踏まえて修正の要否を判断することが可能となる。望ましくは評価値は骨部であれば骨密度であり、軟組織であれば例えば後述するＲL／ＲHであり、それは２種類のエネルギーについての２つの減衰率（減衰量）についての比である。単純に画素値であってもよい。演算過程で生じる中間的な係数値であってもよい。いずれにしても注目画素と周囲との関係（特に修正要否）を評価又は判断できる評価値を表示するのが望ましい。なお、注目画素は抽象的概念であり、物理的に見て単一の画素であってもよいし、物理的に見て複数の画素からなる小集合であってもよい。その場合には局所評価値は局所平均値、局所中間値、局所中央値、等となる。評価単位と修正単位とを異ならせるようにしてもよい。
【００１０】
望ましくは、前記識別処理により骨画素と識別された場合には、前記局所評価値として局所骨密度が表示され、且つ、前記平均評価値として平均骨密度が表示される。局所骨密度は被検体画像における画素値に相当するものであり、領域全体の平均骨密度との対比において観念される要素概念である。それは実際の正確な骨密度を表示するものではないが、対比判断上、有用な情報である。
【００１１】
望ましくは、前記識別処理により軟組織画素と識別された場合には、前記局所評価値として局所軟組織評価値が表示され、且つ、前記平均評価値として平均軟組織評価値が表示される。軟組織については骨密度という概念が存在しないために、それに代えて軟組織の性状を指標する評価値が表示される。修正支援情報を構成する要素は基本的に数値であるが、それに代えて又はそれと共に直感的認識を助けるグラフ等を表示するようにしてもよい。
【００１２】
望ましくは、前記修正支援情報には、更に、前記注目画素について演算された低エネルギーＸ線照射時の局所減衰量及び高エネルギーＸ線照射時の局所減衰量と、前記注目画素が属する領域について演算された低エネルギーＸ線照射時の平均減衰量及び高エネルギーＸ線照射時の平均減衰量と、が含まれる。この構成によれば、評価値の演算過程で利用される中間的数値を表示することによって修正要否を総合的に判断することができる。いずれかのエネルギーだけに不自然な値が生じている場合に当該エネルギーでの計測等に問題が生じている可能性を認識できる。
【００１３】
望ましくは、前記局所軟組織評価値は、低エネルギーＸ線照射時の局所減衰量及び高エネルギーＸ線照射時の局所減衰量の比に相当し、前記平均軟組織評価値は、低エネルギーＸ線照射時の平均減衰量及び高エネルギーＸ線照射時の平均減衰量の比に相当する。
【００１４】
望ましくは、前記識別処理の結果の修正を実行する手段は、骨画素から軟組織画素への種別変更、軟組織画素から骨画素への種別変更、及び、演算対象からの除外、の少なくとも１つを実行する。
【００１５】
望ましくは、前記被検体は複数の椎骨を含み、前記複数の椎骨に対して複数の関心領域が設定され、前記各関心領域内が骨部領域と軟組織領域に識別される。もちろん、本発明を他の部位へ適用してもよい。関心領域内を二分するように境界検出を行って各領域を特定してもよいし、画素単位での種別を特定するだけであってもよい。
【００１６】
望ましくは、前記修正支援手段は、前記被検体画像に基づいて画素値ごとの画素数を示すヒストグラムを生成する手段と、前記ヒストグラム上において前記注目画素の画素値を示すマーカーを生成する手段と、を含む。この構成によれば注目画素がヒストグラム上においてどこに位置するのかまでを考慮して注目画素について修正要否を判断できるから、より的確な判断を行える。
【００１７】
従来においては、単なる白黒の濃淡画像上において、画素除外等の修正を行っていたわけであるが、そのような場合には感覚的な判断に頼ることになるのでユーザー（医師等）によって判断が大きくばらつく、あるいは、修正負担が大きいという問題があったが、上記構成によれば、修正要否の判断を支援する情報、特に注目点と背景全体との比較を容易に行える情報が表示されるから、修正要否の判断を客観化でき、修正負担も大幅に軽減できる。修正支援情報は注目画素の近傍又は注目画素との対応関係が分かるようにポップアップ表示されてもよい。ポインティングデバイスにより画素をクリック指定させ、それをトリガとして修正支援情報を表示させ、次のクリック種類によって修正実行又は修正見送りの指示を識別するようにしてもよい。画素種別等が修正された場合、その時点で、平均骨密度演算の基礎となるデータへ当該修正が反映されるようにしてもよいし、すべての修正が完了した場合あるいはユーザーの明示的な指示があった場合に各修正が反映されるようにしてもよい。
【００１８】
上記構成によれば、圧迫骨折部分の骨領域からの除外、低骨量による軟組織誤認の修正、組織石灰化による骨領域誤認の修正、骨きょく等の骨変形部位の除外、金属などの異物の除外、側わん症等によって関心領域内に入り込んでいる不必要な部位の除外、等を行える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、骨密度（骨塩量）分布を示す画像において骨画素の取捨選別を行う場合にその作業を支援して迅速かつ的確な作業を行える。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る骨密度測定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したデータ演算部の機能を説明するための図である。
【図３】第１の表示例を示す図である。
【図４】第２の表示例を示す図である。
【図５】第３の表示例を示す図である。
【図６】状況に応じた画素修正方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。まず、骨密度測定の原理（ＤＥＸＡ法）について説明する。人体を透過する２種エネルギーのＸ線についての全減衰量はそれぞれ以下のように定義される。
【００２２】
ＩL＝Ｉ0L・EXP（−μBLＸB）・EXP（−μSLＸS） …(1)
ＩH＝Ｉ0H・EXP（−μBHＸB）・EXP（−μSHＸS） …(2)
【００２３】
ここで、添字につき、Lは低エネルギーを示し、Hは高エネルギーを示し、Bは骨を示し、Sは軟組織を示す。ＩL及びＩHは透過Ｘ線強度を示し、Ｉ0L及びＩ0Hは入射Ｘ線強度を示し、μSL、μSH、μBL及びμBHは線吸収係数（cm-1）を示し、ＸB及びＸSは厚み（cm）を示す。
【００２４】
上記(1)式,(2)式について両辺の自然対数をとると、次の２式が導かれる。
【００２５】
ln（Ｉ0L／ＩL）＝μBLＸB＋μSLＸS …(3)
ln（Ｉ0H／ＩH）＝μBHＸB＋μSHＸS …(4)
【００２６】
上記２式を用いてＸBについて解くならば以下が得られる。
ＸB＝Ｃ・（ＲL−α・ＲH） …(5)
ここで、各係数は以下のように定義される。
【００２７】
ＲL＝ln（Ｉ0L／ＩL） …(6)
【００２８】
ＲH＝ln（Ｉ0H／ＩH） …(7)
【００２９】
α＝μSL／μSH …(8)
【００３０】
Ｃ＝１／（μBL−α・μBH） …(9)
【００３１】
上記(5)式において、軟組織のみの領域では左辺が０となる。よって以下が導かれる。
【００３２】
α＝ＲL／ＲH …(10)
【００３３】
上記ＲL／ＲHの内で、分子ＲLはln（Ｉ0L／ＩL）であって、それは低エネルギーＸ線の減衰率（減衰量）に相当する。上記ＲL／ＲHの内で、分母ＲHはln（Ｉ0H／ＩH）であって、それは高エネルギーＸ線の減衰率（減衰量）に相当する。よって、ＲL／ＲHは、軟組織に関して、２種類のエネルギーについての２つの減衰率（減衰量）の比に相当する。それは(7)式で定義される線吸収係数の比（μSL／μSH）とは異なり、実測値として求められる。それを軟組織評価値と称することができ、あるいは、単にＲと称することができる。
【００３４】
一方、上記(5)式で定義される骨の厚さＸBに対して骨の物理的密度ρBを乗じて骨部領域内で積分すると以下のように骨塩量BMCを求めることができる。
【００３５】
BMC＝∫∫ρB・ＸB dxdy …(11)
【００３６】
更に以下のようにBMCを骨部領域の面積Ｓで除することにより最終的に骨密度（平面骨密度）BMDが演算される。
【００３７】
BMD＝BMC／Ｓ …(12)
【００３８】
実際には線質硬化現象その他の影響により正確な骨密度を演算するためには個々の係数や最終演算結果に対して補正演算が適用される。骨密度画像は、上記のＸBから定まる画素値の分布を表したものに相当する。骨密度画像上においては、通常、軟組織部内において画素値が最低値となるが、そうであっても上記(8)式から軟組織評価値（Ｒ）は演算され得る。骨密度画像上において、例えば、複数の椎骨（ブロック）に対して複数の関心領域が自動的に又は手動で個別的に設定され、各関心領域内において骨部領域が自動認識され、骨部領域の面積が演算される。そして、上記(9）式及び(10)式に従って個々の椎骨についての骨密度が演算される。それは基本的には骨部領域の全体にわたる「平均骨密度（＝平均骨評価値）」である。それとの対比においては、骨密度画像上において骨部領域内の各画素値は「局所骨密度（＝局所骨評価値）」と認識され得る。但し、それは厚み方向の構造の違いを反映していない値であるから、目安として理解されるべきものである。そうであっても背景平均値との対比が可能な局所値であると言いうる。軟組織についても、領域全体にわたる「平均軟組織評価値」及び画素単位の「局所軟組織評価値」を定義し得る。
【００３９】
図１には、本発明に係る骨密度測定装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示すブロック図である。図１に示す骨密度測定装置は医療機関において設置され、人体の特に腰椎に対して骨密度測定を行う装置である。
【００４０】
骨密度測定装置は大別して測定ユニット１０及び演算ユニット１２を有している。まず、測定ユニット１０について説明する。ベット１４上には人体としての被検体１６が載置されている。本実施形態においては、腰椎を含む部位に対してＸ線の照射が行われる。ベット１４はいわゆるブッキーテーブル等であってもよい。ベット１４の下側にはＸ線発生機１８が設けられている。このＸ線発生機１８は低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線を交互に発生する装置である。その発生にあたっては、電圧の切り替え及びフィルタの切り替え等が適用される。
【００４１】
符号１９はＸ線ビームを示しており、本実施形態においては末広がりの形態をもったファンビームが形成されている。符号２０はＸ線検出器を示しており、ファンビームに対応した複数のＸ線センサによって構成される。Ｘ線発生機１８及びＸ線検出器２０は走査機構２２に連結されており、その走査機構２２によって体軸方向に走査される。低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線の照射を交互に繰り返しながら上記の機械的走査を行うことにより２次元領域についての検出データを得ることが可能である。具体的には、低エネルギーＸ線に対応する検出データと高エネルギーＸ線に対応する検出データを得ることが可能である。それらはデータ演算部２４へ出力されている。
【００４２】
次に、演算ユニット１２について説明する。上述のように検出データがデータ演算部２４に入力される。その機能については後に図２を用いて詳述する。データ演算部は上述した計算式に従って平面骨密度すなわち骨領域における平均骨密度を演算するモジュールである。本実施形態においては、複数の椎骨のそれぞれについて骨密度（平均骨密度）が演算され、それ以外にも各種の情報が演算されている。データ演算部２４により被検体における骨塩の二次元分布を表した被検体画像すなわち骨密度画像が生成される。その画像は白黒の濃淡画像であり、各画素値は骨密度を表す。ただしそれは上記の平均骨密度に対する局所骨密度である。そのような演算に先立って、データ演算部は後に説明するように各椎骨に対して関心領域を個別的に設定し、その関心領域内において骨領域と軟組織領域との識別を行っている。本実施形態において、各画素の画素値に基づいてそのような識別処理が自動的に実行されている。
【００４３】
表示処理部２６は、表示部３０に表示する画像を構成するモジュールである。その表示例について後に図３乃至図５を用いて説明する。表示部３０においては被検体画像が白黒画像として表示され、また必要に応じて、以下に詳述する修正支援情報が表示される。更にヒストグラム等の情報も表示される。
【００４４】
制御部２８は図１に示される各構成の動作制御を行っている。制御部２８には入力部３２が接続されている。ユーザはこの入力部３２を利用して制御部２８に対して動作指令を与えることができ、また被検体画像上において画素を指定して、その画素についての種別の変更や演算対象からの除外等の修正指示を与えることが可能である。入力部３２から与えられた修正の指示は制御部２８を介してデータ演算部２４へ送られており、データ演算部２４は修正の指示に従って所定のタイミングで画素の種別の修正等を実行する。すなわち、例えば金属などが画像化されており、それが平均骨密度に影響を与えているような場合においては、金属に相当する画素が平均骨密度演算の基礎となるデータから除外される。また、石灰化された軟組織が骨部であると誤認されているような場合には、当該領域については種別を軟組織に変更する修正が適用されることになる。その修正の要否はユーザの目視判断によって行われているのであるが、本実施形態においては被検体画像に加えて修正支援情報が画面上に表示されるので、ユーザによる判断を的確かつ迅速に行わせることが可能である。
【００４５】
図２には、図１に示したデータ演算部２４が概念的に示されている。データ演算部２４は、上述した(1)式乃至(12)式を実行する機能を有し、その実体はソフトウエアである。データ演算部は、図２においてブロックとして示されているように、関心領域設定部３４、画素種別判定部３６及び修正部５０を備えている。それらのブロックもソフトウエアの機能を表している。関心領域設定部３４は、被検体画像上において複数の椎骨に対して複数の関心領域を個別的に設定する自動処理を実行する部分である。もちろん関心領域の設定をユーザによって行うようにしてもよい。各関心領域内においてそこに属する画素が骨画素であるか軟組織画素であるかが画素単位で自動的に判断される。それを行うのが画素種別判定部３６である。すなわち画素種別判定部３６は、被検体画像における各画素の画素値に基づいてその画素がいずれの種別に属するものであるのかについて判断を行う。もちろん、画素値と共にあるいはそれに代えて他の情報を参照することにより種別を判定するようにしてもよい。修正部５０はユーザからの指示に従って各画素についての種別を変更し、あるいは演算対象から特定の画素を除外する処理を実行する部分である。
【００４６】
データ演算部２４の右側には多数のブロックが示されており、それらはデータ演算部から出力される情報を模式的に示している。種別情報３８は、各画素について識別された種別を表す情報である。局所骨密度４０Ａは各画素について求められる骨密度あるいはそれに相当する値である。平均骨密度４０Ｂは骨部領域内において求められる平面骨密度すなわち平均骨密度である。通常は、その平均骨密度が各椎骨の性状を表す指標として利用される。
【００４７】
符号４２Ａで示される局所Ｒは軟組織について求められる画素単位のＲであり、符号４２Ｂで示される平均Ｒは軟組織について求められる所定領域内の平均Ｒである。この場合において所定領域は関心領域内における骨部領域以外の軟組織領域である。Ｌ局所減衰率４４Ａは、低エネルギーＸ線の照射により得られた画素単位での減衰率であり、Ｌ平均減衰率４４Ｂは低エネルギーＸ線照射時における骨部または軟組織の領域内での平均減衰率である。Ｈ局所減衰率４６Ａは高エネルギーＸ線照射時における画素単位での減衰率であり、Ｈ平均減衰率４６Ｂは高エネルギーＸ線照射時における前記領域内における平均減衰率である。ヒストグラム４８は局所骨密度ごとに画素数を表したヒストグラムである。後に説明するように、被検体画像とともにそのようなヒストグラムが表示され、更に注目画素についての骨密度（あるいはＲ）の位置がヒストグラム上においてマーキングされる。
【００４８】
図３乃至図５には、本実施形態に係る骨密度測定装置における表示例が示されている。
【００４９】
図３において、表示画面５４上には被検体画像５６が表示されている。被検体画像５６は骨密度画像ともいえるものであり、白黒の濃淡画像である。図示の例においては、複数の椎骨が示されている。それらに対しては符号５８で示されるように複数の関心領域（サブＲＯＩ）が設定される。Ｌ１〜Ｌ４はそれぞれの関心領域を示している。そのような複数の関心領域の設定は本実施形態において自動的に実行されており、その技術自体は公知技術である。各関心領域内において、上述したデータ演算部の作用により、個々の画素ごとに骨画素であるか軟組織画素であるかが識別され、これによって領域分けつまり画素群分けが実行される。その上で、骨画素群について求められる局所骨密度から当該領域についての平均骨密度が演算される。同じく軟組織領域については、それぞれの画素ごとに局所Ｒが演算され、その領域全体について平均Ｒが演算される。それ以外にも上述した各種の情報が演算される。
【００５０】
図３に示されるように、カーソル６０を動かして、ポインティングデバイスに対するクリックにより、ユーザにより特定の画素すなわち特定の座標が指定されると、それによって図３に示されるように、修正支援情報６２が表示される。具体的にはそれがポップアップ表示される。それは吹き出し形の形態を有している。図３に示す例では、骨画素が指定されており、修正支援情報６２には、自動識別結果としての骨画素であることを示す情報６４、注目画素について求められた局所骨密度及び注目画素を含む骨部領域について演算された平均骨密度６６、低エネルギーＸ線照射時における注目画素での減衰量及び注目画素を含む領域での平均減衰量６８、高エネルギーＸ線照射時における注目画素での局所減衰量及び注目画素を含む領域での平均減衰量７０、等が表示されている。
【００５１】
したがって、ユーザにおいては、指定した注目画素が自動識別上においてどのような種別と判断されたのかを確認することができ、その上で、局所骨密度、平均骨密度の両者の対比から注目画素が周囲に比べて突出した画素値を有しているのか否かを把握することができ、さらにそのような評価にあたってはＬ局所減衰率とＬ平均減衰率との比較、及び、Ｈ局所減衰率とＨ平均減衰率との比較を行って総合的に修正要否を判断できるという利点が得られる。ちなみに、ポップアップ表示される修正支援情報は上述したように吹き出し型の形態を有しており、そこに含まれている引き出し部分はカーソル６０を指しているので、注目画素との対応関係を直感的に認識することが可能である。例えば複数の注目画素を指定して複数の修正支援情報を同時に表示させるようにしてもよい。
【００５２】
図４に示す表示例においては、カーソル７２によって軟組織画素が指定されており、その場合においては、修正支援情報７４として図示のような情報が表示される。すなわち、修正支援情報７４は、画素種別の自動識別結果としての軟組織であることを示すことの情報６４Ａ、注目画素について演算された局所Ｒ及び注目画素を含む領域について演算された平均Ｒ６６Ａ、注目画素について演算されたＬ局所減衰率及び注目画素を含む領域について演算されたＬ平均減衰率６８Ａ、注目画素について演算されたＨ局所減衰率及び注目画素を含む領域について演算されたＨ平均減衰率７０Ａ、とが含まれている。ユーザにおいては、そのような情報を利用して修正の要否あるいは方法を総合的に判断することができる。しかもその判断を的確かつ迅速に行えるから、ユーザの負担を従来よりも大幅に軽減できるという利点が得られる。
【００５３】
図５に示す例においては、符号１０２で示されるように、ユーザによって特定の関心領域が選択され、それがハイライト表示されている。またカーソル１００によって特定の注目画素が指定されている。被検体画像５６に隣接して特定の関心領域についてヒストグラム７６が表示されている。そのヒストグラム７６における横軸は骨密度（局所骨密度）であり、縦軸は個数を示している。すなわち指定された関心領域内における骨領域を構成する複数の骨画素群についてヒストグラムが表示されている。カーソル１００によって特定の骨画素を注目画素として指定すると、ヒストグラム上にマーカー７８が表示され、その画素がヒストグラム上においてどこに位置するのかが特定される。図５に示すような表示例において、カーソル１００によって指定される注目画素についての修正支援情報は符号１０４で示す欄に表示される。もちろんこのような表示例は一例に過ぎない。
【００５４】
図６には、局所値と平均値との比較に基づく修正方法の選択の仕方が表として示されている。まず、自動識別結果として骨画素であると識別された場合において、（Ａ１）に示すように、局所値すなわち局所骨密度が平均値すなわち平均骨密度よりも過少であれば、例えば、軟組織の石灰化等によって骨画素誤認が生じている可能性があるので、その場合においては当該注目画素を演算対象から除外する、あるいは、当該注目画素の種別を骨画素から軟組織画素へ変更する修正が実行される。（Ａ２）で示すように、局所骨密度と平均骨密度が同等であれば、格別の修正は不要であると判断される。（Ａ３）に示すように、局所骨密度が平均骨密度よりも過大であれば、例えば注目画素が金属領域にあることあるいは圧迫骨折領域にあることが推認されるため、当該注目画素を演算対象から除外する修正が実行される。
【００５５】
一方、自動識別結果が軟組織画素であれば、（Ｂ１）に示すように、局所Ｒが平均Ｒよりも過少であれば、測定エラー等が推認されるため、必要ならば、当該画素については演算対象からの除外が実行される。（Ｂ２）に示すように、局所Ｒが平均Ｒと同等であるならば格別の修正は行われない。（Ｂ３）で示すように、局所Ｒが平均Ｒよりも過大であれば、例えば低骨密度や成長異常等によって軟部組織であるとの誤認が生じている可能性があるので、注目画素を演算対象から除外するあるいは注目画素の種別を軟組織画素から骨画素へ変更する修正が実行される。
【００５６】
もちろん、図６に示す修正方法は一例であって、状況に応じてユーザによって判断されればよい。ただし、本実施形態においては、上述のように修正支援情報が表示されるので、単に画像上から直感的な判断をする場合に比べて修正の要否を的確かつ迅速に判断できるという利点が得られる。ちなみに、各関心領域内において、骨画素群及び軟組織画素群のそれぞれの個数が過大または過少であれば、何らかの異常が判断されるため、特に関心領域の設定エラーの可能性があるため、その場合には再演算あるいは関心領域の再設定等のオペレーションが自動的に実行される。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 測定ユニット、１２ 演算ユニット、２４ データ演算部、２６ 表示処理部、２８ 制御部、３４ 関心領域設定部、３６ 画素種別判定部、５０ 修正部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対してＸ線を照射することによって得られた検出データに基づいて、骨塩の二次元分布が反映された被検体画像を生成する被検体画像生成手段と、
前記被検体画像を構成する各画素に対して、当該画素が有する画素値に基づいて骨画素と軟組織画素とを識別する識別処理を適用する識別処理手段と、
前記被検体画像上においてユーザーによって注目画素を指定するための注目画素指定手段と、
前記注目画素が指定された場合に前記ユーザーに対して修正支援情報を提供する修正支援手段と、
前記注目画素に対して前記ユーザーによって修正指示が与えられた場合に、前記識別処理の結果の修正を実行する手段と、
を含み、
前記修正支援情報には、
前記注目画素についての前記識別処理の結果を表す組織種別情報と、
前記識別処理の結果に従って前記注目画素について演算された局所評価値と、
前記識別処理の結果に従って前記注目画素が属する領域について演算された平均評価値と、
が含まれることを特徴とする骨密度測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記識別処理により骨画素と識別された場合には、前記局所評価値として局所骨密度が表示され、且つ、前記平均評価値として平均骨密度が表示される、ことを特徴とする骨密度測定装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、
前記識別処理により軟組織画素と識別された場合には、前記局所評価値として局所軟組織評価値が表示され、且つ、前記平均評価値として平均軟組織評価値が表示される、ことを特徴とする骨密度測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置において、
前記修正支援情報には、更に、
前記注目画素について演算された低エネルギーＸ線照射時の局所減衰量及び高エネルギーＸ線照射時の局所減衰量と、
前記注目画素が属する領域について演算された低エネルギーＸ線照射時の平均減衰量及び高エネルギーＸ線照射時の平均減衰量と、
が含まれる、ことを特徴とする骨密度測定装置。
【請求項５】
請求項３記載の装置において、
前記局所軟組織評価値は、低エネルギーＸ線照射時の局所減衰量及び高エネルギーＸ線照射時の局所減衰量の比に相当し、
前記平均軟組織評価値は、低エネルギーＸ線照射時の平均減衰量及び高エネルギーＸ線照射時の平均減衰量の比に相当する、
ことを特徴とする骨密度測定装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、
前記識別処理の結果の修正を実行する手段は、骨画素から軟組織画素への種別変更、軟組織画素から骨画素への種別変更、及び、演算対象からの除外、の少なくとも１つを実行する、ことを特徴とする骨密度測定装置。
【請求項７】
請求項２記載の装置において、
前記被検体は複数の椎骨を含み、
前記複数の椎骨に対して複数の関心領域が設定され、
前記各関心領域内が骨部領域と軟組織領域に識別される、
ことを特徴とする骨密度測定装置。
【請求項８】
請求項１記載の装置において、
前記修正支援手段は、
前記被検体画像に基づいて画素値ごとの画素数を示すヒストグラムを生成する手段と、
前記ヒストグラム上において前記注目画素の画素値を示すマーカーを生成する手段と、
を含むことを特徴とする骨密度測定装置。
【請求項１】
被検体に対してＸ線を照射することによって得られた検出データに基づいて、骨塩の二次元分布が反映された被検体画像を生成する被検体画像生成手段と、
前記被検体画像を構成する各画素に対して、当該画素が有する画素値に基づいて骨画素と軟組織画素とを識別する識別処理を適用する識別処理手段と、
前記被検体画像上においてユーザーによって注目画素を指定するための注目画素指定手段と、
前記注目画素が指定された場合に前記ユーザーに対して修正支援情報を提供する修正支援手段と、
前記注目画素に対して前記ユーザーによって修正指示が与えられた場合に、前記識別処理の結果の修正を実行する手段と、
を含み、
前記修正支援情報には、
前記注目画素についての前記識別処理の結果を表す組織種別情報と、
前記識別処理の結果に従って前記注目画素について演算された局所評価値と、
前記識別処理の結果に従って前記注目画素が属する領域について演算された平均評価値と、
が含まれることを特徴とする骨密度測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記識別処理により骨画素と識別された場合には、前記局所評価値として局所骨密度が表示され、且つ、前記平均評価値として平均骨密度が表示される、ことを特徴とする骨密度測定装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、
前記識別処理により軟組織画素と識別された場合には、前記局所評価値として局所軟組織評価値が表示され、且つ、前記平均評価値として平均軟組織評価値が表示される、ことを特徴とする骨密度測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置において、
前記修正支援情報には、更に、
前記注目画素について演算された低エネルギーＸ線照射時の局所減衰量及び高エネルギーＸ線照射時の局所減衰量と、
前記注目画素が属する領域について演算された低エネルギーＸ線照射時の平均減衰量及び高エネルギーＸ線照射時の平均減衰量と、
が含まれる、ことを特徴とする骨密度測定装置。
【請求項５】
請求項３記載の装置において、
前記局所軟組織評価値は、低エネルギーＸ線照射時の局所減衰量及び高エネルギーＸ線照射時の局所減衰量の比に相当し、
前記平均軟組織評価値は、低エネルギーＸ線照射時の平均減衰量及び高エネルギーＸ線照射時の平均減衰量の比に相当する、
ことを特徴とする骨密度測定装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、
前記識別処理の結果の修正を実行する手段は、骨画素から軟組織画素への種別変更、軟組織画素から骨画素への種別変更、及び、演算対象からの除外、の少なくとも１つを実行する、ことを特徴とする骨密度測定装置。
【請求項７】
請求項２記載の装置において、
前記被検体は複数の椎骨を含み、
前記複数の椎骨に対して複数の関心領域が設定され、
前記各関心領域内が骨部領域と軟組織領域に識別される、
ことを特徴とする骨密度測定装置。
【請求項８】
請求項１記載の装置において、
前記修正支援手段は、
前記被検体画像に基づいて画素値ごとの画素数を示すヒストグラムを生成する手段と、
前記ヒストグラム上において前記注目画素の画素値を示すマーカーを生成する手段と、
を含むことを特徴とする骨密度測定装置。
【図２】
【図６】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１９２１１８（Ｐ２０１２−１９２１１８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０１３０（Ｐ２０１１−６０１３０）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（３９００２９７９１）日立アロカメディカル株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（３９００２９７９１）日立アロカメディカル株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
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