CN105592796A - 骨密度测量装置 - Google Patents

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Abstract

在获取的图像数据中，识别了桡骨(50)和尺骨(52)、以及这两骨之间的骨间软组织(78)。确定了在(Xk)坐标处骨间软组织(78)在Y轴方向上的长度的中点(Ygk)。该中点被确定为多个坐标，并且确定了这些中点的近似直线并且设置为基准线(80)。从尺骨茎突(54)到基准线(80)的垂线的垂足被设定为基准位置(82)。关注区域被设置在沿着基准线(80)从基准位置(82)起预定距离处的位置。

Description

骨密度测量装置
技术领域
本发明涉及骨密度测量装置，并且尤其涉及适合于测量前臂的骨密度的装置。
背景技术
骨密度的测量(骨的矿物质的密度的测量)提供用于诊断骨质疏松症和对骨质疏松症的后续治疗的重要数据，并且已经提出了各种类型的骨密度测量装置。骨密度通过各种方法测量，包括：使用诸如X射线的放射线的方法、使用超声波的方法、以及其他方法。
已知使用X射线测量跟骨、桡骨、第二掌骨、腰椎、股骨等的骨密度的骨密度测量装置。如果桡骨是测量的目标，对于实际测量，放置并固定在载台上的前臂的预定区域用来自载台下的X射线辐射，并且透过前臂的X射线被布置在载台上方的装置的臂部内的检测器检测到以用于获取数据。对于常规的诊断，使用尺骨茎突的位置作为基准来设定关注区域。关注区域被设定在从尺骨茎突的位置起的前臂长度的1/N(N是自然数)的距离处的位置上，更具体地，例如1/10、1/6、1/3。
在以下专利文件1和2中公开了用于前臂的骨密度测量装置。
引用列表
专利文献
[专利文件1]JP4773295B
[专利文件2]JP4829198B2
发明内容
技术问题
放置在载台上的前臂的倾斜(在由载台限定的平面内的前臂的旋转)会影响关注区域的位置和倾斜。特别是，当以一定间隔执行测量时，前臂的倾斜的不一致性会引起关注区域的不一致性，导致无法以足够精度比较测量结果。
因此本发明的优点是降低放置在载台上的前臂的倾斜对测量的影响。
问题的解决方案
根据本发明的骨密度测量装置包括：图像数据捕获单元，其配置为捕获包括尺骨和桡骨的图像；组织辨别单元，其配置为辨别在捕获的图像数据内的对应于骨的图像部分和对应于软组织的图像部分；基准线设定单元，其配置为沿着在尺骨和桡骨之间的骨间软组织延伸的方向设定基准线；基准位置获取单元，其配置为获取用作测量位置的基准的基准位置；关注区域设定单元，其配置为在沿着基准线的方向上从基准位置起预定距离处的位置设定至少一个关注区域；以及骨密度计算单元，其配置为计算所设定的关注区域内的骨密度。
上述基准线是基于前臂的几何形状来确定的，并且大致固定至前臂。基于该基准线设定关注区域能够降低由前臂的倾斜造成的影响。
待设定的关注区域能够具有参照所述基准线来确定的预定形状，并且能够具有矩形的形状，该矩形具有一对平行于基准线的相对边。
基准线设定单元在捕获的图像数据的一个坐标轴上的多个位置中的每一个位置获取骨间软组织的在正交于该坐标轴的方向上的长度的中点，并且基于获取的多个中点设定基准线。例如，多个中点的近似直线能够被设定为基准线。
骨密度测量装置可以进一步包括：尺骨茎突指定单元，其配置为使用辨别出的对应于骨的图像部分来指定尺骨茎突，并且基准位置获取单元能够基于尺骨茎突的位置获取基准位置。例如，尺骨茎突指定单元将在基准线的一侧上的对应于骨的图像部分确定为尺骨并且将该尺骨在纵向方向上的末端指定为尺骨茎突。此外，基准位置获取单元将例如从尺骨茎突到基准线的垂线的垂足的位置设定为基准位置。
发明的有益效果
基于大致固定至前臂的基准线来设定关注区域增强了设定关注区域时的再现性。
附图说明
图1是示出根据本实施例的骨密度测量装置的外观的立体图；
图2是根据本实施例的部分省略了臂部的骨密度测量装置的平面图；
图3是示出与根据本实施例的骨密度测量装置的X射线图像的捕获有关的结构的框图；
图4是根据本实施例的骨密度测量装置的平面图，在该骨密度测量装置上放置左前臂以用于测量；
图5是用于参照左前臂说明关注区域的说明图；
图6是示出测量区域和前臂之间的关系的图；
图7是示出在左前臂正倾斜的状态下捕获的示例图像的图；
图8是示出根据本实施例的骨密度测量装置的功能的框图；
图9是有关基准线的获取的说明图；
图10是有关基准线的获取的说明图；以及
图11是有关基准位置的设定和关注区域的设定的说明图。
具体实施方式
将参照附图描述本发明的优选实施例。图1是示出根据本发明实施例的骨密度测量装置10的外观的立体图。骨密度测量装置10包括：主体12，其容纳用于测量骨密度的设备；以及支腿部分14，其用于支撑以预定高度位置和以预定倾斜角度放置在其上的主体12，在本实施例中，预定倾斜角度是10°。支腿部分14具有固定至其的具有止动功能的脚轮(caster)16，以便于装置的移动和固定。
主体12包括：基部20，在基部20的上表面上具有载台18，前臂待放置于载台18上；臂部22布置在基部20上方以使得前臂位于基部20和臂部22之间；以及壁部24，其从基部20直立以便支撑臂部22。载台18包括顶板26，其由可透过X射线的材料形成，大致布置在载台18的中央。在非常邻近顶板26处，安置了握把28，其在测量期间由待检查前臂的受检查者的手握持。与前臂的肘接触的肘托30L进一步支撑在肘托支撑杆34L上，肘托支撑杆34L从杆支撑部32延伸，杆支撑部32固定到基部20(参见图2)。尽管握把28位于图1中顶板26的右侧上，但是握把28可以位于左侧上，在此情形下，肘托30R布置在右侧上(参见图2)。
图2是部分省略了臂部22从而使载台18上的结构可见的平面图。在杆支撑部32的右侧和左侧上，布置有接触垫36，其与前臂接触以用于朝向深度方向安置前臂。图2示出了，除肘托支撑杆34L和在图1中主体12的左侧上示出的肘托30L之外，还示出了肘托30R和支撑肘托30R的肘托支撑杆34R。杆支撑部32在其中容纳编码器或电位计以用于检测支撑杆34L和34R的移动的量。握把28的位置能够改变并且设定了两个肘托和两个肘托支撑杆，使得能够测量右前臂和左前臂两者。更具体地，如果握把28的位置从如所示的杆支撑部32的右侧改变至其左侧，则能够执行对右前臂的测量。
图3是示出主体12的内部结构，尤其是与使用X射线的测量有关的结构的框图。主体12的基部20在其中容纳X射线发生器38和用于向X射线发生器38供电的电源40。X射线发生器38以扇形波束形状发射X射线，且发射的X射线被容纳在臂部22中的检测单元42检测。检测单元42包括对应于扇形波束形状的检测元件的一维阵列。X射线发生器38和检测单元42通过支架44彼此联接，并且在图2中的右方向和左方向上在联接状态下在主体12内移动。X射线的波束形状不限于扇形波束，可以是笔形波束或锥形波束。X射线发生器38能够移动的方向是依照波束形状来确定的。
随着X射线发生器38发射具有扇形波束形状的X射线并且检测单元42检测所发射的X射线，在右和左方向上移动X射线发生器38和检测单元42能够采集二维X射线数据。这些数据随后被控制单元46捕获，控制单元46随后执行预定处理以计算骨密度。
图4示出左前臂48正位于载台18上。骨密度的测量在这种状态下执行。该图还示出左前臂中的骨，为说明的目的，左前臂的骨定位为朝向臂的内侧；即，定位在图4中的下侧上的骨是桡骨50并且另一根骨是尺骨52。尺骨52的靠近远侧端的突起是尺骨茎突54，而尺骨52的在近侧端的部分是肘突56。
当受检查者用左手握住握把28并使左手和前臂与两个接触垫36接触时，左前臂48位于载台18上。如所示，随着握把28定位在顶板26的右侧上，桡骨50和尺骨52的远端部分定位在顶板26上，这是X射线辐射范围。而且，肘托支撑杆34L以滑动方式移动以使肘托30L与肘突56接触。肘突56的位置通过检测肘托支撑杆34L的移动的量来测量。通过捕获X射线图像以指定尺骨茎突54的位置，能够基于指定的尺骨茎突54的位置和肘托30L的位置来测量前臂长度L。可替换地，随着尺骨茎突54能够在视觉上被观察到，尺骨茎突54的位置能够通过除图像X射线图像的图像处理之外的方法来指定。例如，通过在臂部22内布置沿右和左方向移动的激光标记发生器并且移动该激光标记发生器以使激光标记定位在尺骨茎突54的位置处，能够由此时激光发生器的位置获取尺骨茎突54的位置。
当待测量右前臂时，握把28被重新定位至杆支撑部32的左侧。当握把28位于右侧上时，肘托30R被***并固定在握把28内。一卸除握把28，肘托30R和肘托支撑杆34R就被释放并被允许以滑动方式移动。当布置握把28在左侧上时，肘托30L被***握把28。此后，对于右前臂的测量能够以与对于左前臂的测量类似的方式执行。
图5示出在骨密度测量时待设定的关注区域60a、60b、以及60c的示例。如上所述，前臂长度L是从尺骨茎突54到肘突56的长度。关注区域60a被设定在与尺骨茎突54的位置间隔了前臂长度L的十分之一(1/10)的位置。类似地，关注区域60b和60c设定在与尺骨茎突54的位置分别间隔了前臂长度L的六分之一(1/6)和三分之一(1/3)的位置处。在下文中，关注区域60a，60b，和60c中的每一个将简单作为关注区域60来提及，除非这些区域应当彼此区分。
图6示出左前臂48(尤其是桡骨50和尺骨52)与测量区域62之间的关系。测量区域62对应于X射线图像待被捕获的范围。虽然关于以下描述图示出了左前臂48，但前臂的倾斜对于右前臂和左前臂是共同的，因此将简单描述前臂48。前臂48与朝向载台18的深度侧布置的两个接触垫36接触使得桡骨50和尺骨52大致沿具有矩形形状的测量区域62的长边延伸。如果前臂48未牢固地与接触垫36接触，则前臂48会相对于测量区域62倾斜，例如，如图7中所示。特别是，利用所示的骨密度测量装置10，臂部22布置在载台18上以致覆盖载台18，这使得难以确认前臂与朝向载台18的深度部分定位的接触垫36接触。因此存在在前臂48未牢固地与两个接触垫36接触的状态下执行测量的可能。
图7示出在前臂48正倾斜的状态下捕获的示例图像数据。在常规装置中，测量区域62的长边和短边分别设定为平行于直角坐标轴(X轴和Y轴)。基于这些直角坐标轴来定义关注区域60。因而，从尺骨茎突54到关注区域60的距离指沿着测量区域62的长边在X轴上的距离。此外，如所示，关注区域60具有矩形形状，在矩形形状中每条边均平行于坐标轴。由图7中的虚线标示的矩形是前臂48未倾斜状态下设定的关注区域60’。能够理解的是：前臂48的倾斜改变关注区域60的位置和倾斜，这进一步引起包含在关注区域中的骨的位置的移位。如此，前臂48的倾斜的变化改变了待计算骨密度的骨的部分，引起不能以高精度执行数据比较的问题。
尽管前臂48的倾斜能够大部分由捕获的X射线图像识别，但是为进一步测量而舍弃这些数据并重新定位前臂48将引起暴露于X射线的量增加的问题。因此，期望即使在前臂48倾斜的状态下获取的数据也能够被使用。
图8是示出骨密度测量装置10的功能的框图。控制单元46是依照预定程序来操作的，由此实现在每个框中示出的功能。图像数据捕获单元64基于来自检测单元42的信号形成图像数据，使得骨密度测量装置10能够获取图像数据。例如，图像数据如图6和图7所示被捕获。组织辨别单元66辨别捕获的图像数据内对应于骨的图像部分和对应于软组织的图像部分。组织辨别单元66使用例如称为能量相减(energysubtraction)的已知方法辨别骨部分和软组织部分。为了应对前臂48以倾斜方式放置于载台18上的情形，基准线设定单元68设定基准线，基准线使用辨别的图像数据基于前臂48来定义。将参照图9到图11来描述基准线的设定。
图9示出桡骨50与尺骨52之间的骨间软组织78。示出的X-Y坐标系是固定到骨密度测量装置10的坐标系，且X轴被定义为平行于在图7和图11中示出的矩形测量区域62的水平边，而Y轴被定义为平行于测量区域62的垂直边。由组织辨别单元66提取的桡骨50和尺骨52之间的间隔在远端处变窄(图9中的右侧)。间隔变窄的位置被设定为坐标X1。更具体地，随着将X坐标从原点朝向X轴的正方向移动，获取桡骨50和尺骨52之间的间隔，并且将间隔小于预定值(例如，3像素)的坐标(X1)设定为骨间软组织78的末端的坐标。接下来，如图10所示，在从坐标X1起的左方向上定位的坐标Xk处，获取骨间软组织78的Y坐标的最大值Ymax和最小值Ymin。随后计算最大值和最小值的均值Ygk。
Ygk＝(Ymax+Ymin)/2
均值Ygk是在坐标Xk处骨间软组织78在Y轴方向上的长度的中点。中点Ygk是与在X轴上的预定范围内的n个坐标Xk有关地计算的，且使用例如最小平方法获取所获取的n个中点Ygk的线性近似。该近似直线定义为基准线80，且基准线80相对于X轴的倾角定义为θ(参见图11)。
基准位置获取单元70获取尺骨茎突54的位置。如图11中所示，穿过尺骨茎突54并且正交于基准线80的直线的位置被设定为基准位置82。能够使用尺骨茎突指定单元71指定尺骨茎突54。具体地，尺骨茎突指定单元71将在沿着基准线80的方向上定位在基准线80上方的骨部分的末端(在图11的实例中，右端部)定义为尺骨茎突54。这能够通过处理图像数据来实现。可替换地，代替使用尺骨茎突指定单元71，骨密度测量装置10的操作者可以手动输入尺骨茎突54的位置以设定基准位置。例如，操作者能够在如图11中示出的显示的图像数据上的尺骨茎突54处定位指针并输入尺骨茎突54的位置(例如，通过点击鼠标按钮)，由此确定基准位置82。
随后，关注区域设定单元72基于基准线80和基准位置82设定关注区域84。如果前臂48倾斜，则前臂长度也被该倾斜影响。因而，考虑到基准线80的倾角，通过对前臂长度L进行校正，根据以下公式获取校正的前臂长度L’，前臂长度L是使用肘托30L的滑动量来测量的。
L’＝L/cosθ
关注区域84随后被设定在沿着基准线80与基准位置82间隔了L’/N(N是自然数)的位置。图11示出关注区域84在对应于从基准位置82起L’/10的距离的位置86。关注区域84具有矩形形状并被布置为使得矩形的短边平行于基准线80。关注区域84布置为在位置86的两侧上都具有相同宽度。在图示的示例中，一条短边布置在基准线80上，且关注区域84从基准线80向下延伸。关注区域的下端被设定到在位置86中与桡骨的下端间隔了预定长度的位置,例如沿着标示位置86的直线从桡骨的下端起7mm的位置。宽度，也就是关注区域84的短边的长度，能够被设定为例如10mm。在包括L’/6、L’/3等的其他位置，关注区域能够以类似的方式设定。
骨密度计算单元74使用捕获的图像数据计算与所设定的关注区域84有关的骨密度。例如，使用显示装置76或诸如打印装置的外部输出装置(未示出)通知所计算的骨密度。
如上所述，在根据本实施例的骨密度测量装置10中，由于基于固定至前臂48的基准线80来确定关注区域84，因此能够防止由于前臂48相对于固定至骨密度测量装置10的坐标的倾斜而引起的待计算骨密度的骨部分的移位。因此能够获取在以一定间隔执行的多个测量下对于大致相同的骨部分的骨密度的值。该结构能够更精确地识别骨密度随时间的变化；例如，与一个患者有关的症状的发展、药物的影响、等等。此外，由于不仅在用于观察随时间的变化的多个测量中，而且在单个测量中，能够在预定测量位置处测量骨密度，因此能够增强数据的可靠性。
附图标记列表
10骨密度测量装置，18载台，22臂部，26顶板，28握把，30L、30R肘托，34L、34R肘托支撑杆，46控制单元，48左前臂(前臂)，50桡骨，52尺骨，54尺骨茎突，56肘突，78骨间软组织，80基准线，82基准位置，84关注区域。

Claims (5)

1.一种骨密度测量装置，包括：
图像数据捕获单元，其配置为捕获包括尺骨和桡骨的图像；
组织辨别单元，其配置为辨别在捕获的图像数据内的对应于骨的图像部分和对应于软组织的图像部分；
基准线设定单元，其配置为沿在尺骨和桡骨之间的骨间软组织延伸的方向来设定基准线；
基准位置获取单元，其配置为获取用作测量位置的基准的基准位置；
关注区域设定单元，其配置为在沿着所述基准线的方向上从所述基准位置起预定距离处的位置设定至少一个关注区域；以及
骨密度计算单元，其配置为计算所设定的关注区域内的骨密度。
2.根据权利要求1所述的骨密度测量装置，其中
待设定的关注区域具有参照所述基准线来定义的预定形状。
3.根据权利要求1或2所述的骨密度测量装置，其中
所述基准线设定单元在捕获的图像数据的一个坐标轴上的多个位置中的每一个位置获取骨间软组织的在正交于该坐标轴的方向上的长度的中点，并且基于获取的多个中点设定所述基准线。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的骨密度测量装置，进一步包括:
尺骨茎突指定单元，其配置为使用辨别出的对应于骨的图像部分来指定尺骨茎突，
所述基准位置获取单元基于所述尺骨茎突的位置获取所述基准位置。
5.根据权利要求4所述的骨密度测量装置，其中
所述尺骨茎突指定单元将在所述基准线的预定侧上沿着所述基准线对应于骨的图像部分的远侧末端确定为尺骨茎突。
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