DE60317359T2

DE60317359T2 - Verfahren, code und system für die untersuchung von gelenkdeformität

Info

Publication number: DE60317359T2
Application number: DE60317359T
Authority: DE
Inventors: Xiaoli Cerritos BI; Joon Fremont SHIM
Original assignee: Compumed Inc Los Angeles; CompuMed Inc
Current assignee: Compumed Inc Los Angeles; CompuMed Inc
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2023-07-23
Also published as: US20080107322A1; DE60317359D1; EP1551296A1; CA2493123A1; US7280683B2; US20040234116A1; WO2004008964A1; AU2003252124A1; EP1551296B1; ATE377382T1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein automatisches Verfahren und System zum Überprüfen oder Überwachen des Ausmaßes einer Gelenk- oder Knochendeformation bei einer Gelenkdegenerations- oder Gelenkbeschädigungskrankheit, wie zum Beispiel einer Osteoarthritis oder Gelenkdeformationskrankheit, wie zum Beispiel einer rheumatischen Arthritis.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es gibt die verschiedensten Gelenkdegenerations- und Gelenkbeschädigungskrankheiten, wie zum Beispiel die verschiedensten Formen von Arthritis und Osteoporose, die entscheidenden Einfluss auf die Gesundheit und die Lebensqualität von Patienten haben. Da diese Krankheiten dazu neigen fortzuschreiten, ist es ebenfalls wichtig, in der Lage zu sein, eine Veränderung in einer Gelenk- oder Knochendeformation zu überwachen, zum Beispiel bei der Überwachung von Behandlungsverfahren.
Es sind verschiedene biochemische und physikalische Analysemöglichkeiten zur Überwachung eines Knochen- und Gelenkschwundes und von Degenerationsbedingungen, zum Beispiel Browne et al.: Radiographic image analysis in tqhe study of bone" CLINICAL PHYSICS AND PHYSIOLOGICAL MEASUREMENT, vol. 8, no. 2, – 1987 Seiten 105–121 verfügbar. Diese Verfahren leiden unter verschiedenen Begrenzungen hinsichtlich der Möglichkeit einer genauen Feststellung und einer genauen Bemessung der Gelenkdegenerationsbedingungen auf eine automatische oder im Wesentlichen automatische Weise.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung umfasst gemäß einer Ausführungsform ein automatisches Verfahren zur Überprüfung oder Überwachung des Ausmaßes einer Gelenk- oder Knochendeformation bei einer Gelenkdegenerations- oder Gelenkbeschädigungskrankheit, wie zum Beispiel einer Osteoarthritis oder einer Osteoporose, oder einer Gelenkdeformationskrankheit, wie zum Beispiel einer rheumatischen Arthritis bei einer Person. Das Verfahren umfasst zuerst die Bestimmung der Koordinaten von mindestens einer rechten und linken Knochenkontur eines ausgewählten Knochens von einem digitalisierten Bild eines ausgewählten geraden Knochens eines Patienten, der in einem Gelenk endet, und die Bestimmung von den obigen Knochenkonturkoordinaten von einer oder mehreren Spitzen in einem mindestens einer Seite eines Gelenks des ausgewählten Knochens benachbarten Bereichs, und wahlweise der Koordinaten einer minimalen Breite in dem mittleren Bereich des Knochens.
Die so bestimmten Koordinaten werden zur Auswahl einer Referenzknochenkontur entsprechend einer von (i) den Konturen der gegenüber liegenden Gelenkabschnitte der benachbarten geraden Knochen in einem durch den ausgewählten Knochen gebildeten normalen Gelenk verwendet; (ii) der Kontur eines normalen Gelenks in einem durch den ausgewählten Knochen gebildeten Gelenkbereich; und (iii) einem vorherigen Röntgenbild des Knochens der Person in dem Bereich des Gelenks. Geführt durch die Referenzknochenkontur wird ein Bereich des ausgewählten Knochens des Patienten analysiert, um das Ausmaß der Knochendeformation bei der Person zu überprüfen oder zu überwachen.
Der ausgewählte Knochen kann ein ein Fingergelenk bildendes Fingerglied oder ein Zehengelenk bildendes Zehenglied sein. Ein Beispielsknochen ist das mittlere oder proximale Glied eines Fingers eines Patienten. Der Schritt des Auswählens einer Bezugsknochenkontur kann das Abgleichen der Konturkoordinaten für ein ausgewähltes Patientenglied mit einer oder mehreren von einer Vielzahl von Normal-Glied-Vorlagen aus einer Vorlagenbibliothek umfassen. Die Normal-Glied-Vorlagen in der Bibliothek für ein gegebenes Patientenmerkmal(e), das eines oder mehrere von Geschlecht, Alter, ethnischer Gruppe, Handgröße, Körpergröße betrifft, als ein statistischer Mittelwert einer Mehrzahl von Normal-Gliedvorlagen für das gegebene Patientenmerkmal(e) erzeugt werden.
In einer allgemeinen Ausführungsform (Ausführungsform 1) zur Verwendung beim Überprüfen oder Überwachen der Gelenkraumbreite in einem Patientengelenk kann der Auswahlschritt (i) das Abgleichen der Koordinaten einer minimalen Breite in dem mittleren Bereich des Gliedes und einer oder mehrerer Spitzen an mindestens einer Seite des ausgewählten Gliedes benachbart zu dem Gelenk mit entsprechenden Koordinaten eines normalen Fingergliedes, um eine Normal-Finger-Vorlage zu kennzeichnen, die dem Patientenglied entspricht, (ii) das Übereinanderanordnen des normalen Fingervorlagegliedes mit dem Bild des Patientenfingergliedes, und (iii) das Verwenden der Konturen des Vorlagefingers, um einen Abtastkasten an einem der Gelenke des ausgewählten Gliedes zu kennzeichnen, umfassen.
Der Auswahlschritt (i) kann die Verwendung der Koordinaten der minimalen Gliedbreite zur Bestimmung eines Normierungsfaktors zum Übereinanderanordnen des Vorlagefingers auf dem Bild des Patientenfingers, umfassen. Dieser Schritt kann weiter das Abgleichen der bestimmten Koordinaten eines Patientenfingergliedes mit den entsprechenden Koordinaten des Gliedes von einem oder mehreren Sätzen von Vorlagegliedern, das Feststellen der Differenz zwischen den beiden und auf den Grundlagen dieser Differenz entweder die Annahme der Vorlagen oder das Anpassen mit einer anderen Vorlagen des Satzes umfassen.
Der Auswahlschritt (iii) kann das Finden einer ersten sich durch den breitesten Abschnitt des mittleren Gliedes in der Zone des MP/PP-Gelenks, das Finden einer zweiten zur ersten parallelen Linie, die sich durch den breitesten Bereich des benachbarten Gliedes im Bereich desselben Gelenkes erstreckt und das Verbinden der zwei Linien mit parallelen Verbindungslinien zur Bildung eines rechtwinkligen Abtastkastens, der durch die breitesten Knochenbereiche gebildet wird, umfassen.
Der Analyseschritt kann das Abtasten eines der Gelenke des ausgewählten Gliedes innerhalb des Abtastkastens in im Wesentlichen parallel zur Achse des Fingers verlaufenden Abtastrichtungen umfassen, um die Konturen der gegenüberliegenden Enden der Glieder in dem Gelenk zu erzeugen, (ii) das Erzeugen eines Profils der Abstände zwischen den gegenüberliegenden Knochenendenkonturen des Gliedes innerhalb des Abtastkastens, und (iii) das Analysieren des Profils aus (ii), um den Abstand zwischen den gegenüberliegenden Enden der die Gelenkraumbreite bildenden Glieder und das Ausmaß des Knochenverlustes an dem Gelenk als Anzeige des Ausmaßes oder des Fortschrittes der Gelenkbeschädigungskrankheit bei der Person zu bestimmen, umfassen.
Der Analyseschritt kann weiter das aufeinanderfolgende Abtasten quer über das Gelenk in einer im Wesentlichen zur Fingerachse parallelen Richtung und der Abtastlinie an einem schrittweisen Abstand längs der Breite des Abtastkastens, bis das Abtasten längs der gesamten Breite des Kastens durchgeführt ist, umfassen.
Ein Beispielsglied ist das Mittelglied und der Abtastkasten ist an dem Mittelglied/proximalen Glied (MP/PP)-Gelenk angeordnet, und der Abtastschritt (ii) umfasst den Vergleich der Abstände an jedem Punkt längs des Abtastkastens in dem Profil mit jenen, die ein Normalperson-MP/PP-Gelenk von dem gleichen Finger wie dem des Patienten, entspechen.
In einer Ausführungsform (Ausführungsform 2) zur Verwendung beim Überprüfen oder Überwachen des Knochenverlustes in einem Patientengelenk kann der Auswahlschritt (i) aus den bestimmten Koordinaten der Konturen des ausgewählten Gliedes die Kennzeichnung eines Paares von Spitzen an mindestens einer Seite des ausgewählten Gliedes benachbart zum Gelenk und (ii) das Ausbilden einer geraden Linie zwischen den Spitzen in jedem Paar, wo die gerade Linie eine Bezugsgelenkkontur benachbart zu dem Gelenkbereich des ausgewählten Gliedes darstellt, umfassen. Der Analyseschritt kann das Vergleichen der gradlinigen Kontur zwischen einem Paar von Spitzen mit der tatsächlichen Patientenkontur zwischen den gleichen zwei Punkten umfassen, um das Ausmaß der Konkavität des Bereichs in bezug auf die sich zwischen den zwei Spitzen erstreckenden geraden Linie zu bestimmen.
In einer weiteren Ausführungsform (Ausführungsform 3) zur Verwendung beim Überprüfen oder Überwachen des Knochenverlustes in einem Patientengelenk kann der Auswahlschritt (i) das Abgleichen der Koordinaten einer minimalen Breitenkoordinate in dem mittleren Bereich des Gliedes und einer oder mehrerer Spitzen an mindestens einer Seite des ausgewählten Gliedes benachbart zum Gelenk mit entsprechenden Koordinaten einer teilweisen oder vollständigen Normal-Finger-Vorlage, um einen Gelenkbereich einer normalen Fingergliedvorlage zu kennzeichnen, der dem Patientenfingergelenkbereich entspricht, und (ii) das Übereinanderanordnen der Kontur des Vorlagegliedes des Gelenkbereichs mit dem Bild des Patientenfingergliedes des Gelenkbereichs, wo die Vorlagenkontur eine Bezugsgelenkkontur benachbart zum Gelenkbereich des ausgewählten Gliedes darstellt, umfassen. Der Analyseschritt umfasst den Bereich der Vorlagenlinienkontur im Gelenkbereich mit der Kontur des tatsächlichen Patienten in dem gleichen Bereich, um das Ausmaß zu bestimmen, bis zu dem die tatsächliche Patientenkontur von der Normalgliedkontur abweicht.
In einer weiteren Ausführungsform (Ausführungsform 4) zur Verwendung bei der Überprüfung oder Überwachung des Knochenverlustes in einem Patientengelenk kann der Auswahlschritt (i) das Abgleichen der Koordinaten einer minimalen Breitenkoordinate im mittleren Bereich des Gliedes und einer oder mehrerer Spitzen an mindestens einer Seite des ausgewählten Gliedes benachbart zu dem Gelenk mit entsprechenden Koordinaten eines vorherigen Patientenröntgenbildes des Fingergliedes und (ii) das Übereinanderanordnen der Kontur des vorherigen Röntgenbildes des Gliedes mit dem Bild des Patientenfingergliedes umfassen, wobei die vorherige Patientenkontur eine Bezugskontur des ausgewählten Gliedes darstellt. Der Analyseschritt umfasst das Vergleichen der vorherigen Bildkontur in dem Gelenkbereich mit der tatsächlichen Patientenkontur in dem gleichen Bereich, um das Ausmaß zu bestimmen, bis zu dem die tatsächliche Patientenkontur von der vorherigen Bildkontur abweicht.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Erfindung einen maschinenlesbaren Code umfassen, der den Betrieb eines elektronischen Computers steuert, um das obige Verfahren zum Überprüfen oder Überwachen des Ausmaßes einer Gelenk- oder Knochendeformation bei einer Gelenkdegenerativ- oder Gelenkbeschädigungskrankheit durchzuführen.
Es wird ebenfalls ein automatisches System zur Verwendung bei der Überprüfung oder Überwachung des Ausmaßes einer Gelenk- oder Knochendeformation bei einer Gelenkdegenerativ- oder Gelenkbeschädigungskrankheit, wie zum Beispiel einer Arthritis oder einer Osteoporose beschrieben. Das System umfasst einen elektronischen Computer und einen Maschinenlesbaren Code, der den Betrieb des Computers steuert, um die Schritte des obigen Verfahrens durchzuführen, wobei der Auswahlschritt in dem Verfahren das Abgleichen der Konturkoordinaten für ein ausgewähltes Patientenglied mit einer oder mehreren von einer Vielzahl Normal-Glied-Vorlagen aus einer Bibliothek von Vorlagen umfasst. Das System umfasst ebenfalls eine Bibliothek von Normal-Glied-Vorlagen, auf die mittels des Codes zur Verwendung bei der Durchführung des Auswahlschritts in dem Verfahren zugegriffen werden kann. Die Bibliothek bildet eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
Diese und andere Ziele und Merkmale der Erfindung werden deutlicher beim Lesen der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Röntgenbild einer Hand eines Patienten mit einer Messeinteilung in dem gezeigten Bild oben rechts in der Figur;
2A und 2B sind Fließbilder der Arbeitsweise des Systems bei der Durchführung der Ausführungsform 1 gemäß der Erfindung;
3 ist ein Teil eines Röntgenbildes eines Fingers eines Patienten zur Darstellung von Abtastkästen an den MP/PP- und PP/MC-Gelenken;
4 ist eine vergrößerte Ansicht der MP/PP-Gelenkabtastbox von 3;
5 ist ein Fließbild der Schritte zur Durchführung der Ausführungsform 2 gemäß der Erfindung;
6 zeigt die Spitzenpunktbezugs- und Patientenknochenkonturen in dem distalen Gelenkbereich von PP;
7 ist ein Fließbild der Schritte zur Durchführung der Ausführungsform 3 gemäß der Erfindung;
8A und 8B zeigen die minimale Breite (N) und die Spitzenpunkte (P) in einem Patientengliedgelenkbereich (8A) und einem entsprechenden Vorlagengelenkbereich (8B);
9A und 9B zeigen die die minimale Breite (N) und die Spitzenpunkte (P) verbindenden Linien in einem Patientengliedgelenkbereich (9A) und einem entsprechenden Vorlagengelenkbereich (9B) zur Bestimmung eines Normierungsfaktors zwischen den zwei Konturen;
10A und 10B zeigen das Übereinanderanordnen eines normierten Vorlagegliedes auf einem Patientenglied vor (10A) und nach (10B) dem Aufbringen einer Rotationsmatrix;
11 zeigt die Schwundfeststellung nach einer teilweisen Vorlagenüberlage entsprechend dem Verfahren der Ausführungsform 3;
12 ist ein Fließbild der Schritte zur Durchführung der Ausführungsform 4 gemäß der Erfindung;
13 zeigt die Patientenbezugs- und Patientenknochenkonturen in dem distalen Gelenkbereich von dem PP zur Feststellung des Knochenschwundes mittels dem Verfahren gemäß der Ausführungsform 4; und
14A bis 14E zeigen Schritte zur Berichtigung der Fingerachse bei einem stark gekrümmten Finger:
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Wie oben beschrieben umfasst die Erfindung ein automatisches Verfahren zum Überprüfen oder Überwachen des Ausmaßes einer Gelenk- oder Knochendeformation bei einer Gelenkdegenerations- oder Gelenkbeschädigungskrankheit, wie zum Beispiel einer Arthritis oder Osteoporose oder einer Gelenkdeformationskrankheit, wie zum Beispiel einer rheumatischen Arthritis, und ein System und einen Maschinenlesbaren Code zur Durchführung oder zur Unterstützung des medizinischen Personals bei der Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren wird anhand von vier allgemeinen Ausführungsformen dargestellt: Ausführungsform 1 soll bei dem Messen der Gelenkraumbreite (JSW) in einem ausgewählten Gelenk, zum Beispiel dem MP/PP-Gelenk zwischen dem mittleren Glied (MP) und dem proximalen Glied (PP) und/oder dem PP/MC-Gelenk zwischen dem PP und dem Mittelhandknochen (MC) einer Hand eines Patienten angewendet werden. Insbesondere soll das Verfahren die Beschädigung dieses Gelenks überprüfen oder überwachen, wenn sie sich zum Beispiel durch eine geringere als die normale JSW in dem Gelenk herausgestellt hat.
Die Ausführungsformen 2 bis 4 sind jeweils auf die Überprüfung des Knochenverschleißes in dem Gelenkbereich eines oder beider der das Gelenk bildenden Knochen gerichtet, d. h., die den gegenüberliegenden Gelenkbereichen des MP oder PP benachbarten Bereiche oder den gegenüberliegenden Gelenkbereichen des PP und des MC benachbarten Bereich gerichtet. In allen drei Ausführungsformen wird der Knochenschwund als die Differenz zwischen einer Bezugskontur in dem Gelenkbereich des ausgewählten Knochens und der tatsächlichen Patientenkontur in dem gleichen Bereich des Knochens gemessen. Die Referenzkontur bei Ausführungsform 2 ist eine gerade Linie zwischen einem Paar von Spitzenpunkten von einer oder beiden Seiten des Gelenkbereichs des Knochens; bei Ausführungsform 3 entspricht die Referenzkontur einer Vorlage eines normalen Knochens, entweder teilweise oder insgesamt, die über den Bereich des Patientengelenks angeordnet wird; und in Ausführungsform 4 wird die Bezugskontur von einem früheren Röntgenbild des gleichen Patientenknochens erzeugt, um so eine Veränderung des Knochenschwundes über die zu überwachende Zeit festzustellen.
Das Verfahren beruht auf einer Computeranalyse von digitalisierten Röntgenbildern der Gelenke bei langen Knochen eines Patienten, üblicherweise eines oder mehrerer Glieder des Fingers oder der Zehenknochen des Patienten, umfasst jedoch wahlweise andere lange oder längliche Knochen, die in einem Gelenk enden, wie zum Beispiel die langen Knochen des Arms oder der Beine. Für die Beschreibung soll das Verfahren unter besonderer Bezugnahme auf die Bilder einer Hand eines Patienten beschrieben werden, wobei verständlich wird, wie das Verfahren auf andere lange Knochen anwendbar ist.
Das Röntgenbild oder das fluoroskopische Bild einer Hand eines Patienten kann man durch übliche Röntgenverfahren erhalten. Das Röntgenbild sollte minimal mindestens einen und vorzugsweise drei Finger von mindestens einer Hand des Patienten umfassen, wobei das Bild jedes Fingers alle Mittelglieder (MP), alle proximalen Glieder (PP) und somit das MP/PP-Gelenk und ein ausreichendes Mittelhandglied oder Knochen (MC) umfassen soll, um ein Bild des PP/MC-Gelenks dieses Fingers zu schaffen. Eine bevorzugte Abbildung enthält drei Finger einer Hand und eine Meßeinteilung, wie beispielsweise in 1 und im Einzelnen in 3 gezeigt und in Spalte 6, Zeilen 37 bis 49 des US-Patents Nr. 6,246,745 B1 des Anmelders beschrieben ('745 Patent). 1 ist ein Röntgenbild 20 der linken Hand eines Patienten zur Darstellung der Finger, wie zum Beispiel dem Zeigefinger 22 und den Gliedern, wie zum Beispiel dem Mittelglied (MP) 24, dem proximalen Glied (PP) 26 und dem Mittelhandknochen (MC) 20. Ebenfalls ist in der Figur ein Strahlen undurchlässige Meßeinteilung 32 dargestellt.
Das Röntgenbild ist entsprechend bekannten Verfahren, wie zum Beispiel in dem '745 Patent beispielsweise in Spalte 10, Zeilen 21 bis 27 beschrieben, digitalisiert, wodurch sich beispielsweise ein 12-bit graustufiges Bild mit einer Auflösung von mindestens 230 dpi ergibt. Ein Speicherzugriffs- und Verarbeitungsmodul (der einen Teil des Codes der vorliegenden Erfindung bildet), führt dann, wie in dem obigen '745 Patent, Spalte 12, Zeile 47 bis Spalte 13, Zeile 23 und in den zugehörigen die Verarbeitungsschritte 160, 164, 168, 174, 178 und 184 beschreibenden Abschnitten beschrieben, die folgenden Bildverarbeitungsschritte durch:

1. Die drei Finger, zum Beispiel der Zeigefinger, der zweite Finger und der dritte Finger und die Meßeinteilung werden von dem Hintergrund segmentiert (Verarbeitungsschritt 160).
2. Die Konturpunkte (x, y-Koordinaten) der drei Finger und der Meßeinteilung werden gespeichert (Verarbeitungsschritt 164).
3. Die Mittelachse jedes der drei Finger wird bestimmt und gespeichert (Verarbeitungsschritte 168 und 174).
4. Der Rand des linken und rechten Knochens jedes Fingers werden bestimmt (Verarbeitungsschritt 168).
5. Die Konturpunkte (x, y-Koordinaten) der Ränder des linken und rechten Knochens werden gespeichert (Verarbeitungsschritt 184).

Wenn diese Vorgänge durchgeführt worden sind, bestimmt das Programm die Koordinaten von einer oder mehreren Spitzen, d. h., der Punkte einer maximalen seitlichen Erstreckung oder eines Vorsprungs, benachbart zumindest einer Seite eines Gelenks des Gliedes, zum Beispiel mindestens einem Seitenbereich des mittleren Gliedes des MP/PP-Gelenks. Die Spitzen können örtlich maximal sein, sodass mehr als eine Spitze längs jedes Seitenbereichs eines Gelenks möglich sind. Wahlweise bestimmt das Programm die Koordinaten der minimalen Breite im mittleren Bereich eines ausgewählten Gliedes, zum Beispiel des MP oder PP. Wie man unten sieht, werden sowohl die Spitzen- und die minimalen Breiten-Koordinaten üblicherweise beim Auswählen von Bezugskonturen verwendet, obwohl bei einer Ausführungsform (Ausführungsform 2) die minimalen Breitenkoordinaten nicht erforderlich sein können.
Die obigen bestimmten Koordinaten werden dann bei der Auswahl von Bezugskonturen, die bei der Gelenk- oder Knochenanalyse verwendet werden, verwendet. Bei der Ausführungsform 1 sind die Bezugskonturen die Konturen von gegenüberliegenden Abschnitten benachbarter Glieder in einem normalen Fingergelenk. Bei den Ausführungsformen 2 und 3 sind die ausgewählten Bezugskonturen die Konturen eines normalen Fingergelenks in einem Bereich benachbart zumindest einer Seite eines Gelenks des ausgewählten Gliedes. Die „Normalfinger"-Kontur kann entweder durch eine gerade Linie zwischen ein Paar von Spitzenpunkten benachbart zu dem Gelenkbereich (Ausführungsform 2), oder einer Kontur von einer Normal-Knochen-Vorlage in dem Gelenkbereich (Ausführungsform 3) wiedergegeben werden. Bei Ausführungsform 4 wird die Bezugskontur von einem früheren Röntgenbild des Patienten des gleichen Knochenbereichs abgeleitet.
Durch die oben gekennzeichneten Bezugsgelenkkonturen geführt, wird dann ein Bereich des ausgewählten Gelenks des Patienten abgetastet, um das Ausmaß der Gelenk- oder Knochendegeneration der Person zu überprüfen oder zu überwachen.
A AUSFÜHRUNGSFORM 1: MESSEN VON JWS
2A und 2B zeigen ein Fließbild der durch den Code gemäß der Erfindung durchgeführten Schritte bei der Durchführung des Verfahrens gemäß Ausführungsform 1. Wie mittels des Kastens 34 in der Figur gezeigt, sind die von dem Röntgenbildern bestimmten Koordinaten die Koordinaten der linken und rechten Ränder des Knochens an seiner schmalsten Breite (Min), und die Spitzenkoordinaten entsprechen den Koordinaten an den Enden einer Linie durch den breitesten Abschnitt des Gliedes (Max) benachbart zu einem oder beiden Gelenken des Gliedes, zum Beispiel den größten Breiten an den oberen und unteren Gelenkbereichen des Mittelgliedes.
Die Koordinaten werden unter Verwendung der linken und rechten Knochenendkonturen bestimmt, um die minimale Knochenbreite des Mittelgliedes zu finden. Beginnend mit der ersten Koordinate der linken Knochenrandkontur findet das Programm die entsprechende Koordinate, die die gleiche Y-Koordinate aufweist von der rechten Knochenrandkontur. Die Breite bei dieser Y-Koordinate ist die Differenz zwischen den beiden X-Koordinaten. Nach der Schaffung des Breitenprofils werden die minimalen Breitenkoordinaten und die Koordinaten an den breitesten Punkten des oberen und unteren Gelenkbereichs des Mittelgliedes bestimmt. Bei der Ausführungsform 3 dient der Algorithmus zum Auffinden der minimalen Breitenkoordinaten. Die gleiche Annäherung wird zum Finden der Koordinaten bei der maximalen Breite in den Gelenkbereichen des ausgewählten Gliedes verwendet.
Wenn diese Koordinaten bestimmt sind, geht das Programm zu 36, um eine Normal-Knochen-Vorlage zu finden, die möglichst eng mit dem ausgewähltem Glied des Patienten übereinstimmt, zum Beispiel des MP, und zwar in Größe und Form. Diese Vorlagen werden aus einer Bibliothek bzw. einem Speicher 38 der Normal-Knochen-Vorlagen ausgewählt. Jede Vorlage in dem Speicher 38 ist eine Sammlung von Konturpunkten eines Gelenks und wird als T (x_i, y_i), i = 0, 1, ... definiert, wobei n die gesamte Anzahl der Punkte der Kontur darstellt.
Die Vorlage kann statistisch oder willkürlich erzeugt werden. Eine statistische Vorlage kann nach dem Sammeln einer großen Anzahl normaler Glieddaten und nach deren „Mitteln" erzeugt werden. Dies erfordert einen großen Satz „gut repräsentativer" Daten. Eine willkürliche Vorlage wird unter Verwendung einer ausgewählten Gliedkontur erzeugt. Dies ist möglich, wenn die Form eines interessierenden Objekts gleichförmig und regelmäßig ist. Die statistische Vorlage ist vorzugsweise hinsichtlich des Geschlechts, der Höhe und/oder Handgröße spezifisch. Um kleinere Abweichungen in der Form der Glieder in Abhängigkeit des Geschlechts und der Altersgruppe abzudecken, ist vorzugsweise ein Satz von Vorlagen für jedes Glied jedes Fingers vorhanden. Bei einem beispielhaften Verfahren werden auf der Grundlage der Abgleichzeit und der Formabweichungen fünf bis sechs Vorlagen für jeden Satz ausgewählt.
Eine ausgewählte Vorlage aus dem Satz wird dann über ein tatsächliches Knochenbild gelegt. Die aus dem obigen gefundene minimale Breite des mittleren Gliedes wird als ein Ankerpunkt zum Auflegen der Vorlage verwendet. Bei 40 wird ein Normierungsfaktor (SF) auf der Grundlage der Größe des Fingers berechnet, d. h., der Höhe und der minimalen Breite des mittleren Gliedes des Patienten. Er ist definiert als
wobei T (x, y), R (x, y) die Vorlage bzw. den tatsächlichen Knochen darstellen. Mit dem Ankerpunkt als auch mit dem Normierungsfaktor wird die Vorlage verkleinert oder vergrößert, um mit dem tatsächlichen glied zusammenzupassen. Die normierte Vorlage wird über das Glied des Patienten zur Vorlagenabgleichung bei 41 gelegt. Ein Fehlerparameter r (Kasten 42) wird verwendet, um die „Güte" der Abgleichung zu bestimmen.
Alle Vorlagen in einem geeigneten Satz nehmen an dem Abgleichverfahren durch Wiederholen der Abgleichschritte, wie beschrieben, teil. Die Logik der Vorlagenauswahl ist bei 44 bis 50 in 2A gezeigt. Kurz gesagt, eine minimale Fehlerfunktion r für alle untersuchten Vorlagen wird gespeichert. Die niedrigste Fehlerfunktion wird mit der Fehlerfunktion der letzten Vorlagenabgleichung bei 44 verglichen. Wenn die letzte Vorlagenabgleichung niedriger ist als die gespeicherte Fehlerfunktion, wird die neue Abgleichung in der Datei 46 zusammen mit ihrer Fehlerfunktion gespeichert. Wenn die letzte Vorlagenfehlerfunktion größer als die bestehende Funktion ist, geht das Programm durch die Logik von 48, 49 zur Untersuchung der nächsten Vorlage, bis alle der Bibliotheksvorlagen mit dem ausgewählten Glied des Patienten untersucht wurden. Wenn dieses Verfahren beendet ist, wird die Vorlage mit der niedrigsten Fehlerfunktion als die beste Abgleichvorlage bei 50 gekennzeichnet. D. h., wenn der Fehlerparameter der Abgleichung zwischen dem mittleren Glied des Patientenbildes und der Vorlage innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt, wird die Vorlage gehalten; andererseits wird eine neue Vorlage berechnet, und das Verfahren wiederholt, bis eine geeignete Vorlage gefunden wurde, entweder als gute Abgleichung oder als die beste Abgleichung, d. h., die mit dem kleinsten Fehler.
Die Vorlage, die den kleinsten Fehlerparameter erzeugt, wird für die nächsten Schritte, die in dem Fließbild von 2B angezeigt sind, ausgewählt. Wenn eine MP-Vorlage gefunden wurde, wird sie bei 52 über die Patientenvorlage gelegt und unter Verwendung der Außenlinien der Vorlage bildet das Programm einen rechtwinkligen Abtastkasten 53 (Kasten 1, der obere Kasten in 3) für das MP/Proximalglied (PP) Gelenk, der definiert ist durch

a) zwei parallele Linien 54, 56 (siehe ebenfalls 4), die sich zwischen den breitesten Abschnitten des MP und des PP erstrecken,
b) zwei parallele Linien 58, 60 (siehe 4), die sich zwischen den Enden der Linie des breitesten Abschnitts MP und den Verlängerungen der Linie des breitesten Abschnitts PP erstrecken.

Die Konstruktion des Abtastkastens ist bei 64 in 2B gezeigt. Ein Abtasten und ein Profilanalysealgorithmus von 2B wird nun verwendet, um die MP und PP Knochenendkonturen des Patienten abzutasten, indem das Abtasten in einer Richtung parallel zur Knochenachse quer über die gesamte Länge des Kastens 1 durchgeführt wird. Im Inneren des Abtastkastens befindet sich ein kleines Unterbild, wie in 4 gezeigt, das Gelenke zwischen entweder dem MP und PP oder Gelenke zwischen dem PP und dem MCP umfasst. Eine Reihe mathematischer Bildverfahren, einschließlich Unsharp Mask, Local Equalization und Median Filter werden dann für das Unterbild zum Verbessern der Bildqualität durch Vermindern sowohl des Hoch- und des Niedrigfrequenzrauschens verwendet.
Wie in 4 gezeigt, die den Abtastkasten 53 vergrößert darstellt, ist der Startpunkt der Mittelpunkt des Abtastkastens, gekennzeichnet durch die Abtastlinie 62. Das Programm tastet dann linienweise parallel zur Knochenachse (vertikal in 3) in Richtung jeder Seite des Kastens ab, bis es die zwei Enden erreicht. Dieser Vorgang ist in 2B bei 66 gezeigt. Ein Grauniveauprofil wird dann für jede abgetastete Linie erzeugt.
Für jedes Profil wird wahlweise die optische Dichtekurve analysiert, um einen JSW abzuleiten, nachdem ein Sobeloperator verwendet wird, wie bei 68 in 2B gezeigt. Der Sobeloperator dient zum Auffinden des Gradienten einer Funktion f bei den Koordinaten (x, y). Er ist definiert als:
und die Größe dieses Vektors ist
Durch Analysieren jedes Profils unter Verwendung dieses Operators kann eine Schnittstelle zwischen dem Ende des MP-Knochens und dem Gelenkbereich als auch dem Ende eines PP-Knochens und dem Gelenkbereich erfasst werden. Nimmt man y als y-Koordinate des unteren Knochenumrisses des oberen Gliedes und y_i als die y-Koordinate des oberen Knochenumrisses des unteren Gliedes, und kennzeichnet zwei Koordinaten pro Profil (R(x_i, y_i) und R(x_j, y_j)), so werden MP und PP-Knochenendkonturen aus den Knochen/Gelenkschnittstellenkoordinaten gebildet. Die Konturen eines MP/PP-Gelenks sind in dem entsprechenden Abtastkasten in 4 gezeigt und die Bestimmung von JSW für jedes Abtastprofil ist bei 70 in 2B gezeigt. Die Gelenkraumbreite w(x_i) an den Koordinaten (x_i, y_i) ist definiert als: w(xi) = abs(yi – yj)
Die Abstände zwischen den Konturen des MP/PP-Gelenks werden bei 72 in 2B gemittelt, um die MP/PP-Gelenkraumbreite zu erzeugen,
Eine ähnliche Annäherung wird zur Bestimmung des sich an den PP/MCP-Knochengelenken verkleinernden Gelenkraums verwendet. Auf der Grundlage des oberen Abschnitts der PP-Kontur aus der obigen Berechnung, der MP-Breite und der Höhe berechnet das Program einen Normierungsfaktor für das PP. Mit diesem Normierungsfaktor wird eine PP-Vorlage (vorzugsweise aus dem gleichen Vorlagensatz für das MP) darüber gelegt. Das Angleichverfahren ist ähnlich dem obigen für das MP beschriebene. Diese Annäherung nimmt an, dass die Achse des Fingers eine gerade Linie ist. Wenn dies nicht der Fall ist, muss die PP-Vorlage in Bezug auf das MP gedreht werden, bis die zwei Vorlageglieder mit den Gliedern des Patienten ausgerichtet sind.
Insbesondere ist es möglich, wenn die PP-Vorlage aufgelegt wird,

1. einen Abtastkasten (unterer Kasten in 3) von den breitesten, den MP- und MCP-Knochen gegenüberliegenden Abschnitten zu definieren;
2. das PP/MCP-Gelenk in Richtungen parallel zu der Fingerachse abzutasten, um Knochenendkonturen zu erzeugen;
3. ein Profil über den Gelenkabstand zwischen den Knochenendkonturen zu erzeugen, und
4. dieses Profil zur Bestimmung des Gelenkverlustes zwischen PP und MCP zu verwenden.

Dieses Ergebnis liefert eine weitere Anzeige des Ausmaßes oder des Fortschritts des Gelenkverlustes bei einer Hand des Patienten.
B AUSFÜHRUNGSFSORM 2: MESSUNG DES GELENKKNOCHENVERLUSTES
Ein Verlust tritt in einem frühen Stadium bei RA-Patienten auf und verschlechtert sich in den ersten wenigen Jahren der Krankheit sehr schnell. Wenn ein Patient zuerst untersucht wird, ist es Ziel des Arztes, das Vorliegen und die Schwere des Knochenschwundes festzustellen. Hierbei werden die Konturen der interessierenden Knochen zum ersten Mal erfasst und als Grundlagenergebnisse für die zukünftige Überwachung gespeichert. Die in diesem Abschnitt beschriebene Ausführungsform 2 und die in den nächsten Abschnitten beschriebene Ausführungsform 3 sind auf die Feststellung des Ausmaßes des Knochenschwundes in dem Gelenkbereich eines ausgewählten Knochens gerichtet, zum Beispiel eines Gliedes, unter Verwendung der Normalknochenkonturen als Bezugkonturen. Bei den folgenden Untersuchungen können frühere Röntgenbilder des Patienten als Bezugskonturen verwendet werden, um die Veränderung des Knochenschwundes über die Zeit festzustellen. Diese Annäherung wird bei der Ausführungsform 4 im Einzelnen beschrieben.
Wenn die Konturen des Patientenknochens zum ersten Mal festgestellt werden, gibt es keine vorher existierenden Konturen als Bezug in der Datei. Da es große Abweichungen in der Form der interessierenden Knochen gibt, erscheint es nicht sinnvoll, Vorlagen zu verwenden, um den Schwund in dieser Situation festzustellen. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, verwendet das Verfahren der Ausführungsform 2 ein Verfahren zur Bestimmung der konvexen-konkaven Eigenschaft des oberen Abschnitts der seitlichen Knochenkontur.
6 zeigt die konkave Eigenschaft eines PP-Gliedes 74, das eine Kontur 76 in schwarzer Linie zeigt. Ein AP-Röntgenbild des Fingers (vorher-nachher) ohne übermäßige Drehung des Fingers längs der Mittelachse zeigt die Normalform des oberen Abschnitts der interessierenden Knochen nach außen in konvexer Form. Wenn ein Knochenschwund stattgefunden hat ist es möglich, in jenen Bereichen verschiedene konkave Formen festzustellen. Unter Verwendung von zwei Punkten und einer geraden Linie, die diese verbindet, ist es möglich zu bestimmen, wie konkav die Kontur in diesem Bereich ist, und somit das Vorhandensein eines Knochenschwundes festzustellen.
Zur Darstellung des Algorithmus im Einzelnen wird nur eine Seite, d. h., das linke obere Viertel der Knochenkontur in 6 betrachtet. Bei dieser Darstellung weist die Kontur 76 des Gliedes an zwei getrennten Spitzen (Maxima), Punkt P und Punkt Q auf. Der Spitzenpunkt P 78 wird mittels des unteren Algorithmus entsprechend dem Kasten 80 in 5 gefunden, die ein Fließbild der Schritte des Verfahrens darstellt. Durch Abtasten des linken seitlichen Abschnitts der Kontur von der oberen Spitze durch ein Viertel seiner gesamten Länge nach unten kennzeichnet der Punkt an diesem Segment mit seinem X_i Koordinatenwert kleiner als X_i+1 den Punkt P. P = (xi, yi) ∊ BL wobei B_L als Abschnitt der Knochenkontur der linken Seite definiert ist. In diesem Fall verwendet der Algorithmus ein Viertel der Länge der gesamten Kontur in dieser Untersuchung und x_i < x_i+1, wobei (x_i+1, y_i+1) ∊ B_L und m < i < q ist, wobei (x_m, y_m) ∊ B_L und ym = min(y) ∊ B_L(x_qy_q) ∊ B_L und
ist.
Der zweite bei 82 in 6 gezeigte Punkt Q wird auf die gleiche Weise wie oben beschrieben bestimmt, wobei die Kontur jedoch in umgekehrter Richtung abgetastet wird. Diese Schritte sind allgemein durch den Kasten 84 in 5 wiedergegeben. Q = (xj, yj) ∊ BL wobei x_j < x_j+1 und (x_j+1, y_j+1) ∊ B_L und yi ≠ y_j ist, und q ≥ j ≥ m ist, und m und q in der gleichen Weise wie oben definiert sind.
Wenn die Punkte P und Q gefunden sind, bildet das Programm eine gerade Linie 83 zwischen den Punkten, wie in Kasten 86 in 5 gezeigt. Diese Linie gibt eine „normale" Knochenkontur in diesem Bereich wieder (wie oben angezeigt, kann ein normaler Knochen ein wenig konvex in diesem Bereich sein). Die das Knochenkontursegment des Patienten zwischen den Punkten P und Q ergebenden Punkte können dann mit der Anzahl von Pixeln verglichen werden, die die gerade, die Punkte P und Q verbindende Linie ergeben (rote Linie in 4), um die Abweichung zwischen der geraden Linie und der Patientenkontur zwischen den gleichen zwei Punkten zu analysieren. Eine Messung dieser Abweichung ist die Anzahl der Pixel, die in jeder Kontur zwischen den Punkten P und Q erhalten wird, der geraden Linienkontur, die die kleinste Pixelanzahl zwischen den zwei Punkten wiedergibt, und der Anzahl von Pixeln der dem Ausmaß der Konkavität in der Kontur zugeordneten Kontur des Patienten. Dieser Schritt ist bei 88 in 5 gezeigt. Der Vergleich der Pixelanzahl in den zwei Konturen kann mit dem Kriterium für eine Bestimmtheit oder einem Vertrauensfaktor (CF) ausgedrückt werden, wie bei 90 in 5. Das System bestimmt bei Nichterfüllung, dass der Knochenschwund vorliegt, wenn der CF einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, zum Beispiel 60%, der durch Angleichen des automatischen Algorithmus an die Feststellung des Experten bestimmt wird.
C AUSFÜHRUNGSFORM 3: MESSEN DES GELENKKNOCHENSCHWUNDES
Das Verfahren dieser Ausführungsform verwendet einen Abschnitt der MP- oder PP-Vorlagen, um eine normale Kontur (ohne Schwund) vorherzusagen oder zu schätzen. Dann kann die gegenwärtige Kontur mit der geschätzten Kontur verglichen werden, um das Vorhandensein und die Schwere des Schwundes zu bestimmen.
Aus der MP- oder PP-Vorlage definiert der Algorithmus zwei Grenzpunkte, (weiter unten in einzelnen Schritten beschrieben) und wendet einen Abgleichalgorithmus nur auf die Konturpunkte zwischen ihnen an. Durch „Überkopieren" der Form der Vorlagenkontur – den Punkten zwischen den zwei Grenzpunkten – für den interessierenden Bereich (der Bereich, wo angenommen wird, dass ein Schwund auftritt), ist es möglich, teilweise zwei Konturen übereinander zu legen und zu vergleichen. Der Algorithmus ist in dem Fließbild in 7 gezeigt.
Im ersten Schritt, in Kasten 92 in 7 gezeigt, findet das Programm die Koordinaten für einen Spitzenpunkt P, wie bei der Ausführungsform 2 durchgeführt, und die Koordinaten für die minimale Breite des Gliedes (Punkte N), wie unten erläutert. Diese Punkte sind bei P und N für ein mittleres Glied 108 eines Patienten in 8A gezeigt, und bei P_t und N für eine Normal-Knochen-Vorlage 110 in 8B gezeigt.
N = (x_n, y_n) ∊ B_c, wobei B_c die gegenwärtige Gliedkontur darstellt.
(x_a, y_n) ∊ B_c, (x_b, y_n) ∊ B_c, min (|x_a – x_b|) bei allen x_i, wobei 1 ≤ i ≤ N ist und N die Anzahl der Konturpunkte darstellt.
D. h., das Programm untersucht für jede y-Koordinate längs der Länge des Knochens eine Koordinate, für die der absolute Wert von x_a–x_b an gegenüberliegenden Seiten des Knochens einen minimalen Wert hat. Das Paar der so gefundenen x- y-Koordinaten wird mit N bezeichnet. Ein ähnlicher Algorithmus findet die y-Koordinaten benachbart zu mindestens dem Knochenende, für die der absolute Wert x_a–x_b ein Maximum ist, und bezeichnet die entsprechenden x- y-Werte als Punkte P. Diese Algorithmen werden ebenfalls bei den Ausführungsformen 1 und 4 verwendet, um die Koordinaten minimaler Breite und die Spitzenkoordinaten maximaler Breite zu finden.
Bei der Durchführung des Programms unter Bezugnahme auf 7 wird eine Vorlage bei 94 aus einer Bibliothek von Vorlagen 96 ausgewählt und wie unter Bezugnahme auf die Ausführungsform 1 beschrieben, hergestellt. Bei der Bestimmung, ob die Vorlage eine gute Angleichung für die Patientenkontur darstellt, berechnet das Programm zuerst bei 98 einen Normierungsfaktor SF, Koordinaten N, N_t, P, und P_t, bestimmt für die Patienten und Vorlagenkonturen wie oben. Der Normierungsfaktor wird als das Verhältnis der Abstände zwischen P und N gegenüber P_t und N berechnet.
Zusätzlich zu einem Normierungsfaktor berechnet das Programm eine Drehmatrix zur Ausrichtung der Vorlage und der Patientenkontur in der gleichen Ebene, wie durch den Kasten 100 in 7 gezeigt. Dies erfolgt, wie in den 9A und 9B dargestellt, durch Bilden der Linien P-N und N-N in der Patientenkontur und entsprechenden Linien P_t-N_t und N_t-N_t in der Vorlagenkontur. Die Rotationsmatrix wird dann durch Berechnen des Drehwinkels θ zwischen der Linie, die P und N beziehungsweise P_t und N_t verbindet. D. h., θ ist die Differenz zwischen dem Winkel N-N-P in der Patientenkontur und N_t-N_t-P_t in der Vorlagenkontur. Die Rotationsmatrix lautet:
10A und 10B zeigen die Überlagerung der Vorlagenkontur auf der Patientenkontur vor und nach dem Anwenden der Rotationsmatrix.
Das Programm bestimmt jetzt bei 102 einen Translationsvektor T zur Umformung jedes Punktes zwischen P_t und P_t der Vorlagenkontur in dem entsprechenden Konturbereich zwischen P und P in der Patientenkontur.
Die endgültige Transformationsmatrix M zum Überlagern der Vorlagenkontur mit der Patientenkontur wird jetzt berechnet als: M = s MR + T,
Wobei s ein Normierungsfaktor, R eine Rotationsmatrix und T ein Translationsvektor darstellt, die in den obigen Schritten berechnet wurden. 11 zeigt die Überlagerung einer Vorlagenkontur mit einer Patientenkontur unter Verwendung der Matrix. Wie man sieht, hat die Matrix die Wirkung der Überlagerung der Vorlagenpunkte N_t und P_t mit den entsprechenden Patientenkonturpunkten N bzw. P für Vorlagen, die gut mit der Patientenkontur zusammenpassen.
Die obige Vorlagenabgleichung wird für eine oder mehrere Vorlagen in der Bibliothek wiederholt, bis eine Vorlage gefunden ist, die eine bestpassende Überlagerung der entsprechenden Punkte N, P und N_t, P_t zwischen den Patienten- und Vorlagenkonturen ergibt, wie in dem Kasten 104 von 7 gezeigt.
Nach der Auswahl einer bestpassenden Vorlage wird das Ausmaß des Schwundes des Patientenknochens bei 106 durch Vergleichen der Vorlagenlinienkontur in dem Gelenkbereich mit der tatsächlichen Patientenkontur in dem gleichen Bereich analysiert, um das Ausmaß zu bestimmen, bis zu dem die tatsächliche Patientenkontur von der Normalgliedkontur abweicht. Insbesondere analysiert das Programm die Unterschiede in den Konturen zwischen N und P an der linken Seite des Knochens, P und P quer über die Oberseite des Knochens und P und P an der rechten Seite des Knochens. Bei der N-P-Analyse tastet der Algorithmus in y-Richtung ab und zeichnet für jede y-Koordinate die Differenz zwischen den Positionen des Patienten und der Kontur x-Koordinate auf. Quer über die Oberseite des Knochens erfolgt das Abtasten in der x-Richtung, und der Differenzwert betrifft die Kontur der y-Koordinaten. Wenn das Abtasten beendet ist, wird ein Schwundwert bestimmt, d. h., der mittlere Wert der „negativen" Konturdifferenzen, d. h., der Konturdifferenzen, bei denen der Vorlagenwert größer als der Patientenkonturenwert ist.
Das obige Verfahren kann entweder mit einer Teilvorlage oder einer ganzen Vorlage durchgeführt werden. Das Verfahren verwendet grundsätzlich die gleiche Technik wie weiter unten bei der Ausführungsform 4 beschrieben, mit der Ausnahme, dass infolge der Form- und Größenabweichungen zwischen der Vorlage und der tatsächlichen Gliedkontur eine Anzahl von kleinen nicht abgeglichenen Bereichen bestehen kann. Der folgende notwendige Schritt ist die Analyse jedes dieser Bereiche und die Bestimmung, ob diese durch kleinere Abweichungen oder einen tatsächlichen Schwund erzeugt wurden. Das verwendete Kriterium beruht auf einem Formanalysealgorithmus: Lange und dünne Bereiche werden meist durch kleinere Abweichungen erzeugt, während ausgebuchtete Bereiche Schwundbereiche darstellen.
D Ausführungsform 4: Messen des Gelenkknochenschwundes
Wenn ein Patient eine Knochenkontur aufweist, die man bei einem vorherigen Besuch oder einer Analyse erhalten und gespeichert hat, ist es möglich, genau den Fortschritt des Schwundes durch Verwenden derselben als Vorlage zu überwachen. Die Kontur der vorherigen Analyse wird von der Datei abgerufen und als Formvorlage verwendet, indem man sie mit der gegenwärtigen Kontur überlagert, wie bei 112 in 13 gezeigt. Die schwarze Kontur stellt das Ergebnis der gegenwärtigen Analyse dar, bzw. die gelbe Kontur ist in der vorherigen Analyse erhalten worden. Der orange Bereich zeigt die verstärkte Schwundentwicklung, wohingegen der grüne Bereich auf der rechten Seite eine Schwundverbesserung zeigt.
Der Algorithmus verläuft bei diesem Verfahren wie in 12 gezeigt. Zuerst bildet das Programm die gegenwärtige Patientenkontur (Kasten 114), entsprechend den oben beschriebenen Verfahren. Diese Kontur wird dann bei 116 mit einer oder mehreren früheren Patientengliedkonturen, die bei 118 gespeichert sind, abgeglichen. Der Vorgang des Algorithmus zum Abgleichen der gegenwärtigen (B_c) und der vorherigen (B_p) Knochenkonturen und zur Feststellung der Differenzen zwischen den zweien ist wie folgt:
Vorausgesetzt, dass das Röntgenbild entsprechend den bestehenden AP-Richtlinien abgerufen wird, ist es sinnvoll zu erwarten, dass die zu vergleichenden Konturen in der Form fast identisch sind, mit Ausnahme der Schwundbereiche. Daher ist es möglich, eine genaue Überlagerung der Vorlage mit der gegenwärtigen Knochenkontur durchzuführen, unter Verwendung eines Normierungsfaktors (SF) und den Ankerpunkten.
Der Normierungsfaktor zeigt, wie weit die Vorlage vergrößert oder verkleinert werden soll. Dies wird einfach durch Vergleichen der Längen der Knochen in den zwei Konturen berechnet. Da die beiden Konturen von den gleichen Patienten stammen, wird erwartet, dass sie einen Wert nahe 1 ergeben.
Die Ankerpunkte bestimmen, ob eine Translation und/oder Rotation erforderlich ist. Sie werden verwendet, um die Formvorlage mit der gegenwärtigen Kontur auszurichten. In diesem Fall werden die Achsen jeder Kontur ausgerichtet, um die Überlagerung zu erreichen. Angenommen, dass ein Punkt vorliegt, der zu der vorherigen Kontur gehört (x, y) ∊ B_p und es gibt einen entsprechenden Punkt (x', y'), der zur gegenwärtigen Kontur gehört (x', y') = SF·(x – Δx, y – Δy)wobei Δx = xc – xp (xp, y) ∊ Bp, und (xc, y) ∊ Bc Δy = min(y) ∊ Bc – min(y) ∊ Bp ist.
Da erwartet wird, dass die Winkel der Achsen fast identisch sind, ist nur eine geringe Translation und/oder Rotation der Vorlage, wenn überhaupt, notwendig.
Wenn die zwei Konturen überlagert werden (Kasten 116 in 12) bestimmt das Programm eine Überlagerungsfunktion, die bei der Bestimmung der Differenzen in den Bereichen der zwei Konturen (Kasten 120 in 12) verwendet wird. Die Überlagerungsfunktion hat die Form: O(BcBp) = Ai
Wobei A_i einen von der Konturüberlagerungsdifferenz geschaffenen Bereich wiedergibt, wo 0 ≤ i ≤ n ist und n die gesamte Anzahl der Zone darstellt. Angenommen, es gibt einen Punkt innerhalb des Bereichs A_i, der (xi, yi) ∊ Ai und ym ≤ yi ≤ yq ist,
wobei y_m und y_q ähnlich definiert werden wie bei dem Konkaventest im obigen Abschnitt. Die Schwundbehandlungsverbesserung wird dann definiert als (für die linke Seite)
definiert.
Wenn einmal B_c und B_p überlagert sind, werden die Anzahl der Punkte in B_c, die innerhalb (näher zur Achse) von B_p liegen, gezählt.
Der Vertrauensfaktor kann wiedergegeben werden als (aus der Zone A_i)
so dass x_c < x_p, (x_p, y') ∊ B_P, n(x, y) eine Funktion ist, die die Anzahl der Punkte wiedergibt.
Diese Punkte zeigen an, dass ein Schwund stattgefunden hat.
E KORREKTOR FÜR STARK GEKRÜMMTE FINGER
Das oben beschriebene Verfahren nimmt an, dass die Finger überwiegend gerade sind oder nur leicht gekrümmt sind. Wenn der zu untersuchende Finger stark gekrümmt ist, wie es bei einer Gelenkdegenerations- oder Gelenkbeschädigungskrankheit der Fall sein kann, kann die Untersuchung anfänglich eine Korrektur erfordern, um die Knochen anzuordnen, zum Beispiel die das zu untersuchende Gelenk bildenden Glieder längs der gleichen Längsachse.
Das unten beschriebene Korrekturverfahren beruht auf der Beobachtung, dass eine Achse eines Fingers aus einer geraden Linienachse eines distalen Gliedes, das ein mittleres Glied darstellt, und der eines proximalen Gliedes zusammengesetzt ist, auch wenn die Gesamtachse eines Fingers leicht gekrümmt ist, kann daher seine Achse durch Zusammensetzen jeder der drei geraden Linienachsen für die drei Knochen im Inneren des Fingers erhalten werden.
Jeder Schritt kann wie folgt durchgeführt werden. Zuerst wird eine Kontur eines Fingers erhalten und eine ungefähr gerade Linienachse eines Fingers erhalten, indem man irgendein übliches Verfahren verwendet, wie in 14A gezeigt, die einen stark gekrümmten Finger 122, eine von dem distalen und mittleren Glied bestimmte gerade Linienachse 124 und die äußere Kontur des Fingers bei 126 zeigt. Ein Algorithmus berechnet eine Mittelachse des Fingers auf der Grundlage des mittleren Schwerpunkts des Fingers, wie er von der äußeren Kontur bestimmt wird. Der gesamte Finger wird dann zu einer aufrechten Position längs dieser Achse gedreht, wie in 14A gezeigt, d. h., die Mittelachse wird zu einer vertikalen Linie ausgerichtet.
Im Folgenden tastet das Programm den Finger längs der Länge der Achse (die y-Achse) ab, um einen Mittelpunkt längs jeder Abtastlinie zu bestimmen (x-Achsrichtung). Diese Schritte sind in 14B dargestellt, die die Mittelpunkte 130, 134 für die Abtastlinien 128 bzw. 132 zeigen. Das Programm verbindet jetzt den ersten und letzten Mittelpunkt, wodurch sich die Linie 131 ergibt.
Wie in 14C gezeigt, berechnet das Programm jetzt den Abstand zwischen der Linie 131 und jedem Mittelpunkt. Der Punkt auf der Abtastlinie mit dem maximalen Abstand von der Linie 131 wird bestimmt und hier als P₁ bezeichnet, und wird bei 144 in 14C gekennzeichnet. Wie man sieht, liegt der Punkt P₁ nahe an dem MP/PP-Gelenk in dieser Figur. Im Folgenden bildet das Programm eine Linie 136 von dem höchsten Mittelpunkt zum Punkt P₁ und eine zweite Linie 142 vom Punkt P₁ zum Mittelpunkt der niedrigsten Abtastlinie.
Das gleiche Verfahren wird wiederholt, um einen zweiten Punkt P₂ zu finden, der bei der Erzeugung einer weiteren Gliedachse verwendet wird. Dies erfolgt durch die Bestimmung des maximalen Abstands jedes Abtastmittelpunkts von der Linie 136 oder von der Linie 142. Das größere dieser Maxima ergibt den Punkt P₂ an dem Mittelpunkt auf einer Abtastlinie, die durch eine der zwei Linien 136 oder 142 geschnitten wird. Im vorliegenden Fall ist 22 als Punkt 147 gekennzeichnet, ungefähr dem Gelenk zwischen dem mittleren und distalen Glied entsprechend, gesehen in 14D. Die Linie 136 wird nun in zwei Linien unterteilt, eine Linie 146 zwischen der distalen Spitze und dem Punkt P₂ und eine Linie 148 zwischen den Punkten 21 und P₂.
Jedes Fingerglied wird jetzt gedreht, wie in 14E gezeigt, um den ihm zugeordneten Linienabschnitt mit der Mittelachse 124 auszurichten. Das Programm verbindet dann die drei gedrehten Glieder von oben nach unten, um eine künstlich zusammengesetzte gerade Fingerkontur zu erhalten. Diese „gerichtete" Kontur wird dann für die weitere Untersuchung in dem obigen Verfahren verwendet.
Die Erfindung umfasst somit ein Verfahren zur Ausrichtung eines stark gekrümmten Fingers in einen geraden Zustand, um eine normalere Ausrichtung des Fingers vor den obigen Verfahrensschritten zu erreichen, bei denen die Knochenkontur mit Vorlagen von vorherigen Patientenkonturen abgeglichen wird. Das Verfahren umfasst die Bildung horizontaler Abtastlinien längs der Länge des Fingers und der Bestimmung der Mittelpunkte dieser Abtastlinien. Diese Mittelpunkte werden dann verwendet, um Punkte maximaler Abweichung einer die Endmittelpunkte mit den Mittelpunkten selbst verbindenden Linie als Basis zur Teilung der Verbindungslinie in zwei Linien zu finden, die sich an diesem Punkt der maximalen Abweichung schneiden. Wenn einmal der eine oder mehrere Punkte der maximalen Abweichung gefunden sind, können die getrennten Abschnitte der Finger gedreht werden, um jede Verbindungslinie mit einer gemeinsamen vertikalen Achse in Übereinstimmung zu bringen.
F PERIARTIKULARE OSTEOPOROSEMESSUNG
Durch Anwenden der bestehenden Ostengramm-Technologie auf den Abtastkastenbereich wird ein BMD benachbart zu dem Gelenkraum (oder innerhalb des oben beschriebenen Abtastkastens) Pixel-um-Pixel berechnet ( US-Patent Nr. 6,246,745 ). Dieser BMD ist ein lokaler Knochenverlustwert, der sich von dem umfangreichen Glied BMD, der sich aus dem 745 ergibt, unterscheidet. Er gibt nur den BMD benachbart zum Gelenkbereich wieder, sodass er den Fortschritt der Gelenkdegeneration genauer wiedergibt. Weiter kann dieser örtliche BMD weiter zu einem trabekularen (axialen) und kortikalen (peripheren) BMD abgetrennt werden, wobei die kombinierte kortikale Dicke in der Nähe des Gelenks als eine bessere Anzeige für eine frühere RA-Krankheit angesehen wird.
Zwei mögliche Algorithmen können verwendet werden, um automatisch die zwei Knochengewebe zu unterscheiden: Schwellwert-Algorithmus: Ein örtliches Histogrammprofil wird für den Bereich im Inneren des in 4 gezeigten Abtastkastens geschaffen. Ein kortikaler Schwellwert wird definiert, und ein binäres Bild wird auf der Grundlage dieses Schwellwerts erzeugt. Ein Fehlerfolgealgorithmus aus dem angemeldeten Patent Nr. 09/430054 wird dann verwendet, um die kortikale Zone zu extrahieren.
Zonenwachstumsalgorithmus: Dieser Algorithmus startet mit einem Satz von kortikalen Ausgangspunkten, die unmittelbar von den den Wachstumszonen gegenüberliegenden Gliedenden ausgewählt werden, indem man jeden Ausgangspunkt jener benachbarter Pixel, die ähnliche Grauniveaus aufweisen, anwendet.
Ein gesamtes Röntgenergebnis zur Überwachung des Fortschritts der Knochendeformationskrankheit ergibt sich, nachdem ein Röntgenbild unter Verwendung des obigen Verfahrens untersucht wird. Das Ergebnis umfasst die Information der JSW des Knochenschwundes und den periartikularen BMD-Status.
Aus dem Obigen wird ersichtlich, wie die verschiedenen Ziele und Merkmale der Erfindung erreicht werden. Das Verfahren gestattet eine genaue quantitative Bestimmung und Überwachung sowohl der Gelenkdeformation und des Knochenschwundes unter Verwendung von Standardröntgenbildern des Patienten zur Untersuchung. Das Verfahren, wiedergegeben in dem Code und in dem System der Erfindung, wird fast vollständig automatisch durchgeführt und erlaubt eine schnelle und relative Bestimmung der Gelenk- und Knochendegeneration.
Obwohl die Anmeldung bezüglich der Ausführungsformen und Anwendungen beschrieben wurde, ist verständlich, dass verschiedene Änderungen und Abänderungen möglich sind, ohne sich von der beanspruchten Erfindung zu entfernen.

Claims

Automatisches Verfahren zum Überprüfen oder Überwachen des Ausmaßes einer Gelenk- oder Knochendeformität bei einer Gelenkdegeneration- oder Gelenkbeschädigungskrankheit einer Person, umfassend die Schritte (a) Bestimmen der Koordinaten von mindestens einer rechten und linken Knochenkontur eines ausgewählten Knochens von einem digitalisierten Röntgenbild eines ausgewählten, an einem Gelenk endenden Knochen eines Patienten, (b) Bestimmen der Koordinaten von einer oder mehreren Spitzen in einem mindestens an einer Seite des durch den ausgewählten Knochen gebildeten Gelenks benachbarten Bereich oder und wahlweise der Koordinaten einer minimalen Breite in dem mittleren Bereich des Knochens aus den in Schritt (a) bestimmten Koordinaten der Knochenkontur, (c) Verwenden der in Schritt (b) bestimmten Koordinaten zur Auswahl einer Bezugsgelenkkontur entsprechend (i) einer der Konturen gegenüberliegender Gelenkabschnitte benachbarter gerader Knochen in einem durch den ausgewählten Knochen gebildeten normalen Gelenk; (ii) der Kontur eines normalen Gelenks in einem durch den ausgewählten Knochen gebildeten Gelenkbereich; und (iii) der Kontur in dem Bereich des Gelenks von einem vorherigen Röntgenbild des Knochens der Person und (d) geführt durch die in Schritt (c) ausgewählte Bezugsgelenkkontur, Analysieren eines Bereichs des ausgewählten Gelenks des Patienten zum Überprüfen oder Überwachen des Ausmaßes der Knochen- oder Gelenkdeformität bei der Person.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der ausgewählte Knochen ein in einem Fingergelenk endendes Fingerglied oder ein in einem Zehengelenk endendes Zehenglied darstellt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei Schritt (c) den Abgleich der in Schritt (b) bestimmten Konturkoordinaten für ein ausgewähltes Patientenglied mit einem oder mehreren Normal-Glied-Vorlagen aus einer Gliedvorlagenbibliothek umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei jede Normal-Glied-Vorlage in einer Bibliothek für ein gegebenes Patientenmerkmal(e), das eines oder mehrere von Geschlecht, Alter, ethnischer Gruppe, Handgröße, Körpergröße betrifft, als ein statischer Mittelwert einer Mehrzahl von Normal-Glied-Vorlagen für das gegebene Patientenmerkmal(e) erzeugt wurde.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der ausgewählte Knochen das mittlere oder proximale Glied eines Fingers eines Patienten darstellt.
Verfahren nach Anspruch 5 zur Verwendung bei der Überprüfung oder Überwachung einer Gelenkraumbreite bei einem Patientengelenk, wobei Schritt (c) (ci) den Abgleich der Koordinaten einer minimalen Breite in dem mittleren Bereich des Gelenks und einer oder mehrerer Spitzen auf mindestens einer Seite des ausgewählten Gelenks benachbart zu dem Gelenk mit entsprechenden Koordinaten in einer Normal-Finger-Vorlage, zum Identifizieren einer Normal-Finger-Vorlage, die dem menschlichen Glied entspricht, (cii) übereinander Anordnen der normalen Fingergliedvorlage mit dem Bild des Patientenfingergliedes, und (ciii) Verwenden der Konturen des Vorlagefingers zum Kennzeichnen eines Abtastkastens an einem der Gelenke des ausgewählten Gliedes umfasst, und Schritt (d) (di) das Abtasten eines der Gelenke des ausgewählten Gliedes innerhalb des Abtastkastens in im Wesentlichen parallel zur Achse des Fingers verlaufenden Abtastrichtungen, um Konturen der gegenüberliegenden Enden der Glieder in dem Gelenk zu erzeugen, (dii) das Erzeugen von Profilen der Abstände zwischen den gegenüberliegenden Gliedknochenendkonturen in dem Abtastkasten und (diii) das Analysieren der Profile von (dii) zur Bestimmung des Ausmaßes des Knochenschwundes an dem Gelenk als eine Anzeige des Ausmaßes oder des Fortschritts der Gelenkbeschädigungskrankheit bei der Person, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das ausgewählte Glied das mittlere Glied darstellt, und der Abtastkasten an dem Gelenk des mittleren Gliedes/proximalen Gliedes (MP/PP) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei Schritt (ci) die Verwendung der Koordinaten der minimalen mittleren Gliedbreite zur Bestimmung eines Normierungsfaktors zum übereinander Anordnen des Vorlagefingers mit dem Bild des Patientenfingers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt (ci) weiter den Abgleich der bestimmten Koordinaten des mittleren Gliedes des Patientenfingers mit den entsprechenden Koordinaten des mittleren Gliedes von jedem Vorlagefinger eines Satzes, das Werten der Differenz zwischen den beiden und, basierend auf dieser Differenz, entweder die Annahme der Vorlage oder das Abgleichen einer weiteren Vorlage aus dem Satz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei Schritt (ciii) das Auffinden einer sich durch den breitesten Abschnitt des mittleren Gliedes in dem Bereich des MP/PP-Gelenkes erstreckenden ersten Linie, das Auffinden einer zweiten zur ersten parallelen Linie, die sich durch den breitesten Abschnitt des benachbarten Gliedes in dem Bereich desselben Gelenkes erstreckt, und das Verbinden der zwei Linien mit parallelen Verbindungslinien zur Ausbildung eines mittels der breitesten Knochenabschnitte gebildeten rechtwinkligen Abtastkastens.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei Schritt (d) das aufeinanderfolgende Abtasten über das Gelenk in einer im Wesentlichen zur Fingerachse parallelen Richtung und der Abtastlinie in einem inkrementellen Abstand längs der Breite des Abtastkastens, bis das Abtasten längs der gesamten Breite des Kastens durchgeführt wurde, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das ausgewählte Glied das mittlere Glied darstellt und der Abtastkasten an dem Gelenk des mittleren Gliedes/proxiamalen Gliedes (MP/PP) angeordnet ist, und Schritt (dii) den Vergleich der Abstände an jedem Punkt längs des Abtastkastens in dem Profil mit jenen, die einem normalen menschlichen MP/PP-Gelenk von dem gleichen Finger wie dem Patientenfinger entsprechen, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5 zur Verwendung bei der Überprüfung oder Überwachung des Knochenschwundes eines Patientengelenks, wobei Schritt (c) (ci) die Kennzeichnung eines Paares von Spitzen an mindestens einer Seite des benachbart zu dem Gelenk ausgewählten Gliedes von den bestimmten Koordinaten der Konturen des ausgewählten Gliedes, und (cii) den Aufbau einer geraden Linie zwischen jeder der Spitzen in jedem Paar umfasst, wobei die gerade Linie eine Bezugsgelenkkontur benachbart zu dem Gelenkbereich des ausgewählten Gliedes darstellt, und Schritt (d) den Vergleich der geraden Linienkontur zwischen einem Paar Spitzen mit der tatsächlichen Patientenkontur zwischen den gleichen zwei Punkten umfasst, um das Ausmaß der Konkavität des Bereichs in bezug auf die sich zwischen den zwei Spitzen erstreckenden geraden Linie zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das ausgewählte Glied das proximale Glied und das Gelenk das MP/PP-Gelenk darstellt.
Verfahren nach Anspruch 5 zur Verwendung bei der Überprüfung oder Überwachung des Knochenschwundes bei einem Patientengelenk, wobei Schritt (c) (ci) das Abgleichen der Koordinaten von einer minimalen Breitenkoordinate in dem mittleren Bereich des Gliedes und einer oder mehreren Spitzen an mindestens einer Seite des ausgewählten Gliedes benachbart zu dem Gelenk mit entsprechenden Koordinaten in einer teilweise oder vollständigen Normal-Finger-Vorlage zur Kennzeichnung eines Gelenkbereichs einer Vorlage eines Gliedes eines normalen Fingers, der dem Gelenkbereich des menschlichen Fingers entspricht, und (cii) übereinander Anordnen der Kontur des Gelenkbereichs des Vorlagegliedes mit dem Bild des Gelenkbereichs des Patientenfingergliedes, wobei die Vorlagekontur eine Bezugsgelenkkontur benachbart zu dem Gelenkbereich des ausgewählten Gliedes darstellt, umfasst, und Schritt (d) den Vergleich der Linienkontur der Vorlage in dem Gelenkbereich mit der tatsächlichen Patientenkontur in dem gleichen Bereich umfasst, um das Ausmaß zu bestimmen, bis zu dem die tatsächliche Patientenkontur von der Kontur des normalen Gliedes abweicht.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das ausgewählte Glied das proximale Glied und das Gelenk das MP/PP-Gelenk darstellt.
Verfahren nach Anspruch 5 zur Verwendung bei der Überprüfung oder Überwachung des Knochenschwundes bei einem Patientengelenk, wobei Schritt (c) (ci) das Abgleichen der Koordinaten von einer minimalen Breitenkoordinate in den mittleren Bereich des Gliedes und einer oder mehrerer Spitzen an mindestens einer Seite des ausgewählten Gliedes benachbart zu dem Gelenk mit den entsprechenden Koordinaten in einem vorherigen Röntgenbild des Fingergliedes und (cii) das übereinander Anordnen der Kontur des Gelenkbereichs des Gliedes des vorherigen Röntgenbildes mit dem Gelenkbereich des Gliedes des Patientenfingers, wobei die vorherige Patientenkontur eine zum Gelenkbereich des ausgewählten Gliedes benachbarte Bezugsgelenkkontur darstellt, umfasst, und Schritt (d) das Vergleichen der vorherigen Bildkontur in dem Gelenkbereich mit der tatsächlichen Patientenkontur in dem gleichen Bereich umfasst, um das Ausmaß zu bestimmen, bis zu dem die tatsächliche Patientenkontur von der vorherigen Bildkontur abweicht.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das ausgewählte Glied das proximale Glied und das Gelenk das MP/PP-Gelenk darstellt.
Maschinen lesbarer Code zur Steuerung des Betriebs eines elektronischen Rechners zur Durchführung eines Verfahrens zur Überprüfung oder Überwachung des Ausmaßes einer Gelenk- oder Knochendeformität bei einer degenerativen Gelenk- oder Gelenkschädigungskrankheit bei einer Person, umfassend die Schritte (a) Bestimmen der Koordinaten von mindestens einer der rechten und linken Knochenkonturen eines ausgewählten Knochens von einem digitalisierten Röntgenbild eines ausgewählten geraden Knochens eines Patienten, der in einem Gelenk endet, (b) Bestimmen der Koordinaten von einer oder mehreren Spitzen in einem mindestens an einer Seite des durch den ausgewählten Knochen gebildeten Gelenks benachbarten Bereich und wahlweise der Koordinaten einer minimalen Breite in dem mittleren Bereich des Knochens von den in Schritt (a) bestimmten Knochenkoordinaten, (c) Verwenden der in Schritt (b) bestimmten Koordinaten zur Auswahl einer Bezugsgelenkkontur entsprechend einer (i) der Konturen der gegenüberliegenden Gelenkbereiche benachbarter gerader Knochen in einem durch den ausgewählten Knochen gebildeten normalen Gelenk, (ii) der Kontur eines normalen Gelenks in einem zumindest einer Seite des durch den ausgewählten Knochen gebildeten Gelenks benachbarten Bereich, und (iii) der Kontur des Gelenks der Person in einem zumindest einer Seite des durch den ausgewählten Knochen gebildeten Gelenks benachbarten Bereich, und (d) geführt durch die in Schritt (c) ausgewählte Bezugsgelenkkontur, Analysieren eines Bereichs des ausgewählten Gelenks des Patienten zur Überprüfung oder Überwachung des Ausmaßes der Gelenk- oder Knochendeformität bei der Person.
Code nach Anspruch 19, wobei der ausgewählte Knochen ein ein Fingergelenk bildendes Fingerglied oder ein ein Zehengelenk bildendes Zehenglied darstellt.
Code nach Anspruch 20, wobei der ausgewählte Knochen ein mittleres oder ein proximales Glied eines Patientenfingers darstellt.
Code nach Anspruch 21 zur Verwendung bei der Überprüfung oder Überwachung einer Gelenkraumbreite bei einem Patientengelenk, wobei Schritt (c) (ci) den Abgleich der Koordinaten einer minimalen Breite in dem mittleren Bereich eines Gelenks und eine oder mehrere Spitzen an mindestens einer Seite des ausgewählten Gliedes, benachbart zu dem Gelenk mit den entsprechenden Koordinaten in einer Normal-Finger-Vorlage, zum Identifizieren einer Normal-Finger-Vorlage, die dem menschlichen Glied entspricht, (cii) übereinander Anordnen des Vorlagegliedes des normalen Fingers mit dem Bild des Gliedes des Patientenfingers und (ciii) Verwenden der Konturen des Vorlagefingers zur Kennzeichnung eines Abtastkastens an einem der Gelenke des ausgewählten Gliedes, umfasst, und Schritt (d) (di) das Abtasten eines der Gelenke des ausgewählten Gliedes in dem Abtastkasten in im Wesentlichen zur Achse des Fingers parallelen Abtastrichtungen zur Erzeugung von Konturen gegenüberliegender Enden der Glieder in dem Gelenk, (dii) das Erzeugen von Abstandsprofilen zwischen den gegenüberliegenden Knochenendkonturen der Glieder in dem Abtastkasten, und (diii) das Analysieren der Profile (ii) zur Bestimmung des Ausmaßes des Knochenschwundes an dem Gelenk als Anzeige des Ausmaßes oder des Fortschritts der Gelenkbeschädigungskrankheit bei der Person.
Code nach Anspruch 21 zur Verwendung bei der Überprüfung oder Überwachung des Knochenschwundes in einem Gelenk eines Patienten, wobei Schritt (c) (ci) das Kennzeichnen eines Paares von Spitzen an mindestens einer Seite des ausgewählten Gliedes benachbart zu dem Gelenk, und (cii) Aufbauen einer geraden Linie zwischen jeder der Spitzen in jedem Paar, wobei die gerade Linie eine Bezugsgelenkkontur benachbart zu dem Gelenkbereich des ausgewählten Gliedes von den ermittelten Koordinaten der Konturen des ausgewählten Gliedes, umfasst, und Schritt (d) das Vergleichen der Kontur der geraden Linie zwischen einem Paar Spitzen mit der tatsächlichen Patientenkontur zwischen den gleichen zwei Punkten zur Bestimmung des Ausmaßes der Konkavität des Bereichs in bezug auf die sich zwischen den zwei Spitzen erstreckende gerade Linie umfasst.
Code nach Anspruch 21 zur Verwendung bei der Überprüfung oder Überwachung des Knochenschwundes bei einem Patientengelenk, wobei Schritt (c) (ci) den Abgleich der Koordinaten einer Koordinate einer minimalen Breite in dem mittlern Bereich des Gliedes und einer oder mehreren Spitzen an mindestens einer Seite des ausgewählten Gliedes benachbart zu dem Gelenk mit entsprechenden Koordinaten einer teilweisen oder vollständigen Normal-Finger-Vorlage zur Kennzeichnung eines Gelenkbereichs eines Vorlagegliedes eines normalen Fingers, die dem Gelenkbereich des menschlichen Fingers entspricht, und (cii) übereinander Anordnen der Kontur des Gelenkbereichs des Vorlagegliedes mit dem Bild des Gelenkbereichs des Patientenfingergliedes, wobei die Vorlagekontur eine Bezugsgelenkkontur benachbart zu dem Gelenkbereich des ausgewählten Gliedes darstellt, umfasst, und Schritt (d) das Vergleichen der Vorlagenlinienkontur im Gelenkbereich mit der tatsächlichen Patientenkontur in dem gleichen Bereich zur Bestimmung des Ausmaßes bis zu dem die tatsächliche Patientenkontur von der normalen Gliedkontur abweicht, umfasst.
Code nach Anspruch 21 zur Verwendung bei der Überprüfung oder Überwachung des Knochenschwundes bei einem Patientengelenk, wobei Schritt (c) (ci) den Abgleich der Koordinaten einer Koordinate einer minimalen Breite in dem mittleren Bereich des Gliedes und einer oder mehrerer Spitzen an mindestens einer Seite des ausgewählten Gliedes benachbart zu dem Gelenk mit entsprechenden Koordinaten eines vorherigen Röntgenbildes eines Fingergliedes eines Patienten und (cii) das übereinander Anordnen der Kontur des vorherigen Röntgenbildes des Gelenkbereichs des Gliedes mit dem Bild des Gelenkbereichs des Patientenfingergliedes, wobei die vorherige Patientenkontur eine Bezugsgelenkkontur benachbart zum Gelenkbereich des ausgewählten Gliedes darstellt, umfasst, und Schritt (d) das Vergleichen der vorherigen Bildkontur in dem Gelenkbereich mit der tatsächlichen Patientenkontur in dem gleichen Bereich zur Bestimmung des Ausmaßes bis zu dem die tatsächliche Patientenkontur von der vorherigen Bildkontur abweicht, umfasst.
Automatisches System zur Verwendung bei der Überprüfung oder Überwachung des Ausmaßes der Gelenk- oder Knochendeformität bei einer degenerativen Gelenk- oder Gelenkbeschädigungskrankheit bei einer Person, umfassend (A) einen elektronischen Rechner, und (B) einen Maschine lesbaren Code, der den Betrieb des Rechners zur Durchführung der Schritte in dem Verfahren nach Anspruch 1 steuert, wobei der Auswahlschritt in dem beanspruchten Verfahren den Abgleich der Konturkoordinaten für ein ausgewähltes Patientenglied, die in Schritt (b) bestimmt wurden, mit jeder von mehreren Normal-Glied-Vorlagen aus einer Vorlagenbibliothek koordiniert und (C) eine Bibliothek von Normal-Glied-Vorlagen, auf die mittels des Codes zur Verwendung bei der Durchführung von Schritt (c) in dem Verfahren zugegriffen wird.
System nach Anspruch 25, wobei jede Normal-Glied-Vorlage in einer Bibliothek für ein gegebenes Patientenmerkmal(e), das eines oder mehrere von Geschlecht, Alter, ethnischer Gruppe, Handgröße, Körpergröße betrifft, als ein statischer Mittelwert einer Mehrzahl von Normal-Glied-Vorlagen für das gegebene Patientenmerkmal(e) erzeugt wurde.