JP4057021B2 - 骨組織の状態を判断する方法ならびに画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、骨組織の状態を判断する方法、ならびに画像処理装置及び画像処理方法に関する。

近年、生活環境の改善や医学の進歩などにより平均寿命は延びているが、これに伴い骨・関節疾患に罹患する症例が増加している。特に、移動能力に重大な障害を及ぼす荷重関節の変形性関節症の増加が著しく、活動的な日常生活を営む上で大きな問題となっている。なお変形性関節症とは、関節軟骨への過剰な負荷を原因として発症し、放置すると軟骨の摩擦と骨増殖が進行し、不可逆的な関節変形へと至ってしまう深刻なものである。

したがって、変形性関節症を初めとする骨・関節疾患を予防するためには、可能な限り早期のうちにその兆候をとらえて診断し、予防的対策を講ずることが必要である。この早期の診断として現在考えられる手段としては、例えば、直接、関節軟骨組織を外科的に採取し、顕微鏡下で組織学的検査を行うなどがあり得るが、特に強い自覚的、他覚的症状を有することの稀な早期の変形性関節症等の症例においてこのように大きな侵襲を伴う検査を行うことは困難である。

なお、変形性関節症の非侵襲の検査を行う装置として、Ｘ線を用いた検査装置、磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ装置」という。）が公知であり、また、ＭＲＩ装置を用いて関節内の半月板などの軟部組織を自動的に抽出するための画像処理装置も提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、これら従来の非侵襲の検査装置は、骨の形態的変化を伴う進行した変形性関節症であれば有効に機能させることができるが、早期の段階で変形性関節症に起因する骨組織の状態の変化を発見し、変形性関節症を判断することは極めて困難であった。
特開２０００−１３９８７０号公報

したがって、本発明の課題は、外科的な組織の採取を行うことなく、変形性関節症等の骨・関節疾患に起因する骨組織の状態の変化を早期の段階で発見し、判断することができる方法、およびそのための画像処理装置及び画像処理方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく、変形性関節症等の骨・関節疾患を早期発見する方法につき鋭意検討を行っていたところ、例えば変形性関節症に罹患した場合、たとえ骨の形態的変化を伴わない早期の段階であっても、投与された造影剤が軟骨等の骨組織へ移行する速度が健康な場合に比べ速くなることを発見した。そこで、この現象について更に検討を加えた結果、造影剤の骨組織への移行に関し、時間経過に従った同一部位の複数のデータを信号強度として取得し、その複数のデータに基づいて造影剤の骨組織への移行速度を信号強度変化から解析することにより、骨組織の状態について変形性関節症であるか否かなどといった判断をすることができることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、造影剤の骨組織への移行速度に基づいて、骨組織の状態を判断する方法に関する。また本発明は、造影剤が、磁気共鳴イメージング用の造影剤である、前記方法に関する。
本発明はまた、磁気共鳴イメージング用の造影剤が、ガドリニウム製剤である、前記の方法に関する。さらに本発明は、骨組織が関節軟骨組織である、前記の方法に関する。また本発明は、骨組織の状態が、変形性関節症である、前記の方法に関する。

さらに本発明は、造影剤の骨組織への移行速度に基づいて骨組織の状態を判断するための画像処理装置であって、
造影剤を注入した被検体の骨組織の同一部位を経時的にスキャンしたことにより得た時系列データに基づいて、造影剤の前記部位への移行速度を表すパラメータを算出する手段を備えた、前記画像処理装置に関する。
また、本発明は、造影剤の移行速度を表すパラメータの算出前に、骨組織の同一部位を経時的にスキャンしたことにより得た時系列データの位置のずれを補正する手段を備えた、前記の画像処理装置に関する。
さらに本発明は、算出された移行速度を表すパラメータの値を同一部位の画像に投影した加工画像を、作成し表示する手段を備えた、前記の画像処理装置に関する。
本発明は、さらに、同一被検体の健常な骨組織部位への造影剤の移行速度を表すパラメータの値と、目的とする骨組織部位への造影剤の移行速度を表すパラメータの値とを比較することにより、前記目的部位の骨組織の状態を判定する手段を備えた、前記の画像処理装置にも関する。

また本発明は、移行速度を表すパラメータが、造影剤の骨組織への移行が検出され始めてから、同一部位において造影剤の移行が一定の程度まで達するのに要した時間を表す時定数である、前記の画像処理装置に関する。
本発明はさらに、時系列データが、磁気共鳴イメージング装置によりスキャンされた画像データである、前記の画像処理装置に関する。
また本発明は、造影剤がガドリニウム製剤である、前記の画像処理装置に関する。
さらに本発明は、骨組織が関節軟骨組織である、前記の画像処理装置に関する。
本発明はまた、骨組織の状態が、変形性関節症である、前記の画像処理装置に関する。

一方でまた、本発明は、造影剤の骨組織への移行速度に基づいて骨組織の状態を判断するための画像処理方法であって、
造影剤を注入した被検体の骨組織の同一部位を経時的にスキャンしたことにより得た時系列データに基づいて、前記部位における造影剤の移行速度を表すパラメータを算出するステップを含む、前記画像処理方法にも関する。
さらに本発明は、造影剤の移行速度を表すパラメータの算出前に、骨組織の同一部位を経時的にスキャンしたことにより得た時系列データの位置のずれを補正するステップを含む、前記の画像処理方法に関する。
本発明はまた、算出された移行速度を表すパラメータの値を同一部位の画像に投影した加工画像を、作成し表示するステップを含む、前記の画像処理方法にも関する。
またさらに、本発明は、同一被検体の健常な骨組織部位への造影剤の移行速度を表すパラメータの値と、目的とする骨組織部位への造影剤の移行速度を表すパラメータの値とを比較することにより、前記目的部位の骨組織の状態を判定するステップを含む、前記の画像処理方法に関する。

本発明はまた、移行速度を表すパラメータが、造影剤の骨組織への移行が検出され始めてから、同一部位において造影剤の移行が一定の程度まで達するのに要した時間を表す時定数である、前記の画像処理方法に関する。
さらに本発明は、時系列データが、磁気共鳴イメージング装置によりスキャンされた画像データである、前記の画像処理方法に関する。
また本発明は、造影剤がガドリニウム製剤である、前記の画像処理方法に関する。
本発明はさらに、骨組織が関節軟骨組織である、前記の画像処理方法に関する。
本発明はまた、骨組織の状態が、変形性関節症である、前記の画像処理方法に関する。
さらに本発明は、前記の画像処理方法を含む画像処理プログラムを記録していることを特徴とする、コンピュータで読み取り可能な画像処理プログラムを記録した記録媒体にも関する。

本発明によれば、早期の段階で変形性関節症等の骨・関節疾患を診断することができる。また、本発明の方法によれば、被検者は、外科的な組織の採取といった大きな侵襲を伴う検査を受ける必要がなく、造影剤の投与と該当箇所の撮影のみで比較的簡単に診断結果を得ることができることから、被検者への負担が少ない骨組織の検査・診断する方法を提供することができる。また、本発明によれば、早期の段階で変形性関節症等の骨・関節疾患を診断することができる画像処理装置および画像処理方法をも提供することができる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について詳細に説明するが、以下に説明するのは実施形態の例であり、本発明はかかる実施形態に限定されない。

本発明は、軟骨組織および硬骨組織を含む骨組織に対して用いることができるが、好ましくは軟骨組織について用いられ、さらに好ましくは関節軟骨組織について用いられる。
本発明において、骨組織の状態とは、健常状態、何らかの骨・関節の異常、何らかの骨・関節疾患、何らかの骨・関節疾患の兆候を有する状態、また、罹患している骨・関節疾患の程度、進行（悪化）や改善の程度等の概念を含んでおり、したがって、本発明において、骨組織の状態を判断するとは、骨組織が健常状態にあるか、あるいは何らかの骨・関節疾患であることまたはその可能性があること、またはその骨・関節疾患の程度や進行・改善の程度等を判断することを意味する。本発明の方法は、これらのいずれを判断する場合にも有効であるが、特に変形性関節症、中でも早期の変形性関節症の判断において有効に用いられる。

本発明において、造影剤の移行速度は、造影剤の移行速度を表す値として最終的に算出できるのであれば、どのように測定・算出されてもよいが、例えば、造影剤を注入した被検体の骨組織の同一部位を経時的にスキャンしたことにより得た時系列データに基づいて、前記部位における造影剤の移行速度を表すパラメータを算出することにより得ることができる。また、この移行速度を表すパラメータとしては、特に限定されないが、造影剤の骨組織への移行が検出され始めてから、同一部位において造影剤の移行が一定の程度まで達するのに要した時間を表す時定数であってもよく、これは、例えば、時系列データのうち、信号強度が変化する前（すなわち、造影剤の移行が検出される前）の信号強度データと信号強度が平衡状態となった時点（すなわち、造影剤の移行が同一部位において平衡に達した時点）の信号強度データとの差を１００％の信号強度変化とした場合に、１−（１／ｅ）の信号強度変化（約６３％）を示す時間を時定数とすることができる。また、信号強度データの変化曲線の傾きや、その変化等も移行速度を表すパラメータとして用いることができる。このように、移行速度を表すパラメータを用いることにより、造影剤投与前のデータと造影剤投与後のデータとから信号強度を単純に比較するだけでは検出できないような移行速度の差であっても検出することが可能となり、したがって、正確に骨組織の状態を判断することができ、さらにまた早期の段階で変形性関節症等の骨・関節疾患を判断することが可能となる。

また、造影剤の移行速度に基づいて骨組織の状態を判断する場合、目的とする骨組織部位における造影剤の移行速度が、基準値よりも速いかもしくは遅いかによって、または基準値と同程度であるかによって、判断することができる。具体的には、例えば、変形性関節症については、上記のようにして求めた時定数データが所定の基準値よりも低い場合、すなわち造影剤の移行速度が基準よりも速い場合に、変形性関節症であるまたはその可能性が高いとの判断を行うことができる。なお、基準値としては、予め多数の測定対象者（被検体）から変形性関節症として把握される基準となるものであれば種々採用でき、例えば、早期の変形性関節症の場合には、健常部位の概ね８０％の値を基準値とすることが可能である。なお、この場合の健常部位としては、例えば、当該測定対象となる関節周辺のうち殆ど負担がかからず変形が起こりにくい部位を予め選択しておき、その周辺部位における時定数データの平均を採用することができ、その部位における平均値に比べて８０％以下の時定数データを示すものがあるか否かで判断することも可能である。
なお、本明細書でいう早期の変形性関節症とは、軟骨の摩擦と骨増殖を未だ起こしておらずまたは検知することができず、変形性関節症の予防的対策を行うことのできる好条件下にあるという意味で用いているが、軟骨の摩擦、骨増殖を起こした後にあっても本発明を適用することができる。

本発明において、目的とする骨組織の撮影、すなわち目的とする骨組織における造影剤の検出に用いられる装置は、特に限定されないが、ＭＲＩ装置であることが好ましく、ＭＲＩ装置によりスキャンされた画像データから、組織に移行した造影剤の濃度を信号強度として解析することができる。また、本発明において、ＭＲＩ装置を用いる場合には、通常のＭＲＩ装置を用いることができ、ＭＲＩ装置の撮影に際しては、例えばファースト・スピン・エコー法を用いてＴ１強調画像を撮影する方法などを採用することができるが、造影剤の移行速度を計算することができる撮影方法であれば、これに限定されることなく、いずれの方法であっても用いることができる。
また、本発明において用いられる造影剤は、特に制限はないが、例えば、ＭＲＩ装置を用いて本発明を実施する場合には、ガドリニウム製剤が望ましく、更には分子電荷を有しない非イオン性ガドリニウム製剤を用いることがより望ましい。また、ＭＲＩ画像の撮影に用いられる場合には、造影剤の濃度は、目的とする骨組織への造影剤の移行を観察するのが可能な濃度であればよく、特に限定されないが、０．１〜０．３ｍｍｏｌ／ｋｇであることが好ましく、０．２ｍｍｏｌ／ｋｇの量であることがさらに好ましい。なおここでの「／ｋｇ」は被検体の体重１ｋｇあたりの量であることを示す。

また、例えば、本発明の判断方法、画像処理装置や画像処理方法等を用いて変形性関節症か否か等を調査する前には、被検体（測定対象者）の既知の危険因子を伴う骨組織の異常の有無や骨組織や関節部位へのＸ線検査を併せて行うことも有用である。ここでいう危険因子とは、肥満、膝への負担がかかる職業であること、スポーツ歴、膝関節アライメント異常、膝関節の外傷の既往（骨折、靱帯損傷、半月板損傷等）等をいう。Ｘ線検査によっても異常が認められればそれにより早期の域を脱したまたはより進行した変形性関節症であると判断することが可能となるからである。Ｘ線検査等を省略して本発明の画像処理装置を用いて検査することも有用であり、他の検査装置等を併用することも全く差し支えない。

以下、さらに、本発明の画像処理装置及び画像処理方法について、ＭＲＩ装置を用いた場合の画像処理を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
本発明の画像処理装置は、ＭＲＩ装置から転送される複数のＭＲＩ画像を格納する画像サーバに接続されたいわゆるコンピュータとして構成されている。まず、図１に本発明に係る画像処理装置及びそれを含んだＭＲＩ画像処理システムの概略図を示す。

図１に示すＭＲＩ画像処理システムは、ＭＲＩ装置１、このＭＲＩ装置１に接続された画像サーバ２、この画像サーバ２に接続された画像処理装置であるコンピュータ３、このコンピュータ３に接続され、ＭＲＩ画像や処理結果の表示を行うモニタ４、ならびに紙などの媒体に出力を行うプリンタ５を有して構成されている。この各構成要件については以下測定の順を追って説明する（図２参照）。

本発明の画像処理装置および画像処理方法に基づいた本発明の実施に際しては、まず被検体（測定対象者）に対し造影剤を投与する。そして造影剤の投与後、被検体の目的とする骨組織（すなわち測定部位、例えば膝関節）を中心にＭＲＩ装置を用いて、同一部位について経時的に所定時間毎にスキャンすることにより、同一部位の時間経過に従った複数のＭＲＩ画像データから時系列データを得る。そしてこの時系列データについて処理を行い、当該部位における造影剤の移行速度を算出する。なお、この移行速度は、上記のように、移行速度を表すパラメータであってもよい。そして基準値とこの算出された造影剤の移行速度との比較処理を行い、例えば、この移行速度が基準値よりも速い場合は変形性関節症であるなどの判定処理を行う。これにより早期の段階で変形性関節症等の骨・関節疾患を発見可能な画像処理装置が実現できる。

また本発明においては、時系列データを得るために、ＭＲＩ画像を所定の時間間隔を置いて複数回撮影することが必要であるが、ここでいう所定の時間間隔とは、当該骨組織部位への造影剤の移行速度を計算することができる程度の時間間隔であればよく、特に限定されない。計算の迅速性や測定の正確性の観点からは一定の時間間隔でＭＲＩ画像を撮影することが望ましいが、時間間隔を一定とせず、ＭＲＩ画像を撮影した時間を当該ＭＲＩ画像とともに記録しておき、後に移行速度を計算する際に改めて考慮に入れる態様とすることも可能であり、この場合も所定の時間間隔であるとの表現に含まれる。なお判断可能な造影剤の移行速度を得るには、種々条件によって異なるが、概ね１０分程度の時間間隔を置いて５回程度測定を行えばよい。もちろんこれは適宜可変の値である。また、ＭＲＩ装置により撮影されたＭＲＩ画象は、ＭＲＩ装置１に接続された画像サーバに２転送され、画像サーバ２内のハードディスクなどの記録部に格納される（図１参照）。

また時系列データの処理を行い、当該部位における造影剤の移行速度を算出する場合には、特に限定されることなく様々な方法を採用できるが、例えば、時系列データを構成する各ＭＲＩ画像を複数の画素からなるものとし、その複数の画素各々における信号強度を求め、その信号強度がＭＲＩ画像の違い（時間の違い）に応じどの程度変化していくのかを求めて処理する方法が極めて有用である。

まず画像サーバ２は、ＭＲＩ装置１により取得したＭＲＩ画像をＭＲＩ画像データとして格納する。格納されたＭＲＩ画像データは、画素の位置データ、それに対応する信号強度データ、ＭＲＩ画像が撮影された時刻を示す時刻データを、ＭＲＩ画像を構成する画素数だけ含んで構成されている。これは時系列データを構成する複数のＭＲＩ画像それぞれに対して行われる（図４参照）。

次に、図３を用いて具体的に説明する。画像処理装置３は、画像サーバ２の記録手段から複数のＭＲＩ画像データを取得し、ハードディスク等の記録媒体であるＭＲＩ画像データ記録手段３０１に格納する。
ＭＲＩ時系列データ取得手段３０２は、複数のＭＲＩ画像データの間で同一位置にある画素の信号強度データをＭＲＩ時系列データとして取得し、格納する。なお、ＭＲＩ時系列データは造影剤の移行速度を計算するために必要なデータであるため、少なくとも画素の位置データ、複数の信号強度データ、および、その複数の信号強度データそれぞれに対応する時間データを、必要な画素数分含んで構成されている（図４参照）。ここでＭＲＩ時系列データ取得手段３０２は、ハードディスク等の記録媒体に記録されたプログラム、及び、そのプログラムによって取得される時系列データを記録するハードディスク等の記録媒体が該当する。またここでいう必要な画素数分とは、後に、変形性関節症等の骨・関節疾患であるか否かなどといった骨組織の状態を判断することが可能となる範囲として必要な画素数分をいい、ＭＲＩ画像を構成する画素数全部でも良いし、一部であっても良い（以下これら画素を、「必要な画素」という）。特に本発明により、変形性関節症の判断を行う場合には、その判断において重要な部分となる関節軟骨組織に該当する部分の一部のデータであることがより望ましい。なお一部の画素数分とする場合は、当該ＭＲＩ時系列データ取得手段に、予めその範囲の指定について入力を受け付ける機能を含ませることが有用である。

ここで、図４（ａ）、（ｂ）に、説明のため、複数のＭＲＩ画像データから時系列データを取得する際の概念的イメージ図を示す。
図４（ａ）で示されるように、それぞれのＭＲＩ画像データ６は、画素のｘ方向、ｙ方向の位置を示す画素の位置データと、その位置に対する信号強度を示す信号強度データｍ_ｘｙとをＭＲＩ画像を構成する画素の数だけ有しており、また、ＭＲＩ画像データ６にはその撮影された時刻に関する時刻データｔ_１が付されている（なお図４（ａ）では、説明のため位置データ及び信号強度データは一画素分のみ示している）。そしてＭＲＩ時系列データ取得手段３０２は、複数のＭＲＩ画像データから位置データが共通する各画素の信号強度データを抽出し、その画像に対応する時刻データを付すことで、時系列データを取得する。図４（ｂ）は取得した時系列データの構造を概念的に模式化したものであり、更にこれに画素の位置データが付されることとなる。かかる処理は必要な画素数分行われる。

なお、本実施形態では複数のＭＲＩ画像データから信号強度の変化量を定量して造影剤の移行速度を計算するため、可能な限りにおいて同一部位についてのＭＲＩ画像データである必要がある。しかしながら、所定の時間間隔を空けて撮影する必要から、各撮影の間において撮影場所のずれが多少生じることは否めない。従って、この多少のずれについては、得られた複数のＭＲＩ画像データの処理に先立ち（すなわち、造影剤の移行速度の計算が行われる前に）、撮影毎のずれを補正する位置補正手段３０７を採用して対応することが極めて有用である（図６参照）。その場合、補正後の画素の位置を同一位置の画素として以後処理することが望ましい。具体的には、例えば、周囲組織との間に大きなコントラスト差が得られ、かつ、形態把握が容易な部位（例えば軟骨下骨）を抽出し、はじめに撮影した画像を基準として各ＭＲＩ画像における当該部位（前記軟骨下骨）の位置のずれを修正することが好適である。従って、本発明において同一部位という場合には、全く同一の部位である場合を含むことはもちろんであるが、測定毎の誤差をも含む概念であり、また補正によって同一視できるに至った場合も含まれる。なお、位置補正手段３０７としては、ハードディスク等の記録媒体に記録されたプログラムやその補正を行った後に取得する補正後のＭＲＩ画像データを記録する記録媒体等が該当する。（なお、かかる補正が行われた場合には、以後「ＭＲＩ画像データ」を「補正後のＭＲＩ画像」と読み替えるものとする。）

そして、上記の処理に基づき造影剤の移行速度を上記必要な画素であるとされた画素各々に対して計算する（再びここで図３参照）。ここでは、造影剤の移行速度は、上記のように、移行速度を表すパラメータの１例として時定数を用いている。
本実施形態では、時定数データ取得手段３０３は、上記で得られたＭＲＩ時系列データから、信号強度データの変化率を時定数データとして上述の必要な画素各々に対して求め、格納する。なお、図５に時系列データをグラフ化したものを示す。時系列データに基づいて得られる時定数は、図５の時間に相当する。即ち、信号強度が変化する前の信号強度データと信号強度が平衡状態となった場合における信号強度データとの差を１００％の信号強度変化とした場合に、例えば１−（１／ｅ）の信号強度変化（約６３％）を示す時間を時定数とし、それに対応したデータを時定数データとする。またここで時定数データ取得手段３０３は、ハードディスク等の記録媒体に記録されたプログラム、さらには取得した時定数データを格納するハードディスク等の記録媒体によって構成されることが望ましい。

そして図３で示す加工ＭＲＩ画像データ取得手段３０４は、上記時定数データに応じた数値データを必要な画素各々に対して求め、それらを、例えば、最終の測定におけるＭＲＩ画像データの信号強度データに代入し、移行速度を表すパラメータとして時定数が画像に投影された加工画像（以下、「加工ＭＲＩ画像データ」という。）を作成し格納する。移行速度を表すパラメータ値の画像への投影（加工）は、例えば当該値に対応した色彩や輝度等を予め設定し、これに基づいて行うことができる。なお、ここでは最終測定におけるＭＲＩ画像データを基準として加工ＭＲＩ画像データを作成し格納することとしているが、最初の測定におけるＭＲＩ画像データ、中間のＭＲＩ画像データを基準として作成し、格納することができる。また、加工ＭＲＩ画像データ取得手段３０４は、上記各手段と同様に、ハードディスク等の記録媒体に記録されたプログラム、更には取得した加工ＭＲＩ画像データを格納するハードディスク等の記録媒体によって構成されることが望ましい。

判定手段３０５は、基準値との比較を行い骨組織の状態を判定する手段であり、例えば、上記で求めた時定数データを所定の基準データと比較し、算出された時定数データがその基準値よりも低い場合、即ち造影剤の移行速度が基準よりも速い場合には、変形性関節症である可能性が高いとの判定を行う。なお基準値としては、予め多数の測定対象者から早期の変形性関節症として把握される基準となるものであれば種々採用でき、例えば健常部位の概ね８０％の値を基準値とすることが可能である。なおこの場合健常部位としては、当該測定対象となる関節周辺のうち殆ど負担がかからず変形が起こりにくい部位を予め選択しておき、その周辺部位における時定数データの平均を採用することができ、その部位における平均値にくらべて８０％以下の時定数データを示すものがあるか否かで判断することも有用である。もちろんこの場合において、健常部位についての選択、入力を受け付ける機能を手段に持たせることは有用である。

表示制御手段３０６は、加工ＭＲＩ画像データを表示装置であるモニタ４又はプリンタ５へ出力し、加工ＭＲＩ画像を表示若しくは印刷する。なお、上記の判定処理において、基準値との比較を画像表示に基づいて目視によって判断することのみを必要とする場合は、基準データとの比較を行う判定処理（及びそれに関連する手段）が省略可能であり、表示制御手段３０６は加工ＭＲＩ画像データだけをモニタ４又はプリンタ５に出力する構成としても良い。
また、本発明の上記画像処理方法を含むプログラムを、コンピュータに実行させるための画像処理プログラムとして、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておき、適宜コンピュータを用いて前記のプログラムを実行させることにより、本発明の画像処理方法および本発明の判断方法を実施することも可能である。
以上の通り、本発明によれば、変形性関節症等の骨・関節疾患を早期の段階で診断することができる画像処理装置、画像処理方法を提供することができる。

以下、本発明の実施例につき説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
（実施例１）
本実施例では膝蓋大腿関節の変形性関節症の危険因子である右膝習慣性膝蓋骨脱臼を有する患者を被検体とし、本発明の上記画像処理装置を用いて効果を検証した。
まず既存の骨の形態的変化を伴う変形性関節症の有無を診断するため、右膝蓋大体関節についてＸ線検査を行った。この結果、同部位に明らかな変形性関節症は観察されなかった。図７にそのＸ線検査結果を示す。

次に、ガドリニウム製剤を０．２ｍｍｏｌ／ｋｇの投与量で静脈内に投与し、投与後直後、及び１０分毎にＴ１強調画像のＭＲＩ装置による撮影を全部で５回行った。この結果得られた時系列ＭＲＩ画像データを本発明の画像処理装置により処理し、各軟骨部位別の造影剤の時定数を画像化し、図８の加工ＭＲＩ画像を得た。図８から明らかなように、膝蓋骨内側関節軟骨において造影剤の移行速度の促進が観測された。

また、疾患部の時定数は健常部位における時定数の約６５％であり、早期の変形性関節症であることが分かった。なお、図９に変形性関節症でない場合の結果を示すが、これと比べて明らかに造影剤の移行速度に促進が生じていることが分かる。
したがって、本発明により、早期の段階で変形性関節症を診断することができた。

（実施例２）
本実施例は、以下に説明する点を除きほぼ実施例１と同様に測定を行った。
本実施例では、危険因子として左膝反復性膝蓋骨脱臼を有する患者を被検体（体重５０ｋｇ）とした。
まず既存の骨の形態的変化を伴う変形性関節症の有無を診断するため、左膝蓋大腿関節についてＸ線検査を行った。この結果、同部位に明らかな変形性関節症は観察されなかった。図１０にそのＸ線検査結果を示す。

次に、ガドリニウム製剤を０．２ｍｍｏｌ／ｋｇの投与量で投与し、投与後、直後及び１０分毎にＴ１強調画像のＭＲＩ装置による撮影を全部で５回行った。この結果得られたＭＲＩ画像を本発明の上記画像処理装置により処理し、各軟骨部位別の造影剤の時定数を画像化し、図１１の加工ＭＲＩ画像を得た。図１１から明らかなように、膝蓋骨内側関節軟骨において造影剤の移行速度の促進が観測された。
また、疾患部の時定数は健常部の約７５％であり、早期の変形性関節症であることが分かった。
これにより、早期の段階で変形性関節症を診断することができた。

本発明による骨組織の状態の判断方法、ならびに画像処理装置および画像処理方法は、変形性関節症等の骨・関節疾患を早期の段階で判断するために用いられる医療用画像処理装置や医療用画像処理ソフトウェアなどへの応用が期待される。

本発明によるＭＲＩ画像処理システムの一態様を示す図。 本発明の一実施態様の流れを示すブロック図。 本発明の画像処理装置の一態様を示すブロック図。 （ａ）複数のＭＲＩ画像データからＭＲＩ時系列データを取得する際の概念的イメージ図。 （ｂ）時系列データの構造を示す概念的ブロック図。 時系列データから時定数データを取得する場合の説明図。 位置補正手段備えた本発明の画像処理装置の一態様を示すブロック図。 実施例１における被検体のＸ線検査結果を示す図。 実施例１における被検体に対する本発明の画像処理装置による処理結果を示す図。 被検体が変形性関節症でない場合の本発明の画像処理装置による処理結果を示す比較図。 実施例２における被検体のＸ線検査結果を示す図。 実施例２における被検体に対する本発明の画像処理装置による処理結果を示す図。

符号の説明

１…ＭＲＩ装置
２…画像サーバ
３…コンピュータ
４…モニタ
５…プリンタ
６…ＭＲＩ画像データ
３０１…ＭＲＩ画像データ記録手段
３０２…ＭＲＩ時系列データ取得手段
３０３…時定数データ取得手段
３０４…加工ＭＲＩ画像データ取得手段
３０５…判定手段
３０６…表示制御手段
３０７…位置補正手段

Claims (18)

1. 造影剤を注入した被検体の骨組織の同一部位を経時的にスキャンしたことにより得た時系列データに基づいて、造影剤の前記部位への移行速度を表すパラメータを算出する手段を備えた、造影剤の骨組織への移行速度に基づいて変形性関節症を判断するための画像処理装置。
2. 造影剤の移行速度を表すパラメータの算出前に、骨組織の同一部位を経時的にスキャンしたことにより得た時系列データの位置のずれを補正する手段を備えた、請求項１に記載の画像処理装置。
3. 算出された移行速度を表すパラメータの値を同一部位の画像に投影した加工画像を、作成し表示する手段を備えた、請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. さらに、同一被検体の健常な骨組織部位への造影剤の移行速度を表すパラメータの値と、目的とする骨組織部位への造影剤の移行速度を表すパラメータの値とを比較することにより、前記目的部位の変形性関節症を判定する手段を備えた、請求項１〜３のいずれかに記載の画像処理装置。
5. 移行速度を表すパラメータが、造影剤の骨組織への移行が検出され始めてから、同一部位において造影剤の移行が一定の程度まで達するのに要した時間を表す時定数である、請求項１〜４のいずれかに記載の画像処理装置。
6. 時系列データが、磁気共鳴イメージング装置によりスキャンされた画像データである、請求項１〜５のいずれかに記載の画像処理装置。
7. 造影剤がガドリニウム製剤である、請求項１〜６のいずれかに記載の画像処理装置。
8. 骨組織が関節軟骨組織である、請求項１〜７のいずれかに記載の画像処理装置。
9. 造影剤を注入した被検体の骨組織の同一部位を経時的にスキャンしたことにより得た時系列データに基づいて、前記部位における造影剤の移行速度を表すパラメータを算出するステップを含み、かつ、包含されるすべてのステップが画像処理装置によって実行されるものである、造影剤の骨組織への移行速度に基づいて変形性関節症を判断するための画像処理方法。
10. 造影剤の移行速度を表すパラメータの算出前に、骨組織の同一部位を経時的にスキャンしたことにより得た時系列データの位置のずれを補正するステップを含む、請求項９に記載の画像処理方法。
11. 算出された移行速度を表すパラメータの値を同一部位の画像に投影した加工画像を、作成し表示するステップを含む、請求項９または１０に記載の画像処理方法。
12. さらに、同一被検体の健常な骨組織部位への造影剤の移行速度を表すパラメータの値と、目的とする骨組織部位への造影剤の移行速度を表すパラメータの値とを比較することにより、前記目的部位の変形性関節症を判定するステップを含む、請求項９〜１１のいずれかに記載の画像処理方法。
13. 移行速度を表すパラメータが、造影剤の骨組織への移行が検出され始めてから、同一部位において造影剤の移行が一定の程度まで達するのに要した時間を表す時定数である、請求項９〜１２のいずれかに記載の画像処理方法。
14. 時系列データが、磁気共鳴イメージング装置によりスキャンされた画像データである、請求項９〜１３のいずれかに記載の画像処理方法。
15. 造影剤がガドリニウム製剤である、請求項９〜１４のいずれかに記載の画像処理方法。
16. 骨組織が関節軟骨組織である、請求項９〜１５のいずれかに記載の画像処理方法。
17. 請求項９〜１６のいずれかに記載の画像処理方法を実行させる画像処理プログラムを記録していることを特徴とする、コンピュータで読み取り可能な記録媒体。
18. 造影剤の骨組織への移行速度に基づいて骨組織の状態を判断するために、コンピュータを、請求項１〜８のいずれかに記載の画像処理装置として機能させるためのプログラム。