JP6229275B2 - Trabecular bone analyzer - Google Patents
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Description
本発明は、被検体の骨梁を解析する骨梁解析装置に関し、特に被検体の放射線透過画像を取得して放射線透過画像の解析を行うことで骨梁解析を実行する骨梁解析装置に関する。 The present invention relates to a trabecular analyzer for analyzing a trabecular bone of a subject, and more particularly to a trabecular analyzer for executing a trabecular analysis by acquiring a radiographic image of a subject and analyzing the radiographic image.
骨梁とは、骨の内部の海綿質を構成する細長状の構造である。この骨梁が骨の内部で充実しているかを知ることで被検体Mの健康の診断や疾病の診断ができる。また、被検体Mの骨梁を解析すれば被検体Mの骨強度も知ることができる(例えば、特許文献1参照)。 A trabecular bone is an elongated structure that forms the sponge within the bone. Knowing whether the trabecular bone is solid inside the bone makes it possible to diagnose the health of the subject M and diagnose the disease. Further, by analyzing the trabecular bone of the subject M, the bone strength of the subject M can also be known (see, for example, Patent Document 1).
従来の骨梁解析手法について説明する。従来の骨梁解析装置50は、図16に示すように、被検体Mを載置する天板52と、天板52の上側に設けられている放射線源53と、天板52の下側に設けられている検出器54とを備えている。骨梁解析を行うには、図16の様な装置を用いて、断層撮影を行い、取得された断層画像に骨梁解析が施される。
A conventional trabecular analysis method will be described. As shown in FIG. 16, the conventional
従来構成における骨梁解析の具体的手法について説明する。従来構成によれば、骨梁解析に先立って、放射線源53と検出器54とを被検体Mに対して移動させながら撮影を行うことにより、被検体Mの断層画像が取得が行われる。そして、取得された断層画像に写り込む骨梁の解析が実行される。
A specific method of trabecular analysis in the conventional configuration will be described. According to the conventional configuration, the tomographic image of the subject M is acquired by performing imaging while moving the
しかしながら、上述のような従来構成によれば、次のような問題点がある。
すなわち、従来構成の骨梁解析装置では、経時的な骨の変化を正確に知ることが難しいという問題点がある。
However, the conventional configuration as described above has the following problems.
That is, the conventional trabecular bone analyzer has a problem that it is difficult to accurately know changes in bone over time.
骨粗鬆症などの治療は、長い時間を必要とする。したがって、骨粗鬆症などを治療するには投薬などの治療の効果を長期に亘り観察しなければならない。すなわち、骨梁解析を数ヶ月ごとに繰り返して被検体Mの骨梁がどのように変化するかを観察する必要がある。 Treatments such as osteoporosis require a long time. Therefore, in order to treat osteoporosis and the like, the effect of treatment such as medication must be observed over a long period of time. That is, it is necessary to observe how the trabecular bone of the subject M changes by repeating the trabecular analysis every several months.
正確な骨梁の経時観察には、被検体Mの骨の中のある定まった裁断面について骨梁解析を行う必要がある。つまり、骨梁解析をするときの裁断面は、前回の骨梁解析をしたときの裁断面と一致させる必要があるのである。骨梁解析をするごとに裁断面が変われば、骨の同じ部分について観察をしていることにならず、骨梁の正確な経時観察ができないからである。 In order to accurately observe the trabecula over time, it is necessary to perform trabecular analysis on a predetermined cut surface in the bone of the subject M. That is, the cut surface when performing the trabecular analysis needs to coincide with the cut surface when performing the previous trabecular analysis. This is because if the cut surface changes each time the trabecular analysis is performed, the same part of the bone is not observed, and the trabecular bone cannot be accurately observed over time.
骨梁の経時観察に亘って裁断面を一定とするには、単に、裁断面を平行移動させて前回解析に係る裁断面と一致させればいいのではないかとも思われる。しかしながら、この方法では、裁断面を一定とすることは難しい。撮影を行う度に被検体Mの姿勢が少しずつ違うからである。 In order to make the cut surface constant throughout the observation of the trabecular bone, it seems that it is only necessary to translate the cut surface to match the cut surface according to the previous analysis. However, with this method, it is difficult to make the cut surface constant. This is because the posture of the subject M is slightly different every time imaging is performed.
被検体Mを撮影するには、被検体Mを天板に載置することになる。このとき、被検体Mの骨と天板との位置関係は撮影の度に異なる。特に、前回の撮影と今回の撮影との間で被検体Mの骨が天板に対して回転してずれた場合、裁断面を一定にするのはかなり難しい。従来装置は、ある定まった平面の断層画像しか生成できないからである。 In order to image the subject M, the subject M is placed on the top board. At this time, the positional relationship between the bone of the subject M and the top plate is different every time imaging is performed. In particular, when the bone of the subject M rotates and shifts with respect to the top plate between the previous imaging and the current imaging, it is quite difficult to make the cut surface constant. This is because the conventional apparatus can only generate a tomographic image of a certain plane.
すなわち、前回の診断と今回の診断との間で被検体Mの骨が天板に対して回転するように移動した場合、骨梁の経時変化を正確に知るには、前回の診断に係る裁断面を骨の回転に合わせて裁断面を回転させなければならない。しかし、従来装置によれば、撮影の度に裁断面を回転させるような構成となっていない。 In other words, when the bone of the subject M is moved so as to rotate with respect to the top plate between the previous diagnosis and the current diagnosis, in order to accurately know the temporal change of the trabecular bone, the cutting according to the previous diagnosis is performed. The cross section must be rotated in accordance with the rotation of the bone. However, according to the conventional apparatus, it is not configured to rotate the cut surface at every photographing.
従って、従来装置では、前回の診断と今回の診断との間で断層画像の裁断面とを一致させることができず、骨梁の経時観察を正確にすることができない。 Therefore, in the conventional apparatus, the cut surface of the tomographic image cannot be matched between the previous diagnosis and the current diagnosis, and the temporal observation of the trabecular bone cannot be made accurate.
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、断層画像の骨梁解析を行う骨梁解析装置において、正確な骨梁の経時観察が可能な骨梁解析装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a trabecular analysis device capable of accurately observing a trabecular bone over time in a trabecular analysis device that performs trabecular analysis of a tomographic image. It is in.
本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る骨梁解析装置は、放射線を照射する放射線源と、放射線源を被検体に対し移動させる放射線源移動手段と、放射線源移動手段を制御する放射線源移動制御手段と、被検体を透過した放射線を検出する検出手段と、検出手段を被検体に対し移動させる検出器移動手段と、検出器移動手段を制御する検出器移動制御手段と、検出手段の出力を基に画像を生成する画像生成手段と、放射線源および検出手段を被検体に対して移動させながら連写された画像を基に被検体を載置する天板に対して任意の傾斜角度だけ傾斜した断層画像であるオブリーク画像を生成するオブリーク画像生成手段と、オブリーク画像の裁断面が以前の骨梁解析時に骨梁解析がなされた解析済断層画像と同一の平面となる傾斜角度を入力する入力手段と、当該傾斜角度に対応するオブリーク画像を基に骨梁の状態を定量するデータを算出する骨梁解析手段とを備えることを特徴とするものである。
The present invention has the following configuration in order to solve the above-described problems.
That is, the trabecular bone analyzer according to the present invention includes a radiation source for irradiating radiation, a radiation source moving means for moving the radiation source relative to the subject, a radiation source movement control means for controlling the radiation source moving means, A detection means for detecting radiation that has passed through the specimen, a detector movement means for moving the detection means relative to the subject, a detector movement control means for controlling the detector movement means, and an image based on the output of the detection means A tomographic image tilted by an arbitrary tilt angle with respect to the top plate on which the subject is placed based on the image generation means to be generated and images continuously taken while moving the radiation source and the detection means relative to the subject. input means for inputting an oblique image generating means for generating a certain oblique image, the inclination angle of trabecular analysis is parsed tomographic image and the same plane was made at the cut surface of the oblique image previous trabecular analysis And it is characterized in that it comprises a trabecular analyzing means for calculating data to quantify the state of the trabecular based on oblique image corresponding to the inclination angle.
[作用・効果]本発明に係る骨梁解析装置は、以前に骨梁解析がなされた被検体に対して新たに骨梁解析をすることにより、骨梁の経時的変化を解析することができる。本発明の骨梁解析装置はこの目的を確実に達成する必要性から以前の骨梁解析時に骨梁解析がなされた解析済断層画像における被検体の骨の断面と同一の平面が裁断面となっている断層画像であるオブリーク画像を生成するオブリーク画像生成手段を備え、このオブリーク画像に対して骨梁解析を行う構成となっている。この様な構成とすることで、前回と今回とで骨梁解析の条件を一致させることができる。 [Operation / Effect] The trabecular bone analysis apparatus according to the present invention can analyze temporal changes of the trabecular bone by newly performing trabecular analysis on a subject that has been subjected to trabecular analysis previously. . In the trabecular bone analysis apparatus of the present invention, the same plane as the cross section of the subject's bone in the analyzed tomographic image in which the trabecular analysis was performed at the time of the previous trabecular analysis is a cut surface because it is necessary to reliably achieve this object. An oblique image generation means for generating an oblique image that is a tomographic image is provided, and trabecular analysis is performed on the oblique image. By adopting such a configuration, the condition of trabecular analysis can be matched between the previous time and the current time.
すなわち、前回の骨梁解析と今回の骨梁解析との間で被検体の骨が装置に対して回転するように移動した場合でも、本発明の装置によれば、今回解析の裁断面を骨の回転に合わせて回転させて、今回解析における解析を行う断面を前回解析の断面に一致させることができる。これにより、経時的な骨の変化を正確に知ることができる骨梁解析装置が提供できる。 That is, even when the subject's bone moves so as to rotate relative to the apparatus between the previous trabecular analysis and the current trabecular analysis, according to the apparatus of the present invention, It is possible to make the cross section to be analyzed in the current analysis coincide with the cross section of the previous analysis by rotating in accordance with the rotation of. As a result, a trabecular bone analyzer that can accurately know changes in bone over time can be provided.
本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとってもよい。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention may take the following configurations.
すなわち、本発明に係る骨梁解析装置は、放射線を照射する放射線源と、放射線源を被検体に対し移動させる放射線源移動手段と、放射線源移動手段を制御する放射線源移動制御手段と、被検体を透過した放射線を検出する検出手段と、検出手段を被検体に対し移動させる検出器移動手段と、検出器移動手段を制御する検出器移動制御手段と、検出手段の出力を基に画像を生成する画像生成手段と、放射線源および検出手段を被検体に対して移動させながら連写された画像を基に被検体を載置する天板に対して任意の傾斜角度だけ傾斜した断層画像であるオブリーク画像を生成するオブリーク画像生成手段と、オブリーク画像を基に骨梁の状態を定量するデータを算出する骨梁解析手段とを備え、オブリーク画像生成手段は、複数の断層画像に写り込んだ特徴的な点を基にオブリーク画像と断層画像との傾斜角度を決定することを特徴とするものである。 That is, the trabecular bone analyzer according to the present invention includes a radiation source for irradiating radiation, a radiation source moving means for moving the radiation source relative to the subject, a radiation source movement control means for controlling the radiation source moving means, A detection means for detecting radiation that has passed through the specimen, a detector movement means for moving the detection means relative to the subject, a detector movement control means for controlling the detector movement means, and an image based on the output of the detection means A tomographic image tilted by an arbitrary tilt angle with respect to the top plate on which the subject is placed based on the image generation means to be generated and images continuously taken while moving the radiation source and the detection means relative to the subject. An oblique image generation means for generating a certain oblique image, and a trabecular analysis means for calculating data for quantifying the condition of the trabecular bone based on the oblique image, the oblique image generation means includes a plurality of tomographic images. It is characterized in determining the angle of inclination of the oblique based on elaborate's characteristic point-through image and the tomographic image.
[作用・効果]本発明に係る骨梁解析装置において、オブリーク画像生成手段は、複数の断層画像に写り込んだ特徴的な点を基にオブリーク画像と断層画像との傾斜角度を決定する。この様に構成すれば、術者が入力をしなくてもオブリーク画像を自動的に生成することができる。従って撮影の煩雑さが抑制された骨梁解析装置が提供できる。 [Operation / Effect] In the trabecular bone analysis apparatus according to the present invention, the oblique image generation means determines the inclination angle between the oblique image and the tomographic image based on characteristic points reflected in the plurality of tomographic images. If comprised in this way, an oblique image can be automatically produced | generated, even if an operator does not input. Therefore, it is possible to provide a trabecular bone analysis device in which the complexity of photographing is suppressed.
また、上述の骨梁解析装置において、オブリーク画像生成手段が生成するオブリーク画像と断層画像との傾斜角度の調節の指示を入力させる入力手段を備えればより望ましい。 Further, it is more preferable that the trabecular bone analyzing apparatus includes an input unit that inputs an instruction to adjust the inclination angle between the oblique image and the tomographic image generated by the oblique image generating unit.
[作用・効果]上述の構成は、本発明のより具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、オブリーク画像生成手段が生成するオブリーク画像と断層画像との傾斜角度の調節の指示を入力させる入力手段が備えられていれば、術者が自由に断層画像を回転させてオブリーク画像を生成することができるのでより確実にオブリーク画像の裁断面を前回解析の裁断面と一致させることができる。 [Operation / Effect] The above-described configuration shows a more specific configuration of the present invention. That is, if an input means for inputting an instruction to adjust the inclination angle between the oblique image and the tomographic image generated by the oblique image generating means is provided, the surgeon freely rotates the tomographic image to generate the oblique image. Therefore, the cut surface of the oblique image can be matched with the cut surface of the previous analysis more reliably.
また、上述の骨梁解析装置において、特徴的な点は、骨の輪郭形状のうちの特徴的な点であることがより望ましい。 In the trabecular bone analyzing apparatus described above, the characteristic point is more preferably a characteristic point in the contour shape of the bone.
[作用・効果]この様に構成すれば、術者が入力をしなくてもオブリーク画像を自動的に生成することができる。従って撮影の煩雑さが抑制された骨梁解析装置が提供できる。また、骨の輪郭形状のうちの特徴的な点に基づいてオブリーク画像と断層画像との傾斜角度を決定するので、当該傾斜角度の決定をより迅速に実行できる。 [Operation / Effect] With this configuration, an oblique image can be automatically generated without any input from the operator. Therefore, it is possible to provide a trabecular bone analysis device in which the complexity of photographing is suppressed. In addition, since the inclination angle between the oblique image and the tomographic image is determined based on a characteristic point in the contour shape of the bone, the inclination angle can be determined more quickly.
また、上述の骨梁解析装置において、骨梁解析手段は、複数の断層画像に写り込んだ特徴的な点を基にオブリーク画像上の骨梁解析を行う領域である解析範囲を決定すればより望ましい。 Further, in the above trabecular bone analysis apparatus, the trabecular bone analysis means may determine the analysis range that is a region for performing trabecular analysis on the oblique image based on the characteristic points reflected in the plurality of tomographic images. desirable.
[作用・効果]上述の構成は、本発明のより具体的な構成を示すものとなっている。骨梁解析手段は、複数の断層画像に写り込んだ特徴的な点を基にオブリーク画像上の骨梁解析を行う領域である解析範囲を決定すれば、骨の全体像について解析を行わなくても骨梁解析が可能となり、解析速度が速い骨梁解析装置が提供できる。 [Operation / Effect] The above-described configuration shows a more specific configuration of the present invention. The trabecular analysis means determines the analysis range, which is the region for performing trabecular analysis on the oblique image, based on the characteristic points shown in the multiple tomographic images. Therefore, trabecular analysis can be performed, and a trabecular analysis device having a high analysis speed can be provided.
また、上述の骨梁解析装置において、オブリーク画像生成手段は、トリリニア補間法によりオブリーク画像を生成すればより望ましい。 In the above-described trabecular bone analysis apparatus, it is more preferable that the oblique image generation means generates an oblique image by a trilinear interpolation method.
[作用・効果]上述の構成は、本発明のより具体的な構成を示すものとなっている。オブリーク画像生成手段がトリリニア補間法によりオブリーク画像を生成すれば、解析速度が速い骨梁解析装置が提供できる。 [Operation / Effect] The above-described configuration shows a more specific configuration of the present invention. If the oblique image generation means generates an oblique image by the trilinear interpolation method, a trabecular bone analysis apparatus having a high analysis speed can be provided.
また、上述の骨梁解析装置において、オブリーク画像生成手段は、トリキュービック補間法によりオブリーク画像を生成すればより望ましい。 In the above-described trabecular bone analysis apparatus, it is more preferable that the oblique image generation means generates an oblique image by a tricubic interpolation method.
[作用・効果]上述の構成は、本発明のより具体的な構成を示すものとなっている。オブリーク画像生成手段がトリキュービック補間法によりオブリーク画像を生成すれば、より信頼性の高い骨梁解析が行える骨梁解析装置が提供できる。 [Operation / Effect] The above-described configuration shows a more specific configuration of the present invention. If the oblique image generation means generates an oblique image by the tricubic interpolation method, a trabecular analysis device capable of performing a more reliable trabecular analysis can be provided.
また、上述の骨梁解析装置は、以前に骨梁解析がなされた被検体に対して新たに骨梁解析をすることにより、骨梁の経時的変化を解析する装置であり、オブリーク画像生成手段が生成するオブリーク画像の裁断面は、以前の骨梁解析時に骨梁解析がなされた解析済断層画像における被検体の骨の断面と同一の平面となっていればより望ましい。 Further, the trabecular bone analyzing apparatus described above is an apparatus for analyzing temporal changes of the trabecular bone by newly performing trabecular analysis on a subject that has been subjected to trabecular analysis before, and an oblique image generating means It is more desirable that the oblique section of the generated oblique image is the same plane as the cross section of the subject's bone in the analyzed tomographic image that has been subjected to trabecular analysis during the previous trabecular analysis.
[作用・効果]上述の構成は、本発明のより具体的な構成を示すものとなっている。上述の装置のオブリーク画像生成手段は、以前の断層画像の断層面とオブリーク画像の断層面とを一致させることができるので、より確実に被検体の経時変化を追跡することができる骨梁解析装置が提供できる。 [Operation / Effect] The above-described configuration shows a more specific configuration of the present invention. Since the oblique image generation means of the above-described apparatus can match the tomographic plane of the previous tomographic image and the tomographic plane of the oblique image, the trabecular bone analyzing apparatus can more reliably track the temporal change of the subject. Can be provided.
本発明に係る骨梁解析装置は、以前に骨梁解析がなされた被検体に対して新たに骨梁解析をすることにより、骨梁の経時的変化を解析するのを目的としている。本発明の骨梁解析装置はこの目的を確実に達成する必要性から以前の骨梁解析時に骨梁解析がなされた解析済断層画像の裁断面における被検体の骨の断面と同一の平面が裁断面となっているオブリーク画像に対して骨梁解析を行う構成となっている。これにより、前回の骨梁解析と今回の骨梁解析との間で被検体の骨が装置に対して回転するように移動した場合でも、今回解析における解析を行う断面を前回解析の断面に一致させることができる。これにより、経時的な骨の変化を正確に知ることができる骨梁解析装置が提供できる。 The trabecular bone analyzer according to the present invention is intended to analyze a temporal change of a trabecular bone by newly performing a trabecular analysis on a subject for which trabecular analysis has been performed previously. The trabecular bone analysis apparatus according to the present invention cuts the same plane as the cross section of the subject's bone in the cut surface of the analyzed tomographic image that has been subjected to trabecular analysis at the time of previous trabecular analysis from the necessity of reliably achieving this object. The trabecular analysis is performed on the oblique image which is a surface. As a result, even if the subject's bone moves so as to rotate relative to the device between the previous trabecular analysis and the current trabecular analysis, the cross section to be analyzed in this analysis matches the cross section in the previous analysis Can be made. As a result, a trabecular bone analyzer that can accurately know changes in bone over time can be provided.
次に、本発明に係る骨梁解析装置の実施例について図面を参照しながら説明する。なお、実施例におけるX線は、本発明の構成の放射線に相当する。なお、FPDは、フラットパネル型X線検出器(フラット・パネル・ディテクタ)の略である。 Next, an embodiment of a trabecular bone analyzer according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the X-ray in an Example is corresponded to the radiation of the structure of this invention. Note that FPD is an abbreviation for flat panel X-ray detector (flat panel detector).
図1は、実施例1に係る骨梁解析装置の構成を説明する機能ブロック図である。図1に示すように、実施例1に係る骨梁解析装置1は、X線断層撮影の対象である被検体Mを載置する天板2と、天板2の上部(天板2の1面側)に設けられた被検体Mに対してコーン状のX線ビームを照射するX線管3と、天板2の下部(天板の他面側)に設けられ、被検体Mを透過したX線を検出するFPD4と、コーン状のX線ビームの中心軸とFPD4の中心点とが常に一致する状態でX線管3とFPD4との各々を被検体Mの関心部位を挟んで互いに反対方向に同期移動させる同期移動機構7と、これを制御する同期移動制御部8と、FPD4のX線を検出するX線検出面を覆うように設けられた散乱X線を吸収するX線グリッド5とを備えている。この様に、天板2は、X線管3とFPD4とに挟まれる位置に配置されている。X線管3は、本発明の放射線源に相当し、FPD4は、本発明の放射線検出手段に相当する。X線管3は、本発明の放射線源に相当し、FPD4は、本発明の検出手段に相当する。
FIG. 1 is a functional block diagram illustrating the configuration of the trabecular bone analyzer according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the
同期移動機構7は、X線管3を被検体Mに対して体軸方向Aに移動させるX線管移動機構7aと、FPD4を被検体Mに対して体軸方向Aに移動させるFPD移動機構7bとを備えている。また、同期移動制御部8は、X線管移動機構7aを制御するX線管移動制御部8aとFPD移動機構7bを制御するFPD移動制御部8bとを備えている。X線管移動機構7aは、本発明の放射線源移動手段に相当し、FPD移動機構7bは、本発明の検出器移動手段に相当する。なお、X線管移動制御部8aは、本発明の放射線源移動制御手段に相当し、FPD移動制御部8bは、本発明の検出器移動制御手段に相当する。
The
X線管3は、X線管制御部6の制御にしたがってコーン状でパルス状のX線ビームを被検体Mに対して繰り返し照射する構成となっている。このX線管3には、X線ビームを角錐となっているコーン状にコリメートするコリメータが付属している。そして、このX線管3と、FPD4はX線透過画像を撮像する撮像系3,4を生成している。
The X-ray tube 3 is configured to repeatedly irradiate the subject M with a cone-shaped and pulsed X-ray beam according to the control of the X-ray tube control unit 6. The X-ray tube 3 is provided with a collimator that collimates the X-ray beam into a cone shape that is a pyramid. The X-ray tube 3 and the
同期移動機構7は、X線管3とFPD4とを同期させて移動させる構成となっている。この同期移動機構7は、同期移動制御部8の制御にしたがって被検体Mの体軸方向Aに平行な直線軌道(天板2の長手方向)に沿ってX線管3を直進移動させる。このX線管3とFPD4との移動方向は、天板2の長手方向に一致している。しかも、検査中、X線管3の照射するコーン状のX線ビームは、常に被検体Mの関心部位に向かって照射されるようになっており、このX線照射角度は、X線管3の角度を変更することによって、たとえば初期角度−20°から最終角度20°まで変更される。この様なX線照射角度の変更は、X線管傾斜機構9が行う。X線管傾斜制御部10は、X線管傾斜機構9を制御する目的で設けられている。
The
そして、さらに実施例1に係る骨梁解析装置1は、各制御部6,8,10を統括的に制御する主制御部25と、断層画像Dを表示する表示部27とを備えている。この主制御部25は、CPUによって構成され、各種のプログラムを実行することにより各制御部6,8,10および後述の各部11,12,13,14を実現している。記憶部23は、X線管3の制御に関わるパラメータなどの骨梁解析装置1の制御に関するデータの一切を記憶する。操作卓26は、術者の骨梁解析装置1に対する各操作を入力させるものである。操作卓26は、本発明の入力手段に相当する。
The
また、同期移動機構7は、上述のX線管3の直進移動に同期して、天板2の下部に設けられたFPD4を被検体Mの体軸方向A(天板2の長手方向)に直進移動させる。そして、その移動方向は、X線管3の移動方向と反対方向となっている。つまり、X線管3が移動することによってX線管3の焦点の位置と照射方向が変化するコーン状のX線ビームは、常にFPD4のX線検出面の全面で受光される構成となっている。このように、一度の検査において、FPD4は、X線管3と互いに反対方向に同期して移動しながら、たとえば74枚の透視画像P0を取得するようになっている。具体的には、撮像系3,4は、実線の位置を初期位置として、破線で示した位置を介して、図1に示した一点鎖線で示す位置まで対向移動する。すなわち、X線管3とFPD4の位置を変化させながら複数のX線透過画像が撮影されることになる。ところで、コーン状のX線ビームは常にFPD4のX線検出面の全面で受光されるので、撮影中コーン状のX線ビームの中心軸は、常にFPD4の中心点と一致している。また、撮影中、FPD4の中心は、直進移動するが、この移動はX線管3の移動の反対方向となっている。つまり、体軸方向AにX線管3とFPD4とを同期的、かつ互いに反対方向に移動させる構成となっている。図1における符号Sは被検体Mの体側方向を表している。
Further, the
すなわち、同期移動機構7は、X線管3を天板2の長手方向における一端側に向けて移動させるのに同期してFPD4を天板2の長手方向における他端側に向けて移動させるような動作をする。
That is, the
また、FPD4の後段には、そこから出力される検出信号を基に透視画像P0を生成する画像生成部11が備えられており(図1参照),この画像生成部11の更に後段には、透視画像P0を合成して断層画像Dを生成する断層画像生成部12とを備えている。画像生成部11は、本発明の画像生成手段に相当し、断層画像生成部12は、本発明の断層画像生成手段に相当する。
Further, an
続いて、実施例1に係る骨梁解析装置1の断層画像の取得原理について説明する。図2は、実施例1に係るX線撮影装置の断層画像の取得方法を説明する図である。例えば、天板2に平行な(鉛直方向に対して水平な)仮想平面(基準裁断面MA)について説明すると、図2に示すように、基準裁断面MAに位置する点P,Qが、常にFPD4のX線検出面の不動点p,qのそれぞれに投影されるように、X線管3によるコーン状のX線ビームBの照射方向に合わせてFPD4をX線管3の反対方向に同期移動させながら一連の透視画像P0が画像生成部11にて生成される。一連の透視画像P0には、被検体Mの投影像が位置を変えながら写り込んでいる。そして、この一連の透視画像P0を断層画像生成部12にて再構成すれば、基準裁断面MAに位置する像(たとえば、不動点p,q)が集積され、X線断層画像としてイメージングされることになる。一方、基準裁断面MAに位置しない点Iは、FPD4における投影位置を変化させながら一連の被検体画像に点iとして写り込んでいる。この様な点iは、不動点p,qとは異なり、断層画像生成部12でX線透過画像を重ね合わせる段階で像を結ばずにボケる。このように、一連の透視画像P0の重ね合わせを行うことにより、被検体Mの基準裁断面MAに位置する像のみが写り込んだX線断層画像が得られる。このように、透視画像P0を単純に重ね合わせると、基準裁断面MAにおける断層画像Dが得られる。
Next, the principle of acquiring a tomographic image of the
さらに、断層画像生成部12の設定を変更することにより、基準裁断面MAに水平な任意の裁断面においても、同様な断層画像を得ることができる。撮影中、FPD4において上記点iの投影位置は移動するが、投影前の点Iと基準裁断面MAとの離間距離が大きくなるにしたがって、この移動速度は増加する。これを利用して、取得された一連の被検体画像を所定のピッチで体軸方向Aにずらしながら再構成を行うようにすれば、基準裁断面MAに平行な裁断面における断層画像Dが得られる。このような一連の被検体画像の再構成は、断層画像生成部12が行う。
Further, by changing the setting of the tomographic
断層画像生成部12の実際的な動作を説明する。断層画像生成部12には、X線管3およびFPD4を被検体Mに対して移動させながら連写された透視画像P0が画像生成部11より送られてきている。断層画像生成部12は、この一連の透視画像P0を基に、裁断面が基準裁断面MAに平行な断層画像Dを複数枚生成する。生成された断層画像Dの裁断面は、図3に示すように互いに平行となっており、天板2とも平行となっている。このとき取得される複数枚の断層画像Dのセットは、被検体内部の構造を3次元的に表した被検体Mの3次元像であると捉えることもできる。
A practical operation of the tomographic
オブリーク画像生成部13には、断層画像生成部12が生成した複数枚の断層画像Dが送出される。オブリーク画像生成部13は、この複数枚の断層画像Dを基にオブリーク画像Oblを生成する。このオブリーク画像Oblについて説明する。オブリーク画像Oblは、被検体Mをある裁断面で切断したときの断層画像である。このオブリーク画像Oblが先程登場した断層画像Dとは異なる点は、図4に示すように、オブリーク画像Oblの裁断面が天板2および断層画像Dの裁断面と平行となっていないことである。このようなオブリーク画像Oblは、天板2に対して任意の傾斜角度だけ傾斜した断層画像であり、複数の断層画像Dに補間処理を施すことで取得される。オブリーク画像生成部13は、本発明のオブリーク画像生成手段に相当する。
A plurality of tomographic images D generated by the tomographic
図5は、オブリーク画像生成部13が複数の断層画像Dからオブリーク画像Oblを生成する様子を示している。オブリーク画像生成部13は、まず生成しようとするオブリーク画像Oblの裁断面と断層画像Dとの位置関係を認識する。オブリーク画像Oblの裁断面をどのようにして決定するかについては後述とする。
FIG. 5 shows how the oblique
オブリーク画像生成部13は、図5に示すオブリーク画像Oblと各断層画像Dとの交点pに注目する。この部分は、今から生成しようとするオブリーク画像Oblのうち画素値が分かっている部分となっている。すなわち、オブリーク画像Obl上の交点pにおける画素の画素値は、そのまま断層画像Dにおける同一位置の画素の画素値に等しい。
The oblique
しかし、交点p上の画素値だけではオブリーク画像Oblを生成することはできない。交点p上の画素は、オブリーク画像Oblの一部分を占めるに過ぎないからである。具体的には、オブリーク画像Oblにおける交点pの分布は図6の斜線部に示すように、ある規則をもって配列している。いま、オブリーク画像Oblの裁断面が天板2に平行な平面を天板2の短手方向に伸びた中心軸を中心に回転させた平面と定めて説明している。したがって、オブリーク画像Oblにおける交点pは図6の斜線が示す位置にあり、オブリーク画像Obl全体で見ればストライプ状に分布している。 However, the oblique image Obl cannot be generated only with the pixel value on the intersection point p. This is because the pixels on the intersection point p occupy only a part of the oblique image Obl. Specifically, the distribution of the intersection points p in the oblique image Ob1 is arranged with a certain rule as shown by the hatched portion in FIG. Now, the plane in which the oblique image Ob1 is parallel to the top 2 is defined as the plane rotated about the central axis extending in the short direction of the top 2. Therefore, the intersection point p in the oblique image Ob1 is located at the position indicated by the oblique line in FIG. 6 and is distributed in a stripe shape as viewed in the entire oblique image Obl.
そこで、オブリーク画像生成部13は、部分的に画素値が未だ設定されていないオブリーク画像Oblに対して画素値の補間を行い、オブリーク画像Oblを完成させる。具体的には、オブリーク画像生成部13は、画素値を推定することにより画素値が未定となっている画素の画素値を定めていく。そして、オブリーク画像生成部13は、例えば図6に示したオブリーク画像Oblの画素aの位置に補間で求めた画素値を配置して、画素aの画素値を補間するのである。この動作は、生成途中のオブリーク画像Obl上から画素値が分からない画素が消滅するまで繰り返し実行される。
Therefore, the oblique
図6の画素aがオブリーク画像生成部13により補間される様子について説明する。まず、オブリーク画像生成部13は、図6の太枠が示すように、補間処理に使用する領域を設定する。この領域は、画素aを包囲する8つの画素が含まれるように設定される。したがって、領域は画素aを中心とした縦3×横3の矩形領域となる。
A state in which the pixel a in FIG. 6 is interpolated by the oblique
次に、オブリーク画像生成部13は、画素aを包囲する8つの画素の画素値に対してそれぞれ重み付けを行って画素aの画素値を推定する。この重み付けは、画素aと画素値の重み付けを行おうとする対象の画素との距離に応じて変更される。すなわち、画素aと対象の画素との距離が長くなるほど軽くなるように画素値の重み付けがなされ、画素aと対象の画素との距離が短くなるほど重くなるように画素値の重み付けがなされる。画素aの画素値は、これから遠い位置の画素の画素値よりも近い位置の画素の画素値に近いはずである。つまり画素aの画素値は、これを包囲する8つの画素のうち、画素aから斜め方向の位置に位置する画素の画素値よりも、左右上下方向から隣接する画素の画素値により近いはずである。オブリーク画像生成部13は、この様な事情を受けて重み付け施すようにしている。
Next, the oblique
オブリーク画像生成部13は、重み付け処理後の値の平均値を画素aの画素値と推定する。従って、仮に画素aを包囲する8つの画素が画素aから同じ距離にあれば、重み付けは行われず、オブリーク画像生成部13は、単に8つの画素の画素値を平均して画素aの画素値を推定することになる。この様な画素の推定方法をトリリニア補間法と呼ぶ。
The oblique
なお、図6の説明によれば、画素aを求めるときの領域を画素3×3分の広さとしていたが、領域を画素5×5分の広さとしてもよい。いずれの場合も、領域の中心に画素aが位置する。 According to the description of FIG. 6, the area for obtaining the pixel a is as large as 3 × 3 pixels, but the area may be as large as 5 × 5 pixels. In either case, the pixel a is located at the center of the region.
オブリーク画像生成部13がトリリニア補間法によりオブリーク画像Oblを生成すれば、解析速度が高速化できる。
If the oblique
<オブリーク画像生成部が行う他の補間方法>
次に、オブリーク画像生成部13が行う他の補間方法について説明する。つまり、オブリーク画像生成部13は、必ずしもトリリニア補間法に従ってオブリーク画像Oblを生成する必要はないのである。
<Another interpolation method performed by the oblique image generation unit>
Next, another interpolation method performed by the oblique
これより説明するオブリーク画像Oblの生成方法は、トリキュービック補間法と呼ばれる方法である。まず、断層画像生成部12が生成する複数の断層画像Dは、被検体像を立体的に捉えていると見ることができる。オブリーク画像生成部13は、これを利用して、補間を行おうとする画素aに近い画素を立体的に把握して、これらの画素値から画素aの画素値を推定する。
The generation method of the oblique image Obl described below is a method called a tricubic interpolation method. First, the plurality of tomographic images D generated by the tomographic
図7は、オブリーク画像生成部13が画素aの画素値の補間処理に使用する領域を表している。この領域は、画素aを包囲する26個の画素が含まれるように設定される。したがって、領域は縦3×横3×高さ3の立方体領域となる。トリキュービック補間法では、画素aに近接しているとされる画素の個数がトリリニア補間法よりも増加すること以外は、トリリニア補間法と基本的に変わらない。従って、オブリーク画像生成部13は、26個の画素について画素aとの距離に応じた画素値の重み付けを行い、その後、重み付け処理後の値の平均を取得して画素aの画素値を推定する。
FIG. 7 illustrates an area used by the oblique
なお、図7の説明によれば、画素aを求めるときの領域を画素3×3×3分の広さとしていたが、領域を画素5×5×5分の広さとしてもよい。いずれの場合も、領域の中心に画素aが位置する。 According to the description of FIG. 7, the area for obtaining the pixel a is as large as 3 × 3 × 3 pixels, but the area may be as large as 5 × 5 × 5 pixels. In either case, the pixel a is located at the center of the region.
オブリーク画像生成部13がトリキュービック補間法によりオブリーク画像Oblを生成すれば、より信頼性の高い骨梁解析が行える。
If the oblique
<オブリーク画像生成部が行う裁断面の認識>
オブリーク画像生成部13がオブリーク画像Oblを生成する前に、どのようにしてオブリーク画像Oblの裁断面を認識するのかについて説明する。実施例1に係る骨梁解析装置1は、オブリーク画像Oblの裁断面を天板2と平行となっている初期状態から図8左側に示すように、天板2の短手方向に伸びるとともに裁断面上にある回転軸(天板短手方向軸)を中心に回転させて設定することもできれば、図8中央に示すように、天板2の長手方向に伸びるとともに裁断面上にある回転軸(天板長手方向軸)を中心に回転させて設定することもできる。また、実施例1に係る骨梁解析装置1は、オブリーク画像Oblの裁断面を天板2と平行となっている初期状態から図8右側に示すように、天板2と直交するとともに、裁断面の中心を通過する回転軸(天板直交軸)を中心に回転させて設定することもできる。なお、裁断面の中心とは、オブリーク画像生成部13がオブリーク画像Oblを生成するときの画像の中心を意味する。これら設定は、術者が操作卓26を通じて回転強度のパラメータを入力することで行われる。また、術者は3軸の回転を組み合わせて裁断面の向きを自由に設定することができる。したがって、操作卓26は、オブリーク画像生成部13が生成するオブリーク画像Oblと断層画像Dとの傾斜角度の調節の指示を入力させる入力手段となっている。
<Recognition of the cut surface performed by the oblique image generation unit>
How the oblique
術者のオブリーク画像Oblの裁断面の回転の設定は、以前の骨梁解析時に骨梁解析がなされた断層画像(解析済断層画像)の裁断面と同一平面となるように設定される。つまり、術者は、解析済断層画像における被検体Mの骨の断面と同一の平面が裁断面となるようにオブリーク画像Oblを設定するのである。 The setting of the rotation of the cutting plane of the surgeon's oblique image Obl is set so as to be in the same plane as the cutting plane of the tomographic image (analyzed tomographic image) subjected to the trabecular analysis at the previous trabecular analysis. That is, the surgeon sets the oblique image Obl so that the same plane as the cross section of the bone of the subject M in the analyzed tomographic image becomes the cut surface.
また、オブリーク画像生成部13は、上述の回転に係る調整に加えて、裁断面の中心(オブリーク画像Oblの中心)の天板2に対する位置を天板2の長手方向、短手方向、および天板2の直交方向の3方向に平行移動させて設定することもできる。これら設定は、術者が操作卓26を通じて回転強度のパラメータを入力することで行われる。また、術者は3方向の平行移動を組み合わせて裁断面の向きを自由に設定することができる。この術者のオブリーク画像Oblの裁断面の平行移動の設定は、オブリーク画像Oblに写り込む被検体像が以前の骨梁解析時に係る解析済断層画像の視野に写り込んだ被検体像と同一になるように行われる。
Further, the oblique
<骨梁解析部の動作>
生成されたオブリーク画像Oblは、骨梁解析部14に送出される。骨梁解析部14は、オブリーク画像Oblに対して種々の解析を行って骨梁の状態を定量するデータを算出する。このとき得られた各数値は、被検体Mの骨の状態の経時変化を判定するのに用いられる。以降、骨梁解析部14が行う骨梁の定量動作ついて説明する。骨梁解析部14は、本発明の骨梁解析手段に相当する。
<Operation of trabecular bone analysis unit>
The generated oblique image Ob1 is sent to the trabecular
<骨梁総延長・骨梁数・平均骨梁長の算出>
図9は、骨梁解析部14の動作を説明する模式図である。図9の左側はオブリーク画像Oblに写り込んだ被検体Mの骨の断層像を表している。骨梁解析部14は、骨の内部の海綿質の一部を解析範囲Rと認識する。解析範囲Rの認識方法については後述する。
<Calculation of total trabecular length / number of trabeculae / average trabecular length>
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the operation of the trabecular
図9の右側は解析範囲Rの拡大図を表している。解析範囲Rには、複数の骨梁の断層像が写り込んでいる。この骨梁は、網目状海綿質を形成している。骨梁解析部14は、解析範囲Rにおける骨梁の分岐点nを画像解析により取得し、この分岐点n同士をつなぐ線分Kを求める。骨梁解析部14は、これら線分Kの長さを合計する。これにより得られる数値が解析範囲Rにおける骨梁の総延長である骨梁総延長である。この骨梁総延長が長いほど解析範囲Rに多くの骨梁が存在していることになり、オブリーク画像Oblに写り込んだ骨は骨折のしにくいものであることが分かる。
The right side of FIG. 9 represents an enlarged view of the analysis range R. In the analysis range R, tomographic images of a plurality of trabeculae are shown. This trabecular bone forms a reticulated sponge. The trabecular
また、骨梁解析部14は、求めた線分Kの本数を計数する。これにより得られる数値が解析範囲Rにおける骨梁の数である骨梁数である。この骨梁数が多いほど解析範囲Rに多くの骨梁が存在していることになり、オブリーク画像Oblに写り込んだ骨は骨折のしにくいものであることが分かる。
Moreover, the trabecular
そして、骨梁解析部14は、骨梁総延長を骨梁数で除算する。これにより得られる数値が解析範囲Rにおける骨梁の長さの平均である平均骨梁長である。この平均骨梁長は、オブリーク画像Oblに写り込む骨の海綿質の特性を知る指標となる。すなわち、骨梁総延長が同じ骨であっても平均骨梁長が異なれば、骨に衝撃が与えられたときの力が骨内部に伝わる様子が異なる。平均骨梁長を求めるようにすれば、骨の物性の差異を数値により知ることができる。
Then, the trabecular
<骨梁解析装置の動作>
以上のような構成の骨梁解析装置1の動作について図10を用いて説明する。図10においては、まず、実施例1に係る骨梁解析装置を用いて骨梁解析が一度実行された被検体Mに対し、もう一度同様の骨梁解析を行って骨梁の経時変化を診断するときの装置の動作である。
<Operation of trabecular bone analyzer>
The operation of the
<以前解析ステップS1>
まず、骨梁解析装置1を用いて骨梁解析が一度行われる。この解析を以前の解析と呼ぶことにする。本発明に係る骨梁解析装置1を用いて骨梁解析を行うには、まず被検体Mが天板2に載置される。そして、X線管3およびFPD4が被検体Mに対して移動され、断層画像Dが生成される。骨梁解析部14は、生成された断層画像D上の解析範囲Rについて骨梁解析を行う。解析範囲Rの設定は、術者が操作卓26を通じて行うようにしてもよいし、骨梁解析部14が骨の形状から海綿質の位置を推定して行うようにしてもよい。
<Previous analysis step S1>
First, trabecular analysis is performed once using the trabecular
骨梁解析部14は、操作卓26を通じてなされた術者の指示を基に、解析に用いる断層画像Dの裁断面と被検体Mとの位置関係、生成される断層画像Dの範囲と被検体Mとの位置関係、および断層画像D上の解析範囲Rの位置関係の各々を認識して骨梁解析を実行する。この動作は、次回の骨梁解析で同じ解析が実現できるようにすることを目的としている。
Based on the operator's instruction given through the
これ以降のステップは、被検体Mの経時変化を知る目的で後日にもう一度骨梁解析が行われるときに関するものである。この解析を今回の解析と呼ぶことにする。 The subsequent steps relate to the case where the trabecular analysis is performed again at a later date for the purpose of knowing the temporal change of the subject M. This analysis will be called this analysis.
<被検体載置ステップS2,断層画像生成ステップS3>
本発明に係る骨梁解析装置1を用いてもう一度骨梁解析を行うには、まず被検体Mが天板2に載置される。そして、X線管3およびFPD4が被検体Mに対して移動され、複数枚の断層画像Dが生成される。ここまでの今回の解析の動作は、以前の解析で行われた動作とあまり変わりはない。
<Subject placement step S2, tomographic image generation step S3>
In order to perform another trabecular analysis using the
<オブリーク画像生成ステップS4>
本ステップは、以前の解析では実行されなかったステップである。すなわち、生成された複数枚の断層画像Dがオブリーク画像生成部13に送出され、オブリーク画像Oblが生成されるのである。このオブリーク画像Oblの裁断面の回転の設定は、以前の骨梁解析時に骨梁解析がなされた断層画像(解析済断層画像)における被検体の骨の断面と同一の平面が裁断面となるように設定され、オブリーク画像Oblの裁断面の平行移動の設定は、オブリーク画像Oblに写り込む被検体像が以前の骨梁解析時に係る解析済断層画像の視野に写り込んだ被検体像と同一になるように設定される。この様な設定は、操作卓26を通じた術者の入力により行われる。
<Oblique image generation step S4>
This step is a step that was not executed in the previous analysis. That is, a plurality of generated tomographic images D are sent to the oblique
<骨梁解析ステップS5>
生成されたオブリーク画像Oblは、骨梁解析部14に送られる。骨梁解析部14は、まずオブリーク画像Obl上で骨梁解析を行う解析範囲Rの設定を行う。このときに、骨梁解析部14は、以前の解析で用いられた解析範囲Rと同じ領域について骨梁解析を行うように動作する。この様な解析範囲Rを一致させる動作は、以前の解析で解析範囲Rが設定される際に、骨梁解析部14が断層画像D上の解析範囲Rの位置関係を示すデータを記憶部23に記憶させることにより実現される。つまり、今回の解析で解析範囲Rを設定する際に、骨梁解析部14が記憶部23に記憶された位置関係を示すデータを読みとって、これに従ってオブリーク画像Obl上の解析範囲を設定するのである。なお、以前の解析に係る断層画像Dの画像の大きさとオブリーク画像Oblとの画像の大きさは一致しており、各画像に写り込む像の倍率も一致している。
<Tibial analysis step S5>
The generated oblique image Ob1 is sent to the trabecular
実施例1の構成によれば、以前の骨梁解析における解析範囲Rが被検体Mの骨に占める位置と、今回の骨梁解析における解析範囲Rが被検体Mの骨に占める位置とが一致している。したがって、骨梁解析を行う際に、被検体Mの定まった場所が撮影されていることになる。つまり、以前の解析範囲R内の骨梁パターンと今回の解析範囲R内の骨梁のパターンとは一致するはずである。しかし、生体の骨梁は常に作り替えられているので、骨梁のパターンは経時的に変化する。実施例1に係る骨梁解析装置によれば、骨の同じ部分を確実に経時観察できるので解析範囲R内の骨梁が変遷する様子を確実に知ることができる。 According to the configuration of the first embodiment, the position where the analysis range R in the previous trabecular analysis occupies the bone of the subject M and the position where the analysis range R in the current trabecular analysis occupies the bone of the subject M are one. I'm doing it. Therefore, when the trabecular analysis is performed, a predetermined place of the subject M is captured. That is, the trabecular pattern in the previous analysis range R and the trabecular pattern in the current analysis range R should match. However, since the trabecular bone of a living body is constantly remade, the trabecular pattern changes with time. According to the trabecular bone analysis apparatus according to the first embodiment, the same part of the bone can be observed with time, so that it is possible to reliably know how the trabecular bone in the analysis range R changes.
このように骨梁解析の度に解析の対象範囲である解析範囲Rを一致させるには、骨に対して解析範囲Rを回転させることにより解析範囲Rを以前の解析のときの解析範囲Rに合わせる調整する必要がある。実施例1の構成によればこの様な調整はオブリーク画像生成部13が行う。すなわち、術者はオブリーク画像生成部13を通じてオブリーク画像Oblを回転させることにより解析範囲Rもこれに追従させて回転させることができる。
Thus, in order to match the analysis range R that is the analysis target range every time the trabecular analysis is performed, by rotating the analysis range R with respect to the bone, the analysis range R becomes the analysis range R in the previous analysis. It is necessary to adjust to match. According to the configuration of the first embodiment, such an adjustment is performed by the oblique
最後に、以前の解析結果と今回の解析結果の比較が表示部27に表示されて骨梁解析は完了する。
Finally, the comparison between the previous analysis result and the current analysis result is displayed on the
以上のように、本発明に係る骨梁解析装置1は、以前に骨梁解析がなされた被検体Mに対して新たに骨梁解析をすることにより、骨梁の経時的変化を解析するのを目的としている。本発明の骨梁解析装置1はこの目的を確実に達成する必要性から以前の骨梁解析時に骨梁解析がなされた解析済の断層画像における被検体の骨の断面と同一の平面が裁断面となっている断層画像であるオブリーク画像Oblを生成するオブリーク画像生成部13を備え、このオブリーク画像Oblに対して骨梁解析を行う構成となっている。この様な構成とすることで、前回と今回とで骨梁解析の条件を一致させることができる。
As described above, the
すなわち、前回の骨梁解析と今回の骨梁解析との間で被検体Mの骨が装置に対して回転するように移動した場合でも、本発明の装置によれば、今回解析の裁断面を骨の回転に合わせて回転させて、今回解析における解析を行う断面を前回解析の断面に一致させることができる。これにより、経時的な骨の変化を正確に知ることができる骨梁解析装置1が提供できる。
That is, even when the bone of the subject M moves relative to the apparatus between the previous trabecular analysis and the current trabecular analysis, according to the apparatus of the present invention, By rotating according to the rotation of the bone, the cross section to be analyzed in the current analysis can be matched with the cross section of the previous analysis. Thereby, the
また、上述のように、オブリーク画像生成部13が生成するオブリーク画像Oblと断層画像生成部12が生成する断層画像Dとの傾斜角度の調節の指示を入力させる操作卓26が備えられていれば、術者が自由に断層画像を回転させてオブリーク画像Oblを生成することができるのでより確実にオブリーク画像Oblの裁断面を前回解析の裁断面と一致させることができる。
Further, as described above, if the
続いて、実施例2に係る骨梁解析装置について説明する。実施例2の構成は、図11に示すように、X線管3とFPD4とが互いの位置関係を保った状態で被検体Mの体軸方向Aに移動されながら断層画像を撮影することができる構成である。すなわち、同期移動機構7は、X線管3を天板2の長手方向における一端側に向けて移動させるのに同期してFPD4を天板2の長手方向における一端側に向けて移動させるような動作をする。
Subsequently, a trabecular bone analyzer according to Example 2 will be described. In the configuration of the second embodiment, as shown in FIG. 11, a tomographic image can be taken while the X-ray tube 3 and the
実施例2に係るX線撮影装置の構成は図1における機能ブロック図と同様である。図1に関して実施例2の構成が実施例1と異なる点は、FPD4がX線管3に追従して移動すること(図11参照),X線管3が傾斜しないことである。したがって、実施例2においては図1におけるX線管傾斜機構9,X線管傾斜制御部10は必ずしも必要とされない。
The configuration of the X-ray imaging apparatus according to the second embodiment is the same as the functional block diagram in FIG. 1 differs from the first embodiment in that the
実施例2に係る断層画像の撮影の原理について説明する。まず、図11に示すように撮像系3,4が相対位置を保った状態で被検体Mに対して移動しながら間歇的にX線を照射する。つまり一度の照射が終了する毎にX線管3は被検体Mの体軸方向Aに移動し、再びX線の照射を行う。こうして複数枚の透過画像が取得され、透過画像の加工画像(後述の長尺透過画像)がフィルタバックプロジェクション法により断層画像に再構成される。完成した断層画像は、被検体Mをある裁断面で裁断したときの断層像が写りこんだ画像となっている。
The principle of tomographic image capturing according to the second embodiment will be described. First, as shown in FIG. 11, X-rays are intermittently emitted while moving with respect to the subject M in a state where the
断層画像を生成するには、異なる方向から被検体Mを透視したときの画像が必要となる。実施例2に係る骨梁解析装置は、得られた透過画像を分割してつなぎ合わせてこの画像を生成するようにしている。この動作について説明する。図12は、X線管3のX線を照射する焦点がd1の位置にあるときのFPD4の位置を表している。この撮影において、被検体Mの体軸方向AにおけるFPD4の1/5の幅だけX線管3およびFPD4が天板2に対してこの方向に移動する度に透過画像の撮影が行われるものとする。
In order to generate a tomographic image, an image when the subject M is seen through from different directions is required. The trabecular bone analysis device according to the second embodiment generates the image by dividing and joining the obtained transmission images. This operation will be described. FIG. 12 shows the position of the
X線はX線管3から放射状に広がってFPD4に到達するので、生成された透過画像を被検体Mの体軸方向Aに5分割すると、FPD4に対するX線の入射角度は、矢印に示すように、その分割区の間で互いに異なっている。そのうちのあるの1つの方向kに注目する。この方向kに進んできたX線は、被検体Mの斜線の部分を通過してFPD4に写り込んでいるので、方向kのX線が入射したFPD4の分割区には、被検体Mの斜線部が写り込んでいる。透過画像において、この分割区に相当する部分を断片R1とする。
Since the X-ray spreads radially from the X-ray tube 3 and reaches the
図13は、X線管3のX線を照射する焦点がd1からFPD4の1/5の幅だけ移動したd2の位置にあるときのFPD4の位置を表している。X線管3とFPD4の位置関係は変化しないので、このときの撮影においてもFPD4には、方向kに進んできたX線が写り込んでいる分割区があるはずであり、方向kのX線が入射したFPD4の分割区には、被検体Mの斜線部が写り込んでいる。透過画像において、この分割区に相当する部分を断片R2とする。
FIG. 13 shows the position of the
断片R1と断片R2とを比較すると、撮像系3,4に対する被検体Mの位置が異なるので、両断片R1,R2に写り込んでいる被検体Mの部分は互いに異なっている。X線管3をFPD4の1/5の幅だけずらすことにより、焦点d1〜d9において9回の撮影を行ったとして、そのときの方向kのX線が入射したFPD4の分割区における透過画像の各断片R1〜R9には、それぞれ異なる被検体Mの位置が写り込んでいる。そこで、図14に示すように透過画像の各断片R1〜R9をこの順に被検体Mの体軸方向Aにつなぎ合わせれば、ある方向kで被検体Mの全身にX線を照射したときに撮影される画像を得ることができる。この画像を長尺透過画像と呼ぶことにする。
When the fragment R1 and the fragment R2 are compared, since the position of the subject M with respect to the
実施例2に係る骨梁解析装置は、断層画像生成部12において方向k以外の方向についても長尺透過画像を生成する。そして、断層画像生成部12は、被検体Mを投影した方向が異なる複数の長尺透過画像を基に被検体Mを所定の裁断位置で裁断したときの断層画像を生成するのである。
The trabecular bone analyzer according to the second embodiment generates a long transmission image in a direction other than the direction k in the tomographic
実施例2に係るオブリーク画像Oblの生成及び骨梁解析の動作は、実施例1における装置の動作と同様であるので説明を省略する。 Since the operation of generating the oblique image Obl and the trabecular analysis according to the second embodiment are the same as the operation of the apparatus according to the first embodiment, the description thereof is omitted.
以上のように、実施例2の構成によれば、スロット撮影を仮想的に行うことにより取得された長尺画像を撮影しこれらから断層画像Dを撮影する構成となっている。この様な撮影を行うようにすれば、広範囲に亘って撮影された断層画像を取得できる放射線撮影装置を提供できる。 As described above, according to the configuration of the second embodiment, a long image acquired by virtually performing slot imaging is captured, and a tomographic image D is captured from these images. By performing such imaging, it is possible to provide a radiation imaging apparatus that can acquire tomographic images captured over a wide range.
本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。 The present invention is not limited to the above-described configuration and can be modified as follows.
(1)実施例1に係るオブリーク画像Oblの裁断面の回転の設定および移動の設定は、手動となっていたがこれを自動にした構成としてもよい。すなわち、オブリーク画像生成部13が複数の断層画像Dに写り込んだ骨の輪郭の形状を基にオブリーク画像Oblと断層画像Dとの傾斜角度を決定するようにしてもよい。
(1) Although the setting of rotation and movement of the cut surface of the oblique image Obl according to the first embodiment is manual, it may be configured to be automatic. That is, the oblique
この構成について具体的に説明する。まず、以前の解析において、複数の断層画像Dを生成しておく。この複数枚の断層画像Dのセットは、被検体内部の構造を3次元的に表した3次元像であると捉えることもできる。そこで、オブリーク画像生成部13は、この断層画像Dのセットから骨の輪郭の形状を3次元的に認識する。具体的には、オブリーク画像生成部13は、図15左側に示すように、骨の輪郭形状のうち特徴的な3点pa,pb,pcの3次元的な位置関係を把握し、この3点pa,pb,pcと、骨梁解析の解析範囲Rとの位置関係をデータ化する。そして、オブリーク画像生成部13は、生成したデータを記憶部23に記憶させておく。このときの3点pa,pb,pcは、例えば、骨が有する突出部の先端点を選択するのが望ましい。オブリーク画像生成部13のデータ解析が容易となるからである。
This configuration will be specifically described. First, a plurality of tomographic images D are generated in the previous analysis. The set of a plurality of tomographic images D can also be regarded as a three-dimensional image representing the structure inside the subject three-dimensionally. Therefore, the oblique
図15右側は、この位置関係データが表す各部pa,pb,pc,Rの位置関係を模式的に表している。オブリーク画像生成部13は、以前の骨梁解析で生成された位置関係データと、後日の骨梁解析で取得した複数枚の断層画像Dのセット(今回の空間データ)とを基に、オブリーク画像Oblの裁断面を回転させ、平行移動させる。
The right side of FIG. 15 schematically shows the positional relationship of each part pa, pb, pc, R represented by this positional relationship data. The oblique
位置関係データに関するオブリーク画像生成部13の動作について説明する。骨梁解析が行われると、オブリーク画像生成部13は、断層画像Dのセットで構成される空間データの中から骨の輪郭形状のうち特徴的な3点pa,pb,pcを画像処理により抽出し、それらの位置情報を骨梁解析部14に送出する。そして、骨梁解析14が骨梁解析を行うと、骨梁解析14は、このときの解析範囲Rが含まれる平面(解析範囲包含平面)の位置情報と3点pa,pb,pcの位置情報とを関連させて記憶部23に記憶させる。このとき得られる位置情報を以前の位置情報と呼ぶことにする。
The operation of the oblique
そして、後日、同一の被検体の同一位置についての骨梁解析が行われると、オブリーク画像生成部13は、今回得られた断層画像Dのセットで構成される空間データの中から骨の輪郭形状のうち特徴的な3点pa,pb,pcを画像処理により抽出し、それらの位置情報を取得する。そしてオブリーク画像生成部13は、記憶部23に記憶された以前の位置情報に基づいて、以前の3点pa,pb,pcと解析範囲包含平面との位置関係を把握する。そして、オブリーク画像生成部13は、以前の3点と解析範囲包含平面との位置関係と同じになるような平面の位置を今回の3点の位置を基に取得する。
Then, when trabecular analysis is performed on the same position of the same subject at a later date, the oblique
オブリーク画像生成部13が平面を取得するときの動作について説明する。今回の空間データには、以前の空間データ上の3点pa,pb,pcの写像が写り込んでいる。以前の空間データ上の元の像である3点pa,pb,pcの位置と今回の空間データ上の写像である3点pa,pb,pcの位置はそれぞれ異なっている。以前の撮影と今回の撮影で被検体の位置が異なるからである。そこで、オブリーク画像生成部13は、元の像の3点pa,pb,pcの位置を写像の3点pa,pb,pcの位置に変換させる行列を生成する。オブリーク画像生成部13は、この行列に基づいて以前の空間データ上の解析範囲包含平面を変換し、新たな平面を取得する。この平面と3点pa,pb,pcとの位置関係は、以前の撮影における解析範囲包含平面と3点pa,pb,pcとの位置関係を再現したものとなっている。
An operation when the oblique
平面の位置を取得した後のオブリーク画像生成部13の動作を説明する。オブリーク画像生成部13は、オブリーク画像Oblの裁断面がこの取得された平面と一致するように裁断面を上述の初期状態から回転させる。同様に、オブリーク画像生成部13は、オブリーク画像Oblを上述の解析範囲包含平面上で平行移動させることにより、オブリーク画像Oblに含まれる解析範囲Rの位置と以前の解析の解析範囲Rと一致させる。
The operation of the oblique
この様にオブリーク画像Oblの回転角度を自動で取得できるようにすれば、オブリーク画像Oblの傾斜と位置を術者が設定しなくても、的確な経時変化の診断ができる。また、本発明のように骨梁解析部14が複数の断層画像に写り込んだ骨の輪郭の形状を基にオブリーク画像上の骨梁解析を行う領域である解析範囲Rを決定すれば、骨の全体像について解析を行わなくても骨梁解析が可能となり、解析速度が速い骨梁解析装置1が提供できる。
If the rotation angle of the oblique image Obl can be automatically acquired in this manner, an accurate change with time can be diagnosed without the operator setting the inclination and position of the oblique image Obl. Further, as in the present invention, if the analysis range R, which is a region for performing trabecular analysis on the oblique image, is determined by the
(2)上述した実施例は、医用の装置であったが、本発明は、工業用や、原子力用の装置に適用することもできる。 (2) Although the embodiment described above is a medical device, the present invention can also be applied to industrial and nuclear devices.
(3)上述した実施例のいうX線は、本発明における放射線の一例である。したがって、本発明は、X線以外の放射線にも適応できる。 (3) X-rays referred to in the above-described embodiments are an example of radiation in the present invention. Therefore, the present invention can be applied to radiation other than X-rays.
(4)上述した実施例では、被検体に既に骨梁解析が行われていることが前提となっていたが本発明はこの構成に限られない。すなわち、本発明の骨梁解析装置は、以前に骨梁解析が行われていない被検体Mに対してもオブリーク画像Oblを生成するような動作をしてもよい。このときのオブリーク画像生成部13は、操作卓26を通じてなされた術者の指示に従って動作することになる。この様な構成とすることで、術者が所望する裁断面における断層像を用いて骨梁解析ができるようになり、解析の自由度が向上した装置が提供できる。
(4) In the above-described embodiments, it is assumed that the trabecular analysis has already been performed on the subject, but the present invention is not limited to this configuration. That is, the trabecular bone analysis apparatus of the present invention may perform an operation for generating the oblique image Ob1 even for the subject M for which trabecular analysis has not been performed previously. The oblique
1 骨梁解析装置
3 X線管(放射線源)
4 FPD(検出手段)
7a X線管移動機構(放射線源移動手段)
7b FPD移動機構(検出器移動手段)
8a X線管移動制御部(放射線源移動制御手段)
8b FPD移動制御部(検出器移動制御手段)
11 画像生成部(画像生成手段)
12 断層画像生成部(断層画像生成手段)
13 オブリーク画像生成部(オブリーク画像生成手段)
14 骨梁解析部(骨梁解析手段)
26 操作卓(入力手段)
1 Trabecular analysis device 3 X-ray tube (radiation source)
4 FPD (detection means)
7a X-ray tube moving mechanism (radiation source moving means)
7b FPD moving mechanism (detector moving means)
8a X-ray tube movement control unit (radiation source movement control means)
8b FPD movement control unit (detector movement control means)
11 Image generation unit (image generation means)
12 Tomographic image generating unit (tomographic image generating means)
13 Oblique image generator (Oblique image generator)
14 Trabecular analysis part (trabecular analysis means)
26 Console (input means)
Claims (5)
前記放射線源を前記被検体に対し移動させる放射線源移動手段と、
前記放射線源移動手段を制御する放射線源移動制御手段と、
被検体を透過した放射線を検出する検出手段と、
前記検出手段を前記被検体に対し移動させる検出器移動手段と、
前記検出器移動手段を制御する検出器移動制御手段と、
前記検出手段の出力を基に画像を生成する画像生成手段と、
前記放射線源および前記検出手段を被検体に対して移動させながら連写された画像を基に被検体を載置する天板に対して任意の傾斜角度だけ傾斜した断層画像であるオブリーク画像を生成するオブリーク画像生成手段と、
前記オブリーク画像を基に骨梁の状態を定量するデータを算出する骨梁解析手段とを備え、
前記オブリーク画像生成手段は、複数の断層画像に写り込んだ特徴的な点を基に前記オブリーク画像と前記断層画像との傾斜角度を決定することを特徴とする骨梁解析装置。 A radiation source that emits radiation;
Radiation source moving means for moving the radiation source relative to the subject;
Radiation source movement control means for controlling the radiation source movement means;
Detection means for detecting radiation transmitted through the subject;
Detector moving means for moving the detection means relative to the subject;
Detector movement control means for controlling the detector movement means;
Image generating means for generating an image based on the output of the detecting means;
Generate oblique images, which are tomographic images inclined at an arbitrary inclination angle with respect to the top plate on which the subject is placed, based on images continuously taken while moving the radiation source and the detection means relative to the subject. Oblique image generation means
Trabecular analysis means for calculating data for quantifying the state of the trabecular based on the oblique image,
The oblique image generation means determines an inclination angle between the oblique image and the tomographic image based on characteristic points reflected in a plurality of tomographic images.
前記特徴的な点は、骨の輪郭形状のうちの特徴的な点であること特徴とする骨梁解析装置。 In the trabecular bone analysis device according to claim 1 ,
The trabecular bone analysis apparatus characterized in that the characteristic point is a characteristic point in a contour shape of a bone.
前記骨梁解析手段は、複数の断層画像に写り込んだ特徴的な点を基にオブリーク画像上の骨梁解析を行う領域である解析範囲を決定することを特徴とする骨梁解析装置。 In the trabecular bone analysis device according to claim 1 or 2 ,
The trabecular bone analyzing device determines an analysis range that is a region for performing trabecular analysis on an oblique image based on characteristic points reflected in a plurality of tomographic images.
前記オブリーク画像生成手段は、トリリニア補間法により前記オブリーク画像を生成することを特徴とする骨梁解析装置。 In the trabecular bone analyzer according to any one of claims 1 to 3 ,
The oblique image generation means generates the oblique image by a trilinear interpolation method.
前記オブリーク画像生成手段は、トリキュービック補間法により前記オブリーク画像を生成することを特徴とする骨梁解析装置。
In the trabecular bone analyzer according to any one of claims 1 to 3 ,
The oblique image generation means generates the oblique image by a tricubic interpolation method.
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