JP6267938B2 - Medical X-ray measurement apparatus and boundary determination method - Google Patents
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Description
本発明は医療用Ｘ線測定装置に関し、特に、組織境界の判定に関する。 The present invention relates to a medical X-ray measurement apparatus, and more particularly to determination of a tissue boundary.
医療用Ｘ線測定装置として、Ｘ線組織診断装置、Ｘ線撮影装置、Ｘ線ＣＴ装置等が知られている。以下においては、Ｘ線組織診断装置の一種である骨密度測定装置をとりあげ、それについて説明する。 As medical X-ray measurement apparatuses, an X-ray tissue diagnosis apparatus, an X-ray imaging apparatus, an X-ray CT apparatus, and the like are known. In the following, a bone density measuring apparatus, which is a kind of X-ray tissue diagnostic apparatus, will be described and described.
骨密度測定装置は、一般に、二重エネルギーＸ線吸収法（ＤＥＸＡ法）に基づいて被検体内の骨について骨密度を測定及び演算する装置である（特許文献１及び特許文献２を参照）。骨密度測定装置においては、例えば、ペンシルビーム状のＸ線が機械的に２次元走査され、それと並行して被検体を透過したＸ線が検出される。より詳しくは、ビーム走査を行いながら、低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線が交互に照射され、これにより、機械走査方向に交互に並んだ低エネルギーＸ線検出値（以下「Ｌ検出値」という。）及び高エネルギーＸ線検出値（以下「Ｈ検出値」という。）が取得される。
A bone density measuring device is generally a device that measures and calculates bone density of bone in a subject based on a dual energy X-ray absorption method (DEXA method) (see
従来の骨密度測定装置においては、複数のＬ検出値及び複数のＨ検出値からなる２次元検出値アレイに対して、２次元画素アレイが固定的に設定されている。つまり、照射シーケンスは対象骨の位置や形状にかかわらず一定である。画素アレイを構成する各画素は、先に取得されたＬ検出値及び後に取得されたＨ検出値からなり、あるいは、先に取得されたＨ検出値及び後に取得されたＬ検出値からなる。画素単位で、それを構成するＬ検出値及びＨ検出値に基づいて、骨密度（単位面積当たりの骨塩量）が演算される。従来、骨密度測定装置の中には、２次元の広がりを有するファンビームや３次元の広がりを有するコーンビームを照射する装置がある。 In the conventional bone density measuring apparatus, a two-dimensional pixel array is fixedly set with respect to a two-dimensional detection value array composed of a plurality of L detection values and a plurality of H detection values. That is, the irradiation sequence is constant regardless of the position and shape of the target bone. Each pixel constituting the pixel array includes an L detection value acquired first and an H detection value acquired later, or an H detection value acquired first and an L detection value acquired later. The bone density (the amount of bone mineral per unit area) is calculated for each pixel based on the L detection value and the H detection value constituting the pixel. Conventionally, some bone density measuring apparatuses irradiate a fan beam having a two-dimensional extent or a cone beam having a three-dimensional extent.
従来の骨密度測定装置においては、上記のように、各画素は、先に取得されたＬ検出値（又はＨ検出値）及び後に取得されたＨ検出値（又はＬ検出値）により構成される。個々の画素内において、２つの検出値の取得座標は、厳密には、互いに一致していない。機械走査速度やエネルギー切替周期にも依るが、それらの座標間に一定の差がある。それ故、画素内部に骨と軟組織との間の境界が含まれる場合、当該画素について演算される骨密度あるいは骨密度に基づいて判定される組織種別が正確な値ではなくなってしまうおそれがある。その問題を回避するために、骨領域内における境界（輪郭）付近の画素を演算対象から一律に除外すると、骨密度演算範囲が小さくなってしまう。つまり、計測に利用できる有効画素数が少なくなってしまう。マウスやラット等の小動物の骨は非常に小さいので、それに対して演算範囲を設定する場合、その演算範囲をできるだけ大きくしたいとの要請があるが、上記の一律除外はそのような要請に反する結果を招くものである。
In the conventional bone density measuring apparatus, as described above, each pixel is configured by the L detection value (or H detection value) acquired earlier and the H detection value (or L detection value) acquired later. . Strictly speaking, the acquired coordinates of the two detection values do not coincide with each other in each pixel. Depending on the machine scanning speed and energy switching period, there is a certain difference between these coordinates. Therefore, when the boundary between the bone and the soft tissue is included in the pixel, there is a possibility that the bone density calculated for the pixel or the tissue type determined based on the bone density is not an accurate value. In order to avoid the problem, if pixels near the boundary (contour) in the bone region are uniformly excluded from the calculation target, the bone density calculation range becomes small. That is, the number of effective pixels that can be used for measurement is reduced. Since bones of small animals such as mice and rats are very small, there is a request to make the calculation range as large as possible when setting the calculation range for it. It invites.
従来の骨密度測定装置は、一般に、骨密度画像あるいは骨密度分布に基づいて骨領域の輪郭つまり骨と軟組織の境界を自動的に判定する機能を備えている。しかし、その判定は画素を最少単位とするものである。よって、境界判定の分解能を高めることが求められている。骨密度測定装置以外の医療用Ｘ線測定装置においても境界判定の分解能を高めることが求められている。 Conventional bone density measuring devices generally have a function of automatically determining the outline of a bone region, that is, the boundary between bone and soft tissue based on a bone density image or a bone density distribution. However, the determination is based on the minimum unit of pixels. Therefore, it is required to increase the resolution of boundary determination. In medical X-ray measurement apparatuses other than bone density measurement apparatuses, it is required to increase the resolution of boundary determination.
なお、特許文献２には、画素単位で求められるＬ検出値及びＨ検出値に相当する情報を表示することが可能な骨密度測定装置が開示されている（同文献の図２及び図３参照）。しかしながら、同文献には、検出値単位あるいは半画素単位での境界判定については開示されていない。また、境界に応じて画素列又は画素アレイを事後的に適応的に設定することについても記載されていない。
Note that
本発明の目的は、医療用Ｘ線測定装置において、より正確に境界を判定できるようにすることにある。あるいは、境界判定の分解能を高めることにある。あるいは、画素の種別をより正確に判定できるようにすることにある。 An object of the present invention is to make it possible to more accurately determine a boundary in a medical X-ray measurement apparatus. Alternatively, it is to increase the resolution of boundary determination. Alternatively, the pixel type can be determined more accurately.
本発明に係る医療用Ｘ線測定装置は、被検体の一方側に設けられ、前記被検体に対して、移動しながら低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線を交互に繰り返し照射するＸ線発生ユニットと、前記被検体の他方側に設けられ、前記被検体を透過した低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線を検出し、これにより検出値列を出力するＸ線検出ユニットと、前記検出値列に基づいて、前記被検体内における第１組織と第２組織との間の境界を判定する判定手段と、を含み、前記検出値列は、前記Ｘ線発生ユニットの移動方向に交互に並んだ複数の低エネルギーＸ線検出値及び複数の高エネルギーＸ線検出値を含み、前記判定手段は、前記検出値列における検出値ごとに組織種別を判定することにより前記境界を判定する、ことを特徴とするものである。 The medical X-ray measurement apparatus according to the present invention is provided on one side of a subject, and an X-ray generation unit that alternately and repeatedly irradiates the subject with low energy X-rays and high energy X-rays while moving. An X-ray detection unit that is provided on the other side of the subject, detects low energy X-rays and high energy X-rays that have passed through the subject, and outputs a detection value sequence, and the detection value sequence Determination means for determining a boundary between the first tissue and the second tissue in the subject based on the plurality of detection value sequences alternately arranged in the moving direction of the X-ray generation unit. A low-energy X-ray detection value and a plurality of high-energy X-ray detection values, wherein the determination means determines the boundary by determining a tissue type for each detection value in the detection value sequence. What to do That.
上記構成によれば、Ｘ線ビームを移動させながら、被検体に対する低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線の交互照射を繰り返すことにより、移動方向に交互に並んだ複数の低エネルギーＸ線検出値及び複数の高エネルギーＸ線検出値が取得される。それらは検出値列を構成する。判定手段は、そのような検出値列に基づいて第１組織と第２組織の境界を判定する。具体的には、判定手段は、画素単位ではなく検出値単位で境界を判定する。よって、上記構成によれば、画素単位で境界判定を行う場合よりも、判定分解能を２倍にすることが可能である。隣接する検出値ペア間で境界が判定されるのが望ましく、その場合に、境界の有無が判定されるのが望ましい。 According to the above configuration, a plurality of low-energy X-ray detection values alternately arranged in the moving direction are obtained by repeating alternate irradiation of low-energy X-rays and high-energy X-rays on the subject while moving the X-ray beam. A plurality of high energy X-ray detection values are acquired. They constitute a detection value sequence. The determination means determines the boundary between the first tissue and the second tissue based on such a detection value string. Specifically, the determination unit determines the boundary not in units of pixels but in units of detection values. Therefore, according to the above configuration, the determination resolution can be doubled as compared with the case where the boundary determination is performed in units of pixels. It is desirable to determine a boundary between adjacent detection value pairs, and in this case, it is preferable to determine whether or not there is a boundary.
望ましくは、前記検出値列に対して、互いに半分重複した関係をもって複数の隣接検出値ペアが定義され、前記判定手段は前記隣接検出値ペアごとに前記境界を判定する。この構成によれば、２つの検出値（隣接検出値ペア）を単位として境界の判定が行われるものの、検出値列に対して隣同士で半分重複しながら多重的に隣接検出値ペアが設定されるので、つまり、従来装置で定義される画素数の２倍に相当する個数の判定単位が構成されるので、上記のように、判定分解能を２倍にすることが可能である。 Desirably, a plurality of adjacent detection value pairs are defined with a half-overlapping relationship with respect to the detection value sequence, and the determination unit determines the boundary for each adjacent detection value pair. According to this configuration, although boundary determination is performed in units of two detection values (adjacent detection value pairs), adjacent detection value pairs are set in a multiplexed manner while overlapping the detection value sequence by half. Therefore, since the number of determination units corresponding to twice the number of pixels defined in the conventional device is configured, the determination resolution can be doubled as described above.
望ましくは、前記判定手段は、前記隣接検出値ペアにおける低エネルギーＸ線検出値に基づいて組織種別を判定する第１判定手段と、前記隣接検出値ペアにおける高エネルギーＸ線検出値に基づいて組織種別を判定する第２判定手段と、前記隣接検出値ペアについての前記第１判定手段の判定結果及び前記第２判定手段の判定結果に基づいて、前記境界を判定する総合判定手段と、を含む。上記構成によれば、第１判定手段は、検出値単位で組織種別が個別的に判定され、隣接する検出値間でそれらについての個別的判定結果を参照することにより境界が総合的に判定される。組織種別の判定に当たっては、例えば、骨又は軟組織が判定され、あるいは、骨、軟組織又はそれらの境界が判定される。 Preferably, the determination means includes a first determination means for determining a tissue type based on a low energy X-ray detection value in the adjacent detection value pair, and a tissue based on a high energy X-ray detection value in the adjacent detection value pair. A second determination unit that determines a type; and a comprehensive determination unit that determines the boundary based on a determination result of the first determination unit and a determination result of the second determination unit for the adjacent detection value pair. . According to the above configuration, the first determination unit determines the tissue type individually for each detection value, and comprehensively determines the boundary by referring to the individual determination results for adjacent detection values. The In determining the tissue type, for example, bone or soft tissue is determined, or bone, soft tissue, or a boundary between them is determined.
総合判定の段階では、望ましくは、第１判定手段の判定結果及び第２判定手段の判定結果が突き合わされる。例示すると、第１判定手段が軟組織を判定し、第２判定手段も軟組織を判定した場合、最終的に軟組織が判定される。第１判定手段が骨を判定し、第２判定手段も骨を判定した場合、最終的に骨が判定される。第１判定手段が軟組織を判定し、第２判定手段が骨を判定した場合、軟組織と骨との間の境界が判定される。第１判定手段が骨を判定し、第２判定手段が軟組織を判定した場合、骨と軟組織との間の境界が判定される。このように個別評価結果を付き合わせることにより境界の位置をより正確に判定することが可能である。視点を変えると、半画素単位で判定を行えるから、判定分解能を従来よりも２倍にできる。もっとも、変形例として、１画素ピッチでの総合判定があげられる。画素は、一般に、骨密度、脂肪密度、等が演算される単位であり、隣接する２種類の検出値からなるものである。 In the comprehensive determination stage, the determination result of the first determination means and the determination result of the second determination means are preferably matched. For example, when the first determination unit determines the soft tissue and the second determination unit also determines the soft tissue, the soft tissue is finally determined. When the first determination unit determines the bone and the second determination unit also determines the bone, the bone is finally determined. When the first determining means determines soft tissue and the second determining means determines bone, the boundary between the soft tissue and bone is determined. When the first determination unit determines the bone and the second determination unit determines the soft tissue, the boundary between the bone and the soft tissue is determined. Thus, it is possible to determine the position of the boundary more accurately by associating the individual evaluation results. If the viewpoint is changed, the determination can be performed in units of half pixels, so that the determination resolution can be doubled compared to the conventional case. However, as a modification, comprehensive determination at one pixel pitch can be given. In general, a pixel is a unit in which bone density, fat density, and the like are calculated, and includes two adjacent detection values.
望ましくは、前記判定手段は、更に、前記隣接検出値ペアごとにそれを構成する低エネルギーＸ線検出値及び高エネルギーＸ線検出値に基づいて骨密度を演算する骨密度演算手段と、前記骨密度に基づいて組織種別を判定する第３判定手段と、を含み、前記総合判定手段は、前記第１判定手段の判定結果、前記第２判定手段の判定結果及び前記第３判定手段の判定結果に基づいて、前記境界を判定する。検出値単位で演算される骨密度に基づく境界判定結果も考慮すればより正確な境界判定を行える。骨密度を画素単位で演算した上で、それを総合判定で参照するようにしてもよい。 Preferably, the determination means further includes a bone density calculation means for calculating a bone density based on a low energy X-ray detection value and a high energy X-ray detection value constituting each adjacent detection value pair, and the bone A third determination unit that determines a tissue type based on the density, wherein the comprehensive determination unit includes a determination result of the first determination unit, a determination result of the second determination unit, and a determination result of the third determination unit. Based on the above, the boundary is determined. More accurate boundary determination can be performed by considering the boundary determination result based on the bone density calculated in units of detection values. After calculating the bone density in units of pixels, it may be referred to in comprehensive determination.
望ましくは、前記境界に基づいて骨密度演算範囲を決定する範囲決定手段を含む。望ましくは、前記境界に基づいて、第１画素列パターン及びそれに対して半画素シフトした第２画素列パターンを選択する画素列選択手段を含み、前記第１画素列パターンを構成する各画素は、所定方向において先に存在する低エネルギーＸ線検出値とその直後に存在する高エネルギーＸ線検出値とを含み、前記第２画素列パターンを構成する各画素は、前記所定方向において先に存在する高エネルギーＸ線検出値とその直後に存在する低エネルギーＸ線検出値とを含む。所定方向は第１画素列パターン及び第２画素列パターンを相互に比較する上での基準となる向きであり、例えばビーム走査方向における正方向である。 Preferably, a range determining means for determining a bone density calculation range based on the boundary is included. Preferably, the image forming apparatus includes pixel column selecting means for selecting a first pixel column pattern and a second pixel column pattern shifted by a half pixel with respect to the first pixel column pattern based on the boundary, and each pixel constituting the first pixel column pattern includes: Each pixel that includes the low energy X-ray detection value that exists first in the predetermined direction and the high energy X-ray detection value that exists immediately after that, and that constitutes the second pixel column pattern exists first in the predetermined direction. A high energy X-ray detection value and a low energy X-ray detection value existing immediately after that are included. The predetermined direction is a reference direction for comparing the first pixel column pattern and the second pixel column pattern with each other, and is, for example, a positive direction in the beam scanning direction.
望ましくは、前記第１組織が骨であり、前記第２組織が軟組織であり、前記組織境界は前記骨と前記軟組織との間の境界である。望ましくは、前記第１組織が脂肪であり、前記第２組織が前記脂肪以外の軟組織であり、前記境界は前記脂肪と前記脂肪以外の軟組織との境界である。 Preferably, the first tissue is a bone, the second tissue is a soft tissue, and the tissue boundary is a boundary between the bone and the soft tissue. Desirably, the first tissue is fat, the second tissue is soft tissue other than fat, and the boundary is a boundary between the fat and soft tissue other than fat.
本発明に係る方法は、被検体に対して移動しながら低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線を交互に繰り返し照射すると共に前記被検体を透過した低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線を検出することによって得られた検出値列に基づいて、骨と軟組織との境界を判定する境界判定方法であって、前記検出値列は、前記Ｘ線発生ユニットの移動方向に交互に並んだ複数の低エネルギーＸ線検出値及び複数の高エネルギーＸ線検出値を含み、当該方法は、前記検出値列における検出値ごとに組織種別を判定することにより前記境界を判定する判定工程を含む、ことを特徴とするものである。この境界判定方法はプログラムの機能として実現できる。かかるプログラムは、記憶媒体又はネットワークを通じて情報処理装置にインストールされ、そこにおいて実行される。 The method according to the present invention repeatedly and repeatedly irradiates low energy X-rays and high energy X-rays while moving the subject, and detects low energy X-rays and high energy X-rays transmitted through the subject. Is a boundary determination method for determining a boundary between a bone and a soft tissue based on the detection value sequence obtained by the detection value sequence, wherein the detection value sequence includes a plurality of low energies arranged alternately in the moving direction of the X-ray generation unit. An X-ray detection value and a plurality of high energy X-ray detection values, and the method includes a determination step of determining the boundary by determining a tissue type for each detection value in the detection value sequence. To do. This boundary determination method can be realized as a program function. Such a program is installed in the information processing apparatus via a storage medium or a network, and is executed there.
本発明によれば、医療用Ｘ線測定に際して、より正確に境界を判定できる。あるいは、境界判定の分解能を高められる。あるいは、画素の種別をより正確に判定できる。 According to the present invention, it is possible to determine the boundary more accurately in medical X-ray measurement. Alternatively, the boundary determination resolution can be increased. Alternatively, the pixel type can be determined more accurately.
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
（１）骨密度測定装置の第１例（装置構成、境界判定及び画素アレイの事後設定についての説明）
図１には、骨密度測定装置の第１例が概念図として示されている。骨密度測定装置は医療用Ｘ線測定装置であり、被検体に対してＸ線を照射することにより骨密度画像を形成する装置である。骨密度は一般に単位面積当たりの骨塩量である。本実施形態においては、ＤＥＸＡ法に基づいて骨密度が測定及び演算されている。
(1) First example of bone density measuring device (device configuration, boundary determination, and post-setting of pixel array)
FIG. 1 shows a conceptual diagram of a first example of a bone density measuring apparatus. The bone density measuring device is a medical X-ray measuring device that forms a bone density image by irradiating a subject with X-rays. Bone density is generally the amount of bone mineral per unit area. In this embodiment, the bone density is measured and calculated based on the DEXA method.
図１において、骨密度測定装置は、大別して、測定ユニット１０及び演算制御ユニット１２からなる。測定ユニット１０は、例えば、Ｘ線管理区域内に設置される。演算制御ユニット１２は、例えば、情報処理装置により構成される。
In FIG. 1, the bone density measuring device is roughly composed of a measuring
最初に、測定ユニット１０について説明する。図１に示すように、撮影台１４の天板１４Ａ上に被検体１６が載せられている。被検体１６は、測定対象となる骨１６Ａを有している。その骨１６Ａは、例えば、腰椎、大腿骨等である。測定ユニット１０は、下部１８と上部２０とを有している。下部１８について説明すると、天板１４Ａの下方には発生器２４が水平運動可能に設けられている。発生器２４はＸ線を発生するＸ線発生管２６を有している。発生器２４の上側には、図１に示す例において、フィルタユニット２８が設けられている。フィルタユニット２８と共にシャッタユニットが設けられてもよい。Ｘ線発生管２６に対しては高電圧源３０から電圧が供給されている。具体的には、Ｘ線発生管２６に対して、制御信号３１に従ったタイミングで、低電圧及び高電圧が交互に印加されている。これによって、Ｘ線発生管２６において、低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線が交互に生じる。図示されていないコリメータ及びフィルタユニット２８の作用により、図１に示す構成例において、２次元ビームとしてのファンビーム３２が形成されている。ファンビーム３２は、下方から上方へ広がるビームであり、すなわち面状のビームである。フィルタユニット２８は、回転駆動されるフィルタ板を備え、そのフィルタ板は低エネルギーＸ線用フィルタ部材及び高エネルギーＸ線用フィルタ部材を備えている。Ｘ線の種類に応じて、それに対応する適切なフィルタがＸ線通過経路上に挿入される。フィルタユニット２８は後述する制御部４４によって制御されている。
First, the
下部１８は走査機構２２を有している。その動作は制御部４４によって制御されている。本実施形態においては、発生器２４を含む下部可動体と、後述する検出器３４を含む上部可動体とがともにＸ方向すなわち図１において紙面垂直方向に機械的に走査されている。そのような機械的走査は走査機構２２によって行われている。ファンビーム３２をＸ方向に走査することにより、角錐状の照射領域が形成される。ちなみに、Ｙ方向はファンビームの広がり方向であり、Ｚ方向はＸ線の照射方向、より詳しくはファンビーム中心線が向く方向である。Ｘ線発生を上部で行い、Ｘ線検出を下部で行うようにしてもよい。
The
上部２０について説明すると、上部２０は検出器３４を有している。検出器３４は、ファンビーム３２の広がり方向つまりＹ方向に沿って設けられた複数の検出セル（センサ）を有する。各検出セルは個別的にＸ線の検出を行うものである。例えば約５００個の検出セルが１次元配列されている。よって、それらによってＹ方向すなわちファンビームの広がり方向に並んだ複数の検出値からなる検出値列が取得される。Ｘ方向の各位置においてＸ線の照射を順次行うことにより、Ｘ方向の各位置において検出値列が取得される。ただし、上述したように低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線が交互に照射されるため、低エネルギーＸ線検出値列（Ｌ検出値列）及び高エネルギーＸ線検出値列（Ｈ検出値列）が交互に取得されることになる。
The
ファンビーム３２のＸ方向の機械走査に伴い、検出器３４がＸ方向に機械走査される。ファンビームに代えてペンシルビームを利用することも可能である。この場合においてはペンシルビームが２次元的にジグザグスキャンされる。また、幅の狭いファンビームを２次元的にジグザグスキャンさせるようにしてもよい。更に、コーンビームを利用することも可能である。
As the
なお、図１に示す構成例においては、撮影台１４と下部１８は互いに別体に構成されている。ただし、それらを一体化するようにしてもよい。
In the configuration example shown in FIG. 1, the imaging table 14 and the
次に、容器の演算制御ユニット１２について説明する。演算制御ユニット１２は上述したように情報処理装置、例えばパーソナルコンピュータにより構成される。演算制御ユニット１２は、測定ユニット１０の制御を行うと共に、測定ユニット１０によって取得されたデータを処理するものである。演算制御ユニット１２が実行する各処理は図１に示す構成例においてソフトウェアの機能として実現されている。図１においては、各処理がブロックとして示されている。
Next, the container
データメモリ３６には、複数の検出値列が格納される。それらによって２次元検出値アレイが構成される。２次元検出値アレイは、Ｘ方向に沿って交互に配置された複数のＬ検出値列と複数のＨ検出値列とからなる。９０度見方を変えると、２次元検出値アレイにおいて、Ｙ方向に沿って並んだ複数の検出値列を観念し得る。その場合における個々の検出値列は、Ｘ方向に並んだ複数の検出値からなり、具体的には、Ｘ方向に交互に配置された複数のＬ検出値及び複数のＨ検出値からなるものである。そのような検出値列に対して複数の画素が定義される。検出値列及び画素列については後に詳述する。
The
境界判定部３８は、２次元検出値アレイに基づいて境界を判定するモジュールである。画素アレイ設定部４２は、境界判定部３８の判定結果に基づいて、つまり判定された境界に基づいて、２次元検出値アレイに対して２次元画素アレイを定義又は設定するモジュールである。境界判定部３８及び画素アレイ設定部４２の作用については後に詳述する。
The
骨密度演算部４０は、画素アレイ設定部４２によって設定された２次元画素アレイを構成する各画素毎に、具体的には骨領域内に属する各有効画素毎に、骨密度を演算するモジュールである。その場合においては、各画素を構成する一対の検出値（Ｌ検出値及びＨ検出値）が参照される。本実施形態においては、上述したようにＤＥＸＡ法に従って骨密度が演算されている。当該方式を実現するために、骨密度演算に際しては、Ｘ線ビーム経路上に被検体を挿入しない状態において別途測定された測定結果が利用される。すなわち、被検体に対する測定に先立って、被検体による減弱を受けていない状態でのＸ線強度が計測される。これは被検体を挿入した状態における入射Ｘ線強度とみなせるものである。
The bone
図１に示す構成例においては、境界判定が上述したように２次元検出値アレイに基づいて実行されている。この場合において、各検出値は各検出セルの出力値である。ただし、境界判定が減衰量（減衰値）に基づいて実行されてもよく、またそれらに相当する他のデータに基づいて実行されてもよい。 In the configuration example shown in FIG. 1, the boundary determination is executed based on the two-dimensional detection value array as described above. In this case, each detection value is an output value of each detection cell. However, the boundary determination may be executed based on the attenuation amount (attenuation value), or may be executed based on other data corresponding to them.
骨密度は、RL− α・RHに比例する値として計算される。ここで、RL=ln(IOL/IL) , RH=ln(IOH/IH) , α= RL / RHである。但し、各値は以下のとおりである。αは軟組織領域(骨領域以外)で計測される係数である。
IOL：低エネルギーＸ線の入射強度
IOH：高エネルギーＸ線の入射強度
IL：低エネルギーＸ線の出射強度(骨と軟部組織が存在する領域での検出値)
IH：高エネルギーＸ線の出射強度(骨と軟部組織が存在する領域での検出値)
The bone density is calculated as a value proportional to R L −α · R H. Here, R L = ln (I OL / I L ), R H = ln (I OH / I H ), and α = RL / RH . However, each value is as follows. α is a coefficient measured in the soft tissue region (other than the bone region).
I OL : Incident intensity of low energy X-ray
I OH : Incident intensity of high energy X-ray
I L : Intensity of low energy X-rays (detected value in the area where bone and soft tissue exist)
I H : Intensity of high energy X-rays (detected value in the area where bone and soft tissue exist)
上述したＬ検出値及びＨ検出値は例えばIL及びIHである。但し、それらに相当する値、例えば、RL及びRHを用いることも可能である。 L detected values and H detected values described above are, for example, I L and I H. However, values corresponding to them, for example, R L and R H can also be used.
図１において、制御部４４は骨密度測定の制御を実行するモジュールである。また、制御部４４は、演算範囲（関心領域）内で平均骨密度の演算を行う機能、等を有している。ちなみに、演算範囲は骨密度演算部４０又は制御部４４により設定される。入力部４６は検査者において操作されるものである。表示部４８は骨密度画像等が表示されるディスプレイである。
In FIG. 1, a
図２には、２次元検出値アレイ５０に対して設定される２次元画素アレイ６２が示されている。まず２次元検出値アレイ５０について説明する。２次元検出値アレイ５０は、Ｘ方向に並んだ複数の検出値列５２,５４により構成される。個々の検出値列５２は、Ｙ方向に並んだ複数のＬ検出値５６により構成される。個々の検出値列５４は、Ｙ方向に並んだ複数のＨ検出値５８により構成される。すなわち、低エネルギーＸ線の照射と高エネルギーＸ線の照射とを繰り返し行いながら、ファンビームをＸ方向に走査することにより、Ｌ検出値列５２とＨ検出値列５４とが交互に取得され、その結果として、２次元検出値アレイ５０が構成される。
FIG. 2 shows a two-
別の見方をすると、２次元検出値アレイはＹ方向に並んだ複数の検出値列６０によって構成されるものである。その場合、個々の検出値列６０は、Ｘ方向に交互に並んだ複数のＬ検出値及び複数のＨ検出値からなる。このような２次元検出値アレイ５０に対して、図１に示した骨密度測定装置によれば、検出値列６０毎に、そこに含まれる境界の位置に応じて、画素列６４を適応的に設定することが可能である。すなわち、後に説明するように個々の検出列６０毎に、第１画素列パターン及び第２画素列パターンの中から、境界の位置に適合する画素列パターンを選択することが可能である。
From another viewpoint, the two-dimensional detection value array is constituted by a plurality of detection value strings 60 arranged in the Y direction. In that case, each
各画素列６４は、Ｘ方向に並ぶ複数の画素６３により構成される。各画素６３は、Ｌ検出値及びＨ検出値により構成される。すなわち、検出値ペアにより構成される。ただし、ペア種類として２つがある。すなわち、Ｘ方向の正の向きにおいて先に存在するＬ検出値とその直後に存在するＨ検出値とからなるＬＨペアと、同じくＸ方向の正の向きにおいて先に存在するＨ検出値とその直後に存在するＬ検出値とからなるＨＬペアと、がある。第１の画素列パターンは密に連結した複数のＬＨペアによって構成される。第２の画素列パターンは密に連結したＨＬペアによって構成される。図１に示した構成例によれば、個々の画素列６０毎に、境界の位置に応じて、第１の画素列パターン又は第２の画素列パターンを選択することが可能である。その具体的な内容については後に詳述するが、画素列６０毎に画素列パターンを適応的に選択すれば、対象骨の形態に応じて最適な２次元検出値アレイ５０を構成することが可能である。
Each
ちなみに、境界判定にあたって、本実施形態においては検出セルの出力値が利用されているが、上述したように減衰量等に基づいて境界の判定が行われてもよい。図２に示した例においては、単一の画素列６０毎に画素列パターンが選択されていたが、複数の画素列を単位として画素列パターンが選択されてもよい。いずれにしても、画素列パターンの選択という手法を適用することにより、従来よりも骨密度演算の対象となる有効画素数を増大でき、あるいは、測定の精度や再現性を従来よりも向上することが可能である。
Incidentally, in the present embodiment, the output value of the detection cell is used in the boundary determination. However, as described above, the boundary determination may be performed based on the attenuation amount or the like. In the example illustrated in FIG. 2, the pixel column pattern is selected for each
図３には、ファンビームの機械走査が概念的に示されている。符号３４は検出器を示しており、それはＹ方向に並んだ複数の検出セル３４ａにより構成される。そのような検出器３４が対象骨６６を横切るようにＸ方向に機械的に走査されると、矩形のスキャンエリア６５が構成される。
FIG. 3 conceptually shows the mechanical scanning of the fan beam.
図４にはペンシルビームの機械走査が示されている。符号６８がペンシルビームを模式的に表している。そのようなペンシルビーム６８が対象骨７０に対して２次元的にスキャンされる。符号７２はその場合におけるジグザグスキャン経路を表している。ジグザグスキャン経路７２は、Ｘ方向正向きのスキャンに相当する経路部分７２−１と、Ｙ方向正向きのスキャンに相当する経路部分７２−２と、Ｘ方向負向きのスキャンに相当する経路部分７２−３と、Ｙ方向正向きのスキャンに相当する経路部分７２−４と、を有する。もっとも、図４の構成において、例えば、Ｘ方向が主走査方向に対応し、Ｙ方向が副走査方向に対応する。もっとも、ジグザグスキャン経路７２を９０度回転させるようにしてもよい。
FIG. 4 shows a mechanical scan of the pencil beam.
次に、図５乃至図８を用いて、境界判定方法について説明する。 Next, the boundary determination method will be described with reference to FIGS.
図５には、境界判定の第１例が示されている。図５において、左から右への方向がＸ方向の正の向きに対応している。（Ａ）には１つの選択候補としての第１画素列パターンが示されており、（Ｂ）はもう１つの選択候補としての第２画素列パターンを示している。（Ｃ）はＸ方向に沿って並んだ複数の検出値からなる検出値列を示しており、それは具体的には交互に並んだ複数のＬ検出値５６と複数のＨ検出値５８とからなる。（Ｄ）は隣接検出値ペアを単位とした境界の判定を表している。（Ｄ）に示されるように、検出値列に対しては、互いに半分ずつ重複した関係をもって複数の検出値ペアが多重的に設定されている。境界判定条件については後に図６を用いて説明する。 FIG. 5 shows a first example of boundary determination. In FIG. 5, the direction from left to right corresponds to the positive direction of the X direction. (A) shows a first pixel column pattern as one selection candidate, and (B) shows a second pixel column pattern as another selection candidate. (C) shows a detection value sequence composed of a plurality of detection values arranged along the X direction. Specifically, it includes a plurality of L detection values 56 and a plurality of H detection values 58 arranged alternately. . (D) represents the determination of the boundary in units of adjacent detection value pairs. As shown in (D), a plurality of detection value pairs are set in a multiplexed manner in the detection value sequence with a half-overlapping relationship with each other. The boundary determination condition will be described later with reference to FIG.
図５に示す例においては、Ｌ検出値５６に基づく組織種別の判定結果と、Ｈ検出値５８に基づく組織種別の判定結果とが互いに突き合わされ、それらが一致した場合に「境界無し」が判定されており、それらが不一致である場合に「境界有り」が判定されている。
In the example illustrated in FIG. 5, the determination result of the tissue type based on the
具体的には、符号７４で示した判定ブロックにおいて、境界無しが判定されており、符号７６で示した判定ブロックにおいて、境界有り７８が判定されている。従来においては画素単位で境界が判定されていたが、図５に示す手法では、結果として検出値単位で境界を判定することが可能である。つまり、従来よりも二倍の分解能で境界の有無を判定することが可能である。境界有りが判定された場合（符号７８）、それ以後の判定プロセスを省略するようにしてもよい。もちろん、それ以後の判定プロセスを実行して、次の境界を判定するようにしてもよい。
Specifically, in the determination block indicated by
境界有りが判定された場合（符号７８）、それに基づいて各種の処理を実現することが可能である。例えば、判定された境界に基づいて骨領域を認定した上で（符号８０）、認定された骨領域に対して画像処理や計測を実行するようにしてもよい（符号８２）。あるいは、判定された境界に基づいて、骨密度演算のための画素列の設定を行うようにしてもよい（符号８４）。そのような画素列に従って画素毎に骨密度が演算され、それらに基づき、骨密度画像が構成されてもよい（符号８６）。上記のように、図５に示した構成例によれば、判定された境界の位置に基づいて、２つの画素列パターンの内で最適な画素列パターンを選択し得る。２つの画素列パターンは半画素分だけ互いにＸ方向にシフトした関係にある。画素列パターンの選択により、骨領域に属する有効画素数の増大を図れる。 When it is determined that there is a boundary (reference numeral 78), various processes can be realized based on the determination. For example, after identifying a bone region based on the determined boundary (reference numeral 80), image processing and measurement may be performed on the recognized bone area (reference numeral 82). Alternatively, a pixel row for bone density calculation may be set based on the determined boundary (reference numeral 84). The bone density may be calculated for each pixel according to such a pixel row, and a bone density image may be constructed based on the calculated bone density (reference numeral 86). As described above, according to the configuration example illustrated in FIG. 5, an optimal pixel column pattern can be selected from the two pixel column patterns based on the determined boundary position. The two pixel column patterns have a relationship shifted by half a pixel in the X direction. By selecting the pixel column pattern, the number of effective pixels belonging to the bone region can be increased.
図６には、図５に示した境界判定方法における判定条件が例示されている。符号８８は、Ｌ検出値に基づく判定結果を示しており、符号９０はＨ検出値に基づく判定結果を示している。符号９２は総合的な判定結果を示している。符号９４及び９６で示すように、２つの個別判定結果が互いに一致する場合、総合的判定においては２つの個別判定結果がそのまま採用される。一方、２つの個別判定結果が不一致となる場合、符号９８で示すように、境界が判定される。すなわち境界有りが判定される。
FIG. 6 illustrates determination conditions in the boundary determination method illustrated in FIG.
図７及び図８を用いて境界判定の第２例について説明する。図７において、（Ａ）には１つの選択候補としての第１画素列パターンが示されており、（Ｂ）にはもう１つの選択候補としての第２画素列パターンが示されている。（Ｃ）には検出値列が示されている。（Ｄ）には境界判定方法が模式的に示されている。 A second example of boundary determination will be described with reference to FIGS. In FIG. 7, (A) shows a first pixel column pattern as one selection candidate, and (B) shows a second pixel column pattern as another selection candidate. (C) shows a detection value string. (D) schematically shows a boundary determination method.
境界判定に先立って、隣接検出値ペア５６，５８に基づいて骨密度が演算される（符号８８）。この場合、軟組織については骨密度に相当する値が演算される。符号９０で示すブロックにおいては、隣接検出値ペアを構成する個々の検出値５６，５８に基づいて組織種別が判定される。また、骨密度に基づいて組織種別が判定される。そして、３つの個別的な判定結果を相互に突き合わせることにより、最終的に組織種別が判定される。判定条件については後に図８を用いて説明する。図７に示す例では、３つの個別判定結果に基づいて、軟組織、骨及び境界の中のいずれかの種別が判定されている。境界が判定された場合、その境界が判定された位置に基づいて、骨領域が認定され（符号９８）、骨領域に対して画像処理等が実行される（符号１００）。
Prior to the boundary determination, the bone density is calculated based on the adjacent detection value pairs 56 and 58 (reference numeral 88). In this case, a value corresponding to bone density is calculated for soft tissue. In the block denoted by
図８には、図７に示した境界判定方法における判定条件が示されている。符号１０２はＬ検出値に基づく判定結果を示しており、符号１０４はＨ検出値に基づく判定結果を示しており、符号１０６は骨密度に基づく判定結果を示している。更に、符号１０８は総合的な判定結果を示している。符号１１０で示すように、３つの個別的な判定結果１０２,１０４,１０６がいずれも骨である場合、符号１０８で示す総合的判定において、骨が判定される。一方、それ以外の場合においては、骨以外であることすなわち軟組織が判定される（符号１１２参照）。もっとも、３つの個別判定結果がいずれも軟組織を示す場合に軟組織を総合的に判定し、それ以外においては真偽不明を判定する等の各種のバリエーションが考えられる。骨密度演算の目的や要求する精度等に応じて判定条件を定めるのが望ましい。
FIG. 8 shows determination conditions in the boundary determination method shown in FIG.
以上のように、多重的に設定される複数の検出値ペアに基づいて境界を判定することにより、非重複関係をもって設定される複数の画素に基づく境界の判定に比べて、二倍の分解能を実現することが可能である。 As described above, by determining the boundary based on a plurality of detection value pairs set in a multiplexed manner, the resolution is doubled compared to the determination of the boundary based on a plurality of pixels set with a non-overlapping relationship. It is possible to realize.
（２）画素アレイの設定例の説明
次に、図９乃至図１７を用いて２次元画素アレイの設定方法について説明する。図９乃至図１２には境界の位置に応じた画素列の設定例が示されている。まず図９を用いて第１例について説明する。
(2) Description of Pixel Array Setting Example Next, a two-dimensional pixel array setting method will be described with reference to FIGS. 9 to 17. FIG. 9 to FIG. 12 show setting examples of pixel columns according to the boundary positions. First, the first example will be described with reference to FIG.
図９において、（Ａ）は区間信号を示している。図９において横方向がＸ方向に対応している。区間信号において、シンボル“Ｌ”は低エネルギーＸ線照射期間を表しており、シンボル“Ｈ”は高エネルギーＸ線照射期間を表している。（Ｂ）は組織種別を表しており、すなわちＸ方向に存在する組織の内容を示している。ここにおいて、軟組織と骨との間に実境界１１０が存在している。その実境界１１０はＨ区間からＬ区間へ切り替わる地点（立ち下がり点）に一致している。
In FIG. 9, (A) shows the section signal. In FIG. 9, the horizontal direction corresponds to the X direction. In the section signal, the symbol “L” represents a low energy X-ray irradiation period, and the symbol “H” represents a high energy X-ray irradiation period. (B) represents the organization type, that is, the contents of the organization existing in the X direction. Here, a
（Ｃ）にはＬ検出値の並びが示されている。それらは軟組織と骨とを弁別するための閾値１１２と比較される。閾値１１２よりもＬ検出値が大きければ軟組織と判定され、小さければ骨と判定される。（Ｄ）はＨ検出値の並びを示している。それらは閾値１１４と比較される。閾値１１４よりも大きなＨ検出値については軟組織が判定され、それよりも小さなＨ検出値については骨が判定される。
(C) shows an array of L detection values. They are compared to a
Ｘ方向に沿って評価対象として複数の検出値ペアが定義される。その中で検出値ペア１１６に着目すると、Ｘ方向正向きで先に（上流側に）存在するＨ検出値１１８については軟組織が判定されており、一方、その直後に（下流側に）存在するＬ検出値１２０については骨が判定されている。この結果、２つの個別判定結果が不一致となり、２つの検出値間における境界の存在が判定される。それを表したものが（Ｅ）である。すなわち、そこには、個々の判定結果が示されており、最初において軟組織１２２が判定された上で、そこから骨１２４へ切り替わる地点として、境界（区間間境界）１２６が判定されている。そして、（Ｆ）で示すように境界１２６の位置に応じて、いずれかの画素列パターンが選択され、それが設定される。
A plurality of detected value pairs are defined as evaluation objects along the X direction. Focusing on the
具体的には、第１画素列パターン及び第２画素列パターンの中から、骨領域内に属する有効画素ができるだけ多くなるように、特定の画素列パターンが選択される。図９に示す例では、（Ｆ）に示すように、複数のＬＨペアからなる第１画素列パターンが選択されている。図９に示す例において、仮に、複数のＨＬペアからなる第２画素列パターンを選択してしまうと、特定画素の丁度真ん中の位置に実境界１１０を存在させてしまうことになる。これに対して、図９に示した例では、実境界１１０の位置を基準として第１画素列パターンが設定されているので、有効画素数を増大できる。
Specifically, a specific pixel column pattern is selected from the first pixel column pattern and the second pixel column pattern so that the effective pixels belonging to the bone region are as many as possible. In the example shown in FIG. 9, as shown in (F), the first pixel column pattern composed of a plurality of LH pairs is selected. In the example shown in FIG. 9, if the second pixel column pattern composed of a plurality of HL pairs is selected, the
第１画素列パターンが設定されると、（Ｇ）に示すように、その画素列を構成する各画素ごとに骨密度が演算される。軟組織においては骨密度値に相当する演算値が求められるが、それは平均骨密度の演算等において無視される。なお、符号１２８は組織種別を判別する閾値を示しており、それを上回った値についてだけ骨が判定される。もっとも、図９に示す例では、個々の検出値を基礎として総合的判定を行えるので、骨密度に基づく組織種別の判定は必ずしも行う必要はない。ちなみに、図９等において示すＬ検出値の並び及びＨ検出値の並びは説明用の例示である。
When the first pixel column pattern is set, as shown in (G), the bone density is calculated for each pixel constituting the pixel column. In soft tissue, a calculated value corresponding to the bone density value is obtained, but it is ignored in calculating the average bone density.
図１０には、第２例が示されている。なお、図９に示した構成と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。図１０に示す例では、（Ｂ）で表すように、軟組織と骨との間の実境界１３０が上記立ち下がり点よりも若干Ｌ期間内に入り込んでいる。このような場合において、（Ｃ）及び（Ｄ）で示す検出値列に着目すると、特に、検出値ペア１３２に着目すると、Ｈ検出値１３４については軟組織が判定されており、Ｌ検出値１３６については骨が判定されている。その結果、（Ｅ）で示すように立ち下がり点に相当する位置に境界（区間間境界）１４２が判定されている。つまり、それよりも上流側において軟組織１３８が判定されており、それよりも下流側において骨１４０が判定されている。この結果、（Ｆ）で示すように、図９に示した第１例と同様、第１画素列パターンが選択され、それが設定されている。もっとも、（Ｇ）に示されている骨密度列において、画素ｎに着目すると、その骨密度は、図９に示した画素ｎについての骨密度よりも若干下がっている。その下降の大きさに応じて、例外的処理を適用するようにしてもよい。
FIG. 10 shows a second example. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to the structure shown in FIG. 9, and the description is abbreviate | omitted. In the example shown in FIG. 10, as represented by (B), the
図１１には、第３例が示されている。図１１において、図９に示した構成と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。この第３例においては、（Ｂ）で示すように、実境界１３２が、Ｌ区間の後半（立ち下がり点から離れた地点であり、次の立ち上がり点に近い地点）に存在している。（Ｃ）及び（Ｄ）で示される検出値列において、特に検出値ペア１３４に着目すると、符号１３６で示すＬ検出値については、軟組織が判定されており、符号１３８で示すＨ検出値については、骨が判定されている。すなわち、２つの個別判定結果が互いに不一致となり、それにより総合判定の結果として境界が判定される。この場合、（Ｅ）に示すように、区間信号（（Ａ）参照）における立ち上がり点に一致する地点で、境界１４４が判定される。それ以前において軟組織１４０が判定され、それ以降において骨１４２が判定される。図９及び図１０に示した第１例及び第２例との対比において、実境界１３２の位置がＸ方向正の向きへよりシフトした結果、最終的に判定された境界１４４の位置が検出値１個分すなわち半画素分だけシフトしている。
FIG. 11 shows a third example. In FIG. 11, the same components as those shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In this third example, as shown in (B), the
図１２には第４例が示されている。図１２においても、図９等に示した構成と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。この第４例においては、（Ｂ）に示すように立ち上がり点の位置に境界１４６が存在している。（Ｃ）及び（Ｄ）に示す検出値列において、特に検出値ペア１４８に着目すると、Ｌ検出値１５０については軟組織が判定されており、Ｈ検出値１５２については骨が判定されている。すなわち、そこにおいて２つの個別判定結果に不一致が生じ、その結果として、境界１６０が判定されている。判定された境界１６０は、（Ａ）における立ち上がり点に一致している。
FIG. 12 shows a fourth example. Also in FIG. 12, the same components as those shown in FIG. 9 and the like are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In the fourth example, a
以上のように、上記手法によれば、半画素を単位として境界を検出することができ、それに基づいて画素パターンを適切に設定することが可能である。例えば、注目組織である特定骨内に、より多くの計測用画素（有効画素）を設定することが可能である。特に計測対象が小さいような場合に、計測精度を向上することが可能である。 As described above, according to the above method, a boundary can be detected in units of half pixels, and a pixel pattern can be appropriately set based on the boundary. For example, it is possible to set more measurement pixels (effective pixels) in a specific bone that is a tissue of interest. In particular, when the measurement target is small, the measurement accuracy can be improved.
図１３には、比較例としての２次元画素アレイ１６４が示されている。この２次元画素アレイ１６４は、２次元検出値アレイ５０に対して設定されたものである。２次元検出値アレイ５０は、上述したように、Ｘ方向に並ぶ複数の検出値列により構成される。それらは、複数のＬ検出値列５２と複数のＨ検出値列５４とからなる。２次元検出値アレイ５０に対して別の見方をすると、２次元検出値アレイ５０は、Ｙ方向に並ぶ複数の検出値列の６０の集合体であり、その場合における個々の検出値列６０はＸ方向に交互に並ぶ複数のＬ検出値及び複数のＨ検出値からなる。ちなみに、符号３４は検出器を表している。
FIG. 13 shows a two-
以上のような２次元検出値アレイ５０に対して従来においては画一的に２次元画素アレイ１６４が設定されている。境界１６２の位置及び形状にかかわらず、一律に個々の画素を設定すると、有効画素１６８の個数を増大することができない。ちなみに、符号１６６は無効画像すなわち骨領域内の画素とは認識されない画素を示している。
Conventionally, the two-
以上のような状況において、上述した画素パターンの適応的選択法を適用することにより、図１４に示すような２次元画素アレイ１６６を設定することが可能である。なお、図１４において、図１３に示した構成と同一の構成には同一符号を付してある。２次元画素アレイ１６６は、Ｙ方向に並ぶ複数の検出値列１７０,１７２により構成されている。そこにおいて、画素列１７０は、第１画素列パターンを有する画素列であり、画素列１７２は、第２画素パターンを有する画素列である。第１画素パターンは、複数のＬＨペアの集合体であり、第２画素パターンは、複数のＨＬペアの集合体である。Ｙ方向における各位置の画素列ごとに、Ｘ方向における境界１６２の位置に応じて、２つの画素列パターンの中から適切な画素列パターンが選択される。これにより、骨領域内における有効画素１６８の個数を増大することが可能である。これにより計測の精度を高められる。
In the above situation, it is possible to set a two-
図１５には、補間処理及びリサンプリング処理が示されている。（Ａ）はパターン設定後の２次元画素アレイ１６６が示されている。それに基づく直接的な計測あるいは直接的な画像処理が困難である場合、２次元画素アレイ１６６に対して符号１７４で示すような補間処理及びリサンプリング処理を適用するのが望ましい。このような処理結果が（Ｂ）に示す２次元画素アレイ１７６である。それは両方向に規則性をもったアレイである。
FIG. 15 shows interpolation processing and resampling processing. (A) shows the two-
図１６には、後側の境界１７８に基づく２次元画素アレイ１８０の設定が示されている。符号１８２で示すハッチが付された各ブロックは骨領域に属する有効画素を示している。Ｙ方向の各位置において、Ｘ方向における、後側の境界１７８の位置に応じて、適切な画素列パターンが選択される。すなわち、骨領域内に属する有効画素数がより多くなるように、画素パターンが選択される。なお、図１７に示されるように、前後２つの境界１８２,１８４内において有効画素がより多くなるように２次元画素アレイ１８６を定めるようにしてもよい。
FIG. 16 shows the setting of the two-
（３）骨密度測定装置の第２例（プレスキャン、境界判定、照射シーケンスの適応的設定及び画素アレイの事前設定についての説明）
図１８には、骨密度測定装置の第２例が示されている。なお、図１に示した第１例で説明した構成と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
(3) Second example of bone density measuring apparatus (explanation regarding pre-scan, boundary determination, adaptive setting of irradiation sequence, and pre-setting of pixel array)
FIG. 18 shows a second example of the bone density measuring device. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to the structure demonstrated in the 1st example shown in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
図１８に示す第２例において、骨密度測定装置は大別して計測ユニット１８８と演算制御ユニット１９０とにより構成されている。測定ユニット１８８は、下部１９２と上部１９４とを有する。下部１９２は発生器１９６を有している。発生器１９６はＸ線発生管１９８を有する。また、発生器１９６の上側にはフィルタユニット２００が設けられている。フィルタユニット２００と共にシャッタユニットを設けるのが望ましい。この第２例においてはペンシルビーム２０３が生成されている。ペンシルビーム２０３はＸ方向及びＹ方向に機械的に走査される。そのための機構が走査機構２２である。
In the second example shown in FIG. 18, the bone density measuring device is roughly composed of a measuring
上部１９４は２次元的に走査される検出器２０２を有している。それはペンシルビーム２０３を受けるものである。走査機構２２は、下部可動体と共に、検出器２０２を備える上部可動体を機械的に走査する。
The
２次元データメモリ３６内には、後に説明する本スキャンの実行により取得された２次元検出値アレイが格納される。この第２例においては、本スキャンに先立ってプリスキャンが実行されている。そのスキャン結果であるプリスキャンデータが境界判定部２０４に送られている。このプリスキャンデータも２次元検出値アレイを構成する。境界判定部２０４は、プリスキャンデータに基づいて軟組織と骨との間の境界を判定する。その判定結果が制御部２０６に出力されている。
In the two-
制御部２０６は、プリスキャンを制御する機能及び本スキャンを制御する機能を有しており、それらの機能が図１８において、プリスキャン制御部２０８及び本スキャン制御部２１０として示されている。
The
図１８に示された構成例において、プリスキャン実行時においては、低エネルギーＸ線が用いられ、対象物全体がペンシルビームによって２次元的に走査される。これにより、２次元検出値アレイがプリスキャンデータとして取得される。そのプリスキャンデータを解析することにより、骨の輪郭すなわち境界が事前に判定され、その判定された位置に基づいて本スキャンの実行条件が定められる。すなわち、骨領域内に有効画素ができるだけ多く属するように、本スキャン条件が定められる。これについては後に詳述する。 In the configuration example shown in FIG. 18, when pre-scanning is performed, low-energy X-rays are used, and the entire object is scanned two-dimensionally with a pencil beam. Thereby, a two-dimensional detection value array is acquired as pre-scan data. By analyzing the pre-scan data, the contour or boundary of the bone is determined in advance, and the execution condition for the main scan is determined based on the determined position. That is, the main scanning condition is determined so that as many effective pixels as possible belong to the bone region. This will be described in detail later.
以上のように定められた本スキャン条件にしたがって、本スキャンが実行されると、２次元データメモリ３６内に複数のＬ検出値及び複数のＨ検出値からなる２次元検出値アレイが格納されることになる。そこで、骨密度演算部４０は、既に設定されている２次元画素アレイを構成する各画素ごとに、具体的には骨領域内の画素ごとに、当該画素を構成する検出値ペアに基づいて骨密度を演算する。
When the main scan is executed according to the main scan conditions determined as described above, a two-dimensional detection value array including a plurality of L detection values and a plurality of H detection values is stored in the two-
図１８に示した第２例においては、第１例とは異なり、プリスキャンによって境界を判定し、それに基づいて本スキャン条件つまり照射シーケンスあるいは２次元画素アレイを適応的に設定している。これについて以下に具体的に説明する。 In the second example shown in FIG. 18, unlike the first example, the boundary is determined by pre-scanning, and based on this, the main scanning condition, that is, the irradiation sequence or the two-dimensional pixel array is adaptively set. This will be specifically described below.
図１９には、プリスキャンの一例が示されている。符号２１２は、スキャンエリアを示しており、そのエリアはペンシルビームを走査可能な最大の領域である。プリスキャンに当たっては、対象骨２１４が有する輪郭２１４Ａの形状に応じて、スキャン経路２１６が適応的に定められる。具体的に説明すると、最初に、符号２１６−１で示されるように、ペンシルビームがＸ方向正側へスキャンされ、そのスキャン過程において、エッジ検出手法を利用して境界（輪郭）２１４Ａの位置が特定される。境界２１４Ａが検出された場合、符号２１６−２で示すように、ペンシルビームがＸ方向負側へ動かされる。その場合において、予め定められた距離だけ移動が行われる。その後、符号２１６−３で示すように、Ｙ方向正側へ所定距離だけペンシルビームが動かされる。その地点から符号２１６−４で示すように、Ｘ方向正側へ再びペンシルビームが動かされる。そのスキャン過程において、エッジ検出が並行して実行され、対象骨２１４の境界２１４Ａの位置が特定される。以上のような、一連の部分的走査を繰り返すと、結果として、図１９に示すようなスキャン経路２１６が構成されることになる。
FIG. 19 shows an example of prescan.
図４に示したように、スキャンエリアの全体にわたって一律にジグザグスキャン経路を設定すると、境界２１４Ａの特定にあたって長時間を要することになるが、図１９に示す手法によれば、境界２１４Ａの位置に応じてスキャン範囲を絞り込むことが可能であるので、プリスキャン時間を短縮化できるという利点を得られる。もっとも、対象骨２１４における両側の輪郭を特定する場合や、複雑な形状をもった骨の輪郭を特定する場合には、図４に示したようなジグザグスキャンによって対象骨全体の境界を特定するようにしてもよい。
As shown in FIG. 4, when the zigzag scan path is uniformly set over the entire scan area, it takes a long time to specify the
以上のように境界が特定されると、Ｙ方向における各位置において、Ｘ方向における境界の位置に応じて画素列が定められる。その場合、骨領域内で画素列が最適化されるように画素列全体が調整される。画素列の設定方法について以下に具体例を用いて説明する。 When the boundary is specified as described above, a pixel column is determined at each position in the Y direction according to the position of the boundary in the X direction. In that case, the entire pixel column is adjusted so that the pixel column is optimized within the bone region. A pixel column setting method will be described below using a specific example.
図２０には、第１設定例が示されている。符号２１８は軟組織を示しており、符号２２０は骨を示している。それらの間に境界２２２が存在している。符号２２８は上述した２次元検出値アレイを示しており、符号２３０は２次元画素アレイを示している。
FIG. 20 shows a first setting example.
図２０に示されるように、Ｙ方向の各位置において、Ｘ方向に沿った画素列を定義するにあたり、境界２２２の内側につまり骨領域内にできる限り多くの有効画素が設定されるように、画素列が設定される。符号２２４は本スキャンにおけるＸ方向正側へのスキャンを示しており、符号２２６は本スキャンにおけるＸ方向負側へのスキャンを示している。いずれの場合においても、境界２２２を基準として画素列が定義されている。図２０において、紙面上側の４つの画素列はいずれも第１画素列パターンによって構成されており、紙面下側の３つの画素列はいずれも第２画素列パターンによって構成されている。図２０に示した第１例においては、Ｙ方向に並ぶ複数の画素列間において、Ｌ区間及びＨ区間の並びが一致している。この第１設定例によれば、本スキャンにおいて、Ｙ方向の各位置における照射シーケンスをかなり簡素化できるという利点を得られる。
As shown in FIG. 20, in defining the pixel column along the X direction at each position in the Y direction, as many effective pixels as possible are set inside the
図２１には、第２設定例が示されている。なお、図２０に示した構成と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。このことは後に説明する図２２及び図２３においても同様である。 FIG. 21 shows a second setting example. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to the structure shown in FIG. 20, and the description is abbreviate | omitted. This also applies to FIGS. 22 and 23 described later.
図２１において、２次元検出値アレイ２３２に対して２次元画素アレイ２３４が設定されている。２次元画素アレイ２３４は、Ｙ方向に並んだ複数の画素列からなる。この第２設定例においては、上側の４つの画素列がいずれも第１画素列パターンによって構成されており、下側の３つの画素列も第１画素列パターンによって構成されている。すなわち、Ｙ方向の各位置において、境界２２２に基づいて、骨領域内にＬ区間及びＨ区間の並びを設定する場合に、境界２２２の右側（Ｘ方向正側）に最初にＬ区間が設定されるように照射シーケンスが定められている。但し、Ｙ方向の各位置において、少なくとも骨領域内では、区間ピッチが揃っている。このような第２設定例を採用する場合、画素列パターンの選択手法は必ずしも不要となる。その点において照射制御を簡素化できる。
In FIG. 21, a two-
図２２には第３設定例が示されている。２次元検出値アレイ２３６に対して、２次元画素アレイ２３８が設定されている。この第３設定例においては、Ｙ方向の各位置において、境界２２２の位置に応じて照射シーケンスがきめ細かく調整されており、すなわちＹ方向に沿って見た場合に複数の画素列がＸ方向において不揃いとなっている。逆に言えば、Ｙ方向の各位置において境界２２２に有効画素列の先頭画素が近接するように各照射シーケンスつまり各画素列が事前に設定されている。プリスキャンの実行結果に基づき境界２２２を事前に検出することにより、このようなきめ細やかな制御を実現できる。
FIG. 22 shows a third setting example. A two-
図２３には、第４設定例が示されている。２次元検出値アレイ２４２に対して、２次元画素例２４４が設定されている。この第４設定例においては、２つの境界２２２，２４０に基づいて２次元画素アレイ２４４が設定されている。具体的には、２２４で示すＸ方向正側のスキャンに関しては、境界２２２を基準として画素列が設定されており、それとは反対側のＸ方向負側へのスキャン２２６に関しては、境界２４０を基準として画素列が設定されている。
FIG. 23 shows a fourth setting example. A two-dimensional pixel example 244 is set for the two-dimensional
以上の設定例、特に図２２及び図２３に示した設定例では、Ｘ方向におけるスキャンに際して、境界の位置に応じて、照射シーケンスが動的に可変設定される。特に、必要に応じて、走査速度及び照射期間（区間長）が可変設定される。これについては後に図２６に基づいて説明する。 In the above setting examples, particularly the setting examples shown in FIGS. 22 and 23, the irradiation sequence is dynamically variably set in accordance with the position of the boundary when scanning in the X direction. In particular, the scanning speed and the irradiation period (section length) are variably set as necessary. This will be described later with reference to FIG.
図２４には、フィルタユニットに設けられるフィルタ板２４６が示されている。境界に基づく照射シーケンスの調整のためには、低速でフィルタ板を回転させるのが望ましい。図２４に示す例では、フィルタ板２４６が９個の低エネルギーＸ線用フィルタ部材２４８と９個の高エネルギーＸ線用フィルタ部材２５０とにより構成されている。それらの２種類のフィルタ部材２４８，２５０は円周方向に沿って交互に配列されている。このように多数のフィルタ板を設ければフィルタ板の回転速度を引き下げることが可能であり、回転速度の調整がし易くなる。図２４においては、円形のフィルタ板が示されていたが、ドラム状のフィルタ板を設けるようにしてもよい。
FIG. 24 shows a
図２５には、本スキャンにおけるスキャン経路の一例が示されている。スキャンエリア２５４内には対象骨２５５が存在している。対象骨２５５の両側の輪郭がプリスキャンにより特定された場合、それに基づいて本スキャンの経路を設定するようにしてもよい。その一例が符号２５８で示されている。符号２５６はペンシルビームを表している。
FIG. 25 shows an example of a scan path in the main scan. A
スキャン経路２５８は、Ｘ方向正側へのスキャンに相当する経路部分２５８−１を有する。その経路部分２５８−１は、Ｘ方向負側の境界から所定距離にＸ方向負側へ下がった位置を始点とし、Ｘ方向正側の境界からＸ方向正側に所定距離を隔たった位置を終点とするものである。経路部分２５８−１の終点からＹ方向正側へ所定距離にわたってペンシルビームがスキャンされる。それが経路部分２５８−２で表されている。その後、Ｘ方向負側へペンシルビームが動かされる。その場合においても対象骨２５５におけるＸ方向の両側の境界に基づき、スキャンの始点と終点が定められる。符号２５８−４は、経路部分２５８−３に続く、Ｙ方向正側へのスキャンにおける経路部分を表している。以上のような一連のプロセスが対象骨２５５の全体をカバーするように繰り返し実行される。このような本スキャン経路の設定によれば、本スキャン時間を短くすることが可能である。もっとも、対象骨内において適正に画素列を設定するために、対象骨の手前側に一定の助走期間が必要な場合、そのような助走期間のために対象骨の両側にマージンを設定すればよい。
The
図２６には、本スキャンにおける照射シーケンスが示されている。これは、Ｙ方向の特定の位置において実行されるＸ方向スキャンを規定するものである。符号２６０は対象骨の断面を表している。その幅がＷ１で表されている。Ｗ２がＸ方向における本スキャン範囲を示している。その範囲Ｗ２はＹ方向の各位置において異なり得る。ちなみにＷ３はスキャンエリアの最大幅を表している。
FIG. 26 shows an irradiation sequence in the main scan. This defines an X-direction scan that is performed at a specific position in the Y direction.
（Ａ）は、シャッタユニットの動作を表している。シャッタユニットは必要に応じて設けられるものである。シャッタが閉状態にある場合、Ｘ線が被検体の手前側で遮蔽され、被検体の被曝が低減される。シャッタが開状態にある場合、Ｘ線が被検体を透過する。（Ｂ）は、正方向正側へのスキャン２６２を表している。その場合における照射シーケンスが符号２６４で表されている。（Ｃ）にはＸ方向負側へのスキャン２７２を表している。その場合における照射シーケンスが符号２７４で表されている。
(A) represents the operation of the shutter unit. The shutter unit is provided as necessary. When the shutter is in the closed state, X-rays are shielded on the near side of the subject, and the exposure of the subject is reduced. When the shutter is in the open state, X-rays pass through the subject. (B) represents a
（Ｂ）に示すように、この例においては、対象骨２６０における一方側（図において左側）の境界２８２が基準となっており、それに対して有効画素列における先頭区間すなわち基準区間Ｒ１が適正に設定されるように、すなわち骨領域内であって境界２６２に近い位置に基準区間Ｒ１が設定されるように、照射シーケンス２６４が定められている。照射シーケンスは、具体的には、助走部分２６６、実効部分２６８及びオーバーラン部分２７０とからなる。助走部分は手前側の助走区間に相当し、実効部分２６８が測定区間に相当し、オーバーラン部分２７０が奥側のオーバーラン区間に相当している。助走部分２６６において、走査機構やフィルタユニット等を制御することにより、具体的には、駆動源をなすステッピングモータのパルス数の制御等を行うことにより、骨領域内において、安定かつ適正な照射シーケンスを実現できる。
As shown in (B), in this example, the
（Ｃ）に示す逆方向へのスキャン２７２においても、実効部分２７８において安定した照射シーケンスが形成されるように、助走部分２７６において、走査速度やフィルタ回転速度、等が調整される。この例でも、実効部分２７８の後にオーバーラン部分２８０が設けられている。スキャン２７２においては、境界２８２を基準として、それに最も近い基準区間（最終区間）Ｒ２が適正に定められるように、実効部分２７８における照射シーケンスが定められている。ちなみに、図２６に示した例では、往路スキャン２６２及び復路２７２の間で、時間軸上、Ｌ区間とＨ区間とが一致している。これは図２０に示した設定例に対応するものである。もちろん、図２６に示した状況下で、図２１乃至図２３に示した設定例に対応する照射シーケンスが適用されてもよい。
Also in the
以上のように、図１８乃至図２６に示した第２構成例によれば、プリスキャンによって対象骨の境界を特定した上で、それに基づいて本スキャン条件（つまり骨密度演算用画素列）を事前に定めることができるという利点が得られる。プリスキャン分だけ被検体に対する被曝が増大してしまうものの、本スキャンエリアを削減できれば、本スキャンでの被曝量の低減を行うことが可能である。また、予め境界を特定した上で、本スキャン条件をきめ細かく設定できるという利点が得られる。 As described above, according to the second configuration example shown in FIGS. 18 to 26, the boundary of the target bone is specified by pre-scanning, and the main scanning condition (that is, the bone density calculation pixel string) is set based on the boundary. The advantage is that it can be predetermined. Although the exposure to the subject increases by the amount corresponding to the pre-scan, if the main scan area can be reduced, the exposure amount in the main scan can be reduced. Further, there is an advantage that the main scan condition can be set finely after the boundary is specified in advance.
（４）骨密度測定装置の第３例（境界判定及び検出値置換についての説明）
次に、骨密度測定装置の第３例について図２７乃至図３４を用いて説明する。なお、図２７に示した構成において、図１に示した構成と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
(4) Third example of bone density measuring device (explanation about boundary determination and detection value replacement)
Next, a third example of the bone density measuring apparatus will be described with reference to FIGS. In the configuration shown in FIG. 27, the same reference numerals are given to the same configurations as those shown in FIG. 1, and the description thereof is omitted.
図２７において、データメモリ３６には２次元検出値アレイが格納される。境界判定部２８６は、２次元検出値アレイに基づいて対称骨についての境界を判定するモジュールである。その判定手法は、基本的に、図５乃至図１２等において説明した手法であるが、この境界判定部２８６は、特に検出値ごとに境界含有の有無を判定している。例えば、図６に示した判定条件において、符号９８で示したような場合（つまり２つの個別判定値が不一致となるような場合）に、境界含有が判定される。また、図８に示す判定条件において、複数の個別判定結果が分かれるような場合に、境界含有を判定するようにしてもよい。
In FIG. 27, the
骨密度演算部２８８は、２次元検出値アレイに対して、画一的に２次元画素アレイを設定した上で、画素毎に骨密度を演算するモジュールである。もっとも、骨密度の演算に先立って前処理が適用されており、その機能が図２７において前処理部２９０として示されている。この前処理は、後に説明するように、境界を含有するとみなされた検出値を他の検出値に置き換えるものである。これにより、見かけ上、骨領域内における有効画素数の増大を図れる。例えば、実験用小動物の大腿骨についての平均骨密度測定にあたっては、大腿骨それ自体が小さく、それに対して有効な画素数を十分に確保できない場合が多い。そのような場合には、骨領域内に完全に属する画素の他、不完全に属している画素をも演算対象とすれば、平均骨密度の精度又は信頼性を高められる。そこで、そのような不完全画素に対して一定の修正あるいは補正を適用して、それを準完全画素にするために、後述する置換処理が実行されている。
The bone
以下に、前処理部について詳述する。 Hereinafter, the preprocessing unit will be described in detail.
図２８には、前処理部２９０の具体的な構成例が示されている。対象特定部２９６は、２次元検出値アレイ２９８に基づき、判定条件３００に従って、置換対象とすべき検出値を特定するものである。演算部３０２は、置換対象と一定の関係を有する１又は複数の検出値に基づいて、置換対象に代入する置換値を演算するものである。ただし、置換値の演算を行うことなく、検出値を単にコピーするようにしてもよい。置換実行部３０４は、置換対象に対して、それについて用意された検出値を代入する処理を実行する。
FIG. 28 shows a specific configuration example of the
図２９には判定条件が具体的に例示されている。置換対象は、符号３１６及び３１８で示される２条件が満たされる場合に特定される。具体的には、符号３１６で示されている条件は現在注目している「検出値ペアの内で一方の検出値が骨領域内に属している」という条件である。符号３１８で示されている条件は現在注目している「検出値ペアの内で他方の検出値が境界を含有している」という条件である。これらの２つの条件が満たされる場合、符号３２０で示されるように、境界を含有する他方の検出値が置換対象であるとして判定され、その他方の検出値が補正される。すなわち、それに対して置換処理が施される。更に置換処理を実行するか否かの判断に際しては他方の検出値の大きさを考慮してもよい。置換処理の具体的例については幾つかの手法が考えられ、それらについては後に図３２乃至図３４を用いて説明する。
FIG. 29 specifically illustrates determination conditions. The replacement target is specified when two conditions indicated by
図３０には比較例が示されている。符号３２２は骨領域を示しており、符号３２４は２次元検出値アレイを示している。それに対しては従来同様に２次元画素アレイ３２６が設定されている。この場合において、破線で示す検出値ペアが有効画素である。符号３２８，３３０で示される検出値ペアや符号３３２，３３４で示す検出値ペアについては有効画素とはみなされていない。それらは一方の検出値が境界３２２を含有しているためである。
FIG. 30 shows a comparative example.
図３１には、図２７に示した骨密度測定装置において実行される置換処理の代表例が示されている。図３０に示した状況を前提として、図３１で示すように、検出値３２８，３３２が置換対象であると判定され、それらに対しては、同種であって最近傍の有効検出値が３３８がコピーされている（符号３４０，３４２参照）。すなわち、それらに対して置換処理が施されている。これにより、図３１に示すように、２つの有効画素を増やすことが可能となる。この例では、３つのＬ13が生じている。このような処理を必要な置換対象に対して適用することにより前処理後の２次元画素アレイ３３６が構成される。置換した検出値は、骨領域内に属し、かつ、最近傍の値であるから、それを置換対象の値とみなしても、それほど誤差は生じないと考えられる。置換対象とペアを組む検出値は有効検出値であり、置換処理はそのような有効検出値を活かす手法とも言える。このような置換処理によれば、有効画素数が増大するので、その意味において計測の信頼性を高められる。
FIG. 31 shows a representative example of the replacement process executed in the bone density measuring device shown in FIG. Assuming the situation shown in FIG. 30, the detection values 328 and 332 are determined to be replacement targets as shown in FIG. 31, and for these, the nearest
ちなみに、図３１に示した例において、検出値Ｌ11を置換対象とし、それに対して上記置換処理を適用してもよい。また、検出値Ｌ15を置換対象とし、それに対して上記置換処理を適用してもよい。もっとも、境界含有が判定された検出値のすべてを置換対象とするのではなく、検出値が所定条件を満たす場合にだけ、置換処理を施すようにしてもよい。 Incidentally, in the example shown in FIG. 31, the detection value L 11 may be a replacement target, and the above replacement process may be applied to the detection value L 11 . Further, the detection value L 15 and replaced, may be applied to the replacement process to it. However, not all of the detected values determined to contain the boundary may be replaced, but the replacement process may be performed only when the detected values satisfy a predetermined condition.
次に、置換処理の具体例を図３２乃至図３４を用いて説明する。 Next, a specific example of the replacement process will be described with reference to FIGS.
図３２には第１例が示されている。（Ａ）には２次元検出値アレイ３４４が示されている。符号３５０は境界を表している。（Ｂ）には置換対象の特定条件及び置換処理内容が示されている。この例では、図２９に示した置換条件を前提として、符号４００で示すように、境界を含有している検出値が所定値以下である場合、すなわち骨領域内である可能性が高いとみなせる場合において、当該検出値が置換対象であると判断されている。そして、符号４０２で示されるように、その置換対象に対して、骨領域内であって同種かつ最近傍の検出値がコピーされている（符号３５４参照）。具体的には、検出値ペア３４６，３４８が１つの画素を構成している場合において、検出値３４６が置換対象であると特定された場合、それに対して最も近いかつ同種の有効画素値３５４が参照され、それが置換対象にコピーされている。
FIG. 32 shows a first example. (A) shows a two-dimensional
図３３には第２例が示されている。（Ａ）には２次元検出値アレイ３４４が示され、そこにおいては境界３５０が存在している。（Ｂ）には置換対象の特定条件及び置換処理内容が示されている。符号４０４で示されているように、図２９に示した条件を前提として、境界を含有し、かつ所定値以下の検出値３４６が置換対象として特定される。そして、符号４０６で示されるように、骨領域内において、置換対象を基準として近傍検出値群が特定され、それに基づいて補間値（外挿値）を演算することにより、その補間値が置換対象３４６に代入される。そのような処理が符号３５８で示されている。
FIG. 33 shows a second example. (A) shows a two-dimensional
図３４には第３例が示されている。（Ａ）において、符号３４４は２次元検出値アレイを示しており、符号３５０は境界を示している。符号３４６は置換対象として特定された検出値である。すなわち、（Ｂ）における符号４０８で示すように、図２９で示した条件を前提として、境界を含有し、かつ所定値以下の検出値として、置換対象が特定される。その上で、符号４１０で示されるように、骨領域内において置換対象の近傍検出値群が特定され、それらに基づく重み付け加算処理により置換値が演算される。そして、その置換値が置換対象に代入される。それが符号３６２で示されている。
FIG. 34 shows a third example. In (A), the code |
以上のように、特定の検出値に対して置換処理を施すことにより、つまり前処理を適用することにより、骨領域内に存在する有効画素数を見かけ上増大することができ、その結果、例えば平均骨密度を演算する場合において、その演算精度を高められるという利点が得られる。 As described above, the number of effective pixels existing in the bone region can be apparently increased by performing a replacement process on a specific detection value, that is, by applying a pre-process. As a result, for example, In calculating the average bone density, there is an advantage that the calculation accuracy can be improved.
（５）２倍の解像度を有する骨密度画像
図３５には、２倍の解像度を有する骨密度画像の生成方法が示されている。２次元検出値アレイ３６６に対して２次元画素値アレイ３６４が設定されている。２次元画素値アレイ３６４は、Ｘ方向において半画素分単位で設定された複数の画素からなるものである。例えば、ｎ番目の画素３６８とｎ＋１番目の画素３７０とに着目した場合、それらの間では半画素分が重複しており、その結果として、画素密度がＸ方向に倍増されている。
(5) Bone Density Image with Double Resolution FIG. 35 shows a method for generating a bone density image with double resolution. A two-dimensional
上記の各構成例においては骨密度測定装置が示されていたが、以上説明した原理を脂肪計測等に適用することも可能である。被検体としては、人体及び人体以外の動物が考えられる。特に、小動物の測定にあたっては有効画素数を増大できない場合が多いため、上記手法を適用するのが望ましい。 In each of the above configuration examples, the bone density measuring device is shown, but the principle described above can also be applied to fat measurement and the like. As the subject, human bodies and animals other than human bodies can be considered. In particular, when measuring small animals, the number of effective pixels cannot be increased in many cases, so it is desirable to apply the above method.
１０ 測定ユニット、１２ 演算制御ユニット、１４ 撮影台、１６ 被検体、１８ 下部、２０ 上部、２２ 走査機構、２４ 発生器、３４ 検出器、３６ データメモリ、３８ 境界判定部、４０ 骨密度演算部、４２ 画素アレイ設定部、４４ 制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記被検体の他方側に設けられ、前記被検体を透過した低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線を検出し、これにより検出値列を出力するＸ線検出ユニットと、
前記検出値列に基づいて、前記被検体内における第１組織と第２組織との間の境界を判定する判定手段と、
を含み、
前記検出値列は、前記Ｘ線発生ユニットの移動方向に交互に並んだ複数の低エネルギーＸ線検出値及び複数の高エネルギーＸ線検出値を含み、
前記判定手段は、前記検出値列における検出値ごとに組織種別を判定することにより前記境界を判定し、
前記検出値列に対して、互いに半分重複した関係をもって複数の隣接検出値ペアが定義され、
前記判定手段は前記隣接検出値ペアごとに前記境界を判定する、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。 An X-ray generation unit that is provided on one side of the subject and repeatedly and repeatedly irradiates the subject with low energy X-rays and high energy X-rays while moving;
An X-ray detection unit that is provided on the other side of the subject, detects low energy X-rays and high energy X-rays that have passed through the subject, and thereby outputs a detection value sequence;
Determination means for determining a boundary between the first tissue and the second tissue in the subject based on the detection value sequence;
Including
The detection value sequence includes a plurality of low energy X-ray detection values and a plurality of high energy X-ray detection values alternately arranged in the moving direction of the X-ray generation unit,
The determination means determines the boundary by determining a tissue type for each detection value in the detection value sequence ,
A plurality of adjacent detection value pairs are defined with a half-overlapping relationship with each other with respect to the detection value sequence,
The determination means determines the boundary for each adjacent detection value pair;
A medical X-ray measuring apparatus characterized by that.
当該装置は骨密度測定装置である、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。 The apparatus of claim 1.
The device is a bone density measuring device,
A medical X-ray measuring apparatus characterized by that.
前記判定手段は、
前記隣接検出値ペアにおける低エネルギーＸ線検出値に基づいて組織種別を判定する第１判定手段と、
前記隣接検出値ペアにおける高エネルギーＸ線検出値に基づいて組織種別を判定する第２判定手段と、
前記隣接検出値ペアについての前記第１判定手段の判定結果及び前記第２判定手段の判定結果に基づいて、前記境界を判定する総合判定手段と、
を含むことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。 The apparatus of claim 1 .
The determination means includes
First determination means for determining a tissue type based on a low energy X-ray detection value in the adjacent detection value pair;
Second determination means for determining a tissue type based on a high-energy X-ray detection value in the adjacent detection value pair;
Comprehensive determination means for determining the boundary based on the determination result of the first determination means and the determination result of the second determination means for the adjacent detection value pair;
A medical X-ray measuring apparatus comprising:
前記総合判定手段は、前記第１判定手段の判定結果及び前記第２判定手段の判定結果が相違することに基づいて前記境界を判定する、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。 The apparatus of claim 3.
The comprehensive determination unit determines the boundary based on a difference between a determination result of the first determination unit and a determination result of the second determination unit;
A medical X-ray measuring apparatus characterized by that.
前記判定手段は、更に、
前記隣接検出値ペアごとにそれを構成する低エネルギーＸ線検出値及び高エネルギーＸ線検出値に基づいて骨密度を演算する骨密度演算手段と、
前記骨密度に基づいて組織種別を判定する第３判定手段と、
を含み、
前記総合判定手段は、前記第１判定手段の判定結果、前記第２判定手段の判定結果及び前記第３判定手段の判定結果に基づいて、前記境界を判定する、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。 The apparatus of claim 3.
The determination means further includes:
Bone density calculating means for calculating bone density based on a low energy X-ray detection value and a high energy X-ray detection value constituting each adjacent detection value pair;
Third determination means for determining a tissue type based on the bone density;
Including
The comprehensive determination unit determines the boundary based on a determination result of the first determination unit, a determination result of the second determination unit, and a determination result of the third determination unit;
A medical X-ray measuring apparatus characterized by that.
前記境界に基づいて骨密度演算範囲を決定する範囲決定手段を含む、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。 The apparatus of claim 1.
A range determining means for determining a bone density calculation range based on the boundary;
A medical X-ray measuring apparatus characterized by that.
前記被検体の他方側に設けられ、前記被検体を透過した低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線を検出し、これにより検出値列を出力するＸ線検出ユニットと、
前記検出値列に基づいて、前記被検体内における第１組織と第２組織との間の境界を判定する判定手段と、
を含み、
前記検出値列は、前記Ｘ線発生ユニットの移動方向に交互に並んだ複数の低エネルギーＸ線検出値及び複数の高エネルギーＸ線検出値を含み、
前記判定手段は、前記検出値列における検出値ごとに組織種別を判定することにより前記境界を判定し、
前記境界に基づいて、第１画素列パターン及びそれに対して半画素シフトした第２画素列パターンを選択する画素列選択手段を含み、
前記第１画素列パターンを構成する各画素は、所定方向において先に存在する低エネルギーＸ線検出値とその直後に存在する高エネルギーＸ線検出値とを含み、
前記第２画素列パターンを構成する各画素は、前記所定方向において先に存在する高エネルギーＸ線検出値とその直後に存在する低エネルギーＸ線検出値とを含む、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。 An X-ray generation unit that is provided on one side of the subject and repeatedly and repeatedly irradiates the subject with low energy X-rays and high energy X-rays while moving;
An X-ray detection unit that is provided on the other side of the subject, detects low energy X-rays and high energy X-rays that have passed through the subject, and outputs a detection value sequence;
Determination means for determining a boundary between the first tissue and the second tissue in the subject based on the detection value sequence;
Including
The detection value sequence includes a plurality of low energy X-ray detection values and a plurality of high energy X-ray detection values alternately arranged in the moving direction of the X-ray generation unit,
The determination means determines the boundary by determining a tissue type for each detection value in the detection value sequence,
A pixel column selection unit that selects a first pixel column pattern and a second pixel column pattern shifted by a half pixel with respect to the first pixel column pattern based on the boundary;
Each pixel constituting the first pixel column pattern includes a low energy X-ray detection value that exists first in a predetermined direction and a high energy X-ray detection value that exists immediately thereafter,
Each pixel constituting the second pixel column pattern includes a high energy X-ray detection value that exists first in the predetermined direction and a low energy X-ray detection value that exists immediately thereafter.
A medical X-ray measuring apparatus characterized by that.
前記第１組織が骨であり、前記第２組織が軟組織であり、
前記境界は前記骨と前記軟組織との境界である、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。 The apparatus of claim 1.
The first tissue is bone and the second tissue is soft tissue;
The boundary is a boundary between the bone and the soft tissue;
A medical X-ray measuring apparatus characterized by that.
前記第１組織が脂肪であり、前記第２組織が前記脂肪以外の軟組織であり、
前記境界は前記脂肪と前記脂肪以外の軟組織との境界である、
ことを特徴とする医療用Ｘ線測定装置。 The apparatus of claim 1.
The first tissue is fat, and the second tissue is soft tissue other than the fat;
The boundary is a boundary between the fat and soft tissue other than the fat.
A medical X-ray measuring apparatus characterized by that.
前記検出値列は、前記Ｘ線発生ユニットの移動方向に交互に並んだ複数の低エネルギーＸ線検出値及び複数の高エネルギーＸ線検出値を含み、
当該方法は、前記検出値列における検出値ごとに組織種別を判定することにより前記境界を判定する判定工程を含み、
前記検出値列に対して、互いに半分重複した関係をもって複数の隣接検出値ペアが定義され、
前記判定工程では前記隣接検出値ペアごとに前記境界が判定される、
ことを特徴とする境界判定方法。 A detection value sequence obtained by alternately and repeatedly irradiating the subject with low energy X-rays and high energy X-rays while detecting the low energy X-rays and high energy X-rays transmitted through the subject. A boundary determination method for determining a boundary between bone and soft tissue based on
The detection value sequence includes a plurality of low energy X-ray detection values and a plurality of high energy X-ray detection values alternately arranged in the moving direction of the X-ray generation unit,
The method saw including a determination step of determining the boundary by determining the tissue type for each detected value of the detection value column,
A plurality of adjacent detection value pairs are defined with a half-overlapping relationship with each other with respect to the detection value sequence,
In the determination step, the boundary is determined for each adjacent detection value pair.
A boundary determination method characterized by that.
前記検出値列は、前記Ｘ線発生ユニットの移動方向に交互に並んだ複数の低エネルギーＸ線検出値及び複数の高エネルギーＸ線検出値を含み、
当該プログラムは、前記検出値列における検出値ごとに組織種別を判定することにより前記境界を判定する判定機能を含み、
前記検出値列に対して、互いに半分重複した関係をもって複数の隣接検出値ペアが定義され、
前記判定機能は前記隣接検出値ペアごとに前記境界を判定する機能である、
ことを特徴とするプログラム。 Executed in the information processing apparatus, and alternately and repeatedly irradiates the subject with low energy X-rays and high energy X-rays and detects the low energy X-rays and high energy X-rays transmitted through the subject. A program for determining the boundary between bone and soft tissue based on the detection value sequence obtained by
The detection value sequence includes a plurality of low energy X-ray detection values and a plurality of high energy X-ray detection values alternately arranged in the moving direction of the X-ray generation unit,
The program, look including a determination function of the boundary by determining the tissue type for each detected value of the detection value column,
A plurality of adjacent detection value pairs are defined with a half-overlapping relationship with each other with respect to the detection value sequence,
The determination function is a function of determining the boundary for each adjacent detection value pair.
A program characterized by that.
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