(57)【要約】【課題】ＭＲＩやＣＴによる被検者の断層画像からの筋断面積の算出をより高精度で行うことができる断層画像処理装置、筋断面積測定システム及び断層画像処理方法を提供する。【解決手段】筋断面積測定システム１では、断層画像処理装置２０において、被検者の大腰筋領域の面積及び重心位置が撮像装置１０によって撮像された被検者の断層画像毎に算出され、この重心位置に基づいて被検者の大腰筋の走行方向が算出される。そして、断層画像処理装置２０の筋断面積算出部２５では、大腰筋の走行方向と複数の断層画像のそれぞれにおける被検者の大腰筋領域の面積とに基づいて、被検者の大腰筋の筋断面に対応する部分の面積が筋断面積として算出されるため、被検者の体格や測定時の体勢に応じた補正を行うことができ、被検者の体格や測定時の体勢等に関係なく、短時間で高い精度で筋断面積の算出を行うことができる。【選択図】図１
2011062253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の大腰筋が撮像された複数の断層画像を取得する画像取得手段と、
前記断層画像に含まれている前記被検者の大腰筋領域の面積を前記断層画像毎に算出する面積算出手段と、
前記断層画像に含まれている前記被検者の大腰筋領域の重心位置を前記断層画像毎に算出する重心算出手段と、
前記重心算出手段により算出された前記重心位置に基づいて、前記大腰筋の走行方向を算出する走行方向算出手段と、
前記走行方向算出手段により算出された前記走行方向と前記面積算出手段により算出された前記断層画像毎の前記大腰筋領域の面積とに基づいて、前記走行方向に対して垂直な前記大腰筋の筋断面に対応する部分の面積を算出する筋断面積算出手段と、
を備えることを特徴とする断層画像処理装置。
【請求項２】
前記複数の断層画像は、互いに平行な大腰筋の断面が撮像されたものであり、
前記走行方向算出手段は、前記複数の断層画像における前記被検者の大腰筋領域の重心位置と当該断層画像の撮像位置とを用いて前記走行方向を算出する
ことを特徴とする請求項１記載の断層画像処理装置。
【請求項３】
撮像装置と断層画像処理装置とを含んで構成される筋断面積測定システムであって、
前記撮像装置は、
被検者の大腰筋の複数の断層画像を撮像する撮像手段を備え、
前記断層画像処理装置は、
前記撮像装置で撮像された前記複数の断層画像を取得する画像取得手段と、
前記断層画像に含まれている前記被検者の大腰筋領域の面積を前記断層画像毎に算出する面積算出手段と、
前記断層画像に含まれている前記被検者の大腰筋領域の重心位置を前記断層画像毎に算出する重心算出手段と、
前記重心算出手段により算出された前記重心位置に基づいて、前記大腰筋の走行方向を算出する走行方向算出手段と、
前記走行方向算出手段により算出された前記走行方向と前記面積算出手段により算出された前記断層画像毎の前記大腰筋領域の面積とに基づいて、前記走行方向に対して垂直な前記大腰筋の筋断面に対応する部分の面積を算出する筋断面積算出手段と、
を備えることを特徴とする筋断面積測定システム。
【請求項４】
断層画像処理装置による断層画像処理方法であって、
前記断層画像処理装置が、被検者の大腰筋が撮像された複数の断層画像を取得する画像取得ステップと、
前記断層画像処理装置が、前記断層画像に含まれている前記被検者の大腰筋領域の面積を前記断層画像毎に算出する面積算出ステップと、
前記断層画像処理装置が、前記断層画像に含まれている前記被検者の大腰筋領域の重心位置を前記断層画像毎に算出する重心算出ステップと、
前記断層画像処理装置が、前記重心算出ステップにおいて算出された前記重心位置に基づいて、前記大腰筋の走行方向を算出する走行方向算出ステップと、
前記断層画像処理装置が、前記走行方向算出ステップにおいて算出された前記走行方向と前記面積算出ステップにおいて算出された前記断層画像毎の前記大腰筋領域の面積とに基づいて、前記走行方向に対して垂直な前記大腰筋の筋断面に対応する部分の面積を算出する筋断面積算出ステップと、
を備えることを特徴とする断層画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断層画像処理装置、筋断面積測定システム及び断層画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の高齢化社会が到来した環境下では、一定の筋力を保持することが自立した生活を行うために重要であることが指摘されている。高齢者が一定の筋力を保持するためには、定期的に筋力を測定し、筋力水準を把握した上でその水準に適した方法・内容で筋力の維持又は向上を図ることが重要である。筋力測定方法として、筋の最大筋力を発揮させてその力を測定する方法が従来から用いられているが、この筋力測定方法は心循環器系や骨格筋系に負荷がかかるため、高齢者や疾患を有する人のように最大筋力を発揮することで負傷する可能性の高い人は筋力測定を行うことができない。したがって、筋力の維持又は向上を達成できない場合がある。
【０００３】
これに対して、近年では、筋（筋肉）が発揮可能な最大の力とその筋の横断面積（筋断面積）とがおおよそ比例関係にあることを利用して、磁気共鳴画像法（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ）やコンピュータ断像撮影法（Computed Tomography：ＣＴ）により被検者の体内の断層画像を撮像し、この断層画像から筋断面積を算出することで、その被検者の筋力水準のポテンシャルを推定する方法が検討されている。この筋力の推定方法は、ＭＲＩやＣＴによる断層画像の撮像のみで筋力を推定するため、従来の筋力測定方法のように被検者に負荷をかけることがない。
【０００４】
この筋力の推定方法で用いられる筋断面積とは、測定対象となる筋の最も太い部分を筋の走行方向に対して垂直な方向に切断した際の断面積を指す。そして、この筋断面積を正確に算出する場合には、複数の方向から被検者の断層画像を撮像することで被検者の筋の走行方向を正確に求めた上で、その筋の最も太い位置で走行方向に対して垂直な断層画像を撮像する必要がある。しかし、複数の方向から被検者の断層画像を撮像する方法では、筋断面積の算出に必要な撮像データが多いために被検者の撮像時間が長時間化し、被検者の負担も大きくなる可能性がある。また、一被検者あたりに必要な撮像時間が長くなるため、一台の撮像装置で多人数の撮像を行うことが困難になる。
【０００５】
これに対して、一般的に水平なベッドに横たわった被検者に対して垂直な断層画像を撮像する従来のＭＲＩやＣＴを用いて筋断面積を概算する方法が用いられることが多い。この場合、従来のＭＲＩやＣＴによる撮像によって得られる断層画像を利用するため、撮像時間は短縮される。ただし、従来のＭＲＩやＣＴによる断層画像は、測定対象となる筋の走行方向に対して垂直な方向の筋断面とは一致しない場合があるため、例えば非特許文献１では、死体を用いて筋の走行方向の平均値を算出し、この平均値を用いてＭＲＩによる被検者の断層画像における筋断面積を補正することで実際の筋断面積との誤差を小さくする方法が示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】McGill, S.M., Santaguida, L.,Stevens, J., Measurement of the trunk musculature from T5 to L5 using MRI scansof 15 young males corrected for muscle fibre orientation. Clinical Biomechanics1993; 8: 171-178
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１記載の方法では、実際の被検者では一人ひとりで体格が異なるため、被検者の断層画像から算出した筋断面積と実際の筋断面積との誤差を十分に補正できない場合がある。また、同じ被検者でも撮像時の体勢の違いによって誤差が大きくなる場合がある。したがって、トレーニングやダイエットの実施、サプリメントの摂取等による筋断面積の変化の測定のように微小な変化を検出したい場合に、高い精度で測定することが困難であった。
【０００８】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、ＭＲＩやＣＴによる被検者の断層画像からの筋断面積の算出をより高精度で行うことができる断層画像処理装置、筋断面積測定システム及び断層画像処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る断層画像処理装置は、被検者の大腰筋が撮像された複数の断層画像を取得する画像取得手段と、断層画像に含まれている被検者の大腰筋に対応する部分（大腰筋領域）の面積を断層画像毎に算出する面積算出手段と、断層画像に含まれている被検者の大腰筋領域の重心位置を断層画像毎に算出する重心算出手段と、重心算出手段により算出された重心位置に基づいて、大腰筋の走行方向を算出する走行方向算出手段と、走行方向算出手段により算出された走行方向と面積算出手段により算出された断層画像毎の大腰筋領域の面積とに基づいて、走行方向に対して垂直な大腰筋の筋断面に対応する部分の面積を算出する筋断面積算出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記の断層画像処理装置によれば、被検者の複数の断層画像の大腰筋領域の面積及び重心位置が画像毎に算出され、この重心位置に基づいて被検者の大腰筋の走行方向が算出される。そして、大腰筋の走行方向と複数の断層画像毎の被検者の大腰筋領域の面積とに基づいて、被検者の大腰筋の筋断面に対応する部分の面積が算出される。このように、被検者の複数の断層画像に基づいてその被検者の大腰筋の走行方向を求め、求められた走行方向に基づいて筋断面積を算出するため、被検者の体格や測定時の体勢に応じた補正を行うことができ、より高い精度で筋断面積の算出を行うことができる。また、上記の断層画像処理装置による断層画像処理は、トレーニングやリハビリによる効果の評価対象として好適な大腰筋に対して適用することが好ましい。すなわち、上記の断層画像処理装置によって被検者の大腰筋の筋断面積の算出を行うことによって、被検者の大腰筋の微小な変化を適切に計測することができ、被検者の筋肉の状態をより適切に把握することができる。
【００１１】
ここで、上記作用を効果的に奏する構成として、具体的には、複数の断層画像は、互いに平行な大腰筋の断面が撮像されたものであり、走行方向算出手段は、複数の断層画像における被検者の大腰筋の重心位置と当該断層画像の撮像位置とを用いて走行方向を算出する態様が挙げられる。
【００１２】
また、本発明に係る筋断面積測定システムは、撮像装置と断層画像処理装置とを含んで構成される筋断面積測定システムであって、撮像装置は、被検者の大腰筋の複数の断層画像を撮像する撮像手段を備え、断層画像処理装置は、撮像装置で撮像された複数の断層画像を取得する画像取得手段と、断層画像に含まれている被検者の大腰筋領域の面積を断層画像毎に算出する面積算出手段と、断層画像に含まれている被検者の大腰筋領域の重心位置を断層画像毎に算出する重心算出手段と、重心算出手段により算出された重心位置に基づいて、大腰筋の走行方向を算出する走行方向算出手段と、走行方向算出手段により算出された走行方向と面積算出手段により算出された断層画像毎の大腰筋領域の面積とに基づいて、走行方向に対して垂直な大腰筋の筋断面に対応する部分の面積を算出する筋断面積算出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
なお、本発明は、上記のように断層画像処理装置の発明として記述できる他に、以下のように断層画像処理方法の発明としても記述することができる。これはカテゴリが異なるだけで、実質的に同一の発明であり、同様の作用及び効果を奏する。
【００１４】
すなわち、本発明に係る断層画像処理方法は、断層画像処理装置による断層画像処理方法であって、断層画像処理装置が、被検者の大腰筋が撮像された複数の断層画像を取得する画像取得ステップと、断層画像処理装置が、断層画像に含まれている被検者の大腰筋領域の面積を断層画像毎に算出する面積算出ステップと、断層画像処理装置が、断層画像に含まれている被検者の大腰筋領域の重心位置を断層画像毎に算出する重心算出ステップと、断層画像処理装置が、重心算出ステップにおいて算出された重心位置に基づいて、大腰筋の走行方向を算出する走行方向算出ステップと、断層画像処理装置が、走行方向算出ステップにおいて算出された走行方向と面積算出ステップにおいて算出された断層画像毎の大腰筋領域の面積とに基づいて、走行方向に対して垂直な大腰筋の筋断面に対応する部分の面積を算出する筋断面積算出ステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＭＲＩやＣＴによる撮像データからの筋断面積の算出をより高精度で行うことができる断層画像処理装置、筋断面積測定システム及び断層画像処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る筋断面積測定システムの構成を示す図である。
【図２】実施形態に係る撮像装置及び断層画像処理装置の構成を示す図である。
【図３】撮像装置により撮像される断層画像から大腰筋領域の面積を算出するための処理を説明する図である。
【図４】断像画像における筋領域と脂肪領域とを区別する際に用いるヒストグラムの一例である。
【図５】大腰筋の走行方向の算出方法の概要を説明する図である。
【図６】大腰筋の走行方向の算出方法の詳細を説明する図である。
【図７】実施形態に係る筋断面積測定システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
本実施形態に係る筋断面積測定システム１は、撮像装置１０と、断層画像処理装置２０とを備える。撮像装置１０は、大腰筋を含む被検者の断層画像を撮像する装置であって、撮像装置１０によって撮像された断層画像が断層画像処理装置２０に送られる。断層画像処理装置２０は、被検者の大腰筋が含まれる断層画像に基づいて被検者の大腰筋の筋断面積を算出する装置である。
【００１９】
撮像装置１０は、被検者の断面を撮像する装置であり、撮像のための光線やＸ線等の電磁波を被検者に対して照射する照射装置と、被検者からの電磁波を受信する検出装置とを含んで構成される。撮像装置１０としては、具体的には、ＭＲＩ装置やＸ線ＣＴ装置等が用いられる。ＭＲＩ装置は、具体的には、被検者に高周波（ＲＦ波）を照射し、被検者中の原子核に生じる核磁気共鳴現象を観察することで体内組織の解剖学的情報、及び血液量などの機能情報を取得する装置である。また、Ｘ線ＣＴ装置は、被験者にＸ線を照射して体内を透過させ、その透過率の違いから体内組織の解剖学的情報を取得する装置である。本実施形態に係る撮像装置１０では、大腰筋の筋断面積を算出するために、被検者の大腰筋を含む断層画像が撮像される。なお、本実施形態の筋断面積測定システム１による筋断面積の測定対象となる大腰筋（psoas major muscle）とは、被検者の腰椎と大腿骨を結ぶ筋肉である腸腰筋の一部であり、股関節や脊柱の屈曲、体幹の安定（姿勢維持）に寄与する筋肉である。このように、大腰筋は被検者の歩行能力や運動能力にも大きく影響を与える筋肉であることから、トレーニングやリハビリによる効果を確認するための指標として大腰筋の筋断面積を測定し、この大腰筋の筋断面積から被検者の筋力水準を推定する方法が用いられる。また、本実施形態における筋断面積とは、測定対象となる筋のうち最も太い部分の筋の走行方向に対して垂直な方向に筋を切断した際の断面積のことをいう。
【００２０】
断層画像処理装置２０は、撮像装置１０で撮像され、有線のネットワーク等を介して撮像装置１０から送信された被検者の大腰筋を含む断層画像に基づいて、被検者の大腰筋の筋断面積を算出する。断層画像処理装置２０によって算出された被検者の筋断面積はモニタやプリンタ等を介して出力することで被検者等に通知される。断層画像処理装置２０における被検者の筋断面積の算出に係る具体的な方法については後述する。
【００２１】
次に、図１及び図２を用いて、撮像装置１０及び断層画像処理装置２０の各装置の構成について説明する。このうち、まず撮像装置１０について説明する。撮像装置１０は、図２に示すように、物理的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０ｂ、ＲＡＭ（RandomAccess Memory）１０ｃ、通信装置１０ｄ及び記憶装置１０ｅ等を有しており、これらＣＰＵ１０ａ〜記憶装置１０ｅはバス１０ｆに接続されている。ＣＰＵ１０ａは、ＲＯＭ１０ｂ等の内蔵メモリに格納された所定のコンピュータプログラムをＲＡＭ１０ｃにロードして実行することによって、撮像装置１０を統括的に制御する。通信装置１０ｄは、外部の装置（本実施形態では断層画像処理装置２０）と通信を行うためのインターフェースを有する。記憶装置１０ｅは、書き込み／読出しが自在なメモリであって、各種コンピュータプログラム（特に、図７のフローチャートに示す処理のうち撮像装置１０で行われる処理を実行するためのプログラム）を格納する。記憶装置１０ｅは、コンピュータプログラムの実行に必要な各種データ及びコンピュータプログラムの実行によって得られる各種データ（特に、被検者の断層画像の撮像に関するデータ（撮像データ））等を格納するためのデータベースが含まれる（図２では不図示）。
【００２２】
また、撮像装置１０は、図１に示すように、機能的には、撮像部１１（撮像手段）及び撮像データ生成部１２を有する。撮像部１１及び撮像データ生成部１２は、ＣＰＵ１０ａがＲＯＭ１０ｂ等の撮像装置１０の内蔵メモリに格納された上記コンピュータプログラムを実行し、図２に示す撮像装置１０の各構成部を動作させることによって（撮像部１１及び撮像データ生成部１２を用いて）、図７のフローチャートに示す処理を実行する。
【００２３】
撮像部１１は、被検者の断層画像を撮像する機能を有する。撮像装置１０が例えばＭＲＩ装置である場合、撮像部１１は、照射装置と検出装置とを駆動させることによって磁場中に置かれた被検者に高周波（ＲＦ波）を照射し、被検者の内部の原子核に生じる核磁気共鳴現象を検出する。ここで、撮像部１１では、被検者に対して傾斜磁場を印加することによって撮像部１１による被検者の測定位置が特定され、傾斜磁場の印加により特定される測定位置と、当該測定位置での原子核の核磁気共鳴現象とを組み合わせることで、被検者を特定の方向に輪切りしたような断面の画像（断層画像）が得られる。被検者のどの方向に対して垂直な断面（例えば、被検者の体軸方向に対して垂直な断面）の断層画像を撮像するか、及び、断層画像の撮像枚数等の撮像のためのパラメータは予め撮像装置１０のオペレータ等によって予め指定されるが、被検者の大腰筋を含む腹部の撮像を目的に撮像を行う場合、一般的には、被検者の体軸方向に対して（すなわち被検者が横たわるベッドに対して）垂直な断面の断層画像（腹部横断像）や、被検者の前後方向に対して垂直な断面の断層画像（腹部前額断像）がそれぞれ複数枚撮像される。これらの複数の腹部横断像及び複数の腹部前額断像は、それぞれ被検者について互いに平行な断層画像である。撮像部１１によって撮像された断層画像は撮像データ生成部１２へ送られる。
【００２４】
なお、本実施形態における筋断面積の算出に用いられる断層画像の枚数は断層画像の撮像に係る被検者の負担と筋断面積算出の精度とを考慮すると５〜８枚であることが好ましい。５枚未満である場合には、断層画像処理装置２０で算出される筋断面積の精度が低くなる可能性がある。また、８枚よりも多い枚数の断層画像を用いることで精度は高められる可能性があるが、撮像枚数の増加による被検者に対する負担が増加する可能性がある。また、筋断面積測定システム１における筋断面積の測定対象である大腰筋は、被検者の体軸方向とのなす角が比較的小さいことから、腹部前額断像よりも腹部横断像を後述の筋断面積の算出に用いることが好ましい。
【００２５】
撮像データ生成部１２は、撮像部１１によって撮像された断層画像に基づいて断層画像処理装置２０へ送信するための撮像データを生成する。ここでいう撮像データとは、撮像部１１によって撮像された断層画像に対して、撮像位置を特定する情報を対応付けたものである。ここでいう撮像位置を特定する情報とは、例えば断層画像の中心位置をｘｙｚ軸による三次元座標を用いて表したもの等である。また、複数の断層画像が互いに平行でない場合には、当該断層画像の撮像方向を特定する情報等を断層画像毎に対応付けることもできる。このようにして断層画像に対してその撮像位置を特定する情報を対応付けた撮像データが撮像データ生成部１２から断層画像処理装置２０に対して送られる。
【００２６】
なお、以下の実施形態では、被検者の左右方向をｘ軸とし、被検者の前後方向をｙ軸とし、被検者の体軸の延びる方向をｚ軸とする。そして、筋断面積測定システム１での筋断面積の算出では断層画像として上述の腹部横断像を用い、この断層画像の撮像位置及び断層画像に含まれる測定位置（断層画像における画素の位置）を示す位置情報をｘｙｚ座標を用いて表す。また、複数の断層画像として、ｚ軸方向に沿って互いに異なる複数の位置で被検者を輪切りにした８枚の断層画像Ｌ１〜Ｌ８（すなわち、ｘｙ軸方向の撮像範囲は互いに同一であり、ｚ軸方向における撮像位置のみが異なる被検者の断層画像）を用いて説明する。
【００２７】
次に、図１及び図２を用いて、断層画像処理装置２０の各装置の構成について説明する。断層画像処理装置２０は、図２に示すように、物理的には、ＣＰＵ２０ａ、ＲＯＭ２０ｂ、ＲＡＭ２０ｃ、通信装置２０ｄ及び記憶装置２０ｅ等を有しており、これらＣＰＵ２０ａ〜記憶装置２０ｅはバス２０ｆに接続されている。ＣＰＵ２０ａは、ＲＯＭ２０ｂ等の内蔵メモリに格納された所定のコンピュータプログラムをＲＡＭ２０ｃにロードして実行することによって、断層画像処理装置２０を統括的に制御する。通信装置２０ｄは、外部の装置（本実施形態では撮像装置１０）と通信を行うためのインターフェースを有する。記憶装置２０ｅは、書き込み／読出しが自在なメモリであって、各種コンピュータプログラム（特に、図７のフローチャートに示す処理のうち断層画像処理装置２０で行われる処理を実行するためのプログラム）を格納する。記憶装置２０ｅは、コンピュータプログラムの実行に必要な各種データ及びコンピュータプログラムの実行によって得られる各種データ（撮像データや断層画像処理装置２０における処理の結果生成されるデータ）等を格納するためのデータベースが含まれる（図２では不図示）。
【００２８】
また、断層画像処理装置２０は、図１に示すように、機能的には、撮像データ取得部２１（画像取得手段）、面積算出部２２（面積算出手段）、重心算出部２３（重心算出手段）、走行方向算出部２４（走行方向算出手段）、筋断面積算出部２５（筋断面積算出手段）及び出力部２６を有する。撮像データ取得部２１〜出力部２６は、ＣＰＵ２０ａがＲＯＭ２０ｂ等の断層画像処理装置２０の内蔵メモリに格納された上記コンピュータプログラムを実行し、図２に示す断層画像処理装置２０の各構成部を動作させることによって（撮像データ取得部２１〜出力部２６を用いて）、図７のフローチャートに示す処理を実行する。
【００２９】
撮像データ取得部２１は、撮像装置１０から送信された被検者の撮像データを受信する。撮像データ取得部２１によって受信された情報は、断層画像処理装置２０の記憶装置２０ｅに格納されると共に面積算出部２２へ送られる。ここで、断層画像毎に対応付けられた撮像位置を特定する情報についても、断層画像と共に断層画像に対応付けて記憶装置２０ｅに格納されると共に面積算出部２２へ送られる。
【００３０】
面積算出部２２は、記憶装置２０ｅに格納された撮像データに含まれる複数の断層画像における被検者の大腰筋領域の面積を断層画像毎に算出する。面積算出部２２での被検者の大腰筋領域の面積の算出について図３及び図４を用いて具体的に説明する。一般的に筋断面積測定システム１のように被検者の断層画像を撮像しその撮像画像を利用することを目的としたシステムでは、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communication in Medicine）規格に基づいてデータの送受信が行われる。そして、面積算出部２２で用いられる断層画像（すなわち、撮像装置１０から送信されて撮像データ取得部２１によって取得される撮像データに含まれる断層画像）は例えば図３（Ａ）に示すような画像である。面積算出部２２では、ＤＩＣＯＭ規格に基づいたデータ形式から例えばＢＭＰ（Bitmap）形式へのファイル形式の変換が行われた後、ＢＭＰ形式の断層画像に含まれる画素毎の輝度情報を用いてヒストグラムが作成される。このヒストグラムの一例を図４に示す。図４に示すヒストグラムでは、筋領域を示す低輝度側のピークＰ１と脂肪領域を示す高輝度側のピークＰ２とがある。面積算出部２２は、このヒストグラムにおける各輝度に対応する画素数を特定の範囲毎に平均化することにより得られた曲線において、ある閾値よりも高い輝度を有する画素（図４における矢印Ｆに対応する領域の輝度を有する画素）の領域を脂肪領域と判断する。閾値の設定には、例えばピークＰ１の画素数に対して５０％の画素数に対応したピークＰ１より高輝度側の輝度を閾値とする方法や、ピークＰ１が出現する輝度に３０（輝度が２５６階調の場合）を加えた輝度を閾値とする方法などがある。図３（Ｂ）は、この脂肪領域Ｆを白く塗りつぶした画像である。そして、この図３（Ｂ）に示す画像で脂肪領域Ｆとして白く塗りつぶされなかった領域のうち、大腰筋があると推定される位置に設けられた領域を大腰筋領域Ｍ１（図示左側），Ｍ２（図示右側）として塗りつぶした画像を図３（Ｃ）として示す。そして、図３（Ｃ）に示す画像で塗りつぶされた領域Ｍ１，Ｍ２の画素数をカウントすることにより断層画像における大腰筋領域の面積が算出される。面積算出部２２では、上記の処理を複数の断層画像毎に行われることで、断層画像毎の大腰筋領域の面積が算出される。ここで算出された大腰筋領域の面積は、各断層画像に対応付けられて記憶装置２０ｅに格納される。また、大腰筋領域の面積値及び断層画像に含まれる大腰筋領域Ｍ１に含まれる画素の位置情報が重心算出部２３及び筋断面積算出部２５へ送られる。
【００３１】
重心算出部２３は、断層画像に含まれている被検者の大腰筋領域の重心位置を断層画像毎に算出する。具体的には、重心算出部２３によって、面積算出部２２において大腰筋領域Ｍ１，Ｍ２として判断された領域に含まれる各画素の位置情報（ｘｙ座標）を用いて大腰筋領域Ｍ１，Ｍ２の重心位置を算出する。重心算出部２３によって画像毎に算出された大腰筋領域Ｍ１，Ｍ２の重心位置は、各断層画像に対応付けられて記憶装置２０ｅに格納されると共に走行方向算出部２４へ送られる。
【００３２】
走行方向算出部２４は、重心算出部２３により算出された被検者の大腰筋領域の重心位置に基づいて、大腰筋の走行方向を算出する。被検者の大腰筋の走行方向とは、図５に示すように、８枚の断層画像Ｌ１〜Ｌ８に含まれる被検者の断層画像をその撮像位置に応じてｚ軸に沿って配置し、断層画像Ｌ１〜Ｌ８のそれぞれにおける大腰筋領域Ｍ１の重心同士を結ぶことで得られる大腰筋の重心が延びる方向のことであり、走行方向算出部２４は、この大腰筋の重心が延びる方向と被検者の体軸方向とのなす角を求めることで走行方向を算出する。
【００３３】
具体的には、走行方向算出部２４は、図６に示すように、断層画像Ｌ１〜Ｌ８に含まれる大腰筋領域Ｍ１のみを取り出し、これを各大腰筋領域Ｍ１の３次元座標軸に対応する位置に配置する（図６に示すＬ１ａ〜Ｌ８ａは、断層画像Ｌ１〜Ｌ８のそれぞれにおける大腰筋領域Ｍ１を示す）。そして、走行方向算出部２４は、Ｌ１ａ〜Ｌ８ａの重心位置に近似する近似直線を最小二乗法等を用いて算出し、この近似直線をＬ１ａとＬ８ａと接する点でそれぞれ区切った線分Ｋをこの３次元座標軸に書き加える。このとき、図６における辺ａは線分Ｋをｘｙ平面に投影した辺であり、辺ｂは被検者の体軸方向に相当する辺であり、辺ｃは断層画像Ｌ１〜Ｌ８の大腰筋領域Ｌ１ａ〜Ｌ８ａの重心位置に基づく線分Ｋである。また、点Ｂのｘｙ座標（Ｘ１，Ｙ１）は、線分ＫのＬ１ａ側の端部のｘｙ座標と同じであり、点Ｃのｘｙ座標（Ｘ２，Ｙ２）は、線分ＫのＬ８ａ側の端部のｘｙ座標である。そして、これらの情報を用いて、頂点Ａでの辺ｂと辺ｃとのなす角αを求めて、これを大腰筋の走行方向とする。そして、上記の処理と同様の処理を断層画像Ｌ１〜Ｌ８の大腰筋領域Ｍ２についても行うことで、対側の大腰筋の走行方向も算出される。このように走行方向算出部２４によって算出された大腰筋の走行方向は、被検者の一連の断層画像と対応付けて記憶装置２０ｅに格納されると共に筋断面積算出部２５へ送られる。
【００３４】
筋断面積算出部２５は、走行方向算出部２４により算出された大腰筋の走行方向と、面積算出部２２により算出された断層画像毎の被検者の大腰筋領域の面積とに基づいて、走行方向に対して垂直な大腰筋の筋断面領域の面積を算出する。具体的には、撮像装置１０により撮像された被検者の断層画像Ｌ１〜Ｌ８は被検者の体軸方向（すなわち図６のｚ軸）に沿って撮像されたため、断層画像Ｌ１〜Ｌ８における大腰筋領域Ｌ１ａ〜Ｌ８ａはｘｙ平面に平行な断面であって、大腰筋の走行方向に対して垂直な断面ではない。したがって、面積算出部２２により算出された断層画像Ｌ１〜Ｌ８における大腰筋領域Ｌ１ａ〜Ｌ８ａの面積を、走行方向を示す角αを用いてそれぞれ補正する（具体的には、大腰筋領域Ｌ１ａ〜Ｌ８ａの面積に対してｃｏｓαを乗じる）ことによって、走行方向に対して垂直な断面における面積が断層画像毎に算出される。そして、筋断面積算出部２５により、断層画像Ｌ１〜Ｌ８のそれぞれにおける補正後の大腰筋領域の面積のうち最も大きいものが選ばれ、これが大腰筋の筋断面積（補正後の面積、実際には大腰筋の筋断面に対応する部分の面積である。）とされる。このようにして筋断面積算出部２５により算出された大腰筋の筋断面に対応する部分の面積は、被検者についての一連の断層画像に対応付けて記憶装置２０ｅに格納されると共に出力部２６へ送られる。
【００３５】
出力部２６は、筋断面積算出部２５により算出された大腰筋の筋断面積（補正後の面積）を被検者や断層画像処理装置２０のオペレータ等へ通知する機能を有する。具体的には、例えば、出力部２６は、断層画像処理装置２０のモニタ等に表示する方法や、プリンタ等に出力する方法等を用いて、筋断面積算出部２５により算出された大腰筋の筋断面積（補正後の面積）を出力する。このとき、出力部２６は、記憶装置２０ｅに格納された他の情報（断層画像、大腰筋の走行方向等）についても筋断面に対応する部分の面積の算出結果と対応させて出力することもできる。出力部２６によってどの情報をどのような形式で出力するかは、オペレータによって予め設定される態様としてもよいし、測定毎に変更する態様としてもよい。
【００３６】
次に、図７を参照して、筋断面積測定システム１の動作を説明する。まず、筋断面積測定システム１の撮像装置１０の撮像部１１によって被検者の断層画像が撮影される（Ｓ０１）。撮像部１１によって撮像された被検者の断層画像は、撮像データ生成部１２により撮像データとして断層画像処理装置２０に送信され、断層画像処理装置２０の撮像データ取得部２１によって受信される（画像取得ステップ）。
【００３７】
次に、面積算出部２２によって、撮像データ取得部２１で取得された撮像データのうち断層画像を用いて、被検者の大腰筋領域の面積が画像毎に算出される（Ｓ０２：面積算出ステップ）。次に、重心算出部２３によって、断層画像毎に大腰筋領域の重心位置が算出される（Ｓ０３：重心算出ステップ）。次に、走行方向算出部２４によって、大腰筋領域の重心位置の情報を用いて、大腰筋の走行方向が算出される（Ｓ０４：走行方向算出ステップ）。そして、筋断面積算出部２５によって、面積算出部２２で算出された断層画像毎の大腰筋領域の面積と、走行方向算出部２４で算出された大腰筋の走行方向と、に基づいて、大腰筋の筋断面に対応する部分の面積が算出される（Ｓ０５：筋断面積算出ステップ）。そして、筋断面積算出部２５で算出された筋断面に対応する部分の面積が出力部２６によって出力されることによって、被検者や断層画像処理装置２０のオペレータがその結果（大腰筋の筋断面積の算出結果）を知ることができる（Ｓ０６：出力ステップ）。以上の処理が筋断面積測定システム１によって行われることで、被検者の大腰筋の筋断面積が算出される。
【００３８】
ここで、上記の筋断面積測定システム１によって算出された大腰筋の断面積の精度について、実施例を参照しながら説明する。表１は、被検者の体軸方向に対して垂直な断面で被検者の大腰筋が撮像された８枚の腹部横断像（断層画像）における大腰筋領域の面積と、この断層画像を用いて本実施形態で説明した方法により大腰筋の走行方向を求め、この走行方向を用いて各断層画像の大腰筋領域の面積を補正した面積（筋断面に対応する部分の面積：補正後の面積）と、被検者の大腰筋の断面積の実測値と、を比較したものである。なお、被検者の大腰筋の断面積の実測値とは、被検者の大腰筋近傍における複数の腹部前額断像と複数の腹部横断像とを撮像しこれらの断層画像から被検者の筋の走行方向を正確に求めた上で、横断像１〜８が撮像された位置毎に大腰筋の走行方向に対して垂直な面の断層画像を撮像し、その横断像から大腰筋に対応する部分の面積を算出したものである。そして、断層画像における大腰筋領域の面積及び補正後の面積と、実測値とを比較した結果を面積及び百分率で示す。なお、表１では左右の大腰筋のうちの一方のみについて示す。この８枚の横断像のうち、大腰筋の両端間のｘｙ平面における距離（図６に示す辺ａの長さ）は３．９９６ｃｍであり、８枚の断層画像から求められた大腰筋の走行方向（図６に示す角αの大きさ）は１７．８４度であった。
【００３９】
【表１】
2011062253.tif 000003
【００４０】
表１に示すように、体軸方向に垂直な断面の断層画像を用いて本実施形態で説明した方法により大腰筋の走行方向を求め、この走行方向を用いて各断層画像の大腰筋領域の面積を補正した面積（補正後の面積）と、大腰筋の断面積の実測値との差は±１％程度であり、補正前（断層画像における大腰筋領域の面積）と実測値との差が４〜７％あったのと比較すると、誤差が大幅に低減され、高い精度で大腰筋の面積を補正することができ、高精度で筋断面積を算出できることが確認された。
【００４１】
そして、本実施形態で説明したように、複数毎の断層画像から大腰筋の走行方向を求め、この走行方向を用いて各断層画像の大腰筋領域の面積を補正することで筋断面積を算出する方法では、筋断面積の実測値を求める場合のように複数の方向から被検者の断層画像を撮像する必要がなく、より短時間且つ低コストで断層画像の撮像から大腰筋の筋断面積の算出までの一連の処理を行うことが確認された。
【００４２】
このように、本実施形態に示す筋断面積測定システム１によれば、断層画像処理装置２０によって、被検者の大腰筋領域の面積及び重心位置が撮像装置１０によって撮像された被検者の断層画像毎に算出され、この大腰筋領域の重心位置に基づいて被検者の大腰筋の走行方向が算出される。そして、断層画像処理装置２０の筋断面積算出部２５では、大腰筋の走行方向と複数の断層画像のそれぞれにおける被検者の大腰筋領域の面積とに基づいて、被検者の大腰筋の筋断面に対応する部分の面積が算出される。このように、筋断面積測定システム１では、被検者の複数の断層画像に基づいてその被検者の大腰筋の走行方向が求められ、得られた走行方向に基づいて被検者の大腰筋の筋断面積が算出されるため、被検者の体格や測定時の体勢に応じた補正を行うことができる。したがって、被検者の体格や測定時の体勢等に関係なく高い精度で筋断面積の算出を行うことができる。そして、上記の筋断面積測定システム１による断層画像処理により筋断面積を算出する方法をトレーニングやリハビリによる効果の評価対象として好適に用いられる大腰筋に対して適用することで、被検者の大腰筋の微小な変化を適切に計測することができ、被検者の筋肉の状態をより適切に把握することができる。
【００４３】
また、大腰筋の断層画像を種々の方向から撮像することで筋の走行方向を３次元的に算出することで筋断面積の実測値を得る方法と比較して、被検者の負担を減らすことができる。具体的には、長時間の撮像による被検者の疲労や、磁場（ＭＲＩの場合）又は放射線の曝露（Ｘ線ＣＴの場合）等による被検者への影響を減らすことができる。また、本実施形態の筋断面積測定システム１では、大腰筋の筋断面積の算出に必要な断層画像を短時間で得ることができるため、より多くの被検者に対して測定を行うことができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本実施形態に係る筋断面積測定システム１は種々の変更を行うことができる。例えば、上記実施形態では、撮像装置１０と断層画像処理装置２０とが別体である場合について説明したが、これらが一体化された装置であってもよい。また、上記実施形態では、撮像装置１０で撮像された断層画像を含む撮像データが撮像装置１０から送信され、断層画像処理装置２０によって受信されることで断層画像処理装置２０は撮像データを取得する構成について説明したが、例えば過去に撮像された被検者の断層画像に係る情報が書き込まれた外部ファイルをオペレータが断層画像処理装置２０に読み込ませることで、撮像データ取得部２１が撮像データを取得する態様とすることもできる。すなわち、本発明では撮像装置１０は必須の構成ではない。
【００４５】
また、上記実施形態では、被検者の大腰筋が撮像された複数の断層画像として、被検者の体軸方向に対して垂直な断面の断層画像を用いて説明したが、他の方向の断層画像を用いても大腰筋の筋断面積の撮像を行うことができる。その場合であっても、断層画像の大腰筋領域の重心位置から算出される筋の走行方向と断層画像の撮像方向とのなす角を算出し、この結果に基づいて断層画像における大腰筋領域の面積を補正することで、大腰筋の筋断面積を算出することができる。また、被検者の断面の撮像方向が互いに異なる複数の断層画像を用いて筋断面積の撮像を行うことも可能であるが、この場合にはそれぞれの断層画像がどの方向から被検者の断面を撮像したものであるかを特定する情報を用いて、各断層画像の補正を行う必要があるため、互いに平行な断層画像を用いて筋断面積の算出を行う場合によりも処理量が増大する可能性がある。
【符号の説明】
【００４６】
１…筋断面積測定システム、１０…撮像装置、１１…撮像部、１２…撮像データ生成部、２０…断層画像処理装置、２１…撮像データ取得部、２２…面積算出部、２３…重心算出部、２４…走行方向算出部、２５…筋断面積算出部、２６…出力部、Ｌ１〜Ｌ８…断層画像、Ｌ１ａ〜Ｌ８ａ，Ｍ１，Ｍ２…大腰筋領域
【図１】
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【図２】
2011062253.tif 000005
【図６】
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【図７】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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