(57)【要約】乳房用Ｘ線撮影装置を用いて骨組織を分析するための方法およびシステムが提供される。イメージデータは、乳房用Ｘ線撮影装置から取得され、そして骨の状態のプロフィールを生成するために使用される。骨の状態のプロフィールは、特定のサンプル組織を表す乳房用Ｘ線撮影プロフィールを校正するX線吸収測定の使用を含む。骨の状態のプロフィールは骨密度の尺度を含む。
2008520387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の骨にＸ線を通して、骨を通り抜けるＸ線に対応する信号を記録する乳房用Ｘ線撮影装置と、患者の骨の状態を決定するために前記乳房用Ｘ線撮影装置で記録された信号を分析する分析器とからなるシステム。
【請求項２】
前記乳房用Ｘ線撮影装置は、前記信号を記録する検出器を含見、前記検出器は、スクリーン・フィルム検出器、コンピュータ演算Ｘ線撮影検出器、直接Ｘ線撮影検出器、間接変換デジタル検出器および直接変換デジタル検出器から選択される、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記分析器は、前記検出器によって得られた前記信号からイメージデータを再構成するワークステーションを有するコンピュータ支援診断システムを備える請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記コンピュータ支援診断システムが骨の分析のソフトウェアプログラムを備える請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記ソフトウェアプログラムは乳房用Ｘ線撮影イメージデータセットを使用することにより骨の状態のプロフィールを生成する請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記ソフトウェアプログラムはルックアップテーブル(LUT)を使用することにより骨の状態のプロフィールを組み立てる請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記校正ツールを用いて取得された正規化データ構造を備える前記ルックアップテーブルが生成される請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記校正ツールはおよそ0.5から7mmの厚みを持つアルミ合金のくさびを含む請求項７記載のシステム。
【請求項９】
乳房用Ｘ線撮影装置からのＸ線を患者の骨を透過させ、
前記乳房用Ｘ線撮影装置の検出器において、骨を透過したＸ線を信号として記録し、
前記信号を分析して骨の状態を分析する、
骨の状態を分析する分析方法。
【請求項１０】
前記骨の状態の決定は、骨の状態のプロフィールの生成を含む請求項９記載の分析方法。
【請求項１１】
前記骨の状態のプロフィールの生成は、ルックアップテーブルの使用を含む請求項１０記載の分析方法。
【請求項１２】
前記ルックアップテーブルは標準のエックス線イメージデータセットからの正規化されたデータ構造を含む請求項１１記載の分析方法。
【請求項１３】
前記ルックアップテーブルは乳房用Ｘ線撮影のプロフィールと従来のプロフィールから構成される請求項１１記載の分析方法。
【請求項１４】
前記校正ツールを使用して、前記乳房用Ｘ線撮影のプロフィールと前記従来のプロフィールが生成される請求項１４記載の分析方法。
【請求項１５】
前記校正ツールはアルミ合金くさびである請求項１４記載の分析方法。
【請求項１６】
乳房用Ｘ線撮影装置から複数のＸ線イメージデータまたはデータセットを取得するステップ、および、イメージデータを翻訳して骨の状態のプロフィールを形成するステップからなるプログラムを記録したコンピュータ読み込み可能な記録媒体。
【請求項１７】
骨の状態のプロフィールを形成するためにイメージデータを変換する前記ステップは骨密度測定のソフトウェアの使用を含む請求項１６記載の記録媒体。
【請求項１８】
校正ツールの使用を用いて、複数の骨のＸ線イメージデータまたはデータセットが発生される請求項１６記載の記録媒体。
【請求項１９】
前記校正ツールはアルミ合金くさびである請求項１８記載の記録媒体。
【請求項２０】
コンピュータプロセッサ内に格納され、および/または、実行される請求項１９記載の記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
この出願は2004年11月18日に出願された米国仮出願第60/629,477号の優先権を請求する。その出願は、全ての図面、図形および実施例を含む全体が参照してここに組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
乳房用Ｘ線撮影（マンモグラフィ）装置は、胸の軟部組織の中に異常を検出するＸ線技術を使用するX線写真のシステムである。40歳以上の女性は毎年、胸部X線写真を撮ることが推奨される。同じグループの人々には、骨粗鬆症や関節炎などの骨に関連の病気や症状が進行する傾向があり、従って、定期健康診断などで、選別(screen)または診断されることが必要となる。現在、これらの骨の状態は、骨密度測定、または、特別設計のまたは通常のＸ線技術を利用する他の骨の疾患に関係した装置を用いて検出される。これらは、従来の乳房用Ｘ線撮影装置と異なって、しばしば場所が異なる。さらに、患者に対し、胸部X線写真と骨の疾患の両方の撮影のために個別の予約が必要である。
【特許文献１】米国特許第6,246,745号
【非特許文献１】C. Colbert著、X線写真の吸収率(photodensitometry)（CRC Press, Boca Raton, フロリダ, 1981, pp 51-84）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、骨と同様に胸について状態を診断するために、単一の身体検査場所または施設で同じレントゲン装置で女性を検査することが必要である。しかしながら、骨への高いＸ線浸透を達成するために、骨密度測定または他の骨に関係した装置は、より高いピークキロボルトおよびより低い量を用いるが、胸の軟部組織から異常の検出に際し最適なコントラストを達成するために、胸部X線写真装置は、より低いピークキロボルトと、より高い量の検出を用いるので、骨のイメージを投影して、骨の状態分析を実行するために、既存の胸部X線写真装置を使用するのは、挑戦である。胸部X線写真設備に使用したピークキロボルトは、骨に浸透するのに十分でないと考えられている。
【０００４】
近年、コンピュータ診断の到来、乳房用デジタルＸ線撮影およびその高度な検出器は、広範囲のピークキロボルトだけでなく、Ｘ線強度を効率的に使用するシステムを臨床医に提供する。したがって、コンピュータ診断(CAD)ソフトウェアで骨のイメージを得て、それの骨の状態を分析するのに乳房用Ｘ線撮影装置を使用することが可能になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この開示の１つの具体化は、骨の状態の分析に乳房用Ｘ線撮影装置を使用する方法に関係する。特に、その方法は、乳房用Ｘ線撮影装置に骨を含む身体の部分を置き、その部分にＸ線を通過させて、乳房用Ｘ線撮影検出器に信号を発生させ、そして、信号を分析して、骨のために骨の状態を予測するステップを備える。その方法は、さらに検出器内で骨に関する信号をコンピュータのデジタルファイルに変換するステップを備える。
【０００６】
この開示の別の具体化は、骨の状態の分析に乳房用Ｘ線撮影装置を使用するシステムに関係する。特に、そのシステムは、1) 乳房用Ｘ線撮影装置; 2) 乳房用Ｘ線撮影検出器またはパネル、および、3) 信号から骨に対する骨の状態を分析するコンピュータ援助診断システムを備え、その検出器またはパネルは、骨を通り抜けたＸ線に対し、乳房用Ｘ線撮影装置から、信号を受信して、記録する。
【０００７】
この開示の別の具体化は、乳房用Ｘ線撮影検出器またはパネルに記録された骨に関する信号または情報から、骨の状態を診断するように設計されているコンピュータ診断システム、記録媒体またはソフトウェアプログラムに関係する。
【発明の効果】
【０００８】
乳房用Ｘ線撮影装置とコンピュータ診断システムにおけるハードウェアの改良は、胸の組織だけを分析するために用いられてきた伝統的な装置を用いて、予期せずに骨の状態の分析を可能にした。
【０００９】
たとえば、新しい乳房用Ｘ線撮影装置(たとえば、乳房用デジタルＸ線撮影装置)は、より高いエネルギースペクトルおよび、従来の乳房用Ｘ線撮影マシンより広い範囲のピークキロボルト(kVp)を提供する。従来の乳房用Ｘ線撮影マシンは、通常、軟部組織に良い25kVpの一定したエネルギーレベルを使用するが、骨格に対してしては適切ではない。コンピュータ画像増大の助けにより、乳房用デジタルＸ線撮影装置は、最適な結果を得るために、厚い胸に対して40kVpに近いピークに達するかもしれない。したがって、新しい装置から発生するＸ線は、胸に対して解像度の高い像を提供するために胸などの軟部組織を調べるだけではなく、骨に対するイメージを提供するために、骨格(たとえば、指、爪先などの骨の末端)を貫くことができる。さらに従来の乳房用Ｘ線撮影装置は理論的には骨組織を貫くに十分なレベルのエネルギー達成することができるが、一般に、そのような装置は、臨床状態の決定のために、骨組織の適切な撮像を可能にする長いはピークレベルに留まらない。
【００１０】
さらに、乳房用デジタルＸ線撮影装置は、通常の乳房用Ｘ線撮影マシン(24×30cm)より広いイメージ領域(たとえば、全視野)を提供し、そして、ほとんどすべての骨の末端に対して適するようにする。乳房用デジタルＸ線撮影は、手または指の小骨関節などの患者の代表的領域での骨の変質または損失を検出するために高画質を提供できる。検出器の画素サイズは50ミクロンと小さいので、人の骨の品質、骨密度または骨の質量の特定の状態を決定するために、人の身体部分の、より小さい領域をイメージ標本抽出として使用することができる。さらに、特定の骨の状態または破砕の危険を予測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、個人の骨状態を決定またはモニターするために、この発明による乳房用Ｘ線撮影装置１およびCAD処理ユニットを使用する際に含まれる要素またはステップを例示する。そのシステムは、乳房用Ｘ線撮影装置(MID)１とCAD処理ユニット５を含む。MID１とCAD処理ユニット５は、特定の実施またはシステムの設計に依存して、同じ構造またはワークステーション内に設置されてもよく、または、個別のワークステーション、部屋または建物内のような異なる場所に位置してもよい。
【００１２】
患者の胸の組織状態を得るために使用される同じ装置を用いて、個人の骨の状態に関する情報を明らかにする際に含まれるいくつかのステップの概念図も図１に示される。たとえば標準の乳房用Ｘ線撮影試験の目的のために、患者がＸ線胸部X線写真イメージを撮影されるシナリオでは、胸の組織４のイメージを得るのに使用されたのと同じＸ線パネル３は、同じ患者から骨のイメージ２を得るために使用されてもよい。
【００１３】
従来の検出システムは、フィルムベースの検出器またはパネルを使用し、組織を通り抜けるＸ線が蛍光スクリーンによって集められ、その蛍光スクリーンは、Ｘ線を吸収し、そして、拡散してフィルムを照らす光子を生成する。しかしながら、フィルムには、光子束に対し非線形の感度と、高い光子密度でのより少ない量子効率およびフィルム粒子による微細石灰化の視認性がある。
【００１４】
新しい乳房用Ｘ線撮影設備でスクリーン・フィルムを使用することができるが、デジタル検出器の技術はスクリーン・フィルム乳房用Ｘ線撮影よりさらなる利点を提供する。たとえば、スミス著、乳房用デジタルＸ線撮影の基本：物理学、工学および実用的な考察、radiomanagement ２５巻(２００３年９月/１０月号)参照。その内容を参考のためここに組み込む。たとえば、直接変換デジタル検出器は、最初にＸ線を光に変換することなく、そのＸ線を電子信号へ直接に変換するためにアモルファスのセレンを使用し、それゆえ、最も高い完全な量子効率を達成する。その結果、従来のＸ線マシンと比べて、デジタル検出技術がある乳房用デジタルＸ線撮影装置ははるかに低い放射線量で高い品質イメージを提供する。
【００１５】
従って、この開示の１つの実施形態は、骨のイメージを取得し、そして骨の状態を分析するために、乳房用Ｘ線撮影装置を用いたシステムに関係する。特に、このシステムは、1) 乳房用Ｘ線撮影装置、 2) 乳房用Ｘ線撮影検出器またはパネル、および、3) 骨の状態の分析とレビューのためのイメージデータを再構成するコンピュータ・ソフトウェアを含む。前記検出器は、乳房用Ｘ線撮影装置で発生しているＸ線が骨を通り抜けた時、信号を受信し記録する。1つの実施形態では、乳房用デジタルＸ線撮影装置１はＸ線を発生する。Ｘ線は、指節骨２を通り抜けて、指のイメージまたは情報(信号)をデジタルＸ線パネル３に送る(図１を参照)。デジタルＸ線パネル３を通して乳房用Ｘ線撮影イメージ４を得るのに同じ装置を使用できる。そのイメージは胸部X線写真のワークステーション５で表示され、骨の分析のソフトウェアプログラムにより分析される。
【００１６】
この開示の１つの見地は、骨の状態の分析に乳房用Ｘ線撮影装置を使用する方法に関係する。
特に、この方法は、骨を含む身体部分を乳房用Ｘ線撮影装置に置き、乳房用Ｘ線撮影検出器上で装置からのＸ線を前記部分に通過させ、骨に関する情報またはイメージデータを検出器に記録し、そして、骨の状態または、骨粗鬆症、関節炎、アクロメギリア(acromeglia)のような疾患、または、骨密度や骨の質量の異常レベルに関連した病気を予測するか、または診断するために、コンピュータ援用システムを使用することで情報またはイメージデータを分析するステップを含む。
【００１７】
好ましい実施形態では、乳房用Ｘ線撮影装置は、乳房用デジタルＸ線撮影装置または必要な仕様を有する同様な装置である。 乳房用Ｘ線撮影検出器は、それに限定されないが、スクリーン・フィルム検出器、コンピュータ演算Ｘ線撮影検出器、直接Ｘ線撮影検出器、デジタル検出器(たとえば間接変換デジタル検出器または直接変換デジタル検出器)を含む。別の好ましい具体化では、乳房用Ｘ線撮影検出器は、乳房用デジタルＸ線撮影検出器またはパネルである。 特に、乳房用Ｘ線撮影検出器は直接変換デジタル検出器である。
【００１８】
別の好ましい実施形態では、X線写真が撮影されるべきであるか、または分析されるべきである骨は、指、手、前腕、爪先、または足などの先端骨である。骨の状態は、関節炎病(たとえば、リウマチ様関節炎、骨関節炎、感染する関節炎、および骨髄炎)、側弯症、破砕、痛風、骨嚢胞、骨の変質(たとえば、骨粗鬆症)、osteopetroses、osteoscleroses、craniotubular形成不全、craniotubular骨膜性骨増殖、およびsclerosteosisを含む。さらに、骨の状態は、骨折リスク予測と同様に、骨年齢、骨の質量、骨の長さ、幾何学上変化、骨の強さ、骨の皮質の厚さ、小柱骨組織の構造および骨のミネラル量を含む。
【００１９】
別の実施形態では、乳房用Ｘ線撮影検出器は骨に関する情報または信号を受信して、記録する。情報(または、信号)をスクリーンに表示して、乳房用Ｘ線撮影検出器に記録された骨に関する情報(または信号)からの骨の状態を診断するように設計されたコンピュータ診断媒体またはソフトウェアにより分析できる。ソフトウェアに関する例は、米国特許第6,246,745号に開示された骨の分割とプロフィール分析アルゴリズム（2003年7月22日出願、発明の名称“Method, Code, and System for assaying Joint Deformity”の米国特許出願第 10/625,444号に開示された、患者の指関節の分割とプロフィール分析により、リウマチの関節炎の範囲を測定することができるソフトウェア・システム、2003年7月22日出願、発明の名称“Method, Code, and System for assaying Joint Deformity”の共同所有の米国特許出願第10/625,444号に開示された、患者の指関節の分割とプロフィール分析により、リウマチの関節炎の範囲を測定することができるソフトウェア・システム、および、発明の名称“Method for Automatically Segmenting a Target Bone”の米国特許第6,711,282号における、骨の分析手順の一部として関節を一分割するための方法を用いて、患者の手のX線写真のイメージから骨密度を決定するソフトウェア・システムを含む。上記のすべての特許および特許出願は、この参考によりそれらの全体がここに組み込まれる。また、上記のソフトウェアのどんな改良版によっても骨のイメージを分析することができる。
【００２０】
乳房用Ｘ線撮影検出器内の骨の情報(信号)またはイメージデータは、コンピュータファイル、たとえば、医療におけるデジタルイメージ通信(DICOM)のコンプライアントファイルまたはイメージに変換でき、そして、上述したソフトウェアまたは、それのいずれかの改善版により分析される。また、コンピュータファイルは、ピクチャーアーカイブおよび通信システム(PACS)などのサーバシステム、または、乳房用Ｘ線撮影装置の位置と異なる場所に格納または送信でき、そして、2003年6月19日出願の米国仮出願第60/480,306号および2004年3月8日出願の米国仮出願第60/551,623号(両出願は参考のためここに全体が引用される)の利点を請求する国際出願PCT/US04/019749号で開示されたような方法によって分析される。
【００２１】
この開示の別の見地は、基準物体の迅速な予備撮影に基づき、骨の分析のために最適な設定を検出することができるアルゴリズムまたはソフトウェアに関係する。基準物体は、異なる骨のテストのための自動露出制御(AEC)に使用される。
【００２２】
ある場合には、イメージデータは、取得時に、すなわち、生で、または処理後に観察されてもよい。当業者が理解するように、イメージシステムの様々な部品は、必要な物理的な、および/または、放射線学の特性を維持するために、日常的に校正される。たとえば強度、線量、ダイナミックレンジなどに関して一貫したイメージデータを提供するために複数の特性が校正される。この校正は、特定の校正の映像に関連して、または特定の校正ファントムを用いて、または、患者のまたは個々の試験に関して、実行されてもよい。校正ファントムの例は、幾何学的校正のための物質分解校正ファントムまたは他の幾何学構造を含む。個々の、または、患者の試験の内容で実行される校正は、マーカー、撮像された身体、または、撮像された被写体の解剖学的構造または他の性質に基づいて実行できる。
【００２３】
この開示のもう一つの実施形態は、イメージ処理アルゴリズムまたやソフトウェアプログラムに関連する。通常、乳房用デジタルＸ線撮影イメージは、複数のフィルタおよび表示目的のための造影剤を用いて前処理される。この処理は、検出される精度の骨状態に影響するかもしれない。したがって、イメージ処理アルゴリズムは、処理動作および、骨のイメージをそれの元のイメージに接近させる、リバースエンジニアを自動的に検出するために開発される。リバースエンジニアリングのプロセスは、骨密度(BMD)を分析する際に特に有用であり、その理由は、その計算が、それぞれの画素の光学密度および校正ツールからのデータに基づくためである。特に役に立つ校正ツールは、Biその他による米国特許第6,246,745号に開示されているようなアルミ合金くさびなどの基準くさびであり、参考のためその全体がここに取りこまれる。そのプロセスでは、校正ツールまたは基準くさびからのくさびデータ基準カーブは、標準のＸ線装置を用いて、校正ツールのイメージを取りこむことによって、生成される。使用されて、校正ツールのイメージを得た時と同じＸ線装置およびＸ線の設定が、映像またはサンプルの身体部分のようなテストサンプルを映像化するために使用される。結果として起こるグレースケールのイメージは、各々がオリジナルのイメージ中の１つの領域を表し、かつ、１グレーシェード値を持つ複数の画素を含む。たとえば、校正ツール内の各画素は、１ビットのレベル(グレーレベル)によって表される。逆のアルゴリズムを使用することで、標準もしくは基準プロフィールが発生され、標準の１画素毎にマッピングされる。骨のデータは、マッピングされたくさびデータに参照され、BMDのために計算される。たとえば、映像イメージの同等な密度の読みに比例して、任意の数値を、映像イメージのそれぞれの濃度ポイントの読みに割り当てることができる。そして、従来のＸ線のプロフィールを生成するために、映像に対する任意の数値または同等なデータセットを使用することができる。また、組織の骨密度の信頼できるプロフィールを組み立てるために、組織の骨を含むサンプルの１つ以上の乳房用Ｘ線撮影イメージから入手されたプロフィールを正規化するためにこのくさびデータを使用することができる。乳房用Ｘ線撮影イメージと従来のＸ線イメージから得たプロフィールを用いて、乳房用Ｘ線撮影装置からBMDの直接の決定を可能にするルックアップテーブル(LUT)を構築できる。
【００２４】
この開示の１実施形態では、標準のＸ線装置から得たイメージに対応して乳房用Ｘ線撮影装置から得られたイメージに、光学的密度(OD)をマッピングすることによって、骨の状態を決定することにおける使用のための、または、骨の無機物の密度を明らかにするためのルックアップテーブル(LUT)が作成される。たとえば、上で説明したように、従来のＸ線プロフィールの作成に使用されたのと同じ校正ツール及び映像を用いることで、乳房用デジタルＸ線撮影装置を使用してプロフィールが入手される。乳房用Ｘ線撮影プロフィールは、従来のＸ線データセットに対して使用されたような同じ校正ツールに対応する映像に割り当てられたイメージデータセットを含むであろう。そして、乳房用Ｘ線撮影プロフィールのためにそれぞれの映像濃度のポイントに割り当てられた校正ツールベースの値は、従来のＸ線プロフィールの同等な濃度ポイント値にマップされる。この関係に基づいて、標準(従来のＸ線)のプロフィールに対する、乳房用デジタルＸ線撮影装置を使用して得られたイメージの直接の相関関係を可能にするルックアップテーブル(LUT)を組み立てられる。そして、特定の必要な骨の身体組織の標本に対する骨の状態または骨密度値を決定するために、このLUTを使用できる。
【００２５】
この開示の１つの実施形態では、ある人のBMDを測定するために、X線写真の吸収測定(RA)法の１つの形を使用することで、その人の骨の状態の分析を実行できる。１例のRA技術では、アルミニウムくさびは、アルミニウム厚さで等価な骨の質量を計算するために標準の基準として使用され、また、適当なカーブ補正を提供し、その結果、乳房用Ｘ線撮影イメージデータのBMD情報への変換を可能にする。C. Colbert著のX線写真の吸収率(photodensitometry)（CRC Press, Boca Raton, FL, 1981, pp 51-84）、Biその他による米国特許第6246745号の質量の非侵襲測定およびそれらの医療用途。標準のＸ線装置を使用することで得られたイメージデータセットまたはデータ構造からの従来のプロフィールを含んでいるルックアップテーブル(LUT)を生成することによって、カーブ修正アルゴリズムを作成できる。LUTは従来のプロフィールに関連して乳房用Ｘ線撮影プロフィールのマップから以下の手順で校正される。1) 従来の放射線撮像またはＸ線装置および乳房用Ｘ線撮影装置を使用することで、ファントムの一連の映像のＸ線イメージを得て、2) それぞれのイメージデータセットについて、基準アルミ合金くさびを使用することで縦方向のプロフィールモデルを作成し、3) 多項式曲線に合わせる方法を用いて、従来にプロフィールに対してマップされた基準くさびの厚さおよび乳房用Ｘ線撮影プロフィールに基づくルックアップテーブル(LUT)を構成し、そして、4)LUTを適用して新たに正規化されたイメージを得る。乳房用Ｘ線撮影イメージにおけるすべての画素が次のように変換される。
Gn = F(Gm)
ここで、
Gnは新しいイメージ内の正規化されたグレーレベルであり、Gmは乳房用Ｘ線撮影イメージにおける元のグレーレベルであり、F(x)はカーブ補正伝達関数である。
【００２６】
また、従来のプロフィールは、Biその他による米国特許第6246745号で先に説明したようなテンプレートの使用によっても導出できる。
【００２７】
好ましい具体化では、乳房用Ｘ線撮影装置は、デジタル撮像の能力を持ち、すなわち、乳房用デジタルＸ線撮影装置である。一般に、乳房用デジタルＸ線撮影装置は、胸の軟部組織に十分な焦点を可能するために、より低い電圧(20から30kV)とより高い電流を使用するように設計される。対照的に、標準のＸ線装置は、骨組織の十分読み取り可能なイメージを生成するために、より高い電圧とより少ない線量を使用する。この開示は、乳房用デジタルＸ線撮影装置を使用することで得られた骨組織のイメージを、骨密度または骨の状態の情報に変換するための方法を熟慮する。この情報は、骨の状態プロフィールまたは人の骨の無機質（ミネラル）の生理的な状態のプロフィールを作るために使用され得る。従って、骨密度における変化に関連した病気または状態を診断するか、または、将来の臨床の骨の状態を決定できる、ベースラインすなわち基準点を確立するために、この開示の方法およびシステムを使用することができる。
【００２８】
この開示のもう一つの実施形態は、乳房用Ｘ線撮影検出器での骨の情報(信号)またはイメージを、標準のDICOMに対応するアーカイブまたはワークステーションに送るかまたは変換するコンピュータプログラムモジュールに関する。
【００２９】
この開示のもう一つの実施形態は、グラフィック・ユーザー・インターフェースに関する。それは、デジタル胸部X線写真装置で骨の分析をシームレスに行えるように設計される。
【００３０】
この開示に基づくシステムおよび方法は、既存のデジタル胸部X線写真システムを利用して骨の状態の分析を実行する。患者が毎年、定例の乳房用Ｘ線撮影のテストのために女性ヘルスケア施設に来たとき、同じ場所で同じ乳房用Ｘ線撮影装置で骨の分析を実行することができる。たとえば、また、胸の撮影のために使用したような同じ胸部X線写真装置を使用することで、手または前腕などの患者の身体の先端一部に像をイメージ化することによって、患者の骨密度に関するデータを取得することができる。そして、骨密度のこの測定は、骨の状態の早期発見と選別に使用することができる。先の胸部X線写真/骨多孔症の訪問からなどのように、異なる時間で取得された時、いろいろな時間にイメージデータを取得する。従って、この開示に基づくシステムおよび方法は、同時に胸の状態と骨の状態(たとえば、関節炎、骨粗鬆症、または他の骨の変質)の両方のために同じ施設で同じ装置によって人が検査されるために簡単で便利な方法を提供する。
【００３１】
この開示のもう一つの実施形態では、骨の状態の分析システムを提供する。そのようなシステムは、乳房用Ｘ線撮影装置、乳房用Ｘ線撮影検出器、およびこの検出器に記録された信号から骨の状態を分析するコンピュータ支援診断(CAD)システムを含むことができる。さらに、その検出器は、乳房用Ｘ線撮影装置からのX線信号を受信し記録するように設計される。たとえば、乳房用Ｘ線撮影検出器は、スクリーン・フィルム検出器、計算されたレントゲン検出器、直接撮影法検出器、間接的な変換のデジタル検出器、直接変換のデジタル検出器などであってもよい。さらに、CADシステムは、検出器によって入手された信号からイメージデータを構築するために構成されたワークステーションを含むことができ、そのCADシステムは、骨の状態または病気の診断の決定を可能にするソフトウェアを含む。
【００３２】
当業者には明白なように、この開示のコンピュータ・ソフトウェアプログラムは、さまざまな入力装置の１つを通して、システムメモリおよび/または記憶装置にロードされることによって実行できる。また、その代わりに、ソフトウェアプログラムまたはコードのすべてか一部がリードオンリーメモリ、記憶装置または他の装置のより読取可能は記録媒体内に存在してもよい。骨の状態またはBMDを分析するために、プロセッサにより、ソフトウェアプログラムまたは、それのいずれかの部分が、実行および使用のために必要なシステムメモリ、キャッシュメモリまたは両方にロードされてもよいことが当業者には理解ざれるであろう。
【００３３】
この発明の別の実施形態では、骨の状態分析を実行するためにコンピュータ・ソフトウェアプログラムが備えられる。乳房用Ｘ線撮影の読取値から得られた実際の値を標準値にマップするソフトウェアプログラムが実行可能になることは熟慮される。たとえば、標準のＸ線装置を使用することで得られたイメージデータセットに関して乳房用Ｘ線撮影イメージデータセットの変換を実行するために、コンピュータプロセッサによって実行されるソフトウェアプログラムが含まれる。そして、サンプル組織から得た値を用いたこのソフトウェアプログラムの実行は、ある人に対する骨の状態のプロフィールを作ることができる。ソフトウェアプログラムの翻訳機能は、標準のＸ線装置の読みから得られた対応する値に比例する各乳房用Ｘ線撮影イメージデータポイントまたは値に数値を割り当てる能力を含むことができる。データセットは、RA方法論を使用することで発生でき、そしてアルミ合金くさびなどの校正ツールの使用を含むことができる。アルミ合金くさびは、特定の用途に依存して、さまざまな厚さであってもよい。１つの好ましい具体化は、およそ0.5から7mmの厚さのくさびである。
【００３４】
この発明に基づくコンピュータ・システム(たとえば、サーバシステム)は、コンピュータまたは、コンピュータ読み込み可能な記録媒体に関し、そして、この発明で説明されたような方法のいくつか、またはすべてを実行するために設計され構成される。ここで使用されるコンピュータ(たとえばサーバ)は、さまざまな種類のパーソナルコンピュータ、ネットワークサーバ、ワークステーションまたは現在または後に開発された他のコンピュータプラットホームなどの汎用計算機のいずれであってもよい。この分野では一般的に知られているように、コンピュータは、通常、たとえば、プロセッサと、オペレーティングシステムと、コンピュータメモリと、入力装置と、出力装置のいくつかまたはすべてを含む。コンピュータは、さらに、キャッシュメモリや、データバックアップユニットや、多くの他の装置などの他の部品を含んでいてもよい。コンピュータの部分の多くの可能な構成があることは当業者によって理解される。
【００３５】
ここで使用されるプロセッサは、一つ以上のマイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルロジックアレイ、または１つ以上の特定用途ICを含むでいてもよい。例示的なプロセッサは、限定されないが、インテル社のPentiumシリーズプロセッサ、サン・マイクロシステムズのSPARCプロセッサ、モトローラ社のパワーPCプロセッサ、MIPS Technologies株式会社のMIPsプロセッサ、Xilinx株式会社のフィールドプログラマブルロジックアレイのVertexシリーズ、および他のプロセッサを含む。
【００３６】
ここで使用されるオペレーティングシステムは、一旦、プロセッサにより実行されると、コンピュータでの他のコンポーネントの機能を調整して、実行し、そして、種々のプログラム言語で書かれた種々のコンピュータプログラムの機能を実行するためにプロセッサを支援する機械コードを備える。コンピュータの他のコンポーネントの間に流れるデータを管理することに加えて、オペレーティングシステムは、スケジューリング、入出力コントロール、ファイル、データ管理、メモリ管理、通信制御および関連するサービスを提供し、このすべては周知の技術である。模範的なオペレーティングシステムは、たとえば、マイクロソフト社からのウインドウズ・オペレーティングシステム、多くのベンダーから利用可能なユニックスまたはリナックス型のオペレーティングシステム、別のものまたは将来のオペレーティングシステム、およびそれらのいくつかの組み合わせを含む。
【００３７】
ここで使用されるコンピュータメモリは、さまざまなメモリ記憶装置のいずれであってもよい。例として、一般的に利用可能なすべてのランダムアクセスメモリー(RAM)、内蔵ハードディスク、テープなどの磁気記録媒体、リードおよびライト可能なコンパクトディスクなどの光学的記録媒体または他の記憶装置を含む。メモリ記憶装置は、コンパクトディスクドライブ、テープドライブ、移動可能なハード・ディスク・ドライブまたはディスケットドライブを含む、多くの既知のまたは将来のデバイスのいずれでもあってもよい。これらのコンピュータプログラム記憶媒体のいずれもが、コンピュータプログラム製品であってもよい。理解されるように、これらのコンピュータプログラム製品は、コンピュータ・ソフトウェアプログラムおよび/またはデータを通常保存する。コンピュータ・ソフトウェアプログラムは、システムメモリおよび/またはメモリ記憶装置で通常保存される。
【００３８】
当業者には明白なように、この発明に関するコンピュータ・ソフトウェアプログラムは、入力装置の１つを通してシステムメモリ、および/または、記憶装置にロードされることによって、実行できる。また、他方では、ソフトウェアプログラムのすべて又は一部が、メモリ記憶装置のリードオンリーメモリなどのデバイスにあってもよく、そのようなデバイスは、ソフトウェアプログラムが最初に入力装置を通してロードされることを必要としない。当業者には理解されるように、実行時の便宜のために、ソフトウェアプログラムまたはその一部が、プロセッサにより公知の方法で、システムメモリまたはキャッシュメモリまたは双方にロードされ、そして、ランダムのサンプリングシミュレーションを実行するために使用されてもよい。
【００３９】
この発明の１つの実施形態では、ソフトウェアプログラムは、データケーブル、無線接続、またはネットワーク・システムを通してエンドユーザの端末に、入力装置または出力装置を接続するコンピュータサーバで保存される。この分野で一般的に知られているように、ネットワーク・システムは、コンピュータまたはデバイスの間で電子的に交信するためにハードウェアとソフトウェアを包む。ネットワーク・システムに関する例は、インターネット、イーサネット10/1000、IEEE 802.11x、IEEE1394、xDSL、ブルートゥース、ラン、WLAN、GSP、CDMA、3G、PACS、またはいかなる他のANSIの承認された規格も含むいずれかの媒体上に構成を含む。
【００４０】
例
この発明の１つ実施形態の１例の用途は以下のとおりである。X線写真のabsorptiometryがある既存の乳房用デジタルＸ線撮影(DM)設備を使用する選別骨粗鬆症の研究：DMと正常なフィルムの間の骨密度測定の比較。使用されるDMマシンは、全フィールドのデジタル胸部X線写真(FFDM)、米国のLORAD (Hologic)製造の"Selenia"であった。使用されたDM 設定は 35 kVp および 5mAである。標準のＸ線設備は、カリフォルニア大学、サンディエゴ校の放射線部で利用可能な標準のフィルムスクリーンＸ線装置であった。OsteoGramに使用したＸ線設定は、0.001uSvであった。この研究のためのＸ線設定は50kV、100mA、1/60秒であった。
【００４１】
FFDMによって得られたイメージは、非常に高い解像度(たとえば、360ドット/インチ)を持つ標準のDICOMイメージであった。そのイメージは、次にメディアCDにコピーされ、そしてコンピュータプロセッサを使用して分析された。標準のＸ線マシンによって入手されたＸ線フィルムは、現像されて、次に、 Osteogram法(CompuMed、ロサンゼルス、カリフォルニア)により、現像された。それらは、Microtek8700のデスクトップフラットベッド・スキャナを使用して、231ドット/インチの解像度でデジタル化された。 デジタル胸部X線写真イメージおよび標準のＸ線イメージから撮影されたイメージからの中央趾節骨のBMDがその後に決定された。
【００４２】
4歳0から78歳の間の50人の女性からなる臨床試験が実行された。乳房用デジタルＸ線撮影設備と標準のＸ線マシンの両方を使用して、アルミ合金基準くさびを用いて各露出で各患者の趾節骨が撮影された。一連のアルミニウムくさびのプロフィールが発生され、ルックアップテーブル(LUT)を構成するために使用された。LUTは、乳房用Ｘ線撮影イメージから正規化されたイメージを作り出すためにカーブ補正伝達関数として適用された。そして、各患者に関して、任意のユニット(AU)でBMD結果が表示された。図４はそれぞれのくさびの厚さでプロットされた正規化BMD値の結果である。多項式曲線へ合わせることおよびベクトルはくさびの厚さに基づいて作成された。乳房用デジタルＸ線撮影プロフィールに対し、 y = -0.000000x5 + 0.000001x4 - 0.000288x3 + 0.050442x2 - 4.385487x + 175.990364 または y = - (0.0000000009*x5) + (0.0000008*x4)  - (0.0003*x3) + (0.0504*x2) - (4.3855*x) + 175.99、R2 = 0.995847。直接のX線プロフィールに対し、 y = -0.0000014363x3 + 0.0038132166x2 - 1.7878631330x + 241.7933244655、R2 = 0.9963574043
デジタル値は表１a〜１lに示す。
【００４３】
例示的な好ましい実施例の上述の詳細な説明は、法律の要件に基づき、図面および説明の目的のために提供された。これは、単に本発明を特定の用途または実施にいかに適するかを当業者に理解させるものであり、その変更の可能性は、当業者にとって明らかである。例示的な実施例の記述は、許容値、特徴の寸法、特定の操作条件、工業規格などを含み、複数の実行の間で変化し、また、当業界の技術によって変化し、したがって、限定の意図はなく、そこに限定を含むべきでない。出願人は、当業界の現状に関して開示しているが、進歩も考慮しており、将来の適用はこれらの進歩を考慮している。発明の範囲は、記載された特許請求の範囲および適用可能な均等物によって限定される。明示的に述べられない場合、請求項の単数の要素は、「唯一無二のもの」を意味することを意図していない。そのうえ、要素、コンポーネントまたはステップが請求項中で明記されているか否かにかかわらず、この開示におけるいずれの要素、コンポーネントのみならず、方法または工程のステップも公衆に提供されることは意図されない。請求項の要素は、“・・手段”の文言を用いて明白に説明されていない限り、米国特許法第112条第６パラグラフの条項の下で解釈されるべきでない。ステップが“・・のステップを備える”のフレーズを用いて明白に説明されていない限り、方法およびプロセスは上記条項の下で解釈されるべきでない。
【００４４】
【表１ａ】
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【表２ｂ】
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【表１ｃ】
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【表１ｄ】
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【表１ｅ】
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【表１ｆ】
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【表１ｇ】
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【表１ｈ】
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【表１ｉ】
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【表１ｊ】
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【表１ｋ】
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【表１ｌ】
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【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この開示に基づき、骨のイメージおよび胸のイメージを発生させるためのいくつかのステップを示すフローチャート
【図２】デジタル乳房撮影装置を用いて得られたサンプルイメージくつかのステップを示すフローチャート
【図３】この公開に基づき、デジタル乳房撮影装置と分析を用いることで得られたサンプルイメージ
【図４】サンプルくさびの縦断面の比較を示したグラフ
【符号の説明】
【００４６】
１：乳房撮影装置(MID)
２：骨のイメージ
３：デジタルエックス線パネル
４：胸のイメージ
５：CAD処理ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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