(57)【要約】【課題】Ｘ線撮影画像の拡大率を自動的に測定する。【解決手段】測定に用いられる基準システムは、所定の寸法を有し、放射線減衰材料から成る基準対象物（１０１）と、基準対象物を取り付けるための柔軟性伸張部材（１０２）と、伸張部材と関連付けられ、伸張部材が、Ｘ線撮影される解剖学的部分に巻かれたときに伸張部材をその場に保持するための、調整可能手段と、を含む。これにより、個人の解剖学的特徴をほぼ実際の大きさで示すＸ線撮影画像を生成する方法が実施可能であり、具体的には、前記基準対象物を解剖学的構造に隣り合う位置に配置するステップと、デジタルＸ線画像を生成するステップと、デジタル化された基準対象物の大きさを測定し、スケール率を計算するステップと、この結果を用いてデジタルＸ線画像のスケールを実際の解剖学的構造の大きさに変更するステップを含む。【選択図】図２
2004154569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線撮影画像の拡大の程度を決定するために使われる基準システムであって、
所定の寸法を有し、放射線減衰材料から成る基準対象物と、
前記基準対象物を取り付けるための柔軟性伸張部材と、
前記伸張部材と関連付けられ、前記伸張部材が、Ｘ線撮影される解剖学的部分に巻かれたときに前記伸張部材をその場に保持するための、調整可能手段と、
を含む基準システム。
【請求項２】
個人の解剖学的特徴をほぼ実際の大きさで示すＸ線撮影画像を生成する方法であって、
所定の寸法を有し、放射線減衰材料から成る基準対象物を、Ｘ線撮影路上に、Ｘ線撮像レセプタからほぼ同じ距離に、Ｘ線撮影される個人の解剖学的構造に隣り合う位置に配置するステップと、
前記個人の解剖学的構造及び基準対象物のデジタルＸ線画像を生成するステップと、
デジタル化された基準対象物の大きさを測定し、前記測定された大きさ及び前記基準対象物の既知の所定の大きさに基づき、スケール率を計算するステップと、
前記スケール率と前記デジタルＸ線画像とを関連付け、デジタルＸ線画像のスケールを実際の解剖学的構造の大きさに変更することを可能にするステップと、
を含む、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、前記基準対象物を配置する際に、前記基準対象物は所定の大きさを有する球体であって、前記個人の前記解剖学的構造の周りに巻かれる伸張部材上に取り付けられた球体であり、Ｘ線撮影路上にＸ線撮影レセプタからほぼ同じ距離にＸ線撮影される前記個人の解剖学的構造と隣りあう位置にある、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタルＸ線撮影（ラジオグラフィ：ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ）に関し、より詳しくは、個人の解剖学的特徴を示す、およそ等身大のＸ線撮影画像を生成する方法及びＸ線撮影画像の拡大の程度を決定するために使う基準システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
整形外科医は、手術計画処理の一部として、Ｘ線撮影画像から様々な測定を行う。これらの測定は、角度測定及び絶対的な距離の測定を含む。人工関節移植組織の大きさはこれらの測定に基づいて決定されるため、これらの測定が正確で精密であることが重要である。測定の正確性及び精密度はまた、損傷の大きさを経時的に追跡し倍増時間に基づいて悪性度を評価したり、治療による腫瘍の大きさの低減効率を判断する、腫瘍学などの非整形外科応用法においても重要である。Ｘ線画像から行われる絶対的な距離の測定の正確性に影響する一連の画像の重要な要素が、拡大率である。拡大率は、患者の人体と、点源から発せられる入射Ｘ線光の撮像レセプタとの間の光路長を伸ばすことにより導入される。撮像レセプタは、スクリーン−フィルム撮像システムを含むカセットであってもよく、コンピュータＸ線撮影（ＣＲ）のための記憶蛍光スクリーンを含むカセットであってもよく、または、フラットパネルデジタルＸ線撮影検出器（ＤＲ）であってもよい。人体の画像は、撮影された対象物の実際の大きさに対して、拡大される。拡大の程度は、撮影される人体と撮像レセプタとの距離に比例する。この距離は、異なるＸ線テーブルを使う場合に変更され、テーブルの上面からテーブル内のレセプタの位置までの距離が非標準の距離である。この距離はまた、撮像される体の部分、当該部分の配置、及び患者の太さなどによっても変化する。
【０００３】
アナログスクリーンフィルムシステム用のＸ線テーブルは、標準化されており、テーブル上面からレセプタへの距離が固定され、既知である。そして、従来のスクリーン−フィルムにより撮影された画像からの測定は、異なる患者の太さ及び異なる体の部分をほぼ考慮するように、複数の固定されたレベルの拡大率を内蔵して有する定規を用いて行われる。デジタルＸ線撮影装置は、テーブル上面からレセプタへの距離に新しい変数要素を付け加えた。更に、デジタル撮影を、ワークステーションを使ったデジタル測定能力と組合わせることにより、これらの測定を行う全体的な処理において、正確性及び精密度の度合いが増大されることが予想される。較正装置（既知の寸法の対象物）を撮像路上に配置する方法を、正確性の向上を達成するための拡大率を計算する手段として用いることができる。発明者ウィーデンホーファー等（Wiedenhoefer et al.）による２０００年５月１７日に出願された下記特許文献１は、放射線に対して不透明な球体と、減衰プレートと、当該基準球体を格納するための放射線に対して透明な構造と、キュービクルハウジングを患者に固定するための接着材料と、を含む複数のパーツからなる装置に基づき、Ｘ線撮影画像の拡大の度合いを正確に計算する方法を開示する。この装置は、正確な拡大率を取得する方法を提供するが、この装置は扱いにくく、患者との診断業務においてＸ線撮影技術者が使用しやすいようにうまく設計されていない。ハウジングのキュービクル設計は、特定のＸ線撮影投射及び視界のために配置することが難しい場合がある。この設計はまた、使い捨て可能な部分と再使用可能な部分とを両方有するため、更に複雑である。また、この方法は、自動的に拡大率を測定する方法または、その後に、測定されたデータに基づいてデジタルＸ線撮影の大きさを再び実際の大きさに変更する方法を含まないので、不完全である。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，４５９，７７２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、診断業務において、デジタルＸ線撮影画像（ＣＲ及びＤＲ）から人体の測定を行うための、実用的で完全に再使用可能な方法が望まれ、また、診断上の解釈及び手術の計画のために、自動的に実際の大きさの結果画像を提供する手段が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の問題点の解決法を提供する。
【０００７】
本発明の１つの特徴によれば、Ｘ線撮影画像の拡大の程度を決定するために使われる基準システムであって、所定の寸法を有し、放射線減衰材料から成る基準対象物と、前記基準対象物を取り付けるための柔軟性伸張部材と、前記伸張部材と関連付けられ、前記伸張部材が、Ｘ線撮影される解剖学的部分に巻かれたときに前記伸張部材をその場に保持するための調整可能手段と、を含む基準システムが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は以下の効果を奏する。
【０００９】
１．この方法は、Ｘ線撮影者、整形外科医、及びＸ線撮影技術者が医療業務において使うために非常に便利である。
【００１０】
２．調整可能な大きさのベルクロ（商標）ストラップを使うことにより、医療業務における様々な患者の人体においてこの方法を使うことを容易にし、この装置を固定するために技術者が必要な工程数が最低限になる。ストラップは、球形の基準マーカの高さを調整し、画像レセプタと相対的な関心領域の高さと一致させることを容易にし、また、基準マーカを関心領域のすぐ隣に配置し、これにより、配置エラーを最低限にする。装置は完全に再利用可能である。
【００１１】
３．この方法は、撮影されたデジタル画像の大きさを自動的に再調整して実際の人体の大きさにし、これにより、Ｘ線撮影者及び整形外科医が拡大率の修正を行う必要を無くし、また、診断及び医療ワークステーション上に設けられた標準の測定道具を使い測定されたデータを直接使用することを可能にする。
【００１２】
４．この方法は、医療業務上において、異なるＸ線テーブルが使われた場合に患者とレセプタとの異なる距離によって引き起こされることがある、拡大率の差を自動的に補償し、患者の太さの違いによる患者間に見られる拡大率の差を、より正確に考慮する。
【００１３】
５．この方法を使うことにより、どのＸ線テーブルが使われたかに関わらず、そして、患者の太さにかかわらず、印刷されたＸ線撮影画像または診断または医療ワークステーション上に表示された画像から作られた人体特徴に関する測定値が、向上された正確性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の１つの態様によれば、解剖学的特徴のＸ線撮影画像を、当該特徴が画像内においてほぼ実際の大きさで示されるように、自動的に生成する方法が提供される。この方法は、既知の大きさでありＸ線減衰材料から成る基準対象物を用いる。本発明の好適な実施の形態では、基準対象物は球体である。本発明の好適な実施の形態では、基準対象物は、放射線に対して透明な材料から成るベルクロ（商標）ストラップに固定される。これにより、Ｘ線撮影技術者が、ストラップを撮影する解剖学的構造の周りに巻くことで基準対象物を患者の上に配置することの利便性を高める。ストラップは、基準対象物が、Ｘ線撮影路上であって、撮像レセプタからほぼ同じ距離で、撮影される患者の解剖学的構造に隣接する位置に位置するように調整される。基準対象物をソフトウェアによって自動的に検出し、基準対象物の画像の大きさを自動的に測定し、基準対象物の既知の実際の大きさを画像データから測定された基準対象物の大きさと比べることにより、画像から拡大率が計算される。拡大率は次に、画像の大きさを再度調整する（縮小する）ためのスケール率に自動的に変換され、縮小された画像内の画素間距離が、実際の解剖学的構造の大きさを表すようにされる。解剖学的構造の画像は次に、実際の解剖学的構造の大きさで印刷されるまたはワークステーション上に表示される。スケール率はまた、撮影装置において、画像ヘッダの一部としてデジタル形式で利用可能とすることもでき、これにより、スケール率を、画像のスケールを変更して実際の解剖学的構造の大きさを表すようにできる診断ワークステーションに送信可能としてもよい。
【００１５】
図１Ａ及び図１Ｂに、本発明の１つの好適な実施の形態を示し、この実施形態は、Ｘ線撮影画像の拡大の程度を決定するために使われる基準システム１０を含む。システム１０は、所定の寸法を有し、鉛、真鍮、またはアルミニウムなどの放射線減衰材料から成る基準対象物１２を備える。対象物１２は好適には、所定の直径の実質的に球形状を有する。システム１０はまた、ベルトなどの、基準対象物１２を取り付けるための柔軟性の伸張部材１４を含む。ベルクロ（商標）ストリップ１６などの調整可能な手段が部材１４上で使われ、調整可能手段１６がＸ線撮影すべき個人の解剖学的構造部に巻かれた時に部材１４を保持する。他の調整手段は、バックルやスナップなどの他の種類の締め具を含む。部材１４はまた、個人の手、足、または胴体などに調整可能に配置するために弾性部分を有する連続的なバンドを形成してもよい。対象物１２は、ベルクロ（商標）パッチやグロメット（鋼輪）などのいずれの手段によって部材１４に取り付けられてもよい。
【００１６】
本発明のもう１つの好適な実施の形態を図２に示す。Ｘ線減衰基準対象物１０１は、放射線に対して透明なストラップ１０２に固定される。放射線に対して透明なストラップ１０２は、患者の関心部位２０１（この例では大腿骨）にはめられる。ストラップ１０２は、基準対象物１０１が関心部位２０１に隣り合って配置され、Ｘ線撮影される部位と画像レセプタ３０１からの高さが同じになって配置されるよう、調整される。
【００１７】
Ｘ線減衰基準対象物１０１は、放射線に対して透明なストラップ１０２に固定される。放射線に対して透明なストラップ１０２は、患者の関心部位２０１（この例では大腿骨）にはめられる。ストラップ１０２は、基準対象物１０１が関心部位２０１に隣り合って配置され、関心部位２０１と画像レセプタ３０１からの高さが同じになって配置されるよう、調整される。次に、患者の関心部位２０１のＸ線源１００からのＸ線露光が行われる。患者の関心部位２０１及びＸ線減衰基準対象物１０１のＸ線撮影画像４０１が、撮像レセプタ３０１によって撮影される。撮像レセプタ３０１が、Ｘ線フィルムまたは記憶蛍光撮像部材である場合、スキャナ５０１を使い画像４０１のデジタル版が生成される。撮像レセプタ３０１が直接の場合、デジタル画像が生成されスキャナは必要とされない。いずれの場合においても、デジタル画像が次にコンピュータ６０１上で分析され、基準対象物の画像４０１の大きさが自動的に検出及び測定され、この測定された大きさが基準対象物１０１の実際の大きさと比較される。基準対象物１０１の実際の大きさと基準対象物の測定された大きさとの比が、コンピュータ５０１によって、画像４０１のサイズを再度変更し（縮小し）、縮小された画像の画素間隙が実際の部位の大きさを示す新しい画像７０１を作るためのスケール率として使われる（この代わりに、元の画像及びヘッダ内のスケールの大きさを共に、元の画像の大きさを再変更する出力装置に送ってもよい。）。画像７０１は、電子表示装置上に表示されてもよく、またはハードコピー媒体（フィルム）として出力されてもよい。基準球体の位置及び大きさは、画像が一旦デジタル形式で取得されると、自動的に検出される。
【００１８】
図３，４に示すように、画像内において、球体は円形の物体として現れる。このような規則的な形状のものを検出するために使える方法は多く存在する。画像内の円形の物体を見つけるための１つの好適な実施形態に、ハフ変換を使うものがある（１９６０年３月２５日に出願されたＶ．ハフ（Ｖ．Ｈｏｕｇｈ）による米国特許第３，０６９，６５４号、”Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ  ｒｅｃｏｇｎｉｚｉｎｇ  ｃｏｍｐｌｅｘ  ｐａｔｔｅｒｎｓ”、Ｊ．イリングワース（Ｊ．Ｉｌｌｉｎｇｗｏｒｔｈ）による”Ａ  ｓｕｒｖｅｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｈｏｕｇｈ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ”，Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  ａｎｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，  ｖｏｌ．４４，ｐｐ．８７−１１６，１９８８、Ｖ．リーバース（Ｖ．Ｌｅａｖｅｒｓ）による”Ｗｈｉｃｈ  Ｈｏｕｇｈ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ？”，Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  ａｎｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：Ｉｍａｇｅ  Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ，ｖｏｌ．５８，ｎｏ．２，Ｓｅｐｔ，ｐｐ．２５０−２６４，１９９３、Ｃ．キンメ、Ｄ．バラード、及びＪ．スランスキ（Ｃ．Ｋｉｍｍｅ，Ｄ．Ｂａｌｌａｒｄ，ａｎｄ  Ｊ．Ｓｌａｎｓｋｙ）による”Ｆｉｎｄｉｎｇ  ｃｉｒｃｌｅｓ  ｂｙ  ａｎ  ａｒｒａｙ  ｏｆ  ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｓ”，Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＡＣＭ，ｖｏｌ．１８，ｎｏ．２，ｐｐ．１２０−１２２，１９７５  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅｄｇｅ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ（Ｆｉｇ．４）を参照）。計算速度を早めるために、ハフ変換の多解答法（ｍｕｌｔｉ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ａｐｐｒｏａｃｈ）を使うこともできる（Ｍ．アチクッザマン（Ｍ．Ａｔｉｑｕｚｚａｍａｎ）による”Ｍｕｌｔｉ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｈｏｕｇｈ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ−ａｎ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｉｎ  ｉｍａｇｅｓ”，ＩＥＥＥ  ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｔｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，１４（１１），ｐｐ．１０９０−１０９５，Ｎｏｖ．１９９２．，Ｈ．リー、Ｍ．Ａ．ラビン、及びＲ．Ｊ．ルマスタ（Ｈ．Ｌｉ，Ｍ．Ａ．Ｌａｖｉｎ，Ｒ．Ｊ．ＬｅＭａｓｔｅｒ）による”Ｆａｓｔ  Ｈｏｕｇｈ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ”，Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  ａｎｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｉｎｇ，ｖｏｌ．３６，ｐｐ１３９−１６１，１９８６．，またはＪ．イリングワース及びＪ．キットラ（Ｊ．Ｉｌｌｉｎｇｗｏｒｔｈ  ａｎｄ  Ｊ．Ｋｉｔｔｌｅｒ）による”Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｈｏｕｇｈ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ”，ＩＥＥＥ  ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｔｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，９（５），ｐｐ６９０−６９８，Ｓｅｐｔ．１９８７を参照）。
【００１９】
円形対象物の大きさが推定されたあと、拡大スケール率は以下のように計算できる。
Ｍａｇ＝Ｄmeasured in pixels   ×  ＰｉｘｅｌＳｉｚｅ／Ｄactual size
ここで、Ｄmeasured in pixelsは、画素数での円の直径、Ｄactual sizeは、基準球体の実際の大きさである。元の画素の大きさを保存しつつ画像そのものを拡大率に基づいて縮小するか、画像そのものを同じ状態で保存して、これに伴い実際の画素の大きさを拡大する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】本発明の１つの好適な実施の形態を示す線図であり、ベルクロ（商標）ストラップに固定されるＸ線減衰材料からなる球形基準対象物を有するものを示す。
【図１Ｂ】本発明の１つの好適な実施の形態を示す線図であり、ベルクロ（商標）ストラップに固定されるＸ線減衰材料からなる球形基準対象物を有するものを示す。
【図２】Ｘ線撮影の一般的な設定及び拡大率の原因を示す線図であり、患者、Ｘ線源、Ｘ線テーブルまたは直立型ブッキー機構、及び撮像レセプタ（カセット内のスクリーンフィルムシステム、カセット内の記憶蛍光スクリーン、またはフラットパネルデジタルＸ線検出）からなるものを示す。
【図３】本発明を説明するために有用な図である。
【図４】本発明を説明するために有用な線図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  システム、１２  対象物、１４  伸張部材、１６  ベルクロストリップ（調整可能手段）、１０１  Ｘ線減衰材料から成る基準球体、１０２  放射線に対して透明なベルクロストラップ、２０１  患者の関心部位、３０１  撮像レセプタ（スクリーン−フィルムカセット、記憶蛍光カセット、またはデジタル検出器）、４０１  Ｘ線撮影画像、５０１  画像スキャナ（デジタイザ）、６０１  コンピュータ、７０１  大きさを再変更されたＸ線撮影画像。
【図１Ａ】
2004154569.tif 000003
【図１Ｂ】
2004154569.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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