(57)【要約】【課題】軟骨部、関節液、及び骨部を全て含み、骨部と軟骨部の病変診断画像に関する開発研究時に、定量的な評価が可能な骨疾患撮影装置評価用ファントム、特に指を模擬した骨疾患撮影装置評価用ファントムを提供する。【解決手段】少なくとも（１）骨と近似するＸ線減弱特性を持つ骨部ファントム、（２）軟骨と近似するＸ線減弱特性を持つ軟骨部ファントム、（３）関節液と近似するＸ線減弱特性を持つ有機酸塩水溶液、及び（４）皮膚と近似するＸ線減弱特性を持つ高分子材料から構成されていることを特徴とする骨疾患撮影装置評価用ファントム。【選択図】図１
2007289560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも骨と近似するＸ線減弱特性を持つ骨部ファントム及び軟骨と近似するＸ線減弱特性を持つ軟骨部ファントムとを有することを特徴とする骨疾患撮影装置評価用ファントム。
【請求項２】
前記骨部ファントムが、線巾２５〜２００μｍの線状のパターンおよび網目状のパターンのいずれか一方又は両方を有し、かつ前記軟骨部ファントムが、Ｘ線入射方向から見て、線巾２５〜１００μｍの、四角形又は半円状であり、且つＸ線入射面に対して直行する面から見て直線状であるパターンのいずれか一方又は両方を有することを特徴とする請求項１に記載の骨疾患撮影装置評価用ファントム。
【請求項３】
少なくとも（１）骨と近似するＸ線減弱特性を持つ骨部ファントム、（２）軟骨と近似するＸ線減弱特性を持つ軟骨部ファントム、（３）関節液と近似するＸ線減弱特性を持つ有機酸塩水溶液、及び（４）皮膚と近似するＸ線減弱特性を持つ高分子材料から構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の骨疾患撮影装置評価用ファントム。
【請求項４】
前記骨部ファントムが、少なくとも３０〜５０質量％のハイドロキシアパタイトを含有する高分子材料から構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の骨疾患撮影装置評価用ファントム。
【請求項５】
前記有機酸塩水溶液がヒアルロン酸ナトリウム水溶液であることを特徴とする請求項３又は４に記載の骨疾患撮影装置評価用ファントム。
【請求項６】
前記皮膚と近似するＸ線減弱特性を持つ高分子材料が、少なくともアクリル樹脂を含有することを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の骨疾患撮影装置評価用ファントム。
【請求項７】
前記骨部ファントムが、幅０．５ｃｍ〜２ｃｍ、奥行き０．５ｃｍ〜２ｃｍの柱状又は直径０．５〜２ｃｍの円柱状であり、前記軟骨部ファントムが、幅０．５ｃｍ〜２ｃｍ、奥行き０．５〜５ｍｍの柱状又は円柱状であり、前記ヒアルロン酸ナトリウム水溶液が、濃度０．８〜１．５質量％の水溶液であり、かつ前記皮膚と近似するＸ線減弱特性を持つ高分子材料が、少なくともアクリル樹脂を含有する高分子材料であって、厚さ１〜５ｍｍの板厚の樹脂を使用した中空の柱状又は円柱状容器であることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の骨疾患撮影装置評価用ファントム。
【請求項８】
少なくともアクリル樹脂を含有する前記高分子材料を用いて作製されたケースの中に前記ヒアルロン酸ナトリウム水溶液、及び該水溶液に浸された状態で骨部ファントムと軟骨部ファントムが封入されていて、かつ該骨部ファントムと該軟骨部ファントムが、少なくともレタン系樹脂を含有する高分子材料によって構成され、ウレタン系接着剤により相互に接着されていることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の骨疾患撮影装置評価用ファントム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の骨疾患撮影装置評価用ファントムを作製することを特徴とする骨疾患撮影装置評価用ファントムの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リウマチ等骨疾患画像に関する研究、該画像関連装置や器具の開発、技術者や技師の撮影訓練用に提供するための骨疾患撮影装置評価用ファントムに関し、特に指を模擬した骨疾患撮影装置評価用ファントムに関する。
【背景技術】
【０００２】
手足に現われる代表的な骨疾患として、リウマチ疾患が挙げられる。リウマチ疾患の診断には、骨粗鬆症疾患のような骨部に現われる疾患と、軟骨破壊のような軟骨部に現われる疾患がある。これらの疾患は、ＭＲＩ、超音波、Ｘ線などにより撮影された画像により診断されている。この診断画像として、最も症状が早く現われる手足画像、特に撮影の行いやすい手指骨撮影画像が診断に用いられている。
【０００３】
手の診断画像撮影装置の開発に際して、内部に人骨又は骨と同じＸ線吸収係数を持つ樹脂で作製された手を、皮膚や肉と同程度のＸ線吸収率をもつ樹脂で包んだ手模擬ファントムが、従来用いられている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【０００４】
しかし、手模擬ファントムでは指関節の軟骨部分と関節部周囲にある関節液は模擬されていない。したがって、リウマチ疾患用画像撮影装置や撮影法の評価を行う際に、軟骨部の見え方について評価できない。更に、実際の骨と同じ骨稜では、どの程度の太さ、深さまで骨稜の形状が見えるかを定量的に評価する事は出来ない。
【特許文献１】特開平１１−２７６４６８号公報
【特許文献２】特開平１１−１５５８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軟骨部、関節液、及び骨部を全て含み、骨部と軟骨部の病変診断画像に関する開発研究時に、定量的な評価が可能な骨疾患撮影装置評価用ファントム、特に指を模擬した骨疾患撮影装置評価用ファントムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る上記課題は、下記の手段によって解決される。
【０００７】
１．少なくとも骨と近似するＸ線減弱特性を持つ骨部ファントム及び軟骨と近似するＸ線減弱特性を持つ軟骨部ファントムとを有することを特徴とする骨疾患撮影装置評価用ファントム。
【０００８】
２．前記骨部ファントムが、線巾２５〜２００μｍの線状のパターンおよび網目状のパターンのいずれか一方又は両方を有し、かつ前記軟骨部ファントムが、Ｘ線入射方向から見て、線巾２５〜１００μｍの、四角形又は半円状であり、且つＸ線入射面に対して直行する面から見て直線状であるパターンのいずれか一方又は両方を有することを特徴とする前記１に記載の骨疾患撮影装置評価用ファントム。
【０００９】
３．少なくとも（１）骨と近似するＸ線減弱特性を持つ骨部ファントム、（２）軟骨と近似するＸ線減弱特性を持つ軟骨部ファントム、（３）関節液と近似するＸ線減弱特性を持つ有機酸塩水溶液、及び（４）皮膚と近似するＸ線減弱特性を持つ高分子材料から構成されていることを特徴とする前記１又は２に記載の骨疾患撮影装置評価用ファントム。
【００１０】
４．前記骨部ファントムが、少なくとも３０〜５０質量％のハイドロキシアパタイトを含有する高分子材料から構成されていることを特徴とする前記１〜３のいずれか一項に記載の骨疾患撮影装置評価用ファントム。
【００１１】
５．前記有機酸塩水溶液がヒアルロン酸ナトリウム水溶液であることを特徴とする前記３又は４に記載の骨疾患撮影装置評価用ファントム。
【００１２】
６．前記皮膚と近似するＸ線減弱特性を持つ高分子材料が、少なくともアクリル樹脂を含有することを特徴とする前記３〜５のいずれか一項に記載の骨疾患撮影装置評価用ファントム。
【００１３】
７．前記骨部ファントムが、幅０．５ｃｍ〜２ｃｍ、奥行き０．５ｃｍ〜２ｃｍの柱状又は直径０．５〜２ｃｍの円柱状であり、前記軟骨部ファントムが、幅０．５ｃｍ〜２ｃｍ、奥行き０．５〜５ｍｍの柱状又は円柱状であり、前記ヒアルロン酸ナトリウム水溶液が、濃度０．８〜１．５質量％の水溶液であり、かつ前記皮膚と近似するＸ線減弱特性を持つ高分子材料が、少なくともアクリル樹脂を含有する高分子材料であって、厚さ１〜５ｍｍの板厚の樹脂を使用した中空の柱状又は円柱状容器であることを特徴とする前記３〜６のいずれか一項に記載の骨疾患撮影装置評価用ファントム。
【００１４】
８．少なくともアクリル樹脂を含有する前記高分子材料を用いて作製されたケースの中に前記ヒアルロン酸ナトリウム水溶液、及び該水溶液に浸された状態で骨部ファントムと軟骨部ファントムが封入されていて、かつ該骨部ファントムと該軟骨部ファントムが、少なくともレタン系樹脂を含有する高分子材料によって構成され、ウレタン系接着剤により相互に接着されていることを特徴とする前記３〜７のいずれか一項に記載の骨疾患撮影装置評価用ファントム。
【００１５】
９．前記１〜８のいずれか一項に記載の骨疾患撮影装置評価用ファントムを作製することを特徴とする骨疾患撮影装置評価用ファントムの作製方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の構成により、軟骨部、関節液、及び骨部を全て含み、骨部と軟骨部の病変診断画像に関する開発研究時に、定量的な評価が可能な骨疾患撮影装置評価用ファントム、特に指を模擬した骨疾患撮影装置評価用ファントムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の骨疾患撮影装置評価用ファントムは、少なくとも骨と近似するＸ線減弱特性を持つ骨部ファントム及び軟骨と近似するＸ線減弱特性を持つ軟骨部ファントムとを有することを特徴とする。更に、それを応用する態様として、少なくとも（１）骨と近似するＸ線減弱特性を持つ骨部ファントム、（２）軟骨と近似するＸ線減弱特性を持つ軟骨部ファントム、（３）関節液と近似するＸ線減弱特性を持つ有機酸塩水溶液、及び（４）皮膚と近似するＸ線減弱特性を持つ高分子材料から構成されていることを特徴とする。
【００１８】
ここで、「近似する」とは、Ｘ線減弱特性（Ｘ線吸収率）は、物質の比重とほぼ比例関係にあることから、人体各部位（骨、筋肉、皮膚等）と、高分子化合物又は高分子混合物である各部位ファントム材料との比重のズレが±２０％以内であることをいう。
【００１９】
以下、本発明の一実施例を示した図を参照しながら本発明について詳細な説明をする。
【００２０】
図１は骨疾患撮影装置評価用ファントム（指ファントム）の概念図、図２は骨疾患撮影装置評価用ファントムを側面から見た概念図、図３は骨疾患撮影装置評価用ファントムの中心部を拡大した概念図、図４は骨疾患撮影装置評価用ファントムを用いた評価実験の概念図である。
【００２１】
（骨疾患撮影装置評価用ファントムの作製方法）
〈骨部ファントム〉
本発明に係る骨部ファントム（図１〜図３における２）の構成素材としては、骨の有機物成分代替材料として、公知の種々の高分子材料を使用することが出来る。高分子材料としては、ウレタン樹脂の他、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート等が挙げられる。又、骨内の無機物成分代替材料として、アルミ、カルシウム塩、ハイドロキシアパタイト等が挙げられる。
【００２２】
特に好ましい構成素材は、ハイドロキシアパタイト含有ウレタン樹脂であり、ハイドロキシアパタイトの含有量は、３０〜５０質量％で作製することにより、骨と近似したＸ線減弱特性を持つ骨部ファントムを得ることが出来る。
【００２３】
本発明に係る骨部ファントムの形状は、柱状または円柱状であることが好ましい。柱状の場合は、幅が０．５ｃｍ〜２ｃｍ、奥行きが０．５ｃｍ〜３ｃｍであることが好ましい。円柱の場合には、直径が０．５〜２ｃｍであることが好ましい。高さは、どの程度でも構わないが、指を模擬していることを考慮すると、高さ１ｃｍ〜５ｃｍ程度が好ましい。
【００２４】
なお、Ｘ線照射面に、線巾２５〜２００μｍの線状のパターンおよび網目状のパターンのいずれか一方又は両方を有することが好ましい。当該パターンは、彫った傷でも、浮き彫りのパターンでもよい。
【００２５】
〈軟骨部ファントム〉
本発明に係る軟骨部ファントム（図１〜図３における３）の構成素材としては、軟骨と近似するＸ線減弱特性を持つ公知の種々の高分子材料を使用することが出来る。本発明では、特にウレタン樹脂を使用することが好ましい。
【００２６】
本発明に係る軟骨部ファントム形状としては、柱状又は円柱状であることが好ましい。
【００２７】
Ｘ線透過部の厚さは、５ｍｍ以下であり、好ましくは０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度であることが好ましい。ある１面（図３及び図４参照。）に、Ｘ線入射方向から見て、幅２５〜１００μｍの、四角形又は半円状であり、且つＸ線入射面に対して直行する面から見て直線状であるパターンを持つことが好ましい。
【００２８】
当該軟骨部パターンでは、サイズの異なる角型、丸型等の形状の傷（パターン）をつけ、模擬軟骨破壊病変とすることが出来る。
【００２９】
〈関節液〉
本発明に係る関節液模擬液（図１における４）の構成素材としては関節液と近似するＸ線減弱特性を持つ従来公知の種々の有機酸塩水溶液を使用することが出来る。本発明では、特にヒアルロン酸ナトリウム（高分子量：８０万〜６００万、好ましくは２００万）の水溶液を使用することが好ましい。当該溶液の濃度は、濃度０．８〜１．５質量％であり、特に、１質量％程度であることが好ましい。なお、１質量％程度のヒアルロン酸ナトリウム水溶液は、あらかじめ秤量された量のヒアルロン酸ナトリウムと水を同容器に入れ、８時間程攪拌することにより調製できる。なお、ヒアルロン酸ナトリウム水溶液の使用量は、前記ケース封入時に骨部・軟骨部の両ファントムが浸る位が好ましい。
【００３０】
〈ケース〉
本発明に係るケースの構成素材としては、皮膚に近似している軟骨同等Ｘ線減弱特性を持つ従来公知の高分子材料、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を使用することが出来る。本発明では、特に、皮膚のＸ線減弱特性により近いこと、加工のし易さ等の性能からアクリル樹脂が好ましい。構成素材の形状としては、厚さ１〜５ｍｍの板状であることが好ましい。
【００３１】
なお、指を模擬する骨疾患撮影装置評価用ファントムの好ましい態様の一つは、少なくともアクリル樹脂を含有する前記高分子材料を用いて作製されたケースの中に前記ヒアルロン酸ナトリウム水溶液、及び該水溶液に浸された状態で骨部ファントムと軟骨部ファントムが封入されていて、かつ該骨部ファントムと該軟骨部ファントムが、少なくともウレタン系樹脂を含有する高分子材料によって構成され、ウレタン系接着剤により相互に接着されていることを特徴とするファントムである。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれに限定されない。
【００３３】
（骨疾患撮影装置評価用ファントムの作製条件）
〈骨部ファントム〉
素材：ハイドロキシアパタイト含有ウレタン樹脂を使用した。なお、アパタイト含有量は３０質量％であった。
【００３４】
形状：Ｘ線照射面に、線巾１００μｍ範囲の線状パターンを付けた。
【００３５】
全体の形状は、加工しやすさの点から、幅が１．５ｃｍ、奥行きが１ｃｍである柱状にした。
【００３６】
〈軟骨部ファントム〉
素材：軟骨同等Ｘ線減弱特性を持つウレタン樹脂として、ＳＺ−０７（京都科学社製）を使用した。
【００３７】
形状：全体の形状は柱状とし、Ｘ線透過部の厚さは１ｍｍとした。なお、この厚さ以下では、均一な樹脂の作製が難しいことから決定された厚さである。
【００３８】
〈関節液〉
素材：濃度１質量％のヒアルロン酸ナトリウム水溶液（平均分子量：２００万）を調液した。
〈ケース〉
素材：指の皮膚代替用樹脂として厚さ２ｍｍのアクリル樹脂を使用してケースを作製した。
【００３９】
以上の構成要素を用いて、指を模擬するファントム（「指骨ファントム」という。）を作製し、当該ファントムを被写体として、下記の装置を用いて評価実験を行った。
【００４０】
使用装置：（１）現行一般撮影用装置として、Ｖａｒｉａｎ社のＸ線管球モデルＡ−１９２を使用しているＸ線撮影装置、（２）マンモグラフィー用撮影装置として、乳房Ｘ線撮影装置ＭＧＵ−１００Ｂ形（コニカミノルタ製）を使用した。
【００４１】
ファントム撮影条件：Ｘ線エネルギーを３０ｋｅＶ、照射Ｘ線量５０ｍＡｓとした。
Ａ−１９２  は、焦点切り替え可能であり、焦点径６００μｍと１２００μｍでの評価を行った。ＭＧＵ−１００Ｂは焦点径は切り替え不可能であり、１００μｍで評価を行った。
【００４２】
検出器として、ＣＲであるＲｅｇｉｕｓ１９０を用いた。読取サイズは、４３．７５μｍ、８７．５μｍで行った。
【００４３】
出力イメージャーとしては、書き込みピッチが、２５μｍのドライイメージャーを用いた。
【００４４】
上記のＸ線管から出力イメージャまでのＸ線画像撮影システムを用い、撮影時の条件（Ｘ線撮影装置、Ｘ線管焦点径、読み取りサイズ）を変えてファントム画像撮影を行い、上記条件で出力したフィルム画像を評価した。
【００４５】
シャウカステン上で視認性を見、軟骨部のパターンと骨部のパターンが良く見える順に順番を記入した。番号が小さい程、パターン数が多く鮮明に見える事を意味する。
【００４６】
結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2007289560.tif 000003
【００４８】
表１から明らかなように、本発明のファントムは、骨疾患撮影装置評価用ファントム
として、十分使用することが出来ることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】骨疾患撮影装置評価用ファントム（指ファントム）の概念図
【図２】骨疾患撮影装置評価用ファントムを側面から見た概念図
【図３】骨疾患撮影装置評価用ファントムの中心部を拡大した概念図
【図４】骨疾患撮影装置評価用ファントムを用いた評価実験の概念図
【符号の説明】
【００５０】
１  骨疾患撮影装置評価用ファントム（指ファントム）
２  骨部ファントム
３  軟骨部ファントム
４  ヒアルロン酸ナトリウム水溶液
５  評価用パターン（骨梁と破損軟骨のモデル）
【図１】
2007289560.tif 000004
【図２】
2007289560.tif 000005
【図３】
2007289560.tif 000006
【図４】
2007289560.tif 000007