(57)【要約】  本発明は、脊柱側湾の評価に用いられる３次元超音波イメージング方法に関する。３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法は、３次元超音波イメージングシステムで脊柱の３次元画像を取得するステップＳ１と、脊柱の３次元画像から脊柱の軸方向の回旋情報を取得するステップＳ２と、脊柱の軸方向の回旋情報を利用して脊柱の３次元画像に対し相応の画像調整を行うステップＳ３と、画像調整した脊柱の３次元画像を冠状面及び／又は矢状面に投影して冠状面及び／又は矢状面の投影図を取得するステップＳ４と、冠状面又は矢状面の投影図から脊柱変形データを算出するステップＳ５、を含む。本発明では、３次元超音波イメージングシステムで３次元画像を取得し、各２次元超音波画像の回旋情報と画像情報を分析することで３次元画像データにおける脊椎本体の回旋を取得する。また、脊柱の統計情報から各２次元画像の回旋中心を推定する。この方法によれば、各平面における脊柱の変形角度をより正確に検出可能である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法であって、
３次元超音波イメージングシステムで脊柱の３次元画像を取得するステップＳ１と、
脊柱の３次元画像から脊柱の軸方向の回旋情報を取得するステップＳ２と、
脊柱の軸方向の回旋情報を利用して脊柱の３次元画像に対し相応の画像調整を行うステップＳ３と、
画像調整した脊柱の３次元画像を冠状面及び／又は矢状面に投影して冠状面及び／又は矢状面の投影図を取得するステップＳ４と、
冠状面又は矢状面の投影図から脊柱変形データを算出するステップＳ５、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記脊柱の軸方向の回旋情報は、前記脊柱の３次元画像を構成する各超音波２次元画像の脊柱の軸方向における回旋データから取得することを特徴とする請求項１に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【請求項３】
前記超音波２次元画像は、超音波プローブを垂直に人体背部の皮膚に密着させて走査することで得られることを特徴とする請求項２に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【請求項４】
前記脊柱の軸方向の回旋情報は、前記脊柱の３次元画像を構成する超音波２次元画像の各椎骨における左右両側の対称特徴領域の、左右の横突起、左右の関節突起、左右の椎弓、左右の椎板を含む３次元空間情報から取得することを特徴とする請求項１に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【請求項５】
前記画像調整とは、前記脊柱の軸方向の回旋情報に基づき、脊柱の軸方向において、特定の回旋軸周りに各２次元超音波画像を特定の角度で回動させることで各椎骨の軸方向の回旋を修正し、軸方向の基準位置に対する各椎骨の回旋をゼロにすることであることを特徴とする請求項１に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【請求項６】
前記特定の回旋軸は、脊柱が軸方向に回旋する際の回転軸であることを特徴とする請求項５に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【請求項７】
前記特定の回旋軸は、脊柱の椎体の軸方向における中心線であることを特徴とする請求項５に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【請求項８】
２次元超音波画像における体表からの前記特定の回旋軸の距離は、検出対象者の同一時期における脊柱のＸ線イメージング、ＣＴイメージング又はＭＲＩを分析することで得られることを特徴とする請求項５に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【請求項９】
２次元超音波画像における前記特定の回旋軸の横方向の位置は、棘突起の超音波反射信号の位置又は棘突起が形成する超音波陰影領域の位置に基づき決定されることを特徴とする請求項５に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【請求項１０】
前記特定の角度による回動の大きさは、超音波画像における棘突起の超音波反射位置と椎体表面の超音波反射位置との相対距離、及びこれらを冠状面に投影する際の互いの距離から算出し、前記椎体表面の超音波反射は、超音波が脊柱後方の孔を通過して椎体表面に伝達されることで形成されることを特徴とする請求項５に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【請求項１１】
前記特定の回旋軸は、予め設定される関係式に基づき、検出対象者の年齢、脊柱の全長及び／又は各椎骨の大きさ、及び棘突起と回旋軸との距離から取得することを特徴とする請求項５に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【請求項１２】
前記椎骨の大きさとは、脊柱における左右対称の特徴点間の距離、又は、棘突起と脊柱のその他の特徴点又は特徴面との距離であることを特徴とする請求項１１に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【請求項１３】
前記予め設定される関係式は、多数の人間の脊柱を統計して取得した前記各椎骨の大きさ、各椎骨が脊柱の全長に占める割合、特徴点間の距離と、身長及び年齢との関係を示すことを特徴とする請求項１１に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【請求項１４】
前記ステップＳ３とＳ４の間に、更に、前記特定の回旋軸の位置を対応する超音波２次元画像にマークするステップであって、ドット、丸、線及び／又は区別可能なフラグでマークするステップＳ３−１を含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【請求項１５】
前記ステップＳ５のあとに、更に、全ての超音波２次元画像における前記特定の回旋軸の位置を接続して３次元曲線を形成するステップＳ６を含み、前記３次元曲線は、冠状面及び矢状面における脊柱の変形情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【請求項１６】
前記ステップＳ５のあとに、更に、全ての超音波２次元画像における前記特定の回旋軸の位置を接続して３次元曲線を形成し、前記３次元曲線と垂直な一連の線を用いて脊柱の軸方向の回旋量を表すステップＳ７を含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【請求項１７】
前記ステップＳ５のあとに、更に、前記脊柱の軸方向の回旋が所定の修正要求を満たしているか否かを判断し、満たしていない場合には前記ステップＳ２からＳ５を繰り返すステップＳ８を含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【請求項１８】
前記修正要求は、前記３次元超音波画像の棘突起の超音波反射位置と、椎体表面の超音波反射位置が、冠状面への投影時に１本の線上で達成すべき互いの距離を算出することで得られ、前記椎体表面の超音波反射は、超音波が脊柱後方の孔を通過して椎体表面に伝達されることで形成されることを特徴とする請求項１７に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【請求項１９】
前記ステップＳ１とＳ２の間に、更に、軸方向の回旋基準面を取得するステップＳ１−１を含み、前記軸方向の回旋基準面とは、回旋による変形が相対的に発生しにくい人体の部位であることを特徴とする請求項１に記載の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脊柱側湾を評価するための３次元超音波イメージング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここ数年、例えば脊柱側弯の評価といった人体の脊柱変形の測定に３次元超音波イメージング技術が幅広く利用されるようになっており、大変良好な効果が得られている。しかし、超音波は脊柱の後部（即ち、背部）からしか画像を得られないため、取得される画像は主に棘突起や横突起、或いは後部におけるその他の椎骨の情報となる。また、椎骨本体に回旋がある場合には、椎骨の解剖構造に起因して、超音波画像で得られる椎骨背面に関する構造は回動距離が大きくなる。その結果、脊柱の側弯度合の測定が大きく影響を受けるほか、矢状面における脊柱の前後の湾曲角度にも影響が及ぶ。このことは、現在、Ｘ線画像による検査に対し、超音波イメージングで脊柱の湾曲度を測定する際の欠点の一つとなっている。これに対し、Ｘ線画像では回旋量の測定は不可能であるものの、Ｘ線画像で検出されるのは椎骨本体の情報であるため、回旋から受ける影響は比較的小さい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の課題を解決するために、本発明は、３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出するための新たな方法を開示する。当該方法では、３次元超音波走査で取得した脊柱の回旋に関する情報を用いて脊柱の３次元超音波画像を修正する。これにより、冠状面及び矢状面における変形測定の誤差が大幅に減少し、且つ、脊柱の回旋角度を有効に算出可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を実現するために、本発明は以下の技術方案を用いる。
【０００５】
３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法であって、以下のステップを含む。
【０００６】
Ｓ１：３次元超音波イメージングシステムで脊柱の３次元画像を取得する。
【０００７】
Ｓ２：脊柱の３次元画像から脊柱の軸方向の回旋情報を取得する。
【０００８】
Ｓ３：脊柱の軸方向の回旋情報を利用して脊柱の３次元画像に対し相応の画像調整を行う。
【０００９】
Ｓ４：画像調整した脊柱の３次元画像を冠状面及び／又は矢状面に投影して冠状面及び／又は矢状面の投影図を取得する。
【００１０】
Ｓ５：冠状面又は矢状面の投影図から脊柱変形データを算出する。
【００１１】
好ましくは、前記脊柱の軸方向の回旋情報は、前記脊柱の３次元画像を構成する各超音波２次元画像の脊柱の軸方向における回旋データから取得する。
【００１２】
好ましくは、前記超音波２次元画像は、超音波プローブを垂直に人体背部の皮膚に密着させて走査することで得られる。
【００１３】
好ましくは、前記脊柱の軸方向の回旋情報は、前記脊柱の３次元画像を構成する超音波２次元画像の各椎骨における左右両側の対称特徴領域の、左右の横突起、左右の関節突起、左右の椎弓、左右の椎板を含む３次元空間情報から取得する。
【００１４】
好ましくは、前記画像調整とは、前記脊柱の軸方向の回旋情報に基づき、脊柱の軸方向において、特定の回旋軸周りに各２次元超音波画像を特定の角度で回動させることで各椎骨の軸方向の回旋を修正し、軸方向の基準位置に対する各椎骨の回旋をゼロにすることである。
【００１５】
好ましくは、前記特定の回旋軸は脊柱が軸方向に回旋する際の回転軸である。
【００１６】
好ましくは、前記特定の回旋軸は脊柱の椎体の軸方向における中心線である。
【００１７】
好ましくは、２次元超音波画像における体表からの前記特定の回旋軸の距離は、検出対象者の同一時期における脊柱のＸ線イメージング、ＣＴイメージング又はＭＲＩを分析することで得られる。
【００１８】
好ましくは、２次元超音波画像における前記特定の回旋軸の横方向の位置は、棘突起の超音波反射信号の位置又は棘突起が形成する超音波陰影領域の位置に基づき決定される。
【００１９】
好ましくは、前記特定の角度による回動の大きさは、超音波画像における棘突起の超音波反射位置と椎体表面の超音波反射位置との相対距離、及びこれらを冠状面に投影する際の互いの距離から算出し、前記椎体表面の超音波反射は、超音波が脊柱後方の孔を通過して椎体表面に伝達されることで形成される。
【００２０】
好ましくは、前記特定の回旋軸は、予め設定される関係式に基づき、検出対象者の年齢、脊柱の全長及び／又は各椎骨の大きさ、及び棘突起と回旋軸との距離から取得する。
【００２１】
好ましくは、前記椎骨の大きさとは、脊柱における左右対称の特徴点間の距離、又は、棘突起と脊柱のその他の特徴点又は特徴面との距離である。
【００２２】
好ましくは、前記予め設定される関係式は、多数の人間の脊柱を統計して取得した前記各椎骨の大きさ、各椎骨が脊柱の全長に占める割合、特徴点間の距離と、身長及び年齢との関係を示す。
【００２３】
好ましくは、前記ステップＳ３とＳ４の間に、更に、前記特定の回旋軸の位置を対応する超音波２次元画像にマークするステップであって、ドット、丸、線及び／又はその他のフラグでマークするステップＳ３−１を含む。
【００２４】
好ましくは、前記ステップＳ５のあとに、更に、全ての超音波２次元画像における前記特定の回旋軸の位置を接続して３次元曲線を形成するステップＳ６を含む。前記３次元曲線は、冠状面及び矢状面における脊柱の変形情報を含む。
【００２５】
好ましくは、前記ステップＳ５のあとに、更に、全ての超音波２次元画像における前記特定の回旋軸の位置を接続して３次元曲線を形成し、前記３次元曲線と垂直な一連の線を用いて脊柱の軸方向の回旋量を表すステップＳ７を含む。
【００２６】
好ましくは、前記ステップＳ５のあとに、更に、前記脊柱の軸方向の回旋が所定の修正要求を満たしているか否かを判断し、満たしていない場合には前記ステップＳ２からＳ５を繰り返すステップＳ８を含む。
【００２７】
好ましくは、前記修正要求は、前記３次元超音波画像の棘突起の超音波反射位置と、椎体表面の超音波反射位置が、冠状面への投影時に１本の線上で達成すべき互いの距離を算出することで得られる。前記椎体表面の超音波反射は、超音波が脊柱後方の孔を通過して椎体表面に伝達されることで形成される。
【００２８】
好ましくは、前記ステップＳ１とＳ２の間に、更に、軸方向の回旋基準面を取得するステップＳ１−１を含む。前記軸方向の回旋基準面とは、回旋による変形が相対的に発生しにくい人体の部位である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明を使用することで、以下の有益な効果が得られる。
【００３０】
本発明は、３次元超音波イメージングシステムで３次元画像を取得し、３次元画像のデータにおける脊椎本体と横突起及び棘突起の位置を取得する。次に、脊柱の軸方向の回旋情報を利用して脊柱の３次元画像に対し画像調整を行い、画像調整後に所定の面の投影図を作成すれば、所定の面の投影図から脊柱の回旋角度を判断可能となる。この方法によれば、各平面における脊柱の変形角度をより正確に検出可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明の３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法のフロ―チャートである。
【図２】図２は、椎骨を示す図である。
【図３】図３は、脊柱の超音波２次元画像である。
【図４】図４は、超音波３次元イメージングによる矢状面方向の走査のアウトラインを示す。
【図５】図５は、軸方向の下側から見上げた超音波３次元イメージングによる走査のアウトラインであって、超音波画像の位置ごとの回旋が鮮明に分かる図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明において超音波イメージング装置で取得した脊柱の超音波画像である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の３次元超音波イメージングによる冠状面の投影図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の３次元超音波イメージングによる矢状面の投影図である。
【図７】図７は、本発明における複数節の脊柱から棘突起及び横突起の画像特性を取得した連続ドットプロットである。
【図８】図８は、本発明における棘突起と横突起の画像特性を取得した連続ドットプロットを脊柱の３次元シミュレーションモデルに貼り付けたレンダリング図である。
【図９】図９は、本発明における脊柱の回旋角度の算出方法の原理図である。
【図１０】図１０は、本発明における脊柱本体の３次元画像特性と棘突起／横突起の３次元画像特性を同一平面に投影したレンダリング図である。
【図１１】図１１は、脊柱の孔の位置を示す図である。
【図１２】図１２は、脊柱が真っ直ぐな状態の場合の棘突起と、隣接する２つの椎骨間の孔を投影した投影図である。
【図１３】図１３は、脊柱が湾曲状態の場合の棘突起と、隣接する２つの椎骨間の孔を投影した投影図である。
【図１４】図１４は、脊柱が回旋且つ湾曲した状態の場合の棘突起と、隣接する２つの椎骨間の孔を投影した投影図である。
【図１５】図１５は、各位置の回旋軸で構成した３次元曲線上に各位置の回旋量を直線で表したものである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、図面を組み合わせて本発明につき詳細に記載する。
【００３３】
図１に示すように、本発明は、３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法を提供する。当該方法は、３次元超音波イメージングシステムで脊柱の３次元画像を取得するステップＳ１と、脊柱の３次元画像から脊柱の軸方向の回旋情報を取得するステップＳ２と、脊柱の軸方向の回旋情報を利用して脊柱の３次元画像に対し相応の画像調整を行うステップＳ３と、画像調整した脊柱の３次元画像を冠状面及び／又は矢状面に投影して冠状面及び／又は矢状面の投影図を取得するステップＳ４と、冠状面又は矢状面の投影図から脊柱変形データを算出するステップＳ５、を含む。
【００３４】
図２は椎骨の断面を示す図である。図中には、棘突起及び棘突起の位置と、回旋軸の軸線位置を示している。本実施例において、回旋軸の軸線位置は椎体の中心にある。図３は椎骨の超音波２次元画像である。当該画像では、黒い影部分の上部の先端位置が棘突起の位置であることが見て取れる。また、椎体は黒い影部分の略円形領域であり、椎体の対応位置に回旋軸が存在する。図３の超音波２次元画像では、横線が回旋のない場合の基準面となるため、図示する超音波２次元画像には回旋が存在している。
【００３５】
図４は、超音波３次元画像の矢状面方向における走査のアウトラインを示す。超音波３次元画像のうち矢状面方向の３次元走査画像は、複数の２次元走査画像を連続して順に並べることで構成される。２次元画像は脊柱の自然なカーブの方向に沿って配列される。図中の２次元画像は脊柱の自然なカーブに対し垂直である。
【００３６】
図５は、軸方向の下側から見上げた超音波３次元イメージングによる走査のアウトラインであって、超音波画像の位置ごとの回旋が鮮明に分かる図である。画像調整とは、前記脊柱の軸方向の回旋情報に基づき、脊柱の軸方向において、特定の回旋軸周りに各２次元超音波画像を特定の角度で回動させることで各椎骨の軸方向の回旋を修正し、軸方向の基準位置に対する各椎骨の回旋をゼロにすることである。修正の目的の一つは、回旋を有する位置の画像を元通りに回旋させることで、全ての画像に回旋が存在しないようにすることである。
【００３７】
特定の回旋軸には複数の基準軸線が存在し得るが、測定ごとに１つの回旋軸のみを選択可能である。一の実施例において、特定の回旋軸とは、脊柱が軸方向に回旋する際の回転軸である。また、一の実施例において、特定の回旋軸とは、脊柱の椎体の軸方向における中心線である。
【００３８】
なお、理解可能なように、２次元超音波画像における体表からの特定の回旋軸の距離は、検出対象者の同一時期における脊柱のＸ線イメージング、ＣＴイメージング又はＭＲＩを分析することで得られる。特定の回旋軸は、測定データの精度を保証し、取得される２次元超音波画像に対応するよう同期性を有する。
【００３９】
本実施例において、２次元超音波画像における特定の回旋軸の横方向の位置は、棘突起の超音波反射信号の位置又は棘突起が形成する超音波陰影領域の位置に基づき決定される。
【００４０】
脊柱の軸方向の回旋情報は、前記脊柱の３次元画像を構成する各超音波２次元画像の脊柱の軸方向における回旋データから取得する。本実施例では、図４及び図５の脊柱の軸方向における２次元画像の回旋データから、脊柱の回旋情報である各２次元画像の回旋情報を判定可能である。超音波２次元画像は、超音波プローブを垂直に人体背部の皮膚に密着させて走査することで得られる。これにより、超音波２次元画像を取得する際の誤差が最大限抑えられるとともに、超音波２次元画像の明瞭度が確保され、且つ、超音波画像の軸方向の回動が脊柱の軸方向の回旋となるよう保証される。
【００４１】
各超音波２次元画像において、脊柱の軸方向の回旋情報は、前記脊柱の３次元画像を構成する超音波２次元画像の各椎骨における左右両側の対称特徴領域の、左右の横突起、左右の関節突起、左右の椎弓、左右の椎板を含む３次元空間情報から取得する。超音波２次元画像において、図２に示す椎骨断面構造と超音波２次元画像を対応させることで、脊柱の軸方向の回旋情報を取得する。
【００４２】
具体的には、図６Ａに示すように、本実施例で提供する３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法では、まず、３次元超音波イメージングシステムにより３次元画像を取得する。図６Ａに示すように、画像中のグレースケールの違いから、ソフトウエアによって３次元画像特性を自動的に取得する。即ち、中央のグレースケールの変化が大きい縦線状の領域が脊柱の位置する領域であり、画像中央の縦方向における黒色の丸が脊柱の棘突起の画像位置である。また、画像中の棘突起の画像位置両側にある白色の翼状の端部位置が横突起の位置である。図６Ｃは、矢状面の脊柱画像の特徴を取得した連続ドットプロットである。即ち、３次元超音波イメージングにより脊柱の変形を検出する方法で取得した画像の特性を示す図である。
【００４３】
次に、図６Ｂに示すように、３次元画像特性を冠状面及び／又は矢状面に投影する。本実施例では、冠状面に２次元画像を投影する場合について詳細に説明する。３次元画像特性を冠状面に投影したあと、図７に示すように、ドット及び線で描画される画像の特徴を形成する。
【００４４】
最後に、脊柱の３次元画像特性の冠状面及び／又は矢状面における位置の差と、投影面における位置の差から、脊柱変形データを算出する。本実施例における脊柱変形データの算出方法については以下で詳細に説明する。
【００４５】
好ましくは、予め保存しておいたデータベースに脊柱の３次元画像特性を導入する。データベースには３次元画像モデルが予め保存されており、脊柱の３次元画像特性データから脊柱の３次元シミュレーション図を形成して表示する。図７に示すように、取得される脊柱の３次元画像特性はドット状で表示される。図７のＸで示すドットは棘突起、Ｙで示すドットは横突起である。本実施例における脊柱の３次元画像モデルを図８に示す。図７の３次元画像特性のうちＸ部分の棘突起をモデルの棘突起位置に貼り付け、図７の３次元画像特性のうちＹ部分の横突起をモデルの横突起位置に貼り付けることで、３次元モデルを視覚的に観察可能な３次元シミュレーション図とする。この３次元シミュレーション図は、患者又は医者が脊柱の状態を観察しやすいよう、画面を拡大・縮小可能であり、且つ、観察角度を回転することも可能である。本実施例のデータベースに予め保存されている脊柱モデルは、患者の性別、身長、年齢等に基づいて複数種類に分けられる。よって、脊柱モデルを呼び出す前に、患者の実際の性別、身長、年齢等のパラメータを先に入力することで、対応する脊柱モデルを呼び出すことができる。
【００４６】
回旋軸は、予め設定される関係式に基づき、検出対象者の年齢、脊柱の全長及び／又は各椎骨の大きさ、及び棘突起と回旋軸との距離から取得する。椎骨の大きさとは、脊柱における左右対称の特徴点間の距離、又は、棘突起と脊柱のその他の特徴点又は特徴面との距離である。予め設定される関係式は、多数の人間の脊柱を統計して取得した前記各椎骨の大きさ、各椎骨が脊柱の全長に占める割合、特徴点間の距離と、身長及び年齢との関係を示す。
【００４７】
回旋軸を特定する方案としては、予め設定される関係式において、回旋軸の位置と検出対象者の生理的特徴の違いとをできる限り対応付けておく。
【００４８】
好ましくは、脊柱の３次元画像特性には、脊柱本体と、棘突起／横突起の３次元画像特性が含まれる。また、脊柱の３次元画像特性は、３次元空間位置データと角度データを含む。図７に示すように、脊柱本体と棘突起の３次元画像特性を取得したあと、画像の特性から横突起と棘突起の相対的位置関係の角度データを算出する。
【００４９】
本実施例では、各平面における脊柱の変形及び回旋を測定すべく、椎骨本体の表面からの反射信号を、例えば棘突起や横突起といったその他の部位の超音波反射信号と融合してもよい。
【００５０】
椎骨に回旋がない場合には、各々が異なる深さにおいて同様の形状で重なり合う。一方、椎骨に回旋がある場合には、各棘突起からの反射信号により構成される曲面と、椎骨本体の表面からの反射信号により構成される曲線が異なる角度を有する。これは、回旋に伴う棘突起の変位によって一部の側弯による移動が打ち消される結果、棘突起により形成される曲線の角度が小さくなるためである。
【００５１】
特定の角度による回動の大きさは、超音波画像における棘突起の超音波反射位置と椎体表面の超音波反射位置との相対距離、及びこれらを冠状面に投影する際の互いの距離から算出する。前記椎体表面の超音波反射は、超音波が脊柱後方の孔を通過して椎体表面に伝達されることで形成される。
【００５２】
脊柱本体の３次元画像特性と棘突起／横突起の３次元画像特性を同一平面に投影し、脊柱本体が投影する接続線と棘突起／横突起が投影する接続線が重なり合わない場合には、脊柱に回旋があると判断する。図９に示す中空円は横突起、中実円は棘突起、中空の三角形は椎骨本体の表面の反りを示す。中実円で示す棘突起で構成される曲線と、中空の三角形で示す椎骨本体の表面反射で構成される曲線が重なり合わない場合には、椎骨に回旋があることを意味する。なお、各椎骨の回旋度合は上述の方法で算出可能である。即ち、棘突起の３次元画像特性を１つの平面に投影し、椎骨本体の表面の反り特性を他の表面に投影する。そして、２つの平面の具体的な投影の水平位置関係に基づいて各椎骨の回旋度合を算出する。このとき、ａ，ｂの長さから角度αの大きさを算出する。
【００５３】
図１０〜図１２に示すように、脊柱の３次元画像特性は、隣接する２つの椎骨間の孔の３次元画像特性を更に含む。脊柱本体の３次元画像特性と孔の３次元画像特性を同一平面に投影し、脊柱本体が投影する接続線と孔が投影する接続線が重なり合わない場合には、脊柱に回旋があると判断する。
【００５４】
図１１は、隣接する２つの椎骨間の孔の位置を示している。通常の状態では、孔、棘突起、脊柱本体が同一直線内に投影される。図１２〜図１４は、冠状面における脊柱の棘突起と、隣接する２つの椎骨間の孔を投影した投影図を示している。図中のＫ１は棘突起、Ｋ２は隣接する２つの椎骨間の孔を示す。図１２に示すように、椎骨に回旋及び湾曲がない状態では、棘突起と孔が同一直線上に位置する。一方、図１３に示すように、棘突起と孔が同一弧線上に位置する場合には、脊柱が湾曲していることを意味する。また、図１４に示すように、棘突起の接続線と孔の接続線が同一弧線上に位置しない場合には、脊柱に湾曲及び回旋があることを意味する。
【００５５】
体表からの脊柱間の孔の深さに基づいて、孔の３次元画像特性を修正する。また、回旋角度の算出方法は、椎骨本体の表面ではなく孔の深さに基づいて算出するように修正してもよい。これは、椎骨本体表面の反射領域の移動は空間の移動に起因するからである。
【００５６】
ステップＳ３とＳ４の間に、更に、前記特定の回旋軸の位置を対応する超音波２次元画像にマークするステップＳ３−１を含む。即ち、ドット、丸、線及び／又は区別可能なフラグで印すことで、特徴点の位置を明確にマークする。
【００５７】
ステップＳ５のあとに、更に、全ての超音波２次元画像における特定の回旋軸の位置を接続して３次元曲線を形成するステップＳ６を含む。前記３次元曲線は、冠状面及び矢状面における脊柱の変形情報を含み、例えば、椎骨の棘突起、横突起、椎体の中心位置をシミュレーションする接続線を取得する。また、ステップＳ５のあとに、更に、全ての超音波２次元画像における前記特定の回旋軸の位置を接続して３次元曲線を形成し、前記３次元曲線と垂直な一連の線を用いて脊柱の軸方向の回旋量を表すステップＳ７を含む。図１５に示すように、前記接続線の側面位置の関係及び距離に応じて、脊柱の軸方向の回旋量を特定する。
【００５８】
また、ステップＳ５のあとに、更に、前記脊柱の軸方向の回旋が所定の修正要求を満たしているか否かを判断するステップＳ８を含む。修正要求を満たしていない場合には、前記ステップＳ２からＳ５を繰り返すことで測定精度を保証する。また、修正要求を満たしている場合には、超音波画像の取得を繰り返す。修正要求は、前記３次元超音波画像の棘突起の超音波反射位置と椎体表面の超音波反射位置が、冠状面への投影時に１本の線上で達成すべき互いの距離を算出することで得られる。前記椎体表面の超音波反射は、超音波が脊柱後方の孔を通過して椎体表面に伝達されることで形成される。
【００５９】
ステップＳ１とＳ２の間に、更に、軸方向の回旋基準面を取得するステップＳ１−１を含む。軸方向の回旋基準面とは、回旋による変形が相対的に発生しにくい人体の部位をいう。例えば、背部の底端、臀部近傍部位、臀部部位には回旋が生じにくい。
【００６０】
上記の内容は本発明の好ましい実施例にすぎず、当業者であれば、本発明の思想に基づき、具体的実施形態及び応用の範囲において様々な変形が可能である。これらの変形は本発明の構想を逸脱しない限り、いずれも本発明による保護の範囲に属する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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