手関節 におけ る三次元動態撮像法 および解析 法の開発
7
0
0
全文
(2) 層 像 を 適 切 に 再 構 成 す る 方 法 を 検 討 し た.そ. して 得. た 断 層 像 か らMPR(MulliPlanarReconst田cIion)画 や ぷD再. 2.方 2.1対. 像. 構 成 を 行 っ た[牛5].. 法. 象 お よ び使 用 機 器. 健 常 ボ ラ ン テ ィ ア1名(男. 性,49才)の. 対 象 と し て,FCR‑7000(FujiFilm)を. 手関 節 を. 用 い て 撮 影 し た.. 撮 影 し た 画 像 は パ ー ソ ナ ル コ ン ピ ュ ー タNe1Vi瓢 (BM)に. 転 送 し て 解 析 を 行 っ た.解. 発 に はC++Builder5(Borland)を. 2.2撮. 影方法. 本 研 究 は,動. 画 対 応 フ ラ ッ トパ ネ ル デ ィ テ ク タ を. 用 い た 検 査 を 想 定 して い る が,装 い.そ. 析 プ ログラム開. 使 用 し た.. の た め に,今. 節 を 回 内90度. 置 を現 有 して い な. 回 はFCR‑7000を. か ら 回 外90度. 用 い て,手. ま で の5度. 間 隔 で,時. 系 列 に 手 を 回 転 さ せ な が ら 撮 影 し た.撮 電 圧45kV,管. 電 流3.6mAsで. あ り,椴. 影条 件 は管 影 した 画像. サ イ ズ は マ ト リ ッ ク ス サ イ ズ2510×2000,ピ ル サ イ ズ0.1㎜,階 転回転画像の. 2.3断. 調 数10bilで. 一部 をFig.1に. 関. あ る.手. クセ 関節 の回. 示 す.. 層像 再構 成 法. 2.3.1再. 構成 法. 回 転 画 像 で 作 成 した 投 影 デ ー タか ら,フ 正 逆 投 影 法 を 用 い て 断 層 像 を 再 構 成 した.こ い る フ ィル タ 関 数 は,通 るShcpp&Loganを. 2.3.2基. ィル タ補 こで 嗣. 常 の 再 構 成 に用 い られ て い. 用 い た.. 準 回転 中心 の決 定 お よ び投 影 デ ー タ の 作成. 回 転 画 像 か ら投 影 デ ー タ を 作 成 す る た め に は,そ の す べ て の 画 像 中 に お い て,基 定 め る 必 要 が あ る.そ 置 で,両 た.Fig.2に. 準 とな る 回 転 中心 を. の た め に,月. 状 骨 近 位 端 の位. 端 の 皮 膚 面 の 中点 を仮 の 基準 回転 中心 と し 手 関 節 画 像 中 の 基 準 回 転 中 心 を 示 す.. こ の よ う に して 定 め た 基 準 回 転 中 心 か ら,そ. れぞれ Fig・1X‑raysequentlalimagesfrompronationto. の 回 転 画 像 の 投 影 デ ー タ を 作 成 し た.. VoL20No.1(2003)‑21一. supinationofwrist..
(3) Fig. 2 A wrist image pointed Basic Rotation Center for reconstruction. The horizontal line though a juxtaposition of lunate bone. In the line, skin edges are found. The midpoint of these edges is defined as Basic Rotation Center. 2.4回. 転中心補正法. 2.3で 設 定 し た 基 準 回 転 中 心 と 実 際 の 回 転 中 心 と は 異 な っ て い る.こ に,投. の ズ レ を 評 価 し,補. Fig. 3 Theory of the sinogram. (a) A point object. (b) The sinogram acquired from the object. て い な け れ ば,重. 心 は サ イ ン カ ー ブ を描 か な い.. 正す るため. 影 デ ー タ を 用 い て サ イ ノ グ ラ ム を 作 成 し た.. 2.4.2回. 転 中心 の捕 正 法. サ イ ノ グ ラ ム 上 で サ イ ン カ ー ブ を 描 か な い 場 合, 2.4.1回. サ イ ノ グ ラ ム を シ フ トさ せ る こ と で,多. 転 中 心 の ズ レの 評 価. 得 た 投 影 デ ー タが,実. 際 の 回転 中心 と一致 して い. 報 の ズ レ は 発 生 し て も,回. 少の位置情. 転 中 心 の 移 動 に伴 う ア ー. る か否 か を 簡便 に評 価 す る ため にサ イ ノ グラ ム を用. チ フ ァ ク ト を 大 幅 に 減 少 さ せ る こ と が で き る.正. い た.あ. く再 構 成 を 行 い た い 物 体 の サ イ ノ グ ラ ム 上 で の 成 分. 度0の. る 断 面 に お い て,回. 転 中 心 か ら距 離d,角. 位 置 に 物 体 が あ る と す る.こ. 中 心 の 関 係 をFig.3(a)に. 示 す.こ. の物 体 と回転 の 物 体 は,サ. ノ グ ラ ム 上 で は サ イ ン カ ー ブ を 描 く[6].こ. サ イ ノ グ ラ ム の 縦 軸 を ψ 軸(手 の 回 転 角 度)と 横 軸 をr軸{中. 心 か ら の 距 離}と す る と,サ. イ. の とき し て,. す な わ ち,断. 一の. を 描 く.今. し回転. イ ノ グラ ム はサ イ ンカ ー ブ. 回 は 対 象 とす る 擁 骨,尺. は ほ ぼ 一 致 し て い る と し た.仮. 一22一. の 成 分 の 中 心 を 求 め る.得. た 中心 か. 法 を 用 い て サ イ ン カ ー ブ に 近 似 さ せ る.. そ の 近 似 式 と 中 心 の デ ー タ か ら,中. 心 が 近 似 式 に合. う よ う に サ イ ノ グ ラ ム を適 切 に シ フ トさ せ た 、. 2,5シ. ミュ レー シ ョ ン. 正 し く 再 構 成 す る た め の 正 しい 回 転 中 心 が,あ. 面 上 の あ る 物 体 の 重 心 は,も. 中 心 が 一 定 で あ れ ば,サ. ら 最 小2乗. イ ノグ ラ. ム 上 で の 物 体 の 成 分 は 次 式 で 示 す こ とが で き る. ノ=4xsin(ψ. に 着 目 し て,そ. し. 骨 の重 心 と中心. に 回転 中心 が 一致 し. る. べ き場 所 に な い と き に再 構 成 画 像 上 で どの よ う な ア ー チ フ ァ ク トが 発 生 す る の か,そ べ る 補 正 法 に よ っ て,回 ト させ,正. して 本 研 究 で 述. 転 中 心 をIEし い 場 所 に シ フ. し く再 構 成 を行 え る か を評 価 す るた め に. 医 用 画 像情 報 学 会 雑 誌.
(4) シ ミュ レ ー シ ョ ン を 行 っ た.. 2.5、1サ. イ ノ グ ラム の 作 成. 擁 骨,尺. 骨 を 想 定 し て,Fig.4(a)に. シ ミ ュ レー シ ョ ン 原 画 像 を 作 成 し た.こ 対 象 と し て,{〕 度 か ら18{〕 度 ま で5度. Fig. 4 (a) (b) (c) (d) Vol.20. 示 す よ うな の原画像 を 間 隔 で投 影. Simulation of rotation shift. A simulation image. Corrected centered sinogram. Uncorrected centerd sinogram. Corrected sinogram. No.1 (2003). Fig. 5 Sinogram acquired from x-ray sequential images of wrist. (a) Uncorrected sinogram. (b) Corrected sinogram. — 23 —.
(5) デ ー タ を 作 成 し,そ を 作 成 し た.回 Fig.4(b)に 際 に,回. の投 影 デ ー タか らサ イ ノ グ ラム. 転 中心 の 移 動 の な いサ イ ノ グ ラム を. 示 す.つ. ぎ に,投. 影 デ ー タ を作 成 す る. 転 中 心 を 故 意 に 移 動 させ た 場 合 の サ イ ノ グ. ラ ム の1例. をFig.4(C)に. せ る 際 に,そ. 示 す.回. の サ イ ノ グ ラ ム に お い て,左. ら れ る 成 分 は 尺 骨 の 成 分 で あ り,右 け て 見 ら れ る 成 分 は,僥 滑 ら か で な く,中. の 移 動 量 は 投 影 角 度 ご と に 異 な る.. 2.6.2回. 転中心移動の捕正. Flg.4(c)の. ちらも. 心 が サ イ ン カ ー プ を 描 い て い な い.. 転 中心 の捕 正 お よび 再構 成 回 の 補 正 法 を用 い て 回 転 中心 の 移 動 の. 補 正 を 行 っ た.Fig6〈a)中. 2.5.1で 回 転 中 心 を 移 動 し て 作 成 した サ イ ノ グ ラ ム を 対 象 に して,今. 上 か ら 左 ドに か. 骨 の 成 分 で あ る.ど. 転 中心 を 移 動 さ. そ こ で,今 2.5.2回. 上 か ら 右 ドへ か け て 見. 回 の 回 転 中 心 補 正 法 を 試 し た.. サ イ ノ グ ラ ム に 対 して,回. 転 中心 の 移 動. を 補 正 し た サ イ ノ グ ラ ム をFig.4(d)に. 示 す.そ. れ. て,回. の 梶骨 の 成分 に着 目 し. 転 中 心 の 補 正 を 行 っ た サ イ ノ グ ラ ム をFig.6. (b)に 示 す.そ. れ ぞ れ の サ イ ノ グ ラ ム か ら投 影 デ ー. タ を 作 成 し,2.3.2で 行 っ た.奉. 示 した 方 法 を用 い て 再 構 成 を. 研 究 で は,コ. ー ン 角 が 小 さ く,被. 写 体一. ぞ れ の サ イ ノ グ ラ ム か ら 投 影 デ ー タ を 作 成 して,. フ ィ ル ム 間 距 離 が 非 常 に 短 い た め2次. 元再構成法 を. 2.3.2で 示 した 再 構 成 法 を 用 い て 再 構 成 を 行 っ た,. 用 い た.得. 用 い て,MPR. ら れ た 再 構 成 面 像(AxlaDを. 画 像(Coronal像,SagiIIal像)や3・D再 2.6実 2.6.1サ. 際 の 手 関 節 を対 象 と した 捕 正 お よ び 再 構 成. 3‑D再. 構 成 を 行 っ た.. 構 成 は サ ー フ ェ ス レ ン ダ リ ン グ 法 を 用 い た.. イ ノ グ ラ ムの 取 得. 手 関 節 回 転 画 像 に お い て,設. 定 した 基 準 回 転 中 心. を も と に 投 影 デ ー タ を 作 成 して,サ 成 し た.Fig.6(a)に. 3.結. イ ノ グ ラム を作. 撹 骨 遠 位 端 か ら4㎝ 近 位 側 の 断. 面 を 冠 象 と し て 作 成 さ れ た サ イ ノ グ ラ ム を 示 す.こ. 3.1シ. 果. ミュ レー シ ョ ン画像 の 補 正. シ ミ ュ レー シ ョ ン で 作 成 し た サ イ ノ グ ラ ム か ら 断 層 像 を 再 構1成 した 画 像 をFig.5に. 示 す.Fig.5(a)は,. 回 転 中 心 の 移 動 の な い サ イ ノ グ ラ ム(Fig.4(b))か ら 再 構 成 した 画 像 で あ る.回 め,シ. 転 中心 の 移 動 が な い た. ミ ュ レー シ ョ ン 原 画 像 と ほ ほ 同 様 の 再 構 成 画. 像 と な っ て い る.Fig.5(b)は,回. 転 中心 を移 動 さ. せ た サ イ ノ グ ラ ム(Fig.4(c))か. ら 再 構 成 した 画 像 で. あ る.中. 心 が サ イン カー プ を描 い て い な いサ イ ノ グ. ラ ム か ら 再 構 成 した 場 合 に は,こ. の よ うな回 転 中心. の 不 一 致 の た め ア ー チ フ ァ ク トが 見 ら れ る.Fig.5 (c)は,回. 転 中心 の 移動 の 補 正 を 行 っ た サ イ ノ グ ラ. ム(Fig.4(d))か. ら 再 構 成 し た 画 像 で あ る.こ. の 画. 像 で は リ ン グ状 の パ タ ー ン が 正 し く再 構 成 され て い る.. 3.2手. 関 節 を対 象 と した画 像 の 補 正. 手 関 節 回 転 画 像 か ら 作 成 した サ イ ノ グ ラ ム を 用 い. Fig. 6 Reconstruction images from simulation sinograms. (a) Reconstruction image from no shifted sinogram. (b) Reconstruction image from shifted sinogram. (c) Reconstructin image from corrected sinogram. 一24一. て,再. 構 成 した 画 像 をFig.7に. 示 す.Fig.7(a)は. 回. 転 中 心 の 移 動 を 補 正 し て い な い サ イ ノ グ ラ ムFig.6 (a)を 用 い て,再. 構 成 し た 結 果 で あ る.僥. 骨,尺. 骨. 医 用 画 像 情 報 学 会雑 誌.
(6) Fig. 7 Radius reconstruction images from sinogram acquired from x-ray sequential images of wrist. (a) Reconstruction image from no shift sinogram. (b) Reconstruction image from shifted sinogram. の い ず れ も,回. 転 中心 の 不 一 致 が 原 因 の ア ー チ フ ァ. ク トが 見 ら れ る.こ. の 再 構 成 画 像 か ら 椀 骨,尺. 骨の. 形 態 を 観 察 す る こ と は ほ と ん ど 不 可 能 で あ る.Fig, 7(b)は,僥 6(b))か. 骨 を 基 準 に 補 正 し た サ イ ノ グ ラ ム(Fig. ら 再 構 成 し た 画 像 で あ る.基. に 関 し て は,大. 準 と した 椀 骨. まか で は あ る が形 態 を観 察 す る こ と. が で き る.ま た 尺 骨 を 基 準 に し た 場 合 も 同 様 に,ア ー チ フ ァ ク トを 低 減 し た 再 構 成 画 像 を 得 た.ま の 断 層 像 を 用 い たMPR画 をFig.8に. 像 お よ び3‑D再. 示 す.Rg.8(a)は,Corona1像. した 画 像 で あ る.コ. た,そ. 構 成画像 を 再構 成. ン トラ ス トは 低 い が 擁 骨,尺. 骨. Fig. 8. MPR and 3D images.. (a) A corona! MPR image. (b) A sagittal MPR imgae. (c) 3D image by surface rendering.. が 分 離 し て 描1画 さ れ て い る.Fig.8(b)は,SagiUal. Vol.20. No.1 (2003). — 25 --.
(7) 像 を 再構 成 した結 果 で あ る 。手 根 骨 の識 別 は 困難 だ. 5.ま. が 手 根 骨 と前 腕 骨 との関 節 の認 識 は可 能 で あ る.Fl9. 8(c>は 断 層 像(AxiaDか 法 を 用 い て3‑D再. らサ ー フ ェ ス レ ン ダ リ ン グ. 構 成 を行 っ た画 像 で あ る.. 整 形外 科 の 領 域 で,手 関 節 は頻 度 の 高 い 重 要 な検 査 部 位 で あ る 。 手 関 節 回 転 画 像 だ けで な く,今 回得 た 断 層 像 やMPR画. 4。 考. とめ. 像 な どは,ス. ク リー ニ ン グの 段. 階 で,か な り診 断価 値 の 高 い 付 加 的 情 報 と して 提 示. 察. す る こ とが 可 能 に な る と期 待 され る.. Fig.5の シ ミュ レー シ ョ ンの 結 果 で も明 らか な よ うに,回 転 中心 の 移 動 は,再 構 成 に非 常 に大 き く影 参考文献. 響 す る.回 転 中 心 の 移 動 が わ ず か で あ っ て も,そ れ に伴 う アー チ フ ァ ク トは大 きい 。 回転 中心 の 移 動 は,. [1]. サ イノ グ ラ ム上 で も顕 著 に現 れ る。 本 法 の よ うに,. 発,. [21真. フ ァ ク トを大 幅 に減 少 させ る こ とが で き た。 手 関 節 回 転 画 像 にお い て 実 際 の 回 転 中心 をあ らか じめ 求 め て お くこ とは 非 常 に困 難 で あ る.た だ し,本 補 正 法 を用 い る と比 較 的 簡 便 に正 しい 断 層 像 を再 構 成 で き る.Fig.7の. 手 関節 回 転 画 像 か らの 再 構 成 画 像 にお. い て も,本 補 正 法 で 再 構 成画 像 が 大 幅 に改 善 され て い る.し か し,手 関 節 回 転撮 像 は,断 層 像 を得 る こ との み を 日的 と して い る わ け で は ない 。 回 転 画 像 で 動 態 解 析 や ス トレ ス運動 解析 を行 い,さ. ら に付 加 的. な診 断 情 報 と して 断 層 像 な ど を得 よ う とす る もの で あ る.手 CTの. を回 転 させ て撮 像 す る とい う簡 便 な方 法 で,. 分 解 能 ま で は 期 待 で きな い も の の,臨 床 的 に. 有 用 な 断 層 像 が 得 られ る 可 能 性 を示 した 。 また, MPR画. 像 や3‑D再. 構 成 画 像 も 含 め て,今 後 臨 床 的. な有 用性 につ い て 検 討 す る 予 定 で あ る 。. M, Vieus G, Peppier. 一般撮影. T, et al.. と透 視 撮 影 の組 み 合 わ せ に お け るFPDの. サ イ ノグ ラ ム上 で 中 心 が サ イ ン カ ー ブ を描 くよ う に 補 正 す る こ とで,回 転 中 心 の 不 一 致 が 原 因 の ア ー チ. Michel. INNERVISION, 田. に,. 茂:FPDの. 開. 16(4), 52-60, 2001. 技 術 と開 発の 方 向 を 中心. INNERVISION,. 16(4), 2-5, 2001.. [3] CharlesA, Goldfarb,YumingY, LouisA, et al. : Wrist Fractures: What the Clinician Wants to Know,Radiology,219, 11-28,2001. [4] Patterson RM, Viegas SF, Elder K and Buford WL : Quantificationof anatomic,geometric,and load transfer characteristicsof the wrist joint, Semi Arthroplasty,6(1), 13-19,1995. [5] Feipel V and Rooze M: Three-Dimensional motion patternsof the carpal bones : an in vivo study using three-dimensional computed tomographyand clinicalapplications. [6コ. 大 沼 巧,橋. 本 雄 幸,井. 上 多 門:サ. イ ノ グ ラム. 上 の 図 形 特 徴 と再 構 成 の た め の 事 前 情 報,電 子 情 報 通 信 学 会 技 術 研 究 報 告,100(464),21‑26, 2000。. 一26一. 医 用 画像 情 報 学 会 雑 誌.
(8)
関連したドキュメント
we have been researching Japanese-Uyghur machine translation, promoting the imple- mentation and experiments of hybird machine translation, which combinates rule-
After binary processing, the pore structures of the CT images were extracted and the volume of each pore was measured, which gave the histogram of pore size
and Medioni, G.: Object modelling by registration of multiple range images, Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp.. D.: Method for
and Medioni, G.: Object modelling by registration of multiple range images, Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp.. D.: Method for
Analysis in vivo Humeral Rotation using Fluoroscopy and Shapematching Techniques 1）昭和大学保健医療学部 （〒 226‒8555 神奈川県横浜市緑区十日市場町 1865）
Professor of Hokkaido University, Members of A.I. The purppse of this paper is to investigate the differential settlements of frame structures on cehesive soils which
(4)可動部が自転運動せずに公転運動のみするスクロールアクチュエータの動作特性を
論文審査結果の要旨 本論文は,磁気共鳴画像(MRl:magnetic
