DE69320418T2

DE69320418T2 - Verfahren und Gerät zur Knochen-Messung

Info

Publication number: DE69320418T2
Application number: DE69320418T
Authority: DE
Inventors: Yasuki Ibaraki-Shi Osaka Hanaoka; Takayuki Iwakuni-Shi Yamaguchi Ishizaki; Kenji Ibaraki-Shi Osaka Morimoto; Hitoshi Iwakuni-Shi Yamaguchi Nakamura; Makoto Kobe-Shi Hyogo Yoshida
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1992-06-04
Filing date: 1993-06-03
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2013-06-04
Also published as: US5426709A; DE69320418D1; ATE169808T1; EP0574183A1; EP0574183B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Technischer Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Verbesserung bei der Erkennung und Vermessung von Aufnahmen oder Bildern auf einem Film wie etwa einem Röntgenbildfilm durch Beleuchten des Röntgenbildfilms mit Licht. Im einzelnen betrifft sie die Vermessung von Knochen, insbesondere von menschlichen Knochen, durch Verwenden eines Röntgenfilms, welcher röntgenographische Bilder von Probenknochen enthält, um von dem Röntgenbildfilm verschiedene Daten, d. h. medizinische Daten, zu erhalten. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein(e) verbesserte(s) Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Knochendaten, beispielsweise morphometrische Knochendaten, Knochendichtedaten und Knochenmineralgehaltdaten, unter Verwendung eines röntgenographischen Bildes von Knochen auf einem Röntgenbildfilm.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Eine röntgenographische Vermessung von Knochen einschließlich einer Knochenmorphometrie wird durchgeführt, um das Wachstum und die Alterung von menschlichen Knochen, die Diagnose und Bestätigung der Rate des Fortschreitens von Knochenerkrankungen wie etwa Osteoporose und Osteomalazie, und die Bestätigung des Effekts von auf verschiedene Knochenerkrankungen angewendete Behandlungen zu beurteilen.
Die typischen herkömmlichen Verfahren zum Knochenvermessen sind das Mikrodensitometrieverfahren (MD-Verfahren) und das Photo nen-Absorptiometrieverfahren. Das erstgenannte Verfahren mißt die Graustufen des Röntgenfilmbildes von Probenknochen mittels eines Mikrodensitometers zum Knochenvermessen, und das letztgenannte Verfahren erkennt und mißt die Menge an durch Probenknochen durchtretenden Gammastrahlen zum Knochenvermessen.
Das MD-Verfahren wird inzwischen weitverbreitet eingesetzt, da das Verfahren leicht erhältlichen Röntgenfilm verwendet, welcher anhand einer weitverbreitet zum Diagnostizieren von Knochenfrakturen verwendeten Röntgenkamera leicht erhalten werden kann.
Das Photonen-Absorptiometrieverfahren jedoch weist insofern einen Nachteil auf, als die Verwendung des Gammastrahl-Generators nicht so weitverbreitet ist wie die Verwendung der Röntgenkamera.
Nichtsdestoweniger erfordert die zuvor genannte mikrodensitometrische Knochenvermessung viele von Hand auszuführende Arbeitsschritte, wie im folgenden beschrieben. Das heißt, bei der Durchführung einer herkömmlichen mikrodensitometrischen Knochenvermessung oder Knochenmorphometrie wird ein Bezugspunkt für die Knochenmorphometrie auf dem Röntgenfilm von Probenknochen bestimmt. Nachfolgend wird ein Objektbereich, etwa ein Bereich auf einer den Mittelpunkt der Längsachse des zweiten Mittelhandknochens kreuzenden Linie, mittels eines vorher bestimmten Verfahrens unter Bezugnahme auf den Bezugspunkt selektiv vermessen. Der geprüfte Bereich wird dann von einem Mikrodensitometer abgetastet, um die Intensität des durch den geprüften Bereich durchgelassenen Lichts zu messen, und die gemessene Intensität des durch den Bereich durchgelassenen Lichts oder die gemessene Menge an von dem Bereich absorbiertem Licht wird als Diagramm auf einem Schaubild aufgezeichnet. Andererseits wird die Röntgenaufnahme eines Standard-Aluminiumstufenblocks (der im folgenden als Aluminiumstufenkeil bezeichnet wird), welche zusammen mit der Röntgenaufnahme der Probenknochen aufgenommen wurde, entlang ihrer Längsachse durch das Mikrodensitometer ab getastet und die gemessene Menge an durch den Aluminiumstandardstufenkeil durchgelassenem oder von diesem absorbiertem Licht wird als ein anderes Diagramm auf dem Schaubild aufgezeichnet. Das Diagramm der Menge an absorbiertem Licht wird dann mittels eines Digitalisiergeräts zu digitalen Daten zum Eingeben in einen elektronischen Rechner umgewandelt, um dadurch die Mengen an absorbiertem Licht an mehreren Punkten auf den Probenknochen in entsprechende Gradationen des Aluminiumstandardstufenblocks umzuwandeln. Der elektronische Rechner berechnet dann verschiedene Kennzahlen, welche die Morphologie der Knochen des geprüften Bereichs auf der Grundlage eines durch die Gradationen des Aluminiumstandardstufenkeils ausgedrückten Musters repräsentieren, und gibt diese aus.
Bei dem zuvor genannten herkömmlichen MD-Verfahren hängen die Graustufen des Bildes auf dem Röntgenbildfilm der Probenknochen stark von den Bedingungen sowohl der Röntgenographie als auch der Entwicklung zum Erhalten des Films ab, und das Vermessen des Röntgenfilmbildes des Probenknochens ist unmöglich oder das Meßergebnis enthält große Fehler, selbst wenn das Röntgenfilmbild vermessen werden kann.
Ferner wird beim Vermessen der Bilder des Röntgenbildfilms oft eine LED-Lichtquelle zum Beleuchten des Röntgenbildfilms verwendet, und das von der LED-Lichtquelle emittierte und durch den Film durchgelassene oder von diesem reflektierte Licht wird normalerweise von einer CCD-Aufnahmesensor-Lichtdetektiervorrichtung detektiert. Nichtsdestotrotz wird der CCD-Aufnahmesensor oft durch die thermischen Bedingungen im Bereich um den CCD-Aufnahmesensor herum ungünstig beeinflußt. Das heißt, bei einem Anstieg der Temperatur erhöht sich der elektrische Ausgang, das heißt die durch den CCD-Aufnahmesensor abgegebene Ausgangsspannung unter Bedingungen, bei welchen kein Licht einwirkt, wie in Fig. 8 gezeigt. Die Spannung des CCD-Aufnahmesensors unter "kein-Licht"-Bedingungen wird als "eine elektrische abgeschirmte Ausgangsspannung" im gesamten Text der Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und der Zeichnungen der vorlie genden Patentanmeldung bezeichnet. Da die elektrische abgeschirmte Ausgangsspannung des CCD-Aufnahmesensors immer eine tatsächliche Detektierausgangsspannung des CCD-Aufnahmesensors überlagert, bewirkt eine solche elektrische abgeschirmte Ausgangsspannung einen Fehler bei dem von dem CCD-Aufnahmesensor durchführten Vorgang des Detektierens und Messens. Daher ist es wichtig, ein geeignetes Kompensationsmittel zum Kompensieren der elektrischen abgeschirmten Ausgangsspannung des CCD-Aufnahmesensors während der durch diesen durchgeführten Messung bereitzustellen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Überwinden der Mängel, welche bei den herkömmlichen Verfahren zur Vermessung von Knochen, etwa dem MD-Verfahren und dem Photonen-Absorptiometrieverfahren, angetroffen werden.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Erzielen einer exakten Messung von Knochendaten wie etwa Knochenmorphometriedaten, Knochendichtedaten und Knochenmineralgehaltdaten.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines verbesserten Knochenmorphometrieverfahrens durch Verwenden eines Verfahrens des anpassenden Änderns der Lichtmenge, welche durch eine Lichterzeugungsvorrichtung erzeugt und auf ein Röntgenfilmbild von Probenknochen angewendet wird, in Antwort auf eine Änderung der Graustufen des Röntgenfilmbildes, wenn ein durch das Röntgenfilmbild durchgelassenes Licht gemessen wird, um morphometrische und andere Daten der Probenknochen zu erhalten.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer Vorrichtung zum Durchführen des zuvor erwähnten verbesserten Verfahrens.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Vermessen von Knochen bereitgestellt, im einzelnen ein Knochenmorphometrieverfahren, bei welchem ein Röntgenfilm mit einem Licht beleuchtet wird, welcher zur selben Zeit aufgenommene röntgenographische Bilder sowohl von zu prüfenden Probenknochen als auch eines vorgegebenen Standardmaterials mit einer stufenweise zunehmenden Dicke aufweist, um ein durch die Bilder auf dem Röntgenfilm durchgelassenes Licht zu detektieren, um dadurch die detektierte Menge an durchgelassenem Licht für eine Messung der Probenknochendaten zu verwenden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte umfaßt:
Auswählen eines gegebenen Mengenniveaus Lc an Licht, welches die Bilder auf dem Röntgenfilm beleuchtet, aus einer vorgegebenen Mehrzahl an Mengenniveaus an beleuchtendem Licht;
Anwenden des ausgewählten Mengenniveaus Lc an beleuchtendem Licht auf den Röntgenfilm zum Beleuchten der Bilder, wodurch ein flüchtiges Lesen der Bilder des Röntgenfilms ermöglicht wird, um eine oberflächliche Information bezüglich der Pixel der Bilder durch Detektieren des Mengenniveaus an durchgelassenem Licht, welches durch verschiedene Bereiche der Bilder auf dem Röntgenfilm durchtritt, zu erhalten;
Bestimmen des maximalen Mengenniveaus ICmax an durchgelassenem Licht aus den detektierten Mengenniveaus an durchgelassenem Licht, welches durch einen vorher bestimmten geprüften Bereich des Bildes der Probenknochen während des flüchtigen Lesens der Bilder auf dem Röntgenfilm durchtritt;
Anwenden eines vorgegeben Mengenniveaus L&sub1; an beleuchtendem Licht auf den Röntgenfilm zum Beleuchten der auf diesem enthaltenen Bilder und zum Ermöglichen des detaillierten Lesens des Bildes des gegebenen Standardmaterials durch Detektieren von durchgelassenem Licht, welches durch das Bild des gegebenen Standardmaterials durchtritt;
Detektieren einer Dicke R&sub1; des Standardmaterials, welche das beleuchtende Licht durch dieses durchtreten läßt, wobei ein Mengenniveau des durchgelassenen Lichts nahe bei dem maximalen Mengenniveau ICmax und über diesem liegt;
Bestimmen eines Mengenniveaus IR1 an durchgelassenem Licht, welches durch das Bild des Standardmaterials in einem Bereich hiervon mit einer Dicke R&sub1; durchtritt; und
anpassendes Ändern eines Mengenniveaus an beleuchtendem Licht zum Beleuchten des Röntgenfilms, bis das erhaltene Mengenniveau IR1 an durchgelassenem Licht nahe bei einem vorher bestimmten Mengenniveau Imax an durchgelassenem Licht liegt, ohne das vorher bestimmte Mengenniveau Imax an durchgelassenem Licht zu überschreiten.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das zuvor genannte Knochenvermessungs- oder Knochenmorphometrieverfahren ferner dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich die folgenden Schritte umfaßt:
Detektieren eines Bereichs des Bildes des Standardmaterials, in welchem Bereich ein Mengenniveau an durchgelassenem Licht, welches durch diesen Bereich durchtritt, eine vorgegebene Bedingung erfüllt;
Durchführen einer ersten Beurteilung, ob oder ob nicht eine Menge an durchgelassenem Licht, welches durch einen vorher bestimmten geprüften Bereich des Röntgenfilmbildes der Probenknochen in einem Mengenniveaubereich an durchgelassenem Licht liegt, welches durch den detektierten Bereich des Bildes des Standardmaterials durchtritt;
Durchführen einer zweiten Beurteilung, ob oder ob nicht das Mengenniveau an durchgelassenem Licht, welches durch das Bild des Standardmaterials tritt, entsprechend dem Mengenniveau des durchgelassenen Lichts, welches durch den vorher bestimmten ge prüften Bereich des Röntgenfilmbildes der Probenknochen durchtritt, ein Auflösungsvermögen aufweist, welches eine vorgegebene Auflösung erfüllt;
ferner anpassendes Ändern eines Mengenniveaus an beleuchtendem Licht zum Beleuchten des Röntgenfilms auf der Basis der zweiten Beurteilung.
Das zuvor genannte Knochenvermessungsverfahren ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich den folgenden Schritt umfaßt:
Durchführen einer dritten Beurteilung, ob oder ob nicht ein Gradientenwert γ in dem vorher bestimmten geprüften Bereich des Bildes des Probenknochens gleich oder größer ist als ein vorher bestimmter Gradientenwert bezüglich des Röntgenbildfilmes.
Wenn ein Anpassen des Mengenniveaus an beleuchtendem Licht durchgeführt wird, um das Mengenniveau an beleuchtendem Licht zu erhöhen, ist es wünschenswert, anfänglich ein Mengenniveau I an durchgelassenem Licht, welches durch das Bild des Standardmaterials durchtritt, zu detektieren, welches Mengenniveau nahe bei und über dem maximalen Mengenniveau an durchgelassenem Licht liegt, welches durch den geprüften Bereich des Bildes des Probenknochens durchtritt, und das Mengenniveau des beleuchtenden Lichts so anzupassen, daß das Mengenniveau I an durchgelassenem Licht nahe bei einem vorher bestimmten Wert Imax liegt, diesen jedoch nicht überschreitet.
Andererseits, wenn die Anpassung des Mengenniveaus an beleuchtendem Licht so durchgeführt wird, daß das Mengenniveau an beleuchtendem Licht verringert wird, ist es wünschenswert, ein Mengenniveau Id des durchgelassenen Lichts zu detektieren, welches durch einen Dickenbereich (R&sub1; + Δ R) durchtritt, welcher dicker ist als die Dicke R&sub1; des Standardmaterials, welche durch das detaillierte Lesen des Standardmaterials erhalten wurde, und das Mengenniveau Id so einzustellen, daß es nahe bei einem vorher bestimmten Wert Imax liegt, diesen jedoch nicht überschreitet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Messen von Knochendaten unter Verwendung eines Röntgenbildfilms, welcher ein röntgenographisches Bild von Probenknochen und ein gleichzeitig aufgenommenes Bild eines gegebenen Standardmaterials mit abgestufter Dicke aufweist, bereitgestellt, wobei die Vorrichtung umfaßt:
eine Leseeinheit zum Lesen der Bilder unter Verwendung eines Mengenniveaus an Licht, welches durch die Bilder des Röntgenfilms durchtritt, welcher mit einer vorgegebenen Menge an Licht beleuchtet wird;
eine Speichereinheit zum Speichern des Bildes des Probenknochens, das durch die Leseeinheit gelesen wurde;
eine Betriebseinheit zum Berechnen von Knochendaten aus den Bildern der Probenknochen, welche in der Speichereinheit gespeichert sind;
eine Ausgabeeinheit zum Liefern der Knochendaten, welche durch die Betriebsmittel berechnet wurden, als Knochenvermessungsausgabedaten;
wobei die Leseeinheit der Vorrichtung in Kombination umfaßt:
eine Lichtquelleneinheit zum Emittieren der gegebenen Lichtmenge zum Beleuchten des Röntgenbildfilms;
eine Lichtdetektiereinheit zum Detektieren eines Mengenniveaus an Licht, welches durch den Röntgenbildfilm durchgetreten ist;
eine Einheit zum Auswählen eines gegebenen Mengenniveaus Lc an beleuchtendem Licht zum Beleuchten der Bilder auf dem Röntgenbildfilm aus einer vorher bestimmten Mehrzahl an Mengenniveaus von beleuchtendem Licht;
eine Einheit zum Anwenden des ausgewählten Mengenniveaus Lc an beleuchtendem Licht auf den Röntgenfilm zum Beleuchten der darauf enthaltenen Bilder und zum Ermöglichen des flüchtigen Lesens der Bilder des Röntgenfilms durch die Lichtdetektiervorrichtung, um eine oberflächliche Information bezüglich der Pixel der Bilder durch Detektieren von Mengenniveaus an durchgelassenem Licht zu ermöglichen, welches durch verschiedene Bereiche der Bilder in dem Röntgenfilm durchtritt;
eine Einheit zum Bestimmen einer maximalen Menge ICmax an durchgelassenem Licht anhand der detektierten Mengenniveaus an Licht, welches durch einen vorher bestimmten geprüften Bereich des Bildes der Probenknochen während des flüchtigen Lesens der Bilder des Röntgenfilms durchtritt, wodurch das vorher bestimmte Mengenniveau L&sub1; an auf den Röntgenfilm angewendetem Licht zum Beleuchten von dessen Bildern die Leseeinheit in die Lage versetzt, ein genaues Lesen der Bilder des vorgegebenen Standardmaterials auf dem Film mittels Detektieren von Licht, welches durch das Bild des vorgegebenen Standardmaterials tritt, durchzuführen;
eine Einheit zum Detektieren eines Dickenbereiches R&sub1; des Standardmaterials, welcher dem beleuchtenden Licht das Durchtreten hierdurch gestattet, wobei ein Mengenniveau des durchgelassenen Lichts, welches durch den Dickenbereich des Standardmaterials durchtritt, nahe bei, doch über dem maximalen Mengenniveau ICmax an Licht liegt;
eine Einheit zum Bestimmen eines Mengenniveaus IR1 an Licht, welches durch das Bild des Standardmaterials in ei nem Bereich hiervon durchtritt, welcher die Dicke R&sub1; aufweist;
eine erste Einheit zum Anpassen des Lichts zum anpassenden Ändern eines Mengenniveaus an beleuchtendem Licht, welches von der Lichtquelle ausgestrahlt wird und den Röntgenfilm beleuchtet, bis das erhaltene Mengenniveau IR1 des durchgelassenen Lichts nahe bei einem vorgegebenen Mengenniveau Imax an durchgelassenem Licht liegt, ohne das vorgegebene Mengenniveau Imax an durchgelassenem Licht zu überschreiten;
ein Mittel zum Detektieren eines Bereiches des Bildes des Standardmaterials, in welchem Bereich ein Mengenniveau an durchgelassenem Licht, welches durch diesen Bereich durchtritt, eine vorgegebene Bedingung erfüllt;
eine erste Beurteilungseinheit zum Durchführen einer ersten Beurteilung, ob oder ob nicht die Menge an durchgelassenem Licht, welches durch einen vorher bestimmten geprüften Bereich des Röntgenfilmbildes der Probenknochen tritt, in einem Mengenniveaubereich an durchgelassenem Licht liegt, welches durch den detektierten Bereich des Bildes des Standardmaterials durchtritt;
eine zweite Beurteilungseinheit zum Durchführen einer zweiten Beurteilung, ob oder ob nicht das Mengenniveau an durchgelassenem Licht, welches durch das Bild des Standardmaterials durchtritt, entsprechend dem Mengenniveau an durchgelassenem Licht, welches durch den vorher bestimmten geprüften Bereich des Bildes des Probenknochens durchtritt, in der Lage ist, ein Auflösungsvermögen zu zeigen, welche einer vorgegebenen Auflösung entspricht; und
eine zweite Einheit zum anpassenden Ändern des beleuchtenden Lichts zum weiteren anpassenden Ändern eines Mengenniveaus an beleuchtendem Licht, welches von der Licht quelle emittiert wird und welches den Röntgenfilm beleuchtet, auf der Grundlage der zweiten Beurteilung.
Bei der oben beschriebenen Vorrichtung umfaßt die Leseeinheit ferner eine Einheit zum Bestimmen, ob oder ob nicht ein Gradientenwert γ in dem vorher bestimmten geprüften Bereich des Bildes des Probenknochens gleich oder größer ist als ein vorher bestimmter Gradientenwert bezüglich des Röntgenbildfilms.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die oben genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform hiervon in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher erkennbar, dabei ist/ sind:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Anordnung von röntgenographisch aufgenommenen Objekten, d. h. Probenknochen und einem Standardstufenmaterial, zum Erhalten eines Röntgenbildfilms, welcher zum Durchführen der Knochenvermessung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer automatischen Lesevorrichtung einer Knochenvermessungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine schematische und graphische Ansicht zur Erläuterung einer Berechnungstheorie, welche für die Knochenvermessung verwendet und von einer Knochenvermessungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in der Praxis ausgeführt wird;
Fig. 4 ein Blockdiagramm zum schematischen Veranschaulichen einer Knochenvermessungsvorrichtung, in welche eine Vorrichtung zum Anpassen des Beleuchtungslichts gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut ist;
Fig. 5 ein Fließdiagramm zum Erläutern eines vorbereitenden Verfahrens, welches durch das Verfahren und die Vorrichtung zum Knochenvermessen gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, einschließlich eines vorbereitenden Verfahrens zum anpassenden Verändern einer Beleuchtungsintensität des den Röntgenfilm beleuchtenden Lichts;
Fig. 6 ein Fließdiagramm, welches im einzelnen das Verfahren zum Durchführen der vorbereitenden Anpassung der Beleuchtungsintensität des den Röntgenfilm beleuchtenden Lichts erläutert;
Fig. 7 ein Fließdiagramm zum Erläutern des Beurteilungsverfahrens und des Beleuchtungsanpassungsverfahrens, welche bei dem Verfahren und der Vorrichtung zum Vermessen von Knochen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
Fig. 8 ein Graph, welcher im allgemeinen eine Beziehung zwischen der elektrischen abgeschirmten Ausgangsspannung des ladungsgekoppelten Schaltelement-(CCD-)Aufnahmesensors und der Umgebungstemperatur im Bereich um den CCD-Aufnahmesensor herum erläutert;
Fig. 9 eine schematische Ansicht zum Erläutern eines Beispiels des CCD-Aufnahmesensors, welcher aus vier CCD-Bausteinen mit 1.012 CCD-Elementen und 10 lichtabgeschirmten Elementen konstruiert ist;
Fig. 10 ein schematisches Blockdiagramm zum Erläutern der Temperaturkompensationseinheit für die elektrische Ausgangsspannung des CCD-Sensors von Fig. 9;
Fig. 11 eine graphische Ansicht eines CCD-Aufnahmesensors mit den darin angeordneten lichtabgeschirmten Elementen und eine Erläuterung eines Zeitdiagramms des von dem CCD-Aufnahmesensor erhaltenen Ausgangssignals;
die Fig. 12A und 12B Graphen zur Erläuterung des Effekts der Kompensation, wenn die Schattenkompensation verwendet wird;
Fig. 13 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Knochenvermessungsvorrichtung, bei welcher eine Temperaturkompensationseinheit eingebaut ist;
Fig. 14 ist ein Graph zum Erläutern eines Effekts der Kompensation.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Das röntgenographische Bild, z. B. von Probenknochen auf einem Röntgenfilm, welcher mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann als eine Differenz in den auf dem Röntgenfilm ausgebildeten Stufen der Schwärze und der Silhouette, welche die Gestalt der Probenknochen anzeigt, detektiert werden. Als ein Standardmaterial mit verschiedenen, regelmäßig angeordneten Dickenbereichen wird ein Aluminiumblock mit vielen Stufen (er wird als ein Aluminiumstufenkeil bezeichnet) verwendet. Ein abgeschrägter Aluminiumblock (Aluminiumschräge) kann anstelle des Aluminiumstufenkeils verwendet werden. Als Probenknochen, welche zum Bilden eines kontrastreichen Röntgenbildes verwendet werden, sind menschliche Knochen mit einer gleichmäßigen, dünnen Schicht von weichem Gewebe erwünscht. Erwünschte Knochen sind die Knochen der Hand und lange Röhrenknochen wie der Oberarmknochen, die Speiche, die Elle, der Oberschenkelknochen, das Schienbein und das Wadenbein. Der zweite Mittelhandknochen ist in der Praxis am meisten erwünscht. Schwammige Knochen wie etwa das Fersenbein, Wirbel und die Epiphysen der Röhrenknochen können als Probenknochen verwendet werden. In der Praxis ist das Fersenbein am meisten erwünscht.
Fig. 1 erläutert eine Anordnung von Probenknochen, d. h. Knochen der Hand, und eines Aluminiumstufenkeils auf einer für die Radiographie durch Röntgen geeigneten Aufnahmeebene. In Fig. 1 werden eine rechte Hand 12, eine linke Hand 13 und ein Aluminiumstufenkeil 11 auf eine Röntgenplatte 10 zum Erzeugen eines Röntgenbildfilms hiervon gelegt, und der zweite Mittelhandknochen 14 der rechten Hand 12 ist typischerweise gezeigt.
Der erzeugte Röntgenbildfilm wird automatisch von einer automatischen Lesevorrichtung für die Knochenvermessung gelesen, wie in Fig. 2 schematisch gezeigt.
Nun wird auf Fig. 2 Bezug genommen, worin der mit 20 bezeichnete, ein Bild 21 der Knochen der rechten Hand umfassende Röntgenbildfilm mit einem Licht beleuchtet wird, welches von einer Lichtquelle 22 in der Form eines streifenartigen Elements mit einer Mehrzahl von linear angeordneten lichtemittierenden (LED-) Elementen emittiert wird. Ein Aufnahmesensor 23 vom Kontakttyp, welcher typischerweise aus einem bekannten ladungsgekoppelten Schaltelement (CCD) besteht, ist auf der der Lichtquelle 22 bezüglich des Röntgenbildfilms 20 gegenüberliegenden Seite angeordnet und steht annähernd in Kontakt mit der Rückseite des Röntgenbildfilms 20, welcher linear zwischen der Lichtquelle 22 und dem Aufnahmesensor 23 mittels einer Zuführwalze 24 durchgeführt wird. Der Aufnahmesensor 23 detektiert und mißt ein Licht, welches durch den Röntgenbildfilm 20 durchgetreten ist, und erzeugt elektrische Ausgangssignale, welche ein Mengenniveau des durchgelassenen Lichts anzeigen. Das elektrische Ausgangssignal wird über einen Analog/Digital-Wandler zu einer Verarbeitungseinheit übermittelt, welche aus einer bekannten, mit einer Funktion für das analytische Vermessen der Probenknochen ausgestatteten Mikroprozessoreinheit besteht.
Fig. 5 erläutert ein Fließdiagramm des Knochenvermessungsvorgangs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welcher von der Verarbeitungseinheit durchgeführt wird.
Wie in dem Fließdiagramm von Fig. 5 gezeigt ist, umfaßt der erste Schritt der Knochenvermessung unter Verwendung des Röntgenbildfilms die Unterschritte:
- manuelles Auswählen eines Mengenniveaus Lc an Licht zum Beleuchten des Röntgenfilms (des Röntgenbildfilms 20 von Fig. 2) aus einer Mehrzahl von vorläufig vorgegebenen Mengenniveaus an Beleuchtungslicht durch Untersuchen des röntgenographischen Zustands des Röntgenbildfilms,
- Anwenden des ausgewählten Mengenniveaus Lc an beleuchtendem Licht auf den Röntgenbildfilm, und
- Detektieren eines Mengenniveaus an Licht, welches durch den Röntgenbildfilm durchtritt, als eine Art von grober Information bezüglich grober Bildelemente der Bilder auf dem Röntgenbildfilm. Der zuvor genannte Hilfsschritt des Detektierens des Mengenniveaus an Licht, welches durch die Bilder des Röntgenbildfilms durchtritt, kann als ein Hilfsschritt bei der Durchführung eines flüchtigen Lesens der Bilder des Röntgenbildfilms durch Abtasten des Röntgenbildfilms mit dem beleuchtenden Licht mit dem zuvor genannten Mengenniveau Lc betrachtet werden.
Nachfolgend wird ein Schritt des Bestimmens eines gegebenen Bereichs des Bildes des Aluminiumstufenkeils 11 (Fig. 1) und eines geprüften Bereichs des Bildes der Probenknochen 14 auf der Grundlage der Daten des zuvor erwähnten flüchtigen Lesens der Bilder auf dem Röntgenbildfilm durchgeführt, um dadurch ein detailliertes Lesen des bestimmten Bereichs des Aluminiumstufenkeils 11 und des geprüften Bereichs des Probenknochens 14 auf dem Röntgenbildfilm durchzuführen.
An dieser Stelle soll angemerkt werden, daß die von derselben Anmelderin wie im vorliegenden Fall am 23. Februar 1990 eingereichte PCT-Anmeldung PCT/JP 90/00220, in welcher die Vereinigten Staaten und Europa benannt sind, das Verfahren des flüchtigen Lesens von Bildern auf dem Röntgenbildfilm in näheren Einzelheiten offenbart.
Bei dem nachfolgenden Schritt wird eine Berechnung zum Erhalten eines maximalen Mengenniveaus ICmax des durchgelassenen Lichts, welches eine Information über grobe Bildelemente innerhalb eines vorher bestimmten Teils des geprüften Bereichs des Bildes des Probenknochens 14 sein kann, durchgeführt.
Durch die experimentelle Analyse vieler Arten von Röntgenbildfilmen war schon bestätigt worden, daß der vorher bestimmte Teil des geprüften Bereichs 14 zum Erhalten des maximalen Mengenniveaus ICmax des durchgelassenen Lichts vorzugsweise zum Beispiel ein rechteckiger Bereich mit einer Breite von ungefähr 2,3 mm und einer Höhe von ungefähr 7 mm sein sollte, wobei der geprüfte Bereich in der Mitte hiervon liegt, wenn der geprüfte Bereich als ein mittlerer Teil der Probenknochen 14, d. h. des in Fig. 1 veranschaulichten zweiten Mittelhandknochens, festgelegt wird. Natürlich kann der zuvor erwähnte vorher bestimmte Bereich für das Erhalten des maximalen Mengenniveaus ICmax des durchgelassenen Lichts stattdessen ein verschiedener Teil des geprüften Bereichs des Probenknochenbildes auf dem Röntgenbildfilm in Abhängigkeit von der Gestalt und dem Meßverfahren des geprüften Bereichs sein, solange eine ähnliche experimentelle Analyse des Röntgenfilms vorher durchgeführt wird.
Wenn der vorher bestimmte Teil des geprüften Bereichs zum Erhalten des maximalen Mengenniveaus ICmax bestimmt wird, wird ein Vergleich des Ausmaßes eines solchen vorher bestimmten Teils für ICmax mit vorher bestimmten Werten Imax und Imin entsprechend den maximalen und minimalen Lichtmengenwerten in einem Bereich durchgeführt, welcher mittels eines verwendeten Aufnahmesensors analysiert werden kann. Beispielsweise werden die Werte von Imax und Imin im vorhinein auf 250 bzw. 30 eingestellt, jeweils durch Betrachten der maximalen und minimalen Werte 250 und 0, welche mittels eines A/D-Wandlers einer A/D- Umwandlung unterworfen werden können.
Nach dem Vergleichen und wenn der vorher bestimmte Teil des geprüften Bereichs zum Erhalten von ICmax als größer als Imin und kleiner als Imax detektiert wurde, wird das maximale Mengenniveau ICmax des durchgelassenen Lichts schließlich bezüglich eines vorher bestimmten Mengenniveaus L&sub1; des durchgelassenen Lichts, welches für das flüchtige Lesen der Bilder auf dem Röntgenbildfilm, aus der später beschriebenen Tabelle 1 bestimmt, welche die Beziehung zwischen dem Beleuchtungslicht und dem Beleuchtungszeitraum darstellt, und wird in dem Speicher der Verarbeitungseinheit gespeichert.
Bei einem nachfolgenden Schritt wird das Bild des Standardmaterials, d. h. des Aluminiumstufenkeils 11, mit dem vorher bestimmten Mengenniveau L&sub1; des beleuchtenden Lichts abgetastet und gleichzeitig wird ein Mengenniveau des durch den Aluminiumstufenkeil 11 durchgelassenen Lichts detektiert und gemessen, um eine Information über die feinen Bildelemente des Bildes des Standardmaterials auf dem Röntgenbildfilm zu erhalten. Bei diesem Schritt wird ein Kantenbereich des Aluminiumstufenkeilbildes auf dieselbe Weise automatisch detektiert, wie in der zuvor erwähnten PCT-Anmeldung Nr. PCT/JP 90/00220 beschrieben, um dadurch Daten bezüglich einer Beziehung zwischen einer Position auf und einer Dicke des Aluminiumstufenkeils 11 zu sammeln.
Nach Beenden des zuvor erwähnten Schrittes des Sammelns der Daten des Aluminiumstufenkeils wird eine vorbereitende Anpassung der Menge an beleuchtendem Licht als eine erste Anpassung des beleuchtenden Lichts durchgeführt. Der detaillierte Vorgang der ersten Anpassung des beleuchtenden Lichts ist in dem Fließdiagramm von Fig. 6 erläutert.
Wie aus dem Fließdiagramm von Fig. 6 ersichtlich ist, wird eine Dicke R&sub1; des Aluminiumstufenkeils 11 anfänglich auf der Grundlage der zuvor gesammelten Daten des Aluminiumstufenkeils 11 bestimmt. Das heißt, die Dicke R&sub1; wird so bestimmt, daß das Mengenniveau an Licht, welches durch den Aluminiumstufenkeil an einem Stufenbereich mit dieser Dicke R&sub1; durchgelassen wird, nahe bei und über dem Mengenniveau ICmax des durchgelassenen Lichts liegt. Nachfolgend wird das Verfahren zum Erhalten eines korrekten Mengenniveaus IR1 an durchgelassenem Licht, welches durch den Aluminiumstufenkeil 11 an dem Stufenbereich mit der Dicke R&sub1; tritt, durchgeführt. Das erhaltene Mengenniveau IR1 des durchgelassenen Lichts wird dann mit Imax verglichen. Ist das erstgenannte Niveau IR1 kleiner als Imax, wird der eingestellte Beleuchtungswert 1 auf (1 + 1) erhöht, auf der Grundlage der in Tabelle 1 gezeigten Beziehung, um dadurch ein verschiedenes proportionales Mengenniveau IR1 des durchgelassenen Lichts in dem Fall anzunehmen, wenn der Beleuchtungszeitraum verlängert wird. Das angenommene Mengenniveau IR1 des durchgelassenen Lichts wird nun mit Imax verglichen, um zu bestimmen, ob oder ob nicht das Mengenniveau IR1 immer noch kleiner ist als der letztgenannte Wert Imax. Die Schritte des Annehmens und des Vergleichens werden wiederholt, bis die angenommene Menge IR1 des durchgelassenen Lichts größer wird als Imax, und wenn ein solcher Zustand erreicht ist, wird ein Mengenniveau 1 des entsprechenden beleuchtenden Lichts bestimmt. Dann wird ein niedrigeres Mengenniveau 1-1 des beleuchtenden Lichts schließlich als ein Mengenniveau 1 des beleuchtenden Lichts zur Verwendung für die Knochenvermessung bestimmt.
Wenn entweder ICmax kleiner als 1min oder ICmax größer als Imax ist, wird ein Testprozeß durchgeführt, um herauszufinden, ob es unter der Vielzahl vorher bestimmter Mengenniveaus an beleuchtendem Licht eine Menge des beleuchtenden Lichts, welche eine Gleichung Imin < ICmax < Imax erfüllt, gibt oder nicht.
Wenn es ein solches Mengenniveau an beleuchtendem Licht gibt, wird die Menge an beleuchtendem Licht, welche für das Durchführen des flüchtigen Lesens des Bildes des Röntgenbildfilms verwendet wird, entsprechend geändert und das flüchtige Lesen wird wiederholt.
Wenn das zuvor erwähnte Mengenniveau an beleuchtendem Licht nicht existiert, wird die zuvor erwähnte erste Anpassung des beleuchtenden Lichts nicht durchgeführt und die Menge an beleuchtendem Licht wird auf das mögliche maximale Mengenniveau an beleuchtendem Licht eingestellt, falls ICmax kleiner ist als Imin. Wenn ICmax größer ist als Imax, wird die Menge an beleuchtendem Licht für den Zweck des Messens bei (L&sub1;-1) eingestellt und das detaillierte Lesen des Aluminiumstufenkeils 11 wird durch Verwenden des Lichts für den Zweck des Messens durchgeführt.
Wenn das detaillierte Lesen des Aluminiumstufenkeils 11 anhand des beleuchtenden Lichts für den Zweck des Messens und die Datenverarbeitung für den Aluminiumstufenkeil beendet sind (siehe Fig. 5), wird das Bild des zweiten Mittelhandknochens auf dem Röntgenbildfilm anhand des beleuchtenden Lichts für den Zweck des Messens abgetastet. Danach wird ein Algorithmus verwendet, um die Daten des Mittelhandknochens einschließlich der später beschriebenen ersten und zweiten Beurteilungsprozesse sowie des Prozesses einer zweiten Anpassung der Menge an beleuchtendem Licht zu verarbeiten.
Im Prinzip werden die ersten und zweiten Beurteilungen auf die im folgenden beschriebene Weise durchgeführt. Das heißt, was das Standardmaterial auf dem Röntgenbildfilm betrifft, wird anfänglich ein Detektieren eines Bereichs hiervon, bei welchem die Menge an durchgelassenem Licht eine vorgegebene Bedingung der Lichtmenge erfüllt, durchgeführt und nachfolgend wird ein Prozeß zum Erhalten des Bereichs der Menge an Licht, welche durch den detektierten Bereich des Standardmaterials, d. h. des Aluminiumstufenkeils, durchgelassen wird, durchgeführt. Dann wird die erste Beurteilung, ob oder ob nicht der Bereich der Menge an Licht, welches durch den geprüften Bereich des Bildes des Probenmaterials, d. h. der Probenknochen, durchgelassen wird, in dem erhaltenen Bereich der Menge an Licht liegt, welches durch das Standardmaterial durchgelassen wird, durchgeführt.
Ferner wird die zweite Beurteilung, ob oder ob nicht die Menge an Licht, welches durch das Bild des Standardmaterials durchgelassen wird, welche derjenigen des Lichts, welches durch den geprüften Bereich des Bildes des Probenknochens durchgelassen wird, entspricht, ein vorher bestimmtes Auflösungsvermögen zeigen kann, jeweils durchgeführt und auf der Grundlage der zweiten Beurteilung wird die zweite Anpassung der Menge an Licht, welche den Röntgenbildfilm beleuchtet, durchgeführt.
Ein typisches Beispiel für die zuvor erwähnten ersten und zweiten Beurteilungen und die zweite Anpassung der Menge an beleuchtendem Licht ist in Fig. 7 deutlich gezeigt.
Wie in Fig. 7 erläutert ist, wenn das Bild des Aluminiumstufenkeils auf dem zu einer vorher bestimmten Position geführten Röntgenbildfilm mit einer vorher bestimmten Lichtmenge beleuchtet wird, wird eine Menge an Licht, welches durch das Bild des Aluminiumstufenkeils tritt, detektiert und gemessen.
Aus der Beziehung zwischen der detektierten Menge an durchgelassenem Licht und der Dicke des Aluminiumstufenkeils wird ein Bereich des Mengenniveaus von durchgelassenem Licht bezüglich des Bildes des Aluminiumstufenkeils, welcher effektiv als Standardstufen verwendet werden kann, d. h. ein mit einer Mehrzahl an separaten Stufen versehener Bildbereich, bestimmt.
Es sollte klar sein, daß, wenn ein gegebener Bereich des Bildes des Aluminiumstufenkeils effektiv als Standardstufen gemessen werden soll, eine gegebene Menge an durch den Bereich durchgelassenem Licht eine Vielzahl von quantitativen Komponenten des durchgelassenen Lichts umfassen muß, welche Komponenten sich um mehr als zwei digitale Stufen nach der A/D-Umwandlung hiervon in jeweilige Digitalwerte durch einen Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) voneinander unterscheiden, hinsichtlich eines Bitfehlers des A/D-Wandlers. Natürlich sollte die Menge an Licht, welches durch den Aluminiumstufenkeil durchgelassen und von der Licht-Sensoreinheit (CCD) gemessen wird, die CCD nicht sättigen.
Nach dem zuvor erwähnten Detektieren des effektiv verwendbaren Bereichs des Bildes des Aluminiumstufenkeils wird die Menge an Licht, welches durch den Bereich der dicksten Stufe des verwendbaren Bereichs durchtritt, als I&sub1; definiert und die Menge an Licht, welche durch den Bereich der am wenigsten dicken Stufe des verwendbaren Bereichs durchtritt, wird als I&sub2; definiert. Ferner wird die maximale Lichtmenge, welche durch den geprüften Bereich der Probenknochen durchtritt, als S&sub1; definiert und die minimale Licchtmenge, welche durch den geprüften Bereich der Probenknochen durchtritt, wird als S&sub2; definiert.
Nun wird als ein erster Schritt die Beurteilung, ob oder ob nicht S&sub1; gleich oder geringer als I&sub1; ist, durchgeführt. Wenn nicht, muß die Menge an Licht, welches den Röntgenbildfilm beleuchtet, reduziert werden. Wenn ja, wird als ein zweiter Schritt die Beurteilung, ob oder ob nicht S&sub2; gleich oder größer ist als I&sub2;, durchgeführt. Als ein Ergebnis, falls nicht, wird die Menge an Licht, welches den Röntgenbildfilm beleuchtet, erhöht. Nichtsdestotrotz sollte klar sein, daß, wenn S&sub1; größer ist als I&sub1;, und wenn S&sub2; kleiner ist als I&sub2;, das Durchführen der Messung unmöglich ist, selbst wenn die Menge an Licht, welches den Röntgenbildfilm beleuchtet, anpassend verändert wird. In diesem Fall sollte der Röntgenbildfilm vorzugsweise aus der Walzenfördervorrichtung ausgegeben werden, nachdem auf dem Röntgenbildfilm angezeigt wurde, daß die Messung unmöglich ist.
Wenn beide Bedingungen S&sub1; ≤ I&sub1; und S&sub2; ≥ I&sub2; erfüllt sind, wird die zweite Beurteilung durchgeführt. Das heißt, ein Prozeß des Detektierens einer Menge I&sub1;' von Licht, welches durch den Aluminiumstufenkeil durchtritt, welche vorzugsweise am nächsten an der und größer als die Menge S&sub1; an durchgelassenem Licht ist, wird durchgeführt. Außerdem wird ein anderer Prozeß des Detektierens einer Menge I&sub2;' von Licht, welches durch den Aluminiumstufenkeil durchtritt, welche vorzugsweise am nächsten an der und kleiner als die Menge S&sub2; an durchgelassenem Licht ist, durchgeführt. Nachfolgend werden innerhalb des Lichtmengenbereichs von I&sub1;' bis I&sub2;' jeweilige Digitalwerte nach der A/D-Um wandlung, welche unterschiedliche Dickenwerte von zwei benachbarten Stufen des Aluminiumstufenkeils repräsentieren, detektiert und der kleinste Wert wird als ΔI definiert. Zum Beispiel, wenn eine Differenz in der Dicke der benachbarten Stufen des Aluminiumstufenkeils 1 mm beträgt, und da als eine Genauigkeit bei der Messung ein Auflösungsvermögen von weniger als 0,2 mm erforderlich ist, muß der Digitalwert der Dicke jeder Stufe mehr als 5 digitale Stufen, vorzugsweise mehr als 7 digitale Stufen, betragen. Wenn der Wert größer als 7 digitale Stufen sein muß, wird eine Beurteilung, ob oder ob nicht ΔI gleich oder größer ist als 7, durchgeführt. Als ein Ergebnis der Beurteilung, wenn ΔI tatsächlich gleich oder größer als 7 ist, wird ferner geurteilt, daß das gegenwärtige Mengenniveau an Licht, welches den Röntgenbildfilm beleuchtet, geeignet ist, und der gesamte Prozeß des Knochenvermessens wird der Reihe nach durchgeführt. Nichtsdestotrotz, wenn die obige Gleichung nicht erfüllt ist, muß ein Vorgang zum Erhöhen des gegenwärtigen Mengenniveaus an Licht, welches den Röntgenbildfilm beleuchtet, durchgeführt werden.
An dieser Stelle wird im folgenden eine Beschreibung einer Erläuterung, wie eine Menge an Licht, welches den Röntgenbildfilm beleuchtet, geändert wird, gegeben.
Wenn detektiert wird, daß die gegenwärtige Menge an beleuchtendem Licht, welches auf den Röntgenbildfilm angewendet wird, zu gering ist, wird eine Anpassung der Menge an beleuchtendem Licht auf solche Weise durchgeführt, daß die Menge I&sub1;' an Licht, welches durch das Bild des Aluminiumstufenkeils durchtritt, vorzugsweise am nächsten bei, aber nicht über dem vorher bestimmten Mengenniveau Imax liegt, und die Knochenvermessung wird auf der Grundlage des angepaßten Mengenniveaus an beleuchtendem Licht durchgeführt. An dieser Stelle wird das zuvor erwähnte vorher bestimmte Lichtmengenniveau Imax auf zwischen 95% und 98% des gesättigten Niveaus der Sensoreinheit oder des A/D-Wandlers eingestellt.
Andererseits, wenn detektiert wird, daß die gegenwärtige Menge an beleuchtendem Licht, welche auf den Röntgenbildfilm angewendet wird, übermäßig hoch ist, wird dann ein Mengenniveau Id an Licht, welches durch eine der Stufen des Aluminiumstufenkeils, d. h. die Stufe mit einer Dicke, welche um eine vorher bestimmte Dicke ΔR dicker ist als eine gegebene Dicke R&sub1;, durchgelassen wird, detektiert. Das heißt, das Mengenniveau Id an Licht, welches durch die Stufe (R&sub1; + ΔR) des Aluminiumstufenkeils durchtritt, wird detektiert. Dann wird eine Anpassung der gegenwärtigen Menge an beleuchtendem Licht auf eine solche Weise durchgeführt, daß das detektierte Mengenniveau Id an durchgelassenem Licht vorzugsweise am nächsten bei, doch nicht über dem vorher bestimmten Mengenniveau Imax liegt, und die Knochenvermessung wird auf der Grundlage des angepaßten Mengenniveaus an beleuchtendem Licht durchgeführt. An dieser Stelle wird das zuvor erwähnte vorher bestimmte Lichtmengenniveau Imax auf zwischen 95% und 98% des gesättigten Niveaus der Sensoreinheit oder des A/D-Wandlers eingestellt.
In diesem Fall sollte die Dicke ΔR vorzugsweise auf 1 mm eingestellt werden, wenn eine Differenz in der Dicke der zwei benachbarten Stufen des Aluminiumstufenkeils 1 mm beträgt.
Wenn detektiert wird, daß das angepaßte Mengenniveau an beleuchtendem Licht sich nicht von dem gegenwärtigen Mengenniveau an beleuchtendem Licht unterscheidet, wird die Knochenvermessung zum Verkürzen der Meßzeit angehalten. Dann wird der Röntgenbildfilm aus einer Meßvorrichtung ausgegeben, nachdem auf geeignete Weise die Unmöglichkeit der Messung auf dem Röntgenbildfilm angezeigt wurde.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann eine dritte Beurteilung durchgeführt werden, um eine Anpassung des beleuchtenden Lichts durchzuführen, wie erforderlich, unter Verwendung eines Wertes "γ", welcher den Gradienten eines Bildes auf einem photographischen oder röntgenographischen Film wie für die Kno chenvermessung der vorliegenden Erfindung verwendet anzeigt und durch die folgende Gleichung (1) definiert ist.
γ = eine Variation der Absorption (OD)/eine Variation einer relativen Belichtung -----(1)
Das heißt, bezüglich der jeweiligen Bildbereiche I&sub1;' und I&sub2;' des Aluminiumstufenkeils auf dem Röntgenbildfilm wird das Detektieren der Werte "γi = I&sub1;' bis I&sub2;'" für jeweilige Stufen anfänglich durchgeführt, und nur wenn der minimalste der detektierten Werte "γi" jenseits eines vorher bestimmten Wertes "γο" liegt, ist es möglich, die Bilder des Röntgenbildfilms akkurat zu messen. Daher kann das Detektieren des Wertes "γi" in Kombination mit der zuvor erwähnten Beurteilung des Auflösungsvermögens verwendet werden. Im allgemeinen sollte der oben definierte Wert "γ" vorzugsweise ein Wert zwischen 1 bis 4 sein und der Wert "γo" sollte ein Wert zwischen 1,0 und 2,0 sein.
Die Anpassung des beleuchtenden Lichts kann durch anpassendes Ändern des Zeitraums der Beleuchtung mit Licht anstelle des Anpassens der Intensität des beleuchtenden Lichts erreicht werden. Zum Beispiel, wenn eine streifenartige lichtemittierende Vorrichtung (LED) als ein lichterzeugendes Mittel verwendet wird und wenn ein Zeilensensor, welcher ein ladungsgekoppeltes Schaltelement (CCD) umfaßt, als ein Lichtsensormittel zum Detektieren eines durchgelassenen Lichts verwendet wird, ist es möglich, den Beleuchtungszeitraum durch Steuern bzw. Regeln der Anzahl der impulsbetriebenen Elemente der LED unter Verwendung eines Impulsgenerators anzupassen.
Bei der vorliegenden Erfindung, können unter Verwendung einer Lesevorrichtung, welche LED und CCD verwendet, eine Kompensation einer Veränderung der Betriebsmerkmale der Lesevorrichtung, wie etwa eine Veränderung der Empfindlichkeit, und eine Änderung der Beleuchtung aufgrund des Verstreichens von Zeit erforderlich werden, um nachteilige Auswirkungen der Veränderung der Betriebsmerkmale der Lesevorrichtung auf das Ergebnis der Knochenvermessung aufzuheben. In einem solchen Fall kann eine Anpassung des Zeitraums der Beleuchtung anstelle einer Anpassung der Intensität des beleuchtenden Lichts effektiv verwendet werden, um den zuvor erwähnten Kompensationseffekt unter dem Gesichtspunkt der Messung in der Praxis zu verbessern. Tabelle 1
Fig. 3 erläutert ein Muster, das die verschiedenen Dicken des Aluminiumstufenkeils repräsentiert, welche einer Vielfalt von Lichtmengen entsprechen, die durch verschiedene Punkte auf einer den Mittelpunkt der Längsachse des Bildes des zweiten Mittelhandknochens kreuzenden Querlinie durchgelassen werden. Das heißt, es ist möglich, die konkreten Berechnungsvorgänge, welche während der Knochenvermessung der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, zu verstehen.
In Fig. 3 ist D die Breite des Knochens, eine schraffierte Fläche drückt die Knochendichte aus, d&sub1; und d&sub2; sind die Breiten der Knochenschalen, d ist die Breite des Knochenmarks, GSmin entspricht dem Minimalwert eines Tales 42 zwischen den Peaks 40 und 41 und ist der Index der Dichte von (Knochenschale) + (Knochenmark), GS max1 und GS max2 sind die jeweiligen maximalen Werte der Peakbereiche, und Σ GS ist die gesamte Fläche der schraffierten Fläche bezüglich der Knochenbreite D. Es sollte klar sein, daß die Werte GS max2 etc. Differenzen zwischen den Stufen des Aluminiumstufenkeils entsprechend Differenzen zwischen den Mengen an durchgelassenem Licht darstellen, welches durch den geprüften Bereich des Bildes des Probenknochen auf dem Röntgenbildfilm durchtritt, über eine Differenz bei der Dicke des Aluminiumstufenkeils.
Ein konkretes Beispiel für die bei der Knochenvermessung verwendete Berechnungsmethode kann dieselbe Methode umfassen wie die bei der Knochenvermessung unter Verwendung des bekannten MD-Verfahrens angewendete Methode, wie z. B. in U. S.-Patent Nr. 4,721,112, welches der japanischen Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 61-109557 entspricht, offenbart. Wenn die Bilder des Probenknochens und des Standardmaterials vor der Messung durch die CCD-Sensoreinheit direkt in dem Speicher gespeichert werden, kann es möglich sein, ein Berechnungsmittel zum Durchführen einer Berechnung zum Umwandeln des Probenknochenbildes in die entsprechende Aluminiumstufenkeildicke zu verwenden.
Die Berechnung für die Knochenvermessung, durchgeführt von dem Berechnungsmittel, kann so sein wie in U. S.-Patent Nr. 4,721,112 offenbart, welches die Knochenmorphometrie von Bereichen eines langen Röhrenknochens durchführt und die Knochendichteverteilung des Röhrenknochens auf der Grundlage der gemessenen Ergebnisse bestimmt.
Eine Vorrichtung für die Knochenvermessung der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Anordnung zum Ausführen des zuvor beschriebenen Knochenvermessungsverfahrens der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
Fig. 4 erläutert schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der Knochenvermessungsvorrichtung einschließlich einer automatischen Lesefunktionseinheit 31, welche ausgestattet ist mit: einer lichterzeugenden Vorrichtung (LED) 22a zum Emittieren eines den Röntgenbildfilm 20 beleuchtenden Lichts; einer lichtdetektierenden Vorrichtung (CCD) 23a zum Detektieren einer Intensität von Licht, welches durch den Röntgenbildfilm 20 durchgelassen wurde; einer Filmfördervorrichtung 24a zum automatischen Transportieren des Röntgenbildfilms 20 zwischen der lichterzeugenden Vorrichtung 22a und der lichtdetektierenden Vorrichtung 23a hindurch; einem mit der lichtdetektierenden Vorrichtung 23a verbundenen A/D-Wandler 44; einem mit der lichterzeugenden Vorrichtung 22a verbundenen LED-Treiber 45; einem mit der lichtdetektierenden Vorrichtung 23a verbundenen CCD-Treiber 46; und einer mit der Filmfördervorrichtung 24a verbundenen Filmtransportsteuerung.
Die Knochenvermessungsvorrichtung aus Fig. 4 ist desweiteren mit einer später beschriebenen Knochenmeßdatenverarbeitungseinheit 32 ausgestattet.
Das typische Beispiel der lichterzeugenden Vorrichtung 22a der automatischen Lesefunktionseinheit 31 kann eine Punktlichtemittierende Vorrichtung sein, welche mit einer geeigneten Vorrichtung zum Abtasten der Oberfläche des Röntgenbildfilms 20 anhand des Punktlichts ausgestattet ist. Nichtsdestotrotz ist unter dem Gesichtspunkt nicht nur der Verwendung in der Praxis, sondern auch der Verringerung der Größe der gesamten Vorrichtung auch eine bandartige Lichtquelle, d. h. LED, mit der Fähigkeit des konstanten Emittierens eines bandartigen Lichts auf die Oberfläche des Röntgenbildfilms 20 und ohne die Erfordernis einer Lichtabtastvorrichtung geeignet.
Die lichtdetektierende Vorrichtung 23a kann jeder Typ einer Lichtsensorvorrichtung mit der Fähigkeit, ein durchgelassenes Licht zu detektieren und die Intensität des durchgelassenen Lichts zu messen, sein. Jedoch sollte bei der Verwendung der zuvor erwähnten bandartigen Lichtquelle (LED) zum Beleuchten des Röntgenbildfilms 20 vorzugsweise eine entsprechende bandartige lichtdetektierende Vorrichtung wie etwa ein herkömmlicher Zeilensensor verwendet werden, und ein herkömmlicher bandartiger Aufnahmesensor vom Kontakttyp, welcher von einem ladungsgekoppelten Schaltelement (CCD) gebildet wird, ist unter dem Gesichtspunkt der Verwendung in der Praxis am besten.
Die Filmfördervorrichtung 24a kann eine herkömmliche Walzenvorrichtung umfassen, welche vorzugsweise ein Paar Antriebs- und Klemmwalzen aufweist, welche einen Film zwischen ihnen transportieren. Die Filmfördervorrichtung 24a kann auch eine andere geeignete, von der Walzenvorrichtung verschiedene Fördervorrichtung sein. Beim automatischen Transportieren des Röntgenbildfilms 20 sollte die Transportgeschwindigkeit des Röntgenbildfilms 20, welcher mittels der Filmfördervorrichtung 24a transportiert wird, natürlich so reguliert werden, daß sie zu der Detektiergeschwindigkeit der lichtdetektierenden Vorrichtung 23a paßt. Natürlich kann der Röntgenbildfilm 20 entweder auf kontinuierliche Weise oder auf intermittierende Weise transportiert werden.
Die Knochenvermessungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner mit einer Aufnahmespeichervorrichtung 56 zum Speichern der Bilder des Röntgenbildfilms 20 versehen, welche in der Knochenmeßdatenverarbeitungseinheit 32 angeordnet ist.
Die Aufnahmespeichervorrichtung 56 kann alle Typen von Vorrichtungen umfassen, welche die Fähigkeit aufweisen, entweder erste Daten einschließlich digitaler Signale, welche die Intensitätsniveaus von Licht, welches durch das Knochenbild auf dem Röntgenbildfilm 20 durchtritt, und die jeweiligen Positionen auf dem Röntgenbildfilm 20 in der Transportrichtung anzeigen, oder zweite Daten, welche die Bilder auf dem Röntgenbildfilm 20 in der Form von digitalen Werten anzeigen, welche durch Umwandeln der Intensität des durchgelassenen Lichts in entsprechende Dickenwerte des Aluminiumstufenkeils 11 erhalten werden (Fig. 1). Die Größe und Kapazität der Aufnahmespeichervorrichtung 56 sollte in Abhängigkeit von dem Zweck der Knochenvermessung oder -morphometrie ausgewählt werden. Wenn zum Beispiel die Knochenvermessung des zweiten Mittelhandknochens (Fig. 1) ausgeführt wird, kann die Aufnahmespeichervorrichtung 56 einen Aufnahmespeicher mit integrierter Schaltung oder einen Mikrocomputerchip mit ungefähr 2 Megabytes umfassen.
Die Knochenvermessungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner mit einer Mikroprozessoreinheit ausgestattet, welche in der Knochenmeßdatenverarbeitungseinheit 32 angeordnet ist, welche Einheit als Beurteilungsmittel zum Ausführen der zuvor erwähnten verschiedenen Beurteilungsvorgänge sowie des Vorgangs zum Anpassen des beleuchtenden Lichts zusätzlich zu den herkömmlichen Funktionen wie einer Eingabefunktion, Speicherfunktion und Berechnungsfunktion dienen kann.
Wie in Fig. 4 gezeigt, ist die mit der automatischen Leseeinheit 31 verbundene Datenverarbeitungseinheit 32 mit einer Mikroprozessoreinheit (MPU) 60 ausgestattet, welche über eine Busleitung 58 mit einer Aufnahmeeingabe/-ausgabevorrichtung 55, der obengenannten Speichervorrichtung 56, einer Schnittstelle (PIO) 57, einem Festwertspeicher ROM 61, einem Schreib-/Lesespeicher RAM 62, einer mit einer Tastatur 51 verbundenen Tasta turschnittstelle (KBI/F) 63, einer mit einem Bildschirmgerät CRT (Kathodenstrahlröhre) 52 verbundenen Wiedergabesteuerung (CRTC) 64, einer mit einem Drucker 53 verbundenen Druckerschnittstelle PRI/F 65, und einem mit einem MODEM 54 verbundenen RS-232 C 66 verbunden ist. Die MPU 60 kann in Zusammenarbeit mit dem ROM 61 das Detektieren eines Bereichs des Bildes des Standardmaterials, d. h. des Aluminiumstufenkeils durchführen, wobei dieser Bereich eine vorgegebene Bedingung bezüglich der Menge an durch das Bild des Standardmaterials durchtretenden Lichts, der zuvor erwähnten ersten und zweiten Beurteilungsfunktionen und der zuvor erwähnten Funktion der Anpassung des beleuchtenden Lichts erfüllt. Die MPU 60 weist eine Speicherfunktion zum Speichern einer Betriebsbedingung auf, so daß eine Erhöhung der Menge an durchgelassenem Licht, welches durch den Aluminiumstufenkeil 11 tritt, in Antwort auf eine Erhöhung der Dicke um eine Stufe nach der A/D-Umwandlung einen Zahlenwert von mehr als 2 digitale Stufen aufweisen muß. Die Speichervorrichtung der MPU 60 muß außerdem die Werte I&sub1;, I&sub2;, S&sub1;, S&sub2; und andere erforderliche Werte zum Ermöglichen der Durchführung der ersten Beurteilung durch die MPU speichern.
Um die zuvor erwähnte zweite Beurteilung durchzuführen, ist die MPU 60 auch mit einer Eingabe- und Speicherfunktion zum Eingeben und Speichern eines Standards für eine Beurteilung bezüglich des zuvor erwähnten Wertes ΔI ausgestattet.
Ferner hat die MPU 60, welche als Mittel zum Anpassendes beleuchtenden Lichts fungieren kann, die Aufgabe, eine angepaßte Menge an Beleuchtungslicht zu detektieren und den Vorgang zum Anpassen des Lichts der LED-Steuerung während der Knochenvermessung auszuführen.
Ferner muß die MPU 60 eine Eingabe-/Speicherfunktion zum Eingeben und Speichern der zuvor erwähnten Werte Imax und Imin, eine Berechnungsfunktion zum Berechnen des Wertes I&sub1;' und eine Vergleichsfunktion zum Durchführen verschiedener Vergleichsvorgänge aufweisen.
Die zuvor erwähnte Tabelle 1 wird vorher in dem ROM 61 gespeichert, um dadurch der MPU 60 das effektive Durchführen des Vorgangs der Anpassung der Beleuchtung zu ermöglichen.
Das CRT 52 der Knochenvermessungsvorrichtung von Fig. 4 ist vorgesehen, um das Bild der Probenknochen auf dem Röntgenbildfilm 20 als eine Wiedergabe der Aufnahme zu zeigen, wenn dieses von dem Aufnahmespeicher 56 oder direkt von der lichtdetektierenden Vorrichtung 23a übermittelt wird. Das CRT 52 weist unter dem Gesichtspunkt der Wiedergabekosten ein gutes Aufnahmeauflösungsvermögen auf. Je nach Erfordernis kann das CRT 52 jedoch auch durch eine andere geeignete Wiedergabevorrichtung ersetzt werden, welche die Fähigkeit aufweist, Daten einschließlich digitaler Signale der Bilder des Röntgenbildfilms 20 wiederzugeben, welche von der lichtdetektierenden Vorrichtung 23a oder von dem Aufnahmespeicher bezüglich der Position des Röntgenbildfilms 20 in der Transportrichtung erhalten werden.
Die Knochenvermessungsvorrichtung von Fig. 4 muß ferner mit einer Eingabevorrichtung zum Eingeben eines Bezugspunkts bezüglich der wiedergegebenen Aufnahme des Probenknochens auf dem Röntgenbildfilm 20 ausgestattet sein, welcher Bezugspunkt für die Knochenvermessung notwendig ist. Die Datenverarbeitung der Knochenvermessung bezüglich des Probenknochens auf der Grundlage des eingegebenen Bezugspunkts wird von der MPU 60 durchgeführt. Die zuvor erwähnte Bezugspunkteingabevorrichtung kann eine Cursor-Kontrollvorrichtung, eine einen Lichtgriffel verwendende Eingabevorrichtung, eine einen Berührungsbildschirm verwendende Eingabevorrichtung und eine automatische Eingabevorrichtung zum Eingeben des Bezugspunkts durch automatisches Lesen des gespeicherten Knochenbildes von dem Aufnahmespeicher 56 sein.
Die Knochenvermessungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung führt die Anpassung des Beleuchtungslichts auf die im folgenden beschriebene Weise durch. Das heißt, wenn gefunden wird, daß die Anpassung des beleuchtenden Lichts zum Erhalten von ac kuraten Knochenmeßdaten erforderlich ist, erlaubt die MPU 60 der Einheit 32 dem RAM 62 das Speichern der Position des Bezugspunkts, welche von der zuvor erwähnten Bezugspunkteingabevorrichtung auf der Wiedergabevorrichtung eingegeben wurde, d. h. dem CRT 52, bevor der Vorgang des Anpassens des Beleuchtungslichts gestartet wird. Die MPU 60 führt sodann die zuvor erwähnten Beurteilungsvorgänge durch, um das Ausmaß der Anpassung des beleuchtenden Lichts zu bestimmen. Wenn die Anpassung des auf den Röntgenbildfilm 20 angewendeten beleuchtenden Lichts bewerkstelligt ist, veranlaßt die MPU 60 die lichtdetektierende Vorrichtung 23a zum Detektieren der Menge an Licht, welche durch die Bilder auf dem Röntgenbildfilm 20 durchtritt, hinsichtlich des angepaßten beleuchtenden Lichts, das heißt, das Lesen der Bilder auf dem Röntgenbildfilm 20 wird durchgeführt. Die Aufnahme der Bilder auf dem Röntgenbildfilm 20 wird auf der Wiedergabevorrichtung, d. h. dem CRT 52, auf der Grundlage des zuvor erwähnten Lesens wiedergegeben, um hierdurch der Bezugspunkteingabevorrichtung das erneute Eingeben des Bezugspunkts bezüglich der wiedergegebenen Aufnahme auf der Grundlage des in dem RAM 62 gespeicherten Bezugspunkts zu erlauben.
Aus dem zuvor beschriebenen Vorgang wird ersichtlich, daß gemäß der Knochenvermessungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, wenn das Intensitätsniveau des beleuchtenden Lichts nach der Anpassung verschieden ist von dem während der vorhergehenden Zeit verwendeten Intensitätsniveau, der Röntgenbildfilm 20 automatisch zu einer Position transportiert wird, bei welcher der geprüfte Bereich des Bildes der Probenknochen und das Bild des Aluminiumstufenkeils durch das beleuchtende Licht nach der Anpassung beleuchtet werden, und der Bezugspunkt für die Knochenvermessung wird dann automatisch auf der Grundlage des in dem RAM 62 gespeicherten Bezugspunkts eingegeben. Somit ist eine Bedienungsperson der Vorrichtung von der Last befreit, einen lästigen Vorgang der Dateneingabe zu wiederholen.
Der Drucker 53 der Knochenmeßdatenverarbeitungseinheit 32 kann beispielsweise eine Vorrichtung zum Liefern von Hardcopies um fassen, einschließlich eines Tintenstrahl-Matrixdruckers vom Nadeltyp, eines Thermodruckers, eines Laserdruckers oder eines Video-Printers. Der Drucker 53 kann auch ein CRT-Wiedergabegerät umfassen. Der Drücker 53 hat die Funktion, die Knochenmeßdaten auszugeben.
Die lichtemittierende Vorrichtung 22a und die lichtdetektierende Vorrichtung 23a der Leseeinheit 31 können vorzugsweise eine bandartige Lichtquelle, welche aus einer Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden besteht und welche ein bandartiges Licht emittiert, welches auf eine obere oder rückseitige Oberfläche des Röntgenbildfilms 20 angewendet wird, und einen Zeilensensor, hergestellt aus einem ladungsgekoppelten Element (CCD) und umfassend z. B. 4.096 linear mit einem Abstand von 65 Mikrometern über den Röntgenbildfilm 20 in einer Richtung senkrecht auf die Transportrichtung des Films angeordnete Elemente, umfassen. Vorzugsweise wird das Licht, welche durch den Röntgenbildfilm 20 durchgelassen wurde, mittels einer stabartigen Linse auf die lichtdetektierende Vorrichtung 23a fokussiert, d. h. auf den Zeilensensor, welcher ein Signal ausgibt, welches die Menge oder die Intensität des durchgelassenen Lichts in Abhängigkeit von den Graustufen des Röntgenbildfilms 20 angibt. Das heißt, der Zeilensensor der lichtdetektierenden Vorrichtung 23a gibt eine elektrische analoge Spannung proportional zu der auf den Zeilensensor einfallenden Lichtmenge ab.
Die Filmfördervorrichtung 24a der Leseeinheit 31 umfaßt vorzugsweise einen Schrittmotor mit der Fähigkeit, die Zuführwalzen anzutreiben, wodurch der Röntgenbildfilm 20 intermittierend transportiert wird, beispielsweise in Abständen von 65 Mikrometern, in der Richtung senkrecht auf die Richtung, in welcher der Zeilensensor angeordnet ist.
Die Filmtransportsteuerung 47 ist für das Steuern bzw. Regeln des zuvor erwähnten Vorgangs des intermittierenden Filmtransports durch die Filmfördervorrichtung 24a vorgesehen.
Der CCD-Treiber 46 steuert den Zeilensensor (CCD) der lichtdetektierenden Vorrichtung 23a, so daß die von dem Zeilensensor detektierten Knochenmeßdaten zu dem A/D-Wandler 49 in vorgegebenen Zeitabständen abgegeben werden. Die detektierten Knochenmeßdaten werden ferner von dem A/D-Wandler 49 zu dem Aufnahmespeicher 56 über die Aufnahme-Eingabe-/Ausgabeeinheit 55 übermittelt, um darin gespeichert zu werden. Die gespeicherten Knochenmeßdaten können über die CRT-Steuerung (CRTC) 64 auf dem CRT 52 wiedergegeben werden.
Das CRT 52, welches vorzugsweise ein 7 Zoll-CRT (640 Punkte · 400 Linien) ist, zeigt z. B. eine Aufnahme des Mittelhandknochens, und ein Bereich der zu prüfenden Aufnahme, beispielsweise der Knochenkopf und das Ende, wird durch die die Tastatur 51 und die Tastaturschnittstelle (KB I/F) 63 umfassende Markierungsvorrichtung bezeichnet.
Der Berechnungsvorgang für die Knochenvermessung auf der Grundlage der von der Leseeinheit 31 gelesenen Daten wird hauptsächlich von der MPU 60 der Einheit 32 gemäß dem in dem ROM 61 gespeicherten Betriebsprogramm durchgeführt, und das Berechnungsergebnis einschließlich verschiedener gemessener Daten des Probenknochens wird löschbar in dem RAM 62 gespeichert. Die Meßdaten werden als sichtbare Daten von der Ausgabevorrichtung, umfassend die Druckerschnittstelle (PRI/F) 65 und den Drucker 53, ausgegeben und können auch über eine Kommunikationsleitungs-I/F-Vorrichtung, umfassend das RS-232C I/F 66 und das Modem 54, an verschiedene Arten von externen Vorrichtungen geschickt werden.
Die MPU 60 umfaßt vorzugsweise einen herkömmlichen 16-Bit-Mikroprozessor und hat eine Funktion zum Steuern der Dateneinleseoperation des Aufnahmespeichers 56, des anfänglichen Beginns und Anhaltens des Betriebsprogramms und der Operation der Tastatur 51 und des CRT 52, zusätzlich zu den zuvor erwähnten verschiedenen Berechnungsvorgängen, welche für die Anpassung des beleuchtenden Lichts und die Knochenvermessung erforderlich sind.
Aus der vorangegangenen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ersichtlich, daß gemäß dem Knochenvermessungsverfahren der vorliegenden Erfindung eine Anpassung des einen Röntgenbildfilm mit Bildern der Probenknochen und des Standardmaterials beleuchtenden Lichts automatisch und effektiv erzielt wird, wodurch die Messung der Knochendaten unabhängig von dem Graustufenzustand der Bilder auf dem Röntgenbildfilm ermöglicht wird. Ferner wird gemäß der Knochenvermessungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine effektive und einfache Vorrichtung zum Anpassen des beleuchtenden Lichts, welches auf einen Röntgenbildfilm mit den Bildern von Probenknochen und dem Standardmaterial angewendet wird, in Antwort auf eine Differenz bei den Graustufen der Bilder bereitgestellt, wodurch ein akkurates Detektieren und Messen der Daten des Probenknochens mittels des Röntgenbildfilms ermöglicht wird.
Fig. 9 erläutert ein Beispiel der internen Anordnung des Zeilensensors, d. h. des CCD-Aufnahmesensors, welcher beispielsweise mit der Knochenvermessungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 4 gezeigt, verwendet werden kann.
In Fig. 9 ist der CCD-Aufnahmesensor als eine Einheit aus vier CCD-Bausteinen CCD1 bis CCD4 konstruiert, und jeder der vier Bausteine CCD1 bis CCD4 weist 1012 tatsächlich auf Licht reagierende CCD-Elemente und 10 lichtabgeschirmte CCD-Elemente auf. Die tatsächlich auf Licht reagierenden CCD-Elemente jedes Bausteins des CCD-Aufnahmesensors dienen dazu, eine Intensität oder Qualität von Licht, welches auf die jeweiligen Elemente einwirkt, zu detektieren und eine entsprechende elektrische Ausgangsspannung an dem Ausgang hiervon abzugeben, und die lichtabgeschirmten CCD-Elemente jedes Bausteins dienen dazu, eine elektrische Ausgangsspannung abzugeben, wenn kein Licht auf diese Elemente einwirkt. Das heißt, die lichtabgeschirmten CCD-Elemente jedes Bausteins CCD1, CCD2, CCD3 oder CCD4 zeigen die elektrische abgeschirmte Ausgangsspannung jedes CCD-Bausteins an. Da sich die elektrische abgeschirmte Ausgangsspannung jedes Bausteins in Antwort auf eine Erhöhung der Umgebungstemperatur des CCD-Aufnahmesensors wie in Fig. 8 gezeigt verändert und da die elektrische detektierte Ausgangsspannung der tatsächlich auf Licht reagierenden CCD-Elemente jedes Bausteins hierin die elektrische abgeschirmte Ausgangsspannungskomponente enthält, muß ein geeignetes Mittel zum Kompensieren der thermischen Veränderung der elektrische abgeschirmten Ausgangsspannung jedes Bausteins des CCD-Aufnahmesensors vorgesehen sein, um die Detektier- und die Meßgenauigkeit des CCD-Aufnahmesensors zu verbessern.
Ferner kann ein neuartiges Temperaturkompensationsmittel zur Verbesserung der Detektier- und Meßgenauigkeit des bei der Knochenvermessung in Fig. 4 verwendeten CCD-Aufnahmesensors bereitgestellt werden.
Kurz gesagt ist das Prinzip der neuartigen, durch das temperaturkompensierende Mittel erzielten Temperaturkompensation dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensation erster Ordnung der elektrischen abgeschirmten Ausgangsspannung des CCD-Aufnahmesensors unter Nutzung der elektrischen abgeschirmten Ausgangsspannung, welche von dem CCD-Aufnahmesensor per se abgegeben wird, flüchtig ausgeführt wird und daß eine Kompensation zweiter Ordnung einschließlich der Schritte des Messens einer verbleibenden elektrischen abgeschirmten Ausgangsspannung nach der ersten flüchtigen Kompensation, in einem solchen Zustand, daß der CCD-Aufnahmesensor gegen Licht abgeschirmt ist, und des Abziehens der gemessenen verbleibenden elektrischen abgeschirmten Ausgangsspannung von der elektrischen Ausgangsspannung des CCD- Aufnahmesensors, welcher Licht ausgesetzt ist, ausgeführt wird, um eine exakte Temperaturkompensation der Ausgangssignale des CCD-Aufnahmesensors zu erzielen.
Der Vorgang der Temperaturkompensation des CCD-Aufnahmesensors wird in näheren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Fig. 10 bis 12B beschrieben.
Wenn der Aufnahmesensor 23a, welcher im wesentlichen eine Mehrzahl von CCD-Bausteinen jeweils mit einer Vielzahl von CCD-Elementen umfaßt, zum Detektieren von Licht, welches durch einen photographischen oder röntgenographischen, Bilder enthaltenden Film durchgelassen oder von diesem reflektiert wird, verwendet wird, wird eine Messung eines Teils der lichtabgeschirmten elektrischen Ausgangsspannungen V&sub0; (I) bezüglich wenigstens eines ausgewählten Bausteins des CCD-Aufnahmesensors anfänglich durchgeführt. An dieser Stelle sollte klar sein, daß der zuvor erwähnte, wenigstens eine aus einer Mehrzahl von Bausteinen technisch einen oder mehrere Hausteine des CCD-Aufnahmesensors bezeichnet, welcher tatsächlich das durch den Bildfilm durchgelassene Licht detektiert hat.
Nachfolgend wird bezüglich jedes CCD-Elements (X) des ausgewählten Bausteins eine Messung der elektrischen Ausgangsspannungen V (X) zu dem Zeitpunkt der Belichtung durchgeführt, wodurch eine elektrische Kompensationsspannung V1 (X) erster Ordnung entsprechend V (X) - V&sub0; (I) erhalten wird. Dann wird bezüglich jedem der CCD-Elemente des ausgewählten Bausteins eine Messung der lichtabgeschirmten elektrischen Ausgangsspannungen V1&sub0; (X) erster Ordnung durchgeführt, indem auf jedes CCD = Element kein Licht einwirken gelassen wird, und die gemessenen lichtabgeschirmten elektrischen Ausgangsspannungen V1&sub0; (X) erster Ordnung werden einer A/D-Umwandlung durch den A/D-Wandler 49 unterworfen, um NV1&sub0; (X) zu erhalten. Ferner wird bezüglich jedem CCD-Element des ausgewählten Bausteins des CCD-Aufnahmesensors die zuvor erwähnte elektrische Kompensationsspannung V1 (X) erster Ordnung einer A/D-Umwandlung durch den A/D- Wandler 49' unterworfen, um den entsprechenden digitalen Wert NV1 (X) zu erhalten, und ferner wird eine Subtraktionsberechnung einer Gleichung, definiert als NV1 (X) - (NV1&sub0; (X), von der MPU 60' durchgeführt, um einen elektrischen Kompensationsausgangswert NV2 (X) zweiter Ordnung zu erhalten.
Der erhaltene elektrische Ausgangswert NV2 (X) wird als Daten verwendet, welche einer weiteren Verarbeitung durch eine Datenverarbeitungseinheit wie etwa der Knochenmeßdatenverarbeitungseinheit 32 aus Fig. 4 unterworfen werden, um dadurch verschiedene Informationen über das Bild auf dem Photo- oder Röntgenbildfilm zu erhalten. Natürlich kann das zuvor erwähnte Verfahren auch auf das Detektieren und Messen nur eines Teils des Bildes auf dem Film, z. B. eines Teils des Bildes der Probenknochen auf dem Röntgenbildfilm 20 (Fig. 4) angewendet werden.
Ferner ist es möglich, zusätzlich zu dem Erhalten der zuvor erwähnten, von analogen zu digitalen Werten umgewandelten Werte NV1&sub0; (X) und NV1 (X) einen Schattenwert NR1 (X) nach der A/D- Umwandlung durch die Operation der MPU 60 zu erhalten, um dadurch einen elektrischen Kompensationsausgangswert NVS (X) zweiter Ordnung zu erhalten, welcher gleichzeitig der Schattenkompensation unterworfen wird, und zwar durch eine Berechnung der folgenden Gleichung.
NVS (X) = K&sub1; [NV1 (X) - NV1&sub0; (X)]/[NR1 (X) - NV1&sub0; (X)] ---(2)
worin K&sub1; eine vorher festgelegte Konstante ist.
Ferner wird nach dem Erhalten des zuvor erwähnten elektrischen Kompensationsausgangswert NV2 (X) zweiter Ordnung ein Schattenwert NR2 (X) nach der Kompensation zweiter Ordnung und der A/D- Umwandlung gefunden, wodurch ein Kompensationswert NVS (X) zweiter Ordnung erhalten wird, welcher gleichzeitig der Schattenkompensation unterworfen wird, durch die Berechnung der folgenden Gleichung (3).
NVS (X) = K&sub2; [NV2 (X)]/[NR2 (X)] -----(3)
worin K&sub2; eine vorher festgelegte Konstante ist.
Die zuvor erwähnte elektrische abgeschirmte Ausgangsspannung V&sub0; (I) kann der minimale Wert der elektrischen abgeschirmten Ausgangsspannungen der CCD = Elemente des ausgewählten Bausteins des CCD-Aufnahmesensors sein.
Um das zuvor beschriebene Kompensationsverfahren durchzuführen, ist eine Temperaturkompensationseinheit vorgesehen, welche für einen CCD-Aufnahmesensor, der im wesentlichen eine Mehrzahl von CCD-Bausteinen jeweils mit einer Vielzahl von CCD-Elementen umfaßt, eine Temperaturkompensation bewirken kann, wenn der CCD- Aufnahmesensor für das Detektieren eines Lichts verwendet wird, welches von einer Lichtquelle emittiert und durch ein vermessenes Bild auf einem Photo- oder Röntgenbildfilm durchgelassen oder von diesem reflektiert wird. Die Temperaturkompensationseinheit umfaßt:
Meßkontrollmittel erster Ordnung zum Messen eines Teils der elektrischen abgeschirmten Ausgangsspannungen V&sub0; (I) bezüglich wenigstens eines ausgewählten Bausteins des CCD-Aufnahmesensors und einer elektrischen Ausgangsspannung V (X) zu dem Zeitpunkt, wenn jedes CCD-Element (X) des ausgewählten Bausteins des CCD- Aufnahmesensors dem Licht ausgesetzt wird;
eine Vorrichtung für die Kompensation erster Ordnung zum Berechnen einer elektrischen Kompensationsspannung V1 (X) erster Ordnung entsprechend dem Wert von [V (X) - V&sub0; (I)] zum Kompensieren der elektrischen abgeschirmten Ausgangsspannung des CCD- Aufnahmesensors;
eine A/D-Wandlervorrichtung zum Bewirken einer A/D-Umwandlung der elektrischen Kompensationsspannung V1 (X) erster Ordnung;
Meßkontrollmittel zweiter Ordnung zum Messen von elektrischen abgeschirmten Ausgangswerten NV1&sub0; (X) erster Ordnung; welche durch Abschirmen der CCD-Elemente des augewählten Bausteins nach der A/D-Umwandlung der elektrischen Kompensationsspannung erster Ordnung erhalten wird, und eines Ausgangswerts erster Ordnung NV1 (X) zu dem Zeitpunkt der Belichtung, welcher Wert dadurch erhalten wird, daß die elektrische Kompensationsspannung V1 (X) erster Ordnung einer A/D-Umwandlung unterworfen wird; und
Kompensationsmittel zweiter Ordnung zum Berechnen eines Kompensationsausgangswerts NV2 (X) zweiter Ordnung in der Form eines Zahlenwerts, als ein Ergebnis der Berechnung einer Gleichung, welche definiert ist als NV2 (X) = NV1 (X) - NV1&sub0; (X).
Die zuvor erwähnte Lichtquelle umfaßt vorzugsweise eine bandartige LED-Lichtquelle mit einer Vielzahl von linear angeordneten LED-Elementen. Falls erforderlich, kann die Lichtquelle auch eine Vielzahl von optischen Fasern umfassen, welche so angeordnet sind, daß ein Ende jeder optischen Faser linear in einer Ebene angeordnet ist und das andere Ende als Lichteinspeiseende verwendet wird.
Der CCD-Aufnahmesensor kann entweder ein CCD-Zeilensensor mit einer Mehrzahl von CCD-Bausteinen, wie in Fig. 9 gezeigt, oder ein CCD-Flächensensor (nicht gezeigt) sein.
Eine typische Anordnung der zuvor genannten Temperaturkompensationseinheit ist in Fig. 10 gezeigt.
Wie in Fig. 10 gezeigt, ist die Temperaturkompensationseinheit so konstruiert, daß sie auf die Ausgangsdaten eines CCD-Aufnahmesensors 23a' eine Temperaturkompensation anwendet, und sie umfaßt einen Operationsverstärker 48, einen A/D-Wandler 44', einen D/A-Wandler 44", eine MPU (Mikroprozessoreinheit) 60' und eine Speichervorrichtung 67.
Die Temperaturkompensationseinheit von Fig. 10 kann als zuvor erwähntes erstes Meßkontrollmittel dienen, um die elektrischen abgeschirmten Ausgangsspannungen V&sub0; (I) wenigstens eines ausgewählten Bausteins des CCD-Aufnahmesensors 23a' und eine elektrische Ausgangsspannung V (X) zu dem Zeitpunkt zu messen, an dem jedes CCD-Element des ausgewählten Bausteins des CCD-Aufnahmesensors 23a' gemäß einer zeitlichen Abstimmung, wie in dem Zeitdiagramm von Fig. 11 gezeigt, Licht ausgesetzt ist.
Die Einheit von Fig. 10 kann auch als das zuvor erwähnte Kompensationsmittel erster Ordnung zum Berechnen einer elektrischen Kompensationsspannung V1 (X) erster Ordnung entsprechend dem Wert (V (X) - V&sub0; (I)) zum Kompensieren der lichtabgeschirmten elektrischen Ausgangsspannung des CCD-Aufnahmesensors 23a' dienen. Somit hat die Einheit von Fig. 10 die Funktion, die lichtabgeschirmte Ausgangsspannung V&sub0; (I) des ausgewählten CCD- Bausteins des CCD-Aufnahmesensors 23a' einer A/D-Umwandlung zu unterwerfen und die der A/D-Umwandlung unterworfenen, lichtabgeschirmten Ausgangsspannungen NV&sub0; (I) über einen Zeitraum beizubehalten, während dessen der ausgewählte Baustein des CCD- Aufnahmesensors 23a' zu dem Zeitpunkt, an welchem er Licht ausgesetzt ist, die elektrischen Ausgangsspannungen V (X) abgibt. Die Einheit hat ferner die Funktion, die beibehaltene, von A zu D umgewandelte, abgeschirmte Ausgangsspannung NV&sub0; (I) einer D/A-Umwandlung zu unterwerfen, um den Wert NV&sub0; (I) in den Wert V&sub0; (I) zurückzuverwandeln, und kompensiert die elektrischen Ausgangsspannungen V (X), um die kompensierte Ausgangsspannung V&sub1; (X) durch Berechnen einer Gleichung, welche durch V&sub1; (X) = V (X) - V&sub0; (I) definiert ist, zu erhalten.
Die jeweiligen CCD-Bausteine des CCD-Aufnahmesensors 23a' wiesen individuelle, voneinander verschiedene Wärmeeigenschaften auf, und die jeweiligen Wärmeeigenschaften verändern sich allmählich aufgrund des Verstreichens der Zeit. Daher sollte die zuvor genannte, durch das Kompensationsmittel erster Ordnung der Einheit von Fig. 10 ausgeführte Operation der Kompensation erster Ordnung bezüglich jedes CCD-Bausteins des CCD-Aufnahmesensors 23a', welcher tatsächlich für die Vermessung des Bildes auf dem Film verwendet wird, durchgeführt werden. Außerdem sollte die Operation der Kompensation erster Ordnung jedesmal erneut durchgeführt werden, wenn der oder die ausgewählte(n) Baustein(e) abgetastet werden.
Da jeder Haustein des CCD-Aufnahmesensors 23a' mit einer Vielzahl von (ungefähr 10) lichtabgeschirmten CCD-Elementen ausgestattet ist, wie in Fig. 9 gezeigt, kann die für eine flüchtige Temperaturkompensation verwendete, zuvor erwähnte elektrische abgeschirmte Ausgangsspannung V&sub0; (I) entweder eine der elektrischen, abgeschirmten Ausgangsspannungen, welche von der Vielzahl an lichtabgeschirmten CCD-Elementen ausgegeben werden, oder ein Spannungswert sein, welcher durch Mitteln aller elektrischen abgeschirmten Ausgangsspannungen, welche von der Vielzahl an lichtabgeschirmten CCD-Elementen ausgegeben werden, erhalten wird. Jedoch sollte unter dem Gesichtspunkt der Vereinfachung der gesamten Anordnung der Temperaturkompensationseinheit und unter dem Gesichtspunkt der Verringerung der Herstellungskosten die erstgenannte Spannung verwendet werden. In diesem Zusammenhang sollte unter dem Gesichtspunkt des Vermeidens einer übermäßigen Kompensation bei dem Schritt der flüchtigen Temperaturkompensation die für die flüchtige Temperaturkompensation verwendete elektrische abgeschirmte Ausgangsspannung V&sub0; (I) vorzugsweise die kleinste der von der Vielzahl an lichtabgeschirmten CCD-Elementen abgegebenen Spannungen sein.
Die elektrische abgeschirmte Ausgangsspannung V&sub0; (I) in der Form eines analogen Signals ist üblicherweise sehr klein und sollte daher einer A/D-Umwandlung unterworfen werden, nachdem sie zu einem größeren Spannungssignal verstärkt wurde, d. h. zu einem 10 bis 20fach verstärkten Signal, um dadurch ein genaues, durch A/D-Umwandlung erhaltenes digitales Signal zu erhalten. Wenn das von A zu D umgewandelte Signal durch den D/A-Wandler 44" wieder in das ursprüngliche analoge Signal zurückverwandelt wird, sollte das Signal geeigneterweise geteilt werden, um den ursprünglichen niedrigen Wert zu erhalten.
Die Temperaturkompensationseinheit von Fig. 10 kann außerdem die Funktion des zuvor genannten Meßkontrollmittels zweiter Ordnung haben. Das heißt, das Meßkontrollmittel zweiter Ordnung kann eine Kombination aus der MPU 60' mit der Fähigkeit zum Steuern bwz. Regeln der LED-Lichtquelle über eine LED-Steuerung (in Fig. 10 nicht gezeigt), und einem Direktzugriffspeicher (RAM) und einem Nur-Lese-Speicher (ROM), welche den Speicher 67 bilden, sein. Die von der MPU 60' gesteuerte LED-Steuerung steuert ihrerseits die LED-Lichtquelle auf solche Weise, daß beim Messen der elektrischen abgeschirmten Ausgangsspannung V1&sub0; (X) jedes der CCD-Elemente das Beleuchtungsniveau der LED- Lichtquelle auf ein im wesentlichen null betragendes Beleuchtungsniveau abgeschaltet wird und daß beim Messen der elektrischen Ausgangsspannung V1 (X) jedes der CCD-Elemente das Beleuchtungsniveau der LED-Lichtquelle auf ein vorher bestimmtes Beleuchtungsniveau eingestellt wird. Der RAM des Speichers 67 speichert alle Daten während des Temperaturkompensationsvorgangs und der ROM des Speichers 67 speichert das von der MPU 60' während des Temperaturkompensationsvorgangs durchgeführte Steuerprogramm.
Die Einheit von Fig. 10 kann ferner als das zuvor erwähnte zweite Kompensationsmittel dienen. Das zweite Kompensationsmittel kann umfassen:
den RAM des Speichers 67, welcher den Wert NV1&sub0; (X) entsprechend einem durch A/D-Umwandlung erhaltenen Wert des Wertes der ersten elektrischen abgeschirmten Ausgangsspannung V1&sub0; (X) sowie den Wert NV (X) entsprechend einem durch A/D-Umwandlung erhaltenen Wert der ersten elektrischen abgeschirmten Ausgangsspannung V1 (X) zum Zeitpunkt der Belichtung; die MPU 60', welche den zweiten kompensierten Ausgangswert N2 (X) durch Berechnen der Gleichung, welche definiert ist als N2 (X) = NV1&sub0; (X) - NV1 (X), erhält; und den ROM des Speichers 60', welcher das Berechnungsprogramm speichert.
Die MPU 60' kann für das Anwenden einer Schattenkompensation auf die LED-Lichtquelle, den CCD-Aufnahmesensor 23a' und eine stabartige Linse für die Verwendung für das Fokussieren des durchgelassenen Lichts, welches durch den betreffenden Bildfilm durchgetreten ist, verwendet werden. Die Schattenkompensation wird für das Kompensieren von Differenzen bei den photoelektrischen Eigenschaften von Elementen der LED-Lichtquelle, des CCD- Aufnahmesensors 23a' und der stabartigen Linse durchgeführt, entweder parallel zu oder nach der Vollendung der zuvor erwähnten Operation der Temperaturkompensation zweiter Ordnung. Zum Beispiel, was jedes CCD-Element (X) jedes der Bausteine des CCD-Aufnahmesensors 23a' betrifft, wird eine elektrische abgeschirmte Ausgangsspannung erster Ordnung während der Anwendung von einem Mengenniveau an Licht von null auf den CCD-Aufnahmesensor gemessen und nachfolgend wird eine elektrische Schattenspannung nach der Kompensation erster Ordnung während der Anwendung eines vorher bestimmten Lichtmengenniveaus auf den CCD- Aufnahmesensor gemessen. Ferner wird die elektrische Ausgangsspannung des CCD-Aufnahmesensors während der Vermessung des Bildes auf dem Bildfilm gemessen. Alle gemessenen Daten werden in dem RAM des Speichers 67 gespeichert. Dann werden die Temperaturkompensation und die Schattenkompensation gleichzeitig ausgeführt, durch Berechnen der zuvor erwähnten Gleichung (2).
Ferner werden bezüglich jedes CCD-Elements jedes der Bausteine des CCD-Aufnahmesensors ein Schattenausgangswert nach der Kompensation zweiter Ordnung der elektrischen abgeschirmten Ausgangsspannung während der Anwendung einer vorher bestimmten Lichtmenge auf das Element und außerdem die elektrische Ausgangsspannung des CCD-Elements während des Vermessens des Bildes auf dem Film gemessen. Nachfolgend wird die Kompensation aufgrund der zuvor erwähnten Gleichung (3) durchgeführt.
Fig. 12A zeigt die Beziehung zwischen der linearen Anordnung des CCD-Aufnahmesensors und der Menge an Licht, welche durch einen betreffenden Film vor der Schattenkompensation durchtritt.
Fig. 12B zeigt die Beziehung zwischen der linearen Anordnung des CCD-Aufnahmesensors und der Menge an Licht, welche durch einen betreffenden Film nach der Schattenkompensation durchtritt.
Fig. 13 stellt die gesamte Anordnung einer Knochenvermessungsvorrichtung dar, bei welcher die zuvor beschriebene Temperaturkompensationseinheit eingebaut ist. Das heißt, wenn die Knochenvermessungsvorrichtung von Fig. 13 für das Messen von Knochendaten eines Röntgenbildfilms verwendet wird, können die von dem CCD-Aufnahmesensor 23a' detektierten und durch die Temperaturkompensationseinheit thermisch kompensierten gemessenen Daten genauer sein als diejenigen, welche durch die Vorrichtung von Fig. 4 erhalten wurden, aufgrund der Verringerung des thermischen Weglaufens der Daten. Wenn die Knochenvermessungsvorrichtung von Fig. 13 für das Berechnen von Knochendaten eines menschlichen zweiten Mittelhandknochens aus den von dem CCD- Aufnahmesensor 23a' erhaltenen Daten bezüglich des röntgenographischen Bildes des zweiten Mittelhandknochens auf einem Röntgenbildfilm verwendet wird, ist es möglich, Daten zu erhalten, welche den in Fig. 3 gezeigten Daten ähnlich sind. Nichtsdestoweniger, wie in Fig. 14 gezeigt ist, welche eine Beziehung zwischen der Temperatur und den Knochendichtedaten Σ GS/D darstellt, können die Daten aufgrund entweder der Temperaturkompensation erster Ordnung oder der Temperaturkompensation erster und zweiter Ordnung genauer sein, im Vergleich zu denjenigen, für welche keine Temperaturkompensation durchgeführt wurde.
Aus der vorangegangenen Beschreibung der diversen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird klar sein, daß die Genauigkeit der Knochenvermessung oder Knochenmorphometrie in großem Maß verbessert werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Vermessen von Knochen, bei welchem Licht auf einen Röntgenfilm eingestrahlt wird, welcher gleichzeitig aufgenommene Röntgenbilder sowohl von zu beurteilenden Probenknochen als auch eines vorgegebenen Standardmaterials enthält, welches eine gradierte Dicke aufweist, um Licht zu detektieren, welches durch die Bilder des Röntgenfilms durchgestrahlt wird, wobei die detektierte Menge des durchgestrahlten Lichtes für eine Vermessung der Probenknochendaten verwendet wird, wobei das Verfahren dadurch charakterisiert ist, daß es die Schritte umfaßt:

Auswählen eines gegebenen Mengenniveaus Lc an Licht, welches auf die Bilder auf dem Röntgenfilm eingestrahlt wird, aus einer vorgegebenen Mehrzahl an Mengenniveaus an einzustrahlendem Licht;

Anwenden des ausgewählten Mengenniveaus Lc an einstrahlendem Licht auf den Röntgenfilm zum Beleuchten der Bilder, um dadurch ein flüchtiges Lesen der Bilder des Röntgenfilms zu ermöglichen, um eine flüchtige Information an Pixeln der Bilder durch die Bestimmung des Mengenniveaus an durchgelassenem Licht, welches durch verschiedene Bereiche der Bilder des Röntgenfilms durchgelassen wird, zu erhalten;

Bestimmen des maximalen Mengenniveaus ICmax an durchgelassenem Licht anhand der bestimmten Mengenniveaus an durchgelassenem Licht, welches durch einen vorgegebenen Bereich des Bildes der Probenknochen während dem flüchtigen Lesen der Bilder des Röntgenfilms durchgelassen wurde;

Einstrahlen eines vorgegebenen Mengenniveaus L&sub1; an beleuchtendem Licht auf den Röntgenfilm zum Beleuchten der Bilder hiervon und um ein detailliertes Lesen der Bilder des vorgegebenen Standardmaterials mittels Erkennen des durchgelassenen Lichts zu ermöglichen, welches durch das Bild des vorgegebenen Standardmaterials hindurchtritt;

Detektieren einer Dicke R&sub1; des Standardmaterials, welche das einstrahlende Licht L&sub1; durchläßt, wobei ein Mengenniveau des durchgelassenen Lichts nahe bei oder mehr als das maximale Mengenniveau ICmax an Licht ist;

Bestimmen eines Mengenniveaus IR1 von durchgelassenem Licht, welches durch das Bild des Standardmaterials in einem Bereich hiervon durchgelassen wird, in welchem es eine Dicke R&sub1; aufweist; und

anpassendes Ändern eines Mengenniveaus an einstrahlendem Licht L&sub1; zum Beleuchten des Röntgenfilms, bis das erhaltene Mengenniveau IR1 an durchgelassenem Licht nahe bei dem vorgegebenen Mengenniveau Imax an durchgelassenem Licht ist, ohne das vorgegebene Mengenniveau Imax an durchgelassenem Licht zu überschreiten.

2. Verfahren zum Knochenvermessen gemäß Anspruch 1, worin das Verfahren ferner dadurch charakterisiert ist, daß es zusätzlich die Schritte umfaßt:

Detektieren eines Bereichs des Bildes des Standardmaterials, in welchem Bereich ein Mengenniveau an durchgelassenem Licht, welches durch diesen Bereich durchgelassen wird, eine vorgegebene Bedingung erfüllt;

Durchführen einer ersten Beurteilung, ob oder ob nicht diese Menge an durchgelassenem Licht, welches durch einen vorgegebenen geprüften Bereich des Röntgenfilmbildes eines Probenknochens durchgelassen wurde, in einem Mengenniveau bereich an durchgelassenem Licht liegt, welches durch den detektierten Bereich des Bildes an Standardmaterial durchgelassen wurde;

Durchführen einer zweiten Beurteilung, ob oder ob nicht ein Mengenniveau an durchgelassenem Licht, welches durch das Bild des Standardmaterials durchgelassen wurde, dem Mengenniveau an durchgelassenem Licht entspricht, welches durch einen vorgegebenen geprüften Bereich des Bildes des Probenknochens durchgelassen wird, so daß ein Auflösungsvermögen erzielt wird, welches eine vorgegebene Auflösung erfüllt; und

ferner anpassendes Ändern des Mengenniveaus an einstrahlendem Licht zum Beleuchten des Röntgenfilms auf der Basis der zweiten Beurteilung.

3. Verfahren zum Knochenvermessen nach Anspruch 2, worin das Verfahren ferner dadurch charakterisiert ist, daß es zusätzlich die Schritte umfaßt:

Durchführen einer dritten Beurteilung, ob oder ob nicht ein Gradientenwert γ in der vorgegebenen geprüften Region des Bildes des Probenknochens gleich ist oder größer als ein vorgegebener Gradientenwert bezüglich des Röntgenbildfilmes.

4. Vorrichtung zum Messen von Knochendaten unter Verwendung eines Röntgenbildfilmes (20), welcher ein Röntgenbild (21) von Probenknochen und ein gleichzeitig aufgenommenes Bild eines vorgegebenen Standardmaterials (11) mit einer gradierten Dicke aufweist, wobei die Vorrichtung in Kombination enthält:

eine Lesevorrichtung (31) zum Lesen der Bilder unter Verwendung eines Mengenniveaus an Licht, welches durch die Bilder des Röntgenfilms durchgelassen wird, der mit einer vorgegebenen Menge an Licht bestrahlt wird, wobei die Lesevorrichtung eine Lichtquelle (22a) zum Ausstrahlen der vorgegebenen Menge an Licht umfaßt, welches den Röntgenbildfilm bestrahlt und eine Lichterkennungsvorrichtung (23a) zum Erkennen eines Mengenniveaus an Licht, welches durch den Röntgenbildfilm durchgelassen wird;

einen Speicher (56) zum Speichern des Bildes des Probenknochens, das durch die Lesevorrichtung gelesen wurde;

Betriebsmittel (60) zum Berechnen von Knochendaten aus den Bildern der Probenknochen, welche in dem Speicher gespeichert sind;

eine Ausgabevorrichtung zum Liefern der Knochendaten, welche durch die Betriebsmittel berechnet wurden, als Knochendatenausgabe;

Mittel zum Auswählen eines vorgegebenen Mengenniveaus Lc an einstrahlendem Licht zum Bestrahlen der Bilder in dem Röntgenbildfilm aus einer vorgegebenen Mehrzahl an Mengenniveaus an einstrahlendem Licht;

Mittel zum Anwenden des ausgewählten Mengenniveaus Lc an einstrahlendem Licht auf den Röntgenfilm zum Beleuchten der darin enthaltenen Bilder und zum Ermöglichen, daß die Lichterkennungsvorrichtung ein flüchtiges Lesen der Bilder des Röntgenfilms durchführen kann, um eine flüchtige Information an Pixeln von den Bildern durch Detektieren von einem Mengenniveau an durchgelassenem Licht zu ermöglichen, welches durch verschiedene Bereiche der Bilder in dem Röntgenfilm durchtritt;

Mittel zum Erkennen einer maximalen Menge ICmax an durchgelassenem Licht aus den detektierten Mengenniveaus an durchgelassenem Licht durch eine vorgegebene geprüfte Region des Bildes der Probenknochen während dem flüchtigen Lesen der Bilder des Röntgenfilms, wobei das vorgegebene Mengenniveau L&sub1; an einstrahlendem Licht auf den Röntgenfilm zur Beleuchtung von dessen Bildern angewandt wird, wobei dadurch die Lesevorrichtung in die Lage versetzt wird, ein detailliertes Lesen der Bilder des vorgegebenen Standardmaterials in dem Film mittels Detektieren von durch das Bild des vorgegebenen Standardmaterials durchgelassenem Licht durchzuführen;

Mittel zum Detektieren eines Dickenbereiches R&sub1; des Bildes des Standardmaterials, welches dem einstrahlenden Licht den Durchgang gestattet, wobei ein Mengenniveau des durchgelassenen Lichts, welches durch den Dickenbereich des Standardmaterials hindurchgeht, nahe bei oder mehr als das maximale Mengenniueau ICmax an Licht ist;

Mittel zum Bestimmen eines Mengenniveaus IR1 an Licht, welches durch das Bild des Standardmaterials in einem Bereich hiervon durchgelassen wird, welcher die Dicke R&sub1; aufweist;

eine erste Vorrichtung zum Anpassen des Lichts zum anpassenden Ändern eines Mengenniveaus an beleuchtendem Licht, welches von der Lichtquelle ausgestrahlt wird, und Einstrahlen desselben auf den Röntgenfilm, bis das erhaltene Mengenniveau IR1 des durchgelassenen Lichts nahe bei einem vorgegebenen Mengenniveau Imax an durchgelassenem Licht ist, ohne das vorgegebene Mengenniveau Imax an durchgelassenem Licht zu überschreiten;

Mittel zum Detektieren eines Bereiches des Bildes des Standardmaterials, in welchem Bereich ein Mengenniveau an durchgelassenem Licht, welches durch diesen Bereich durchgelassen wurde, eine vorgegebene Bedingung erfüllt;

erste Beurteilungsmittel zum Durchführen einer ersten Beurteilung, ob oder ob nicht eine Menge an durchgelassenem Licht, welche durch einen vorgegebenen geprüften Bereich des Röntgenfilmbildes der Knochenproben durchgelassen wird, in einem Mengenniveaubereich an durchgelassenem Licht liegt, welches durch den detektierten Bereich des Bildes des Standardmaterials durchgelassen wird;

eine zweite Beurteilungsvorrichtung zum Durchführen einer zweiten Beurteilung, ob oder ob nicht das Mengenniveau an durchgelassenem Licht, welches durch das Bild des Standardmaterials durchgelassen wurde, dem Mengenniveau an durchgelassenem Licht entspricht, welches durch den vorgegebenen geprüften Bereich des Bildes des Probenknochens durchgelassen wurde, in der Lage ist, ein Auflösungsvermögen zu erzielen, welche einer vorgegebenen Auflösung entspricht; und

eine zweite Vorrichtung zum anpassenden Ändern eines Mengenniveaus an einstrahlendem Licht, welches durch die Lichtquelle ausgestrahlt wird und welches auf den Röntgenfilm eingestrahlt wird, auf der Grundlage der zweiten Beurteilung.

5. Knochendatenmeßvorrichtung nach Anspruch 4, welche ferner umfaßt:

Mittel zur Durchführung einer Beurteilung, ob oder ob nicht ein Gradientenwert γ in der vorgegebenen geprüften Region des Bildes der Probenknochen gleich oder größer ist als ein vorgegebener Gradientenwert betreffend den Röntgenbildfilm.

6. Knochendatenmeßvorrichtung nach Anspruch 4, welche ferner umfaßt:

Bildanzeigemittel (52) zum Anzeigen des Bildes des Probenknochens, welches durch die Lesevorrichtung gelesen wurde;

Punkteingabemittel zum Eingeben eines Bezugspunktes, mit Bezug auf welchen das Lesen des Bildes des Probenknochens durchgeführt wird;

einen Referenzpunktspeicher zum Speichern der Referenzpunkteingabe durch die Punkteingabemittel; und

automatische Fördermittel zum Versehen des Röntgenfilms mit einer automatischen Zuführung, wenn der Röntgenbildfilm nach einer Anpassung des Mengenniveaus an einstrahlendem Licht wieder vermessen wird, um dadurch der Lesevorrichtung zu ermöglichen, daß die Bilder der Knochenproben des Standardmaterials eingelesen werden, welche durch das angepaßte Mengenniveau an einstrahlendem Licht beleuchtet werden; und

Mittel zum Eingeben eines neuen Referenzpunktes bezüglich des Bildes des Probenknochens auf der Basis des gespeicherten Bezugspunktes in den Bezugspunktspeicher.

7. Knochendatenmeßvorrichtung nach Anspruch 4, worin das Standardmaterial mit einer gradierten Dicke einen Aluminiumstufenkeil (11) umfaßt, welcher mit einer Mehrzahl von gleich gradierten Stufen versehen ist.

8. Knochendatenmeßvorrichtung nach Anspruch 4, worin die Lichtdetektiervorrichtung der Lesevorrichtung einen CCD- Bildsensor (23a) umfaßt, welcher eine Anordnung von einer Mehrzahl an CCD-Bausteinen aufweist, wobei jeder Baustein mindestens eine Mehrzahl an lichtabgeschirmten CCD-Elementen aufweist und eine Mehrzahl an tatsächlich sensitiven CCD-Elementen, und worin die Vorrichtung ferner eine Temperaturausgleichsvorrichtung umfaßt, um ein Ausgangssignal des CCD-Bildsensors zu kompensieren, wobei die Temperaturausgleichsvorrichtung umfaßt:

eine Meßkontrollvorrichtung erster Ordnung zum Messen eines Teils der elektrisch abgeschirmten Ausgangsspannung V&sub0; (I) bezüglich mindestens eines ausgewählten Bausteins des CCD-Bildsensors und einer elektrischen Ausgangsspannung V (X) zur Zeit der Belichtung bezüglich jedes der CCD-Elemente (X) des ausgewählten Bausteins des CCD-Bildsensors;

Kompensationsmittel erster Ordnung zum Berechnen einer elektrischen Kompensationsspannung erster Ordnung V1 (X) entsprechend dem Wert von [V (X) - V&sub0; (I)] zum Kompensieren der elektrischen abgeschirmten Ausgangsspannung des CCD-Bildsensors;

einen A/D-Wandler zur Durchführung einer A/D-Wandlung der elektrischen Kompensationsspannung V1 (X) erster Ordnung;

Meßkontrollmittel zweiter Ordnung zum Messen von elektrisch abgeschirmten Ausgangswerten erster Ordnung NV1&sub0; (X), welche erhalten werden, indem die CCD-Elemente des ausgewählten Bausteins nach dem A/D-Wandeln der elektrischen Kompensationsspannung erster Ordnung abgeschirmt werden, und eines Ausgangswertes erster Ordnung NV1&sub0; (X) zur Zeit der Belichtung, der erhalten wird, indem man die elektrische Kompensationsspannung erster Ordnung V1 (X) einer A/D-Wandlung unterzieht; und

Kompensationsmittel zweiter Ordnung zum Berechnen eines elektrischen Kompensationsausgangswertes zweiter Ordnung NV2 (X) als Ergebnis der Berechnung einer Gleichung, die definiert ist als

NV2 (X) = NV1 (X) - NV1&sub0; (X).

9. Knochendatenmeßvorrichtung nach Anspruch 8, worin die Lichtquelle eine bandartige LED-Lichtquelle (22a) umfaßt, welche oberhalb oder unterhalb einer Oberfläche des Röntgenbildfilms angeordnet ist.