JP2010154982A - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置および画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】医師による画像診断を容易にすること。
【解決手段】画像読み込み部３８ａは、再構成画像記憶部３７からボリュームデータ群を読み込み、骨領域特定部３８ｂは、造影前ボリュームデータから骨領域を特定し、骨除去データ生成部３８ｃは、造影ボリュームデータ群から骨領域を除去した骨除去造影ボリュームデータ群を生成し、血管芯線抽出部３８ｄは、コントラストデータから血管芯線を抽出する。そして、流動方向特定部３８ｅは、骨除去造影ボリュームデータ群の間で造影剤の濃度変化を算出することで流動方向を特定し、病巣部流出入血管特定部３８ｆは、病巣部に対する流入血管および流出血管を流動方向により特定し、表示画像生成部３８ｇは、流入血管および流出血管の方向を表す矢印を骨除去造影ボリュームデータから生成した画像と合成し、表示制御部３８ｈは、合成画像を表示部３２に表示するように制御する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置および画像処理装置に関する。

従来より、画像診断を行なう医師にとって有効な情報を提供するために、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置、ＣＴ；Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）により造影剤を投与した被検体を撮影して血管が強調された造影画像を生成することが行なわれている。

例えば、水溶性造影剤がボーラス静注された被検体にＸ線を照射して時系列に沿って撮影することで、Ｘ線ＣＴ装置は、血管内を流れる血液の血流動態を、血管内を流れる水溶性造影剤の濃度の経時的変化として観察することができる造影画像を時系列に沿って生成することができる。したがって、医師は、生成された時系列に沿った造影画像を参照して患部を流動する血液の様相を観察することにより、例えば、腫瘍の栄養血管や、動静脈奇形および動脈瘤などの血管病変を特定して治療方針を決定することができる。

また、一般的に被検体内の血管は骨に沿って所在することが多いため、生成された造影画像内には血流動態を観察するうえで阻害要因となる骨が含まれることが多い（例えば、頭部を撮影して生成された造影画像に含まれる頭蓋骨など）。このため、骨のＣＴ値を設定閾値として用い、生成された画像から設定閾値以上のＣＴ値を有する画素を取り除くことで、骨に対応する領域を除去した画像をモニタに表示する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１１８０１６号公報

ところで、上記した従来の技術は、医師による画像診断が必ずしも容易でないという課題があった。

すなわち、上記した従来の技術により、骨部分を含まない造影画像（例えば、肝臓の造影画像）をそのまま動画表示したり、骨部分を除去した頭部造影画像を動画表示したりすることで、医師は、患部を流動する血液の様相を観察することができる。しかし、腫瘍や血管病変の治療方針を決定するうえで重要となる血液の流れている方向（造影剤の流れている方向）の判定に関しては、モニタに表示された造影画像を参照する医師の主観的な判断に依存することとなる。

そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、血液の流れている方向を可視化することで、医師による画像診断を容易にすることが可能となるＸ線コンピュータ断層撮影装置および画像処理装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、造影剤が投与された被検体にＸ線を照射するとともに当該被検体を透過したＸ線を検出して時系列に沿った複数の造影画像データを生成し、生成した前記時系列に沿った複数の造影画像データを処理して所定の表示部に表示するＸ線コンピュータ断層撮影装置であって、前記複数の造影画像データにおける前記造影剤による染影領域から、当該複数の造影画像データ内における前記被検体の血管領域を抽出する血管領域抽出手段と、前記複数の造影画像データそれぞれの間で前記血管領域抽出手段によって抽出された前記血管領域における前記造影剤の濃度変化を算出して、当該血管領域における前記造影剤の時系列に沿った流動方向を特定する流動方向特定手段と、前記流動方向特定手段によって特定された前記流動方向を示す画像である方向表示画像を、前記複数の造影画像データそれぞれの血管領域に重畳して前記所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項５記載の本発明は、造影剤が投与された被検体を透過したＸ線を検出して生成された時系列に沿った複数の造影画像データを処理して所定の表示部に表示する画像処理装置であって、前記複数の造影画像データにおける前記造影剤による染影領域から、当該複数の造影画像データ内における前記被検体の血管領域を抽出する血管領域抽出手段と、前記複数の造影画像データそれぞれの間で前記血管領域抽出手段によって抽出された前記血管領域における前記造影剤の濃度変化を算出して、当該血管領域における前記造影剤の時系列に沿った流動方向を特定する流動方向特定手段と、前記流動方向特定手段によって特定された前記流動方向を示す画像である方向表示画像を、前記複数の造影画像データそれぞれの血管領域に重畳して前記所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項１または５記載の本発明によれば、血液の流れている方向を可視化することができ、医師による画像診断を容易にすることが可能となる。

以下に添付図面を参照して、この発明に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置および画像処理装置の実施例を詳細に説明する。なお、以下では、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置を、Ｘ線ＣＴ装置（ＣＴ；Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）と省略して記述する。また、以下では、本発明をＸ線ＣＴ装置に適用した場合について説明する。

まず、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置は、架台装置１０と、寝台装置２０と、コンソール装置３０とを備える。

架台装置１０は、被検体ＰにＸ線を照射して投影データを収集する装置であり、高電圧発生部１１と、Ｘ線管１２と、Ｘ線検出器１３と、データ収集部１４と、回転フレーム１５と、架台駆動部１６とを有する。

回転フレーム１５は、Ｘ線管１２とＸ線検出器１３とを被検体Ｐを挟んで対向するように支持し、後述する架台駆動部１６によって被検体Ｐを中心した円軌道にて高速に回転する円環状のフレームである。

Ｘ線管１２は、後述する高電圧発生部１１により供給される高電圧により被検体Ｐの体軸方向（図１に示すＺ軸方向）に沿って円錐状の広がりを有するＸ線ビーム（コーンビーム）を発生する真空管であり、回転フレーム１５の回転にともなって、コーンビームを被検体Ｐに対して照射する。

Ｘ線検出器１３は、被検体Ｐを透過したＸ線の強度分布を示すＸ線強度分布データを検出する２次元アレイ型検出器であり、複数チャンネル方向（図１に示すＹ軸方向）に分割されたＸ線検出素子が被検体Ｐの体軸方向（図１に示すＺ軸方向）に沿って複数列（例えば、２５６列）配列されている。

データ収集部１４は、Ｘ線検出器１３により検出されたＸ線強度分布データに対して、増幅処理やＡ／Ｄ変換処理などを行なって２次元投影データを生成し、生成した２次元投影データを後述するコンソール装置３０に送信する。

高電圧発生部１１は、Ｘ線管１２に高電圧を供給する装置であり、架台駆動部１６は、回転フレーム１５を回転駆動させることによって、被検体Ｐを中心とした円軌道上でＸ線管１２とＸ線検出器１３とを旋回させる。

寝台装置２０は、被検体Ｐを載せる装置であり、天板２２と、寝台駆動装置２１とを有する。天板２２は、被検体Ｐが載置される板であり、寝台駆動装置２１は、回転フレーム１５の回転移動時において、天板２２をＺ軸方向へ移動することにより、被検体Ｐを回転フレーム１５内に移動させる。

コンソール装置３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置の操作指示を受け付けるとともに、架台装置１０によって収集された２次元投影データから被検体Ｐの内部形態を表す３次元再構成画像（ボリュームデータ）を生成し、生成したボリュームデータを処理して操作者に表示する装置であり、図１に示すように、入力部３１と、表示部３２と、スキャン制御部３３と、前処理部３４と、投影データ記憶部３５と、画像再構成処理部３６と、再構成画像記憶部３７と、画像表示処理部３８と、システム制御部３９とを備える。

入力部３１は、Ｘ線ＣＴ装置に対する操作者からの指示の入力に用いられるマウスやキーボードなどを備え、特に本発明に密接に関連するものとしては、撮影開始要求や、画像表示要求などを操作者から受け付けて入力する。

例えば、入力部３１は、天板２２を移動させた後に被検体Ｐの位置を固定したままで回転フレーム１５を１回転させて撮影を行なうコンベンショナルスキャンにより、水溶性造影剤投与前の被検体Ｐの頭部を撮影し、そののち、同じ位置で回転フレーム１５を連続して回転させて撮影を行なう連続式のコンベンショナルスキャンを行なうことで、水溶性造影剤がボーラス静注された被検体Ｐの頭部を時系列に沿って撮影するといった撮影開始要求を受け付ける。

また、入力部３１は、後述する画像再構成処理部３６により生成されたボリュームデータを３次元的に表示するために後述する画像表示処理部３８において、例えば、ＳＶＲ（Ｓｈａｄｅｄ Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）法によりレンダリング画像を生成したうえで表示するといった画像表示要求を受け付ける。

また、入力部３１は、画像表示要求として、例えば、後述する画像再構成処理部３６により生成された時系列に沿った複数のボリュームデータから操作者から指定されたボリュームデータのＳＶＲ画像を後述する画像表示処理部３８により生成したうえで静止画を表示するといった設定も受け付ける。

なお、入力部３１は、後述する画像表示処理部３８による処理対象となるボリュームデータを指定するための付帯情報も画像表示要求とともに操作者から受け付けるが、これについては後に詳述する。

表示部３２は、入力部３１を介した操作者からの指示を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、画像表示処理部３８により生成された画像を表示したりするためのモニタを備える。

システム制御部３９は、架台装置１０、寝台装置２０およびコンソール装置３０の動作を制御することによって、Ｘ線ＣＴ装置の全体制御を行う。すなわち、システム制御部３９は、入力部３１にて入力された操作者の指示に基づいて、スキャン制御部３３を制御することで、架台装置１０にて投影データを収集する。

また、システム制御部３９は、前処理部３４、投影データ記憶部３５、画像再構成処理部３６を制御することで、画像再構成における処理全体を制御する。

また、システム制御部３９は、画像表示処理部３８を制御することで、表示部３２のモニタにて、画像を表示するように制御する。

スキャン制御部３３は、入力部３１を介して操作者の指示を受け付けたシステム制御部３９による制御のもと、高電圧発生部１１、架台駆動部１６、データ収集部１４、寝台駆動装置２１の動作を制御することにより、架台装置１０における投影データの収集を制御する。

すなわち、スキャン制御部３３は、寝台駆動装置２１を駆動させて天板２２上に横たわった被検体Ｐを回転フレーム１５の内部空間に移動したうえで、架台駆動部１６を駆動させて回転フレーム１５を回転させながら高電圧発生部１１から高電圧を発生させることにより円軌道にてＸ線管１２からコーンビームを水溶性造影剤投与前の被検体Ｐに対して照射するコンベンショナルスキャンを実行させる。

また、スキャン制御部３３は、コンベンショナルスキャン実行時と同じ位置で、架台駆動部１６を駆動させて回転フレーム１５を連続回転させながら高電圧発生部１１から高電圧を発生させることにより円軌道にてＸ線管１２からコーンビームを水溶性造影剤がボーラス静注された被検体Ｐに対して連続照射する連続式のコンベンショナルスキャンを実行させる。

前処理部３４は、データ収集部１４によって生成された投影データに対して、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正などの補正処理を行なう。

すなわち、前処理部３４は、造影剤投与前のコンベンショナルスキャン実行時においてデータ収集部１４によって生成された造影剤投与前の投影データ群、および、造影剤投与後の連続式なコンベンショナルスキャン実行時においてデータ収集部１４によって生成された造影剤投与後の時系列に沿った複数の投影データ群に対して補正処理を行なう。

投影データ記憶部３５は、前処理部３４によって補正処理された造影剤投与前の投影データ群および造影剤投与後の時系列に沿った複数の投影データ群を記憶する。

画像再構成処理部３６は、投影データ記憶部３５から補正処理された造影剤投与前の投影データ群および造影剤投与後の時系列に沿った投影データ群を読み出し、読み出した投影データ群に対して画像再構成処理を行なうことでボリュームデータを再構成する。

すなわち、画像再構成処理部３６は、補正処理された造影剤投与前の投影データ群から造影前ボリュームデータを生成する。

また、画像再構成処理部３６は、補正処理された造影剤投与後の時系列に沿った複数の投影データ群から、造影剤の濃度の経時的変化を示す時系列に沿った複数の造影ボリュームデータを生成する。なお、以下では、時系列に沿った複数の造影ボリュームデータのことを、単に、ダイナミックデータと記載する場合がある。

再構成画像記憶部３７は、画像再構成処理部３６によって生成された造影前ボリュームデータおよびダイナミックデータを記憶する。なお、再構成画像記憶部３７は、造影前ボリュームデータおよびダイナミックデータを記憶する際に、付帯情報を対応付けて記憶する。

例えば、再構成画像記憶部３７は、撮影開始要求とともに操作者から入力部３１を介して入力された付帯情報として、被検体Ｐを一意に特定するための患者ＩＤや、被検体Ｐを撮影することで行なわれる検査内容（例えば、頭部血管検査）を一意に特定するための検査ＩＤを、造影前ボリュームデータおよびダイナミックデータに対応付けて記憶する。

さらに、再構成画像記憶部３７は、造影前ボリュームデータの付帯情報として、「造影剤投与前の投影データ群」の収集時刻を記憶する。また、再構成画像記憶部３７は、ダイナミックデータを構成する造影ボリュームデータそれぞれの付帯情報として、「複数の造影剤投与後の投影データ群」それぞれの収集時刻を記憶する。

ここで、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置は、生成した時系列に沿った複数の造影ボリュームデータを表示部３２のモニタに表示する場合に、以下で詳述する画像表示処理部３８の処理により、血液の流れている方向を可視化することで、医師による画像診断を容易することが可能となることに主たる特徴がある。

この主たる特徴について、図２〜図８を用いて説明する。図２は、画像表示処理部の構成を説明するための図であり、図３は、画像読み込み部を説明するための図であり、図４は、血管芯線抽出部を説明するための図であり、図５および図６は、流動方向特定部を説明するための図であり、図７は、病巣部流出入血管特定部を説明するための図であり、図８は、表示画像生成部を説明するための図である。

図２に示すように、画像表示処理部３８は、画像読み込み部３８ａと、骨領域特定部３８ｂと、骨除去データ生成部３８ｃと、血管芯線抽出部３８ｄと、流動方向特定部３８ｅと、病巣部流出入血管特定部３８ｆと、表示画像生成部３８ｇと、表示制御部３８ｈと、画像記憶部３８ｉとを備える。

ここで、骨領域特定部３８ｂおよび骨除去データ生成部３８ｃは、特許請求の範囲に記載の「骨除去画像データ生成手段」に対応し、血管芯線抽出部３８ｄは、同じく「血管領域抽出手段」に対応し、流動方向特定部３８ｅは、同じく「流動方向特定手段」に対応し、病巣部流出入血管特定部３８ｆは、同じく「関心領域流出入血管特定手段」に対応し、表示画像生成部３８ｇおよび表示制御部３８ｈは、同じく「表示制御手段」に対応する。

画像読み込み部３８ａは、画像表示要求とともに、入力部３１を介して入力された付帯情報としての患者ＩＤおよび検査ＩＤを、システム制御部３９を介して取得し、再構成画像記憶部３７から取得した患者ＩＤ及び検査ＩＤが対応付けられているボリュームデータ群を読み込んで、画像記憶部３８ｉに格納する。

例えば、画像読み込み部３８ａは、図３に示すように、取得した「患者ＩＤ：Ａ、検査ＩＤ：Ｂ」が対応付けられているボリュームデータ群として、「時刻：ｔ０」が収集時刻としてさらに対応付けられている造影前ボリュームデータと、「時刻：ｔ１」〜「時刻：ｔｎ」がそれぞれ収集時刻としてさらに対応付けられている「造影ボリュームデータ１」〜「造影ボリュームデータｎ」からなるダイナミックデータとを、再構成画像記憶部３７から読み込んで、画像記憶部３８ｉに格納する。

図２に戻って、骨領域特定部３８ｂは、画像記憶部３８ｉから造影前ボリュームデータを読み出して、造影前ボリュームデータを構成する画素のうち、骨のＣＴ値に対応するＣＴ値（例えば、８００〜１０００）を有する画素の領域を、骨領域として特定し、骨領域の座標を位置情報として抽出する。

骨除去データ生成部３８ｃは、画像記憶部３８ｉからダイナミックデータを読み出して、骨領域特定部３８ｂによって特定された骨領域を用いて、複数の造影ボリュームデータそれぞれと造影前ボリュームデータとの位置合わせを、例えば、画像相関により行なう。

そして、骨除去データ生成部３８ｃは、造影前ボリュームデータとの位置合わせが行なわれた複数の造影ボリュームデータそれぞれから、骨領域特定部３８ｂによって抽出された骨領域の座標を有する領域の画素を除去することで、骨領域を除去した複数の骨除去造影ボリュームデータを生成し、生成した複数の骨除去造影ボリュームデータを画像記憶部３８ｉに格納する。

例えば、骨除去データ生成部３８ｃは、「造影ボリュームデータ１」〜「造影ボリュームデータｎ」から、「骨除去造影ボリュームデータ１」〜「骨除去造影ボリュームデータｎ」を生成して、画像記憶部３８ｉに格納する。なお、「造影ボリュームデータ１」〜「造影ボリュームデータｎ」すべての間で位置合わせが行なわれていることから、「骨除去造影ボリュームデータ１」〜「骨除去造影ボリュームデータｎ」すべての間でも、位置合わせ済みとなっている。

なお、骨除去データ生成部３８ｃは、造影前ボリュームデータからも、骨領域を除去した骨除去造影前ボリュームデータを生成して、生成した骨除去造影前ボリュームデータを画像記憶部３８ｉに格納する。

血管芯線抽出部３８ｄは、骨除去データ生成部３８ｃによって生成された複数の骨除去造影ボリュームデータを画像記憶部３８ｉから読み込んで、読み込んだ複数の骨除去造影ボリュームデータにおける造影剤による染影領域から、これら複数の骨除去造影ボリュームデータに描出されている被検体Ｐの血管領域を抽出し、さらに抽出した血管領域において血管芯線を抽出する。

まず、血管芯線抽出部３８ｄは、図４の（Ａ）に示すように、「骨除去造影ボリュームデータ１」〜「骨除去造影ボリュームデータｎ」から、すべての血管が造影剤により強調されたコントラストデータを生成する。

例えば、血管芯線抽出部３８ｄは、「骨除去造影ボリュームデータ１」〜「骨除去造影ボリュームデータｎ」から、同じ座標にある画素ごとにＣＴ値の平均値を算出し、算出した各平均値を各画素に当てはめた新たなボリュームデータを生成することで、コントラストデータを生成する。あるいは、血管芯線抽出部３８ｄは、「骨除去造影ボリュームデータ１」〜「骨除去造影ボリュームデータｎ」のうち、画素すべてのＣＴ値を積算した値が最も高い骨除去造影ボリュームデータを、コントラストデータとする。

そして、血管芯線抽出部３８ｄは、図４の（Ａ）に示すように、生成したコントラストデータにおいて、所定の閾値以上のＣＴ値を有する画素の領域を血管領域として抽出する。

そして、血管芯線抽出部３８ｄは、図４の（Ｂ）に示すように、抽出した血管領域において、血管の中心を通る血管芯線を、血液の流動経路として抽出する。

なお、血管芯線抽出部３８ｄは、抽出した血管芯線の位置情報（座標）を、「骨除去造影ボリュームデータ１」〜「骨除去造影ボリュームデータｎ」および「骨除去造影前ボリュームデータ」のすべてに対して対応付けて画像記憶部３８ｉに格納する。

図２に戻って、流動方向特定部３８ｅは、骨除去データ生成部３８ｃによって生成された複数の骨除去造影ボリュームデータそれぞれの間で血管芯線抽出部３８ｄによって抽出された血管芯線における造影剤の濃度変化を算出して、当該血管芯線における造影剤の時系列に沿った流動方向を血液の時系列に沿った流動方向として特定する。

具体的には、流動方向特定部３８ｅは、まず、図５の（Ａ）に示すように、画像記憶部３８ｉから「骨除去造影前ボリュームデータ」および「骨除去造影ボリュームデータ１」を読み出し、「骨除去造影前ボリュームデータ」の血管芯線のＣＴ値と「骨除去造影ボリュームデータ１」」の血管芯線のＣＴ値とを比較して、「骨除去造影ボリュームデータ１」の血管芯線にてＣＴ値が最初に上昇している部分を、流動方向の特定処理を行なう開始点として決定する。

そして、流動方向特定部３８ｅは、骨除去造影ボリュームデータ間でコントラスト差を解析するための差分データを生成する。具体的には、流動方向特定部３８ｅは、図５の（Ｂ）に示すように、「骨除去造影ボリュームデータ１」と「骨除去造影ボリュームデータ２」との間で差分データ１を生成し、「骨除去造影ボリュームデータ２」と「骨除去造影ボリュームデータ３」との間で差分データ２を生成する。このようにして、流動方向特定部３８ｅは、時間軸の前後の骨除去造影ボリュームデータ間で差分データを生成する。

そして、流動方向特定部３８ｅは、生成した差分データそれぞれにおいて血管芯線に沿ったＣＴ値の変化、すなわち、造影剤の濃度勾配を算出する。

例えば、流動方向特定部３８ｅは、図６に示すように、上述した開始点から差分データ１の血管芯線に沿ってＣＴ値の取得を開始し、取得したＣＴ値が予め設定された最終地点判定用閾値以下となった位置を、「時刻：ｔ１」から「時刻：ｔ２」の間で造影剤が到達した最終地点として判定する。そして、開始点から最終地点までに取得したＣＴ値の勾配におけるピーク地点の位置情報を算出する。

さらに、流動方向特定部３８ｅは、図６に示すように、差分データ１にて最終地点として判定された点を開始点として差分データ２の血管芯線に沿ってＣＴ値の取得を開始し、取得したＣＴ値が最終地点判定用閾値以下となった位置を、「時刻：ｔ２」から「時刻：ｔ３」の間で造影剤が到達した最終地点として判定する。そして、開始点から最終地点までに取得したＣＴ値の勾配におけるピーク地点の位置情報を算出する。

このようにして、流動方向特定部３８ｅは、差分データ３のピーク地点の位置情報、差分データ４のピーク地点の位置情報といったように、生成したすべての差分データのピーク地点の位置情報を算出し、血管芯線に沿ったピーク地点の時系列に沿った移動方向を、図６に示すように、造影剤の時系列に沿った流動方向、すなわち、血液の時系列に沿った流動方向として特定する。なお、流動方向特定部３８ｅは、流動方向とともに、差分データそれぞれにて判定された開始点、ピーク地点および最終地点の位置情報（座標）と時間情報（例えば、「時刻：ｔ２」から「時刻：ｔ３」など）とを流動方向の付帯情報として、画像記憶部３８ｉに格納する。

図２に戻って、病巣部流出入血管特定部３８ｆは、流動方向特定部３８ｅによって特定された流動方向を用いて、骨除去造影ボリュームデータにおいて設定された関心領域としての病巣部に向かって造影剤が流入している血管である病巣部流入血管、および病巣部から造影剤が流出している血管である病巣部流出血管を特定する。

例えば、病巣部流出入血管特定部３８ｆは、「骨除去造影前ボリュームデータ」、「骨除去造影ボリュームデータ１」〜「骨除去造影ボリュームデータｎ」のいずれか、もしくは、血管芯線を抽出するために用いた「コントラストデータ」を、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）により解析し、腫瘍の栄養血管や、動静脈奇形および動脈瘤などの血管病変などの病巣部を、ボリュームデータ内に設定する。

そして、病巣部流出入血管特定部３８ｆは、図７に示すように、流動方向特定部３８ｅによって特定された流動方向を用いて、ボリュームデータ内に設定した病巣部に向かって造影剤（血液）が流入している血管である病巣部流入血管、および病巣部から造影剤（血液）が流出している血管である病巣部流出血管を特定する。

図２に戻って、表示画像生成部３８ｇは、表示部３２のモニタにて表示される画像を生成する。なお、以下では、操作者から、入力部３１を介して、「骨除去造影ボリュームデータ１」〜「骨除去造影ボリュームデータｎ」のうち「骨除去造影ボリュームデータｎ」のＳＶＲ画像を静止画にて表示する要求が入力された場合について説明する。

すなわち、表示画像生成部３８ｇは、「骨除去造影ボリュームデータｎ」のＳＶＲ画像を生成し、さらに、病巣部流出入血管特定部３８ｆによって特定された病巣部流入血管および病巣部流出血管の血流方向を表す画像として矢印を、生成したＳＶＲ画像の血管領域と重畳して合成する。

なお、表示画像生成部３８ｇは、病巣部流入血管および病巣部流出血管の病巣部に対する流出入時期に応じて、矢印の色調を変化させたうえで、生成したＳＶＲ画像の血管領域と重畳して合成する。

例えば、表示画像生成部３８ｇは、図８に示すように、設定された病巣部である動静脈奇形に対して流入している３つの血管部分それぞれにおいて、動静脈奇形に向かって血液が流れていることを示す矢印を、「骨除去造影ボリュームデータｎ」のレンダリング画像（ＳＶＲ画像）に重畳して合成する。

さらに、表示画像生成部３８ｇは、図８に示すように、動静脈奇形に対して流入している３つの血管部分における流動方向の付帯情報を参照して、流入時期が遅いほど矢印の濃さが濃くなるように矢印の色調を変化させたうえで、「骨除去造影ボリュームデータｎ」のレンダリング画像（ＳＶＲ画像）に重畳して合成する。

図２に戻って、表示制御部３８ｈは、表示画像生成部３８ｇによって生成された画像（合成画像）を、表示部３２のモニタに表示するように制御する。

そして、医師は、モニタに表示された合成画像にて提供された血流の流動方向を参照しながら、画像診断を行なう。

なお、本実施例では、流動方向特定部３８ｅによって特定された流動方向のうち、病巣部を対象とした流動方向のみを矢印にて表示する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、流動方向特定部３８ｅによって特定された流動方向すべてを矢印にて表示する場合であってもよい。

また、本実施例では、３次元的に表示するためのレンダリング画像を指定されたボリュームデータのみから生成して、血流方向を示す矢印を重畳合成したうえで静止画を表示する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数のレンダリング画像を時系列に沿ったボリュームデータすべてから生成して、血流方向を示す矢印を重畳合成したうえで動画表示する場合であってもよい。

また、本実施例では、流動方向特定部３８ｅによる処理ののちにＣＡＤによる病巣部の設定を行なう場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、骨除去データ生成部３８ｃによる処理ののちにＣＡＤによる病巣部の設定を行なう場合であってもよい。

また、本実施例では、病巣部がＣＡＤにより自動的に設定される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、病巣部が操作者により手動で設定される場合であってもよい。

例えば、システム制御部３９は、骨除去データ生成部３８ｃによる処理ののちに、表示画像生成部３８ｇによってレンダリング画像を生成し、表示制御部３８ｈによりレンダリング画像を表示部３２のモニタにて表示するように制御する。そして、レンダリング画像を参照した操作者は、入力部３１のマウスを用いて関心領域としての病巣部を設定し、設定された病巣部の情報を用いて、病巣部流出入血管特定部３８ｆは、流入血管および流出血管を特定する。このようにして、病巣部が操作者により手動で設定される場合であってもよい。

また、流動方向特定部３８ｅによって特定された流動方向すべてが矢印にて表示されたレンダリング画像を参照した操作者が病巣部を設定する場合であってもよい。その場合、病巣部流出入血管特定部３８ｆによって病巣部に対する流入血管および流出血管が特定されたうえで、病巣部を対象とした流動方向のみが矢印にて示されたレンダリング画像が表示される。

また、本実施例では、撮影開始要求と画像表示要求とが連続して操作者から入力される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｘ線ＣＴ装置を操作する技師から入力された撮影開始要求を契機とする一連の処理によって再構成画像記憶部３７にボリュームデータ群が格納された時点で一旦処理を終了したのち、診断を行なう医師から入力された画像表示要求を契機とする画像表示処理部３８の処理が開始される場合であってもよい。

続いて、図９を用いて、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の処理の流れについて説明する。図９は、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の処理を説明するための図である。なお、以下では、撮影開始要求の入力を契機とする一連の処理によって画像再構成記憶部３７に造影前ボリュームデータとダイナミックデータとからなるボリュームデータ群が格納されたのちの処理について図９を用いて説明する。

図９に示すように、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置は、入力部３１を介して患者ＩＤおよび検査ＩＤとともに画像表示要求を受け付けると（ステップＳ９０１肯定）、画像読み込み部３８ａは、患者ＩＤおよび検査ＩＤに基づいて、再構成画像記憶部３７から該当するボリュームデータ群（造影前ボリュームデータとダイナミックデータ）を読み込む（ステップＳ９０２）。

そして、骨領域特定部３８ｂは、造影前ボリュームデータから骨領域を特定し、骨除去データ生成部３８ｃは、造影ボリュームデータ群から骨領域特定部３８ｂが抽出した骨領域の座標を有する領域を除去することで、骨除去造影ボリュームデータ群を生成する（ステップＳ９０３）。

そののち、血管芯線抽出部３８ｄは、骨除去造影ボリュームデータ群からコントラストデータを生成し、生成したコントラストデータから血管領域を抽出して、さらに血管芯線を抽出する（ステップＳ９０４）。

続いて、流動方向特定部３８ｅは、骨除去データ生成部３８ｃによって生成された骨除去造影ボリュームデータ群の間で差分データを生成し、生成した差分データそれぞれにおいて、血管芯線抽出部３８ｄによって抽出された血管芯線における造影剤の濃度変化を算出することで血液の時系列に沿った流動方向を特定する（ステップＳ９０５）。

そして、病巣部流出入血管特定部３８ｆは、骨除去造影ボリュームデータにおいて設定した関心領域としての病巣部に対する流入血管および流出血管を、流動方向特定部３８ｅによって特定された流動方向を用いて特定する（ステップＳ９０６）。

そののち、表示画像生成部３８ｇは、指定された骨除去造影ボリュームデータのレンダリング画像を生成し（ステップＳ９０７）、病巣部流出入血管特定部３８ｆによって特定された流入血管および流出血管の血流方向を表す矢印を、生成したレンダリング画像と合成する（ステップＳ９０８）。なお、この際、表示画像生成部３８ｇは、流入血管および流出血管の病巣部に対する流出入時期に応じて、矢印の色調を変化させる。

そして、表示制御部３８ｈは、表示画像生成部３８ｇが生成した合成画像を、表示部３２のモニタに表示するように制御して（ステップＳ９０９）、処理を終了する。

上述してきたように、本実施例では、画像読み込み部３８ａは、患者ＩＤおよび検査ＩＤに基づいて、再構成画像記憶部３７から該当するボリュームデータ群（造影前ボリュームデータとダイナミックデータ）を読み込み、骨領域特定部３８ｂは、造影前ボリュームデータから骨領域を特定し、骨除去データ生成部３８ｃは、造影ボリュームデータ群から骨領域特定部３８ｂが抽出した骨領域の座標を有する領域を除去することで、骨除去造影ボリュームデータ群を生成する。血管芯線抽出部３８ｄは、骨除去造影ボリュームデータ群からコントラストデータを生成し、生成したコントラストデータから血管領域を抽出して、さらに血管芯線を抽出する。

そして、流動方向特定部３８ｅは、骨除去データ生成部３８ｃによって生成された骨除去造影ボリュームデータ群の間で差分データを生成し、生成した差分データそれぞれにおいて、血管芯線抽出部３８ｄによって抽出された血管芯線における造影剤の濃度変化を算出することで血液の時系列に沿った流動方向を特定する。

そして、病巣部流出入血管特定部３８ｆは、骨除去造影ボリュームデータにおいて設定された関心領域としての病巣部に対する流入血管および流出血管を、流動方向特定部３８ｅによって特定された流動方向を用いて特定し、表示画像生成部３８ｇは、骨除去造影ボリュームデータのレンダリング画像を生成し、病巣部流出入血管特定部３８ｆによって特定された流入血管および流出血管の血流方向を表す矢印を、生成したレンダリング画像と合成し、表示制御部３８ｈは、表示画像生成部３８ｇが生成した合成画像を、表示部３２のモニタに表示するように制御するので、血液の流れている方向を可視化することができ、医師による画像診断を容易にすることが可能となる。

また、診断対象となる病巣部に流入している血管や病巣部から流出している血管を把握することが容易になるので、医師による治療方針の決定を容易にすることが可能となる。

また、流入血管および流出血管の病巣部に対する流出入時期に応じて、矢印の色調を変化させるので、病巣部に対する血液の流路を把握することができ、医師による画像診断をより容易にすることが可能となる。

なお、上述した実施例では、画像読み込み部３８ａによって読みこまれたボリュームデータ群から骨領域を除去したのちに、流動方向を示す矢印とレンダリング画像とが重畳された合成画像を生成して表示する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、肝臓を対象とした検査の場合、骨が写しこまれる可能性が低いことから、骨領域特定部３８ｂおよび骨除去データ生成部３８ｃによる処理を省略して、画像読み込み部３８ａによって読みこまれたボリュームデータ群を対象とした血管芯線抽出部３８ｄによる処理を開始して、流動方向を示す矢印とレンダリング画像とが重畳された合成画像を生成して表示する場合であってもよい。

また、上述した実施例では、血管芯線に沿ったＣＴ値の勾配から、流動方向を特定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、血管芯線に沿ったＣＴ値の勾配から、流動方向の特定とともに、血流量を推定する場合であってもよい。すなわち、血管芯線に沿った差分データのＣＴ値をプロットしたグラフから、単位時間当たりの造影剤の流量を算出することで、単位時間当たりの血液の流量を推定する場合であってもよい。このようにして推定された血流量の情報は、例えば、矢印の太さに反映させることで、画像診断を行なう医師に対して表示することができる。

また、上述した実施例では、ＳＶＲ法によって生成されたレンダリング画像を、流動方向を示す矢印とともに表示する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｆｏｒｍａｔ）法や、ＭＩＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法などの手法によって生成されたレンダリング画像を、流動方向を示す矢印とともに表示する場合であってもよい。

また、上述した実施例では、コンベンショナルスキャンによって造影前ボリュームデータおよびダイナミックデータを生成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ヘリカルスキャンによって造影前ボリュームデータおよびダイナミックデータを生成する場合であってもよい。また、心電同期法においてハーフ再構成やフル再構成によって心臓の造影前ボリュームデータおよびダイナミックデータを生成する場合であってもよい。

また、上述した実施例では、Ｘ線ＣＴ装置にて流動方向を可視化した画像を表示する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｘ線ＣＴ装置によって生成されたデータを管理するＰＡＣＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）のデータベースや、Ｘ線ＣＴ装置によって生成されたデータが添付された電子カルテを管理する電子カルテシステムのデータベースなどから、ボリュームデータ群を読み込んで、上述した画像表示処理部３８による処理を実行する画像表示装置にて流動方向を可視化した画像を表示する場合であってもよい。

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

以上のように、本発明に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置および画像処理装置は、時系列に沿った複数の造影画像データを処理して所定の表示部に表示する場合に有用であり、特に、医師による画像診断を容易にすることに適する。

本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の構成を説明するための図である。 画像表示処理部の構成を説明するための図である。 画像読み込み部を説明するための図である。 血管芯線抽出部を説明するための図である。 流動方向特定部を説明するための図である。 流動方向特定部を説明するための図である。 病巣部流出入血管特定部を説明するための図である。 表示画像生成部を説明するための図である。 本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の処理を説明するための図である。

符号の説明

１０ 架台装置
１１ 高電圧発生部
１２ Ｘ線管
１３ Ｘ線検出器
１４ データ収集部
１５ 回転フレーム
１６ 架台駆動部
２０ 寝台装置
２１ 寝台駆動装置
２２ 天板
３０ コンソール装置
３１ 入力部
３２ 表示部
３３ スキャン制御部
３４ 前処理部
３５ 投影データ記憶部
３６ 画像再構成処理部
３７ 再構成画像記憶部
３８ 画像表示処理部
３８ａ 画像読み込み部
３８ｂ 骨領域特定部
３８ｃ 骨除去データ生成部
３８ｄ 血管芯線抽出部
３８ｅ 流動方向特定部
３８ｆ 病巣部流出入血管特定部
３８ｇ 表示画像生成部
３８ｈ 表示制御部
３８ｉ 画像記憶部
３９ システム制御部

Claims (6)

1. 造影剤が投与された被検体にＸ線を照射するとともに当該被検体を透過したＸ線を検出して時系列に沿った複数の造影画像データを生成し、生成した前記時系列に沿った複数の造影画像データを処理して所定の表示部に表示するＸ線コンピュータ断層撮影装置であって、
   前記複数の造影画像データにおける前記造影剤による染影領域から、当該複数の造影画像データ内における前記被検体の血管領域を抽出する血管領域抽出手段と、
   前記複数の造影画像データそれぞれの間で前記血管領域抽出手段によって抽出された前記血管領域における前記造影剤の濃度変化を算出して、当該血管領域における前記造影剤の時系列に沿った流動方向を特定する流動方向特定手段と、
   前記流動方向特定手段によって特定された前記流動方向を示す画像である方向表示画像を、前記複数の造影画像データそれぞれの血管領域に重畳して前記所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、
   を備えたことを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
2. 前記流動方向特定手段によって特定された前記造影剤の時系列に沿った流動方向を用いて、前記複数の造影画像データにおける関心領域に対して前記造影剤が流入している血管である関心領域流入血管および当該関心領域から前記造影剤が流出している血管である関心領域流出血管を特定する関心領域流出入血管特定手段をさらに備え、
   前記表示制御手段は、前記関心領域流出入血管特定手段によって特定された前記関心領域流入血管および前記関心領域流出血管の前記方向表示画像を、前記複数の造影画像データそれぞれの血管領域に重畳して前記所定の表示部に表示するように制御することを特徴とする請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
3. 前記表示制御手段は、前記関心領域流出入血管特定手段によって特定された前記関心領域流入血管および前記関心領域流出血管における前記造影剤の流出入時期に応じて前記方向表示画像の色調を変化させて前記所定の表示部に表示するように制御することを特徴とする請求項２に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
4. 前記造影剤が前記被検体に投与される前に生成した画像データである造影前画像データから抽出した骨領域の位置情報を用いて、当該造影前画像データおよび前記複数の造影画像データそれぞれから骨領域を除去した複数の骨除去画像データを生成する骨除去画像データ生成手段をさらに備え、
   前記血管領域抽出手段による前記血管領域の抽出処理、前記流動方向特定手段による前記造影剤の時系列に沿った流動方向の特定処理および前記表示制御手段による前記方向表示画像が重畳される表示制御処理の処理対象は、前記骨除去画像データ生成手段によって生成された前記複数の骨除去画像データであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
5. 前記関心領域流出入血管特定手段は、前記骨除去画像データ生成手段によって生成された前記複数の骨除去画像データにおける関心領域に対する前記関心領域流入血管および前記関心領域流出血管を特定することを特徴とする請求項２または３に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
6. 造影剤が投与された被検体を透過したＸ線を検出して生成された時系列に沿った複数の造影画像データを処理して所定の表示部に表示する画像処理装置であって、
   前記複数の造影画像データにおける前記造影剤による染影領域から、当該複数の造影画像データ内における前記被検体の血管領域を抽出する血管領域抽出手段と、
   前記複数の造影画像データそれぞれの間で前記血管領域抽出手段によって抽出された前記血管領域における前記造影剤の濃度変化を算出して、当該血管領域における前記造影剤の時系列に沿った流動方向を特定する流動方向特定手段と、
   前記流動方向特定手段によって特定された前記流動方向を示す画像である方向表示画像を、前記複数の造影画像データそれぞれの血管領域に重畳して前記所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像処理装置。

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