JP2012000323A - 3d image forming apparatus, 3d image forming program and 3d image forming method - Google Patents

3d image forming apparatus, 3d image forming program and 3d image forming method Download PDF

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学 木下
Takeo Nishida
武生 西田
Toshiki Yoshimine
俊樹 吉峰
Toshiyuki Fujinaka
俊之 藤中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate a 3D image data for three-dimensionally showing the distribution of the movement of blood vessels.SOLUTION: An image acquiring section 42 chronologically acquires 3D image data three-dimensionally showing the structure of the body of a subject to which an angiography agent is prescribed in linkage with the acquisition of electrocardiogram waveform data by an electrocardiogram waveform acquiring section 41. An extracting section 43 extracts regions indicating the blood vessels on the basis of voxel values for each of a plurality of 3D image data acquired by the image acquiring section 42 at one pulse cycle indicated by the electrocardiogram waveform data to extract 3D blood vessel image data. A distribution image generating section 44 generates movement distribution image data for three-dimensionally indicating the movement distribution of the blood vessels by superimposing the 3D blood vessel image data generated by the extracting section 43.

Description

本発明は、X線CT装置等を用いて撮影された血管の3次元画像データを処理する技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for processing three-dimensional image data of a blood vessel imaged using an X-ray CT apparatus or the like.

脳の血管の動脈硬化の進行度の推定や脳動脈瘤の壁の破裂を推定することは、脳血管障害に携わる医師等にとっては、最も重要な関心事の一つである。近年、CTスキャンやMRI等の発達により、脳の血管の内部構造を3次元画像で表示することが可能となっており、従来、医師等は、この3次元画像を目視して、動脈硬化の進行度や脳動脈瘤の壁の破裂予測を推定していた。このような推定は、医師の経験や勘に頼ることが多く、経験の浅い医師にとっては困難であった。3次元画像に基づいて血管の各部位の動き、つまり、血管の動きの分布を定量的に示すことができれば、このような推定を容易に行うことが可能であるが、従来、3次元画像に基づいて血管の動きの分布を定量的に示すことは全く行われていなかった。   Estimating the degree of progression of cerebral vascular arteriosclerosis and rupture of the wall of a cerebral aneurysm is one of the most important concerns for doctors involved in cerebrovascular disorders. In recent years, with the development of CT scan, MRI, and the like, it has become possible to display the internal structure of the blood vessels of the brain as a three-dimensional image. We estimated the degree of progression and the prediction of rupture of the wall of the cerebral aneurysm. Such estimation often relies on the experience and intuition of doctors, and is difficult for inexperienced doctors. If the movement of each part of the blood vessel, that is, the distribution of the movement of the blood vessel can be quantitatively shown based on the three-dimensional image, such an estimation can be easily performed. Based on this, the distribution of the movement of blood vessels has not been quantitatively shown.

例えば、特許文献1には、被検体にX線を照射するX線管球と、被検体を透過したX線を検出するX線検出器とを被検体の周囲に回転させて投影データを時系列で取得し、X線管球の角度が0°から180°+αになるまでに得られた複数の投影データを投影データセットとし、各投影データセットを再構成することで、ボリューム画像を生成し、生成したボリューム画像を心拍時相に従って時系列に表示するX線コンピュータ断層撮影装置が開示されている。   For example, in Patent Document 1, an X-ray tube that irradiates a subject with X-rays and an X-ray detector that detects X-rays transmitted through the subject are rotated around the subject to obtain projection data. A volume image is generated by reconstructing each projection data set from a plurality of projection data acquired in series and obtained from the X-ray tube angle from 0 ° to 180 ° + α. An X-ray computed tomography apparatus that displays the generated volume image in time series according to the heartbeat time phase is disclosed.

特許文献2には、被験者に磁場を照射して、磁気共鳴信号データを取得し、取得した磁気共鳴信号データから3次元のボリュームデータを生成して記憶部に記憶させ、ユーザにより心電波形の時相が指定されると、指定された時相に対応する3次元のボリュームデータを記憶部から読み出して表示する画像表示装置が開示されている。   In Patent Document 2, a subject is irradiated with a magnetic field, magnetic resonance signal data is acquired, three-dimensional volume data is generated from the acquired magnetic resonance signal data, and stored in a storage unit. There is disclosed an image display device that reads out and displays three-dimensional volume data corresponding to a designated time phase from a storage unit when the time phase is designated.

特許文献3には、血管造影剤の注入前に被検体に放射線を照射してマスク画像(M)を取得し、血管造影剤を注入後に被検体に放射線を照射して時系列のライブ画像(L1〜Li)を取得し、取得した各ライブ画像(L1〜Li)からマスク画像Mを減じて、サブストラクション画像を生成し、生成した各サブストラクション画像に対してピークホールド処理を行い、ピークホールド像(P1〜Pi)を生成し、時系列的に前後する2枚のピークホールド像の差分を取ることで複数のPTID像を生成し、生成した複数のPTID像を重畳し、得られた画像を表示するX線診断装置が開示されている。   In Patent Literature 3, a mask image (M) is obtained by irradiating a subject with radiation before the injection of the angiographic contrast agent, and a time-series live image ( L1 to Li), subtract images are generated by subtracting the mask image M from the acquired live images (L1 to Li), peak hold processing is performed on each generated substruction image, and peak hold is performed. An image obtained by generating an image (P1 to Pi), generating a plurality of PTID images by taking a difference between two peak hold images moving back and forth in time series, and superimposing the generated plurality of PTID images Is disclosed.

また、近年、脳内の血管をMRAやCTAを用いて非侵襲で3次元的に視覚化することが行われている(例えば非特許文献1、2)。   In recent years, blood vessels in the brain are visualized non-invasively and three-dimensionally using MRA or CTA (for example, Non-Patent Documents 1 and 2).

特開2008−132313号公報JP 2008-132313 A 特開2009−153966号公報JP 2009-153966 A 特開平6−165035号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-165035

Ross JS, Masaryk TJ, Modic MT, Harik SI, Wiznitzer M, & Selman WR (1989) Neurology 39, 1369-1376.Ross JS, Masaryk TJ, Modic MT, Harik SI, Wiznitzer M, & Selman WR (1989) Neurology 39, 1369-1376. 7. Ross JS, Masaryk TJ, Modic MT, Ruggieri PM, Haacke EM, & Selman WR (1990) AJR Am J Roentgenol 155, 159-165.7. Ross JS, Masaryk TJ, Modic MT, Ruggieri PM, Haacke EM, & Selman WR (1990) AJR Am J Roentgenol 155, 159-165.

しかしながら、特許文献1、2に記載の技術は、ボリューム画像を心拍時相に従って時系列に表示しているにすぎず、血管の動きの分布を示すことは全く行われていない。また、特許文献3の記載の技術は、造影剤の流れを示す画像を生成することを目的としており、血管の動きの分布を示す画像を生成することは全く行われていない。   However, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 merely display volume images in time series according to the heartbeat time phase, and do not show the distribution of blood vessel movement at all. In addition, the technique described in Patent Document 3 is intended to generate an image showing the flow of a contrast agent, and no image showing a blood vessel motion distribution is generated at all.

また、非特許文献1、2の手法は、いずれも、静的に血管の3次元画像データが生成されており、血管の3次元画像データが時系列的に生成されていないため、血管の動きの分布を算出することは到底不可能である。   Further, in each of the methods of Non-Patent Documents 1 and 2, since the three-dimensional image data of the blood vessel is statically generated and the three-dimensional image data of the blood vessel is not generated in time series, the movement of the blood vessel It is impossible to calculate the distribution of.

本発明の目的は、血管の動きの分布を3次元的に示す3次元画像データを生成する3次元画像形成装置等を提供することである。   An object of the present invention is to provide a three-dimensional image forming apparatus or the like that generates three-dimensional image data that three-dimensionally shows the distribution of blood vessel motion.

(1)本発明による3次元画像形成装置は、被験者の心電波形データを取得する心電波形取得部と、前記心電波形取得部による前記心電波形データの取得と連動して、血管造影剤が投与された前記被験者の体内の構造を3次元で示す3次元画像データを時系列で取得する画像取得部と、前記心電波形データにより示される所定期間において前記画像取得部により取得された複数の3次元画像データのそれぞれに対し、ボクセル値に基づいて、血管を示す領域を抽出して3次元血管画像データを生成する抽出部と、前記抽出部により生成された3次元血管画像データを重畳し、前記血管の動きの分布を3次元的に示す動き分布画像データを生成する分布画像生成部とを備える。   (1) A three-dimensional image forming apparatus according to the present invention includes an electrocardiographic waveform acquisition unit that acquires electrocardiographic waveform data of a subject, and angiography in conjunction with the acquisition of the electrocardiographic waveform data by the electrocardiographic waveform acquisition unit. Acquired by the image acquisition unit in a predetermined period indicated by the electrocardiographic waveform data, and an image acquisition unit that acquires, in a time series, three-dimensional image data indicating the internal structure of the subject to which the agent is administered in three dimensions For each of a plurality of three-dimensional image data, an extraction unit that extracts a region indicating a blood vessel based on a voxel value and generates three-dimensional blood vessel image data; and the three-dimensional blood vessel image data generated by the extraction unit A distribution image generation unit that generates motion distribution image data that is superimposed and generates a three-dimensional motion distribution of the blood vessels.

また、本発明による3次元画像形成プログラムは、被験者の心電波形データを取得する心電波形取得部と、前記心電波形取得部による前記心電波形データの取得と連動して、血管造影剤が投与された前記被験者の体内の構造を3次元で示す3次元画像データを時系列で取得する画像取得部と、前記心電波形データにより示される所定期間において前記画像取得部により取得された複数の3次元画像データのそれぞれに対し、ボクセル値に基づいて、血管を示す領域を抽出して3次元血管画像データを生成する抽出部と、前記抽出部により生成された3次元血管画像データを重畳し、前記血管の動きの分布を3次元的に示す動き分布画像データを生成する分布画像生成部としてコンピュータを機能させる。   The three-dimensional image forming program according to the present invention includes an electrocardiographic waveform acquisition unit that acquires electrocardiographic waveform data of a subject, and an angiographic agent in conjunction with the acquisition of the electrocardiographic waveform data by the electrocardiographic waveform acquisition unit. An image acquisition unit that acquires, in a time series, three-dimensional image data indicating the structure of the body of the subject to which a dose is administered, and a plurality of images acquired by the image acquisition unit in a predetermined period indicated by the electrocardiogram waveform data A three-dimensional blood vessel image data generated by the extraction unit that extracts a region indicating a blood vessel and generates three-dimensional blood vessel image data based on the voxel value is superimposed on each of the three-dimensional image data Then, the computer is caused to function as a distribution image generating unit that generates motion distribution image data that three-dimensionally shows the distribution of the blood vessel motion.

また、本発明による3次元画像形成方法は、コンピュータが、被験者の心電波形データを取得する心電波形取得ステップと、コンピュータが、前記心電波形取得ステップによる前記心電波形データの取得と連動して、血管造影剤が投与された前記被験者の体内の構造を3次元で示す3次元画像データを時系列で取得する画像取得ステップと、コンピュータが、前記心電波形データにより示される所定期間において前記画像取得ステップにより取得された複数の3次元画像データのそれぞれに対し、ボクセル値に基づいて、血管を示す領域を抽出して3次元血管画像データを生成する抽出ステップと、コンピュータが、前記抽出ステップにより抽出された3次元血管画像データを重畳し、前記血管の動きの分布を3次元で示す動き分布画像データを生成する分布画像生成ステップとを備える。   Further, in the three-dimensional image forming method according to the present invention, the computer acquires an electrocardiographic waveform acquisition step in which the electrocardiographic waveform data of the subject is acquired, and the computer interlocks with the acquisition of the electrocardiographic waveform data in the electrocardiographic waveform acquisition step An image acquisition step of acquiring in time series three-dimensional image data indicating a three-dimensional structure of the body of the subject to which the angiographic agent is administered, and a computer in a predetermined period indicated by the electrocardiographic waveform data An extraction step for generating a three-dimensional blood vessel image data by extracting a region indicating a blood vessel based on a voxel value for each of a plurality of three-dimensional image data acquired by the image acquisition step; The 3D blood vessel image data extracted in the step is superimposed, and the motion distribution image data showing the blood vessel motion distribution in 3D. And a distribution image generating step of generating.

これらの構成によれば、心電波形データにより示される所定期間において画像取得部により時系列で取得された3次元画像データから血管を示す領域が抽出され、3次元血管画像データが生成される。ここで、3次元画像データは、血管造影剤が投与された被験者を撮影することで生成されたものであるため、血管の領域のボクセル値と他の領域のボクセル値とが顕著な差を有している。したがって、3次元画像データから、ボクセル値に基づいて、血管を示す領域を抽出することができる。   According to these configurations, a region indicating a blood vessel is extracted from the three-dimensional image data acquired in time series by the image acquisition unit in a predetermined period indicated by the electrocardiogram waveform data, and three-dimensional blood vessel image data is generated. Here, since the three-dimensional image data is generated by photographing a subject to whom an angiographic agent is administered, there is a significant difference between the voxel values of the blood vessel region and the voxel values of other regions. is doing. Therefore, a region indicating a blood vessel can be extracted from the three-dimensional image data based on the voxel value.

そして、一定期間内において、時系列で取得された3次元血管画像データが重畳され、血管の動きの分布を3次元的に示す動き分布画像データが生成される。動き分布画像データは、一定期間内において、時系列で取得された3次元血管画像データを重畳することで生成されているため、常に血管が存在する箇所のボクセル値が最高値を示し、血管が移動した箇所のボクセル値は1以上、かつ、最高値未満を示し、これら以外の箇所のボクセル値は0を示す。   Then, within a certain period, the three-dimensional blood vessel image data acquired in time series is superimposed, and motion distribution image data indicating the blood vessel motion distribution three-dimensionally is generated. Since the motion distribution image data is generated by superimposing the three-dimensional blood vessel image data acquired in time series within a certain period, the voxel value of the place where the blood vessel always exists shows the highest value, and the blood vessel The voxel value at the moved position is 1 or more and less than the maximum value, and the voxel values at other positions are 0.

よって、動き分布画像データは、常に血管が存在する箇所と血管の動きを示す箇所とを区別して表すことができ、血管の動きの分布を3次元的に示す画像データとして生成される。その結果、ユーザは、血管が常に存在する領域と、血管の動きを示す領域との大きさを比較することで、血管が各位置においてどれだけ動いたかを目視により容易に認識することができる。   Therefore, the motion distribution image data can be expressed by distinguishing between locations where blood vessels always exist and locations indicating the motion of blood vessels, and is generated as image data indicating the distribution of blood vessel motion three-dimensionally. As a result, the user can easily visually recognize how much the blood vessel has moved at each position by comparing the size of the region where the blood vessel is always present and the region indicating the movement of the blood vessel.

(2)前記分布画像生成部は、前記動き分布画像データから、ボクセル値に基づいて、前記血管の動きの無い領域を示す幹領域と、前記血管の動きのある領域を示す移動領域とを抽出することが好ましい。   (2) The distribution image generation unit extracts, from the motion distribution image data, a trunk region indicating a region where the blood vessel does not move and a moving region indicating a region where the blood vessel moves based on a voxel value. It is preferable to do.

この構成によれば、動き分布画像データのボクセル値から血管の動きの無い領域が幹領域として抽出され、血管の動きのある領域が移動領域として抽出されている。そのため、これらの領域を区別して表示することで、血管の動きの分布を定量的に示す動き分布画像データをユーザに提供することができる。   According to this configuration, a region having no blood vessel movement is extracted as a trunk region from a voxel value of the motion distribution image data, and a region having blood vessel movement is extracted as a movement region. Therefore, by distinguishing and displaying these regions, it is possible to provide the user with motion distribution image data that quantitatively indicates the distribution of blood vessel motion.

(3)前記幹領域及び前記移動領域に基づいて前記血管の弾性度を算出する弾性度算出部を更に備えることが好ましい。   (3) It is preferable to further include an elasticity calculation unit that calculates the elasticity of the blood vessel based on the trunk region and the moving region.

この構成によれば、動き分布画像データは、一定期間の3次元血管画像データを重畳することで生成されているため、幹領域を覆うようにして移動領域が表されることになる。そのため、移動領域の幅が大きい位置は血管の動きが大きく、壁の弾性度が高いことを表している。一方、幅が小さい位置は血管の動きが小さく、壁の弾性度が低いことを表している。そのため、例えば、幹領域と移動領域との容積の比率を求めれば、血管の弾性度を算出することができる。   According to this configuration, since the motion distribution image data is generated by superimposing the three-dimensional blood vessel image data for a certain period, the moving area is represented so as to cover the trunk area. For this reason, a position where the width of the moving region is large indicates that the blood vessel moves greatly and the elasticity of the wall is high. On the other hand, a position where the width is small indicates that the movement of the blood vessel is small and the elasticity of the wall is low. Therefore, for example, if the volume ratio between the trunk region and the moving region is obtained, the elasticity of the blood vessel can be calculated.

(4)前記分布画像生成部は、前記幹領域と前記移動領域とを区別して前記動き分布画像データを表示することが好ましい。   (4) It is preferable that the distribution image generation unit displays the motion distribution image data by distinguishing the trunk region and the moving region.

この構成によれば、幹領域と移動領域とが区別して表示されるため、ユーザは、血管の動きの分布を容易に認識することができる。   According to this configuration, since the trunk region and the moving region are displayed separately, the user can easily recognize the distribution of blood vessel movement.

(5)前記抽出部は、前記心電波形データの1心拍周期を前記所定期間とすることが好ましい。   (5) It is preferable that the extraction unit sets one heartbeat cycle of the electrocardiographic waveform data as the predetermined period.

この構成によれば、心電波形データの1心拍周期において時系列で取得された3次元画像データを用いて動き分布画像データが生成されているため、1心拍周期における血管の動きを示す動き分布画像データを得ることができ、血管の特徴が精度良く表された動き分布画像データを得ることができる。   According to this configuration, since the motion distribution image data is generated using the three-dimensional image data acquired in time series in one heartbeat cycle of the electrocardiogram waveform data, the motion distribution indicating the blood vessel movement in one heartbeat cycle. Image data can be obtained, and motion distribution image data in which blood vessel features are accurately represented can be obtained.

(6)前記1心拍周期は、R波のピークが現れた後、次のR波のピークが現れるまでの期間であることが好ましい。   (6) Preferably, the one heartbeat period is a period from when an R wave peak appears until a next R wave peak appears.

この構成によれば、心電波形データの1心拍周期において、急峻なピークを有するR波のピークを検出することで、1心拍周期が検出されているため、1心拍周期を精度良く検出することができる。   According to this configuration, since one heartbeat cycle is detected by detecting a peak of an R wave having a steep peak in one heartbeat cycle of the electrocardiographic waveform data, one heartbeat cycle can be detected with high accuracy. Can do.

(7)前記画像取得部は、前記被験者の脳の3次元画像データを取得することが好ましい。   (7) It is preferable that the image acquisition unit acquires three-dimensional image data of the subject's brain.

この構成によれば、脳の血管の動きの分布を示す動き分布画像データを得ることができる。   According to this configuration, it is possible to obtain motion distribution image data indicating the distribution of blood vessels in the brain.

本発明によれば、血管の動きの分布を3次元的に示す3次元画像データを生成することができる。   According to the present invention, it is possible to generate three-dimensional image data that three-dimensionally shows the distribution of blood vessel motion.

本発明の実施の形態による3次元画像形成装置の全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a three-dimensional image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 3次元画像形成装置の動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing an operation of the three-dimensional image forming apparatus. 心電波形データと3次元画像データとの取得タイミングを示した図である。It is the figure which showed the acquisition timing of electrocardiogram waveform data and three-dimensional image data. (A)は3次元画像データから3次元血管画像データが抽出される様子を模式的に示した図である。(B)は3次元血管画像データから動き分布画像データが生成される様子を模式的に示した図である。(A) is the figure which showed typically a mode that 3D blood-vessel image data was extracted from 3D image data. (B) is a diagram schematically showing how motion distribution image data is generated from three-dimensional blood vessel image data. 動き分布画像の一例を示した画面図である。It is the screen figure which showed an example of the motion distribution image. 弾性度算出部により算出された脳の血管の各部位の弾性度の算出結果を示したグラフである。It is the graph which showed the calculation result of the elasticity of each site | part of the blood vessel of the brain calculated by the elasticity calculation part. 本実施の形態による得られた3次元画像データにおいて、左のPCAを関心領域としたときの血管の容積の変化を示したグラフである。5 is a graph showing changes in blood vessel volume when the left PCA is a region of interest in the three-dimensional image data obtained according to the present embodiment. 脳の血管の8個の部位のそれぞれにおける血管の容積の変化を示したグラフである。It is the graph which showed the change of the volume of the blood vessel in each of eight site | parts of the blood vessel of a brain.

以下、本発明の実施の形態による3次元画像形成装置について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態による3次元画像形成装置1の全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、3次元画像形成装置1は、3次元画像撮影装置10、操作部20、表示部30、及び演算部40を備えている。   Hereinafter, a three-dimensional image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a three-dimensional image forming apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the three-dimensional image forming apparatus 1 includes a three-dimensional image photographing device 10, an operation unit 20, a display unit 30, and a calculation unit 40.

3次元画像撮影装置10は、心電波形計測部11及び3次元画像撮影部12を備えている。3次元画像撮影装置10は、例えば、CTスキャンを採用することができ、本実施の形態では、東芝メディカルシステムズ株式会社製のAquilion ONE(登録商標)が採用さている。このCTスキャンは、320列のエリアディテクタを備え、被験者を移動させることなく被験者の体内の3次元画像データを撮影することができ、S/N比の高い3次元画像データを高速に取得することができる。   The 3D image capturing apparatus 10 includes an electrocardiogram waveform measuring unit 11 and a 3D image capturing unit 12. The three-dimensional image capturing apparatus 10 can employ, for example, a CT scan. In this embodiment, Aquilion ONE (registered trademark) manufactured by Toshiba Medical Systems Co., Ltd. is employed. This CT scan has 320 rows of area detectors, can capture 3D image data inside the subject's body without moving the subject, and can acquire 3D image data with a high S / N ratio at high speed. Can do.

心電波形計測部11は、例えば心電計により構成され、被験者の心臓の拍動(心拍運動)を反映した活動電位の時間変化を表す心電波形を検出し、心電波形データとして心電波形取得部41に出力する。ここで、心電波形データは、各時刻における活動電位の値をデジタル値で示したデータ群であり、各時刻のデジタル値と測定時刻を示すタイムコードとが関連付けられたデータ群から構成されている。   The electrocardiogram waveform measurement unit 11 is constituted by, for example, an electrocardiograph, detects an electrocardiogram waveform representing a time change of an action potential reflecting the heartbeat (heartbeat motion) of the subject, and outputs an electrocardiogram as electrocardiogram waveform data. Output to the shape acquisition unit 41. Here, the electrocardiogram waveform data is a data group in which the value of the action potential at each time is represented as a digital value, and is composed of a data group in which a digital value at each time is associated with a time code indicating the measurement time. Yes.

3次元画像撮影部12は、被験者にX線を照射するX線管球、被験者を透過したX線を検知するエリアディテクタ、及びエリアディテクタにより得られた2次元の画像データを用いて3次元画像データを生成する再構成部等を備える。本実施の形態では、3次元画像撮影部12は、心電波形データの1心拍周期において例えば10枚の3次元画像データを取得することができるようにフレームレートが設定されている。また、本実施の形態では、3次元画像撮影部12は、血管造影剤が投与された被験者を撮影して、血管造影された3次元のCT画像データであるCTAを生成する。   The three-dimensional image capturing unit 12 uses a X-ray tube that irradiates the subject with X-rays, an area detector that detects X-rays transmitted through the subject, and two-dimensional image data obtained by the area detector. A reconstruction unit for generating data is provided. In the present embodiment, the three-dimensional image capturing unit 12 has a frame rate set so that, for example, ten pieces of three-dimensional image data can be acquired in one heartbeat cycle of the electrocardiographic waveform data. In the present embodiment, the three-dimensional image photographing unit 12 photographs a subject to whom an angiographic agent is administered, and generates CTA that is three-dimensional CT image data subjected to angiography.

操作部20は、例えば、キーボード、マウス等の入力デバイスにより構成され、ユーザからの種々の操作指令を受け付ける。本実施の形態では、操作部20は、ユーザから撮影開始を示す操作指令、撮影された3次元画像データを表示部30に表示するための操作指令、撮影された3次元画像データを2次元画像で表示する際の視線を設定する操作指令、及び動き分布画像を表示部30に表示するための操作指令を受け付ける。   The operation unit 20 is configured by an input device such as a keyboard and a mouse, for example, and accepts various operation commands from the user. In the present embodiment, the operation unit 20 includes an operation command indicating the start of shooting from the user, an operation command for displaying the captured 3D image data on the display unit 30, and the captured 3D image data as a 2D image. An operation command for setting a line of sight for display and an operation command for displaying a motion distribution image on the display unit 30 are received.

演算部40は、例えば、CPU、ROM、RAM、記録媒体駆動装置、及びハードディスク等を備えるコンピュータにより構成され、心電波形取得部41、画像取得部42、抽出部43、分布画像生成部44、弾性度算出部45、及び表示制御部46を備えている。これらの機能は、コンピュータを3次元画像形成装置1として機能させるための3次元画像形成プログラムをCPUが実行することで実現される。   The calculation unit 40 is configured by a computer including, for example, a CPU, a ROM, a RAM, a recording medium driving device, and a hard disk, and includes an electrocardiogram waveform acquisition unit 41, an image acquisition unit 42, an extraction unit 43, a distribution image generation unit 44, An elasticity calculation unit 45 and a display control unit 46 are provided. These functions are realized by the CPU executing a three-dimensional image forming program for causing the computer to function as the three-dimensional image forming apparatus 1.

なお、この3次元画像形成プログラムは、CD−ROM等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してユーザに提供してもよいし、ネットワークを介してサーバからダウンロードさせることでユーザに提供してもよい。或いは、市販のCTスキャンのプログラムモジュールとしてCTスキャンに実装してもよいし、集積回路化してCTスキャンに実装してもよい。   This three-dimensional image forming program may be provided to the user by storing it on a computer-readable recording medium such as a CD-ROM, or may be provided to the user by downloading it from a server via a network. Good. Alternatively, a commercially available CT scan program module may be mounted on the CT scan, or may be integrated and mounted on the CT scan.

心電波形取得部41は、心電波形計測部11から出力される心電波形データを取得する。画像取得部42は、3次元画像撮影部12により撮影された3次元画像データを取得する。本実施の形態では、画像取得部42は、心電波形取得部41による心電波形データの取得と連動して、血管造影剤が投与された被験者の体内の構造を3次元で示す3次元画像データを時系列で取得する。以下、画像取得部42は、被験者の脳の3次元画像データを取得するものとする。   The electrocardiogram waveform acquisition unit 41 acquires the electrocardiogram waveform data output from the electrocardiogram waveform measurement unit 11. The image acquisition unit 42 acquires 3D image data captured by the 3D image capturing unit 12. In the present embodiment, the image acquisition unit 42 is linked to the acquisition of the electrocardiogram waveform data by the electrocardiogram waveform acquisition unit 41, and is a three-dimensional image that shows the structure in the body of the subject to which the angiographic contrast agent is administered in three dimensions. Get data in time series. Hereinafter, the image acquisition unit 42 acquires three-dimensional image data of the subject's brain.

具体的には、画像取得部42は、抽出部43がR波のピークを検出すると、同期指令が抽出部43から入力される。そして、画像取得部42は、この同期指令の入力タイミングと同期した一定の時間間隔で3次元画像データを出力させるためのデータ出力指令を3次元画像撮影部12に出力し、3次元画像撮影部12からR波のピークタイミングと同期した3次元画像データを出力させる。これにより、画像取得部42は、R波のピークタイミングと同期する10枚の3次元画像データを取得することができる。   Specifically, when the extraction unit 43 detects an R wave peak, the image acquisition unit 42 receives a synchronization command from the extraction unit 43. Then, the image acquisition unit 42 outputs a data output command for outputting the three-dimensional image data to the three-dimensional image photographing unit 12 at a constant time interval synchronized with the input timing of the synchronization command, and outputs the three-dimensional image photographing unit 12 12 to output 3D image data synchronized with the peak timing of the R wave. Thereby, the image acquisition unit 42 can acquire 10 pieces of three-dimensional image data synchronized with the peak timing of the R wave.

ここで、3次元画像データは、微小な直方体又は立方体形状を有する複数のボクセルが縦×横×高さ方向に所定個数ずつ3次元的に配列された画像データである。各ボクセルは、所定のビット数のボクセル値を用いて被験者の脳の内部構造を表す。本実施の形態では、3次元画像撮影部12は、血管造影剤が投与された被験者を撮影しているため、3次元画像データにおいては、血管の領域のボクセル値と他の領域のボクセル値とが顕著な差を有して現れる。以下、血管の領域は、他の領域よりも高いボクセル値を有しているものとする。   Here, the three-dimensional image data is image data in which a plurality of voxels having a minute rectangular parallelepiped shape or a cubic shape are three-dimensionally arranged in a predetermined number of vertical × horizontal × height directions. Each voxel represents the internal structure of the subject's brain using a predetermined number of bits of voxel values. In the present embodiment, since the three-dimensional image photographing unit 12 photographs a subject to whom an angiographic contrast agent has been administered, in the three-dimensional image data, a voxel value in a blood vessel region and a voxel value in another region Appears with a significant difference. Hereinafter, it is assumed that the blood vessel region has a higher voxel value than the other regions.

抽出部43は、心電波形データにより示される1心拍周期において画像取得部42により取得された複数の3次元画像データのそれぞれに対し、ボクセル値に基づいて、血管を示す領域を抽出して3次元血管画像データを生成する。本実施の形態では、1心拍周期において10枚の3次元画像データが取得されるため、抽出部43は、10枚の3次元血管画像データを生成する。   The extraction unit 43 extracts a region indicating a blood vessel based on the voxel value for each of a plurality of three-dimensional image data acquired by the image acquisition unit 42 in one heartbeat cycle indicated by the electrocardiogram waveform data. Dimensional blood vessel image data is generated. In the present embodiment, ten pieces of three-dimensional image data are acquired in one heartbeat period, and thus the extraction unit 43 generates ten pieces of three-dimensional blood vessel image data.

ここで、抽出部43は、心電波形データに現れるR波のピークタイミングを検出すると、同期指令を画像取得部42に出力する。そして、抽出部43は、画像取得部42によりR波のピークタイミングに同期して取得された10枚の画像データを1群の画像データセットとする。   Here, when the extraction unit 43 detects the peak timing of the R wave appearing in the electrocardiogram waveform data, the extraction unit 43 outputs a synchronization command to the image acquisition unit 42. Then, the extraction unit 43 sets the 10 pieces of image data acquired by the image acquisition unit 42 in synchronization with the peak timing of the R wave as a group of image data sets.

そして、抽出部43は、1群の画像データセットを構成する各3次元画像データのそれぞれに対して、血管を示す領域を抽出する処理を行い、各3次元画像データに対応する3次元血管画像データを生成する。   Then, the extraction unit 43 performs a process of extracting a region indicating a blood vessel for each of the three-dimensional image data constituting the group of image data sets, and the three-dimensional blood vessel image corresponding to each three-dimensional image data Generate data.

ここで、血管を示す領域を抽出する処理としては、例えば、予め定められた閾値を、3次元画像データを構成する各ボクセル値と比較し、ボクセル値が閾値以上のボクセルには例えば「1」でラベリングし、ボクセル値が閾値未満のボクセルには例えば「0」でラベリングする2値化処理を採用することができる。   Here, as a process of extracting a region indicating a blood vessel, for example, a predetermined threshold value is compared with each voxel value constituting the three-dimensional image data, and “1” is set for a voxel having a voxel value equal to or larger than the threshold value. For example, a binarization process in which a voxel value is less than a threshold value and labeled with “0” can be employed.

3次元画像撮影部12は、血管造影剤が投与された被験者を撮影しているため、3次元画像データは、血管の領域を示すボクセルが他の領域を示すボクセルに比べて高いボクセル値を有している。したがって、2値化処理によって、血管の領域が1、その他の領域が0で示され、血管の領域を3次元的に示す3次元血管画像データを得ることができる。閾値としては、血管造影剤が投与された被験者を撮影した場合に得られる3次元画像データにおいて、血管の部分を示すと想定されるボクセル値よりも多少低い値を採用すればよい。以上により1群の画像データセットを構成する各3次元画像データに対応する3次元血管画像データからなる1群の血管画像データセットが得られる。   Since the 3D image capturing unit 12 captures the subject to whom the angiographic contrast agent is administered, the 3D image data has a higher voxel value in the voxel indicating the blood vessel region than in the voxel indicating the other region. is doing. Therefore, by the binarization processing, the blood vessel region is indicated by 1 and the other regions are indicated by 0, and three-dimensional blood vessel image data that three-dimensionally shows the blood vessel region can be obtained. As the threshold value, a value slightly lower than the voxel value assumed to indicate a blood vessel portion in the three-dimensional image data obtained when a subject to whom an angiographic contrast agent is administered is taken may be adopted. As described above, a group of blood vessel image data sets composed of three-dimensional blood vessel image data corresponding to the respective three-dimensional image data constituting the group of image data sets is obtained.

分布画像生成部44は、抽出部43により生成された1群の血管画像データセットを構成する10枚の3次元血管画像データを重畳することで、血管の動きの分布を3次元的に示す動き分布画像データを生成する。   The distribution image generation unit 44 superimposes the 10 pieces of three-dimensional blood vessel image data constituting the group of blood vessel image data sets generated by the extraction unit 43, thereby moving the movement of the blood vessels in a three-dimensional manner. Distribution image data is generated.

ここで、血管画像データは、血管を示す領域は1、他の領域は0のボクセル値を有している。よって、動き分布画像データは、常に血管が存在する箇所のボクセルは「10」のボクセル値を有し、血管が移動した箇所のボクセルは1以上9以下のボクセル値を有し、これら以外のボクセルは0のボクセル値を有する。   Here, the blood vessel image data has a voxel value of 1 for a region indicating a blood vessel and 0 for other regions. Therefore, in the motion distribution image data, the voxel where the blood vessel always exists has a voxel value of “10”, the voxel where the blood vessel moved has a voxel value of 1 to 9, and other voxels. Has a voxel value of zero.

分布画像生成部44は、ボクセル値が「10」のボクセルからなる領域を幹領域(以下、「CORE領域」と記述する。)として抽出し、ボクセル値が1以上9以下のボクセルからなる領域を移動領域(以下、「HALO領域」と記述する。)として抽出する。   The distribution image generation unit 44 extracts a region composed of voxels having a voxel value of “10” as a trunk region (hereinafter referred to as “CORE region”), and a region composed of voxels having a voxel value of 1 to 9 inclusive. It is extracted as a moving area (hereinafter referred to as “HALO area”).

そして、分布画像生成部44は、CORE領域とHALO領域とを区別して、動き分布画像を表示部30に表示させる。これにより、CORE領域を覆うようにしてHALO領域が表された動き分布画像が表示される。そのため、ユーザは、CORE領域に対するHALO領域の大きさから血管がどの程度移動したかを認識することができ、動きが定量的に示された動き分布画像を提供することができる。ここで、血管の移動としては、血液を循環させるための血管の伸縮、及び血管自体の位置の移動が含まれている。また、CORE領域とHALO領域とを区別して表示する際の表示態様としては、例えば、両領域を色分けして表示する態様や、ボクセル値に応じて濃淡表示させる態様を採用すればよい。   Then, the distribution image generation unit 44 displays the motion distribution image on the display unit 30 while distinguishing between the CORE region and the HALO region. Thereby, a motion distribution image in which the HALO area is represented so as to cover the CORE area is displayed. Therefore, the user can recognize how much the blood vessel has moved from the size of the HALO area with respect to the CORE area, and can provide a motion distribution image in which the movement is quantitatively shown. Here, the movement of the blood vessel includes expansion and contraction of the blood vessel for circulating blood and movement of the position of the blood vessel itself. In addition, as a display mode when the CORE region and the HALO region are displayed separately, for example, a mode in which both regions are displayed in different colors or a mode in which light and shade are displayed according to the voxel value may be employed.

弾性度算出部45は、動き分布画像データが示すCORE領域とHALO領域との割合に基づいて、血管の弾性度を算出する。ここで、弾性度算出部45は、例えばユーザの操作指令に従って、動き分布画像データに関心領域を設定し、その関心領域において、HALO/(HALO+CORE)の演算を行うことで、弾性度を算出すればよい。   The elasticity calculation unit 45 calculates the elasticity of the blood vessel based on the ratio between the CORE area and the HALO area indicated by the motion distribution image data. Here, the elasticity calculation unit 45 sets the region of interest in the motion distribution image data, for example, according to the user's operation command, and calculates the elasticity by calculating HALO / (HALO + CORE) in the region of interest. That's fine.

表示制御部46は、分布画像生成部44により生成された動き分布画像データをレンダリングし、動き分布画像を表示部30に表示する。表示部30は、液晶パネル、プラズマパネル、有機ELパネル等の表示装置により構成され、動き分布画像を表示する。   The display control unit 46 renders the motion distribution image data generated by the distribution image generation unit 44 and displays the motion distribution image on the display unit 30. The display unit 30 is configured by a display device such as a liquid crystal panel, a plasma panel, or an organic EL panel, and displays a motion distribution image.

次に、3次元画像形成装置1の動作について説明する。図2は3次元画像形成装置1の動作を示すフローチャートである。まず、心電波形取得部41は、心電波形計測部11に心電波形データの計測を開始させ、心電波形データの取得を開始する(ステップS1)。   Next, the operation of the three-dimensional image forming apparatus 1 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the three-dimensional image forming apparatus 1. First, the electrocardiogram waveform acquisition unit 41 causes the electrocardiogram waveform measurement unit 11 to start measuring electrocardiogram waveform data and starts acquiring electrocardiogram waveform data (step S1).

次に、抽出部43は、心電波形取得部41により取得された心電波形データからR波のピークを検出する(ステップS2)。図3は、心電波形データと3次元画像データとの取得タイミングを示した図である。   Next, the extraction unit 43 detects the peak of the R wave from the electrocardiogram waveform data acquired by the electrocardiogram waveform acquisition unit 41 (step S2). FIG. 3 is a diagram showing the acquisition timing of the electrocardiographic waveform data and the three-dimensional image data.

上段のグラフは心電波形W1の一例を示している。心電波形W1の1心拍周期TMは、R波、S波、T波、P波、及びQ波により構成されている。ここで、R波は急峻な上に凸のピークを有している。そのため、R波のピークにすることで、1心拍周期の開始タイミングを精度良く検出することが可能となる。   The upper graph shows an example of the electrocardiogram waveform W1. One heartbeat period TM of the electrocardiogram waveform W1 is composed of an R wave, an S wave, a T wave, a P wave, and a Q wave. Here, the R wave has a steep and convex peak. Therefore, by setting the peak of the R wave, it is possible to detect the start timing of one heartbeat cycle with high accuracy.

図2に戻り、ステップS3において、画像取得部42は、抽出部43からの同期指令を受けて、3次元画像撮影部12に3次元画像データの出力成を開始させ、3次元画像データの取得を開始する。ここでは、図3に示すように画像取得部42は、1心拍周期TMの開始時刻からの経過時間が0%のとき、つまり、R波が検出されたとき、1枚目の3次元画像データGD1を取得し、1心拍周期TMの開始時刻からの経過時間が10%のとき、2枚目の3次元画像データGD2が取得するというようにして、1心拍周期TMにおいて、順次に10枚の3次元画像データGD1〜GD10を1群の画像データセットとして取得する。なお、取得された3次元画像データGD1〜GD10は、図略のメモリに保存される。   Returning to FIG. 2, in step S <b> 3, the image acquisition unit 42 receives the synchronization command from the extraction unit 43 and causes the 3D image capturing unit 12 to start outputting 3D image data, thereby acquiring the 3D image data. To start. Here, as shown in FIG. 3, when the elapsed time from the start time of one heartbeat period TM is 0%, that is, when an R wave is detected, the image acquisition unit 42 detects the first three-dimensional image data. When GD1 is acquired and the elapsed time from the start time of one heartbeat period TM is 10%, the second three-dimensional image data GD2 is acquired, and so on in the one heartbeat period TM, Three-dimensional image data GD1 to GD10 are acquired as a group of image data sets. The acquired three-dimensional image data GD1 to GD10 are stored in a memory (not shown).

次に、抽出部43は、ステップS3で取得された3次元画像データGD1〜GD10のそれぞれに対して血管を示す領域を抽出し、3次元血管画像データGE1〜GE10を生成する(ステップS4)。   Next, the extraction unit 43 extracts a region indicating a blood vessel from each of the three-dimensional image data GD1 to GD10 acquired in step S3, and generates three-dimensional blood vessel image data GE1 to GE10 (step S4).

図4(A)は、3次元画像データGD1〜GD10から3次元血管画像データGE1〜GE10が抽出される様子を模式的に示した図である。図4(A)に示すように、3次元画像データGD1〜GD10のそれぞれに対応する3次元血管画像データGE1〜GE10が得られていることが分かる。   FIG. 4A is a diagram schematically illustrating how the three-dimensional blood vessel image data GE1 to GE10 are extracted from the three-dimensional image data GD1 to GD10. As shown in FIG. 4A, it can be seen that three-dimensional blood vessel image data GE1 to GE10 corresponding to each of the three-dimensional image data GD1 to GD10 are obtained.

次に、分布画像生成部44は、3次元血管画像データGE1〜GE10を重畳することで、動き分布画像データGFを生成する(ステップS5)。図4(B)は3次元血管画像データGE1〜GE10から動き分布画像データGFが生成される様子を模式的に示した図である。図4(B)において、10枚の円盤状のオブジェクトは、3次元血管画像データGE1〜GE10に現れる血管領域BR1〜BR10を示している。図4(B)に示すように3次元血管画像データGE1〜GE10が重畳され、1枚の動き分布画像データGFが生成されている。   Next, the distribution image generation unit 44 generates motion distribution image data GF by superimposing the three-dimensional blood vessel image data GE1 to GE10 (step S5). FIG. 4B is a diagram schematically showing how the motion distribution image data GF is generated from the three-dimensional blood vessel image data GE1 to GE10. In FIG. 4B, ten disc-shaped objects indicate blood vessel regions BR1 to BR10 that appear in the three-dimensional blood vessel image data GE1 to GE10. As shown in FIG. 4B, three-dimensional blood vessel image data GE1 to GE10 are superimposed to generate one piece of motion distribution image data GF.

次に、分布画像生成部44は、動き分布画像データGFからCORE領域とHALO領域とを抽出する(ステップS6)。図4(B)において、領域B1は、常に血管領域BR1〜BR10が位置しているため、ボクセル値が10のボクセルから構成されている。よって、領域B1は、CORE領域として抽出される。一方、領域B2は、1回は血管領域BR1〜BR10が存在しているが、常には血管領域BR1〜BR10が存在していないため、ボクセル値が1〜9のボクセルから構成される。よって、領域B2はHALO領域として抽出される。   Next, the distribution image generation unit 44 extracts the CORE region and the HALO region from the motion distribution image data GF (step S6). In FIG. 4B, the region B1 is composed of voxels having a voxel value of 10 because the blood vessel regions BR1 to BR10 are always located. Therefore, the area B1 is extracted as a CORE area. On the other hand, the region B2 is composed of voxels having voxel values 1 to 9 because the blood vessel regions BR1 to BR10 exist once, but the blood vessel regions BR1 to BR10 do not always exist. Therefore, the area B2 is extracted as a HALO area.

次に、分布画像生成部44は、CORE領域とHALO領域とが色分けされて示された動き分布画像を表示部30に表示するための描画指令を表示制御部46に出力し、表示制御部46は、ユーザにより指定された視点に基づいて、動き分布画像データをレンダリングして動き分布画像を生成し、表示部30に表示する(ステップS7)。   Next, the distribution image generation unit 44 outputs a drawing command for displaying the motion distribution image in which the CORE region and the HALO region are color-coded on the display unit 30 to the display control unit 46, and the display control unit 46. Renders the motion distribution image data based on the viewpoint designated by the user to generate a motion distribution image and displays it on the display unit 30 (step S7).

図5は、動き分布画像の一例を示した画面図である。図5に示す動き分布画像は、両側のPCAs(Posterior cerebral arteries)を示している。図5に示すように、CORE領域を覆うようにしてHALO領域が表示されていることが分かる。そのため、ユーザは、HALO領域の幅WD1から血管の各位置の動きを認識することができる。つまり、幅WD1が大きい位置は血管の動きが大きく、壁の弾性度が高いことを表している。一方、幅WD1が小さい位置は血管の動きが小さく、壁の弾性度が低いことを表している。このようにして、ユーザは血管の各位置の弾性度を認識することができる。   FIG. 5 is a screen diagram illustrating an example of a motion distribution image. The motion distribution image shown in FIG. 5 shows PCAs (Posterior Cerebral arteries) on both sides. As shown in FIG. 5, it can be seen that the HALO area is displayed so as to cover the CORE area. Therefore, the user can recognize the movement of each position of the blood vessel from the width WD1 of the HALO region. That is, the position where the width WD1 is large indicates that the blood vessel moves greatly and the elasticity of the wall is high. On the other hand, a position where the width WD1 is small indicates that the movement of the blood vessel is small and the elasticity of the wall is low. In this way, the user can recognize the elasticity of each position of the blood vessel.

次に、操作部20は、ユーザから感心領域(ROI)を設定する操作指令を受け付けると(ステップS8でYES)、弾性度算出部45は、ROIにおいて、CORE領域の容積とHALO領域との容積を求め、HALO/(HALO+CORE)の演算を行うことで、ROIの弾性度を求める(ステップS9)。ここで、ユーザは、例えば操作部20を操作して、表示部30に表示された動き分布画像のうち、所望のROIを指定する操作を行うことで、ROIを設定すればよい。ROIを設定する操作としては、マウスをドラッグすることで表示画面上に直方体の輪郭を描画し、この輪郭で所望の領域を取り囲む操作を採用すればよい。或いは、弾性度算出部45は、予め定められた血管の部位について、自動的に弾性度を算出するようにしてもよい。   Next, when the operation unit 20 receives an operation command for setting an impression area (ROI) from the user (YES in step S8), the elasticity calculation unit 45 calculates the volume of the CORE area and the volume of the HALO area in the ROI. And the elasticity of ROI is obtained by calculating HALO / (HALO + CORE) (step S9). Here, the user may set the ROI by, for example, operating the operation unit 20 and performing an operation of designating a desired ROI among the motion distribution images displayed on the display unit 30. As an operation for setting the ROI, an operation of drawing a rectangular parallelepiped outline on the display screen by dragging the mouse and surrounding a desired region with the outline may be adopted. Alternatively, the elasticity calculator 45 may automatically calculate the elasticity for a predetermined blood vessel site.

脳の血管の部位としては、左(Lt)右(Rt)のICA(Internal carotid arteries)、左右のMCA(middle cerebral arteries)、Acom(Acom complex)、BA(basilar artery bifurcation)、左右のPCAが存在する。したがって、弾性度算出部45は、動き分布画像データをこれらの各領域が位置すると推定される予め定められた領域で区画し、区画した各領域でのHALO/(HALO+ROI)を求めることで、各部位の弾性度を算出すればよい。   The cerebral blood vessels include left (Lt) right (Rt) internal carotid arteries (ICA), left and right MCA (middle cerebral arteries), Acom (Acom complex), BA (basilar artery bifurcation), and left and right PCAs. Exists. Therefore, the elasticity calculation unit 45 divides the motion distribution image data by a predetermined area where each of these areas is estimated, and obtains HALO / (HALO + ROI) in each divided area. What is necessary is just to calculate the elasticity of a site | part.

一方、ステップS8において、ROIを指定する操作指令を操作部20が受け付けない場合(ステップS8でNO)、処理をステップS8に戻す。なお、予め定められた各領域の弾性度を弾性度算出部45が算出する態様が採用された場合、ステップS8の処理を省いても良い。   On the other hand, if the operation unit 20 does not accept an operation command for designating ROI in step S8 (NO in step S8), the process returns to step S8. In addition, when the aspect in which the elasticity calculation part 45 calculates the elasticity of each predetermined area | region is employ | adopted, you may abbreviate | omit the process of step S8.

図6は、弾性度算出部45により算出された脳の血管の各部位の弾性度の算出結果を示したグラフであり、縦軸は弾性度を示し、横軸は部位を示している。部位としては、左右のICA、左右のMCA、Acom、BA、左右のPCAの8個が採用されており、各部位につき10人の被験者の平均値をプロットした。   FIG. 6 is a graph showing the calculation result of the elasticity of each part of the cerebral blood vessel calculated by the elasticity calculator 45, where the vertical axis indicates the elasticity and the horizontal axis indicates the part. As the sites, eight ICA of left and right ICA, left and right MCA, Acom, BA, and left and right PCA were adopted, and the average value of 10 subjects was plotted for each site.

10人の被験者の年齢は、53〜77歳であり、平均年齢は69歳であり、中央値は70歳である。血管造影剤としてはCovidien Japan社製のOptiray(登録商標)を用いた。そして、この造影剤を根本杏林堂社製のDual-Shot GX(登録商標)を使い、20G IVのカテーテルを介して各患者に投与した。   The age of 10 subjects is 53-77 years, the average age is 69 years, and the median is 70 years. As an angiographic agent, Optiray (registered trademark) manufactured by Covidien Japan was used. This contrast agent was administered to each patient via a 20G IV catheter using Dual-Shot GX (registered trademark) manufactured by Nemoto Kyorindo.

3次元画像撮影装置10として採用されたAquilion ONE(登録商標)において、管電圧を120kV、管電流を270mA、ガントリーの回転周期を350msecというように各種パラメータを設定し、1心拍周期に10枚の3次元画像データを生成させた。3次元画像データとしては、512×512×640のボクセルからなるボリュームデータを採用した。   In Aquilion ONE (registered trademark) adopted as the three-dimensional image capturing apparatus 10, various parameters are set such that the tube voltage is 120 kV, the tube current is 270 mA, the gantry rotation period is 350 msec, and 10 frames are set for one heartbeat period. Three-dimensional image data was generated. As the three-dimensional image data, volume data composed of 512 × 512 × 640 voxels was adopted.

左右のICA、左右のMCA、Acom、BA、左右のPCAにつき、それぞれ、0.206、0.201、0.315、0.311、0.322、0.336、0.394、0.398の弾性度が算出された。この結果から、左右のPCAが他の部位よりもHALO領域が厚く、弾性度が大きいことが分かる。   0.206, 0.201, 0.315, 0.311, 0.322, 0.336, 0.394, 0.398 for left and right ICA, left and right MCA, Acom, BA, and left and right PCA, respectively The degree of elasticity was calculated. From this result, it can be seen that the left and right PCAs have a thicker HALO region and higher elasticity than other parts.

また、左右のICAをグループGR1、左右のMCA、Acom、及びBAをグループGR2、左右のPCAをグループGR3とすると、グループGR1,GR2のP値はP<0.05であり、グループGR1,GR3のP値はP<0.001であり、各グループにおいて、有意差が見られた。   If the left and right ICAs are group GR1, the left and right MCA, Acom, and BA are group GR2, and the left and right PCAs are group GR3, the P values of groups GR1 and GR2 are P <0.05, and groups GR1 and GR3 The P value was P <0.001, and a significant difference was observed in each group.

また、グループGR1の各部位は、グループGR2の各部位に比べて血管の移動が少ないことが知られており、また、グループGR1,GR2の各部位は、グループGR3に比べて血管の移動が少ないことが知られている。したがって、これらの経験則及びP値からも本実施の形態により算出された弾性度は、脳の血管の各部位に応じて適切な移動の指標を示していることが分かる。   In addition, it is known that each part of the group GR1 has less blood vessel movement than each part of the group GR2, and each part of the groups GR1 and GR2 has less blood vessel movement than the group GR3. It is known. Therefore, it can be seen from these empirical rules and the P value that the elasticity calculated by the present embodiment indicates an appropriate movement index according to each part of the blood vessel of the brain.

図7は、本実施の形態による得られた3次元画像データにおいて、左のPCAを関心領域としたときの血管の容積の変化を示したグラフであり、縦軸は血管の容積を示しており、横軸は1心拍周期の経過時間を%で示している。なお、0%の時点はR波のピークの時刻を示している。図7では、1心拍周期における経過時間が0%、10%、20%、・・・、90%の時刻で取得された10枚の3次元画像データのそれぞれにおいて血管の容積が算出されている。   FIG. 7 is a graph showing changes in blood vessel volume when the left PCA is the region of interest in the three-dimensional image data obtained according to the present embodiment, and the vertical axis shows the blood vessel volume. The horizontal axis indicates the elapsed time of one heartbeat cycle in%. Note that the time of 0% indicates the peak time of the R wave. In FIG. 7, the volume of the blood vessel is calculated in each of 10 pieces of three-dimensional image data acquired at a time of 0%, 10%, 20%,. .

容積の算出にあたっては、上述したように10枚の3次元画像データから10枚の3次元血管画像データを生成し、得られた3次元血管画像データにおいてボクセル値が1のボクセルの個数をカウントすることで算出すればよい。   In calculating the volume, as described above, ten pieces of three-dimensional blood vessel image data are generated from ten pieces of three-dimensional image data, and the number of voxels having a voxel value of 1 in the obtained three-dimensional blood vessel image data is counted. What is necessary is just to calculate.

図7に示すように、経過時間が30%〜40%において上に凸のピークが得られ、経過時間が60%において、下に凸のピークが得られ、特徴的な2つのピークを有する波が観測されている。   As shown in FIG. 7, a convex peak is obtained when the elapsed time is 30% to 40%, a convex peak is obtained when the elapsed time is 60%, and a wave having two characteristic peaks. Has been observed.

図8は、脳の血管の8個の部位のそれぞれにおける血管の容積の変化を示したグラフであり、縦軸は血管の容積の変化を示し、横軸は各部位を示している。ここで、血管の容積の変化とは、図7のグラフにおいて、上に凸のピークと下に凸のピークとの差である。図8に示すように、血管の容積の変化においては、部位ごとに顕著な差は見られなかった。   FIG. 8 is a graph showing changes in blood vessel volume in each of the eight regions of the blood vessels of the brain, with the vertical axis showing the change in blood vessel volume and the horizontal axis showing each region. Here, the change in the volume of the blood vessel is the difference between the upwardly convex peak and the downwardly convex peak in the graph of FIG. As shown in FIG. 8, in the change of the volume of the blood vessel, no significant difference was observed for each part.

なお、上記フローチャートでは、ROIの指定を動き分布画像が表示された後で実施したが、これに限定されず、3次元画像データを取得する前に実施してもよい。この場合、被験者の撮影範囲が狭まり、3次元画像データのボクセル数が減少し、3次元画像データ、3次元血管画像データ、及び動き分布画像データを生成する際の処理負担を軽減させることができる。   In the above flowchart, the ROI is specified after the motion distribution image is displayed. However, the present invention is not limited to this, and may be performed before obtaining the three-dimensional image data. In this case, the imaging range of the subject is narrowed, the number of voxels in the 3D image data is reduced, and the processing burden when generating 3D image data, 3D blood vessel image data, and motion distribution image data can be reduced. .

また、上記実施の形態では、1心拍周期のみの動き分布画像データが生成されていたが、これに限定されず、1心拍周期が経過する毎に1枚の動き分布画像データを生成し、動き分布画像データを時系列で連続して生成してもよい。   In the above embodiment, the motion distribution image data for only one heartbeat cycle is generated. However, the present invention is not limited to this, and one motion distribution image data is generated every time one heartbeat cycle elapses. The distribution image data may be generated continuously in time series.

また、上記実施の形態では、脳の血管の動き分布画像データを生成したが、これに限定されず、脳以外の被験者の体内の血管についての動き分布画像データを生成してもよい。   In the above embodiment, motion distribution image data of blood vessels in the brain is generated. However, the present invention is not limited to this, and motion distribution image data of blood vessels in the body of the subject other than the brain may be generated.

また、上記実施の形態では、CTスキャンにより生成された3次元画像データを採用したが、これに限定されず、MRA等の他の3次元医療画像生成装置により生成された3次元画像データを採用してもよい。   In the above embodiment, 3D image data generated by CT scan is used. However, the present invention is not limited to this, and 3D image data generated by another 3D medical image generation device such as MRA is used. May be.

また、上記実施の形態では、1心拍周期に10枚の3次元画像データを取得したが、これに限定されず、2〜9枚、11枚以上の3次元画像データを取得してもよい。   In the above embodiment, 10 pieces of 3D image data are acquired in one heartbeat cycle. However, the present invention is not limited to this, and 2 to 9 pieces of 11 or more pieces of 3D image data may be acquired.

1 3次元画像形成装置
10 3次元画像撮影装置
11 心電波形計測部
12 3次元画像撮影部
20 操作部
30 表示部
40 演算部
41 心電波形取得部
42 画像取得部
43 抽出部
44 分布画像生成部
45 弾性度算出部
46 表示制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3D image formation apparatus 10 3D image imaging device 11 ECG waveform measurement part 12 3D image imaging part 20 Operation part 30 Display part 40 Calculation part 41 Electrocardiogram waveform acquisition part 42 Image acquisition part 43 Extraction part 44 Distribution image generation Unit 45 elasticity calculation unit 46 display control unit

Claims (9)

被験者の心電波形データを取得する心電波形取得部と、
前記心電波形取得部による前記心電波形データの取得と連動して、血管造影剤が投与された前記被験者の体内の構造を3次元で示す3次元画像データを時系列で取得する画像取得部と、
前記心電波形データにより示される所定期間において前記画像取得部により取得された複数の3次元画像データのそれぞれに対し、ボクセル値に基づいて、血管を示す領域を抽出して3次元血管画像データを生成する抽出部と、
前記抽出部により生成された3次元血管画像データを重畳し、前記血管の動きの分布を3次元的に示す動き分布画像データを生成する分布画像生成部とを備える3次元画像形成装置。
An electrocardiographic waveform acquisition unit for acquiring electrocardiographic waveform data of the subject;
In conjunction with the acquisition of the electrocardiographic waveform data by the electrocardiographic waveform acquisition unit, an image acquisition unit that acquires, in time series, three-dimensional image data that shows in three dimensions the internal structure of the subject to which the angiographic contrast agent has been administered. When,
For each of a plurality of three-dimensional image data acquired by the image acquisition unit in a predetermined period indicated by the electrocardiogram waveform data, a region indicating a blood vessel is extracted based on the voxel value to obtain the three-dimensional blood vessel image data. An extractor to generate;
A three-dimensional image forming apparatus comprising: a distribution image generation unit configured to superimpose the three-dimensional blood vessel image data generated by the extraction unit and generate motion distribution image data indicating the distribution of the blood vessel motion three-dimensionally.
前記分布画像生成部は、前記動き分布画像データから、ボクセル値に基づいて、前記血管の動きの無い領域を示す幹領域と、前記血管の動きのある領域を示す移動領域とを抽出する請求項1記載の3次元画像形成装置。   The distribution image generation unit extracts, from the motion distribution image data, a trunk region indicating a region where the blood vessel does not move and a moving region indicating a region where the blood vessel moves based on a voxel value. The three-dimensional image forming apparatus according to 1. 前記幹領域及び前記移動領域に基づいて前記血管の弾性度を算出する弾性度算出部を更に備える請求項2記載の3次元画像形成装置。   The three-dimensional image forming apparatus according to claim 2, further comprising an elasticity calculation unit that calculates the elasticity of the blood vessel based on the trunk area and the moving area. 前記分布画像生成部は、前記幹領域と前記移動領域とを区別して前記動き分布画像データを表示する請求項2又は3記載の3次元画像形成装置。   The three-dimensional image forming apparatus according to claim 2, wherein the distribution image generation unit displays the motion distribution image data by distinguishing the trunk region and the moving region. 前記抽出部は、前記心電波形データの1心拍周期を前記所定期間とする請求項1〜4のいずれかに記載の3次元画像形成装置。   The three-dimensional image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the extraction unit sets one heartbeat cycle of the electrocardiographic waveform data as the predetermined period. 前記1心拍周期は、R波のピークが現れた後、次のR波のピークが現れるまでの期間である請求項5記載の3次元画像形成装置。   6. The three-dimensional image forming apparatus according to claim 5, wherein the one heartbeat period is a period from when an R wave peak appears until a next R wave peak appears. 前記画像取得部は、前記被験者の脳の3次元画像データを取得する請求項1〜6のいずれかに記載の3次元画像形成装置。   The three-dimensional image forming apparatus according to claim 1, wherein the image acquisition unit acquires three-dimensional image data of the subject's brain. 被験者の心電波形データを取得する心電波形取得部と、
前記心電波形取得部による前記心電波形データの取得と連動して、血管造影剤が投与された前記被験者の体内の構造を3次元で示す3次元画像データを時系列で取得する画像取得部と、
前記心電波形データにより示される所定期間において前記画像取得部により取得された複数の3次元画像データのそれぞれに対し、ボクセル値に基づいて、血管を示す領域を抽出して3次元血管画像データを生成する抽出部と、
前記抽出部により生成された3次元血管画像データを重畳し、前記血管の動きの分布を3次元的に示す動き分布画像データを生成する分布画像生成部としてコンピュータを機能させる3次元画像形成プログラム。
An electrocardiographic waveform acquisition unit for acquiring electrocardiographic waveform data of the subject;
In conjunction with the acquisition of the electrocardiographic waveform data by the electrocardiographic waveform acquisition unit, an image acquisition unit that acquires, in time series, three-dimensional image data that shows in three dimensions the internal structure of the subject to which the angiographic contrast agent has been administered. When,
For each of a plurality of three-dimensional image data acquired by the image acquisition unit in a predetermined period indicated by the electrocardiogram waveform data, a region indicating a blood vessel is extracted based on the voxel value to obtain the three-dimensional blood vessel image data. An extractor to generate;
A three-dimensional image forming program for causing a computer to function as a distribution image generation unit that superimposes the three-dimensional blood vessel image data generated by the extraction unit and generates motion distribution image data that three-dimensionally represents the distribution of blood vessel motion.
コンピュータが、被験者の心電波形データを取得する心電波形取得ステップと、
コンピュータが、前記心電波形取得ステップによる前記心電波形データの取得と連動して、血管造影剤が投与された前記被験者の体内の構造を3次元で示す3次元画像データを時系列で取得する画像取得ステップと、
コンピュータが、前記心電波形データにより示される所定期間において前記画像取得ステップにより取得された複数の3次元画像データのそれぞれに対し、ボクセル値に基づいて、血管を示す領域を抽出して3次元血管画像データを生成する抽出ステップと、
コンピュータが、前記抽出ステップにより抽出された3次元血管画像データを重畳し、前記血管の動きの分布を3次元で示す動き分布画像データを生成する分布画像生成ステップとを備える3次元画像形成方法。
An electrocardiogram waveform acquisition step in which the computer acquires electrocardiogram waveform data of the subject;
In conjunction with the acquisition of the electrocardiographic waveform data in the electrocardiographic waveform acquisition step, the computer acquires three-dimensional image data showing the structure of the body of the subject to which the angiographic contrast agent is administered in three dimensions in time series. An image acquisition step;
A computer extracts a region indicating a blood vessel based on a voxel value for each of a plurality of three-dimensional image data acquired by the image acquisition step in a predetermined period indicated by the electrocardiogram waveform data, thereby generating a three-dimensional blood vessel. An extraction step for generating image data;
A three-dimensional image forming method comprising: a distribution image generating step in which a computer superimposes the three-dimensional blood vessel image data extracted in the extracting step and generates motion distribution image data indicating the distribution of blood vessel motion in three dimensions.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015167790A (en) * 2014-03-10 2015-09-28 株式会社東芝 Medical image processor
JP2017159180A (en) * 2017-06-27 2017-09-14 東芝メディカルシステムズ株式会社 X-ray ct apparatus and image display method

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