JP6301102B2 - 医用画像診断装置、医用画像処理装置及び医用画像処理プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置及び医用画像処理プログラムに関する。

虚血性心疾患の患者さんにおいて、虚血の原因が狭窄であるかを確かめる方法としてFractional Flow Reserve (ＦＦＲ)という指標を用いた方法が開発された。ＦＦＲの臨床的有効性はランダマイズ臨床試験により確認されている。

ＦＦＲを求めるには、血管内に圧力センサー付きのワイヤ（Pressure wire）を挿入して、図６に示すように狭窄血管上流圧力Ｐａと狭窄血管下流圧力Ｐｄとを測定することが必要とされていた。

特開２００８−１３６８００号公報

目的は、ワイヤ挿入を不要にして、画像データからＦＦＲ相当の指標（血流阻害指標）を求めることにある。

本実施形態に係る医用画像診断装置は、被検体の所定の臓器に関するボリュームデータまたは一連の画像のデータを記憶する記憶部と、前記ボリュームデータまたは前記一連の画像のデータに基づいて、第１領域の第１血流情報と、前記第１領域と異なる第２領域の第２血流情報とを発生する血流情報発生部と、前記第１血流情報と前記第２血流情報とに基づいて、前記第１領域または前記第２領域に関する血管における血流の阻害の程度を示す血流阻害指標を発生する血流阻害指標発生部と、を具備し、前記所定の臓器は、前記被検体の心臓であって、前記血流阻害指標は、血流予備量比に相当する指標であること、を特徴とする。

図１は、本実施形態に係り、血管内圧力とその血管の支配下にある領域の標準的な局所血流量との関係を模式的に示した図である。 図２は、本実施形態による画像データからＦＦＲ相当の指標を求める原理の補足説明図である。 図３は、本実施形態に係る医用画像処理装置の構成を示す図である。 図４は、本実施形態によるＦＦＲ相当の指標の計算手順を示す流れ図である。 図５は、図４の領域設定例を示す図である。 図６は、従来のＦＦＲの説明図である。 図７は、本実施形態の医用画像診断装置に係るＸ線診断装置の構成を示す構成図である。 図８は、本実施形態の医用画像診断装置に係るＸ線診断装置において、血流阻害指標発生機能の手順を示すフローチャートである。 図９は、本実施形態の変形例に係り、複数の画素各々において、血流阻害指標を表示した表示例を示す図である。 図１０は、本実施形態の医用画像診断装置に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す構成図である。 図１１は、本実施形態の医用画像診断装置に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置において、血流阻害指標発生機能の手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係る医用画像診断装置および医用画像処理装置について説明する。
（第１の実施形態）
図７は、本実施形態の医用画像診断装置に係るＸ線診断装置５の構成の一例を示す構成図である。本Ｘ線診断装置５は、高電圧発生部２１と、Ｘ線管２３と、Ｘ線可動絞り２５と、Ｘ線検出器２７と、支持機構２９と、支持機構駆動部３１と、天板３２と、画像発生部３３と、インターフェース（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：以下、Ｉ／Ｆと呼ぶ）部１１と、記憶部１２と、表示部１４と、操作部１３と、制御部４３と、血流情報発生部１５（組織血流計算部）と、血流阻害指標発生部（指標計算部）１６と、を有する。

高電圧発生部２１は、後述するＸ線管２３に供給する管電流と、Ｘ線管２３に印加する管電圧とを発生する。高電圧発生部２１は、Ｘ線撮影に適した管電流をＸ線管２３に供給し、Ｘ線撮影に適した管電圧をＸ線管２３に印加する。具体的には、高電圧発生部２１は、後述する制御部４３による制御のもとで、Ｘ線撮影条件に応じた管電圧と管電流とを発生する。

Ｘ線管２３は、高電圧発生部２１から供給された管電流と、高電圧発生部２１により印加された管電圧とに基づいて、Ｘ線の焦点（以下、管球焦点と呼ぶ）からＸ線を発生する。発生されたＸ線は、Ｘ線管２３におけるＸ線放射窓から放射される。以下、管球焦点を通り、後述するＸ線検出器２７におけるＸ線の検出面に垂直な軸をｚ軸とする。ｚ軸に垂直であって、後述する天板３２の長軸方向に平行な方向（以下、第１方向と呼ぶ）をｘ軸とする。ｚ軸とｘ軸とに垂直な軸（天板３２の短軸方向に平行な方向：以下、第２方向と呼ぶ）をｙ軸とする。

Ｘ線可動絞り２５は、図示していない複数の絞り羽根を有する。Ｘ線可動絞り２５は、Ｘ線管２３の前面であって、Ｘ線管２３とＸ線検出器２７との間に設けられる。具体的には、Ｘ線可動絞り２５は、Ｘ線管２３におけるＸ線放射窓の前面に設けられる。Ｘ線可動絞り２５は、照射野限定器とも称される。Ｘ線可動絞り２５は、Ｘ線管２３で発生されたＸ線を、操作者が所望する撮影部位以外に不要な被爆をさせないために、最大口径の照射範囲（以下、最大照射範囲と呼ぶ）を所定の照射範囲に絞る。

Ｘ線可動絞り２５は、第１方向に移動可能な複数の第１絞り羽根と、第２方向に移動可能な複数の第２絞り羽根とを有する。第１、第２絞り羽根各々は、Ｘ線管２３により発生されたＸ線を遮蔽する鉛により構成される。なお、Ｘ線可動絞り２５は、被検体Ｐへの被曝線量の低減および画質の向上を目的として、Ｘ線の照射野（以下、Ｘ線照射野と呼ぶ）に挿入される複数のフィルタ（付加フィルタ）を有していてもよい。

Ｘ線検出器２７は、Ｘ線管２３から発生され、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。例えば、Ｘ線検出器２７は、例えば、フラットパネルディテクタ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｅｒ：以下、ＦＰＤと呼ぶ）である。ＦＰＤ２７は、複数の半導体検出素子を有する。半導体検出素子には、直接変換形と間接変換形とがある。直接変換形とは、入射Ｘ線を直接的に電気信号に変換する形式である。間接変換形とは、入射Ｘ線を蛍光体で光に変換し、その光を電気信号に変換する形式である。

Ｘ線の入射に伴って複数の半導体検出素子で発生された電気信号は、図示していないアナログディジタル変換器（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：以下、Ａ／Ｄ変換器と呼ぶ）に出力される。Ａ／Ｄ変換器は、電気信号をディジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換器は、ディジタルデータを、図示していない前処理部に出力する。なお、Ｘ線検出器２７として、イメージインテンシファイア（Ｉｍａｇｅｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）などが用いられてもよい。

支持機構２９は、Ｘ線管２３と、Ｘ線可動絞り２５と、Ｘ線検出器２７とを移動可能に支持する。具体的には、支持機構２９は、例えば、図示していないＣアームとＣアーム支持部とを有する。Ｃアームは、Ｘ線管２３およびＸ線可動絞り２５と、Ｘ線検出器２７とを、互いに向き合うように搭載する。なお、Ｃアームの代わりにΩアームが用いられてもよい。Ｃアーム支持部は、そのＣ形状に沿う方向に、Ｃアームをスライド可能に支持する。また、Ｃアーム支持部は、ＣアームとＣアーム支持器との接続部を中心として、Ｃ形状に沿う方向に直交する方向に回転可能にＣアームを支持する。

なお、Ｃアーム支持部は、第１方向と第２方向とに平行移動可能にＣアームを支持することも可能である。また、Ｃアームは、Ｘ線管２３の管球焦点とＸ線検出器２７におけるＸ線の検出面との距離（線源受像面間距離（Ｓｏｕｒｃｅ Ｉｍａｇｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ：以下、ＳＩＤと呼ぶ））を変更可能に、Ｘ線管２３と、Ｘ線可動絞り２５と、Ｘ線検出器２７とを支持する。Ｃアーム支持部を有するＸ線診断装置５は、例えば、被検体Ｐの循環器系の撮影に用いられる。

なお、支持機構２９は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に沿って、Ｘ線管２３、Ｘ線可動絞り２５、Ｘ線検出器２７を移動可能に支持してもよい。このとき、本Ｘ線診断装置５は、例えば、被検体Ｐの消化器系、呼吸器系の撮影などに用いられる。なお、本Ｘ線診断装置５は、診断の用途に限定されず、いかなるＸ線診断装置であってもよい。

支持機構駆動部３１は、後述する制御部４３の制御のもとで、支持機構２９を駆動する。具体的には、支持機構駆動部３１は、制御部４３からの制御信号に応じた駆動信号をＣアーム支持部に供給して、ＣアームをＣ形状に沿う方向にスライド、Ｃ形状に沿う方向に直交する方向（尾頭方向（ＣＲＡ）または頭尾方向（ＣＡＵ））に回転させる。Ｘ線撮影時においては、Ｘ線管２３とＸ線検出器２７との間に、天板３２に載置された被検体Ｐが配置される。

図示していない前処理部は、Ｘ線検出器２７から出力されたディジタルデータに対して、前処理を実行する。前処理とは、Ｘ線検出器２７におけるチャンネル間の感度不均一の補正、および金属等のＸ線強吸収体による極端な信号の低下またはデータの脱落に関する補正等である。前処理されたディジタルデータは、後述する画像発生部３３に出力される。

画像発生部３３は、Ｘ線撮影された後に前処理されたディジタルデータに基づいて、Ｘ線画像を発生する。画像発生部３３は、発生したＸ線画像を、後述する記憶部１２、表示部１４、血流情報発生部１５に出力する。

Ｉ／Ｆ１１は、例えば、ネットワーク、図示していない外部記憶装置、他の医用画像診断装置、医用画像処理装置１０などに関するインターフェースである。本Ｘ線診断装置５によって得られたＸ線画像等のデータおよび解析結果などは、Ｉ／Ｆ１１およびネットワークを介して他の装置に転送可能である。

記憶部１２は、画像発生部３３で発生された種々のＸ線画像、本Ｘ線診断装置５の制御プログラム、診断プロトコル、後述する操作部１３から送られてくる操作者の指示、撮影条件、透視条件などの各種データ群などを記憶する。例えば、記憶部１２は、被検体Ｐの所定の臓器に対して時間的に連続して撮影された複数のＸ線撮影にそれぞれ対応する複数のＸ線画像のデータ（以下、一連の画像のデータと呼ぶ）を記憶する。一連の画像のデータは、例えば、被検体Ｐへの造影剤の流入開始から被検体Ｐからの造影剤の流出完了までの期間に収集された複数の画像のデータである。所定の臓器とは、たとえば心臓である。なお、所定の臓器は、心臓に限定されず、たとえば、肝臓、脳などの他の臓器であってもよい。以下、説明を簡単にするために、所定の像器は、心臓であるものとする。一連の画像のデータとは、例えば、冠動脈造影のためにトレーサー（例えば、造影剤）が投与された被検体の想像に関する画像である。

また、記憶部１２は、Ｘ線画像上に設定された関心領域の位置、狭窄部位の下流の血管（以下、狭窄血管と呼ぶ）の支配領域（以下、第１領域と呼ぶ）、非狭窄部位を有する血管（以下、非狭窄血管と呼ぶ）の支配領域（以下、第２領域と呼ぶ）、およびＳＩＤなど記憶する。第１領域と第２領域とはそれぞれ異なる領域である。記憶される第１領域と第２領域とは、後述する操作部１３により入力される。なお、記憶部１２は、後述する血流阻害指標発生機能に関するプログラム（血流阻害指標発生プログラム）を記憶してもよい。

記憶部１２は、動脈の毛細血管から第１、第２領域各々に抽出される血流量の抽出率（Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）を 記憶する。この抽出率は、後述する血流阻害指標を補正する所定の補正係数に相当する。具体的には、記憶部１２は、所定の補正係数として、狭窄血管の下流部分の毛細血管から第１領域へ抽出される血流量の抽出率Ｅ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}（以下、第１補正係数と呼ぶ）を記憶する。記憶部１２は、所定の補正係数として、非狭窄血管の下流部分の毛細血管から第２領域へ抽出される血流量の抽出率Ｅ_{ｒｅｍｏｔｅ}（以下、第２補正係数と呼ぶ）を記憶する。記憶部１２は、所定の補正係数を、臓器ごと、設定される第１、第２領域ごとに対応表（ルックアップテーブル）として記憶する。

なお、記憶部１２は、第１、第２領域各々における血流情報の発生において血流情報発生部１５で用いられる所定の固定値を記憶してもよい。所定の固定値とは、例えば、Ｐｅｒｍｉａｂｉｌｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ（以下、ＰＳと呼ぶ）である。

表示部１４は、画像発生部３３により発生されたＸ線画像を表示する。表示部１４は、Ｘ線撮影における撮影条件、第１領域、第２領域を入力するための入力画面を表示する。表示部１４は、後述する血流阻害指標発生部１６により発生された血流阻害指標を、Ｘ線画像および第１、第２領域とともに表示する。

操作部１３は、関心領域、ＳＩＤ、Ｘ線撮影の撮影条件、第１領域、第２領域、血流阻害指標発生プログラムの起動等を入力する。具体的には、操作部１３は、操作者からの各種指示・命令・情報・選択・設定を本Ｘ線診断装置５に取り込む。操作部１３は、図示しないが、関心領域、第１領域、第２領域の設定などを行うためのトラックボール、Ｘ線撮影の開始の契機となるスイッチボタン、マウス、キーボード等を有する。操作部１３は、表示画面上に表示されるカーソルの座標を検出し、検出した座標を後述する制御部４３に出力する。なお、操作部１３は、表示画面を覆うように設けられたタッチパネルでもよい。この場合、操作部１３は、電磁誘導式、電磁歪式、感圧式等の座標読み取り原理でタッチ指示された座標を検出し、検出した座標を制御部４３に出力する。

操作部１３は、Ｘ線画像上に入力された第１領域および第２領域の位置（直交座標系での座標）を、後述する血流情報発生部１５に出力する。なお、操作部１３は、血流阻害指標を計算させるための指示（指標計算指示）を入力してもよい。

制御部４３は、図示していないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とメモリを備える。制御部４３は、操作部１３から送られてくる操作者の指示、撮影条件などに従って、Ｘ線撮影を実行するために、本Ｘ線診断装置１における各部を制御する。また、制御部４３は、第１領域、第２領域の入力、指標計算指示の入力を契機として、血流情報発生部１５と血流阻害指標発生部１６とを制御する。

血流情報発生部（組織血流計算部）１５は、記憶部１２に記憶された一連の画像のデータに基づいて、第１領域の第１血流情報と、第２領域の第２血流情報とを発生する。第１血流情報とは、たとえば、第１の領域に対応する心筋組織への血流量（Ｍｙｏｃａｒｄｉａｌ Ｂｌｏｏｄ Ｆｌｏｗ：以下、第１の値ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}と呼ぶ）である。第２血流情報とは、たとえば、第２の領域に対応する心筋組織への血流量（以下、第２の値ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}と呼ぶ）である。

具体的には、血流情報発生部１５は、一連の画像のデータにおける第１領域において、造影剤による画素値の濃度の時間変化に基づいて、狭窄血管から第１領域に流入する局所的な血流量（以下、第１局所血流量Ｋ_{１ｓｔｅｎｏｓｅｄ}と呼ぶ）を発生する。加えて、血流情報発生部１５は、第２領域における造影剤による画素値の濃度の時間変化に基づいて、非狭窄血管から第２領域に流入する局所的な血流量（以下、第２局所血流量Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}と呼ぶ）を発生する。より詳細には、血流情報発生部１５は、例えば、一連の画像各々に対して、造影剤が流入していないいわゆるマスク画像を差分する。一連の差分画像は、造影剤による染影分布（造影剤分布）を表している。一連の差分画像における画素値は、造影剤濃度を表している。第１局所血流量Ｋ_{１ｓｔｅｎｏｓｅｄ}は、狭窄血管から第１領域への造影剤の伝達系数（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｎｓｔａｎｔ）に相当する。また、第２局所血流量値Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}は、非狭窄血管から第２領域への造影剤の伝達系数（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｎｓｔａｎｔ）に相当する。

より詳細には、血流情報発生部１５は、一連の差分画像各々における第１領域および第２領域に対して、格子状の複数の局所部分領域を設定する。血流情報発生部１５は、一連の差分画像に基づいて、複数の局所部分領域ごとに、時間度濃度曲線を発生する。血流情報発生部１５は、例えばモデル解析に基づく理論と時間濃度曲線とに基づいて、第１局所血流量Ｋ_{１ｓｔｅｎｏｓｅｄ}と第２局所血流量Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}とを発生する。

血流情報発生部１５は、第１局所血流量Ｋ_{１ｓｔｅｎｏｓｅｄ}を第１補正係数Ｅ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}で補正することにより、第１の値ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}を計算する。具体的には、血流情報発生部１５は、第１局所血流量Ｋ_{１ｓｔｅｎｏｓｅｄ}を第１補正係数Ｅ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}で除算することにより、第１の値ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}を発生する。血流情報発生部１５は、第２局所血流量Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}を第２補正係数Ｅ_{ｒｅｍｏｔｅ}で補正することにより、第２の値ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}を計算する。具体的には、血流情報発生部１５は、第２局所血流量Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}を第２補正係数Ｅ_{ｒｅｍｏｔｅ}で除算することにより、第２の値ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}を発生する。血流情報発生部１５は、発生した第１血流情報に対応する第１の値ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}と、第２血流情報に対応する第２の値ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}とを、後述する血流阻害指標発生部１６に出力する。

なお、血流情報発生部１５は、固定値ＰＳと第１局所血流量Ｋ_{１ｓｔｅｎｏｓｅｄ}とに基づいて、第１の値ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}を計算してもよい。また、血流情報発生部１５は、固定値ＰＳと第２局所血流量Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}とに基づいて、第１の値ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}を計算してもよい。

血流阻害指標発生部１６は、第１血流情報と第２血流情報とに基づいて、第１領域または第２領域に関する血管における血流の阻害の程度を示す血流阻害指標を発生する。例えば、血流阻害指標発生部１６は、第１血流情報と第２血流情報とに基づいて、狭窄血管に関する血流阻害指標を発生する。具体的には、血流阻害指標発生部１６は、第１の値ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}と第２の値ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}との比を血流阻害指標として発生する。より詳細には、血流阻害指標発生部１６は、第１の値ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}を第２の値ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}で除算することにより、第１領域における血流阻害指標を発生する。血流阻害指標とは、例えば、血流予備量比（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ Ｆｌｏｗ Ｒｅｓｅｒｖｅ：以下、ＦＦＲと呼ぶ）に相当する指標である。

ＦＦＲは、狭窄血管の血流量（以下、狭窄血管血流量Ｑ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}と呼ぶ）を、狭窄がないと仮定した血管の血流量（Ｑ_{ｎｏｒｍａｌ}）で正規化、つまり割り算した値で、以下のように定義される。

ＦＦＲ≡Ｑ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／Ｑ_{ｎｏｒｍａｌ} （１）
血管内の圧力は、血流量に相関している。血管の血流量は、図１示すように、この血管の支配下にある組織Ｓ（例えば、心筋の一部分、以下単に「心筋部分」と呼ぶ）全体に流れる血流量に、原理的に等価である。従って、ＭＢＦを局所血流量とすると、式（１）は、式（２）に変更可能である。

ＦＦＲ≡Ｑ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／Ｑ_{ｎｏｒｍａｌ}＝ΣＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ΣＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ} （２）
ここで、ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}は狭窄血管の支配下にある虚血の疑いのある心筋部分の局所血流量である。ΣＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}は、狭窄血管支配下の心筋部分全体の血流量である。すなわち、ΣＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}における和の記号Σは、狭窄血管支配下の心筋部分全体について、ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}の和を示している。同様に、ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}は狭窄がないときの同じ心筋部分に関する標準的な局所血流量であり、ΣＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}はその正常な心筋部分の標準的な全体の血流量である。ΣＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}における和の記号Σは、狭窄がないときの同じ心筋部分全体について、ＭＢＦ_{ｎｏｒａｍａｌ}の和を示している。

（２）式は、当該心筋部分の容積をＳとし、便宜上、ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}及びＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}をそれぞれの領域内の局所血流量の平均値に置き換えると次式（３）に変形することができる。
ＦＦＲ≡Ｑ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／Ｑ_{ｎｏｒｍａｌ}＝ΣＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ΣＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}
＝（Ｓ・ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}）／（Ｓ・ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}）
＝ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ} （３）
ここで狭窄が無いと仮定した場合の心筋の平均血流量ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}と、実際に狭窄が無い血管の支配する血管の平均血流量ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}とは等しいとみなし、置き換えると次式に変形することができる。この置き換えにより、ＦＦＲは、ＦＦＲに相当する指標ＦＦＲ’に置き換えられる。このＦＦＲに相当する指標ＦＦＲ’が血流阻害指標に対応する。

ＦＦＲ ≡Ｑ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／Ｑ_{ｎｏｒｍａｌ}＝ΣＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ΣＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}
＝（Ｓ・ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}）／（Ｓ・ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}）
＝ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}
ＦＦＲ’＝ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}
ここで、Ｋ_１を画像情報から計算した局所の血流量、Ｋ_{１ｓｔｅｎｏｓｅｄ}を画像情報から計算した狭窄支配領域の局所血流量の平均値、Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}を画像内の当該狭窄血管とは別の狭窄を起こしていない血管の支配領域に関する画像情報から計算した局所血流量の平均値とすると、（３）式は次式（４）に変形することができる。Ｅ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}、Ｅ_{ｒｅｍｏｔｅ}はそれぞれ補正係数であり、例えば０．５，０．６の値が選択される。

ＦＦＲ ≡Ｑ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／Ｑ_{ｎｏｒｍａｌ}＝ΣＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ΣＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}
＝（Ｓ・ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}）／（Ｓ・ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}）
＝ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}
ＦＦＲ’＝ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}
＝（Ｋ_{１ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／Ｅ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}）／（Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}／Ｅ_{ｒｅｍｏｔｅ}） （４）
ここで、補正係数Ｅは、ＭＢＦとＰＳとを用いて、Ｅ＝（１−ｅｘｐ（−ＰＳ／ＭＢＦ)の関係式で計算されてもよい。従って次式（５）、（６）を用いてＫ_１だけからＭＢＦを計算し、式（３）に従ってＦＦＲ′を計算するようにしてもよい。
ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}＝Ｋ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／（１−ｅｘｐ（−ＰＳ／ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}）） （５）
ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ} ＝Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}／（１−ｅｘｐ（−ＰＳ／ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}）） （６）
血流阻害指標発生部１６は、発生した血流阻害指標ＦＦＲ’を表示部１４に出力する。

（血流阻害指標発生機能）
血流阻害指標発生機能とは、一連の画像のデータに基づいて第１血流情報と第２血流情報とを発生し、発生された第１血流情報と第２血流情報とに基づいて第１領域又は第２領域における血流阻害指標を発生する機能である。以下、血流阻害指標発生機能に関する処理（以下、血流阻害指標発生処理と呼ぶ）について説明する。

図８は、血流阻害指標発生処理の手順の一例を示すフローチャートである。

被検体の所定の臓器に関する一連の画像のデータが、記憶部１２から読み出される（ステップＳａ１）。狭窄血管の支配領域に対応する第１領域と、非狭窄血管の支配領域に対応する第２領域とが、操作部１３を介した操作者の指示により設定される（ステップＳａ２）。読み出した一連の画像のデータに基づいて、第１領域における第１血流情報と、第２領域における第２血流情報とが発生される（ステップＳａ３）。第１血流情報と第２血流情報とに基づいて、狭窄血管における血流阻害指標が発生される（ステップＳａ４）。第１、第２領域とともに血流阻害指標が表示される（ステップＳａ５）。

（変形例）
第１の実施形態との相違は、第１領域と第２領域とそれぞれ異なる領域における複数の画素各々に対応する血流情報を発生し、複数の画素各々に対応する血流情報に基づいて画素各々に対応する血流阻害指標を発生し、血流阻害指標の値に対応する色相で、血流阻害指標を画素ごとに表示することにある。

血流情報発生部１５は、一連の画像のデータに基づいて、第１領域と第２領域とそれぞれ異なる領域における複数の画素各々に対応する血流情報を発生する。血流情報発生部１５は、複数の画素各々の血流情報を血流阻害指標発生部１６に出力する。

血流阻害指標発生部１６は、複数の画素各々に対応する血流情報に基づいて、複数の画素に各々対応する血流阻害指標を発生する。具体的には、血流阻害指標発生部１６は、例えば、血流阻害指標ＦＦＲ’の分母として第２の値を用いて、分子として画素各々の血流情報を用いることで計算される。すなわち、血流阻害指標発生部１６は、第２領域に関する血管の血流量に相当する値を基準として、複数の画素各々の血流阻害指標を発生する。血流阻害指標発生部１６は、複数の画素にそれぞれ対応する複数の血流阻害指標を、表示部１４に出力する。

記憶部１２は、血流阻害指標の値に応じた複数の色相を記憶する。

表示部１４は、複数の画素にそれぞれ対応する複数の血流阻害指標を、血流阻害指標の値に応じた複数の色相で、画素ごとに表示する。なお、表示部１４は、複数の血流阻害指標を、血流阻害指標に応じて色相で、例えば、図９に示すように、第１領域と第２領域とのうち少なくとも一方とともに表示してもよい。このとき、表示部１４は、血流阻害指標をスカラーとするスカラー場として表示される。なお、血流阻害指標は、グレースケールの濃淡で表示されてもよい。血流阻害指標（ＦＦＲ’値）の上記グラフ表示は例示的なものに過ぎず、本実施形態は、上記の例に限定されない。例えば、本実施形態は、適宜、所定の図表形式でＦＦＲ’値（血流阻害指標）を表示してもよい。

以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態に係るＸ線診断装置５によれば、図２に示すように、血管の血流量を組織血流量により代替的に求めること、そして狭窄がないときの同じ心筋部分に関する標準的な局所血流量ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}を、画像内の当該狭窄血管とは別の狭窄を起こしていない血管の支配領域に関する画像情報から計算した局所血流量Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}で代用させたこと、つまり、分母に用いる局所血流量を、式（３）のような標準値ではなく、実際に一連の画像のデータから求めること、さらに当該狭窄血管とは別の狭窄を起こしていない血管の支配領域から求めることにある。これにより、血流阻害指標ＦＦＲ′の発生に関して画像固有の信頼性の低下要因を抑制して、信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態の変形例によれば、複数の画素各々に対応する血流情報に基づいて画素各々に対応する血流阻害指標を発生し、血流阻害指標の値に対応する色相で、血流阻害指標を画素ごとに表示することができる。これにより、画像全体において血流阻害指標を表示することができ、被検体Ｐに対する診断効率が向上する。

以上のことから、本実施形態に係るＸ線診断装置５によれば、ワイヤ挿入を不要にして、画像データからＦＦＲ相当の指標（血流阻害指標）を求めることができる。

（第２の実施形態）
第１の実施液体との相違は、医用画像診断装置がＸ線コンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：以下、ＣＴと呼ぶ）装置（Ｘ線ＣＴ装置ともいう）であることにある。なお、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置には、Ｘ線管とＸ線検出器とが一体として被検体の周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ−Ｔｙｐｅ、リング状にアレイされた多数のＸ線検出素子が固定され、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ−Ｔｙｐｅ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。

また、画像を再構成するには被検体の周囲一周、３６０°分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０°＋ファン角度分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式に対しても本実施形態へ適用可能である。また、入射Ｘ線を電荷に変化するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線によるセレン等の半導体内での電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよい。

さらに、近年では、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転フレームに搭載したいわゆる多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本実施形態においては、従来からの一管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であっても、多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であってもいずれも適用可能である。多管球型である場合、複数の管球にそれぞれ印加される複数の管電圧は、それぞれ異なる（多管球方式）。ここでは、一管球型として説明する。

また、Ｘ線検出素子は、低エネルギーＸ線を検出する前面検出部分と、前面検出器の背面に設けられ、高エネルギーＸ線を検出する背面検出部分とを有する２層検出素子であってもよい。ここでは、説明を簡単にするため、Ｘ線検出器は、１層のＸ線検出素子であるものとする。

図１０は、本実施形態の医用画像診断装置に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置４の構成の一例を示す構成図である。本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置４は、架台部１００、前処理部２００、再構成部５００、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１１、記憶部１２、表示部１４、操作部１３、制御部９００、血流情報発生部１５、血流阻害指標発生部１６を有する。Ｉ／Ｆ１１は、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１を電子的通信回線（以下、ネットワークと呼ぶ）と接続する。ネットワークには、図示していない放射線部門情報管理システム、病院情報システム、他の医用画像診断装置、医用画像処理装置１０などが接続される。

架台部１００には、図示していない回転支持機構が収容される。回転支持機構は、回転フレーム１０１と、回転軸Ｚを中心として回転自在に回転フレーム１０１を支持するフレーム支持機構と、回転フレーム１０１の回転を駆動する回転駆動部（電動機）１０３とを有する。

回転フレーム１０１には、後述する制御部９００による制御に従ってＸ線を発生するＸ線発生部１０５と、２次元アレイ型または多列型とも称されるＸ線検出部（以下、エリア検出器と呼ぶ）１１５と、データ収集回路（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：以下、ＤＡＳと呼ぶ）１２１と、非接触データ伝送部１２３と、図示していない冷却装置及びガントリ制御装置などが搭載される。

回転駆動部１０３は、後述する制御部９００からの駆動信号に従って、所定の回転速度で回転フレーム１０１を回転させる。

Ｘ線発生部１０５は、高電圧発生器１０７と、Ｘ線管１０９とを有する。高電圧発生器１０７は、後述する制御部９００による制御の下で、スリップリング１１１を介して供給された電力を用いて、Ｘ線管１０９に印加する管電圧と、Ｘ線管１０９に供給する管電流とを発生する。なお、高電圧発生器１０７は、架台部１００の外部に設けられてもよい。このとき、高電圧発生器１０７は、スリップリング１１１を介して、管電圧をＸ線管１０９に印加し、管電流をＸ線管１０９に供給する。

Ｘ線管１０９は、高電圧発生器１０７からの管電圧の印加および管電流の供給を受けて、Ｘ線の焦点からＸ線を放射する。Ｘ線管１０９の前面のＸ線放射窓には、図示していないコリメータが設けられる。コリメータは、複数のコリメータ板を有する。複数のコリメータ板は、Ｘ線管１０９におけるＸ線の焦点から放射されたＸ線を、例えばコーンビーム形（角錐形）に整形する。具体的には、複数のコリメータ板は、予め設定されたスライス厚の実測の投影データを得るためのコーン角を得るために、後述する制御部９００により駆動される。さらに、複数のコリメータ板のうち少なくとも２枚のコリメータ板（以下、コーン角コリメータと呼ぶ）は、コーン角に関する開口幅を、制御部９００による制御のもとで独立に駆動される。

Ｘ線の放射範囲は、図１０において点線１１３で示されている。Ｘ軸は、回転軸Ｚと直交し、鉛直方向上向きの直線である。Ｙ軸は、Ｘ軸および回転軸Ｚと直交する直線である。

エリア検出器１１５は、被検体を透過したＸ線を検出する。エリア検出器１１５は、回転軸Ｚを挟んでＸ線管１０９に対向する位置およびアングルで、回転フレーム１０１に取り付けられる。エリア検出器１１５は、複数のＸ線検出素子を有する。ここでは、単一のＸ線検出素子が単一のチャンネルを構成しているものとして説明する。複数のチャンネルは、回転軸Ｚに直交し、かつ放射されるＸ線の焦点を中心として、この中心から１チャンネル分のＸ線検出素子の受光部中心までの距離を半径とする円弧方向（チャンネル方向）とスライス方向との２方向に関して２次元状に配列される。２次元状の配列は、上記チャンネル方向に沿って一次元状に配列された複数のチャンネルを、スライス方向に関して複数列並べて構成される。

このような２次元状のＸ線検出素子配列を有するエリア検出器１１５は、略円弧方向に１次元状に配列される複数の上記モジュールをスライス方向に関して複数列並べて構成してもよい。また、エリア検出器１１５は、複数のＸ線検出素子を１列に配列した複数のモジュールで構成されてもよい。このとき、モジュール各々は、上記チャンネル方向に沿って略円弧方向に１次元状に配列される。以下、スライス方向に並ぶＸ線検出素子の数を列数と呼ぶ。

被検体に対するＸ線撮影又はＸ線コンピュータ断層撮影に関するスキャンに際しては、Ｘ線管１０９とエリア検出器１１５との間の円筒形の撮影領域１１７内に、被検体が天板３２に載置され挿入される。エリア検出器１１５の出力側には、データ収集回路（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：以下、ＤＡＳと呼ぶ）１２１が接続される。ＣＴスキャン時において、被検体は、天板３２に載置されて撮影領域１１７内に移動される。

ＤＡＳ１２１には、エリア検出器１１５の各チャンネルの電流信号を電圧に変換するＩ−Ｖ変換器と、この電圧信号をＸ線の曝射周期に同期して周期的に積分する積分器と、この積分器の出力信号を増幅するアンプと、このアンプの出力信号をディジタル信号変換するアナログ・ディジタル・コンバータとが、チャンネルごとに取り付けられている。ＤＡＳ１２１は、後述する制御部９００による制御のもとで、積分器における積分間隔をスキャンに応じて変更する。ＤＡＳ１２１から出力されるデータ（純生データ（ｐｕｒｅ ｒａｗ ｄａｔａ））は、磁気送受信又は光送受信を用いた非接触データ伝送部１２３を経由して、後述する前処理部２００に伝送される。

前処理部２００は、ＤＡＳ１２１から出力された純生データに基づいて、投影データを発生する。具体的には、前処理部２００は、純生データに対して前処理を施す。前処理には、例えばチャンネル間の感度不均一補正処理、Ｘ線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下または、信号脱落を補正する処理等が含まれる。前処理部２００から出力された再構成処理直前のデータ（生データ（ｒａｗ ｄａｔａ）または、投影データと称される、ここでは投影データと呼ぶ）は、データ収集したときのビュー角と関連付けられて、磁気ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリを備えた記憶部１２に記憶される。

ここでは説明の便宜上、ワンショットで略同時に収集および補間したビュー角が同一であって、コーン角により規定される複数のチャンネルわたる一揃いの投影データを、投影データセットと称する。また、ビュー角は、Ｘ線管１０９が回転軸Ｚを中心として周回する円軌道の各位置を、例えば、回転軸Ｚから鉛直上向きにおける円軌道の最上部を０°として３６０°の範囲の角度で表したものである。なお、投影データセットの各チャンネルに対する投影データは、ビュー角、コーン角、チャンネル番号によって識別される。

再構成部５００は、ビューアングルが３６０°又は１８０°＋ファン角の範囲内の投影データセットに基づいて、フェルドカンプ法またはコーンビーム再構成法により、再構成領域に関する略円柱形の３次元画像（ボリュームデータ）を再構成する機能を有する。再構成部５００は、例えばファンビーム再構成法（ファンビーム・コンボリューション・バックプロジェクション法ともいう）またはフィルタード・バックプロジェクション法により２次元画像（断層画像）を再構成する機能を有する。フェルドカンプ法は、コーンビームのように再構成面に対して投影レイが交差する場合の再構成法である。フェルドカンプ法は、コーン角が小さいことを前提として畳み込みの際にはファン投影ビームとみなして処理し、逆投影はスキャンの際のレイに沿って処理する近似的画像再構成法である。コーンビーム再構成法は、フェルドカンプ法よりもコーン角のエラーが抑えられる方法として、再構成面に対するレイの角度に応じて投影データを補正する再構成法である。

再構成部５００は、ボリュームデータに基づいて、表示部１４に表示される医用画像を再構成する。この医用画像は、例えば、、ボリュームレンダリング、サーフェースレンダリング、断面変換などの各種画像処理により発生される。

記憶部１２は、再構成部５００で再構成された医用画像（以下、再構成画像と呼ぶ）、複数の投影データセットなどを記憶する。また、記憶部１２は、被検体の所定の臓器に関するパフュージョンを示すボリュームデータ（以下、パフュージョンボリュームデータと呼ぶ）を記憶する。以下、説明を簡単にするために、所定の臓器は、心臓であるものとする。なお、所定の臓器は、心臓に限定されず、肝臓、脳などの他の臓器であってもよい。パフュージョンボリュームデータとは、例えば、ボリュームデータにおける各ボクセルを造影剤が通過する平均通過時間（ｍｅａｎ−ｔｒａｎｓｉｔ−ｔｉｍｅ：ＭＴＴ）を示すボリュームデータである。

記憶部１２は、後述する操作部１３により入力された操作者の指示、画像処理の条件、撮影条件などの情報を記憶する。記憶部１２は、Ｘ線コンピュータ断層撮影またはＣＴパフュージョン撮影のために、架台部１００、寝台などを制御する制御プログラムを記憶する。

また、記憶部１２は、表示されたボリュームデータまたはパフュージョンボリュームデータに関する医用画像上に設定された関心領域の位置、狭窄血管の支配領域（第１領域）、非狭窄血管の支配領域（第２領域）など記憶する。第１領域と第２領域とはそれぞれ異なる領域である。記憶される第１領域と第２領域とは、後述する操作部１３により入力される。なお、記憶部１２は、後述する血流阻害指標発生機能に関するプログラム（血流阻害指標発生プログラム）を記憶してもよい。

記憶部１２は、血流阻害指標を補正する所定の補正係数（Ｅ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}：第１補正係数、Ｅ_{ｒｅｍｏｔｅ}：第２補正係数）を記憶する。記憶部１２は、所定の補正係数を、臓器ごと、設定される第１、第２領域ごとに対応表（ルックアップテーブル）として記憶する。なお、記憶部 は、所定の固定値（ＰＳ）を記憶してもよい。

表示部１４は、再構成部５００により発生された医用画像を表示する。表示部１４は、Ｘ線コンピュータ断層撮影またはＣＴパフュージョン撮影のための撮影条件、第１領域、第２領域を入力するための入力画面を表示する。表示部１４は、血流阻害指標発生部１６により発生された血流阻害指標を、医用画像および第１、第２領域とともに表示する。

操作部１３は、関心領域、Ｘ線コンピュータ断層撮影またはＣＴパフュージョン撮影のための撮影条件、第１領域、第２領域、血流阻害指標発生プログラムの起動等を入力する。具体的には、操作部１３は、操作者からの各種指示・命令・情報・選択・設定を本Ｘコンピュータ断層撮影装置４に取り込む。取り込まれた各種指示・命令・情報・選択・設定は、後述する制御部９００などに出力される。操作部１３は、図示しないが、関心領域、第１領域、第２領域の設定などを行うためのトラックボール、Ｘ線撮影の開始の契機となるスイッチボタン、マウス、キーボード等を有する。操作部１３は、表示画面上に表示されるカーソルの座標を検出し、検出した座標を後述する制御部９００に出力する。なお、操作部１３は、表示画面を覆うように設けられたタッチパネルでもよい。この場合、操作部１３は、電磁誘導式、電磁歪式、感圧式等の座標読み取り原理でタッチ指示された座標を検出し、検出した座標を制御部９００に出力する。

操作部１３は、Ｘ線画像上に入力された第１領域および第２領域の位置（直交座標系での座標）を、後述する血流情報発生部１５に出力する。なお、操作部１３は、血流阻害指標を計算させるための指示（指標計算指示）を入力してもよい。

表示部１４は、再構成部５００で再構成された医用画像、Ｘ線コンピュータ断層撮影のために設定されるスキャン条件および再構成処理に関する再構成条件などを入力するための入力画面などを表示する。表示部１４は、医用画像上に第1、第2領域とともに、血流阻害指標を表示する。

図示していない寝台は、天板３２と、天板３２をＺ方向に沿って移動可能に支持する図示していない支持フレームと、天板３２および寝台を駆動する図示していない駆動部とを有する。駆動部は、操作者の指示による入力に応じて、寝台を上下動させる。駆動部は、操作部１３により入力された撮影プランに応じて、天板３２をＺ方向に沿って移動させる。

制御部９００は、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１の中枢として機能する。制御部９００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）とメモリとを備える。制御部９００は、図示していないメモリに記憶された検査スケジュールデータと制御プログラムとに基づいて、被検体に対するＸ線コンピュータ断層撮影のために高電圧発生器１０７、および架台部１００などを制御する。具体的には、制御部９００は、操作部１３などから送られてくる操作者の指示などを、一時的に図示していないメモリに記憶する。制御部９００、メモリに一時的に記憶された情報に基づいて、高電圧発生器１０７、および架台部１００などを制御する。制御部９００は、所定の画像発生・表示等を実行するための制御プログラムを、記憶部１２から読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・処理等を実行する。また、制御部９００は、第１領域、第２領域の入力、指標計算指示の入力を契機として、血流情報発生部１５と血流阻害指標発生部１６とを制御する。

血流情報発生部（組織血流計算部）１５は、記憶部１２に記憶されたボリュームデータ（パフュージョンボリュームデータ）に基づいて、第１領域の第１血流情報と、第２領域の第２血流情報とを発生する。具体的には、血流情報発生部１５は、例えば、パフュージョンボリュームデータに基づいて、第１領域および第２領域における造影剤による画素値の濃度の時間変化を発生する。画素値の濃度の時間変化とは、例えば、第１領域および第２領域を造影剤が通過する平均通過時間（ｍｅａｎ−ｔｒａｎｓｉｔ−ｔｉｍｅ：以下、ＭＴＴと呼ぶ）である。血流情報発生部１５は、例えば、第１領域におけるＭＴＴに基づいて、第１局所血流量Ｋ_{１ｓｔｅｎｏｓｅｄ}を発生する。加えて、血流情報発生部１５は、例えば、第２領域におけるＭＴＴに基づいて、第２局所血流量Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}を発生する。

血流情報発生部１５は、第１局所血流量Ｋ_{１ｓｔｅｎｏｓｅｄ}を第１補正係数Ｅ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}で補正することにより、第1血流情報に対応する第１の値ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}を計算する。具体的には、血流情報発生部１５は、第１局所血流量Ｋ_{１ｓｔｅｎｏｓｅｄ}を第１補正係数Ｅ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}で除算することにより、第１の値ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}を発生する。血流情報発生部１５は、第２局所血流量Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}を第２補正係数Ｅ_{ｒｅｍｏｔｅ}で補正することにより、第２血流情報に対応する第２の値ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}を計算する。具体的には、血流情報発生部１５は、第２局所血流量Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}を第２補正係数Ｅ_{ｒｅｍｏｔｅ}で除算することにより、第２の値ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}を発生する。血流情報発生部１５は、発生した第１血流情報に対応する第１の値ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}と、第２血流情報に対応する第２の値ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}とを、血流阻害指標発生部１６に出力する。

なお、血流情報発生部１５は、固定値ＰＳと第１局所血流量Ｋ_{１ｓｔｅｎｏｓｅｄ}とに基づいて、第１の値ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}を計算してもよい。また、血流情報発生部１５は、固定値ＰＳと第２局所血流量Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}とに基づいて、第１の値ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}を計算してもよい。

血流阻害指標発生部１６は、第１血流情報と第２血流情報とに基づいて、第１領域または第２領域に関する血管における血流の阻害の程度を示す血流阻害指標を発生する。例えば、血流阻害指標発生部１６は、第１血流情報と第２血流情報とに基づいて、狭窄血管に関する血流阻害指標を発生する。具体的には、血流阻害指標発生部１６は、第１の値ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}と第２の値ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}との比を血流阻害指標として発生する。より詳細には、血流阻害指標発生部１６は、第１の値ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}を第２の値ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}で除算することにより、第１領域における血流阻害指標を発生する。血流阻害指標とは、例えば、血流予備量比（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ Ｆｌｏｗ Ｒｅｓｅｒｖｅ：ＦＦＲ）に相当する指標である。血流予備量比と、血流阻害指標との関係は、第１の実施形態と同様なため、説明は省略する。

（血流阻害指標発生機能）
血流阻害指標発生機能とは、パフュージョンボリュームデータに基づいて第１血流情報と第２血流情報とを発生し、発生された第１血流情報と第２血流情報とに基づいて第１領域又は第２領域における血流阻害指標を発生する機能である。以下、血流阻害指標発生機能に関する処理（以下、血流阻害指標発生処理と呼ぶ）について説明する。

図１１は、血流阻害指標発生処理の手順の一例を示すフローチャートである。

被検体の所定の臓器に関するボリュームデータ（パフュージョンボリュームデータ）が、記憶部１２から読み出される（ステップＳｂ１）。狭窄血管の支配領域に対応する第１領域と、非狭窄血管の支配領域に対応する第２領域とが、操作部１３を介した操作者の指示により設定される（ステップＳｂ２）。読み出したボリュームデータ（パフュージョンボリュームデータ）に基づいて、第１領域における第１血流情報と、第２領域における第２血流情報とが発生される（ステップＳｂ３）。第１血流情報と第２血流情報とに基づいて、狭窄血管における血流阻害指標が発生される（ステップＳｂ４）。第１、第２領域とともに血流阻害指標が表示される（ステップＳｂ５）。

以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置４によれば、血管の血流量を組織血流量により代替的に求めること、そして狭窄がないときの同じ心筋部分に関する標準的な局所血流量ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}を、画像内の当該狭窄血管とは別の狭窄を起こしていない血管の支配領域に関する画像情報から計算した局所血流量Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}で代用させたこと、つまり、分母に用いる局所血流量を、いままでのような標準値ではなく、実際にＣＴパフュージョンによるボリュームデータから求めること、さらに当該狭窄血管とは別の狭窄を起こしていない血管の支配領域から求めることにある。これにより、血流阻害指標の発生に関してボリュームデータ固有の信頼性低下要因を抑制して、信頼性を向上させることができる。

以上のことから、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置４によれば、ワイヤ挿入を不要にして、ボリュームデータ（画像データ）からＦＦＲ相当の指標（血流阻害指標）を求めることができる。

（第３の実施形態）
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る医用画像処理装置について説明する。
まず、本願発明者らが新規に開発した「ワイヤ挿入を不要にして、画像データからＦＦＲ相当の指標を求める原理」について以下の数式を用いて説明する。なお、当該ＦＦＲ相当の指標をＦＦＲと区別するためにＦＦＲ′と表記する。
ＦＦＲは、次式（１）の通り、狭窄のある血管の血流量（狭窄血管血流量、Ｑ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}）を狭窄が無いと仮定した血管の血流量（Ｑ_{ｎｏｒｍａｌ}）で正規化つまり割り算した値で与えられる。
ＦＦＲ≡Ｑ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／Ｑ_{ｎｏｒｍａｌ} （１）
血管内の圧力は当該箇所の血流量に相関しており、その血管の血流量はその支配下にある組織Ｓ（心筋の一部分、以下単に「心筋部分」という）全体に流れる血流量に原理的に等価である（図１参照）。従って、ＭＢＦ（Ｍｙｏｃａｒｄｉａｌ Ｂｌｏｏｄ Ｆｌｏｗ）を局所血流量とすると、式（１）は次式（２）に変形される。

ＦＦＲ≡Ｑ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／Ｑ_{ｎｏｒｍａｌ}＝ΣＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ΣＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ} （２）
なおＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}は、狭窄血管の支配下にある虚血の疑いのある心筋部分の局所血流量である。ΣＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}は、当該支配下の心筋部分全体の血流量である。同様に、ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}は、狭窄がないときの同じ心筋部分に関する標準的な局所血流量である。ΣＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}は、その正常な心筋部分の標準的な全体の血流量である。

（２）式は、当該心筋部分の容積をＳとし、便宜上、ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}及びＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}をそれぞれの領域内の局所血流量の平均値に置き換えると、次式（３）に変形することができる。
ＦＦＲ≡Ｑ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／Ｑ_{ｎｏｒｍａｌ}＝ΣＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ΣＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}
＝（Ｓ・ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}）／（Ｓ・ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}）
＝ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ} （３）
ここで、狭窄が無いと仮定した場合の心筋の平均血流量ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}と、実際に狭窄が無い血管の支配する血管の平均血流量ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}とは等しいとみなして置き換えると、式（３）は、次式に変形することができる。

ＦＦＲ≡Ｑ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／Ｑ_{ｎｏｒｍａｌ}＝ΣＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ΣＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}
＝（Ｓ・ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}）／（Ｓ・ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}）
＝ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}
＝ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}
ここで、Ｋ_１を画像情報から計算した局所の血流量、Ｋ_{１ｓｔｅｎｏｓｅｄ}を画像情報から計算した狭窄支配領域の局所血流量の平均値、Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}を画像内の当該狭窄血管とは別の狭窄を起こしていない血管の支配領域に関する画像情報から計算した局所血流量の平均値とすると、（３）式は、次式（４）に変形することができる。Ｅ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}、Ｅ_{ｒｅｍｏｔｅ}はそれぞれ補正係数であり、例えば０．５，０．６の値が選択される。

ＦＦＲ′≡Ｑ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／Ｑ_{ｎｏｒｍａｌ}＝ΣＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ΣＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}
＝（Ｓ・ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}）／（Ｓ・ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}）
＝ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}
＝(Ｋ_{１ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／Ｅ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ})／(Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}／Ｅ_{ｒｅｍｏｔｅ}) （４）
なお、補正係数Ｅは、ＭＢＦに対して、ＰＳを所定の係数として、Ｅ＝(1−ｅｘｐ(−ＰＳ／ＭＢＦ)の関係式で与えることができる。従って、次式（５）、（６）を用いてＫ_１だけからＭＢＦを計算し、計算したＭＢＦを用いて式（３）に従ってＦＦＲ′を計算するようにしてもよい。
ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}＝Ｋ_{１ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／（(1−ｅｘｐ(−ＰＳ／ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ})） （５）
ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ}＝Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}／（(1−ｅｘｐ(−ＰＳ／ＭＢＦ_{ｒｅｍｏｔｅ})） （６）
ここで重要なのは、図２に示すように、血管の血流量を組織血流量により代替的に求めること、そして狭窄がないときの同じ心筋部分に関する標準的な局所血流量ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}を、画像内の当該狭窄血管とは別の狭窄を起こしていない血管の支配領域に関する画像情報から計算した局所血流量Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}で代用させたこと、つまり、分母（母数）に用いる局所血流量を式（３）のような標準値ではなく、実際に画像から求めること、さらに当該狭窄血管とは別の狭窄を起こしていない血管の支配領域から求めることにある。それにより当該ＦＦＲ′の画像固有の信頼性低下要因を抑制して、信頼性を向上させることができる。

図３には上述した画像情報からＦＦＲ相当指標を求める原理に即した本実施形態に係る医用画像処理装置１０の構成について示している。図４には本実施形態によるＦＦＲ相当の指標（ＦＦＲ′）の計算手順を示している。まず処理対象画像としては、ＳＰＥＣＴ装置１、ＰＥＴ装置２、ＣＴ装置４、又はＸ線装置５などの心臓の冠状動脈を撮像対象としてトレーサーにより血流を造影して画像を連続的に繰り返し撮像することの可能なモダリティにより発生される。いずれかのモダリティにより発生された時間的に連続する一連の画像のデータは、上記モダリティから直接に又は外部画像サーバから医用画像処理装置１０にインタフェース１１を介して読み込まれて、記憶部１２に記憶される（Ｓ１）。

操作部１３では、図５に例示するように、医師等のユーザが表示部１４に表示された画像上に狭窄と疑わしき箇所を特定し、その狭窄血管の下流に分布するその血管から血液供給を受けている支配領域（狭窄血管下流領域という）と、狭窄血管から分岐し、狭窄を起こしていない血管の支配領域（非狭窄血管下流領域という）とをＲＯＩマークによりそれぞれ設定する（Ｓ２）。なお、心臓における各血管（冠状動脈）の箇所とそれぞれの下流に位置する支配領域との関係は一般的に規定されていることから、これら狭窄血管下流領域と非狭窄血管下流領域とはそれぞれ血管上の箇所をユーザが指定することで、それぞれの下流領域（支配領域）を自動的に設定するようにしても良い。

図２に示すように組織血流量計算部１５では、狭窄血管下流領域内の複数の局所に対してそれぞれの血流量（局所血流量）を求め、また非狭窄血管下流領域についても同様にその領域内の局所血流量を求める（Ｓ３）。そして組織血流量計算部１５は、各領域における局所血流量の平均値を計算する。ここでは局所血流量の平均値を単に局所血流量と称する。

局所血流量の計算方法としては次の通りである。造影剤流入開始から流出完了までの期間中の一連の画像各々に対して造影剤の流入していないいわゆるマスク画像を差分する。差分画像は造影剤により染影分布（造影剤濃度分布）を表している。差分画像の画素値は、造影剤濃度を反映している。狭窄血管下流領域に対して格子状に複数の局所が設定される。一連の差分画像を対象に各差分画像から局所毎に平均画素値が計算される。次いで、時間濃度曲線が生成される。この時間濃度曲線からモデル解析に基づく理論を用いて（特許文献１（特開２００８−１３６８００号公報））、局所血流量Ｋ_{１ｓｔｅｎｏｓｅｄ}が求められる。非狭窄血管下流領域についても同様に局所血流量Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}が計算される。

得られた狭窄血管下流領域の局所血流量Ｋ_{１ｓｔｅｎｏｓｅｄ}と非狭窄血管下流領域の局所血流量Ｋ_{１ｒｅｍｏｔｅ}とから、上記（４）式により指標計算部１６でＦＦＲ′が計算される（Ｓ４）。計算されたＦＦＲ’が、表示部１４に表示される（Ｓ５）。なお、補正係数Ｅ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}、Ｅ_{ｒｅｍｏｔｅ}を用いることなく、上述した式（５）、（６）からＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}、ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}を求め、そして式（３）からＦＦＲ′＝ＭＢＦ_{ｓｔｅｎｏｓｅｄ}／ＭＢＦ_{ｎｏｒｍａｌ}を計算するようにしても良い。

このように本実施形態では、ワイヤ挿入を不要にして、画像データからＦＦＲ相当の指標を求めることができるようになる。

また、本実施形態および本変形例に係る血流阻害指標発生機能は、血流阻害指標発生処理を実行するプログラム（血流阻害指標発生プログラム）を、ワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…ＳＰＥＣＴ装置、２…ＰＥＴ装置、４…ＣＴ装置（Ｘ線コンピュータ断層撮影装置）、５…Ｘ線装置（Ｘ線診断装置）、１０…医用画像処理装置、１１…インタフェース（Ｉ／Ｆ）、１２…記憶部、１３…操作部、１４…表示部、１５…組織血流計算部（血流情報発生部）、１６…指標計算部（血流阻害指標発生部）、２１…高電圧発生部、２３…Ｘ線管、２５…Ｘ線可動絞り、２７…Ｘ線検出器、２９…支持機構、３１…支持機構駆動部、３２…天板、３３…画像発生部、４３…制御部、１００…架台部、１０１…回転フレーム、１０３…回転駆動部、１０５…Ｘ線発生部、１０７…高電圧発生器、１０９…Ｘ線管、１１１…スリップリング、１１３…Ｘ線の放射範囲、１１５…Ｘ線検出部（エリア検出器）、１１７…撮影領域、１２１…データ収集回路（ＤＡＳ）、１２３…非接触データ伝送部、２００…前処理部、５００…再構成部、９００…制御部。

Claims (15)

1. 被検体の所定の臓器に関するボリュームデータまたは一連の画像のデータを記憶する記憶部と、
   前記ボリュームデータまたは前記一連の画像のデータに基づいて、第１領域の第１血流情報と、前記第１領域と異なる第２領域の第２血流情報とを発生する血流情報発生部と、
   前記第１血流情報と前記第２血流情報とに基づいて、前記第１領域または前記第２領域に関する血管における血流の阻害の程度を示す血流阻害指標を発生する血流阻害指標発生部と、
   を具備し、
   前記所定の臓器は、前記被検体の心臓であって、
   前記血流阻害指標は、血流予備量比に相当する指標であること、
   を特徴とする医用画像診断装置。
2. 被検体の所定の臓器に関するボリュームデータまたは一連の画像のデータを記憶する記憶部と、
   前記ボリュームデータまたは前記一連の画像のデータに基づいて、第１領域の第１血流情報と、前記第１領域と異なる第２領域の第２血流情報とを発生する血流情報発生部と、
   前記第１血流情報と前記第２血流情報とに基づいて、前記第１領域または前記第２領域に関する血管における血流の阻害の程度を示す血流阻害指標を発生する血流阻害指標発生部と、
   を具備し、
   前記第１領域は、前記臓器における狭窄血管の支配領域であって、
   前記第２領域は、前記臓器における非狭窄血管の支配領域であること、
   を特徴とする医用画像診断装置。
3. 前記血流情報発生部は、
   前記第１領域における組織の血流量に相当する第１の値を、前記第１血流情報として発生し、
   前記第２領域における組織の血流量に相当する第２の値を、前記第２血流情報として発生すること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の医用画像診断装置。
4. 前記血流阻害指標発生部は、
   前記第１の値と前記第２の値との比を、前記血流阻害指標として発生すること、
   を特徴とする請求項３に記載の医用画像診断装置。
5. 前記第１領域および前記第２領域とともに、前記血流阻害指標を表示する表示部をさらに具備すること、
   を特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置。
6. 前記血流情報発生部は、
   前記ボリュームデータまたは前記一連の画像のデータに基づいて、前記表示部により表示される表示領域において前記第１領域および前記第２領域と異なる領域における複数の画素各々に対応する血流情報を発生し、
   前記血流阻害指標発生部は、
   前記複数の画素各々に対応する血流情報に基づいて、前記画素各々に対応する前記血流阻害指標を発生し、
   前記表示部は、
   前記血流阻害指標の値に対応する所定の色相で、前記血流阻害指標を前記画素ごとに表示すること、
   を特徴とする請求項５に記載の医用画像診断装置。
7. 前記ボリュームデータは、核医学断層撮影またはＸ線コンピュータ断層撮影に関するデータであり、
   前記一連の画像のデータは、Ｘ線診断撮影に関するデータであること、
   を特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置。
8. 前記血流情報発生部は、
   前記第１領域における組織の血流量に相当する第１の値を、前記第１血流情報として発生し、
   前記第２領域における組織の血流量に相当する第２の値を、前記第２血流情報として発生し、
   前記第１の値と前記第２の値とは、前記心臓に関する特定の心位相の血流量または全心位相の平均血流量であること、
   を特徴とする請求項１に記載の医用画像診断装置。
9. 前記第１領域は、狭窄血管が支配する心筋領域のうち狭窄箇所より下流の領域であることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置。
10. 前記第１領域と第２領域とを、前記表示部に表示された画像上に設定する操作部をさらに具備すること、
    を特徴とする請求項５または６に記載の医用画像診断装置。
11. 前記血流情報発生部は、所定の補正係数を用いて補正することにより前記第１血流情報と、前記第２血流情報とを発生すること、
    を特徴とする請求項１乃至請求項１０のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置。
12. コンピュータに、
    被検体の所定の臓器に関するボリュームデータまたは一連の画像のデータを記憶させ、
    前記ボリュームデータまたは前記一連の画像のデータに基づいて、第１領域の第１血流情報と、前記第１領域と異なる第２領域の第２血流情報とを発生させ、
    前記第１血流情報と前記第２血流情報とに基づいて、前記第２領域における血流の阻害の程度を示す血流阻害指標を発生させ、
    前記所定の臓器は、前記被検体の心臓であって、
    前記血流阻害指標は、血流予備量比に相当する指標であること、
    を特徴とする医用画像処理プログラム。
13. コンピュータに、
    被検体の所定の臓器に関するボリュームデータまたは一連の画像のデータを記憶させ、
    前記ボリュームデータまたは前記一連の画像のデータに基づいて、第１領域の第１血流情報と、前記第１領域と異なる第２領域の第２血流情報とを発生させ、
    前記第１血流情報と前記第２血流情報とに基づいて、前記第２領域における血流の阻害の程度を示す血流阻害指標を発生させ、
    前記第１領域は、前記臓器における狭窄血管の支配領域であって、
    前記第２領域は、前記臓器における非狭窄血管の支配領域であること、
    を特徴とする医用画像処理プログラム。
14. 被検体の所定の臓器に関するボリュームデータまたは一連の画像のデータを記憶する記憶部と、
    前記ボリュームデータまたは前記一連の画像のデータに基づいて、第１領域の第１血流情報と、前記第１領域と異なる第２領域の第２血流情報とを発生する血流情報発生部と、
    前記第１血流情報と前記第２血流情報とに基づいて、前記第２領域における血流の阻害の程度を示す血流阻害指標を発生する血流阻害指標発生部と、
    を具備し、
    前記所定の臓器は、前記被検体の心臓であって、
    前記血流阻害指標は、血流予備量比に相当する指標であること、
    を特徴とする医用画像処理装置。
15. 被検体の所定の臓器に関するボリュームデータまたは一連の画像のデータを記憶する記憶部と、
    前記ボリュームデータまたは前記一連の画像のデータに基づいて、第１領域の第１血流情報と、前記第１領域と異なる第２領域の第２血流情報とを発生する血流情報発生部と、
    前記第１血流情報と前記第２血流情報とに基づいて、前記第２領域における血流の阻害の程度を示す血流阻害指標を発生する血流阻害指標発生部と、
    を具備し、
    前記第１領域は、前記臓器における狭窄血管の支配領域であって、
    前記第２領域は、前記臓器における非狭窄血管の支配領域であること、
    を特徴とする医用画像処理装置。