CN101243980B - X射线计算机断层成像装置和医用图像处理装置 - Google Patents

X射线计算机断层成像装置和医用图像处理装置 Download PDF

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Abstract

一种X射线计算机断层成像装置，其包括产生X射线的X射线管(3)；X射线检测器(5)，检测透过被检体的X射线，产生投影数据；重建部(11)，根据投影数据，产生成像时刻不同的多个原始体数据，该X射线计算机断层成像装置包括差分体数据发生部(22)，在成像时刻邻接的原始体数据之间进行差分处理，求出与不同的成像时刻相对应的差分体数据；血管构造抽出部(13)，根据造影剂注入后的原始体数据和造影剂注入前的原始体数据，抽出血管像；显示图像发生部(16)，根据与和血管像不同的成像时刻相对应的多个差分体数据，产生对血管像赋予与造影剂的到达时刻相对应的颜色或亮度信息的显示图像。

Description

X射线计算机断层成像装置和医用图像处理装置
技术领域
本发明涉及就被检体的同一成像部位，产生成像时刻不同的多个体数据文件的X射线计算机断层成像装置和医用图像处理装置。
背景技术
采用多切片型或2维型检测器的X射线计算机断层成像装置(多切片CT)中的造影检查正在被实施。在该多切片CT的造影检查中，在注入造影剂后，通过反复在被检体的同一成像部位进行成像，由此，可获得表示各成像时刻的体数据内的造影剂的分布状态的伴随时间而变化的体数据。通过观察基于该伴随时间而变化的体数据的3维图像，可把握血管的走向状态。但是，在该三维图像中，不能够把握血流状态。
发明内容
本发明是针对上述情况而提出的，本发明的目的在于提供可在多切片CT中把握血流状态的X射线计算机断层成像装置和医用图像处理装置。
本发明的一个方面在于提供一种X射线计算机断层成像装置，包括产生X射线的X射线管；X射线检测器，检测透过被检体的X射线，产生投影数据；重建单元，根据上述投影数据，产生成像时刻不同的多个原始体数据；位置对准单元，进行上述多个原始体数据之间的位置对准；差分体数据发生单元，采用上述位置对准后的多个原始体数据，在上述成像时刻不同的上述原始体数据之间进行差分处理，求出与不同的成像时刻相对应的差分体数据；显示图像发生组件，产生根据上述多个差分体数据赋予了与造影剂的到达时刻、差分容积、差分容积的时间变化量、血流速度信息中的至少1个相对应的颜色或亮度信息的显示图像。
本发明的另一个方面在于提供一种医用图像处理装置，收集具有被检体内部的三维的信息的体数据，该医用图像处理装置包括：产生X射线的X射线管；存储单元，存储向上述被检体投入造影剂而收集的、成像时刻不同的多个原始体数据；位置对准单元，进行上述多个原始体数据之间的位置对准；差分体数据发生单元，使用上述位置对准后的多个原始体数据，在上述成像时刻不同的上述原始体数据之间进行差分处理，求出与不同的成像时刻相对应的差分体数据；显示图像发生单元，产生根据上述多个差分体数据赋予了与造影剂的到达时刻、差分容积、差分容积的时间变化量、血流速度信息中的至少1个相对应的颜色或亮度信息的显示图像。
附图说明
图1为关于本发明的实施方式的X射线计算机断层成像装置的结构图。
图2为表示本发明的第1实施方式的处理过程的图。
图3为表示图1的X射线检测器的成像区域的尺寸和被检体的尺寸的关系的图。
图4(a)～(f)为表示在图2的步骤S01上产生的成像时刻不同的多个原始体数据文件的图。
图5为表示图2的动脉期和静脉期确定例程(SA)的处理过程的图。
图6为表示图1的X射线检测器的成像区域、头部与中心切片的图。
图7为表示关于图5的步骤SA1的中心切片的图。
图8为表示图7的中心切片图像的象素P1的造影剂变化曲线(TDC)的图。
图9为表示图7的中心切片图像的象素P2的造影剂变化曲线(TDC)的图。
图10为表示图7的中心切片图像的象素P3的造影剂变化曲线(TDC)的图。
图11为表示关于图5的步骤SA3的针对中心切片图像的关心区域(ROI)的设定的图。
图12为图11的关心区域(ROI)内的造影剂变化曲线(TDC)的图。
图13为表示对图2的动脉血管走向抽出的体数据文件(VB)发生例程的处理过程的图。
图14为表示在图13的步骤SB2产生的动脉期的体数据文件(VA)的图。
图15为表示在图13的步骤SB3产生的对动脉血管走向抽出的体数据文件(VB)的图。
图16(a)～(c)表示在图2的步骤S03产生的多个差分体数据文件的图。
图17为说明图2的步骤S05的沿动脉血管走向重叠从多个差分体数据文件抽出的多个血管部分的处理的图。
图18为表示在图2的步骤S05产生的动脉血管体数据文件(VD)的图。
图19为表示在图2的步骤S06产生的赋予颜色或亮度信息的显示图像的图。
图20为表示图2的垃圾去除例程1的处理过程的图。
图21为说明图20的步骤SC1的确定血管的中心线的位置坐标的处理的图。
图22为说明图20的步骤SC2的将血管的区域放大的处理的图。
图23为图2的垃圾去除例程2的处理过程的图。
图24为图2的垃圾去除例程3的处理过程的图。
图25为表示本发明的第2实施方式的处理过程的图。
图26为表示本发明的第3实施方式的处理过程的图。
图27为说明图26的步骤SG6的在血管中设定基点并对构成血管的矢量分配基于基点的正负的处理的说明图。
图28为说明图26的步骤SG7的对构成血管的矢量分配正负的处理的图。
具体实施方式
下面按照附图，对本发明的第1～4实施方式进行说明。另外，在下面的说明中，对具有基本相同功能和结构的构成要件采用同一标号，仅仅在必要的场合进行重复说明。
(第1实施方式)
下面参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
图1表示关于本发明的实施方式的X射线计算机断层成像装置的结构。另外，在X射线计算机断层成像装置中，包括X射线管和X射线检测器为1体、在被检体的周围旋转的旋转/旋转(ROTATE/ROTATE)类型；多个检测元件呈环状阵列排列、仅仅X射线管在被检体的周围旋转的固定/旋转(STATIONARY/ROTATE)类型等的各种类型，对于各种类型，本发明均可适用。在本实施方式中，对旋转/旋转类型进行说明。
X射线计算机断层成像装置具有台架(gantry)1。该台架1以可旋转的方式支承圆环或圆板状的旋转架2。旋转架2具有X射线管3和X射线检测器5，以使得在成像区域中，夹持设置于顶板4上的被检体P地相对配置。在这里，为了说明，将旋转架2的旋转轴规定为Z轴，将连接X射线管3的焦点和X射线检测器5的中心的成像中心轴规定为Y轴，将与YZ平面相正交的轴规定为X轴。在成像时，作为典型的是被检体按照体轴基本与Z轴一致的方式设置于成像区域内。该XYZ坐标系统构成以Z轴为旋转中心的旋转坐标系统。X射线管3接受来自高电压发生部10的高电压的施加和丝状电流的供给，产生X射线。X射线检测器5在多切片型的场合，沿切片方向(Z轴)排列多个沿通道(channel)方向(X轴)具有多个通道(channel)的检测元件的列。在2维阵列型的场合，X射线检测器5包括关于通道(channel)方向(X轴)和切片方向(Z轴)两个方向来说稠密地分布的多个X射线检测元件。
控制部12控制旋转架2的旋转，针对被检体P的同一成像部位，伴随时间地进行CT成像。具体来说，旋转架2按照一定的角速度连续旋转，从X射线管3连续地或每次按照一定角度产生X射线。
在X射线检测器5上连接有数据收集部(DAS：data acquisition system)6。数据收集部6将X射线检测器5的各通道(channel)的电流信号变换为电压，对其进行放大，并变换为数字信号。通过数据收集部6收集的数据(纯原始数据)经过采用光、磁的非接触型或集流环型的数据传送部7，发送给前处理部19。前处理部19对纯原始数据进行修正通道(channel)之间的灵敏度不均，以及修正主要因基于金属部的X射线强吸收体而产生的极端的信号强度的降低或信号脱落等的前处理。
重建部11根据通过前处理部19接受了修正得到的数据(投影数据，原始数据)，产生成像时刻不同的多个体数据文件(时间序列体数据文件)。在这里，将由重建部11产生的成像时刻不同的多个体数据文件称为原始体数据文件(VO)。
位置对准部24将多个原始体数据文件与基准时刻(造影剂注入前)的原始体数据文件分别进行位置对准。进行该位置对准是为了修正因呼吸、体动等造成的各原始体数据文件的骨头、器官、血管的位置的偏移。
差分体数据发生部22在造影剂注入后的成像时刻邻接的原始体数据文件之间进行差分处理，产生多个差分体数据文件(VC)。即，在各差分体数据文件中，残留按照邻接的成像时刻的间隔(在下面称为扫描时间间隔)由血液的流动(血流)携带的造影剂新流入的区域或造影剂流出的区域。于是，将该残留的区域称为血管部分。由于造影剂由血流携带而在血管内部流动，故该残留的区域表示扫描时间间隔中的血流的移动量。血管部分的容积与在扫描时间间隔中在血管内流动的血流的容积相等。
为了确定动脉期和静脉期，具备TDC制作部23和关心区域设定部18。
TDC制作部23制作与某象素或关心区域(ROI)有关的造影剂的浓度变化曲线(时间-浓度曲线，在下面称为TDC)。TDC为将某象素或关心区域(ROI)的CT值的时间变化进行图形化而形成。另外，TDC制作部23确定TDC的最大CT值(在下面称为峰值CT值)，根据峰值CT值，确定动脉期以及静脉期。在这里，所谓动脉期为所关注的成像部位的动脉因造影剂而染色的期间，所谓静脉期为所关注的成像部位的静脉因造影剂而染色的期间。该动脉期和静脉期为在后述的合成处理中，合成所采用的原始体数据文件(VO)的期间。
关心区域设定部18根据某TDC，鉴别具有与参照动脉波形和参照静脉波形近似的波形的TDC的位置。接着，关心区域设定部18在包含已鉴别出的动脉和静脉上的象素及其附近处设定关心区域。
血管构造抽出部13通过将动脉期或静脉期内的全部的原始体数据文件合成(以下为算术平均)，产生单一的动脉期或静脉期的体数据文件(VA)。该动脉期或静脉期的体数据文件(VA)为虽然不包括垃圾，但是包含动脉或静脉血管与体内组织的体数据文件。显然，通过对全部的原始体数据文件(VO)进行算术平均运算，还能够产生包括全部的血管和体内组织的单一的体数据文件(VA)。所谓全部的血管指不仅包括属于动脉期和静脉期的血管，而且还包括不属于任何期的血管。接着，血管构造抽出部13通过对在所希望的期间(动脉期、静脉期、全部的期间)下的算术平均的体数据文件(VA)和造影剂注入前的原始体数据文件(VO1)进行差分，由此产生没有背景(体内组织、垃圾)、仅仅包括所希望的期间的血管的血管走向的体数据文件(VB)，抽出(确定)血管走向(表示血管构造的血管像)。
血管体数据发生部26根据多个动脉或静脉的差分体数据文件，抽出多个血管部分，沿血管走向将该多个血管部分重叠地设置，由此产生动脉或静脉的血管体数据文件(VD)。该动脉或静脉的血管体数据文件(VD)为沿着血管走向而将可单独区分的多个血管部分重叠在一起的体数据文件。
血流计算部15首先计算血管部分的容积(血流变化量)，以便求出血管走向的血流的流速(在下面称为血流速度)等的血流速度信息。接着，根据与血管部分有关的扫描时间间隔和血管部分的容积，计算血流的流速。另外，根据需要，血流计算部15对血管部分配用以表示血流的方向的正负，以便确定血管走向的血流方向。
显示图像发生部16根据成像时刻(即，造影剂到达各血管部分的时刻)、血管部分的容积、血流速度等，对血管体数据文件(VD)中的血管走向的各血管部分赋予颜色或亮度信息，实施MPR处理(截面变换处理)，渲染(rendering)处理，产生3维图像(显示图像)。
零值化部21根据血管走向的体数据文件(VB)，对包含于差分体数据文件(VC)中的垃圾的区域的体素(voxel)值进行零值化处理，由此将差分体数据文件(VC)中的垃圾去除。
存储部22存储已发生的原始体数据文件(VO)、差分体数据文件(VC)等各种的体数据文件、显示图像等的各种数据。
下面参照图2，说明第1实施方式的处理过程。
首先，一边注入造影剂，一边针对同一成像部位进行多次CT成像，根据已获得的投影数据，重建部11产生多个原始体数据文件(VO1～VON)(步骤SA1)。原始体数据文件(VO1)为造影剂流入成像部位前的原始体数据文件。将该原始体数据文件(VO1)称为基准时刻的体数据文件(VO1)。从基准时间起，伴随时间的推移，形成VO1、VO2、......VON，全部N个原始体数据文件通过重建部11被产生。
在第1实施方式中，在体数据文件中示出的血管为头部的血管，但是，显然成像部位并不限于头部，也可应用于任何的部位。在第1实施方式中，X射线检测器5可一次性地收集体轴方向(Z轴)的长度为160mm的成像区域的投影数据。但是，本发明并不限于此，即使大于160mm或者小于160mm均可适用。图3为表示体轴方向(Z轴)的长度为160mm的成像区域的尺寸和被检体的尺寸之间的关系的图。如图3所示的那样，160mm的成像区域为头部(脑)，胸部(心脏等)全部囊括的尺寸。
图4为表示通过步骤S01获得的原始体数据文件(VO1～VON)的图。在第1实施方式中，造影剂流入头部的动脉血管中，接着流入静脉血管中。由图4(b)～图4(f)的实线所示的血管为动脉，由虚线表示的血管为静脉。图4(a)为基准时刻的原始体数据文件(VO1)。图4(b)为造影剂开始流入动脉血管中时的原始体数据文件(VOa)。图4(c)为造影剂流到动脉血管的中间部附近时的原始体数据文件(VOb)。图4(d)为造影剂遍布到动脉整体中时的原始体数据文件(VOc)。接着，图4(e)为造影剂从所注目的动脉血管流出，在动脉血管的底端部没有造影剂影，造影剂开始流入静脉血管时的原始体数据文件(VOd)。图4(f)为在动脉血管中仅仅顶端部残留有造影剂，造影剂流入到静脉血管中的中间部附近时的原始体数据文件(VOe)。在这里，作为(VO)的注脚的1，a，b，c，d，e，N具有1＜a＜b＜c＜d＜e＜N的关系，1～N表示成像时刻。原始体数据文件(VO1～VON)还包括在造影剂影以外的体内的组织(骨头等)、垃圾。
接着，位置对准部24将多个原始体数据文件(VO1～VON)分别与基准时刻的原始体数据文件(VO1)位置对准(步骤S02)。
如果步骤S02结束，则开始用于确定动脉期和静脉期的动脉期及静脉期确定例程(SA)。下面参照图5，说明动脉期和静脉期确定例程(SA)的处理过程。另外，为了简化说明，仅仅说明在动脉或静脉期确定例程(SA)中确定动脉期的场合。
首先，TDC制作部23针对原始体数据文件(VO1～VON)的中心切片的各象素，制作TDC(步骤SA1)。图6为表示头部和成像区域和中心切片的位置关系的图。如图6所示的那样，在体轴方向(Z轴)具有160mm长度的成像区域包括头部(脑)的整体。另外，作为160mm的中心的80mm的位置一般为头部(脑)的大致中心。
图7为表示中心切片的图。图7中的呈圆形的部分表示血管。另外，P1表示动脉血管位置的象素，P2表示没有血管的位置的象素，P3表示静脉血管位置的象素。
图8为表示图7的动脉血管位置的象素P1的造影剂变化曲线(TDC)的图。如图8所示的那样，对于象素P1的CT值，在基准时刻(t＝0)的CT值基本为零，但是当到了造影剂流入头部的时刻，则(ti)CT值上升，在时刻tp，为峰值CT值，之后CT值下降。从造影剂流入头部的时刻(ti)起，CT值马上上升属于动脉血管位置上的TDC的波形的特征。
图9为表示没有图7的血管的位置的象素P2的TDC的图。如图9所示的那样，象素P2的CT值不伴随时间而变化，而是恒定的。CT值伴随时间不变化属于没有血管的位置的TDC的特征。
图10为图7的静脉血管位置的象素P3的TDC。如图10所示的那样，对于象素P3的CT值，从造影剂流入头部的时刻(ti)起，经过不久时间，CT值上升，在时刻tq(q＞p)为最大峰值，之后CT值下降。从造影剂流入头部的时刻(ti)起，经过不久时间，CT值上升属于静脉血管位置的TDC的特征。另外，在第1实施方式中设为中心，但是，并不限于此，也可为其它的位置的切片图像。
接着，关心区域设定部18根据由步骤SA1制作的全部象素的TDC，鉴别具有与参照动脉波形类似的波形的TDC(步骤SA2)。参照动脉波形被预先存储于存储部20中，具有图8那样的动脉的典型的形状的TDC的波形。在存储部20中，还存储具有图10那样的静脉的典型的形状的TDC的波形的参照静脉波形。关心区域设定部18根据参照动脉波形和参照静脉波形，将全部象素的TDC分类为动脉，静脉和其以外等，确定推定为动脉的象素。
然后，关心区域设定部18在包括鉴别出的动脉上的象素的区域上设定关心区域(ROI)(步骤SA3)。图11为表示设定在图7的中心切片象素的动脉位置上的ROI的图。图11为在全部的动脉血管上的象素和其附近处设定ROI的实例。
然后，TDC制作部23制作与已设定的ROI内的CT值的算术平均有关的被检体固有的动脉TDC(步骤SA4)。在步骤SA3被分类得到的全部象素的TDC为被检体固有的TDC。于是，基于推定为动脉血管位置的象素的多个TDC的算术平均的TDC为被检体固有的动脉TDC。图12为表示与在步骤SA3设定在中心切片处的ROI内的CT值的算术平均有关的被检体固有的动脉TDC的图。
接着，TDC制作部23确定被检体固有的动脉TDC的峰值CT值(步骤SA5)。接着，按照以与峰值CT值相对应的成像时刻(tk)为中心的规定的时间宽度决定动脉期(步骤SA6)。一般人们知道，以与动脉的TDC的峰值CT值相对应的成像时刻(tk)为中心的一定期间为动脉期，其以后的期间为静脉期。该规定的时间宽度因成像部位、造影剂注入位置、被检体、脉搏次数等而不同，是凭经验而被决定的。于是，动脉和静脉期确定例程(SA)结束。
返回到图2，对第1实施方式的处理过程的后续部分进行说明。如果动脉和静脉期确定例程(SA)结束，则开始血管走向的体数据文件(VB)发生例程(SB)。所谓血管走向的体数据文件(VB)指去除背景(垃圾、体内组织等)，能够确定动脉、静脉、或血管整体的构造的体数据文件。在下面，为了简化说明，仅仅对在血管走向的体数据文件发生例程(SA)中使动脉血管走向的体数据文件发生的场合进行说明。
参照图13，对抽出动脉血管走向的体数据文件(VB)发生例程(SB)的处理过程进行说明。首先，血管构造抽出部13作为动脉血管走向的体数据文件(VB)发生用的前处理，对由TDC制作部23所决定的动脉期下的全部的原始体数据文件(VOm～VOn，其中，m≥1，n＞m，n≤N)进行算术平均，产生单一动脉期的体数据文件(VA)(步骤SB2)。通过限定为动脉期的原始体数据文件(VOm～VOn)进行算术平均，由此产生1个未包括静脉血管、仅仅是动脉血管的体数据文件。
图14为表示动脉期的体数据文件(VA)的图。如图14所示的那样，因为算术平均处理，在该动脉期的体数据文件(VA)中，使随机处于各原始体数据文件(VOm～VOn)内的垃圾不醒目。其中，存在身体的实体组织。
接着，血管构造抽出部13为了去除体内组织，对动脉期的体数据文件(VA)和基准时刻的体数据文件(VO1)进行差分，产生动脉血管走向的体数据文件(VB)(步骤SB3)。在动脉期的体数据文件(VA)中具有动脉血管整体和体内组织，在基准时刻的原始体数据文件(VO1)中没有动脉血管，而具有体内组织。
图15为表示动脉期的体数据文件(VA)和基准时刻的原始体数据文件(VO1)的差分的结果发生的动脉血管走向的体数据文件(VB)的图。如图15所示的那样，在动脉血管走向的体数据文件(VB)不具有垃圾和体内组织、仅仅具有全部的动脉血管。
在此，血管走向的体数据文件(VB)发生例程(SB)结束。
返回到图2，对第1实施方式的处理过程的后续部分进行说明。以下，为了便于说明，血管走向的体数据文件(VB)设为动脉血管走向的体数据(VB)，其以后的处理仅仅针对动脉血管来进行说明。
如果动脉血管走向的体数据文件(VB)发生例程(SB)结束，则差分体数据发生部22限定于动脉期内的原始体数据文件(VOm～VOn)，在成像时刻邻接的原始体数据文件之间进行差分，产生多个差分体数据文件(VCm～VCn-1，(m≥1，n＞m，n≤N))(步骤S03)。具体来说，差分体数据发生部22对某成像时刻(m)的原始体数据文件(VOm)和下一成像时刻(m+1)的原始体数据文件(VOm+1)进行差分，产生差分体数据文件(VCm)。如果采用符号，对其进行表示，则为(VOm)-(VOm+1)＝VCm。在这里所采用的注脚m与n表示动脉期的初始的时刻和结束的时刻。
图16为表示多个差分体数据文件的图。在这里，设m＝1＜a＜b＜c＜n。图16(a)表示基准时刻的原始体数据文件(VO1)和原始体数据文件(VOa)的差分的结果发生的差分体数据文件(VC1)。图16(b)表示原始体数据文件(VOa)和原始体数据文件(VOb)的差分的结果发生的差分体数据文件(VCa)。图16(c)表示原始体数据文件(VOb)和原始体数据文件(VOc)的差分的结果发生的差分体数据文件(VCb)。在该步骤中产生的多个差分体数据文件中，不包括体内组织、而包括垃圾。
接着，使用者判断是否去除多个差分体数据文件(VCm～VCn-1)中包含的垃圾(步骤S04)。在这里，也可根据各差分体数据文件(VCm～VCn-1)中包含的垃圾的区域的容量，由控制部12等自动地进行是否去除垃圾的判断。
首先，对不去除垃圾的场合进行说明。在不去除垃圾的场合，如果步骤S03结束，则血管体数据发生部26从多个差分体数据文件(VCm～VCn-1)中抽出血管部分，沿动脉血管走向将血管部分重叠地设置，由此产生新的体数据文件(步骤S05)。沿抽出动脉血管走向的体数据文件(VB)内的动脉血管走向，将从差分体数据文件(VCm～VCn-1)中抽出的血管部分重叠地设置，由此可将各血管部分设置于正确的位置。将通过将各血管部分沿动脉血管走向设置而新产生的体数据文件称为动脉血管体数据文件(VD)。
图17为说明将已抽出的血管部分与动脉血管走向重叠在一起的处理的图。如图17所示的那样，血管体数据发生部26将已抽出的差分体数据文件(VC1)、已抽出的差分体数据文件(VCa)以及已抽出的差分体数据文件(VCb)沿着动脉血管走向的体数据文件(VB)中的动脉血管走向重叠地设置。在该重叠处理时，还将差分体数据文件(VCm～VCn-1)中包含的垃圾一起地重叠。
图18为表示通过重叠处理产生的动脉血管体数据文件(VD)的图。动脉血管体数据文件(VD)的各血管部分按照可区分的方式设置。
接着，显示图像发生部16对于动脉血管体数据文件(VD)的血管部分，根据成像时刻对各血管部分赋予颜色或亮度信息，并对赋予了颜色或亮度信息的动脉血管体数据文件(VD)进行MPR处理(截面变换处理)、渲染(rendering)处理，产生显示图像(步骤S06)。该血管部分的成像时刻根据成为血管部分的原始的成像时刻邻接的2个原始体数据文件的成像时刻而被决定。具体来说，将邻接的成像时刻内时刻早的一方作为血管部分的成像时刻。显然，血管部分的成像时刻不必限于此。比如，也可为邻接的成像时刻内的时刻晚的一方，还可为2个成像时刻的中间。显示图像发生部16对动脉血管体数据文件(VD)的各血管部分，以例如从成像时刻早的血管部分向成像时刻晚的血管部分，颜色慢慢地变浓的方式，赋予红色的颜色信息和亮度信息。
图像显示部17显示已发生的显示图像(步骤S07)。图19为表示赋予了颜色信息的显示图像的图。如图19所示的那样，通过成像时刻，对血管部分进行颜色区分，由此使用者知道在某邻接的成像时间移动了多少血液。
另外，在上面的说明中，为了简化说明，仅仅对产生与动脉有关的显示图像的场合进行说明，但是在上述文中，将“动脉”和某部分改读为“静脉”或“全部血管”，由此，可产生与静脉或全部血管有关的显示图像。接着，对在步骤S04，判定为进行垃圾处理的场合进行说明。在进行垃圾处理的场合，如果步骤S03结束，则开始垃圾去除例程(SC，SD，SE)。垃圾处理采用血管走向的体数据文件(VB)来进行，包括(SC)，(SD)，(SE)3种。首先，从垃圾处理例程1(SC)起进行说明。
垃圾处理例程1(SC)为对血管走向的体数据文件(VB)的血管部分进行放大处理，根据经放大处理的血管部分，进行各差分体数据文件(VCm～VCn-1)的垃圾处理的例程。
图20为表示垃圾处理例程(SC)的处理过程的图。首先，零值化部21根据血管走向的体数据文件(VB)，确定血管的中心线的位置(步骤SC1)。
图21为说明确定血管的中心线的位置坐标的处理的图。如图21所示的那样，零值化部21通过跟踪血管走向的体数据文件(VB)的血管(图21中的斜线区域)，确定血管的中心线的位置坐标。在这里，设血管的直径为r1。显然，r1随血管的位置而变化。
接着，零值化部21根据血管的中心线的位置坐标，将血管的区域放大(步骤SC2)。图22为说明将血管走向的体数据文件(VB)的血管的区域放大的处理的图。如图22那样，零值化部21对血管的区域进行放大。将该已放大的区域称为放大区域。放大区域的中心线与血管的中心线相同，放大区域的直径r2大于血管的直径r1。其中，放大区域的直径r2既可是一定的，也可对应于动脉血管的直径r1而改变。放大区域的直径r2的值在是一定的场合，为例如8mm程度。
然后，零值化部21对各差分体数据文件(VCm～VCn-1)中的全部体素(voxel)中不包含在放大区域中的区域的体素(voxel)值进行零值化处理(步骤SC3)。零值化部21根据放大区域的位置坐标，确定不包含在各差分体数据文件(VCm～VCn-1)的放大区域中的区域，使不包含在该放大区域中的区域的体素(voxel)值为零值。所谓不包含在放大区域中的区域为血管以外的区域，即为垃圾。于是，通过对不包含在放大区域中的区域的体素(voxel)值进行零值化处理，由此进行垃圾处理。如果进行步骤SC3，则垃圾处理例程1(SC)结束。
接着，参照图23，对垃圾处理例程2(SD)的处理过程进行说明。垃圾处理例程2为根据血管部分的容积和垃圾的容积进行垃圾处理的例程。
首先，零值化部21对各差分体数据文件(VCm～VCn-1)进行阈值处理，抽出成为血管的候补的区域(步骤SD1)。接着，血流计算部15分别计算各差分体数据文件(VCm～VCn-1)中包含的全部的成为血管的候补的区域的容积(步骤SD2)。
然后，零值化部21确定成为血管的候补的全部区域中不满足规定的容积的值的区域(步骤SD3)，使不满足该规定的容积值的区域的体素(voxel)值为零值(步骤SD4)。由于血管部分的区域具有连续性，故血管部分的容积不是1个体素(voxel)、2个体素(voxel)程度的小容积，应是具有大于等于某规定的容积值。即、规定的容积值以上的区域为血管区域，规定的容积值以下的区域为垃圾的区域。于是，零值化部21使规定的容积以下的区域的体素(voxel)值为零值。规定的容积值根据血管体数据文件(VD)、差分体数据文件(VCm～VCn-1)或经验而被决定。如果进行步骤SD3，则垃圾处理例程2结束。
接着，参照图24，对垃圾处理例程3(SE)进行说明。垃圾处理例程3为根据血管部分的形状和垃圾的形状来进行垃圾处理的例程。
首先，零值化部21对各差分体数据文件(VCm～VCn-1)进行阈值处理，抽出成为血管的候补的区域(步骤SE1)。接着，零值化部21根据存储于存储部20中的血管的形状和垃圾的形状，确定各差分体数据文件(VCm～VCn-1)中包括的垃圾的区域(步骤SD2)。血管部分的区域呈具有直线形的形状。于是具有其它的形状，比如点等的形状的区域为垃圾的区域。血管的形状和垃圾的形状的候补根据动脉血管体数据文件(VD)、差分体数据文件(VCm～VCn-1)或经验而被决定，预先存储于存储部20中。
然后，零值化部21使不具有血管的形状或具有垃圾的形状的区域的体素(voxel)值为零值(步骤SD3)。如果进行步骤SD3，则垃圾处理例程3结束。
也可采用以上说明的3种垃圾处理例程(SC，SD，SE)中的任意一者，进行多个差分体数据文件(VCm～VCn-1)的垃圾处理，还可将3种垃圾处理例程(SC，SD，SE)组合，进行垃圾处理。其任由使用者的自由。
这样，按照第1实施方式，在多切片CT中可把握血流状态。
(第2实施方式)
在第1实施方式中，说明了显示图像发生部16根据从差分体数据文件(VCm～VCn-1)中抽出的血管部分的成像时刻对血管部分赋予颜色信息的场合。在由此说明的第2实施方式和第3实施方式中，对不同于第1实施方式的着色的方法进行说明。下面参照图25，对第2实施方式的处理过程进行说明。另外，第2实施方式的组成要素与第1实施方式的组成要素相同，所以采用同一标号，并省略说明。另外，由于从步骤SF1～步骤SF4为与步骤S01～步骤S04相同的处理，故省略其说明。
在进行了垃圾去除的判断之后，血流计算部15计算多个差分体数据文件(VCm～VCn-1)的血管部分的容积(步骤SF5)。所计算的血管部分的容积与在扫描时间间隔中在血管内流动的造影剂的容积相等。于是，血管部分的容积也称为血流变化量。
接着，血流计算部15根据差分体数据文件(VCm～VCn-1)的血管部分的容积(血流变化量)和与差分体数据文件(VCm～VCn-1)有关的扫描时间间隔，分别计算血管部分的容积(血流变化量)的血流速度(步骤SF6)。血流计算部15根据各血流速度，求平均血流速度(步骤SF7)。接着，血管体数据发生部26从多个差分体数据文件(VCm～VCn-1)中抽出血管部分，沿动脉血管走向重叠地设置血管部分，从而产生动脉血管体数据文件(VD)(步骤SF8)。
然后，显示图像发生部16根据平均血流速度和各血流速度对动脉血管体数据文件(VD)的血管部分赋予颜色或亮度信息，对赋予了颜色或亮度信息的动脉血管体数据文件(VD)进行MPR处理(截面变换处理)、渲染(rendering)处理，产生显示图像(步骤SF9)。比如，对某血管部分的血流速度和平均血流速度进行比较，如果某血管部分的血流速度低于平均血流速度，则使血管部分赋予蓝色的颜色信息，如果高于该平均血流速度，则赋予红色的颜色信息。另外，根据某血管部分的血流速度和平均血流速度的差值的大小，赋予颜色的浓淡的信息。比如，伴随差值的大小减小，赋予较薄的浓度的颜色信息，伴随该差值的大小增加，则赋予较浓的浓度的颜色信息。
接着，图像显示部17显示所产生的显示图像(步骤SF10)。对于在这里显示的显示图像，根据血流速度，通过颜色而区分血管部分，由此可把握各血管部分的血流的流速状态。
另外，在第2实施方式的说明中，为了简化说明，仅仅对产生有关动脉的显示图像的场合进行说明，但是，在上面的说明中，将“动脉”或某部分改读为“静脉”或“全部血管”，由此，可产生有关静脉或全部血管的显示图像。
这样，按照第2实施方式，在多切片CT中可把握血流状态。
(第3实施方式)
下面参照图26，对第3实施方式的处理过程进行说明。另外，第3实施方式的组成要素与第1和第2实施方式的组成要素相同，所以采用相同标号，并省略说明。另外，由于从步骤SG1～步骤SG4的处理为与步骤S01～步骤S04相同的处理，故省略其说明。
在进行垃圾去除的判断之后，血流计算部15计算多个差分体数据文件(VCm～VCn-1)的血管部分的容积(步骤SG5)。
接着，血流计算部15在动脉血管走向的体数据文件(VB)的动脉血管中设定基点，对构筑动脉血管的多个矢量，分别分配基于基点的正负(步骤SG6)。图27为用于说明步骤SG6的处理的图。如图27所示的那样，首先，血流计算部15在动脉血管走向的体数据文件(VB)的动脉血管的任意位置上设定基点。如果设定基点，则血流计算部15对构筑动脉血管的矢量(图27的实线和虚线的箭头)分配正负。具体来说，从在动脉血管中设定的基点，对其中一侧的矢量分配正(图27的实线的箭头)，对另一侧的矢量，分配负(图27的虚线的箭头)。
然后，血流计算部15针对根据基于基点的正负和基于视线的正负而构筑血管走向的多个矢量分别分配正负(步骤SG7)。图28为用于说明步骤SG7的处理的图。如图28所示的那样，将屏幕面(投影面)规定为ZY平面，将从视点发出，与屏幕面成直角相交的视线规定为X轴。在这里，比如将与视线相同的方向(图28的+X方向)设为基于视线的正，与视线相反方向(图28的-X方向)设为基于视线的负。在越过屏幕面，观看构筑体数据文件(对象空间)的动脉血管的矢量时，对于构筑动脉血管的矢量，在基于基点的正负为“正”，进入到屏幕面里侧(图28的+X方向，基于视线的“正”)的场合，基于基点的“正”和基于视线的“正”为“正”，是一致的，由此，该矢量为“正”(位于图28的实线的血管内部的实线的箭头)。同样，对于构筑动脉血管的矢量，在基于基点的正负为“正”，进入到屏幕面中的靠近自己一侧(图28的-X方向，基于视线的“负”)的场合，基于基点的“正”和基于视线的“负”为“正”和“负”，是不一致的，由此该矢量为“负”(位于图28的实线的血管内部的虚线的箭头)。这样，血流的朝向被决定。对于构筑动脉血管的矢量，在基于基点的正负为“负”的场合，该矢量设为“负”(位于图28的实线的血管内部的虚线的镜头)。
血流计算部15根据构筑抽出动脉血管走向的体数据文件(VB)的动脉血管的矢量的正负，对构筑差分体数据文件(VCm～VCn-1)的各血管部分的矢量，分配正负(步骤SG8)，接着，血管体数据发生部26从多个差分体数据文件(VCm～VCn-1)中，抽出血管部分，沿动脉血管走向重叠地设置血管部分，由此产生动脉血管体数据文件(VD)(步骤SG9)。
显示图像发生部16使动脉血管体数据文件(VD)的血管部分，根据构筑各血管部分的矢量的正负和各血管部分的容积(血流变化量)，赋予颜色或亮度信息，对赋予了颜色或亮度信息的动脉血管体数据文件(VD)实施MPR处理(截面变换处理)、渲染(rendering)处理，产生显示图像(步骤SG10)。比如，显示图像发生部16对血管部分，在血管部分的矢量的朝向为正的场合赋予红色的颜色信息，在负的场合，带有蓝色的颜色信息。进而显示图像发生部16根据血管部分的容积(血流变化量)的大小，赋予颜色的浓淡的信息。比如，显示图像发生部16伴随血管部分的容积(血流变化量)的大小减小，赋予较薄的浓度的颜色信息，伴随该大小的增加，赋予较浓的浓度的颜色信息。
然后，图像显示部17显示所产生的显示图像(步骤SG11)。在这里所显示的显示图像根据血管部分的容积(血流变化量)和血流的朝向，通过颜色区分血管部分，由此可把握各血管部分的容积(血流变化量)和血流的朝向。
另外，在第3实施方式的说明中，为了简化说明，仅仅对产生有关动脉的显示图像的场合进行说明，但是，在上面的说明中，通过将“动脉”和某部分改读为“静脉”或“全部血管”，可产生有关静脉或全部血管的显示图像。
这样，按照第3实施方式，在多切片CT中可把握血流状态。
(第4实施方式)
下面对第4实施方式进行说明。本实施方式产生包含动脉和静脉的体数据，采用它计算以全部血管为对象的与血流有关的参数并进行显示。即、关于本实施方式的医用图像处理装置或X射线计算机断层成像装置在图2的步骤SA之后，产生包含动脉期和静脉期的体数据，采用该体数据进行步骤SB以后的处理。通过这样的结构，可获得成像部位所包含的关于全部血管的与血流有关的参数。另外，在步骤S07显示与血流有关的参数的场合，最好比如按照动脉为红色，静脉为蓝色的方式，借助通过视觉而区分动脉和静脉的形式进行显示。
另外，本发明并不原样地局限于上述实施方式，可在实施阶段，在不脱离其要旨的范围内，使组成要素变形而具体实现。作为具体的变形实例，包括有比如，下述这样的类型。
(1)作为用于进行本实施方式的特征性的医用图像处理的医用图像处理装置为下述的第1医用图像处理装置80(图1)，其包括存储多个原始体数据文件的存储部20；差分体数据发生部22，其求出原始体数据文件之间的差分，产生与不同的成像时刻相对应的多个差分体数据文件；显示图像发生部16，其根据多个差分体数据产生赋予了与成像时刻相对应的颜色或亮度的显示图像。
(2)作为用于进行本实施方式的特征性的医用图像处理的医用图像处理装置为下述的第2医用图像处理装置90(图1)，其包括存储多个原始体数据文件的存储部20；差分体数据发生部22，其求出原始体数据文件之间的差分，产生与不同的成像时刻相对应的多个差分体数据文件；血流计算部15，其根据差分体数据，计算血流速度信息；显示图像发生部16，其根据多个差分体数据，产生赋予了与血流速度信息相对应的颜色或亮度的显示图像。
另外，本发明并不限于上述实施方式，可在实施阶段在不脱离其要旨的范围内，使组成要素变形而具体实现。此外，可通过上述实施方式中公开的多个组成要素的适当的组合，形成各种发明。比如，也可从在实施方式中示出的全部组成要素中，删除几个组成要素。此外，还可适当地将不同的实施方式的组成要素组合。

Claims (22)

1.一种X射线计算机断层成像装置，其包括:
产生X射线的X射线管；
X射线检测器，检测透过被检体的X射线，产生投影数据；
重建单元，根据上述投影数据，产生成像时刻不同的多个原始体数据；
位置对准单元，进行上述多个原始体数据之间的位置对准；
差分体数据发生单元，采用上述位置对准后的多个原始体数据，在上述成像时刻不同的上述原始体数据之间进行差分处理，求出与不同的成像时刻相对应的差分体数据；
显示图像发生单元，产生根据上述多个差分体数据赋予了与造影剂的到达时刻、差分容积、差分容积的时间变化量、血流速度信息中的至少1个相对应的颜色或亮度信息的显示图像。
2.根据权利要求1所述的X射线计算机断层成像装置，还包括：
血管像抽出单元，从上述位置对准后的多个原始体数据中的造影剂注入后的上述原始体数据和造影剂注入前的上述原始体数据，抽出血管像；
其中，上述显示图像发生单元 是上述血管像赋予与根据上述多个差分体数据而求出的造影剂的到达时刻、差分容积、差分容积的时间变化量、血流速度信息中的至少1个相对应的颜色或亮度信息，产生上述显示图像。
3.根据权利要求2所述的X射线计算机断层成像装置，其中，
上述血管像抽出单元根据造影剂注入后的多个上述原始体数据与上述造影剂注入前的上述原始体数据之间的差分，抽出血管像。
4.根据权利要求2所述的X射线计算机断层成像装置，其中，
上述血管像抽出单元将造影剂注入后的多个上述原始体数据进行合成，根据该已合成的原始体数据和上述造影剂注入前的上述原始体数据之间的差分，抽出血管像。
5.根据权利要求2所述的X射线计算机断层成像装置，其中，
上述血管像抽出单元求出对于动脉或静脉中的一方抽出的上述血管像。
6.根据权利要求2所述的X射线计算机断层成像装置，其中，
上述血管像抽出单元通过将与动脉期或静脉期相对应的多个原始体数据合 成，求出上述血管像。
7.根据权利要求2所述的X射线计算机断层成像装置，其中，
上述血管像抽出单元根据造影剂的浓度变化，求出与动脉期或静脉期相对应的期间。
8.根据权利要求2所述的X射线计算机断层成像装置，其中，
上述血管像抽出单元通过将与动脉期相对应的多个原始体数据和与静脉期相对应的多个原始体数据合成，求出上述血管像。
9.根据权利要求2所述的X射线计算机断层成像装置，其中，
上述血管像抽出单元根据造影剂的浓度变化，求出与动脉期相对应的期间和与静脉期相对应的期间。
10.根据权利要求2所述的X射线计算机断层成像装置，其中，
上述差分体数据发生单元使用上述位置对准后的多个原始体数据，在上述成像时刻邻接的上述原始体数据之间进行差分处理，求出与不同的成像时刻相对应的差分体数据。
11.根据权利要求4、6、8中任意一项所述的X射线计算机断层成像装置，还包括：
期间决定单元，根据上述原始体数据中的至少一部分区域的信息，求出造影剂的浓度变化曲线，根据该求出的浓度变化曲线，决定进行上述合成的原始体数据的期间。
12.一种医用图像处理装置，收集具有被检体内部的三维的信息的体数据，该医用图像处理装置包括：
产生X射线的X射线管；
存储单元，存储向上述被检体投入造影剂而收集的、成像时刻不同的多个原始体数据；
位置对准单元，进行上述多个原始体数据之间的位置对准；
差分体数据发生单元，使用上述位置对准后的多个原始体数据，在上述成像时刻不同的上述原始体数据之间进行差分处理，求出与不同的成像时刻相对应的差分体数据；
显示图像发生单元，产生根据上述多个差分体数据赋予了与造影剂的到达时刻、差分容积、差分容积的时间变化量、血流速度信息中的至少1个相对应 的颜色或亮度信息的显示图像。
13.根据权利要求12所述的医用图像处理装置，还包括：
血管像抽出单元，从上述位置对准后的多个原始体数据中的造影剂注入后的上述原始体数据和造影剂注入前的上述原始体数据，抽出血管像；
其中，上述显示图像发生单元 是上述血管像赋予与根据上述多个差分体数据而求出的造影剂的到达时刻、差分容积、差分容积的时间变化量、血流速度信息中的至少1个相对应的颜色或亮度信息，产生上述显示图像。
14.根据权利要求13所述的医用图像处理装置，其中，
上述血管像抽出单元根据造影剂注入后的多个上述原始体数据与上述造影剂注入前的上述原始体数据之间的差分，抽出血管像。
15.根据权利要求13所述的医用图像处理装置，其中，
上述血管像抽出单元将造影剂注入后的多个上述原始体数据合成，根据该已合成的原始体数据和上述造影剂注入前的上述原始体数据之间的差分，抽出血管像。
16.根据权利要求13所述的医用图像处理装置，其中，
上述血管像抽出单元求出对于动脉或静脉中的一方抽出的上述血管像。
17.根据权利要求13所述的医用图像处理装置，其中，
上述血管像抽出单元通过将与动脉期或静脉期相对应的多个原始体数据合成，求出上述血管像。
18.根据权利要求13所述的医用图像处理装置，其中，
上述血管像抽出单元根据造影剂的浓度变化，求出与动脉期或静脉期相对应的期间。
19.根据权利要求13所述的医用图像处理装置，其中，
上述血管像抽出单元将与动脉期相对应的多个原始体数据和与静脉期相对应的多个原始体数据合成，由此求出上述血管像。
20.根据权利要求13所述的医用图像处理装置，其中，
上述血管像抽出单元根据造影剂的浓度变化，求出与动脉期相对应的期间和与静脉期相对应的期间。
21.根据权利要求13所述的医用图像处理装置，其中，
上述差分体数据发生单元使用上述位置对准后的多个原始体数据，在上述 成像时刻邻接的上述原始体数据之间进行差分处理，求出与不同的成像时刻相对应的差分原始体数据。
22.根据权利要求15、17、19中任意一项所述的医用图像处理装置，还包括：
期间决定单元，根据上述原始体数据中的至少一部分区域的信息，求出造影剂的浓度变化曲线，根据该求出的浓度变化曲线决定进行上述合成的原始体数据的期间。 
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