CN101675883A - X射线ct装置、医用图像处理装置和医用图像处理程序方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的X射线CT装置包括灌流数据取得装置单元、灌流参数计算装置单元和灌流参数显示装置单元。上述灌流数据取得装置单元通过在向被检体注入了造影剂的状态下照射X射线而生成灌流数据。上述灌流参数计算装置单元根据关注区域的上述造影剂的浓度的时间变化计算对应于上述关注区域的灌流参数。上述灌流参数显示装置单元将成为上述时间变化的计算对象的时间分割为多个时间范围，并顺序地显示包括上述关注区域的图像。上述图像分别对应于上述时间范围和相互不同的时间相位，并且上述图像被掩模为只显示存在上述灌流参数的值的关注区域。
Description
技术领域
本发明涉及一种作成表示出从被检体取得的血流的灌流分析的结果的经时信息并显示的X射线CT装置、医用图像处理装置和医用图像处理程序方法。
背景技术
以前，使用X射线CT(Computed tomography)装置、MRI(磁共振成像)装置、核医学诊断装置等图像诊断装置，在被检体的各种脏器中进行血流的灌流分析(例如参考日本国特开2006-247388号公报)。现有的灌流分析是使用将造影剂和跟踪剂(tracer)注入被检体而得到的数据来进行的。通过该灌流分析能够观察血流的动态。
作为灌流分析结果的显示方法，非常多地使用了彩色图(colormap)。在血流动态和缺血部位的诊断中，积极地利用了使用彩色图的观察。特别是头部的血管和由血管供养的心脏和肝脏等组织中的灌流分析，在掌握组织的功能方面，是非常重要的分析。
图1是表示现有的灌流分析的结果所得到的造影剂的时间浓度曲线(TDC：time density curve)的图，图2是表示如图1所示那样作为TDC而得到的灌流分析结果的显示方法的图。
在图1的各图中，纵轴表示与注入到被检体中的造影剂的浓度对应的CT值(亨斯菲尔德(Hounsfield)值：HU)，横轴表示时间。另外，图1的各曲线表示各ROI(ROI1、ROI2、ROI3、......)中的TDC。
在现有的灌流分析中，根据注入造影剂或跟踪剂所得到的多个关注区域(ROI：region of interest)的X射线CT数据，作成图1所示那样的每个ROI的TDC。另外，根据作成的TDC，通过各种算法，计算每个ROI的灌流参数。
如图2所示那样，作为灌流分析的结果所得到的灌流参数与数据值对应地被分色而显示成为彩色图。
但是，作为包括了全部时间相位的灌流数据的结果，而非动态地显示作为现有的灌流分析结果的显示方法的彩色图。即，彩色图显示的是在时间轴方向上将从被检体得到的灌流数据全部重叠了的结果。
因此，有以下的问题：无法观察血流从哪个方向怎样流来等的灌流数据的经时信息，难以直观地掌握血流动态。
发明内容
本发明就是为了应对现有的这一问题而提出的，其目的在于：提供一种能够将从被检体取得的血流的灌流分析结果显示为经时信息的X射线CT装置、医用图像处理装置和医用图像处理程序方法。
为了达到上述目的，本发明的X射线CT装置具备：灌流数据取得装置单元，根据通过在向被检体注入了造影剂的状态下曝射X射线而检测出的X射线检出数据，生成上述被检体的灌流数据；灌流参数计算装置单元，根据从上述灌流数据所得到的多个关注区域中的每个关注区域的上述造影剂的浓度的时间变化，对上述多个关注区域中的每个关注区域，计算出作为与时间相关的参数的灌流参数；灌流参数显示装置单元，将成为上述造影剂的浓度的时间变化的计算对象的时间分割为多个时间范围，顺序地显示被掩模(mask)为只显示存在上述灌流参数的值的关注区域的上述多个关注区域的每个时间范围的相互不同的时间相位的图像。
另外，为了达到上述目的，本发明的医用图像处理装置具备：灌流数据取得装置单元，从图像诊断装置取得被检体的灌流数据；灌流参数计算装置单元，根据从上述灌流数据所得到的多个关注区域中的每个关注区域的数据的值的时间变化，对上述多个关注区域中的每个关注区域，计算出作为与时间相关的参数的灌流参数；灌流参数显示装置单元，将成为上述数据的值的时间变化的计算对象的时间分割为多个时间范围，顺序地显示被掩模为只显示存在上述灌流参数的值的关注区域的上述多个关注区域的每个时间范围的相互不同的时间相位的图像。
另外，为了达到上述目的，本发明的医用图像处理程序方法使计算机具备以下的步骤而发挥功能：灌流数据取得装置步骤，从图像诊断装置取得被检体的灌流数据；灌流参数计算装置步骤，根据从上述灌流数据所得到的多个关注区域的每个关注区域的数据的值的时间变化，对上述多个关注区域的每个关注区域，计算出作为与时间相关的参数的灌流参数；灌流参数显示装置步骤，将成为上述数据的值的时间变化的计算对象的时间分割为多个时间范围，顺序地显示被掩模为只显示存在上述灌流参数的值的关注区域的上述多个关注区域的每个时间范围的相互不同的时间相位的图像。
在这样的本发明的X射线CT装置、医用图像处理装置和医用图像处理程序方法中，能够将从被检体取得的血流的灌流分析的结果显示为经时信息。
附图说明
图1是表示现有的灌流分析的结果所得到的造影剂的时间浓度曲线的图；
图2是表示如图1所示那样作为TDC得到的灌流分析结果的显示方法的图；
图3是表示本发明的X射线CT装置的实施例的结构图；
图4是说明图3所示的医用图像处理装置的时序的掩模图像数据的生成方法的图；
图5是表示由图1所示的X射线CT装置针对被检体的多个ROI取得灌流数据并将只可识别地显示出存在TTP的ROI的时间序列的多个掩模图像数据顺序地显示为经时信息的流程的流程图；
图6是表示由图3所示的X射线CT装置经时地显示的多个时间相位的掩模图像的例子的图。
具体实施方式
参考附图，说明本发明的X射线CT装置、医用图像处理装置和医用图像处理程序方法的实施例。
(结构和功能)
图3是表示本发明的X射线CT装置的实施例的结构图。
X射线CT装置1由架台部件2和计算机装置3构成。架台部件2具有X射线管4、高电压产生装置5、X射线检测器6、数据收集部件(DAS：data acquisition system)7、造影剂注入装置8和心电图计9。X射线管4和X射线检测器6在高速并且连续旋转的未图示的旋转环上被安装在夹着被检体P而在相互相对的位置上。
造影剂注入装置8被来自计算机装置3的控制信号控制，具有依照规定的条件向被检体P注入造影剂的功能。心电图计9与粘结在被检体P上的电极连接。心电图计9具有以下的功能：从被检体P经由电极检测心电图(ECG：electro cardiogram)信号，根据检测出的ECG信号生成被检体P的心电图，并提供给计算机装置3。
另外，高电压产生装置5构成为能够根据来自计算机装置3的控制信号，与在心电图计9中生成的心电图同步地，向X射线管4供给规定的管电压的管电流，从X射线管4向被检体P照射希望的能量的X射线。X射线检测器6具备被配置为2维状的多个X射线检测元件。另外，通过X射线检测器6的各X射线检测元件检测从360度方向透过了被检体P的X射线。
DAS7具备以下的功能：通过对从X射线检测器6的各X射线检测元件输出的X射线检测数据实施放大、积分处理、A/D(Analog todigital)变换处理、对数变换处理等DAS处理，生成分别与各X射线检测元件对应的投影数据；将生成的投影数据输出到计算机装置3。
计算机装置3与显示装置10和输入装置11连接。另外，通过将程序读入到计算机装置3的存储装置中并由计算装置执行，而在计算机装置3中具备各种功能。但是，也可以代替在计算机装置3中设置各种功能，而设置具有对应的功能的电路。具体地说，计算机装置3具有以下的功能：根据从X射线检测器6经由DAS7取得的投影数据，求出被检体P的血流的灌流数据；将求出的灌流数据的经时信息显示在显示装置10上。
为此，计算机装置3作为扫描控制装置12、灌流数据生成部件13和医用图像处理装置14而发挥功能。医用图像处理装置14具有时间-浓度曲线作成部件15、灌流参数计算部件16、时间相位分割部件17、掩模作成部件18和灌流数据显示处理部件19。
扫描控制装置12具有以下的功能：根据来自心电图计9的心电图，依照扫描条件，向用于使X射线管4和X射线检测器6旋转的架台部件2的架台驱动装置、高电压产生装置5、造影剂注入装置8提供控制信号而进行控制。
灌流数据生成部件13具有以下的功能：使用作为来自DAS7的输出数据的投影数据，生成造影X射线CT图像数据作为血流的灌流数据。灌流数据被作为表示与血流部分对应的每个ROI的各时间相位的CT值或从CT值得到的值的动态造影X射线CT图像数据而生成。也可以将图像数据的1个像素或相邻的多个像素作为一个ROI。如果将各像素分别设定为ROI，则能够动态显示更细微部分的详细的血流。
医用图像处理装置14具有以下的功能：根据在灌流数据生成部件13中生成的每个ROI的灌流数据，计算出与时间相关的灌流参数，一边改变时间宽度的范围，一边将被掩模成为只选择性地描绘出位于具有灌流参数的值的时间宽度的范围中的ROI的图像数据顺序地显示在显示装置10上。
为此，时间-浓度曲线作成部件15具有以下的功能：取得在灌流数据生成部件13中得到的每个ROI的CT值或从CT值得到的值的多个时间相位量的动态造影CT图像数据，作成各ROI中的TDC。
另外，为了降低在TDC的作成中使用的图像数据的噪声，也可以对图像数据实施量子噪声降低滤波等滤波。另外，为了TDC的平滑化，也可以使用样条插值或γ函数进行TDC的曲线近似。进而，为了降低数据处理量，也可以在TDC的计算之前，对动态造影CT图像数据进行只抽出应该计算灌流参数的部分的处理。在该情况下，作为数据的抽出方法，已知动态轮廓线法、区域扩张(region growing)法等方法。
灌流参数计算部件16具有以下的功能：根据从时间-浓度曲线作成部件15取得的TDC，计算各ROI中的与时间相关的灌流参数。作为与时间有关的灌流参数的例子，可以列举如TTP(time to peak到峰值的时间)等那样将时间作为值，能够经时地进行计算的参数。
时间相位分割部件17具有以下的功能：通过按照预先任意决定的某时间范围(间隔)，对成为从时间-浓度曲线作成部件15取得的TDC的计算对象的时间进行分割，来作成与多个时间相位对应的时间范围。
掩模作成部件18具有以下的功能：从时间相位分割部件17取得与多个时间相位对应的时间范围信息，从灌流参数计算部件16取得各ROI中的TTP等的灌流参数；作成用于对与多个时间相位对应的时间范围中的存在TTP等灌流参数的值的时间范围以外的时间范围进行掩模的掩模信息。换一种说法，掩模作成部件18具有以下的功能：在作成每个时间范围的包含多个ROI的图像数据的情况下，作成用于只抽出在某时间范围内存在灌流参数的值的ROI的掩模。掩模只要是用户能够容易识别的掩模即可，既可以是彩色掩模也可以是单色掩模。
灌流数据显示处理部件19具有以下的功能：使用在掩模作成部件18中作成的多个时间范围中的每个时间范围的掩模，生成多个时间范围中的每个时间范围的掩模图像数据；将生成的时序的多个掩模图像数据顺序地显示在显示装置10上。这是因为，掩模被作成为只选择性地抽出存在灌流参数的值的时间范围和ROI。时序的掩模图像数据在各时间范围(各时间相位)中，成为经时地可识别地显示出存在灌流参数的值的ROI的动态图像数据。因此，用户能够容易地在各时间范围中识别存在灌流参数的值的ROI。
图4是说明图3所示的医用图像处理装置14中的时序的掩模图像数据的生成方法的图。
在图4的各曲线中，纵轴表示与注入到被检体P中的造影剂的浓度对应的CT值(HU)，横轴表示时间，斜方向的轴表示不同的多个ROI方向。另外，图4中的各曲线分别表示N个ROI(ROI1、ROI2、ROI3、......ROIN)的TDC(ROIi)(i是N以下的自然数)。
如图4所示那样，由时间-浓度曲线作成部件15作成每个ROI的TDC(TDC(ROI1)、TDC(ROI2)、TDC(ROI3)、......TDC(ROIN))。另外，由灌流参数计算部件16计算出每个ROI的TTP(TTP(ROI1)、TTP(ROI2)、TTP(ROI3)、.......TTP(ROIN))作为灌流参数。另一方面，由时间相位分割部件17分别按照某时间范围DIVIDED TIME RANGE对成为各TDC的计算对象的时间进行分割。
接着，在掩模作成部件18中，对每个时间范围，作成用于对在各时间范围中存在TTP的ROI以外的ROI进行掩模的掩模信息MASK1、MASK2、MASK3、......。例如，与存在ROI1的TTP的时间范围对应的掩模为用于抽出ROI1的MASK3。另外，灌流数据显示处理部件19使用在掩模作成部件18中作成的多个时间范围中的每个时间范围的掩模MASK1、MASK2、MASK3、......，生成与多个时间相位TIME PHASE1、TIME PHASE2、TIME PHASE3、......分别对应的时序的多个掩模图像数据IMAGE(TIME PHASE1)、IMAGE(TIME PHASE2)、IMAGE(TIME PHASE3)、......。
另外，在图4的例子中，由于向每个时间范围分配不同的颜色，所以对每个时间相位用不同的颜色显示掩模图像数据。这样能够使用彩色刻度显示TTP等灌流参数。但是，也可以通过灰度刻度而亮度地显示灌流参数。
灌流数据显示处理部件19还具备以下的功能：进行这样生成的掩模图像数据的显示处理。例如，可以对掩模图像数据实施以下的处理等各种显示处理：经时地一边剩余残像，一边显示时序的多个掩模图像数据的显示处理；不剩余残像，而进行多个掩模图像数据的切换显示的显示处理；通过在时间上相邻的2个掩模图像数据之间进行补插处理而作成中间的掩模图像数据，从而进行时间上平滑的动态显示的显示处理；重叠显示或同步显示掩模图像数据和3维X射线CT图像数据的显示处理；重叠显示或同步显示时间上相邻的3维X射线CT图像数据之间的减影图像数据和掩模图像数据的显示处理。特别地，由于3维X射线CT图像数据的减法图像数据为强调了血管的图像数据，所以如果使其与掩模图像数据同步地进行显示，则可以期待以下这样的效果：能够掌握血液怎样在组织中流动。
另外，不是生成只与1个切片相关的时序的2维掩模图像数据，而是生成与3维地设定的多个ROI相关的时序的3维掩模图像数据，将通过断面变换处理等图像处理所生成的2维图像显示在显示装置10上，这是实用的。在灌流数据显示处理部件19中，也可以进行断面变换处理等图像处理。
(动作和作用)
接着，说明X射线CT装置1的动作和作用。
图5是表示由图1所示的X射线CT装置1针对被检体P的多个ROI取得灌流数据并将只可识别地显示出存在TTP的ROI的时序的多个掩模图像数据作为经时信息顺序地显示的流程的流程图，图中对S附加了数字的符号表示流程图的各步骤。
首先，在步骤S1中，通过扫描的执行来收集被检体P的灌流数据。即，根据来自扫描控制装置12的控制信号，从造影剂注入装置8向被检体P注入造影剂。另一方面，X射线管4和X射线检测器6根据基于在心电图计9中检测出的ECG信号的、来自扫描控制装置12的控制信号，围绕被检体P周围旋转，从高电压产生装置5与ECG信号同步地向X射线管4供给管电流。因此，从X射线管4向被检体P照射X射线，由X射线检测器6的X射线检测元件检测透过了被检体P的X射线。检测出的X射线检测数据被输出到DAS7，根据X射线检测数据生成投影数据。另外，投影数据被输出到计算机装置3。
接着，计算机装置3的灌流数据生成部件13根据从DAS7输出的投影数据，生成造影X射线CT图像数据，作为每个ROI的各时间相位的血流的灌流数据。
接着，在步骤S2中，医用图像处理装置14的时间-浓度曲线作成部件15根据灌流数据，作成各ROI中的TDC。
接着，在步骤S3中，灌流参数计算部件16根据各ROI中的TDC，计算各ROI中的TTP作为与时间相关的灌流参数。
另一方面，在步骤S4中，时间相位分割部件17按照某时间范围，分别对成为TDC的计算对象的时间进行分割。由此，作成与不同的时间相位对应的多个时间范围。
接着，在步骤S5中，掩模作成部件18作成用于只抽出在与各时间相位对应的时间范围内存在TTP的ROI的掩模。
接着，在步骤S6中，灌流数据显示处理部件19使用在掩模作成部件18中作成的每个时间范围的掩模，生成对不存在TTP的ROI进行了掩模的、与各时间相位对应的多个掩模图像数据，作为经时的灌流数据信息，并将多个掩模图像数据顺序地显示在显示装置10上。
图6是表示由图3所示的X射线CT装置1经时地显示的多个时间相位的掩模图像的例子的图。
图6的各图像是被检体P的头部的同一断面的图像。如图6所示，可以按照时间相位顺序显示表示经时的灌流数据信息的多个掩模图像数据。图6表示了将各像素分别设定为ROI，对每1秒都生成图像的例子。这样，通过动态地显示时序的掩模图像数据，能够显示像素间的血流的移动。即，通过经时地显示掩模图像数据，能够根据掩模区域和非掩模区域的移动，在视觉上观察血流的流动方向。
以上那样的X射线CT装置1根据表示在被检体的各ROI中取得的血流的灌流分析的结果的TDC，计算将TTP等的时间作为数据值的灌流参数，一边改变时间宽度的范围，一边顺序地显示被掩模为只选择性地抽出位于存在灌流参数的值的时间宽度的范围中的ROI的图像，由此能够经时地观察血流动态。
(效果)
因此，根据X射线CT装置1，能够经时地观察灌流分析的结果。另外，也容易地直观地掌握血流从哪个方向流来等包含血流方向的血流动态。特别地，在头部、心脏等部位中，可以期待容易地识别出通过侧支血管所供养的区域。进而，通过将3维X射线CT图像数据或3维动态X射线CT图像数据之间的减法图像数据和与各时间相位对应的TTP等灌流数据重叠地显示，能够更直观地掌握梗塞时的病因血管和支配区域。
(变形例子)
在上述实施例中，表示了以下的例子，即将根据被检体P的灌流数据生成经时地表示灌流分析的结果的图像数据并显示的医用图像处理装置14内置于X射线CT装置1中，但也可以经由网络将X射线CT装置1和医用图像处理装置14连接起来。进而，也可以将医用图像处理装置14内置或经由网络连接于X射线CT装置1以外的MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置、PET(positron emissioncomputed tomography)、SPECT(single photon emission computedtomography)等核医学诊断装置、超声波诊断装置等图像诊断装置，其中该医用图像处理装置14具有根据在图像诊断装置中取得的灌流数据生成经时地表示灌流分析的结果的图像数据并显示的功能。
另外，在上述实施例中，说明了使用了造影剂的例子，但也可以根据不使用造影剂而非造影地收集到的灌流数据生成经时地表示灌流分析的结果的图像数据。在该情况下，可以根据表示灌流数据的MR回波数据等收集数据的信号强度的时间变化曲线，计算与时间有关的灌流参数。
Claims (5)
1.一种X射线CT装置，其特征在于包括：
灌流数据取得装置单元，根据在向被检体注入了造影剂的状态下照射X射线而检测出的X射线检测数据，生成上述被检体的灌流数据；
灌流参数计算装置单元，根据从上述灌流数据得到的多个关注区域的每个关注区域的上述造影剂的浓度的时间变化，对上述多个关注区域的每个关注区域，计算作为与时间有关的参数的灌流参数；
灌流参数显示装置单元，将成为上述造影剂的浓度的时间变化的计算对象的时间分割为多个时间范围，顺序地显示被掩模成为只显示存在上述灌流参数的值的关注区域的上述多个关注区域的每个时间范围的相互不同的时间相位的图像。
2.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述灌流参数计算装置单元计算出到峰值的时间来作为上述灌流参数。
3.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述灌流参数计算装置单元将关注的区域内的各像素分别作为一个关注区域而计算出上述灌流参数。
4.一种医用图像处理装置，其特征在于包括：
灌流数据取得装置单元，从图像诊断装置取得被检体的灌流数据；
灌流参数计算装置单元，根据从上述灌流数据所得到的多个关注区域的每个关注区域的数据的值的时间变化，对上述多个关注区域的每个关注区域，计算出作为与时间相关的参数的灌流参数；
灌流参数显示装置单元，将成为上述数据的值的时间变化的计算对象的时间分割为多个时间范围，顺序地显示被掩模为只显示存在上述灌流参数的值的关注区域的上述多个关注区域的每个时间范围的相互不同的时间相位的图像。
5.一种医用图像处理程序方法，其特征在于：使计算机具备以下的步骤而发挥功能：
灌流数据取得装置步骤，从图像诊断装置取得被检体的灌流数据；
灌流参数计算装置步骤，根据从上述灌流数据所得到的多个关注区域的每个关注区域的数据的值的时间变化，对上述多个关注区域的每个关注区域，计算出作为与时间相关的参数的灌流参数；
灌流参数显示装置步骤，将成为上述数据的值的时间变化的计算对象的时间分割为多个时间范围，顺序地显示被掩模为只显示存在上述灌流参数的值的关注区域的上述多个关注区域的每个时间范围的相互不同的时间相位的图像。
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