CN102085100B - 医用图像处理装置以及医用图像处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医用图像处理装置以及医用图像处理方法,在该医用图像处理装置中,图像反转部生成将第1医用图像在被检体的左右方向反转后的第1反转图像与将与第1医用图像不同的第2医用图像在被检体的左右方向反转后的第2反转图像。位置偏移检测部检测第1医用图像与第1反转图像之间的位置偏移。位置偏移校正部根据通过位置偏移检测部检测出的位置偏移,生成校正了第2医用图像的校正图像或校正了第2反转图像的校正反转图像。差分图像生成部生成第2反转图像与校正图像之间的差分图像或第2医用图像与校正反转图像之间的差分图像。
Description
相关申请的交叉引用
本申请基于2009年12月7日提交的日本专利申请No.2009-277916以及2010年11月5日提交的日本专利申请No.2010-248678并要求其优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及医用图像处理装置以及医用图像处理方法。
背景技术
在脑梗塞的诊断中一般使用MRI图像或CT图像、SPECT图像、PET图像等。当在发病后3小时以内没有使梗塞的部位再开通时,存在对脑的损伤(damage)变大,一部分功能丧失,致使死亡的情况。
但是,有在X射线透视下将导管(catheter)行进至病变部位,治疗病变部位的手术技术。该手术技术被称为介入(intervention)。作为对于直接影响头部的血管的介入治疗,有在颈部狭窄部位使导管通过,并使设置在导管周围的气囊(balloon)膨胀从而扩张狭窄部位的治疗或、对于脑动脉瘤,通过将导管行进至脑动脉瘤的入口,并在动脉瘤内充满从导管的顶端排出的线圈从而使血流不流入动脉瘤内的治疗。在这种治疗中,存在由于附着在血栓或狭窄部位的斑块(plaque)流入末梢而堵塞末梢血管引起脑梗塞发病的情况。如果梗塞在比较大的血管中发生,则在介入治疗后进行的确认造影检查中可以确认发病。但是梗塞在细血管中发生时,大多数情况很难在确认造影检查中掌握情况。此时,在目前的工作流程(workflow)中,介入结束后,根据3小时后或者1日后进行的CT检查、MRI检查等来判断 梗塞的有无。但是,在该工作流程中,发病后3小时内使梗塞部位再开通非常困难。
对于这种问题,近年来提出了用进行介入治疗的X射线血管造影(angiography)装置检查(check)血液回流状态的功能(例如,参照“C-Arm CT Measurement of Cerebral Blood Volume:AnExperimental Study in Canines”,AJNR Am.J.Neuroradiol.,May2009;30:917-922.)。在该功能中,通过在造影剂注入前后一边使C型臂(C-arm)绕患者的周围高速旋转一边进行摄影,并使用与造影剂注入前与注入后的图像的减影(subtraction)图像进行重建从而制作表示造影剂的涂染情况的三维图像,并根据注入前的图像制作表示人体构造的三维图像。通过从表示人体构造的三维图像中提取具有相当于脑组织的CT值的区域,并将该区域以外的其他区域从表示造影剂的涂染情况的三维图像中排除,而只提取脑组织中的造影剂的涂染情况。在脑组织中,不怎么有造影剂涂染的部位有可能是梗塞部位,可以将造影剂涂染浓的部位判断为是血流正常的部位。但是,这种摄影并不在常规工作(routine)中进行。因此,由该摄影产生的造影剂使用量、对患者的被辐射剂量将成为对于患者的额外负担。特别是在该方法中需要对静脉、毛细血管、动脉全部进行造影,致使所使用的造影剂量变得大量。
发明内容
本发明涉及的医用图像处理装置具备:图像反转部、位置偏移检测部、位置偏移校正部、差分图像生成部。图像反转部生成将第1医用图像在被检体的左右方向反转后的第1反转图像与将与上述第1医用图像不同的第2医用图像在被检体的左右方向反转后的第2反转图像。位置偏移检测部检测上述第1医用图像与上述第1反转图像之间的位置偏移。位置偏移校正部根据通过上述位置偏移检测部检测出的位置偏移,生成校正了上述第2医用图像的校正图像或校正了上述第2反转图像的校正反转图像。差分图像生成部生成上述第2反转图像 与上述校正图像之间的差分图像或上述第2医用图像与上述校正反转图像之间的差分图像。上述第1医用图像为血管造影前所拍摄到的X射线图像,上述第2医用图像为根据上述血管造影后所拍摄到的X射线图像与上述第1医用图像生成的差分图像。
在下面的描述中将提出本发明的其它目的和优点,部分内容可以从说明书的描述中变得明显,或者通过实施本发明可以明确上述内容。通过下文中详细指出的手段和组合可以实现和得到本发明的目的和优点。
发明效果
根据本发明涉及的医用图像处理装置,可以不增加患者的负担地评价医用图像中的被检体的脑内血液灌流状态。
附图说明
结合在这里并构成说明书的一部分的附图描述本发明当前优选的实施方式,并且与上述的概要说明以及下面的对优选实施方式的详细描述一同用来说明本发明的原理。
图1为表示与实施例1相关的医用图像系统(system)的一例的图。
图2为表示与实施例1相关的医用图像处理装置的结构的功能框图。
图3为表示与实施例1相关的医用图像处理装置的处理流程的流程图。
图4为表示与实施例1相关的通过减影(subtraction)部制作的动脉部位区域以及静脉部位区域的轮廓(profile)的图。
图5至图7为用于说明与实施例2相关的由指标图像生成部1h进行的时间滞差的校正以及差分图像的生成的图。
具体实施方式
以下,根据附图详细说明本发明涉及的医用图像处理装置以及医用图像处理方法的实施例。另外,并不通过以下所示的实施例来限定本发明。另外,在以下所示的实施例中,针对具有本发明涉及的医用 图像处理装置与各种医用图像收集装置的医用图像处理系统进行说明。
首先,针对与本实施例1相关的医用图像处理系统的一例进行说明。
图1为表示与本实施例1相关的医用图像系统的一例的图。如图1所示,与本实施例1相关的医用图像处理装置1经由网络2而与各种医用图像收集装置以及其他系统连接。
例如,医用图像处理装置1与X射线血管造影(angiography)装置3、PACS(Picture Archiving and Communication System:医学影像存档与通信系统)4连接。
图2为表示与本实施例1相关的医用图像处理装置1的结构的功能框图。如图2所示,医用图像处理装置1具有输入部1a、显示部1b、网络I/F部1c、减影部1d、仿射(affine)变换部1e、位置偏移检测部1f、位置偏移校正部1g、指标图像生成部1h、空间滤波(filter)变换部1i、LUT(Look Up Table:查询表)部1j以及控制部1k。
输入部1a从操作者接受对于医用图像处理装置1的各种操作。例如,输入部1a为鼠标(mouse)或键盘(keyboard)、跟踪球(trackball)、定位装置(pointing device)等。
显示部1b显示由医用图像处理装置1处理的各种图像或GUI(Graphical User Interface)等各种信息。例如,显示部1b为CRT(Cathode Ray Tube)监视器(monitor)或液晶监视器等。
网络I/F部1c控制经由网络2交接的各种信息的发送接收。例如,网络I/F部1c取得由各医用图像收集装置摄像的医用图像。
减影部1d生成DSA(Digital Subtraction Angiography:数控减影血管造影)图像等差分图像。例如,减影部1d根据通过网络 I/F部1c取得的医用图像来生成DSA图像。
仿射变换部1e进行图像的放大或缩小、移动、反转等。例如,仿射变换部1e生成将通过网络I/F部1c取得的医用图像左右反转过后的反转图像。
位置偏移检测部1f检测通过网络I/F部1c取得的医用图像与通过仿射变换部1e生成的反转图像之间的位置偏移。
位置偏移校正部1g根据通过位置偏移检测部1f检测出的位置偏移,校正医用图像。例如,位置偏移校正部1g根据通过位置偏移检测部1f检测出的位置偏移,生成将通过网络I/F部1c取得的医用图像校正过后的校正原图像或将通过仿射变换部1e生成的反转图像校正过后的校正反转图像。
指标图像生成部1h生成成为表示血流的指标的指标图像。例如,指标图像生成部1h生成通过网络I/F部1c取得的医用图像与通过位置偏移校正部1g生成的校正反转图像之间的差分图像作为指标图像。
空间滤波变换部1i对图像进行频率强调处理或低通滤波(lowpass filtering)等。LUT部1j变换图像的灰度等级。
控制部1k控制由医用图像处理装置1进行的各种处理。例如,控制部1k进行医用图像处理装置1具有的各功能部之间的控制的移动或数据的收发。
其次,针对与本实施例1相关的医用图像处理系统的处理流程进行具体说明。另外,在此,举例说明使用X射线血管造影装置3进行头部检查的情况。
在使用X射线血管造影装置的头部的检查中,主要进行脑动脉瘤、 狭窄、畸形等血管形状的诊断或血流的诊断。一般而言,由脑部毛细血管梗塞发生的脑梗塞由于在X射线血管造影装置中无法识别毛细血管,因此使用X射线CT装置或MRI装置等来进行。
例如,在使用X射线血管造影装置的头部的治疗中,有将导管(catheter)插入至狭窄部位,并使设置在导管周围的气囊(balloon)膨胀从而扩张狭窄部位的治疗。该治疗被称为介入。在介入中,也存在在扩张气囊时狭窄部位的一部分的小片流入末梢,而由该小片致使脑部毛细血管发生梗塞的情况。此时,在介入结束后,在使用X射线CT装置进行检查的时刻,发现梗塞。
但是,通常,从介入结束到使用X射线CT装置进行检查的时间至少花费3个小时,长的情况下花费约一天的时间。梗塞如果可以在短时间内治疗的话,则对脑的损伤几乎没有,但是随着时间的花费康复率下降。特别是,当经过3小时后康复率会极端下降。因此,为了提高患者的QOL(Quality of Life),希望在进行介入期间可以确认梗塞。
根据本实施例1,能够诊断以往使用X射线血管造影装置无法诊断的由毛细血管的梗塞引起的脑梗塞。以下,针对其方法进行具体说明。
首先,针对X射线血管造影装置3的处理进行说明。
通常,当治疗手术结束时,给作为脑部主要血管的4条血管造影摄像,针对各血管诊断是否发生梗塞。在此,4条血管是指右内颈动脉、左内颈动脉、右椎骨动脉以及左椎骨动脉。右内颈动脉营养右脑的前头部、侧头部以及头顶部。左内颈动脉营养左脑的前头部、侧头 部以及头顶部。右椎骨动脉以及左椎骨动脉营养脑底部以及后头部。
X射线血管造影装置3一边分别造影右内颈动脉、左内颈动脉、右椎骨动脉以及左椎骨动脉,一边生成各血管的DSA图像。具体而言,X射线血管造影装置3生成造影前所摄像的数帧(flame)图像的平均图像作为蒙片(mask)图像。进而,X射线血管造影装置3在造影剂流入血管的期间,连续地摄像反差(contrast)图像。
并且,X射线血管造影装置3通过根据所摄像的反差图像的各帧对蒙片图像进行减影,从而生成DSA图像。例如,X射线血管造影装置3通过以下所示的(1)式,生成DSA图像。
在此,(i,j)表示图像坐标。另外,DSAn(i,j)表示第n帧的DSA图像。另外,contrastn(i,j)表示第n帧的反差图像。另外,mask(i,j)表示蒙片图像。
X射线血管造影装置3当生成DSA图像时,在显示部上显示所生成的DSA图像。另外,X射线血管造影装置3经由网络2,将蒙片图像以及全部反差图像传送至医用图像处理装置1。此时,X射线血管造影装置3将右内颈动脉、左内颈动脉、右椎骨动脉以及左椎骨动脉各自的蒙片图像以及反差图像传送至医用图像处理装置1。
另外,X射线血管造影装置3也可以根据来自操作者的指示传送造影检查图像,也可以自动地传送全部的造影检查图像。或者,例如,X射线血管造影装置3也可以预先安装用于进行在此所说明的解析的收集程序(program),只在由操作者选择了该收集程序的情况下,向 医用图像处理装置1传送造影检查图像。
其次,针对医用图像处理装置1的处理进行说明。
图3为表示与本实施例1相关的医用图像处理装置1的处理流程的流程图。如图3所示,在医用图像处理装置1中,取得网络I/F部1c从X射线血管造影装置3传送来的蒙片图像mask(i,j)以及反差图像contrastn(i,j)(步骤(step)S101)。
此时,网络I/F部1c取得右内颈动脉、左内颈动脉、右椎骨动脉以及左椎骨动脉各自的mask(i,j)以及contrastn(i,j)。并且,网络I/F部1c将所接收到的蒙片图像以及反差图像存储至未图示的存储部。
然后,减影部1d从存储部读出mask(i,j)以及contrastn(i,j),并根据读出的mask(i,j)以及contrastn(i,j)生成DSA图像(步骤S102)。
此时,例如,减影部1d与X射线血管造影装置3一样,通过式(1),生成各血管的DSAn(i,j)。另外,DSAn(i,j)较大地划分分类为3种时相。最初的时相是动脉支配性的动脉相,下一个时相是毛细血管支配性的脑细胞整体涂染且几乎没有动脉以及静脉的影响的毛细血管相,最后的时相是静脉支配性的静脉相。
接着,减影部1d在生成各血管的DSAn(i,j)后,从所生成的DSAn(i,j)中确定毛细血管相的帧(步骤S103)。此时,例如,减影部1d经由输入部1a,从操作者接受选择毛细血管相的帧的选择操作,并根据所受理的选择操作确定毛细血管相的帧。
并且,减影部1d通过算出确定的毛细血管相的帧的相加平均,从 而生成毛细血管相图像(步骤S104)。此时,例如,减影部1d通过以下所示的式(2)生成毛细血管相图像。
在此,N1以及N2表示毛细血管相的起始与终了的帧。
另外,减影部1d对每一血管生成上述的毛细血管相图像。例如,减影部1d生成右内颈动脉的毛细血管相图像DSARICA(i,j)与左内颈动脉的毛细血管相图像DSALICA(i,j)。并且,减影部1d将所生成的各毛细血管相图像存储至存储部。
接着,仿射变换部1e从存储部读出右内颈动脉的蒙片图像maskRICA(i,j)与左内颈动脉的蒙片图像maskLICA(i,j)。并且,仿射变换部1e生成将读出的maskRICA(i,j)左右反转过后的反转图像RmaskRICA(i,j)(步骤S105)。然后,仿射变换部1e将所生成的反转图像RmaskRICA(i,j)存储至存储部。另外,仿射变换部1e将maskLICA(i,j)以及R maskRICA(i,j)分别发送至位置偏移检测部1f。
接着,位置偏移检测部1f检测从仿射变换部1e发送的maskLICA(i,j)与RmaskRICA(i,j)之间的位置偏移(步骤S106)。例如,位置偏移检测部1f通过以下所示的式(3),检测maskLICA(i,j)与RmaskRICA(i,j)之间的位置偏移。
在此,MR(Δi,Δj)表示maskLICA(i,j)与αRmaskRICA(i-Δi,j-Δj)之间的偏离度。另外,α是用于在右内颈动脉的造影像与左内颈动 脉的造影像之间校正由摄影条件引起的亮度变化的校正系数。另外,N表示图像尺寸(size)。
位置偏移检测部1f用逐次近似算法(algorithm)一边使(Δi,Δj)变化一边检索MR(Δi,Δj)变为最小的(Δi,Δj)。并且,位置偏移检测部1f将检索出的(Δi,Δj)作为位置偏移(Δi0,Δj0)发送至位置偏移校正部1g。另外,在此为了简单说明,针对检测向二维方向的位置偏移的情况进行说明,但是希望进一步检测旋转方向的位置偏移。
接着,仿射变换部1e从存储部读出右内颈动脉的毛细血管相图像DSARICA(i,j),生成将读出的DSARICA(i,j)左右反转过后的反转图像RDSARICA(i,j)(步骤S107)。并且,仿射变换部1e将所生成的RDSARICA(i,j)存储至存储部。
接着,位置偏移校正部1g从存储部读出RDSARICA(i,j)。首先,位置偏移校正部1g根据从位置偏移检测部1f发送的位置偏移(Δi0,Δj0),生成将RDSARICA(i,j)校正过后的校正反转图像RDSARICA(i-Δi0,j-Δj0)(步骤S108)。并且,位置偏移校正部1g将所生成的RDSARICA(i-Δi0,j-Δj0)发送至指标图像生成部1h。
接着,指标图像生成部1h从存储部读出左内颈动脉的毛细血管相图像DSALICA(i,j)。并且,指标图像生成部1h生成读出的DSALICA(i,j)与从位置偏移校正部1g发送的RDSARICA(I-Δi0,j-Δj0)之间差分图像作为表示血流的指标的指标图像(步骤S109)。
例如,指标图像生成部1h通过根据以下所示的式(4)从DSALICA(i,j)减去RDSARICA(i-Δi0,j-Δj0)来生成差分图像PFLICA-RICA(i,j)。
PFLICA-RICA(i,j)=DSALICA(i,j)-RDSARICA(i-Δi0,j-Δj0)...(4)
并且,指标图像生成部1h将所生成的PFLICA-RICA(i,j)显示在显示部1b上(步骤S110)。此时,指标图像生成部1h也可以将PFLICA-RICA(i,j)作为黑白图像来显示,也可以作为彩色图像来显示。
例如,在完全没有梗塞部位时,左右血流大致相同,因此指标图像成为整体大致一样的图像。也就是说,在PFLICA-RICA(i,j)中所有像素的像素值成为0。与此相对,在右内颈动脉系统内发生梗塞时,在PFLICA-RICA(i,j)中,在位于与梗塞部位左右对称的位置的部位检测出高的正信号,在梗塞部位检测出高的负信号。
如上所述,在本实施例1中,例如,仿射变换部1e生成将右内颈动脉的蒙片图像maskRICA(i,j)左右反转过后的反转图像RmaskRICA(i,j)与将右内颈动脉的毛细血管相图像DSARICA(i,j)左右反转过后的反转图像RDSARICA(i,j)。另外,位置偏移检测部1f检测左内颈动脉的蒙片图像maskLICA(i,j)与通过仿射变换部1e所生成的反转图像RmaskRICA(i,j)之间的位置偏移。另外,位置偏移校正部1g根据检测出的位置偏移(Δi0,Δj0),生成将反转图像RDSARICA(i,j)校正过后的校正反转图像RDSARICA(i-Δi0,j-Δj0)。并且,指标图像生成部1h生成左内颈动脉的毛细血管相图像DSALICA(i,j)与校正反转图像RDSARICA(i-Δi0,j-Δj0)之间的差分图像PFLICA-RICA(i,j)作为表示血流指标的指标图像。
或者,位置偏移校正部1g也可以根据由位置偏移检测部1f检测出的位置偏移(Δi0,Δj0),生成将左内颈动脉的毛细血管相图像DSALICA(i,j)校正过后的校正图像DSALICA(i+Δi0,j+Δj0)。此时,指标图像生成部1h生成校正图像DSALICA(i+Δi0,j+Δj0)与反转图像 RDSARICA(i,j)之间的差分图像PFLICA-RICA(i,j)作为表示血流指标的指标图像。
根据这种构成,在右内颈动脉系统内产生梗塞部位时,由于在差分图像PFLICA-RICA(i,j)中强调了梗塞部位,因此可以高精度地示出医用图像中的被检体的病变区域。
另外,在上述实施例中,针对减影部1d根据操作者的选择操作确定毛细血管相的帧的情况进行了说明。然而,本发明并不限定于此。例如,也可以不从操作者接受选择操作就自动确定毛细血管相的帧。
通常,在造影剂的注入时间为2秒时,动脉自造影剂的注入开始起在0.5秒左右大部分被造影了。因此,减影部1d生成从0.5秒到2.5秒的帧的相加平均图像,并从所生成的相加平均图像通过阈值处理提取动脉部位。另外,减影部1d生成从摄像结束时间的2秒前到摄像结束时间为止的帧的相加平均图像,并从所生成的相加平均图像通过阈值处理提取静脉部位。
然后,减影部1d将自图像中心一定大小的范围设定为ROI(Region Of interest:感兴趣区域),并在ROI内将既不是动脉部位又不是静脉部位的区域确定为毛细血管部位。另外,例如,减影部1d也可以按照FOV(Field Of View:视野尺寸)在存储部内预先存储表示适当的ROI的信息,并根据该信息设定ROI。
这样在确定毛细血管后,减影部1d制作DSA(i,j)中包含的动脉部位的区域、静脉部位的区域、毛细血管部位的区域各自的轮廓。
图4为表示与实施例1相关的通过减影部1d制作的动脉部位的区域以及静脉部位的区域的轮廓的图。在图4中,实线曲线示出了动脉 部位的区域的轮廓,虚线曲线示出了静脉部位的区域的轮廓。另外,在图4中,Ta示出了动脉相,Tv示出了静脉相。如图4所示,动脉部位的区域的轮廓在动脉相中像素值增加,当超过动脉相时像素值的变化消失。另外,静脉部位的区域的轮廓自摄像开始起一段时间内像素值的变化消失,此后,在静脉相中像素值增加。
因此,例如,减影部1d在动脉部位的区域的轮廓中,检测在像素值增加后变化消失的时相。另外,减影部1d在静脉部位的区域的轮廓中,检测像素值增加的时相。并且,减影部1d将检测出的2个时相之间设定为设定为毛细血管相Tc,将与设定的毛细血管相Tc对应的帧确定为毛细血管相的帧。
另外,在本实施例1中,针对指标图像生成部1h通过根据式(4),从左内颈动脉的毛细血管相图像DSALICA(i,j)减去将右内颈动脉的毛细血管相图像左右反转过后的反转图像RDSARICA(i-Δi0,j-Δj0)从而生成差分图像PFLICA-RICA(i,j)的情况进行了说明。然而,本发明并不限定于此。
例如,也可以通过从右内颈动脉的毛细血管相图像DSARICA(i,j)减去将左内颈动脉的毛细血管相图像左右反转过后的反转图像RDSALICA(i-Δi0,j-Δj0),从而生成差分图像PFRICA-LICA(i,j)。在该PFRICA-LICA(i,j)中,在右内颈动脉系统内发生梗塞时,在梗塞部位检测出高的负信号。
另外,例如,也可以取得椎骨动脉系统的血流指标。此时,减影部1d生成右椎骨动脉的毛细血管相图像DSARVA(i,j)与左椎骨动脉的毛细血管相图像DSALVA(i,j)。
接着,仿射变换部1e从存储部读出右椎骨动脉的蒙片图像maskRVA(i,j)与左椎骨动脉的蒙片图像maskLVA(i,j)。并且,仿射变换部1e生成将maskRVA(i,j)左右反转过后的反转图像RmaskRVA(i,j)。此后,仿射变换部1e将maskLVA(i,j)与RmaskRVA(i,j)发送至位置偏移检测部1f。
接着,位置偏移检测部1f检测从仿射变换部1e发送的maskLVA(i,j)与RmaskRVA(i,j)之间的位置偏移。例如,位置偏移检测部1f通过以下所示的式(5),检测maskLVA(i,j)与RmaskRVA(i,j)之间的位置偏移。
在此,MR(Δi,Δj)表示maskLVA(i,j)与αRmaskRVA(i-Δi,j-Δj)之间偏离度。另外,α是用于在右椎骨动脉的造影像与左椎骨动脉的造影像之间校正由摄影条件引起的亮度变化的校正系数。另外,N表示图像尺寸。
位置偏移检测部1f用逐次近似算法一边使(Δi,Δj)变化一边检索MR(Δi,Δj)变为最小的(Δi,Δj)。并且,位置偏移检测部1f将检索出的(Δi,Δj)作为位置偏移(Δi,Δj)发送至位置偏移校正部1g。
接着,仿射变换部1e从存储部读出右椎骨动脉的毛细血管相图像DSARVA(i,j),并生成将该DSARVA(i,j)左右反转过后的反转图像RDSARVA(i,j)。并且,仿射变换部1e将所生成的RDSARVA(i,j)存储至存储部。
接着,位置偏移校正部1g从存储部读出RDSARVA(i,j)。另外,位 置偏移校正部1g根据从位置偏移检测部1f发送的位置偏移(Δi0,Δj0),生成校正RDSARVA(i,j)后的校正反转图像RDSARVA(i-Δi0,j-Δj0)。并且,位置偏移校正部1g将所生成的RDSARVA(i-Δi0,j-Δj0)发送至指标图像生成部1h。
接着,指标图像生成部1h从存储部读出左椎骨动脉的毛细血管相图像DSALVA(i,j)。并且,指标图像生成部1h生成读出的DSALVA(i,j)与从位置偏移校正部1g发送的RDSARVA(i-Δi0,j-Δj0)之间的差分图像作为表示血流指标的指标图像。
例如,指标图像生成部1h通过根据以下所示的式(6)从DSALVA(i,j)减去RDSARVA(i-Δi0,j-Δj0)从而生成差分图像PFLVA-RVA(i,j)。
PFLVA-RVA(i,j)=DSALVA(i,j)-RDSARVA(i-Δi0,j-Δj0)...(6)
另外,例如,指标图像生成部1h也可以通过从右椎骨动脉的毛细血管相图像DSARVA(i,j)减去将左椎骨动脉的毛细血管相图像左右反转过后的反转图像RDSALVA(i-Δi0,j-Δj0),从而生成差分图像PFRVA-LVA(i,j)。
另外,当整理在此所说明的各图像的组合与指标图像的效果时,则如以下所示的表1。在该表1中,“mask”栏的图像以及“Rmask”栏的图像被应用于位置偏移检测部1f进行的位置偏移的检测中。另外,“DSA”栏的图像或“RDSA”栏的图像的任一方由位置偏移校正部1g来校正。另外,“DSA”栏所示的图像以及“RDSA”栏所示的图像被应用于指标图像生成部1h进行的差分图像的生成。这种图像通过治疗结束后在常规工作中进行的各血管的确认造影来取得。因此,并不存在造影剂、被辐射剂量等增加患者的负担的情况。
表1
但是,左右椎骨动脉同时向左脑以及右脑供给血液。因此,例如,也可以不使用右椎骨动脉以及左椎骨动脉两者的造影像,而只根据任一方的造影像来生成血流的指标图像。
此时,例如,仿射变换部1e通过将右椎骨动脉的蒙片图像maskRVA(i,j)左右反转,从而生成反转图像RmaskRVA(i,j)。并且,位置偏移检测部1f检测maskRVA(i,j)与RmaskRVA(i,j)之间的位置偏移(Δi0,Δj0)。
接着,仿射变换部1e生成将右椎骨动脉的毛细血管相图像DSARVA(i,j)左右反转过后的反转图像RDSARVA(i,j)。另外,位置偏移校正部1g根据由位置偏移检测部1f检测出的位置偏移(Δi0,Δj0),生成校正RDSARVA(i,j)后的校正反转图像RDSARVA(i-Δi0,j-Δj0)。
并且,指标图像生成部1h生成右椎骨动脉的毛细血管相图像DSARVA(i,j)与由位置偏移校正部1g所生成的RDSARVA(i-Δi0,j-Δj0)之间的差分图像。例如,指标图像生成部1h通过以下所示的式(7),生成右椎骨动脉的毛细血管相图像DSARVA(i,j)与由位置偏移校正部1g所生成的RDSARVA(i-Δi0,j-Δj0)之间的差分图像PFRVA(i,j)。
PFRVA(i,j)=DSARVA(i,j)-RDSARVA(i-Δi0,j-Δj0)...(7)
另外,PFRVA(i,j)或PFLICA-RICA(i,j)的像素值估计要成为非常小的值,因此受噪音的影响。因此,例如,空间滤波变换部1i也可以对PFRVA(i,j)实施空间性的平滑滤波(smoothing filter)。由此,可以从PFRVA(i,j)除去成为阻碍诊断的主要原因的噪音(noise)。
另外,通过与上述同样的方法,例如,指标图像生成部1h也可以通过从左椎骨动脉的毛细血管相图像DSALVA(i,j)减去将左椎骨动脉的毛细血管相图像左右反转过后的反转图像RDSALVA(i-Δi0,j-Δj0),从而生成差分图像PFLVA(i,j)。此时,例如,仿射变换部1e通过将左椎骨动脉的蒙片图像maskLVA(i,j)左右反转,从而生成反转图像RmaskLVA(i,j)。另外,位置偏移检测部1f检测maskLVA(i,j)与RmaskLVA(i,j)之间位置偏移(Δi0,Δj0)。
另外,同样,也可以只根据右内颈动脉或左内颈动脉的任一方的造影像生成血流的指标图像。此时,例如,通过医师按压头部来压迫未造影方的血管。压迫的结果,来自被压迫的血管的血压下降,因此致使血流从造影血管通过前交通动脉还流入相反方向的血管。
例如,指标图像生成部1h也可以通过从右内颈动脉的毛细血管相图像DSARICA(i,j)减去将右内颈动脉的毛细血管相图像左右反转过后的反转图像RDSARICA(i-Δi0,j-Δj0)来生成差分图像PFRICA(i,j)。此时,例如,仿射变换部1e通过将右内颈动脉的蒙片图像maskRICA(i,j)左右反转,从而生成反转图像RmaskRICA(i,j)。另外,位置偏移检测部1f检测maskRICA(i,j)与RmaskRICA(i,j)之间的位置偏移(Δi0,Δj0)。
另外,例如,指标图像生成部1h也可以通过从左内颈动脉的毛细 血管相图像DSALICA(i,j)减去将左内颈动脉的毛细血管相图像左右反转过后的反转图像RDSALICA(i-Δi0,j-Δj0),从而生成差分图像PFLICA(i,j)。此时,例如,仿射变换部1e通过将左内颈动脉的蒙片图像maskLICA(i,j)左右反转,从而生成反转图像RmaskLICA(i,j)。另外,位置偏移检测部1f检测maskLICA(i,j)与RmaskLICA(i,j)之间的位置偏移(Δi0,Δj0)。
这样,如果使用PFRICA(i,j)以及PFLICA(i,j),则只需造影左内颈动脉或右内颈动脉的任一方,就可以诊断由左内颈动脉所产生的对左脑内的血流或由右内颈动脉所产生的对右脑的血流。由此,可以在一次结束对作为被检体的患者投放造影剂的同时在短时间内进行诊断。
另外,在此,针对分别造影脑内的4个大血管系统的情况进行了说明,但本发明并不限定于此。例如,也可以根据大动脉一次造影。此时,仿射变换部1e通过将各动脉的蒙片图像maskA(i,j)左右反转,从而生成反转图像RmaskA(i,j)。另外,位置偏移检测部1f检测maskA(i,j)与RmaskA(i,j)之间的位置偏移(Δi0,Δj0)。并且,指标图像生成部1h通过从各动脉的毛细血管相图像DSAA(i,j)减去将各动脉的毛细血管相图像左右反转过后的反转图像RDSAA(i-Δi0,j-Δj0),从而生成差分图像PFA(i,j)。由此,通过对大动脉的一次造影剂的注入,可以一次诊断各血管系统中的梗塞有无。
另外,当整理表1以后说明的各图像的组合与指标图像的效果时,则如以下所示的表2。在该表2中,“mask”栏的图像以及“Rmask”栏的图像被用于位置偏移检测部1f的位置偏移的检测中。另外“DSA”栏的图像或“RDSA”栏的图像的任一方由位置偏移校正部1g来校正。 另外,“DSA”栏所示的图像以及“RDSA”栏所示的图像被用于指标图像生成部1h的差分图像的生成中。
表2
这样,例如,仿射变换部1e生成将右椎骨动脉的蒙片图像maskRVA(i,j)左右反转过后的反转图像RmaskRVA(i,j)与将右椎骨动脉的毛细血管相图像DSARVA(i,j)左右反转过后的反转图像RDSARVA(i,j)。另外,位置偏移检测部1f检测右椎骨动脉的蒙片图像maskRVA(i,j)与反转图像RmaskRVA(i,j)之间的位置偏移(Δi0,Δj0)。另外,位置偏移校正部1g根据检测出的位置偏移(Δi0,Δj0),生成校正反转图像RDSARVA(i,j)后的校正反转图像RDSARVA(i-Δi0,j-Δj0)。并且,指标图像生成部1h生成右椎骨动脉的毛细血管相图像DSARVA(i,j)与反转图像RDSARVA(i-Δi0,j-Δj0)之间的差分图像PFRVA(i,j)作为表示血流指标的指标图像。
或者,位置偏移校正部1g也可以根据由位置偏移检测部1f检测出的位置偏移(Δi0,Δj0),生成校正右椎骨动脉的毛细血管相图像 DSARVA(i,j)后的校正图像DSARVA(i+Δi0,j+Δj0)。此时,指标图像生成部1h生成校正图像DSARVA(i+Δi0,j+Δj0)与反转图像RDSARVA(i,j)之间的差分图像PFRVA(i,j)。
根据这种构成,只需造影一条血管就能取得表示血流指标的指标图像,因此可以减轻作为被检体的患者的负担。另外,也可以缩短诊断涉及的时间。
但是,在实施例1中,针对通过算出从沿着时间序列的多个DSA图像中确定的毛细血管相的帧的相加平均从而生成毛细血管相图像,并生成毛细血管相图像与反转毛细血管相图像的反转图像之间的差分图像的情况进行了说明。即,在实施例1中,可以使用从造影剂注入被检体到经过相同时间后的时刻的毛细血管相图像以及反转图像。
然而,例如,在脑右侧血管以及左侧血管的任一方梗塞时,也存在造影右侧血管的时刻与造影左侧血管的时刻错开的情况。因此,例如,也可以在根据与造影剂浓度相关的轮廓来校正左右的时间滞差后,生成差分图像。以下,将这样校正左右的时间滞差的例子作为实施例2进行说明。
在本实施例2中,减影部1d通过生成造影右内颈动脉后连续拍摄到的多个反差图像contrastRICAn(i,j)的每一个与右内颈动脉的蒙片图像maskRICA(i,j)之间的差分图像,从而生成多个右内颈动脉的DSA图像DSARICAn(i,j)。另外,减影部1d通过生成造影左内颈动脉后连续拍摄到的多个反差图像contrastLICAn(i,j)的每一个与左内颈动脉的蒙片图像maskLICA(i,j)之间的差分图像,从而生成多个左内颈动脉的DSA图像DSALICAn(i,j)。
另外,仿射变换部1e生成将maskRICA(i,j)左右反转过后的反转图像RmaskRICA(i,j)与将通过减影部1d生成的多个DSARICAn(i,j)分别反转后的多个反转图像RDSARICAn(i,j)。另外,位置偏移检测部1f与实施例1一样,检测maskLICA(i,j)与RmaskRICA(i,j)之间的位置偏移。
另外,位置偏移校正部1g根据由位置偏移检测部1f检测出的位置偏移,生成分别校正了通过减影部1d生成的多个DSALICAn(i,j)的多个校正图像DSALICAn(i-Δi0,j-Δj0)。另外,位置偏移校正部1g也可以生成分别校正了通过仿射变换部1e生成的多个RDSARICAn(i,j)的多个校正反转图像RDSARICAn(i+Δi0,j+Δj0)。
另外,指标图像生成部1h在由通过仿射变换部1e生成的多个RDSARICAn(i,j)组成的图像群与由通过位置偏移校正部1g生成的多个DSARICAn(i-Δi0,j-Δj0)组成的图像群之间,在对同一位置的每一像素校正一方的图像群的造影剂浓度的经时变化与另一方的图像群的造影剂浓度的经时变化之间的时间滞差后,生成一方的图像群与另一方的图像群之间的差分图像。另外,指标图像生成部1h也可以在由通过减影部1d生成的多个DSALICAn(i,j)组成的图像群与由通过位置偏移校正部1g生成的多个RDSARICAn(i-Δi0,j-Δj0)组成的图像群之间,在对同一位置的每一像素校正时间滞差后,生成一方的图像群与另一方的图像群之间的差分图像。
图5至图7为用于说明与实施例2相关的由指标图像生成部1h进行的时间滞差的校正以及差分图像的生成的图。在图5至图7中,纵轴P表示造影剂浓度,横轴t表示造影剂注入被检体后的经过时间。另外,实线的曲线11表示由RDSARICAn(i,j)组成的图像群的造影剂浓度的经时变化。另外,虚线曲线12表示由DSALICAn(i-Δi0,j-Δj0)组成的图 像群的造影剂浓度的经时变化。另外,曲线11以及曲线12表示在脑中左右对称位置的造影剂浓度的变化。例如,在向左内颈动脉供给血液的血管中发生梗塞时,如图5所示,左内颈动脉比右内颈动脉晚被造影。
此时,指标图像生成部1h校正RDSARICAn(i,j)或DSALICAn(i-Δi0,j-Δj0)的时间以使曲线11与曲线12之间的差最小。例如,指标图像生成部1h如图6所示那样进行错开DSALICAn(i-Δi0,j-Δj0)的时间的校正以使曲线11与曲线12之间的差最小。例如,指标图像生成部1h将RDSARICAn(i,j)的时间设为t0、将DSALICAn(i-Δi0,j-Δj0)的时间设为t0-Δt,一边改变Δt一边算出曲线11与曲线12之间的相关度。并且,指标图像生成部1h通过确定曲线11与曲线12之间的相关度最高的Δt的值,从而校正DSALICAn(i-Δi0,j-Δj0)的时间。另外,指标图像生成部1h也可以校正RDSARICAn(i,j)的时间。
然后,指标图像生成部1h对同一位置的每一像素提取一方的图像群的造影剂浓度与另一方的图像群的造影剂浓度之间的差,并使用所提取的各最大值生成差分图像。例如,如图6所示,指标图像生成部1h在以使曲线11与曲线12之间的差最小的方式校正了DSALICAn(i-Δi0,j-Δj0)的时间后,对同一位置的每一像素算出RDSARICAn(i,j)与DSALICAn(i-Δi0,j-Δj0)之间的造影剂浓度的差。并且,指标图像生成部1h使用对每一像素算出的造影剂浓度的最大值d生成差分图像。由此,能够取得左右强调了造影剂浓度的差大的部分的差分图像。
或者,指标图像生成部1h也可以对同一位置的每一像素算出一方的图像群的造影剂浓度与另一方的图像群的造影剂浓度之间的差的总和,并使用算出的各总和生成差分图像。例如,如图7所示,指标图像生成部1h在以使曲线11与曲线12之间的差最小的方式校正了DSALICAn(i-Δi0,j-Δj0)的时间后,对同一位置的每一像素算出RDSARICAn(i,j)与DSALICAn(i-Δi0,j-Δj0)之间的造影剂浓度的差的总和S。并且,指标图像生成部1h使用对每一像素所算出的造影剂浓度的差的总和S来生成差分图像。由此,能够取得左右强调造影剂浓度的差大的部分的差分图像。
另外,指标值图像生成部1h也可以使用由多个DSALICAn(i,j)组成的 图像群与由多个RDSARICAn(i,j)组成的图像群,在一方的图像群与另一方图像之间校正了时间滞差后,生成一方的图像群与另一方的图像群之间的差分图像。
如上所述,根据本实施例2,在根据与造影剂浓度有关的轮廓校正了左右的时间滞差后生成了差分图像,因此可以高精度地描出医用图像中的被检体的病变区域。另外,在此,针对根据与造影剂浓度有关的轮廓来校正左右的时间滞差的情况进行了说明。但是,例如,也可以根据与造影剂浓度的变化速度有关的轮廓,校正左右的时间滞差。
另外,在上述实施例2中,针对如图6以及图7所示,在造影剂浓度下降的后半部分,以使曲线11与曲线12交叉而使左右的造影剂浓度变化的情况进行了说明。但是,在被造影的时间的长度在左右有很大不同时,还要考虑在后半部分曲线11与曲线12不交叉的情况。那种情况下,例如,指标图像生成部1h也可以在以使曲线11与曲线12之间的差最小的方式校正了各图像的时间滞差后,在任一方的曲线达到峰值为止的期间内求出造影剂浓度的差的最大值d或总和S。
另外,在上述实施例2中,针对使用右内颈动脉以及左内颈动脉两者的DSA图像的情况进行了说明。但是,上述实施例2使用例如右内颈动脉以及左内颈动脉任一方的DSA图像或右椎骨动脉以及左椎骨动脉双方或任一方的DSA图像也能同样实施。
对本发明的几个实施方式进行了说明,但是这些实施方式是作为例子来示出的,并不意图限定发明的范围。这些实施方式能够通过其他种种实施方式来实施,在不脱离发明要旨的范围内,可以进行种种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形与包含在发明范围或要旨内一样包含在专利要求范围内所记载的发明与其均等范围内。
还有,根据上述实施方式中公开的适宜多个的构成要素的组合,可以形成各种的发明。例如:既可以削除从实施方式中显示的全部构成要素的几个构成要素,又可以适当地组合不同实施方式内的构成要素。
本领域技术人员容易想到其它优点和变更方式。因此,本发明就其更宽的方面而言不限于这里示出和说明的具体细节和代表性的实施方式。因此,在不背离由所附的权利要求书以及其等同物限定的一般发明概念的精神和范围的情况下,可以进行各种修改。
Claims (10)
1.一种医用图像处理装置,其特征在于,包括:
图像反转部,生成将第1医用图像在被检体的左右方向反转后的第1反转图像与将与上述第1医用图像不同的第2医用图像在被检体的左右方向反转后的第2反转图像;
位置偏移检测部,检测上述第1医用图像与上述第1反转图像之间的位置偏移;
位置偏移校正部,根据通过上述位置偏移检测部检测出的位置偏移,生成校正了上述第2医用图像的校正图像或校正了上述第2反转图像的校正反转图像;
差分图像生成部,生成上述第2反转图像与上述校正图像之间的差分图像或上述第2医用图像与上述校正反转图像之间的差分图像,
上述第1医用图像为血管造影前所拍摄到的X射线图像,
上述第2医用图像为根据上述血管造影后所拍摄到的X射线图像与上述第1医用图像生成的差分图像。
2.根据权利要求1所述的医用图像处理装置,其特征在于,还包括医用图像生成部,该医用图像生成部通过生成上述血管造影后连续拍摄到的多个X射线图像的每一个与上述第1医用图像之间的差分图像从而生成多个第2医用图像,
上述图像反转部分别生成上述第1反转图像与将上述多个第2医用图像分别反转后的多个第2反转图像,
上述位置偏移校正部根据通过上述位置偏移检测部检测出的位置偏移,生成分别校正了上述多个第2医用图像的多个校正图像或分别校正了上述多个第2反转图像的多个校正反转图像,
上述差分图像生成部在由上述多个第2反转图像组成的图像群与由上述多个校正图像组成的图像群之间或在由上述多个第2医用图像组成的图像群与由上述多个校正反转图像组成的图像群之间,在对同一位置的每一像素校正一方的图像群的造影剂浓度的经时变化与另 一方的图像群的造影剂浓度的经时变化之间的时间滞差后,生成一方的图像群与另一方的图像群之间的差分图像。
3.根据权利要求2所述的医用图像处理装置,其特征在于:
上述差分图像生成部对同一位置的每一像素提取上述一方的图像群的造影剂浓度与上述另一方的图像群的造影剂浓度之间的差的最大值,并使用所提取出的各最大值来生成上述差分图像。
4.根据权利要求2所述的医用图像处理装置,其特征在于:
上述差分图像生成部对同一位置的每一像素算出上述一方的图像群的造影剂浓度与上述另一方的图像群的造影剂浓度之间的差的总和,并使用所算出的各总和来生成上述差分图像。
5.一种医用图像处理装置,其特征在于,包括:
图像反转部,生成将第1医用图像在被检体的左右方向反转后的第1反转图像和将与上述第1医用图像按一连串步骤拍摄到的第2医用图像在被检体的左右方向反转后的第2反转图像;
位置偏移检测部,检测与上述第1医用图像不同的第3医用图像与上述第1反转图像之间的位置偏移;
位置偏移校正部,根据通过上述位置偏移检测部检测出的位置偏移,生成校正了与上述第3医用图像按一连串的步骤拍摄到的第4医用图像的校正图像或校正了上述第2反转图像的校正反转图像;
差分图像生成部,生成上述第2反转图像与上述校正图像之间的差分图像或上述第4医用图像与上述校正反转图像之间的差分图像,
上述第1医用图像为第1血管造影前所拍摄到的X射线图像,
上述第2医用图像为根据上述第1血管造影后所拍摄到的X射线图像与上述第1医用图像生成的差分图像,
上述第3医用图像为与第1血管不同的第2血管造影前所拍摄到的X射线图像,
上述第4医用图像为根据上述第2血管造影后所拍摄到的X射线图像与上述第3医用图像生成的差分图像。
6.根据权利要求5所述的医用图像处理装置,其特征在于,还包 括医用图像生成部,该医用图像生成部通过生成上述第1血管造影后连续地拍摄到的多个X射线图像的每一个与上述第1医用图像之间的差分图像从而生成多个第2医用图像,并通过生成上述第2血管造影后连续地拍摄到的多个X射线图像的每一个与上述第3医用图像之间的差分图像从而生成多个第4医用图像,
上述图像反转部分别生成上述第1反转图像与将上述多个第2医用图像分别反转后的多个第2反转图像;
上述位置偏移校正部根据通过上述位置偏移检测部检测出的位置偏移,生成分别校正了上述多个第4医用图像的多个校正图像或分别校正了上述多个第2反转图像的多个校正反转图像;
上述差分图像生成部在由上述多个第2反转图像组成的图像群与由上述多个校正图像组成的图像群之间或在由上述多个第4医用图像组成的图像群与由上述多个校正反转图像组成的图像群之间,在对同一位置的每一像素校正一方的图像群的造影剂浓度的经时变化与另一方的图像群的造影剂浓度的经时变化之间的时间滞差后,生成一方的图像群与另一方的图像群之间的差分图像。
7.根据权利要求6所述的医用图像处理装置,其特征在于:
上述差分图像生成部对同一位置的每一像素提取上述一方的图像群的造影剂浓度与上述另一方的图像群的造影剂浓度之间的差的最大值,并使用所提取出的各最大值来生成上述差分图像。
8.根据权利要求6所述的医用图像处理装置,其特征在于:
上述差分图像生成部对同一位置的每一像素算出上述一方的图像群的造影剂浓度与上述另一方的图像群的造影剂浓度之间的差的总和,并使用所算出的各总和来生成上述差分图像。
9.一种医用图像处理方法,其特征在于:
生成将第1医用图像在被检体的左右方向反转后的第1反转图像与将与上述第1医用图像不同的第2医用图像在被检体的左右方向反转后的第2反转图像,
检测上述第1医用图像与上述第1反转图像之间的位置偏移,
根据上述检测出的位置偏移,生成校正了上述第2医用图像的校正图像或校正了上述第2反转图像的校正反转图像,
生成上述第2反转图像与上述校正图像之间的差分图像或上述第2医用图像与上述校正反转图像之间的差分图像,
上述第1医用图像为血管造影前所拍摄到的X射线图像,
上述第2医用图像为根据上述血管造影后所拍摄到的X射线图像与上述第1医用图像生成的差分图像。
10.一种医用图像处理方法,其特征在于:
生成将第1医用图像在被检体的左右方向反转后的第1反转图像和将与上述第1医用图像按一连串的步骤拍摄到的第2医用图像在被检体的左右方向反转后的第2反转图像,
检测与上述第1医用图像不同的第3医用图像与上述第1反转图像之间的位置偏移,
根据上述检测出的位置偏移,生成校正了与上述第3医用图像按一连串的步骤拍摄到的第4医用图像的校正图像或校正了上述第2反转图像的校正反转图像,
生成上述第2反转图像与上述校正图像之间的差分图像或上述第4医用图像与上述校正反转图像之间的差分图像,
上述第1医用图像为第1血管造影前所拍摄到的X射线图像,
上述第2医用图像为根据上述第1血管造影后所拍摄到的X射线图像与上述第1医用图像生成的差分图像,
上述第3医用图像为与第1血管不同的第2血管造影前所拍摄到的X射线图像,
上述第4医用图像为根据上述第2血管造影后所拍摄到的X射线图像与上述第3医用图像生成的差分图像。
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