CN109938759B - 医用图像处理装置以及x射线诊断装置 - Google Patents

医用图像处理装置以及x射线诊断装置 Download PDF

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Abstract

实施方式所涉及的医用图像处理装置具备血管图像生成部和像素值标尺生成部。血管图像生成部至少基于X射线造影图像数据，取得造影剂的浓度的时间变化，按照灰阶或色阶来生成具有与所述造影剂的浓度成为特定条件的时间对应的像素值的血管图像数据。像素值标尺生成部对与所述造影剂的浓度的时间变化的从初始时刻至结束时刻为止的期间相比更短的期间，分配至少1周期量的像素值的变化，由此来制作所述灰阶或所述色阶。

Description

医用图像处理装置以及X射线诊断装置
发明为下述申请的分案申请，原申请信息如下：
国际申请号：PCT/JP2014/058369
申请号：201480019568.6
申请日：2014年03月25日
发明名称：医用图像处理装置以及X射线诊断装置
技术领域
本发明的实施方式涉及医用图像处理装置以及X射线诊断装置。
背景技术
作为X射线诊断装置中的血管摄像法之一，已知数字减影血管造影(DSA：DigitalSubtraction Angiography)。DSA是收集对被检体注入造影剂前后的X射线图像数据的差分(减影，subtraction)图像数据而用于诊断的技术。即，在注入造影剂前收集X射线图像数据作为用于生成差分图像数据的掩模(mask)图像数据。另一方面，通过投放造影剂而收集X射线造影(contrast)图像数据。并且，通过X射线造影图像数据和掩模图像数据之间的差分处理而生成DSA图像数据用于诊断。
若生成这样的DSA图像数据，则能够取得去除了血管的观察所不需要的阴影后的图像数据。即，能够得到选择性地描绘出被造影剂染影的血管而成的诊断图像数据。因此，能够显示对血管的诊断来说有用的图像。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第8050474号说明书
发明内容
发明要解决的课题
即使收集代表性的DSA图像作为由X射线诊断装置收集的血管图像，在进行脑动静脉畸形(Cerebral arteriovenous malformation)、硬膜动静脉瘘(Dural arteriovenousfistula)等的诊断的情况下，也存在没有收集到对诊断来说有用的血管图像的情况。具体而言，大部分情况下难以进行造影剂流入疾病部的血管的确定及血管的区分。
因此，本发明的目的在于，提供一种医用图像处理装置以及X射线诊断装置，能够取得能够更清楚地识别造影剂流入疾病部的血管的血管图像。
用于解决课题的手段
本发明的实施方式所涉及的医用图像处理装置具备血管图像生成部和像素值标尺生成部。血管图像生成部至少基于X射线造影图像数据，取得造影剂的浓度的时间变化，按照灰阶或色阶来生成具有与所述造影剂的浓度成为特定条件的时间对应的像素值的血管图像数据。像素值标尺生成部对与所述造影剂的浓度的时间变化的从初始时刻至结束时刻为止的期间相比更短的期间，分配至少1周期量的像素值的变化，由此来制作所述灰阶或所述色阶。
此外，本发明的实施方式所涉及的医用图像处理装置具备血管图像生成部和像素值标尺生成部。血管图像生成部基于由图像诊断装置收集的血管图像数据，取得对应于血管的像素值的时间变化，按照灰阶或色阶来生成血管图像数据，所述血管图像数据具有与所述对应于血管的像素值成为特定条件的时间对应的像素值。像素值标尺生成部对与所述对应于血管的像素值的时间变化的从初始时刻至结束时刻为止的期间相比更短的期间，分配至少1周期量的像素值的变化，由此来制作所述灰阶或所述色阶。
此外，本发明的实施方式所涉及的X射线诊断装置具备图像收集系统、血管图像生成部以及像素值标尺生成部。图像收集系统从被检体收集至少X射线造影图像数据。血管图像生成部至少基于所述X射线造影图像数据，取得造影剂的浓度的时间变化，按照灰阶或色阶来生成具有与所述造影剂的浓度成为特定条件的时间对应的像素值的血管图像数据。像素值标尺生成部对与所述造影剂的浓度的时间变化的从初始时刻至结束时刻为止的期间相比更短的期间，分配至少1周期量的像素值的变化，由此来制作所述灰阶或所述色阶。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的X射线诊断装置以及医用图像处理装置的结构图。
图2是表示基于造影剂的浓度分布(profile)来辨识造影剂对血管的流入时刻或到达时刻的方法的图。
图3是表示对与造影剂的浓度分布的最大值对应的时相分配的色阶的第一例的图。
图4是表示图3(C)所示的色阶的配色例的图。
图5是表示对与造影剂的浓度分布的最大值对应的时相分配的色阶的第二例的图。
图6是表示图5(C)所示的色阶的配色例的图。
图7是表示为了使图3(C)所示的色阶动态地变化而制作的多个色阶的一例的图。
图8是表示为了使图5(C)所示的色阶动态地变化而制作的多个色阶的一例的图。
图9是表示在图1所示的参数化图像生成部中生成的参数化图像的例子的图。
图10是表示图1所示的X射线诊断装置的动作以及医用图像处理装置中的处理的流程图。
具体实施方式
参照附图说明本发明的实施方式所涉及的医用图像处理装置以及X射线诊断装置。
图1是本发明的实施方式所涉及的X射线诊断装置以及医用图像处理装置的结构图。
X射线诊断装置1具备拍摄系统2、控制系统3、数据处理系统4以及控制台5。拍摄系统2具有X射线管6、X射线检测器7、C型臂8，基台9以及诊视床10。此外，数据处理系统4具有A/D(模拟-数字，analog to digital)变换器11、医用图像处理装置12、D/A(数字-模拟，digital to analog)变换器13以及显示装置14。另外，有时A/D变换器11与X射线检测器7一体化。
X射线管6以及X射线检测器7以夹着诊视床10而对置配置的方式被固定在C型臂8的两端。C型臂8由基台9保持。基台9具备电动机9A以及旋转机构9B，通过电动机9A以及旋转机构9B的驱动，能够使X射线管6以及X射线检测器7与C型臂8一起向期望的位置如螺旋桨那样高速地旋转。
作为X射线检测器7，能够使用平面检测器(FPD：flat panel detector)、图像增强电视(I.I.–TV：image intensifier TV)。此外，X射线检测器7的输出侧与数据处理系统4的A/D变换器11连接。
控制系统3是通过向构成拍摄系统2的各结构要素输出控制信号从而对拍摄系统2进行驱动控制的装置。控制系统3与作为输入装置的控制台5连接，能够从控制台5输入对控制系统3的摄像条件等的指示信息。
并且，拍摄系统2构成为，能够从在控制系统3的控制下能够旋转的X射线管6朝向在诊视床10上放置的被检体O以相互不同的角度依次辐射X射线，通过X射线检测器7将从多个方向透射了被检体O的X射线依次收集作为X射线投影数据。由X射线检测器7收集的X射线投影数据作为X射线图像数据而被输出至A/D变换器11。
此外，在诊视床10上放置的被检体O的附近，设置用于对被检体O注入造影剂的造影剂注入装置15。并且，通过从造影剂注入装置15对被检体O注入造影剂，能够进行被检体O的X射线造影拍摄。关于造影剂注入装置15，也能够通过控制系统3来控制。
接着说明医用图像处理装置12的结构以及功能。
医用图像处理装置12的输入侧与A/D变换器11的输出侧连接。此外，在医用图像处理装置12的输出侧经由D/A变换器13而连接有显示装置14。此外，医用图像处理装置12与控制台5连接。并且，对于医用图像处理装置12，能够通过控制台5的操作而输入数据处理所需的指示信息。
另外，与如图1所例示那样的在X射线诊断装置1中内置的医用图像处理装置12不同，也可以将同样的医用图像处理装置作为独立的系统而经由网络与X射线诊断装置1连接。
医用图像处理装置12具有图像存储器16、减影部17、滤波部18、仿射变换部19、灰度变换部20以及参数化图像生成部21。参数化图像生成部21还具有时相确定部22、颜色编码部23以及色阶调整部24。
具有这样的功能的医用图像处理装置12能够通过使计算机读入医用图像处理程序来构筑。其中，也可以为了构成医用图像处理装置12而使用电路。
图像存储器16是用于对由拍摄系统2收集到的X射线图像数据进行保存的存储装置。从而，若以非造影的方式进行X射线拍摄，则非造影的X射线图像数据被保存至图像存储器16，若将造影剂注入被检体O而进行X射线拍摄，则X射线造影图像数据被保存至图像存储器16。
减影部17具有通过从图像存储器16读入的非造影的X射线图像数据、和时间序列的X射线造影图像数据之间的差分(减影)处理来生成描绘出造影血管的时间序列的DSA图像数据的功能。
滤波部18具有对任意的数据执行高频增强滤波器、低通滤波器以及平滑化滤波器等期望的滤波器处理的功能。
仿射变换部19具有按照从控制台5输入的指示信息来执行X射线图像数据的放大、缩小、旋转移动以及平行移动等仿射变换处理的功能。
灰度变换部20具有参照LUT(查找表，Look Up Table)，进行X射线图像数据的灰度变换的功能。
参数化图像生成部21具有基于时间序列的DSA图像数据或X射线造影图像数据，取得造影剂的浓度的时间变化的功能、和生成具有与造影剂的浓度成为特定条件的时间对应的像素值的参数化图像数据作为血管图像数据的功能。
因此，时相确定部22具有基于表示造影剂的浓度的时间变化的分布图，确定造影剂的浓度成为特定条件的时相的功能。此外，颜色编码部23具有分配与由时相确定部22确定的时相对应的颜色的功能。色阶调整部24具有决定颜色编码部23中的用于颜色编码的色阶的功能。
能够根据与造影剂流入或到达所着眼的血管的时刻对应的造影剂的浓度、或相反与造影剂从所着眼的血管流出的时刻对应的造影剂的浓度等、诊断目的，来决定用于分配颜色的特定条件。例如，成为特定条件的时间能够设为造影剂的浓度为最大值、最大值的规定比例或阈值的时间。
图2是表示基于造影剂的浓度分布来辨识造影剂对血管的流入时刻或到达时刻的方法的图。
在图2中横轴表示时相方向，纵轴表示示出造影剂的浓度的DSA图像数据或造影图像数据的图像信号的强度。若着眼于如图2所示那样与时间序列的DSA图像数据或造影图像数据的血管区域对应的像素(pixel)，则能够取得造影剂的浓度变化分布图作为时间上信号强度变化的曲线。
典型的浓度变化分布图成为伴随造影剂的流入而值顺次增加，伴随造影剂的流出而值顺次减少的曲线。从而，若对浓度变化分布图的值设定用于检测曲线的上升的阈值TH，则能够将造影剂对所着眼的血管的流入开始时相辨识为造影剂的浓度达到阈值TH的时相Tth。
其中，在噪声大的情况下，存在造影剂的流入开始时相被误辨识的顾虑。因此，也可以为了抑制噪声的影响而将造影剂的浓度分布的最大值的百分之5至百分之10的范围的规定比例作为阈值。或者，也可以如图2所示那样从浓度分布检测造影剂的浓度成为最大值MAX的时相Tmax、或到达最大值MAX的百分之50的时相Tmax/2作为造影剂到达血管的时相。以后，主要以辨识造影剂的到达时相的情况为例进行说明。
对全部的像素执行基于如图2所示那样的造影剂的浓度分布的时相的确定，若分配与所确定的时相相应的颜色，则能够生成以与造影剂的到达时刻等相应的颜色描绘出各血管而成的参数化图像数据。
其中，也可以通过移动平均化处理，针对代表多个像素的像素而求得造影剂的浓度的时间变化。也就是说，伴随平滑化处理，能够缩小成为求得造影剂的浓度变化的对象的图像数据的矩阵大小。此外，也可以基于通过低通滤波器处理而去除了噪声的图像数据来求得造影剂的浓度变化。这里还能够进行对于空间方向上的造影剂的浓度分布的移动平均化处理以及低通滤波器处理。
移动平均化处理以及低通滤波器处理不限于空间方向，还能够在时间方向上执行。在在时间方向上执行移动平均化处理以及低通滤波器处理的情况下，对时间方向上的造影剂的浓度分布执行处理。
从而，能够基于时间方向以及空间方向的至少一方上的移动平均处理后的造影剂的浓度的时间变化，生成参数化图像数据。此外，能够基于时间方向以及空间方向的至少一方上的低通滤波器处理后的造影剂的浓度的时间变化，生成参数化图像数据。由此，能够生成去除了噪声的平滑的参数化图像数据。
此外，还能够基于具有与相当于X射线造影图像数据的拍摄间隔的、造影剂的浓度的采样间隔相比更短的数据间隔的造影剂的浓度的时间变化，生成参数化图像数据。能够通过插值处理、使用了特定的函数的曲线拟合处理或重心计算处理等任意的处理，来取得具有与造影剂的浓度的采样间隔相比更短的数据间隔的造影剂的浓度的时间变化。由此，能够更高精度地辨识各像素中的造影剂的到达时刻等。特别是，在进行移动平均化处理以及低通滤波器处理的至少一方的情况下更有效。
图3是表示对与造影剂的浓度分布的最大值对应的时相分配的色阶的第一例的图。
图3(A)表示2维的各位置(xi,yj)(i＝1,2,3,……,m；j＝1,2,3,……,n)上的造影剂的浓度分布以及基于浓度分布的最大值MAX而确定的造影剂的到达时相Tmax(xi,yj)。在与造影剂的注入位置接近的位置上造影剂相对早地到达。从而，所确定的时相也成为相对早的时相。另一方面，在远离造影剂的注入位置的位置上，造影剂的到达时刻相对延迟。从而，所确定的时相也成为相对晚的时相。
图3(B)表示对如图3(A)所示那样确定的时相分配的色阶的例子。通过如图3(B)所示那样在作为浓度分布而取得的造影剂的浓度的时间变化的从初始时刻至结束时刻为止的期间Tall，分配由R值、B值以及G值构成的颜色的1周期量的像素值的变化，从而能够制作色阶。即，通过将1周期量的色相的连续变化分配给造影剂的浓度的时间变化的从初始时刻至结束时刻为止的期间Tall，能够制作色阶。
并且，能够按照如图3(B)所示那样的色阶，对表示造影剂的到达时相的2维的时相图进行颜色编码。这样，能够生成根据造影剂的到达时相而以不同的颜色描绘出血管得到的参数化图像数据。
其中，在如图3(A)所示那样在像素位置(xi,yj)间造影剂的到达时相Tmax(xi,yj)的差异相对于色阶的范围相对较小的情况下，像素位置(xi,yj)间的颜色的变化也变得很小。因此，存在难以根据颜色的差异来区分血管的情况。
特别是，在以硬膜动静脉瘘、脑动静脉畸形的诊断为目的而进行X射线拍摄的情况下，观察动脉和静脉之间的血液的流动是重要的。因此，很多情况下需要区分造影剂的到达时刻之差较小的多个血管。
因此，能够在色阶调整部24中变更色阶，使得即使在多个血管中造影剂的到达时刻的差较小的情况下也能够作为颜色的差异来区分血管。图3(C)表示通过在造影剂的浓度的时间变化的从初始时刻至结束时刻为止的期间Tall，多次分配色相的连续的1周期量的变化作为像素值的变化从而制作色阶的例子。也就是说，能够制作周期性地重复色相的连续变化的色阶。
若这样制作色阶，则得到在造影剂的浓度的时间变化的从初始时刻至结束时刻为止的期间Tall、分配了与1周期量的像素值的变化相比更长的像素值的变化而成的色阶。另外，图3(C)示出了通过多次分配1周期量的像素值的变化从而制作色阶的例子，但也可以制作作为整体的像素值的变化不是1周期量的像素值的变化的整数倍的色阶。
能够通过根据控制台5的操作而指定与浓度分布的初始时相对应的像素值、像素值的变化的周期Tscale以及周期Tscale内的初始的像素值，来制作如图3(C)所示那样的色阶。由此，能够制作以所指定的初始的像素值以及所指定的周期Tscale重复1周期量的像素值的变化而成的色阶。并且，能够在相同的周期Tscale内进行如图3(B)所示那样的配色。具体而言，制作在1周期Tscale内呈最大值的色相在红、绿以及蓝之间变化的色阶。
图4是表示图3(C)所示的色阶的配色例的图。
在图4中正交的三个轴分别表示R值、G值以及B值。能够沿着如图4所示那样的以R值的最大值、G值的最大值以及B值的最大值为顶点的颜色三角形的边，决定与周期Tscale内的各时相对应的R值、G值以及B值。即，能够进行配色，使得在相对时刻为零以及Tscale时，G值以及B值都为零且R值为最大值，在相对时刻为Tscale/3时，R值以及B值都为零且G值为最大值，在相对时刻为2Tscale/3时，R值以及G值都为零且B值成为最大值。
若进行这样的配色，则能够生成随着时相延迟，颜色从红经由绿变化为蓝，再次返回红的参数化图像数据。另外，关于红、绿以及蓝之间的颜色，例如，能够以R值、G值以及B值线性地变化的方式分配到时相。或者，还能够以连接颜色三角形的中心和边上的点的线段的角度线性地变化的方式将R值、G值以及B值分配到时相。
若按照通过这样的配色而制作的色阶来生成参数化图像数据，则即使造影剂的到达时刻的差很小，也能够作为颜色的差异而区分血管。即，能够详细地掌握造影剂的到达时刻。
另外，人引起注意的颜色为红。从而，如图4所例示那样，将造影剂的到达时刻最早的初始时相的颜色设定为红从而提高视觉辨认性。即，将与色阶的初始时相对应的颜色值设为R值的最大值是有效的。此外，作为另一例，以所关注的时相成为红的方式调整初始时相也是有用的。
图5是表示对与造影剂的浓度分布的最大值对应的时相分配的色阶的第二例的图。
图5(A)与图3(A)相同地，表示2维的各位置(xi,yj)(i＝1,2,3,……,m；j＝1,2,3,……,n)上的造影剂的浓度分布以及基于浓度分布的最大值MAX而确定的造影剂的到达时相Tmax(xi,yj)。
并且，能够将对造影剂的浓度的时间变化的从初始时刻至结束时刻为止的期间Tall分配了颜色的像素值的变化而成的如图5(B)所示那样的色阶变更为图5(C)所示的色阶。图5(C)所示的色阶是通过对所指定的期间分配色相的连续的1周期量的变化作为像素值的变化而制作的。分配像素值的变化的期间能够通过指定开始时相T1以及结束时相T2而决定。能够通过从时间序列的X射线造影图像或DSA图像中进行选择，来进行开始时相T1以及结束时相T2的指定。
另外，还能够如图5(C)所示那样通过对所指定的期间分配与如图3(C)所示那样的多个周期量的像素值的变化等的1周期相比更长的像素值的变化，来制作色阶。也就是说，能够通过对所指定的期间，分配至少1周期量的像素值的变化来制作色阶。
图6是表示图5(C)所示的色阶的配色例的图。
在图6中正交的三个轴分别表示R值、G值以及B值。能够与图4相同地沿着颜色三角形的边而决定与所指定的期间内的各时相对应的R值、G值以及B值。即，如图4所例示那样，能够进行配色，使得在开始时相T1中G值以及B值都为零且R值为最大值，在开始时相T1和结束时相T2之间的中间时相中R值以及B值都为零且G值为最大值，在结束时相T2中R值以及G值都为零且B值成为最大值。
若进行如图6所示那样的配色，则能够制作在开始时相T1和结束时相T2之间呈最大值的色相在红、绿以及蓝之间变化的色阶。也就是说，能够制作在所指定的期间内将颜色从红经由绿变化为蓝的色阶。
能够在所指定的期间以外的期间，分配与所指定的期间中的像素值的变化不同的像素值。例如，能够在所指定的期间的内外使色相改变。作为更具体的例子，能够制作色阶，使得在开始时相T1以前的时相中从白变化为红，在结束时相T2以后的时相中从蓝变化为白。
此外，还能够对所指定的期间以外的期间，分配与所指定的期间中的透过率不同的透过率。作为具体例，能够制作色阶，使得在开始时相T1以前的时相中透过率从最大值变化为零，在结束时相T2以后的时相中透过率从零变化为最大值。也就是说，能够在指定的期间外的时相中使透过率在规定的范围变化。此时，关于R值以及B值等的颜色值，也可以在所指定的期间外不变化。
像这样，关于所指定的期间外的时相范围，能够将包含R值、G值以及B值的像素值以及透过率的至少一方改变到所指定的期间内。
还能够使如图3(C)以及图5(C)所示那样的变更后的色阶动态地变化。具体而言，能够通过使如图3(C)或图5(C)所示那样的色阶的像素值的变化的相位以及周期的至少一方变化从而制作多个色阶。使像素值的变化的相位变化相当于使色阶沿时相方向偏移。另一方面，使像素值的变化的周期变化相当于使色阶沿时相方向伸缩。
图7是表示为了使图3(C)所示的色阶动态地变化而制作的多个色阶的一例的图，图8是表示为了使图5(C)所示的色阶动态地变化而制作的多个色阶的一例的图。
图7(A)以及图8(A)示出了2维的各位置(xi,yj)(i＝1,2,3,……,m；j＝1,2,3,……,n)上的造影剂的浓度分布以及基于浓度分布的最大值MAX而确定的造影剂的到达时相Tmax(xi,yj)。从而，图7(A)以及图8(A)所示的各图表的横轴表示时相，纵轴表示与造影剂的浓度对应的相对信号强度。
在使如图3(C)所示那样的多次分配了1周期量的像素值的变化而成的色阶动态地变化的情况下，如图7(B)所示那样通过使图3(C)所示的色阶沿像素值的变化方向偏移而制作多个色阶即可。同样，在使如图5(C)所示那样的对所指定的期间分配了1周期量的像素值的变化而成的色阶动态地变化的情况下，也通过如图8(B)所示那样使图5(C)所示的色阶沿像素值的变化方向偏移而制作多个色阶即可。
若这样使用配色不同的多个色阶进行参数化图像数据的颜色编码，则生成与多个色阶对应的多个帧的参数化图像数据。并且，能够使所生成的多个帧的参数化图像数据在色阶方向上作为动态图像而显示。
例如，若是图8(B)所示的例子，则能够使用多个色阶生成参数化图像数据，作为对与造影剂的浓度的时间变化的从初始时刻至结束时刻为止的期间相比更短的期间分配了相互不同的多个像素值的变化而成的动态图像。此外，如上所述，不限于像素值的变化的相位，也可以通过改变像素值的变化的周期来制作多个色阶。
像这样，能够按照通过使至少1周期量的像素值的变化的相位以及周期的至少一方变化而制作的多个色阶，生成血管图像数据作为动态图像。若将作为血管图像数据的参数化图像数据作为动态图像而显示，则能够显示以颜色显示的血液以及造影剂流动那样的动态图像。
另外，能够使用多个色阶生成参数化图像数据，作为具有与X射线造影图像数据的帧间隔不同的帧间隔的动态图像。也就是说，能够把用于将色阶切换为不同的色阶的帧间隔，与X射线造影图像数据的帧间隔无关系地设定为适于诊断的期望的间隔。从而，能够将用于体现血液流过的色彩的移动速度设定为期望的速度。
因此，能够更容易地掌握造影剂以及血流的流动。特别是，由于人的眼睛对于红的视觉辨认性高，因此若制作从所关注的开始时相T1至结束时相T2红色进行移动那样的运动图像，则易于理解关注区域的血流动态。
作为具体例，若是如图8(B)所示那样在所指定的期间中使颜色变化的情况，则能够使与各时相对应的颜色在时间上变化。此时，即使是同一时相，颜色也在红、绿以及蓝之间变化。另外，关于所指定的期间外，能够分别从开始时相T1以及结束时相T2的各颜色开始逐渐变化为白，或使透过率变化。
另一方面，在如图7(B)所示那样使颜色值周期性地变化而成的色阶的情况下，通过如上所述使周期内的初始的颜色值逐渐地变化，能够制作多个色阶。
包含R值、G值以及B值的颜色值还能够变更为最大值以外的值。即，若根据上述的色阶生成参数化图像数据，则通过低通滤波器处理等而造影剂的浓度分布的值没有变为零的像素的亮度值成为最大。也就是说，与造影剂的浓度无关，关于造影剂到达的像素，亮度值成为最大。
因此，也能够变更参数化图像数据的亮度值，以便能够掌握造影剂的浓度。换言之，能够生成参数化图像数据作为血管图像数据，所述参数化图像数据具有与在造影剂的浓度成为最大值等特定条件时的造影剂的浓度相应的亮度值。
具体而言，若将亮度值变更前的最大的R值、G值以及B值分别设为R0,G0,B0，则如式(1)所示那样能够通过乘以系数k来决定亮度值的变更后的R值、G值以及B值。
(R,G,B)＝(kR0,kG0,kB0) (1)
在式(1)中系数k被设定为与造影剂的浓度对应的零以上1以下的值。例如能够通过式(2)来决定系数k。
k＝P(x,y)/P0 (2)
其中，在式(2)中P(x,y)是与作为X射线造影图像数据或DSA图像数据的图像信号值而取得的位置(x,y)上的造影剂的浓度分布的最大值等特定条件对应的值，P0为常数。
若通过式(2)设定系数k，则系数k成为与造影剂的浓度分布的值P(x,y)成比例的值。从而，关于参数化图像数据的亮度值(R,G,B)，也能够设为与造影剂的浓度分布的值P(x,y)成比例的亮度值。此外，能够将造影剂的浓度为噪声等级的像素、或实际上产生噪声的像素中的亮度值设得充分小。
另外，常数P0能够设为造影剂的浓度分布的值P(x,y)的空间方向上的最大值或经验上决定的任意的值。其中，若将常数P0设定为与造影剂的浓度分布的值P(x,y)的最大值相比更小的值，则存在通过式(2)的计算而系数k成为比1大的值的情况。在这样的情况下，将系数k设定为1即可。
并且，若将通过式(1)调整了值后的像素值分配到各像素位置(x,y)，则能够生成以与造影剂的到达时相以及浓度相应的颜色以及亮度描绘出血管而成的参数化图像数据。另外，能够在颜色编码部23中的颜色编码时执行式(1)所示的亮度值的调整。
像这样，在参数化图像生成部21中生成的参数化图像数据与X射线造影图像数据、DSA图像数据相同地，能够显示在显示装置14中。此外，根据需要，能够在图像存储器16中保存参数化图像数据。
图9是表示在图1所示的参数化图像生成部21中生成的参数化图像的例子的图。
如图9所示，参数化图像成为以颜色来显示注入了造影剂的血管，在造影剂不存在的区域中亮度值为零的图像。此外，血管被描绘为根据造影剂的到达时刻而颜色变化的区域。因此，能够通过颜色观察血液与造影剂流过的情形。
在具有以上那样的功能以及结构的X射线诊断装置1以及医用图像处理装置12中，通过拍摄系统2和控制系统3联动，而具备作为从被检体O收集至少X射线造影图像数据的图像收集系统的功能。此外，参数化图像生成部21的时相确定部22以及颜色编码部23联动，作为血管图像生成部而发挥作用，所述血管图像生成部至少基于X射线造影图像数据，取得造影剂的浓度的时间变化，按照色阶而生成具有与造影剂的浓度成为特定条件的时间对应的像素值的血管图像数据。进而，参数化图像生成部21的色阶调整部24作为像素值标尺生成部而发挥作用，所述像素值标尺生成部通过对与造影剂的浓度的时间变化的从初始时刻至结束时刻为止的期间相比更短的期间，分配至少1周期量的像素值的变化，由此来制作色阶。
其中，如果在X射线诊断装置1以及医用图像处理装置12中具备作为同样的图像收集系统、血管图像生成部以及像素值标尺生成部的功能，则能够通过其他结构要素构成X射线诊断装置1以及医用图像处理装置12。例如，能够使计算机读入将计算机作为血管图像生成部以及像素值标尺生成部而发挥作用的医用图像处理程序，从而构成医用图像处理装置12。在这个情况下，将医用图像处理程序记录到信息记录介质从而能够作为程序产品而流通，使得能够利用通用计算机作为医用图像处理装置12。
接着说明X射线诊断装置1以及医用图像处理装置12的动作以及作用。
图10是表示图1所示的X射线诊断装置1的动作以及医用图像处理装置12中的处理的流程图。
首先，在步骤S1中，以非造影的方式收集X射线图像数据。具体而言，在控制系统3的控制下拍摄系统2移动到规定的位置，从X射线管6向在诊视床10上放置的被检体O辐射X射线。并且，透射了被检体O的X射线通过X射线检测器7被收集作为X射线投影数据。由X射线检测器7收集的X射线投影数据作为X射线图像数据而通过A/D变换器11被输出至医用图像处理装置12。
关于X射线图像数据，也可以收集1帧量，也可以收集多帧量。若收集多个帧的X射线图像数据，在滤波部18中对多个帧的X射线图像数据进行加法平均，则能够生成降低了噪声的1帧的非造影X射线图像数据。并且，这样取得的非造影X射线图像数据被保存至图像存储器16。
接着，在步骤S2中，连续收集X射线造影图像数据。因此，在控制系统3的控制下造影剂注入装置15进行动作，对被检体O注入造影剂。并且，从造影剂的注入开始经过预先设定的时间，开始X射线造影图像数据的拍摄。并且，在预先决定的期间中，持续地进行X射线造影图像数据的拍摄。由此，在图像存储器16中，依次保存时间序列的X射线造影图像数据。另外，X射线造影图像数据的收集的流程与非造影X射线图像数据的收集的流程相同。
接着，在步骤S3中，通过减影部17而生成DSA图像数据。即，通过将非造影X射线图像数据作为掩模图像数据，来执行时间序列的X射线造影图像数据的减影处理，由此依次生成时间序列的DSA图像数据。所生成的时间序列的DSA图像数据依次被保存至图像存储器16。
此外，在显示装置14中，能够将时间序列的X射线造影图像或DSA图像作为实时像而实时显示。进而，还能够将时间序列的X射线造影图像或DSA图像在X射线拍摄后事后地显示在显示装置14中。在事后地显示DSA图像的情况下，能够仅针对通过控制台5的操作而指定的时相期间进行基于减影处理的DSA图像数据的生成。
接着，在步骤S4中，通过时相确定部22，取得造影剂浓度的时间变化。具体而言，通过控制台5的操作而指定的时相期间中的时间序列的X射线造影图像数据或DSA图像数据被获取到时相确定部22。并且，在时相确定部22中按每个像素位置生成如图3(A)或图5(A)所示那样的表示造影剂的浓度的时间变化的浓度分布。
另外，作为造影剂的浓度分布的生成的前处理或后处理，能够在滤波部18中在空间方向以及时间方向的一方或双方上执行低通滤波器处理以及移动平均处理的一方或双方。由此，能够生成降低了噪声的平滑的造影剂的浓度分布。而且，在时相确定部22中，还能够通过插值处理、重心的计算或曲线拟合而生成与采样间隔相比数据间隔更短的造影剂的浓度分布。
接着，在步骤S5中，通过时相确定部22，基于造影剂的浓度分布按每个像素位置来辨识造影剂的到达时相。具体而言，能够通过对于造影剂的浓度分布的峰检测处理、阈值处理等数据处理，按每个像素位置来辨识造影剂的到达时相。
另外，也可以在通过峰检测处理、阈值处理等数据处理而确定了时相之后，仅针对所确定的时相附近的期间执行基于插值处理、重心的计算或曲线拟合的连续的浓度分布的取得。在这个情况下，对所取得的连续的浓度分布，再次通过峰检测处理、阈值处理等数据处理，检测真正的造影剂的到达时相。
接着，在步骤S6中，在色阶调整部24中制作用于对时相确定部22求得的造影剂的到达时相的2维图进行颜色编码的色阶。在色阶调整部24中，不限于如图3(B)以及图5(B)所示那样的色相以一定的变化率从初始时相至最终时相连续地变化的一般的色阶，能够制作如图3(C)以及图5(C)所示那样使通常的色阶的色相的变化率增加而成的色阶。
在制作如图3(C)所示那样的色相连续且周期地变化的色阶的情况下，能够通过控制台5的操作来确定色相变化的周期Tscale，通过使1周期Tscale内的色相变化来制作色阶。或者，也可以预先设定这些必要的条件为默认值。此外，能够任意地指定1周期Tscale内的开始时相下的色相。进而，关于造影剂的浓度变化的初始时相下的色相，在没有从1周期Tscale内的开始时相的色相开始的情况下，需要进行与初始时相对应的色相的指定。
另一方面，在制作如图5(C)所示那样的、在指定的时相期间内具有与所指定的时相期间外不同的色相的连续变化的色阶的情况下，通过控制台5的操作来指定分配了色相的连续变化的开始时相T1以及结束时相T2，从而能够制作色阶。能够通过将时间序列的X射线造影图像或DSA图像显示在显示装置14中，利用控制台5的操作选择图像，来进行开始时相T1以及结束时相T2的指定。
接着，在步骤S7中，在颜色编码部23中执行基于由色阶调整部24制作的色阶的、造影剂的到达时相的2维图的颜色编码。即，按照色阶，将与造影剂的到达时相对应的R值、G值以及B值作为像素值分配给各像素。由此，生成参数化图像数据。
此时，优选对R值、G值以及B值乘以与造影剂的到达时相下的造影剂的浓度对应的系数。由此，能够生成如下参数化图像数据，该参数化图像数据中，关于造影剂的到达时相下的造影剂的浓度相对高的像素，亮度值相对大，相反，关于造影剂的到达时相下的造影剂的浓度相对小的像素，亮度值相对小。
并且，这样生成的参数化图像能够在显示装置14中显示。另外，还能够通过将色阶沿时相方向偏移或伸缩从而将参数化图像作为动态图像来显示。因此，用户能够通过观察参数化图像，确认造影剂流入的多个血管。特别是，由于被分配给色阶的色相变化更短的时相期间，所以能够根据颜色的差异而容易地区分造影剂的到达时相接近的多个血管。
也就是说，以上那样的X射线诊断装置1以及医用图像处理装置12以与时相相应的色阶对造影剂的到达时相等特定的时相进行颜色编码，从而生成颜色的血流图像数据，且通过将色阶中的色相的连续变化沿时相方向压缩从而提高基于颜色的时相识别能力。
因此，根据X射线诊断装置1以及医用图像处理装置12，即使邻接的血管之间造影剂的流入时相、到达时相或流出时相的差很小，也能够作为色相的差异而容易地区分血管。
特别是，在脑动静脉畸形或硬膜动静脉瘘的诊断中，观察动脉和静脉之间的血流对疾病部的流动是重要的。从而，需要区分造影剂流入的多个血管。但是，由于DSA图像以灰阶来显示，难以进行造影血管的区分。
与此相对，在X射线诊断装置1以及医用图像处理装置12中，能够将色阶中的色相变化的周期与应识别的时相差配合而设定得较短。其结果，即使在所着眼的多个血管中几乎同时流入造影剂，也按每个血管而颜色改变，所以能够容易地进行血管的区分。
以上，记载了特定的实施方式，但所记载的实施方式不过是一例，不限定发明的范围。此处记载的新的方法以及装置能够以各种其他样式而具体化。此外，在此记载的方法以及装置的样式中，在不从发明的主旨脱离的范围内，能够进行各种省略、置换以及变更。所附的权利要求书及其均等物被包含于发明的范围以及主旨中，包含这样的各种样式以及变形例。
例如，在上述的实施方式中，说明了使用色阶来生成血管图像数据作为彩色的参数化图像数据的例子，但也可以使用灰阶来生成血管图像数据。即，能够按照灰阶或色阶而生成具有与造影剂的浓度成为特定条件的时间对应的像素值的血管图像数据。此外，能够通过对与造影剂的浓度的时间变化的从初始时刻至结束时刻为止的期间相比更短的期间分配像素值的变化，来制作灰阶或色阶。
在使用灰阶来生成血流图像数据的情况下，对与造影剂的浓度的时间变化的从初始时刻至结束时刻为止的期间相比更短的期间，分配亮度值的连续变化作为像素值的变化，来代替色相的变化。在这个情况下，也能够通过将亮度值乘以与造影剂的浓度相应的系数k从而将亮度值设为与造影剂的浓度相应的值。
同样，在使用色阶来生成血流图像数据的情况下，作为像素值的变化不限于如上所述色相的连续变化，还能够分配亮度值的连续变化。在这个情况下，也通过对亮度值乘以与造影剂的浓度相应的系数k从而将亮度值设为与造影剂的浓度相应的值。
以上那样，能够将对与造影剂的浓度的时间变化的从初始时刻至结束时刻为止的期间相比更短的期间分配的像素值的变化，设为色相的连续变化、颜色的亮度值的连续变化或灰色的亮度值的连续变化。
此外，在上述的实施方式中，例示了将X射线管6以及X射线检测器7固定在C型臂8的两端的X射线诊断装置1，但在具有其他构造的X射线诊断装置中也同样能够生成参数化图像数据。作为具有其他构造的X射线诊断装置的例子，除了具备多个臂的X射线诊断装置、具备使任意的臂沿着圆弧轴或直线轴等任意方向的轴移动的移动机构的X射线诊断装置之外，还列举将X射线管6以及X射线检测器7分别固定在独立的臂上的X射线诊断装置。另外，实用的构成为，在将X射线管6以及X射线检测器7分别固定在独立的臂上的情况下，在保持X射线管6的第一臂和保持X射线检测器7的第二臂上，分别设置伸缩机构、旋转机构、关节机构、链接机构等的驱动机构。
进而，在上述的实施方式中，说明了基于在X射线诊断装置1中拍摄到的X射线造影图像数据，生成参数化图像数据的情况的例子，该参数化图像数据具有与造影剂的浓度成为特定条件的时间对应的像素值的血管图像数据，但还能够基于由其他图像诊断装置(医用设备)收集到的血管图像数据，生成参数化图像数据。
例如，若使用磁共振成像(MRI：Magnetic Resonance Imaging)装置，则能够通过造影拍摄或非造影拍摄而收集磁共振血管(MRA：magnetic resonance angiography)图像数据或非造影MRA图像数据。若是造影MRA图像数据，则能够得到血流动态信息作为造影剂的浓度的时间变化。另一方面，若是非造影MRA图像数据，则能够通过ASL(动脉自旋标记，Arterial spin labeling)脉冲等的自旋标记脉冲的施加或飞行时间(TOF：time offlight)法等的摄像法而得到血流动态信息作为增强后的图像值的变化。
另一方面，若使用X射线CT(计算机断层扫描，computed tomography)装置收集4维(4D：four dimensional)X射线CT造影图像数据，则能够得到血流动态信息作为造影剂的浓度的时间变化。此外，使用超声波诊断装置来执行超声波造影扫描，也能够得到血流动态信息作为造影剂的浓度的时间变化。
无论在通过图像诊断装置收集了造影血管图像数据的情况下，还是在收集了非造影血管图像数据的情况下，血液的流动都作为对应于血管的像素值的时间变化而显现。
从而，在基于由任意的图像诊断装置收集到的血管图像数据而生成参数化图像数据的情况下，在医用图像处理装置中设置血管图像生成部，该血管图像生成部基于由图像诊断装置收集到的血管图像数据，取得对应于血管的像素值的时间变化，按照灰阶或色阶，生成具有与对应于血管的像素值成为特定条件的时间对应的像素值的血管图像数据。此外，在医用图像处理装置中设置像素值标尺生成部，该像素值标尺生成部对与对应于血管的像素值的时间变化的从初始时刻至结束时刻为止的期间相比更短的期间，分配至少1周期量的像素值的变化，从而制作灰阶或色阶。

Claims (4)

1.一种医用图像处理装置，其中，具备：
血管图像生成部，确定按时间序列收集的X射线造影图像数据或DSA图像数据中的血管区域的各个像素中造影剂的浓度成为特定条件的时间，并且，生成具有基于制作的灰阶或色阶的像素值的血管图像数据；
像素值标尺生成部，制作对所述造影剂的浓度成为特定条件的时间分配周期性地变化的像素值而成的所述灰阶或所述色阶；以及
显示装置，使所述血管图像数据作为动态图像进行显示，
所述像素值标尺生成部对造影剂的浓度的时间变化的从初始时刻至结束时刻为止的期间，多次分配1周期量的像素值的变化，由此制作所述灰阶或所述色阶。
2.如权利要求1所述的医用图像处理装置，其中，
所述显示装置通过使所述血管图像数据作为所述动态图像进行显示，从而显示血液以及造影剂流动的动态图像。
3.一种X射线诊断装置，其中，具备：
图像收集系统，至少按时间序列从被检体收集X射线造影图像数据；
血管图像生成部，确定按时间序列收集的所述X射线造影图像数据或根据该按时间序列收集的所述X射线造影图像数据而生成的时间序列的DSA图像数据中的血管区域的各个像素中造影剂的浓度成为特定条件的时间，并且，生成具有基于制作的灰阶或色阶的像素值的血管图像数据；
像素值标尺生成部，制作对所述造影剂的浓度成为特定条件的时间分配周期性地变化的像素值而成的所述灰阶或所述色阶；以及
显示装置，使所述血管图像数据作为动态图像进行显示，
所述像素值标尺生成部对造影剂的浓度的时间变化的从初始时刻至结束时刻为止的期间，多次分配1周期量的像素值的变化，由此制作所述灰阶或所述色阶。
4.如权利要求3所述的X射线诊断装置，其中，
所述显示装置通过使所述血管图像数据作为所述动态图像进行显示，从而显示血液以及造影剂流动的动态图像。
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