CN1706344A - X射线ct装置和心肌灌注图像产生系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种X射线CT装置(1)，用于放射X射线到受检者(P)以便扫描受检者(P)并且基于获得的投影数据重建受检者(P)内的图像，包括图像产生单元和血流图像产生单元(24e)。图像产生单元在连续注入造影剂的受检者(P)心肌部分中造影剂的浓度可以认为恒定的状态下，基于投影数据产生图像。血流图像产生单元(24e)通过从由图像产生单元产生的图像的心肌区域部分中去除心肌组织的成分来产生血流图像。

Description

X射线CT装置和心肌灌注图像产生系统

相关申请的交叉引用

本申请关于并且引入2004年6月11日提交的日本专利申请2004-174364号和2005年1月13日提交的日本专利申请2005-005977号作为参考。

技术领域

本发明涉及一种X射线CT(计算机X射线断层造影术)设备和心肌灌注图像产生系统，其通过连续地注入造影剂获取造影CT图像，例如冠状动脉造影CT图像，心肌造影CT图像等，并且使用获得的造影CT图像产生心肌灌注图像。

背景技术

关于使用X射线CT装置的心肌造影检查，造影剂注入到作为病人的受检者中，并且造影CT图像被收集。随后，冠状动脉、心内膜内腔壁等的活动图像从收集的造影CT图像中产生，并且用于诊断。

同样，心肌的血流动态(灌注)检查和关于例如脑组织内器官的灌注检查已经使用X射线CT装置实现。关于这些灌注检查，试图在短期内通过分析由注入造影剂的弹丸注射从动态成像获得的动态造影CT数据产生灌注图像已经常规地被研究。

但是，通常，这种灌注成像不是独立的检查，而是作为造影检查的一部分执行。例如，如果心肌灌注图像发生，用于心脏功能分析例如冠状动脉和心内膜内腔运动的扫描也被执行，像心肌灌注图像的扫描一样。因此，心肌灌注图像的扫描花费长时间，并且导致受检者射线的X射线剂量增加的检查方法几乎不可接受，因此，使用X射线CT装置的长期动态成像迄今为止还没有得到实际使用。考虑到这种背景使用关于脑组织内毛细管的灌注检查，造影剂一次注入到受检者，并且图像在短期内获取(参考日本未经审查专利申请发表2003-116843号，例如)。更具体地说，造影剂使用一种技术注入，使得时间峰值在嵌入到受检者中的造影剂的浓度变化中形成，并且使用X射线CT装置的成像与造影剂移动到脑组织内毛细管的时间同步执行。随后，关于灌注的信息基于脑组织内毛细管中造影剂的时间浓度变化、使用通过使用X射线CT装置成像而获得的CT图像获得。

但是，关于通过将造影剂一次注入到受检者来获得关于灌注的信息的常规技术，受检者的X射线照射时期像成像时间量一样可能被限制，但是另外的X射线成像对于收集除灌注之外器官的数据例如冠状动脉图像和心脏功能分析数据是必需的。因此，需要摄影时期的进一步减少。

此外，造影剂注入的次数和注入量随着成像时间增加而增加，因为扫描分别为心肌灌注图像和心肌图像的获取而执行。但是，关于受检者的造影剂的注入量具有上限，从而，成像的时间量及其次数也受限。因此，这提出难以保证心肌灌注图像的长成像时间的问题。

发明内容

因此，本发明已经考虑常规情况而创造，并且本发明的目的在于提供一种X射线CT装置和心肌灌注图像产生系统，其用于在短期内产生心肌灌注图像，同时减少关于受检者的造影剂的注入量和归因于X射线的剂量。

在一方面，为了实现该目的，本发明提供一种放射X射线到受检者以便扫描受检者并且基于获得的投影数据重建受检者内图像的X射线CT装置，包括：在连续注入造影剂的受检者心肌部分中造影剂的浓度可以认为恒定的状态下，基于投影数据产生图像的图像产生单元；以及通过从由图像产生单元产生的图像的心肌区域部分中去除心肌组织的成分来产生血流图像的血流图像产生单元。

此外，X射线CT装置包括确定由图像产生单元产生的图像的心肌区域部分的确定区域单元，其中血流图像产生单元被配置以便从由确定区域单元确定的心肌区域部分中去除心肌组织的成分。

此外，图像产生单元被配置以便通过从心肌区域部分的CT图像中减去相当于心肌的CT值来产生血流图像。

此外，X射线CT装置包括当执行至少灰度转换处理和色调转换处理时、基于与由造影剂造影的心肌部分相对应的值和与心肌相对应的值来设置窗位的值的显示处理单元。

此外，X射线CT装置包括当执行至少灰度转换处理和色调转换处理时设置窗位的值，以便强调具有与由造影剂造影的心肌部分相对应的值和与心肌相对应的值之间的值的像素的显示处理单元。

此外，在一方面，为了实现该目的，本发明提供一种X射线CT装置，包括：将造影剂连续注入到受检者并且获得受检者心肌部分中造影剂的浓度可以认为恒定的状态的造影剂注射器；在心肌部分中造影剂的浓度可以认为恒定的期间与心电图同步地收集造影CT图像的图像收集单元；以及通过从心肌部分的造影CT图像数据中减去心肌的CT值来产生血流图像的血流图像产生单元。

此外，在一方面，为了实现该目的，本发明提供一种心肌灌注图像产生系统，包括：在连续注入造影剂的受检者的心肌部分中造影剂的浓度可以认为恒定的状态下获取图像的图像获取单元；以及通过从由图像获取单元获取的图像的心肌区域部分中去除心肌组织的成分来产生血流图像的血流图像产生单元。

此外，在一方面，为了实现该目的，本发明提供一种心肌灌注图像产生系统，包括：在受检者心肌部分中造影剂的浓度可以认为恒定的时期中获取与心电图同步收集的造影CT图像数据的图像获取单元；以及通过从由图像获取单元获取的造影CT图像数据中减去心肌的CT值来产生血流图像的血流图像产生单元。

根据本发明的这种X射线CT装置和心肌灌注图像产生系统在较短的时间内产生心肌灌注图像，同时减少到受检者的造影剂的注入量，以及X射线剂量。

附图说明

图1是说明根据本发明实施方案的X射线CT装置的配置图；

图2是说明受检者的心脏中，心肌内，以及冠状动脉内造影剂的行为模型的图；

图3是使用参数概念地表示图2中说明的模型的图；

图4是说明因为使用图1中说明的造影剂注射器造影剂到受检者的连续静态注入，冠状动脉和心肌部分中造影剂的时间浓度变化的图；

图5是说明当使用图1中说明的X射线CT装置产生心肌灌注图像时的过程实例的流程图；

图6是说明通过使用图1中说明的X射线CT装置使心肌造影CT图像数据经受矩阵减化处理而获得的图像实例的图；

图7是说明使用图1中说明的X射线CT装置从心肌造影CT图像数据中产生心肌灌注图像的过程，以及获得的心肌灌注图像的图；

图8是说明由使用图1中说明的X射线CT装置的心肌灌注图像横截面转换处理而获得的倾斜横截面图像实例的图；

图9是说明通过使用图1中说明的X射线CT装置合成心肌灌注图像和心肌图像而获得的图像实例的图；以及

图10是说明通过自动设置显示条件在图1中说明的X射线CT装置的图像显示单元上显示的血流图像实例的图。

具体实施方式

根据本发明的X射线CT装置和心肌灌注图像产生系统现在将结合附随附图参考实施方案在下面更详细地描述。

图1是说明根据本发明实施方案的X射线CT装置的配置图。X射线CT装置1包括构台单元2和计算机设备3。构台单元2包括X射线管4，高压发电机5，X射线检测器6，DAS(数据获取系统)7，造影剂注射器8，以及心电图机9。X射线管4和X射线检测器6安装在以高速连续旋转的未显示旋转环中、将受检者P夹在中间的彼此面向的位置。

由来自计算机设备3的控制信号控制的造影剂注射器8具有根据某些条件将造影剂连续注入到受检者P的功能。造影剂注射器8可以基于受检者P内造影剂的行为来控制注入到受检者P的造影剂的量和浓度。

图2是说明受检者的心脏中，心肌内，以及冠状动脉内造影剂的行为模型的图。在受检者P内，未显示的大动脉分叉成冠状动脉10，而冠状动脉10进一步分叉成毛细管11。毛细管11插入到心肌12中，并且心肌12包括毛细管11和心肌细胞13。心肌细胞13包括称作构架14的区域，并且被配置使得血液可以在构架14和毛细管11之间移进移出。

因此，当造影剂注入到受检者P时，造影剂与血液一起从大动脉导入到冠状动脉10，并且从冠状动脉10导入到毛细管11。此外，当造影剂与血液一起在毛细管11内流动，并且到达心肌细胞13时，造影剂的部分从毛细管11流到心肌细胞13内的构架14中。而且，在心肌细胞13内的构架14中流动的血液的部分流出心肌细胞13并且再次进入毛细管11。

因此，大动脉或冠状动脉10内血液中造影剂的浓度与心肌细胞13或毛细管11内血液中造影剂的浓度表现出不同的值，并且因造影剂的移动而随着时间改变。受检者P每个部分内血液中造影剂的浓度由当造影剂从毛细管11流到心肌细胞13内构架14中时的过渡常数，和当造影剂从心肌细胞13内构架14流到毛细管11中时的过渡常数来确定。

更具体地说，让我们假设时间t中左心室内腔或冠状动脉中造影剂的浓度是Ca(t)，包括在心肌12中的区域是单元区域，其中心肌12包括毛细管11和心肌细胞13，心肌12中血液内造影剂的浓度(毛细管11和心肌细胞13中造影剂的平均浓度)是Cmyo(t)，当造影剂从毛细管11流到心肌细胞13内的构架14中时的过渡常数是K1，且造影剂流出毛细管11到心肌细胞13内的构架14中时的过渡常数是k2，Ca(t)和Cmyo(t)由过渡常数K1和过渡常数k2来确定。

图3是使用参数概念地表示图2中说明的模型的图。如图3中所示，当具有浓度Ca(t)和与过渡常数K1成比例的量的造影剂从毛细管11移动到心肌细胞13的构架14中时，具有浓度Cmyo(t)和与过渡常数k2成比例的量的造影剂在某一时间t从心肌细胞13的构架14移动到毛细管11中。随后，移动之后造影剂的浓度Ca(t)和浓度Cmyo(t)由过渡常数K1和过渡常数k2确定。

因此，某一时间t心肌12内造影剂的浓度Cmyo(t)可以由在构架14中流动的造影剂的量和流出构架14的造影剂的量之间的差来代表，从而满足下面的表达式(1)。

$\frac{\mathrm{dCmyo}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}=K1\·\mathrm{Ca}\left(t\right)-k2\·\mathrm{Cmyo}\left(t\right)$ (1)

另一方面，在此之前，已经知道当造影剂根据某种条件静态地注入到受检者P内时，冠状动脉和心肌12内血液中造影剂的浓度认为是恒定的。

图4是说明因为使用图1中说明的造影剂注射器8造影剂到受检者的连续静态注入，冠状动脉和心肌部分中造影剂的时间浓度变化的图。

在图4中，垂直轴表示造影剂的浓度C，而水平轴表示时间t。而且，实线是指示冠状动脉内造影剂浓度Ca(t)的时间变化的数据，而虚线是指示由心肌细胞13和毛细管11构成的心肌部分内造影剂浓度Cmyo(t)的时间变化的数据。

如图4中所示，例如，如果造影剂以注入速度x1[cc/sec]连续注入首先t1秒，然后造影剂以注入速度x2[cc/sec]连续注入其次t2秒，冠状动脉内造影剂的浓度Ca(t)被认为恒定的间隔T1和心肌区域内造影剂的浓度Cmyo(t)被认为恒定的间隔T被获得。在该实例中，静态注入以注入速度3cc/sec执行20秒，随后以注入速度15cc/sec执行30秒。

因此，如果X射线CT数据在心肌区域内造影剂的浓度Cmyo(t)被认为恒定的间隔T1与心电图同步收集，血流图像容易使用收集之后的X射线CT数据、以各种类型的处理产生。因此，造影剂注射器8被配置，以便根据某种条件将具有每时间预先确定量速率的造影剂注入到受检者P内，并且获得冠状动脉和心肌部分内造影剂的浓度Ca(t)和浓度Cmyo(t)被认为恒定的状态。

注意，注入造影剂的条件根据经验确定，使得冠状动脉内造影剂的浓度Ca(t)在X射线CT数据收集期间变得恒定，所以注入速度存在一些差别。造影剂静态注入时的推荐条件例如注入速度在文献例如“Study of Optimal Contrast Examination Method in Herical ScanningCT”by Atsusi Yamachi and Tadashi Wako，Japan-Germany MedicalReports Vol.40No.2，1995(Atsusi Yamachi和Tadashi Wako的“螺旋扫描CT中的最佳造影检查方法的研究”，日本-德国医学报告，Vol.40No.2，1995)中描述。

但是，存在一些情况，其中表现出冠状动脉内造影剂的不定浓度Ca(t)的间隔T2实际上存在，如图4中所示。即使在这些情况下，如果冠状动脉内造影剂浓度Ca(t)的时间变化被认为恒定，并且包括线性的状态被满足，这可以用于血流图像的产生，因此，注入造影剂的条件使用造影剂注射器8来调节，使得冠状动脉内造影剂浓度Ca(t)的时间变化变得恒定。

另一方面，心电图机9连接到未显示的电极，该电极连接到受检者P。心电图机9具有检测经由电极来自受检者P的心电图信号(ECG信号)，从检测到的ECG信号中产生受检者P的心电图，并且将其提供到计算机设备3的功能。

高压发电机5被配置，以便根据来自计算机设备3的控制信号、与心电图同步地提供管电流或管电压到X射线管4，并且使用X射线检测器6检测发送到受检者P的X射线，当冠状动脉和心肌部分内造影剂的浓度Cmyo(t)和Ca(t)恒定或具有线性时。此外，由X射线检测器6检测的X射线检测信号提供到DAS 7以便数字化，并且提供到计算机设备3。

计算机设备3包括图像处理设备15，图像显示单元16，输入单元17，和扫描控制设备18。扫描控制设备18具有基于由心电图机9收集的心电图提供控制信号到高压发电机5和造影剂注射器8以控制这些设备，从而执行心电图同步的CT图像收集的功能。

而且，图像处理设备15包括用作核心的控制单元19，经由校正处理等将从DAS 7输出的原始数据转换成投影数据的预处理单元20，用于存储投影数据的存储单元21，用于从投影数据重建CT图像数据的图像重建单元22，用于存储CT图像数据的存储设备23，以及用于从存储设备23中读取CT图像数据以便产生心肌灌注图像的心肌灌注图像产生系统。

心肌灌注图像产生系统24包括图像获取单元24a，切片厚度加法器单元24b，矩阵减化单元24c，掩模处理单元24d，血流图像产生单元24e，倾斜横截面转换单元24f，图像合成单元24g，以及显示处理单元24h。

图像获取单元24a包括从存储设备23中读取并获取归因于造影剂的心肌造影CT图像数据的功能，以及将获取的造影CT图像数据提供给心肌灌注图像产生系统24的其他组件的功能。

切片厚度加法器单元24b具有从图像获取单元24a接收心肌造影CT图像数据，并且将相邻切片之间造影CT值相加或平均该值，从而减小切片方向上造影CT图像数据的分辨率的功能。

矩阵减化单元24c具有从图像获取单元24a接收心肌造影CT图像数据，并且使造影CT值经受相加和平均，从而减小心肌造影CT图像数据的矩阵的功能。

掩模处理单元24d具有从图像获取单元24a接收心肌造影CT图像数据，并且使接收的CT图像数据经受掩模处理，从而提取心肌部分的血流存在的区域的功能。换句话说，掩模处理单元24d用作确定心肌区域部分的确定区域单元。

血流图像产生单元24e具有产生由掩模处理单元24d提取的流动区域中的血流图像的功能。现在，产生血流图像的方法将被描述。

如图4中所示，如果心肌部分内造影剂的浓度Cmyo(t)被认为恒定，表达式(1)左侧变为零，所以表达式(2)可以获得。

$\frac{\mathrm{dCmyo}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}=0$ (2)

从表达式(2)重写表达式(1)为表达式(3)，

K1·Ca(t)-k2·Cmyo(t)＝0            (3)

此外，修改表达式(3)获得表达式(4)。

$K1=\frac{k2\·\mathrm{Cmyo}\left(t\right)}{\mathrm{Ca}\left(t\right)}$ (4)

在表达式(4)中，如果冠状动脉内造影剂的浓度Ca(t)被认为恒定，在没有坏死例如没有血液流动到心肌部分的情况下，在关于具有正常胸痛的病人发病之后几个小时内，心肌是活的，并且确定k2在正常范围内，因此，k2也被认为恒定，同Ca(t)一样，并且过渡常数K1与心肌部分内造影剂的浓度Cmyo(t)成比例，如表达式(5)中所示。

K1∝Cmyo(t)                       (5)

此外，令代表血流浓度内造影剂的分数(提取分数)的值为E，且用作灌注指标的单位时间单位重量中血流速率的血液灌注[ml/100g/min]为F，已知过渡常数K1具有K1＝E×F的关系。

因此，如表达式(6)中所示，心肌部分内造影剂的浓度Cmyo(t)与心肌部分内血液灌注F成比例。

Cmyo(t)∝F               (6)

也就是说，已知心肌部分内造影剂的浓度Cmyo(t)指示血液灌注F的相对值。因此，如果心肌部分内造影剂的浓度Cmyo(t)可以获得，血液灌注F的相对值可以知道。

现在，通过注入造影剂获得的心肌造影CT图像数据的CT值等于用作心肌组织成分的仅心肌的CT值和造影剂成分的图像的CT值的总和。因此，如果仅心肌部分的CT值从心肌造影CT图像数据中减去，具有与造影剂成分的图像的CT值的比例关系的心肌部分内造影剂的浓度Cmyo(t)可以获得。

因此，血流图像产生单元24e包括通过从由掩模处理单元24d提取的血流区域中的心肌造影CT图像数据中减去仅心肌的CT值，来产生代表血液灌注F的相对值的造影剂成分的图像作为血流图像的功能。

注意，如果冠状动脉内造影剂的浓度Ca(t)不被认为是恒定的，表达式(5)不能从表达式(4)导出。但是，如果冠状动脉内造影剂的浓度Ca(t)的时间变化是恒定的，或者如果在造影剂的浓度和CT值之间存在线性，校正系数基于该冠状动脉内造影剂浓度的时间变化率获得，并且造影剂成分的图像可以使用获得的校正系数来校正。例如，如表达式(7)中所示，让我们假定用作参考的某一时间t0冠状动脉内造影剂的浓度Ca(t)与时间t冠状动脉内造影剂的浓度Ca(t)之间的比例是校正系数α(t)，并且校正可以通过将造影剂成分的图像的CT值乘以校正系数α(t)来执行。

α(t)＝Ca(t)/Ca(t0)        (7)

因此，血流图像产生单元24e包括如果冠状动脉内造影剂的浓度Ca(t)不恒定，获得校正系数α(t)以便校正造影剂成分的图像的功能。

倾斜横截面转换单元24f具有转换由血流图像产生单元24e产生的心肌血流图像的横截面，并且产生任意横截面处的横截面图像，例如心肌纵向用作其轴的圆形横截面图像的功能。

图像合成单元24g具有合成矩阵减化处理和相加切片之间造影CT值之前具有高分辨率的图像，也就是从图像获取单元24a接收的心肌造影CT图像数据的掩模区域的图像数据，与由血流图像产生单元24e产生的心肌血流图像，以产生合成图像，并且在屏幕上相同位置处重叠两幅图像的功能，每个的任意值例如透明度被调节以便显示两幅图像。

显示处理单元24h具有将用于显示各个图像例如分别由血流产生单元24e，倾斜横截面转换单元24f，和图像合成单元24g产生的血流图像，倾斜横截面图像，和合成图像的图像信号提供到图像显示单元16的功能，以及用于设置显示条件以便在视觉上识别每个显示图像中的血流图像的功能。

而且，显示处理单元24h被配置以便当设置图像显示条件时在图像显示单元16上显示用于指示显示条件设置的图像，也以便从输入单元17获取图像显示条件的指示。

适当图像显示条件的实例包括通过将心肌的CT值设置为待显示像素值的下限，并且将通过将心肌部分中的造影剂浓度Cmyo(t)与心肌的CT值相加而获得的值设置为待显示像素值的上限来选择性地显示仅血流图像的显示方法，以及用于以与每个像素值相对应的颜色显示位于心肌的CT值与通过将心肌部分中的造影剂浓度Cmyo(t)与心肌的CT值相加而获得的值之间范围的部分的显示方法。在这种情况下，一种方案可以进行，其中像素值的上限可以通过从输入单元17接收指示信息因默认值而细微地调节。

因此，显示处理单元24h可能包括当执行至少灰度转换和色调转换时，基于与心肌部分相对应的值和与心肌相对应的值，其由造影剂造影，来设置窗位的值的功能，或者可能包括当执行至少灰度转换和色调转换时设置窗位的值，以便强调具有与心肌部分相对应的值和与心肌相对应的值，其由造影剂造影，之间的值的像素的功能。

接下来，X射线CT装置1的操作将被描述。图5是说明当使用图1中说明的X射线CT装置1产生心肌灌注图像时的过程实例的流程图，其中由字符S和数字构成的参考字符代表流程图中的每个步骤。

首先，在步骤S1中，造影剂注射器8由来自扫描控制设备18的控制信号控制，造影剂根据某种条件从造影剂注射器8连续地注入到受检者P中，如图4中所示。

因此，受检者P的冠状动脉内的造影剂浓度Ca(t)变成浓度或时间变化率被认为恒定的状态。而且，心肌部分内的造影剂浓度Cmyo(t)变成浓度或时间变化率被认为恒定的状态。

接下来，在步骤S2中，整个心肌的造影CT图像数据在心肌部分内的造影剂浓度Cmyo(t)被认为恒定的时期内与心电图同步地收集。

更具体地说，心电图机9经由连接到受检者P的未显示电极检测ECG信号。心电图机9获取心电图并且将其提供到扫描控制设备18。扫描控制设备18基于由心电图机9获取的心电图提供控制信号到高压发电机5。从而，高压发电机5与心电图波同步地提供管电流和管电压到X射线管4，并且X射线放射到受检者P上。

X射线检测器6检测放射到受检者P上并且穿过受检者P的X射线。从X射线检测器6输出的X射线检测信号提供到DAS 7，在那里数字化的原始数据产生。DAS 7将产生的原始数据提供到预处理单元20，并且预处理单元20使原始数据经受预处理例如各种类型的校正处理，以便将原始数据转换成投影数据。由预处理单元20获得的投影数据暂时存储在存储单元21中，然后提供到图像重建单元22。图像重建单元22从投影数据重建CT图像数据，并且重建的CT图像数据记录并存储在存储设备23中。

注意，造影剂注入到受检者P，所以存储在存储设备23中的CT图像数据变成造影CT图像数据。CT图像与心电图同步地收集，所以心肌造影轴向横截面图像可以在心肌收缩或扩张期中每个心肌部分的同一时期获得。图像获取单元24a获取存储在存储设备23中的造影CT图像数据，并且将其提供到心肌灌注图像产生系统24。

此外，必要时轴向横截面图像集在心肌从收缩到扩张的一系列周期中同一周期的每个切片处获取，用于心肌诊断。关于心肌的各种类型的图像，例如短轴横截面图像，长轴水平X射线断层摄影图，以及长轴垂直X射线断层摄影图可以因获取的各个轴向横截面图像的横截面转换来获得。

心肌灌注图像产生系统24可以从这样收集并经受各种横截面转换的心肌造影CT图像数据中产生心肌灌注图像。

现在，尝试产生心肌灌注图像而不改变心肌造影CT图像数据的分辨率可能允许噪声的影响。因此，必要时心肌造影CT图像数据经受分辨率减小处理，如产生心肌灌注图像的预处理。

更具体地说，在步骤S3中，切片厚度加法器单元24b从图像获取单元24a中接收心肌造影CT图像数据，并且相加或平均相邻多个切片中的造影CT值，从而在切片方向上执行造影CT图像数据的分辨率减小处理。例如，心肌造影CT图像的切片厚度通常是大约0.5mm，所以为了使用心肌造影CT图像数据以产生心肌灌注图像，切片方向上的分辨率减小，其中切片厚度变成大约3mm，5mm，或10mm。

此外，在步骤S4中，矩阵减化单元24c将每个切片中心肌造影CT图像数据的造影CT值相加，或者将其平均，从而执行矩阵减化处理。

图6是说明通过使用图1中说明的X射线CT装置使心肌造影CT图像数据经受矩阵减化处理而获得的图像实例的图。

在图6中，(a)说明矩阵减化处理之前的心肌造影CT图像数据，而(b)说明矩阵减化处理之后的心肌造影CT图像数据。

如(a)中所示，矩阵减化处理之前的心肌造影CT图像数据是例如664矩阵，其每单位像素单元大小为0.3mm。使用这种664矩阵心肌造影CT图像数据，相邻或附近造影CT值相加或平均，并且每单位像素单元大小为0.778mm的256矩阵心肌造影CT图像数据被获得，如(b)中所示。注意切片厚度相加处理和矩阵减化处理之间的处理顺序可以相反，也就是随意选择。

接下来，在步骤S5中，当分辨率减小处理完成时，掩模处理单元24d使心肌造影CT图像数据经受掩模，从而从心肌造影CT图像数据中提取包括血流的区域。

随后在步骤S6中，血流图像产生单元24e从包括在掩模处理后血流存在的区域中的造影CT图像数据中减去心肌的CT值，并且心肌灌注图像产生。

图7是说明使用图1中说明的X射线CT装置从心肌造影CT图像数据中产生心肌灌注图像的过程，以及获得的心肌灌注图像的图。

在图7中，(a)是分辨率减小处理之后每个切片中的心肌造影CT图像数据。掩模处理单元24d使例如(a)中所示的心肌造影CT图像数据经受掩模，例如(b)中所示包括血流的区域被提取。这里，(b)是经受掩模使得CT值变成集中在左心室心肌的0和150之间的实例。包括血流的提取区域可以从(b)中识别。

此外，如(b)中所示，血流图像产生单元24e执行心肌CT值从提取的造影CT图像数据中的减去，从而获得造影剂成分的图像。而且，(c)是因血流图像产生单元24e由减法处理获得的造影剂成分的图像，也就是心肌灌注图像实例，其中心肌的CT值设置为34，并且一律从造影CT图像数据中减去。该计算从图像中去除心肌成分。

如果冠状动脉内的造影剂浓度Ca(t)不被认为恒定，血流图像产生单元24e获得如表达式(7)中所示的校正系数α(t)，并且将造影剂成分的图像与校正系数α(t)相乘，以便校正图像。

这样产生的心肌灌注图像用于诊断。此外，必要时，心肌灌注图像经受便于诊断的各种类型的处理。

例如，在步骤S7中，倾斜横截面转换单元24f使心肌灌注图像的横截面经受转换处理，以便产生心肌融合图像的倾斜横截面图像。注意，该步骤S7可以在步骤S2之后执行。

图8是说明因使用图1中说明的X射线CT装置的心肌灌注图像横截面转换处理而获得的倾斜横截面图像实例的图。

心肌具有包括长和短轴的椭球体形状，所以将心肌灌注图像转换成其轴在心肌纵向上的圆形横截面图像有助于便于诊断，如图8中所示。

此外，诊断时的方便可以通过合成心肌灌注图像和心肌图像以显示来提高。在这种情况下，对于将与心肌灌注图像合成的心肌图像，使用步骤S4中的矩阵减化处理和步骤S3中的切片之间造影CT值相加之前的高分辨率心肌图像更有效。

因此，在步骤S8中，图像合成单元24g从图像获取单元24a接收矩阵减化处理和切片之间造影CT值相加之前的高分辨率心肌图像，并且产生与心肌灌注图像合成的图像。

图9是说明通过使用图1中说明的X射线CT装置合成心肌灌注图像和心肌图像而获得的图像实例的图。

在图9中，(a)是由图像获取单元24a获得的、矩阵减化处理和切片之间造影CT值相加之前的高分辨率心肌图像，而(c)是从分辨率减小处理之后的心肌图像获得的心肌灌注图像。例如(b)中所示指示心肌和血流的融合图像可以通过合成(a)中所示的高分辨率心肌图像和(c)中所示的低分辨率心肌灌注图像来获得。因此，合成心肌图像和血流图像便于诊断。

各个图像例如由血流图像产生单元24e产生的血流图像、由倾斜横截面转换单元24f产生的倾斜横截面图像，以及由图像合成单元24g产生的合成图像提供到显示处理单元24h。随后，显示处理单元24h将用于显示每个图像的图像信号提供到图像显示单元16以显示图像信号。

注意，用户可以通过输入单元17指示用于显示每个图像的显示条件的自动设置。显示处理单元24h将显示电子按钮的图像信号提供到图像显示单元16，例如。

图10是说明通过自动设置显示条件在图1中说明的X射线CT装置的图像显示单元上显示的血流图像实例的图。

如图10中所示，造影CT图像30，指示显示条件自动设置的自动(AUTO)按钮31，以及亮度等级32在图像显示单元16的屏幕上显示。也就是说，图10说明根据亮度显示血流图像以便通过灰度级识别图像的情况下的实例。

当用户通过操作输入单元17按下自动(AUTO)按钮31时，输入单元17将显示条件的自动设置指示提供到显示处理单元24h。响应该指示，显示处理单元24h设置适当的值为亮度等级(窗位)的上限值WU和下限值WL，以及上限值和下限值之间窗位的宽度WW，以自动地显示血流图像。

更具体说，让我们假定心肌CT值(大约34)为A，心肌部分内造影剂的浓度Cmyo(t)为B，细微调节的任意值为β，设置例如WU＝A+B以及WL＝A+β(因此，WW＝B-β)，或者WL＝A+β，以及WW＝A+β+B可以执行。因此，亮度等级设置为适合于显示心肌部分的血流图像的值，并且心肌血流图像如图10中所示根据亮度以灰度级显示。

此时，除了WU和WL之间的值之外的值通过转换成某种亮度例如黑色来去除。作为选择，不同的灰度转换性质提供到WU和WL之间的部分以及除WU和WL之间之外的部分，以便为显示而强调WU和WL之间的值。注意，优选地，执行灰度转换处理以便以黑色(亮度值零或者极低的亮度值)显示值WL的部分使得用户能够在视觉上识别较少的血流部分。

注意在图10中，心肌血流图像与重叠于其上的其他图像一起显示。一种方案可以执行，其中确定显示条件的值例如A，B和β可以通过操作输入单元17细微地调节。A的值不局限于CT值，而是可以根据临床目的而改变。值B可以根据实验确定为默认值。

除此之外，以颜色显示WU和WL之间的范围可以允许用户在视觉上识别心肌部分的血流图像。如果执行彩色显示，彩色显示的灰度可以根据待识别的级在视觉上划分成16级，或者可以划分成16级或更多，或者16级或更少，例如。

如果例如通过利用执行图像显示处理的应用程序激活执行心肌血流显示或心肌血流分析等的特定应用，自动(AUTO)按钮31可以显示。作为选择，由特定硬件构成的硬件键可以提供在输入单元17上作为自动(AUTO)按钮31。

除了图5中流程图中所示的过程之外，每个步骤的顺序可以改变，或者步骤的一部分可以省略，以产生心肌灌注图像。实例包括过程：S1→S2→S3→S4→S6→S7→S5→S8，过程：S1→S2→S7→S6→S8，以及过程：S1→S2→S7→S3→S4→S5→S6→S8。

使用这样配置的X射线CT装置1和心肌灌注图像产生系统24，因在某种条件下造影剂的连续注入而收集的冠状动脉造影CT数据和心肌造影CT数据包括关于用作心肌部分内血流灌注指标的心肌灌注的信息，使得图像形成通过经由数据处理从冠状动脉造影CT数据和心肌造影CT数据中提取关于心肌灌注的信息来执行。更具体地说，X射线CT装置1和心肌灌注图像产生系统24执行造影剂到受检者P的静态注入，在造影剂以恒定浓度Ca(t)在心肌部分和冠状动脉内流动期间获取心肌造影CT图像，并且将造影剂成分的分布图像当作指示相对血液灌注F的血流灌注图像，因为通过从获取的心肌造影CT图像中减去心肌的CT值而获得的造影剂成分的分布图像具有与血流灌注F成比例的关系。

因此，X射线CT装置1和心肌灌注图像产生系统24在较短的时间内产生心肌灌注图像，同时进一步减小关于受检者的造影剂注入速率以及因X射线的剂量。换句话说，迄今为止，获取心肌图像的扫描和获取血流信息的扫描已经独立地执行，但是X射线CT装置1和心肌灌注图像产生系统24可以从由获取心肌图像的扫描而获得的信息，例如冠状动脉造影CT图像数据，心肌造影CT图像数据等中获取血流信息，而不增加获取血流信息的扫描。因此，心肌灌注图像可以在较短的时间内产生，同时因扫描次数减少而减少受检者的X射线照射时期以及造影剂的注入量。

此外，在例行检查中按照常规已经不可能的因CT的心肌灌注检查变得可用，所以本发明允许用户在心脏病的紧急情况下，通过仅CT检查快速地确定病人治疗策略。

注意，使用上述实施方案，血流图像已经通过仅从心肌造影CT图像数据中减去心肌的CT值来产生，但是血流图像可能通过从心肌造影CT图像数据中减去通过加/减/乘/除关于心肌CT值的某个值而获得值，也就是从心肌的CT值中获得某个值来产生。

Claims (15)

1.一种X射线CT装置，用于放射X射线到受检者以便扫描受检者并且基于获得的投影数据重建受检者内的图像，包括：

图像产生单元，在连续注入造影剂的受检者心肌部分中造影剂的浓度可以认为恒定的状态下，基于投影数据产生图像；以及

血流图像产生单元，通过从由图像产生单元产生的图像的心肌区域部分中去除心肌组织的成分来产生血流图像。

2.根据权利要求1的X射线CT装置，还包括确定区域单元，用于确定由图像产生单元产生的图像的心肌区域部分，其中血流图像产生单元被配置以便从由确定区域单元确定的心肌区域部分中去除心肌组织的成分。

3.根据权利要求1的X射线CT装置，其中图像产生单元被配置以便通过从心肌区域部分的CT图像中减去相当于心肌的CT值来产生血流图像。

4.根据权利要求1的X射线CT装置，还包括显示处理单元，当执行至少灰度转换处理和色调转换处理时，基于与由造影剂造影的心肌部分相对应的值和与心肌相对应的值来设置窗位的值。

5.根据权利要求1的X射线CT装置，还包括显示处理单元，当执行至少灰度转换处理和色调转换处理时设置窗位的值，以便强调具有与由造影剂造影的心肌部分相对应的值和与心肌相对应的值之间的值的像素。

6.一种X射线CT装置，包括：

造影剂注射器，将造影剂连续注入到受检者中并且获得受检者心肌部分中造影剂的浓度可以认为恒定的状态；

图像收集单元，在心肌部分中造影剂的浓度可以认为恒定的期间与心电图同步地收集造影CT图像；以及

血流图像产生单元，通过从心肌部分的造影CT图像数据中减去心肌的CT值来产生血流图像。

7.根据权利要求6的X射线CT装置，其中血流图像代表心肌中的血流速率。

8.根据权利要求6的X射线CT装置，还包括切片厚度加法器单元，通过将造影CT图像数据相邻切片之间的造影CT值相加来减小切片方向上造影CT图像数据的分辨率。

9.根据权利要求6的X射线CT装置，还包括矩阵减化单元，通过使造影CT图像数据的造影CT值经受相加和平均来减小分辨率以减小矩阵大小。

10.根据权利要求6的X射线CT装置，其中血流图像产生单元被配置，以便如果冠状动脉的造影剂浓度的时间变化率可以认为恒定，基于冠状动脉的造影剂浓度的时间变化率获得校正系数，并且因获得的校正系数校正血流图像的CT值。

11.根据权利要求6的X射线CT装置，还包括倾斜横截面转换单元，通过转换血流图像的横截面产生任意横截面中的横截面图像。

12.根据权利要求8的X射线CT装置，还包括图像合成单元，合成并重叠从具有减小分辨率的造影CT图像数据中产生的血流图像和具有减小之前分辨率的造影CT图像数据，以便通过调节两幅图像的任意值例如透明度在屏幕上相同位置处显示。

13.根据权利要求9的X射线CT装置，还包括图像合成单元，合成并重叠从具有减小分辨率的造影CT图像数据中产生的血流图像和具有减小之前分辨率的造影CT图像数据，以便通过调节两幅图像的任意值例如透明度在屏幕上相同位置处显示。

14.一种心肌灌注图像产生系统，包括：

图像获取单元，在连续注入造影剂的受检者的心肌部分中造影剂的浓度可以认为恒定的状态下获取图像；以及

血流图像产生单元，通过从由图像获取单元获取的图像的心肌区域部分中去除心肌组织的成分来产生血流图像。

15.一种心肌灌注图像产生系统，包括：

图像获取单元，在受检者心肌部分中造影剂的浓度可以认为恒定的时期中获取与心电图同步收集的造影CT图像数据；以及

血流图像产生单元，通过从由图像获取单元获取的造影CT图像数据中减去心肌的CT值来产生血流图像。

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