JP2003164445A - 冠動脈イメージング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 心臓の拍動によらず、冠動脈の高品質なＣＴ
断層像が得られることを課題とする。 【解決手段】 心臓のスキャンと共に検出された心電波
形に基づき所定心位相のスキャンデータを抽出して冠動
脈のＣＴ断層像を再構成する冠動脈イメージング方法に
おいて、心臓のスライス面（ｚ１〜ｚ３）毎に複数心位
相（α１〜α３）のＣＴ断層像を再構成して画面に配列
表示するステップと、表示配列中の少なくとも一つの冠
動脈ＣＴ断層像（例えば配列ｚ２，α２の冠動脈Ａ１）
を選択するステップと、該選択された冠動脈ＣＴ断層像
と同一又は類似の特徴を有する他の冠動脈ＣＴ断層像を
そのスライス面における前側及び又は後側のスライス面
（ｚ１，ｚ３等）の配列から抽出するステップと、選択
及び抽出された各冠動脈ＣＴ断層像（例えば配列ｚ２，
α２のＡ１，配列ｚ１，α１のＡ１，配列ｚ３，α３の
Ａ１）を所定フォーマットで画面に表示するステップと
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冠動脈イメージング
方法及び装置に関し、更に詳しくは、心臓のスキャンと
共に検出された心電波形に基づき所定心位相（好ましく
は、心臓の動きの少ない状態）のスキャンデータを抽出
して冠動脈のＣＴ断層像を再構成する冠動脈イメージン
グ方法及び装置に関する。

【０００２】冠動脈（冠状動脈）は、心臓の表面にあっ
て、かつ心臓の動きと共に移動するため、冠動脈のＣＴ
断層像には移動に起因するアーチファクト（偽像）が生
じ易く、このため、より高品質な冠動脈ＣＴ断層像の提
供が望まれている。

【０００３】

【従来の技術】図９〜図１１は従来技術を説明する図
（１）〜（３）であり、そのうちの図９（Ａ）には典型
的な心電波形(心電図）を示す。図において、今、心拍
数が７５／分であるとすると、その心拍周期は８００ｍ
ｓとなり、この期間内に図示の様な心電波形（Ｐ波、Ｑ
ＲＳ波，Ｔ波，Ｕ波）が現れる。

【０００４】図９（Ｂ）に上記心電波形に対応させた心
臓の動きの断面図を示す。図の（ａ）において、Ｐ波の
タイミングでは心房が興奮(収縮）することにより、大
静脈及び肺静脈からの血流が心室の側に流れ込む。図の
（ｂ）において、続くＱＲＳ波のタイミングでは前記心
房が興奮からさめると共に、心室が興奮（収縮)するこ
とにより、該心室に蓄えられた血流が大動脈及び肺動脈
の側に押し出される。図の（ｃ）において、続くＴ波の
タイミングでは前記心室が興奮からさめる。そして、続
くＵ波のタイミングでは、心臓の動きは最も緩やかなも
のとなっている。

【０００５】正常な心臓ではこのような心電波形（動
き）が略規則正しく繰り返される。但し、心臓が正常で
も、心拍数（１分当たりのＲ波信号の発生数）は被検体
の状態（体調）によっても様々であり、例えば心拍数が
１２０／分であるとすると、その心拍周期は５００ｍｓ
となり、この期間内に図示のようなＰ波〜Ｕ波が現れる
ことになる。

【０００６】図９（Ｃ）に上記心電波形に対応させた心
臓の外観図を示す。心臓の表面には、心筋に栄養を与え
るための冠動脈Ａ１，Ａ２が走っており、この血管部に
造影剤を注入してＸ線スキャン撮影を行い、冠動脈のＣ
Ｔ断層像を再構成することが行われる。

【０００７】従来、このような動く心臓（冠動脈）のＣ
Ｔ断層像を再構成する方法としては、所謂マルチセクタ
リコン（ＭＳＲ：Multi-Sector Reconstruction）方法
が知られている。この方法では、被検体（心臓）のスキ
ャンと同時に検出された心電波形に基づき所定心位相の
スキャンデータを抽出し、得られた各抽出データ（セク
タデータ）をリコンに必要な数だけ組み合わせること
で、冠動脈ＣＴ断層像を再構成する。

【０００８】これを図１０に従って具体的に説明する。
図において、Ｘ線管３１からのファンビームは被検体１
００を透過してＸ線検出器３３に一斉に入射し、対応す
る投影データｇ（Ｘ，θ）が得られる。ここで、ＸはＸ
線検出器のチャネル番号、θはビュー(投影）角を表
す。更に、ガントリ３５が回転した各ビュー角θで上記
同様のＸ線撮影を行い、こうしてガントリ１回転分の投
影データを収集・蓄積する。また同時に、アキシャル／
ヘリカルスキャン方式に従って撮影テーブル２０を被検
体体軸ＣＬｂの方向に間欠的／連続的に移動させ、こう
して、被検体１００の所要領域についての全投影データ
を収集・蓄積する。

【０００９】図中、スキャンＳ１〜Ｓ６はガントリ３５
の周回数を表しており、このうちの実線はビュー角０°
〜１８０°（紙面手前側）、破線はビュー角１８０°〜
３６０°（紙面裏側）の各スキャン軌跡を表す。各スラ
イス位置のＣＴ断層像を再構成するための再構成用デー
タｈ（Ｘ，θ）は、上記アキシャル／ヘリカルスキャン
によらず、得られた各投影データｇ（Ｘ，θ）から直接
的に又はデータ補間処理等により間接的に得られる。以
下、このような再構成用データｈ（Ｘ，θ）を投影デー
タｈ（Ｘ，θ）とも呼ぶ。

【００１０】今、ガントリ３５のスキャン速度＝０．５
ｓｅｃ／１回転とすると、スキャンＳ１〜Ｓ６でガント
リ６回転分の投影データｇ（Ｘ，θ）が蓄積される。こ
れと同時に、別途心電計（不図示）により計測した心電
波形が投影データｇ（Ｘ，θ）と時間的に関係つけられ
て記録され、該心電波形とスキャン読取との間では例え
ば図示のような位相関係にあったとする。

【００１１】従来のマルチセクタリコン方法では、まず
信号Ｒ１から所定時間αを経過した時点の所定時間β分
の投影データｈ１（Ｘ，θ）を抽出する。これを挿入図
（ａ）のビュー角θで示すと、最初の投影データｈ１
（Ｘ，θ）は、スキャンＳ２の略ビュー角π／２で始ま
って略ビュー角πで終了する。

【００１２】ところで、所謂ハーフリコン方式では、心
臓のある１スライス面について、少なくともビュー角１
８０°分の投影データｈ（Ｘ，θ）が必要であるが、こ
れをガントリ１回転分（１心拍分）のスキャンデータで
はカバーできない場合には、連続する２回転分（２心拍
分）又はそれ以降から夫々に抽出した部分投影データ
（セクタデータ）を繋ぎ合わせることで、１スライス面
分のＣＴ断層像を再構成する。

【００１３】挿入図（ｂ）に２回目の投影データｈ２
（Ｘ，θ）とビュー角θの関係を示す。２つ目の投影デ
ータｈ２（Ｘ，θ）は、スキャンＳ３の略ビュー角１１
π／６で始まってスキャンＳ４の略ビュー角π／３で終
了している。従って、この例では、これら２つの投影デ
ータｈ１（Ｘ，θ），ｈ２（Ｘ，θ）を繋ぎ合わせるこ
とで、心臓（冠動脈）の比較的動きの少ないＵ期のＣＴ
断層像を再構成できる。

【００１４】図１１に心臓の動きの断面図とそのＣＴ断
層像との関係を示す。図１１（Ａ）において、今、体軸
方向座標ｚ１のスライス面の画像を再構成するとする。
図１１（Ｂ）にそのＣＴ断層像を示す。該図１１の
（ａ），（ｂ）において、心電波形のＰ期及びＱＲＳ期
では心臓（心房，心室）が大きく動いているため、この
動きによるアーチファクト（偽像）が発生する。図の
（ａ）の点線は、右心室の動きが大きかったため、右心
室にアーチファクトが生じた状態を示している。図の
（ｂ）では、右心室及び左心室の動きが大きかったた
め、両者共にアーチファクトが生じている。このため、
通常は、この状態（心位相）のＣＴ断層像は再構成され
ず、従来は、動きの比較的緩やかなＵ期のＣＴ断層像を
再構成することが行われる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のよ
うにＰ波信号から単一位相αの投影データを抽出して再
構成する方法であると、Ｕ期の心臓は必ずしも静止して
いるわけではないため、例えば図１１（Ｂ）の（ｃ）に
示す如く、あるスライス面ｚ１では、たまたま冠動脈Ａ
１については良質に再構成できたが、冠動脈Ａ２につい
ては左心室（血管部）の動き（移動）によるアーチファ
クトが生じている。またスライス面ｚ２では、たまたま
冠動脈Ａ２については良質に再構成できたが、冠動脈Ａ
１については右心室（血管部）の動き（移動）によるア
ーチファクトが生じている。このため、従来は、冠動脈
の全体にわたって診断に有用なＣＴ断層像を得ることが
困難であった。

【００１６】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなさ
れたもので、その目的とする所は、心臓の拍動によら
ず、冠動脈の高品質なＣＴ断層像が得られる冠動脈イメ
ージング方法及び装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題は例えば図１
の構成により解決される。即ち、本発明（１）の冠動脈
イメージング方法は、心臓のスキャンと共に検出された
心電波形に基づき所定心位相のスキャンデータを抽出し
て冠動脈のＣＴ断層像を再構成する冠動脈イメージング
方法において、心臓のスライス面（ｚ１〜ｚ３等）毎に
複数心位相（α１〜α３等）のＣＴ断層像を再構成して
画面に配列表示するステップと、該表示配列中の少なく
とも一つの冠動脈ＣＴ断層像（例えば配列ｚ２，α２の
冠動脈Ａ１）を選択するステップと、該選択された冠動
脈ＣＴ断層像と同一又は類似の特徴を有する他の冠動脈
ＣＴ断層像をそのスライス面における前側及び又は後側
のスライス面（ｚ１，ｚ３等）の配列から抽出するステ
ップと、前記選択及び抽出された各冠動脈ＣＴ断層像
（例えば配列ｚ２，α２のＡ１，配列ｚ１，α１のＡ
１，配列ｚ３，α３のＡ１等）を所定フォーマットで画
面に表示するステップとを備えるものである。

【００１８】本発明（１）によれば、心臓のスライス面
毎に複数心位相（好ましくは心臓の動きの少ないＵ期の
複数心位相）のＣＴ断層像を再構成するので、いずれか
の心位相α１〜α３等でアーチファクトの少ない冠動脈
ＣＴ断層像が得られる確率が高い。また、一つの良質な
冠動脈ＣＴ断層像を選択すれば、その前後スライス面よ
り同一又は類似の特徴を有する良質の冠動脈ＣＴ断層像
が抽出されるため、冠動脈の全長にわたって良質なＣＴ
断層像が得られる。このとき，各心位相α１〜α３等が
共に心臓のＵ期の状態に含まれるよう選択されていれ
ば、心位相α２の冠動脈ＣＴ断層像と心位相α１又はα
３冠動脈ＣＴ断層像とを組み合わせても診断上の支障は
生じない。

【００１９】本発明（２）では、上記本発明（１）にお
いて、前記選択及び抽出された各冠動脈ＣＴ断層像をス
ライス方向の平面に並べて配列表示する。従って、冠動
脈の全長にわたる各２次元ＣＴ断層像を良質に提供でき
る。勿論、これらをＸ線用フィルムにも容易に出力（プ
リント）できる。また、上記に従って、まず冠動脈Ａ１
をイメージングし、次に冠動脈Ａ２をイメージングし
て、これらを同一画面に合成して表示（又はフィルムに
出力）することが容易に行える。

【００２０】本発明（３）では、上記本発明（１）にお
いて、前記選択及び抽出された各冠動脈ＣＴ断層像の重
心を合わせて画面に３次元表示する。従って、冠動脈Ａ
１，Ａ２の全長にわたる３次元ＣＴ断層像を良質に提供
できる。

【００２１】本発明（４）では、上記本発明（１）にお
いて、冠動脈ＣＴ断層像の選択はオペレータの判断によ
るマニュアル操作で行われる。従って、オペレータの判
断により良質な冠動脈ＣＴ断層像を容易に選択できる。

【００２２】本発明（５）では、上記本発明（１）にお
いて、複数心位相は心臓の動きの少ないＵ期の範囲内で
選択される。従って、良質な冠動脈ＣＴ断層像が得られ
る機会が大きい。また、異なる心位相の冠動脈ＣＴ断層
像間でも断層像の類似性が高い。

【００２３】本発明（６）では、上記本発明（１）にお
いて、冠動脈ＣＴ断層像についての特徴は、冠動脈ＣＴ
断層像を構成する各ＣＴ画素を所定のＣＴ閾値で２値化
して得た２値画像についての平面視形状的な特徴であ
る。従って、選択された冠動脈ＣＴ断層像と同一又は類
似の特徴を有する他の冠動脈ＣＴ断層像をコンピュータ
処理により容易かつ高い信頼性で検索できる。

【００２４】本発明（７）のコンピュータ診断装置は、
心臓のスキャンと共に検出された心電波形に基づき所定
心位相のスキャンデータを抽出して冠動脈のＣＴ断層像
を再構成するコンピュータ診断装置において、心臓のス
ライス面毎に複数心位相のＣＴ断層像を再構成して画面
に配列表示する再構成手段と、該表示配列中で選択され
た少なくとも一つの冠動脈ＣＴ断層像につきその重心位
置を含む幾何学的な特徴データを抽出する特徴抽出手段
と、該抽出された特徴データに基づき同一又は類似の特
徴を有する他の冠動脈ＣＴ断層像をその前側及び又は後
側のスライス面の配列から抽出する抽出手段と、前記選
択及び抽出された各冠動脈ＣＴ断層像を所定フォーマッ
トで画面に表示する描画手段とを備えるものである。

【００２５】本発明（７）では、選択された冠動脈ＣＴ
断層像の幾何学的（平面視形状的）な特徴データを抽出
して、比較する構成により、他の同一又は類似の特徴を
有する冠動脈ＣＴ断層像を能率よく高い信頼性で抽出で
きる。なお、この幾何学的な特徴データには、冠動脈Ａ
１とＡ２を区別できるように心臓（心房，心室）との位
置関係を表すデータも含まれる。

【００２６】本発明（８）では、上記本発明（７）にお
いて、再構成手段は、心電波形中のＲ波信号を基準とし
て、該Ｒ波信号から異なる複数心位相（α１〜α３等）
のＣＴ断層像を再構成する。従って、各心位相を高い信
頼性で検出できる。

【００２７】本発明（９）では、上記本発明（７）にお
いて、再構成手段は、一つの冠動脈ＣＴ断層像の再構成
に必要なスキャンデータを複数心拍に分けて抽出する。
従って、心拍数が大きい状態でも、各スライス面のＣＴ
断層像再構成に必要なスキャンデータを確実に収集でき
る。

【００２８】本発明（１０）では、上記本発明（７）に
おいて、再構成手段は、複数心位相を心臓の動きの少な
いＵ期の範囲内で選択する。

【００２９】本発明（１１）では、上記本発明（７）に
おいて、特徴抽出手段は、表示画面上で指定されたＣＴ
画素と同一又は類似のＣＴ値を有する各ＣＴ画素を抽出
すると共に、前記指定画素からの連続領域拡大法により
周囲からセグメンテーションされた冠動脈の２値画像に
基づき幾何学的な特徴データを抽出する。

【００３０】本発明（１１）によれば、指定されたＣＴ
画素と同一又は類似のＣＴ値を有する各ＣＴ画素を抽出
する構成により、動きのアーチファクトによって劣化し
てしまった部分のＣＴ画素を容易に排除できる。更に、
指定画素からの連続領域拡大法により１つの冠動脈領域
を周囲からセグメンテーションする構成により、良質な
血管断面は本来の円環状をなしているが、アーチファク
トを含んでいたような血管断面はもはや本来の円環状を
なさない。従って、良質の冠動脈ＣＴ断層像を抽出する
ための幾何学的な特徴データが容易に得られる。

【００３１】本発明（１２）では、上記本発明（１１）
において、幾何学的な特徴データは、冠動脈血管壁の円
形度の情報を含むものである。一般に、良質な血管断面
は血管壁の円形度（真円に近い状態を表す比率）が高
い。また、円形度が高いからこそ、そのもとのＣＴ断層
像には全血管壁の医療用情報が欠落せずに残されている
ものと考えられる。従って、本発明（１２）によれば、
円形度情報の比較により、比較的簡単な処理で良質な冠
動脈ＣＴ断層像を高速に検索し，抽出できる。なお、単
に２つの冠動脈２値画像をパターンマッチングすること
で、所定以上の一致度が得られるものを抽出しても良
い。

【００３２】本発明（１３）では、上記本発明（７）に
おいて、描画手段は、選択及び抽出された各冠動脈ＣＴ
断層像をスライス方向の平面に並べて配列表示する。

【００３３】本発明（１４）では、上記本発明（７）に
おいて、描画手段は、選択及び抽出された各冠動脈ＣＴ
断層像の重心を合わせて画面に３次元表示する。

【００３４】本発明（１５）では、上記本発明（７）に
おいて、被検体体軸の回りに回転するガントリであっ
て、被検体を挟んで相対向するＸ線管とＸ線検出器とを
具備するもの、を備えるものである。本発明はＸ線ＣＴ
装置に適用して好適なるものである。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
好適なる実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通
して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。

【００３６】図２は実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の要
部構成図で、本発明のＸ線ＣＴ装置への適用例を示すも
のである。この装置は、Ｘ線ファンビームＸＬＦＢによ
り被検体１００のスキャン読取を行う走査ガントリ部３
０と、被検体１００を載せて体軸ＣＬｂの方向に移動さ
せる撮影テーブル２０と、上記各部３０，２０の遠隔制
御を行うと共に、Ｘ線撮影技師が操作をする操作コンソ
ール部１０とを備える。

【００３７】走査ガントリ部３０において、３１は回転
陽極型のＸ線管、３１ＡはＸ線制御部、３２はＸ線スラ
イス幅の制限を行うコリメータ、３２Ａはコリメータ制
御部、３３はチャネルＣＨ方向に並ぶ多数（ｎ＝１００
０程度）のＸ線検出素子が体軸ＣＬｂの方向の例えば４
列Ｌ１〜Ｌ４に配列されているＸ線検出器、３４はＸ線
検出器３３の検出信号に基づき被検体の投影データｇ₁
（Ｘ，θ）〜ｇ₄（Ｘ，θ）を生成し、収集するデータ
収集部、３５は上記Ｘ線撮影系を体軸の回りに回転可能
に支持するガントリ、３５Ａはガントリ３５の回転制御
部である。

【００３８】操作コンソール部１０において、１１はＸ
線ＣＴ装置の主制御・処理（スキャン制御，本発明によ
る冠動脈イメージング処理等）を行う中央処理装置、１
１ａはそのＣＰＵ、１１ｂはＣＰＵ１１ａが使用するＲ
ＡＭ，ＲＯＭ等からなる主メモリ（ＭＭ）、１２はキー
ボードやマウス等を含む指令やデータの入力装置、１３
はスキャン計画情報やＣＴ断層像等を表示するための表
示装置（ＣＲＴ）、１４はＣＰＵ１１ａと走査ガントリ
部３０及び撮影テーブル２０との間で各種制御信号ＣＳ
やモニタ信号ＭＳ等のやり取りを行う制御インタフェー
ス、１５はデータ収集部３４からの投影データを一時的
に蓄積するデータ収集バッファ、１６はデータ収集バッ
ファ１５からの投影データを蓄積・格納すると共に、Ｘ
線ＣＴ装置の運用に必要な各種アプリケーションプログ
ラムや各種演算／補正用のデータファイル等を格納して
いる二次記憶装置（ハードディスク装置等）である。

【００３９】Ｘ線撮影の動作を概説すると、Ｘ線管３１
からのＸ線ファンビームＸＬＦＢは被検体１００を透過
してＸ線検出器３３の検出器列Ｌ１〜Ｌ４に一斉に入射
する。データ収集部３４はＸ線検出器３３の各検出列出
力に対応する投影データｇ₁（Ｘ，θ）〜ｇ₄（Ｘ，θ）
を生成し、これらをデータ収集バッファ１５に格納す
る。ここで、Ｘは検出器のチャネル番号、θは投影（ビ
ュー）角を表す。更に、走査ガントリ３５が僅かに回転
した各ビュー角θで上記同様のＸ線投影を行い、こうし
て走査ガントリ１回転分の投影データを収集・蓄積す
る。

【００４０】また同時に、アキシャル／ヘリカルスキャ
ン方式に従って撮影テーブル２０を体軸ＣＬｂの方向に
間欠的／連続的に移動させ、こうして被検体の所要撮影
領域についての全投影データを収集・蓄積し、これらを
二次記憶装置１６に格納する。そして、ＣＰＵ１１ａ
は、全スキャンの終了後、得られた投影データに基づき
被検体１００のＣＴ断層像を再構成し、これを表示装置
１３に表示する。

【００４１】更に、本発明による冠動脈のイメージング
処理を行う場合は、被検体１００に心電計４０を取り付
け、その検出信号（心電波形データ）を制御インタフェ
ース１４を介して装置内部に取り込み、これらを心臓部
位のスキャンデータと同期させた態様で二次記憶装置１
６に記録する。

【００４２】次に本発明による冠動脈イメージングの動
作を説明する。なお、上記本発明による各手段（再構成
手段，特徴抽出手段，抽出手段，描画手段等）は以下に
述べるＣＰＵ１１ａのプログラム実行により実現される
ものである。

【００４３】図３，図４は実施の形態による冠動脈撮影
処理のフローチャート（１），（２）である。図３にお
いて、好ましくは、事前に被検体１００のスカウトスキ
ャンを行った後、この処理に入力する。ステップＳ１１
では、続く被検体１００のアキシャル／ヘリカルスキャ
ンのためのスキャン計画画面を表示部１３に表示する。
ステップＳ１２では、Ｘ線撮影技師が、スキャン計画情
報を設定する。一例のスキャン計画情報は、 スキャンタイプ[Scan Type]＝ヘリカルスキャン 体軸上のスキャン開始位置[Start Loc]＝ｚ１ 体軸上のスキャン終了位置[End Loc]＝ｚ２ スキャン回数[NO.of Scan]＝１５（４列ディテクタ使用
の場合） スキャン幅[Thick]＝１ｍｍ（検出列当たり） スキャン時間[Sec]＝０．５秒／ガントリ１回転 Ｘ線管の管電圧[kV]＝１２０ｋＶ Ｘ線管の管電流[mA]＝２８０ｍＡ である。

【００４４】ステップＳ１３では、技師が、リコン計画
情報を設定する。心臓（冠動脈）のＣＴイメージを得る
ための一例のリコン計画情報は、 再構成するスライス開始位置[Start Loc]＝Ｓ１００
(Ｓ:Superiorを表す) 再構成するスライス終了位置[End Loc]＝Ｉ５０（Ｉ:In
feriorを表す） スライス（イメージ）枚数[NO.of Images]＝１２枚 被検体のスライス厚[Thick]＝１ｍｍ 再構成アルゴリズム＝デフォルト イメージフィルタ＝デフォルト 再構成のマトリクスサイズ＝２５６画素 である。なお、もし必要なら、マルチセクタリコンに必
要なパラメータを設定する。

【００４５】ステップＳ１４では、設定確認ボタン「Ｃ
ＯＮＦＩＲＭ」の入力を待ち、やがて「ＣＯＮＦＩＲ
Ｍ」が入力されると、ステップＳ１５では上記設定され
たスキャンパラメータに従って被検体１００のスキャン
・読取制御を行う。ステップＳ１６では被検体１００の
心電波形データ及び投影データｇ₁（Ｘ，θ）〜ｇ
₄（Ｘ，θ）を収集し、これらの間の時間関係を保って
ディスク装置１６に蓄積・格納する。ステップＳ１７で
は所要の撮影領域についてのスキャン完了か否かを判別
し、完了でない場合はステップＳ１５に戻る。こうし
て、やがて、全スキャンを完了すると、図４に進み、以
下に述べる冠動脈のイメージング処理を行う。

【００４６】図４において、ステップＳ２１では心電波
形中の各Ｒ波信号から異なる複数心位相の投影データを
抽出し、複数のスライス面及び心位相の各ＣＴ断層像を
再構成する。これを図５のタイミングチャートを参照し
て具体的に説明する。この例では、心電波形中の連続す
る信号Ｒ１，Ｒ２から各所定心位相α１〜α３の合計６
組の投影データｈ１（Ｘ．θ），ｈ２（Ｘ．θ）を抽出
し、各心位相毎に前後の２組を組み合わせてスライス面
ｚ１のＣＴ断層を再構成し、次に信号Ｒ３，Ｒ４から各
所定心位相α１〜α３の合計６組の投影データｈ１
（Ｘ．θ），ｈ２（Ｘ．θ）を抽出し、各心位相毎に前
後の２組をを組み合わせてスライス面ｚ２の画像を再構
成する関係にある。このとき、各所定位相α１〜α３
は、図示の如く、心臓の動きの少ない略Ｕ期に属する３
つの異なる心位相からなっており、よって１スライス位
置あたり互いに心位相が僅かに異なる３つのＣＴ断層像
が再構成される。

【００４７】好ましくは、上記前後の各抽出データｈ１
（Ｘ．θ），ｈ２（Ｘ．θ）は、これらに対応するビュ
ー角間で角度のギャップや重複が生じないように抽出さ
れる。例えば抽出データｈ１（Ｘ．θ）がビュー角π／
２〜πから抽出されたとすると、抽出データｈ２（Ｘ．
θ）は前記ビュー角π／２〜πに接するようなビュー角
π〜３π／２（又はビュー角０〜π／２でも良い）から
抽出される。従って、ハーフリコンに必要な１８０°分
のスキャンデータを漏れなく重複なく効率よく抽出でき
る。

【００４８】なお、各心位相α１〜α３αで抽出した前
後のデータｈ１（Ｘ．θ），ｈ２（Ｘ．θ）がたまたま
互いのビュー角を接している場合は良いが、常にこうな
るとは限らない。そこで、データの抽出開始は、基本的
には各心位相α１〜α３のタイミングを目安にするが、
各抽出データのビュー角間で角度のギャップや重複が生
じる場合には、心位相α１〜α３のタイミングに対応す
る各ビュー角から可能な（Ｕ期を逸脱しない）範囲内で
データの抽出ビュー角を前後にずらしてデータを抽出し
ても良い。

【００４９】図４に戻り、ステップＳ２２では上記得ら
れた各ＣＴ断層像を作業用画面に配列表示する。これを
図６の作業用画面１３ａを参照して具体的に説明する。
ここでは、各スライス位置ｚ１〜ｚ４毎に３つの心位相
α１〜α３に対応するＣＴ断層像が配列表示されてい
る。ここで、冠動脈Ａ１は、配列（ｚ１，α１），（ｚ
２，α２），（ｚ３，α３），（ｚ４，α３）では比較
的良好に再構成されているが、それ以外の各配列では心
臓の動きに伴う冠動脈Ａ１の移動によるアーチファクト
が含まれており、診断に使用するのは適当ではない。一
方、冠動脈Ａ２は、配列（ｚ１，α３），（ｚ２，α
２），（ｚ３，α１），（ｚ４，α１）では比較的良好
に再構成されているが、それ以外の各配列では冠動脈Ａ
２の移動によるアーチファクトが含まれており、診断に
使用するのは適当ではない。実際の心臓の動きは、心臓
の上下及び左右について同一ではないので、このような
状況は頻繁に発生し得る。

【００５０】図４のステップＳ２３では技師により作業
画面１３ａ上のいづれかのＣＴ断層像が指定されるのを
待ち、やがて、指定（この例では目視良好な配列ｚ２，
α２上の冠動脈Ａ１をカーソルＣで指示）されると、ス
テップＳ２４では指定画素位置に対応する組織（この例
では血管組織）のＣＴ閾値で全ＣＴ断層像を２値化（即
ち、血管組織のＣＴ値と同一又は類似のＣＴ値を有する
ＣＴ画素を黒、それ以外のＣＴ画素を白の如く２値化）
し、得られた各２値画像をメモリ１１ｂのワークエリア
に格納する。図７（Ａ）に配列ｚ２，α２に対応する２
値画像の例を示す。ここでは、心臓（心筋）組織の画像
が消えており、血管組織の２値画像Ａ１，Ａ２が現れて
いる。他の配列についても同様である。

【００５１】図４のステップＳ２５では指定された２値
画像（冠動脈）の領域を公知の連続領域拡張（Region G
rowing）法等により周囲からセグメンテーション（区
分）する。これを図７（Ｂ）を参照して具体的に説明す
る。上記図６の表示画面１３Ａ上で配列ｚ２，α２の冠
動脈Ａ１が指定されたとすると、このことは図７（Ｂ）
のメモリ１１ｂにおける同配列ｚ２，α２の冠動脈２値
画像Ａ１を指定したことにもなる。ＣＰＵ１１ａは、指
定画素位置を開始点として、図示の如く、隣接するビッ
ト「１」(黒）の画素をらせん状に検出しながら、ビッ
ト「１」が連続する領域を拡大して行く。ここでは、こ
れを連続領域拡張（Region Growing）法と呼ぶ。こうし
て、アーチファクトの無かった冠動脈Ａ１については、
最終的にその血管壁について図示の如く円環状の２値画
像領域がセグメンテーションされる。

【００５２】なお、図７（Ｃ）にアーチファクトがあっ
た場合の２値画像（配列ｚ２，α３の冠動脈Ａ２）を示
す。この例ではアーチファクトの存在によって、ＣＴ値
が規定閾値から逸脱した部分の２値画像がビット「０」
(白）となったため、良好な円環状の２値画像領域が得
られていない。こうして、ＣＴ画像におけるアーチファ
クトの存在有無は、２値画像では円環形状（幾何形状）
の劣化として現れる。

【００５３】図４のステップＳ２６では血管領域の幾何
学的な特徴データを抽出する。図７（Ｂ）において、こ
の特徴データには、血管領域の重心Ｏの座標、血管壁を
構成する内壁輪郭Ｒ１及び外壁輪郭Ｒ２の各半径ｒ１，
ｒ２（又は血管壁Ａ１を代表するような真円Ｒ０の半径
ｒ０）、血管壁の円形度等が含まれる。

【００５４】今、血管壁Ａ１を代表するような真円Ｒ０
の半径をｒ０とすると、内壁輪郭Ｒ１の円形度は、半径
ｒ０と重心Ｏから各内壁画素に至る距離ｒ１との間の各
差分の３６０度分について求めた各２乗誤差の和の大き
さ(即ち、分散）で評価できる。該分散が大きければ、
真円Ｒ０から遠く、また分散が小さければ真円Ｒ０に近
い。外壁輪郭Ｒ２の円形度についても同様に評価でき
る。更に、画素の欠け(白部分）が多く、血管壁が円環
形状を為さないような状態も劣化として評価される．な
お、実際の冠動脈Ａ１が被検体体軸ＣＬｂと平行でない
ような部分では、該冠動脈Ａ１が斜め方向からスキャン
される結果、その血管部分の断面は幾分楕円形となる。
この場合は、必要なら上記真円Ｒ０に代えて、楕円を採
用しても良い。また、冠動脈Ａ１／Ａ２は、先に行くほ
ど細くなるため、これらを代表するような半径ｒ０も徐
々に小さくなる。

【００５５】図４のステップＳ２７では抽出された特徴
データに基づき前記指定されたＣＴ断層像を含むスライ
ス面の前側及び又は後側の各スライス面の各ＣＴ断層像
から同一又は類似の特徴データを有する冠動脈ＣＴ断層
像を抽出する。図６を参照するに、この例では、スライ
ス位置ｚ１では心位相α１の冠動脈Ａ１が抽出され、ま
たスライス位置ｚ３では心位相α３の冠動脈Ａ１が抽出
される。この場合に、幾何学的な特徴が互いに類似して
いる冠動脈Ａ１とＡ２とを取り違えないためには、冠動
脈と心臓（心房／心室）との間の相対位置関係が考慮さ
れる。

【００５６】図４のステップＳ２８では抽出された各冠
動脈ＣＴ断層層の重心を被検体体軸方向に重ねて３次元
描画する。これを図８を参照して具体的に説明する。冠
動脈Ａ１については、配列（ｚ１，α１），（ｚ２，α
２），（ｚ３，α２）等から抽出されており，これらの
重心Ｏを被検体体軸ＣＬ１の方向に重ねて３次元描画す
る。このとき、心臓（心房．心室）の部分については描
画しなくても良い。好ましくは、冠動脈Ａ２についても
上記同様の抽出処理を行った結果、この例では、冠動脈
Ａ２については、配列（ｚ１，α３），（ｚ２，α
２），（ｚ３，α１）等から抽出されており，これらの
重心Ｏを被検体体軸ＣＬ２の方向に重ねて３次元描画す
る。そして、図４のステップＳ２９では冠動脈を表示画
面１３ａに３Ｄ表示する。

【００５７】なお、図示しないが、抽出された各冠動脈
ＣＴ断層像を平面に並べて配列表示しても有効な診断用
画像が得られる。勿論、これらをＸ線用フィルムにも容
易に出力（プリント）できる。

【００５８】また、上記実施の形態では選択及び抽出さ
れた各冠動脈ＣＴ断層像の重心を合わせて画面に３次元
表示する場合を述べたが、これに限らない。例えば各ス
ライス面毎に選択及び抽出された各冠動脈ＣＴ断層像
を、夫々が画像再構成された位置（平面座標）のままで
体軸方向に重ね合わせて画面に３次元表示（描画）して
も良い。この場合の各冠動脈ＣＴ断層像は、実際にスキ
ャンされた時の心臓（冠動脈）と略同じ状態となるよう
に３次元表示される。

【００５９】また、上記実施の形態では冠動脈につき幾
何学的な特徴データを求めて比較をしたが、これに限ら
ない。例えば、各冠動脈の２値画像間でパターンマッチ
グ検査を行っても良い。この場合に、断面形状が互いに
類似している冠動脈Ａ１とＡ２とを取り違えないために
は、冠動脈と心臓（心房／心室）との間の相対位置関係
が考慮される。

【００６０】また、上記実施の形態では本発明のＸ線Ｃ
Ｔ装置への適用例を述べたが、これに限らない。例えば
磁気イメージング（ＭＲＩ）装置でも心電波形に同期し
たＭＲＩ検出による冠動脈ＣＴ断層像が得られるから、
本発明を適用可能である。

【００６１】また、上記本発明に好適なる実施の形態を
述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構
成、制御、処理及びこれらの組み合わせの様々な変更が
行えることは言うまでも無い。

【００６２】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、心臓の
拍動によらず、冠動脈の高品質なＣＴ断層像が得られる
ため、この種のコンピュータ診断装置の機能及び信頼性
の向上に寄与するところが極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明する図である。

【図２】実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の要部構成図で
ある。

【図３】実施の形態による冠動脈撮影処理のフローチャ
ート（１）である。

【図４】実施の形態による冠動脈撮影処理のフローチャ
ート（２）である。

【図５】実施の形態によるマルチセクタリコン処理のタ
イミングチャートである。

【図６】実施の形態による冠動脈再構成処理のイメージ
図（１）である。

【図７】実施の形態による冠動脈再構成処理のイメージ
図（２）である。

【図８】実施の形態による冠動脈再構成処理のイメージ
図（３）である。

【図９】従来技術を説明する図（１）である。

【図１０】従来技術を説明する図（２）である。

【図１１】従来技術を説明する図（３）である。

【符号の説明】

１１ 中央処理装置 １１ａ ＣＰＵ １１ｂ 主メモリ（ＭＭ） １２ 入力装置 １３ 表示装置（ＣＲＴ） １４ 制御インタフェース １５ データ収集バッファ １６ 二次記憶装置 ２０ 撮影テーブル ３０ 走査ガントリ部 ３１ Ｘ線管 ３２ コリメータ ３３ Ｘ線検出器 ３４ データ収集部 ３５ ガントリ ４０ 心電計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 公祐 東京都日野市旭が丘４丁目７番地の127 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 内 Ｆターム(参考） 4C093 AA22 CA01 CA13 DA02 FA33 FA35 FA42 FA47 FC25 FE13 FF35 FF42

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 心臓のスキャンと共に検出された心電波
   形に基づき所定心位相のスキャンデータを抽出して冠動
   脈のＣＴ断層像を再構成する冠動脈イメージング方法に
   おいて、 心臓のスライス面毎に複数心位相のＣＴ断層像を再構成
   して画面に配列表示するステップと、 該表示配列中の少なくとも一つの冠動脈ＣＴ断層像を選
   択するステップと、 該選択された冠動脈ＣＴ断層像と同一又は類似の特徴を
   有する他の冠動脈ＣＴ断層像をそのスライス面における
   前側及び又は後側のスライス面の配列から抽出するステ
   ップと、 前記選択及び抽出された各冠動脈ＣＴ断層像を所定フォ
   ーマットで画面に表示するステップとを備えることを特
   徴とする冠動脈イメージング方法。
2. 【請求項２】 前記選択及び抽出された各冠動脈ＣＴ断
   層像をスライス方向の平面に並べて配列表示することを
   特徴とする請求項１に記載の冠動脈イメージング方法。
3. 【請求項３】 前記選択及び抽出された各冠動脈ＣＴ断
   層像の重心を合わせて画面に３次元表示することを特徴
   とする請求項１に記載の冠動脈イメージング方法。
4. 【請求項４】 冠動脈ＣＴ断層像の選択はオペレータの
   判断によるマニュアル操作で行われることを特徴とする
   請求項１に記載の冠動脈イメージング方法。
5. 【請求項５】 複数心位相は心臓の動きの少ないＵ期の
   範囲内で選択されることを特徴とする請求項１に記載の
   冠動脈イメージング方法。
6. 【請求項６】 冠動脈ＣＴ断層像についての特徴は、冠
   動脈ＣＴ断層像を構成する各ＣＴ画素を所定のＣＴ閾値
   で２値化して得た２値画像についての平面視形状的な特
   徴であることを特徴とする請求項１に記載の冠動脈イメ
   ージング方法。
7. 【請求項７】 心臓のスキャンと共に検出された心電波
   形に基づき所定心位相のスキャンデータを抽出して冠動
   脈のＣＴ断層像を再構成するコンピュータ診断装置にお
   いて、 心臓のスライス面毎に複数心位相のＣＴ断層像を再構成
   して画面に配列表示する再構成手段と、 該表示配列中で選択された少なくとも一つの冠動脈ＣＴ
   断層像につきその重心位置を含む幾何学的な特徴データ
   を抽出する特徴抽出手段と、 該抽出された特徴データに基づき同一又は類似の特徴を
   有する他の冠動脈ＣＴ断層像をその前側及び又は後側の
   スライス面の配列から抽出する抽出手段と、 前記選択及び抽出された各冠動脈ＣＴ断層像を所定フォ
   ーマットで画面に表示する描画手段とを備えることを特
   徴とするコンピュータ診断装置。
8. 【請求項８】 再構成手段は、心電波形中のＲ波信号を
   基準として、該Ｒ波信号から異なる複数心位相のＣＴ断
   層像を再構成することを特徴とする請求項７に記載のコ
   ンピュータ診断装置。
9. 【請求項９】 再構成手段は、一つの冠動脈ＣＴ断層像
   の再構成に必要なスキャンデータを複数心拍に分けて抽
   出することを特徴とする請求項７に記載のコンピュータ
   診断装置。
10. 【請求項１０】 再構成手段は、複数心位相を心臓の動
    きの少ないＵ期の範囲内で選択することを特徴とする請
    求項７に記載のコンピュータ診断装置。
11. 【請求項１１】 特徴抽出手段は、表示画面上で指定さ
    れたＣＴ画素と同一又は類似のＣＴ値を有する各ＣＴ画
    素を抽出すると共に、前記指定画素からの連続領域拡大
    法により周囲からセグメンテーションされた冠動脈の２
    値画像に基づき幾何学的な特徴データを抽出することを
    特徴とする請求項７に記載のコンピュータ診断装置。
12. 【請求項１２】 幾何学的な特徴データは、冠動脈血管
    壁の円形度の情報を含むことを特徴とする請求項１１に
    記載のコンピュータ診断装置。
13. 【請求項１３】 描画手段は、選択及び抽出された各冠
    動脈ＣＴ断層像をスライス方向の平面に並べて配列表示
    することを特徴とする請求項７に記載のコンピュータ診
    断装置。
14. 【請求項１４】 描画手段は、選択及び抽出された各冠
    動脈ＣＴ断層像の重心を合わせて画面に３次元表示する
    ことを特徴とする請求項７に記載のコンピュータ診断装
    置。
15. 【請求項１５】 被検体体軸の回りに回転するガントリ
    であって、被検体を挟んで相対向するＸ線管とＸ線検出
    器とを具備するもの、を備えることを特徴とする請求項
    ７に記載のコンピュータ診断装置。