JP2003190148A - Method and device for operating index related to local hemokinesis - Google Patents
Method and device for operating index related to local hemokinesisInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、脳組織等の局所血
流動態に関するインデックスの演算方法及び演算装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an index calculation method and calculation apparatus for local blood flow dynamics of brain tissue and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】X線CT検査では、単純CT像から形態
情報を、また造影CTによるダイナミックスキャンで病
巣の周りの血流の動態情報をそれぞれ視覚情報として得
ることができる。近年、マルチスライスCTによる高速
スキャンが可能になり益々造影CTのダイナミックスキ
ャンの活用範囲が拡大していくものと考えられる。2. Description of the Related Art In an X-ray CT examination, morphological information can be obtained from a simple CT image, and dynamic information of blood flow around a lesion can be obtained as visual information by a dynamic scan by contrast CT. It is considered that in recent years, high-speed scanning by multi-slice CT has become possible, and the range of application of dynamic scanning of contrast CT is expanding more and more.
【0003】その一つの方向性として、脳組織内の毛細
血管の血流動態に関するインデックスを演算するための
CBPスタディと呼ばれる方法がある。CBPスタディ
では、組織内の局所的な血流動態、つまり局所組織内の
毛細血管を通過する血流の動態を定量的に表すCBP、
CBV、MTT、Err等のインデックスを求め、また
これらインデックスのマップを出力する。As one of the directions, there is a method called CBP study for calculating an index relating to blood flow dynamics of capillaries in brain tissue. In the CBP study, CBP that quantitatively shows the local blood flow dynamics in the tissue, that is, the dynamics of blood flow passing through capillaries in the local tissue,
Indexes such as CBV, MTT, and Err are obtained, and a map of these indexes is output.
【0004】CBPは、脳組織の毛細血管内の単位体積
及び単位時間あたりの血流量[ml/100ml/min]を表
し、CBVは、脳組織内の単位体積あたりの血液量[ml
/100ml]、MTTは毛細血管の血液平均通過時間
[秒]を表し、Errは伝達関数を近似する際の残差の
総和又は残差の2乗和の平方根を表している。[0004] CBP represents the blood volume per unit volume and unit time in the capillaries of brain tissue [ml / 100 ml / min], and CBV represents the blood volume per unit volume in brain tissue [ml].
/ 100 ml], MTT represents the average blood transit time [seconds] of the capillaries, and Err represents the sum of the residuals when the transfer function is approximated or the square root of the squared sum of the residuals.
【0005】これら脳組織中の毛細血管の血流動態を定
量的に表しているインデックスCBP、CBV、MTT
は、脳虚血卒中が発症してからの経過時間情報とととも
に、虚血性脳血管障害の病体鑑別、毛細血管の拡大の有
無、血流速などの評価のための有益な情報として期待さ
れている。例えば、一般に虚血性の脳血管障害では、提
供する動脈の血圧が低下し、その血管内の血流速の低下
が見られる。その結果、CBVは一定でも、MTTが延
長し、CBPは低下する。また、脳梗塞超急性期では、
血圧低下による血流速の低下を補うために、毛細血管を
拡張させ、血流速を増加させることにより、血流量CB
Pの低下を抑制しようとする働き(オートレギュレーシ
ョン)がある。従って、MTTが延長することにより、
CBPが低下しても、CBVが増加していれば、毛細血
管の再開通の可能性を示唆する情報となる。Indexes CBP, CBV and MTT which quantitatively represent the blood flow dynamics of capillaries in these brain tissues.
Is expected to be useful information for evaluating the ischemic cerebral vascular disease pathology, the presence or absence of capillary expansion, and blood flow velocity, as well as information on the time elapsed since the onset of cerebral ischemic stroke. There is. For example, generally in ischemic cerebrovascular accidents, the blood pressure of the provided artery is lowered, and the blood flow velocity in the blood vessel is reduced. As a result, even if CBV is constant, MTT is extended and CBP is lowered. Also, in the hyperacute phase of cerebral infarction,
The blood flow CB is increased by expanding the capillaries and increasing the blood flow rate to compensate for the decrease in blood flow rate due to the decrease in blood pressure.
It has a function of trying to suppress the decrease of P (auto regulation). Therefore, by extending MTT,
Even if CBP is lowered, if CBV is increased, it is information that suggests the possibility of recanalization of capillaries.
【0006】CBPスタディではトレーサーとして脳血
管透過性を持たない造影剤、例えばヨード造影剤が使用
される。ヨード造影剤は例えばインジェクターにより肘
静脈から注入される。インジェクターにより静注された
ヨード造影剤は、心臓、肺を経由して、脳動脈へ流れ込
む。そして、造影剤は、脳動脈から、脳組織内の毛細血
管を経て、脳静脈へと流れ出ていく。このとき、ヨード
造影剤は正常な脳組織内の毛細血管では血管外へ漏れ出
ることなく通過する。図1はこの様子を模式的に示して
いる。In the CBP study, a contrast agent having no cerebrovascular permeability such as an iodine contrast agent is used as a tracer. The iodine contrast agent is injected from the cubital vein by an injector, for example. The iodine contrast agent injected intravenously by the injector flows into the cerebral artery via the heart and lungs. Then, the contrast medium flows out from the cerebral artery to the cerebral vein through the capillaries in the brain tissue. At this time, the iodine contrast agent passes through the capillaries in the normal brain tissue without leaking out of the blood vessels. FIG. 1 schematically shows this state.
【0007】造影剤の通過の様子をダイナミックCTで
撮影して、その連続画像から、脳動脈上の画素の時間濃
度曲線Ca(t)、脳組織(毛細血管)上の画素の時間
濃度曲線Ci(t)、脳静脈上の画素の時間濃度曲線C
sss(t)をそれぞれ測定する。The state of passage of the contrast agent is photographed by dynamic CT, and the time-density curve Ca (t) of the pixel on the cerebral artery and the time-density curve Ci of the pixel on the brain tissue (capillary blood vessel) are obtained from the consecutive images. (T), time-density curve C of pixels on the cerebral vein
Each sss (t) is measured.
【0008】ここで、CBPスタディでは、脳動脈の濃
度時間曲線Ca(t)と脳組織の濃度時間曲線Ci
(t)との間で成り立つ理想的な関係を解析モデルとし
ている。脳組織に入る直前の血管から造影剤を注入した
場合、脳組織の単位体積(1画素)内の時間濃度曲線は
立ち上がりが垂直で、しばらくは一定の値を維持し、そ
の後、急勾配で立ち下がる形になる。これを矩形関数で
近似する(box−MTF法:box−Modulat
ion Transfer Function met
hod)。Here, in the CBP study, the concentration time curve Ca (t) of the cerebral artery and the concentration time curve Ci of the brain tissue are shown.
The ideal relationship that holds with (t) is used as the analytical model. When a contrast medium is injected from a blood vessel immediately before entering the brain tissue, the time-density curve within a unit volume (1 pixel) of the brain tissue has a vertical rising edge, maintains a constant value for a while, and then rises steeply. It goes down. This is approximated by a rectangular function (box-MTF method: box-Modulat
Ion Transfer Function met
hod).
【0009】つまり、脳動脈の時間濃度曲線Ca(t)
を入力関数、脳組織の時間濃度曲線Ci(t)を出力関
数として、入力関数と出力関数との間の伝達関数を矩形
関数で近似する。伝達関数は、トレーサーが毛細血管を
通過する過程を表している。That is, the time concentration curve Ca (t) of the cerebral artery
Is an input function and the time-concentration curve Ci (t) of the brain tissue is an output function, and the transfer function between the input function and the output function is approximated by a rectangular function. The transfer function represents the process by which the tracer passes through the capillaries.
【0010】CBPスタディの問題は次の通りである。
上記CBP、CBV、MTT、Errの各インデックス
は、各画素(x,y,z)ごとに算出されるので、その値を
画素値とする画像を構成することができ、このような画
像をマップと呼ぶ。たとえばR種のインデックスが得ら
れる場合、R枚のマップが構成できる。このようにして
作成されたR枚のマップは、各画素がベクトル値をとる
1枚のマップ(ベクトル値マップ)と見なすことができ
る。すなわち、次のように表せる。
Vk(x,y,z)=<Pk,1(x,y,z), Pk,2(x,y,
z), ... , Pk,R(x,y,z)>
例えばCBPスタディでは、典型的には、R=4とし、
Pk,1(x,y,z)はCBPの値を、Pk,2(x,y,z)は
CBVの値を、Pk,3(x,y,z)はMTTの値を、P
k,4(x,y,z)は残差Errの値を表すように構成でき
る。The problems with the CBP study are as follows.
Since the indexes of CBP, CBV, MTT, and Err are calculated for each pixel (x, y, z), it is possible to form an image having the value as a pixel value, and map such an image. Call. For example, when R types of indexes are obtained, R maps can be constructed. The R maps thus created can be regarded as one map (vector value map) in which each pixel has a vector value. That is, it can be expressed as follows. V k (x, y, z) = <P k, 1 (x, y, z), P k, 2 (x, y,
z), ..., P k, R (x, y, z)> For example, in a CBP study, typically R = 4,
P k, 1 (x, y, z) is the value of CBP, P k, 2 (x, y, z) is the value of CBV, and P k, 3 (x, y, z) is the value of MTT. , P
k, 4 (x, y, z) can be configured to represent the value of the residual Err.
【0011】このようなベクトル値マップVkは、参照
した脳動脈の時間濃度曲線Ca(t)kごとに作成され
る。例えば、左右の中大脳動脈、前大脳動脈、後大脳動
脈から脳動脈の時間濃度曲線を得たとするとK=6、さ
らに病変部周辺にある動脈数カ所から脳動脈の時間濃度
曲線を得たとすると、K=10〜15程度になる。Such a vector value map V k is created for each time concentration curve Ca (t) k of the referenced cerebral artery. For example, if the time-concentration curve of the cerebral artery is obtained from the left and right middle cerebral arteries, the anterior cerebral artery, and the posterior cerebral artery, K = 6, and if the time-concentration curve of the cerebral artery is obtained from several places around the lesion, K = about 10-15.
【0012】このように脳動脈の時間濃度曲線Ca
(t)k (k=1,2,・・・,K)の数Kが大きい場
合に、結果として得られるベクトル値マップVk(k=
1,2,・・・,K)の枚数が多いために、観察するの
に不便である。すなわち通常のグレースケール画像ある
いはカラースケール画像として観察しようとすれば、一
つのマップがR枚の画像から構成され、これがK組ある
のだから、合計K×R枚の画像を比較しなくてはならな
い。さらに、どの部位がどの動脈によって栄養されてい
るのかは必ずしも自明でなく、解剖学的知識を用いて、
各部位ごとにどのマップVk(k=1,2,・・・,
K)を観察するべきかを判断しなくてはならない。特に
脳梗塞等の脳血管障害を生じている症例においては、組
織を支配(depend)しているのがどの動脈かは、必ずし
も解剖学的知識とは一致せず、異常な支配がしばしば見
られる。これらの問題によって、ベクトル値マップの読
影が難しいという問題点がある。Thus, the time concentration curve Ca of the cerebral artery
If the number K of (t) k (k = 1, 2, ..., K) is large, the resulting vector value map V k (k =
It is inconvenient to observe because of the large number of (1, 2, ..., K). That is, to observe as a normal gray scale image or color scale image, one map is composed of R images, and since there are K sets, a total of K × R images must be compared. . Furthermore, it is not always obvious which part is nourished by which artery, using anatomical knowledge,
Which map V k (k = 1, 2, ...,
You have to decide whether to observe K). Especially in cases of cerebrovascular disease such as cerebral infarction, it is not always consistent with anatomical knowledge as to which artery depends on the tissue, and abnormal dominance is often seen. . Due to these problems, it is difficult to interpret the vector value map.
【0013】また、マルチスライスCT、あるいはボリ
ュームCTによって撮影されたダイナミックCT画像に
おいては、さらに多数の動脈が観察される。これは同じ
動脈が複数のスライス中で観察できるからである。これ
らの動脈の断層像全部について脳動脈の時間濃度曲線を
作ると非常に数が多くなる。Further, in a dynamic CT image taken by multi-slice CT or volume CT, more arteries are observed. This is because the same artery can be observed in multiple slices. If the time-density curve of the cerebral artery is created for all the tomographic images of these arteries, the number becomes very large.
【0014】また、CBPスタディには次のような問題
もある。肘静脈に、ボーラスインジェクションを行った
場合、CTで観察される造影効果は、血液のCT値(造
影されない時数十HU)が最大数百HUに上昇する。し
かし、脳血流を有効に解析するためには造影効果を高々
数パーセント以内の誤差で計測できなくてはならない。
すなわち、血液の造影効果(CT値の上昇)が20〜4
0HU程度であってもこれを検出できる必要がある。The CBP study also has the following problems. When bolus injection is performed in the elbow vein, the CT effect of CT observed in blood (tens of HU when not contrasted) rises up to several hundreds HU. However, in order to effectively analyze the cerebral blood flow, the contrast effect must be measured with an error within a few percent at most.
That is, the blood contrast effect (increase in CT value) is 20 to 4
It is necessary to be able to detect this even at 0 HU.
【0015】単位体積の脳組織中に占める毛細血管の体
積比率は高々3〜4パーセント程度である。従って、血
液のCT値が20〜40HU上昇した場合、脳組織の平
均CT値は、0.5〜1.5HU程度上昇するに過ぎな
い。The volume ratio of capillaries in a unit volume of brain tissue is about 3 to 4% at most. Therefore, when the CT value of blood increases by 20 to 40 HU, the average CT value of brain tissue only increases by about 0.5 to 1.5 HU.
【0016】CT画像ではノイズの標準偏差(sd)
は、照射X線量の平方根に反比例し、典型的な照射条件
においてsdは例えば5〜10HU程度である。従っ
て、0.5HUの造影効果を検出するためには、X線量
を10〜100倍程度増やさねばならず、これは患者の
被曝線量が著しく大きくなることを意味する。また、ダ
イナミックCTにおいては同一箇所を数十回に渡って撮
影するのであるから、撮影箇所に於ける皮膚の被曝は通
常の数百〜数千倍に至ることになり、炎症・脱毛・壊死
・発癌等の放射線障害を考慮すると、現実的ではない。In the CT image, the standard deviation of noise (sd)
Is inversely proportional to the square root of the irradiation X-ray dose, and sd is, for example, about 5 to 10 HU under typical irradiation conditions. Therefore, in order to detect the contrast effect of 0.5 HU, the X-ray dose must be increased about 10 to 100 times, which means that the exposure dose to the patient is significantly increased. Also, in dynamic CT, the same area is photographed several tens of times, so the exposure of the skin at the photographed area is several hundreds to several thousand times the usual exposure, resulting in inflammation, hair loss, necrosis, and the like. It is not realistic considering radiation damage such as carcinogenesis.
【0017】むしろダイナミックCTにおいてはX線量
を通常の撮影よりも減らさなくてはならない。一般に、
1スキャン当たりのX線量を例えば通常の1/2〜1/
10程度に減じることが行われる。これによって、通常
の1回のCT撮影に比べて数倍〜20倍程度のX線被曝
に留めることができ、これは放射線障害を生じない程度
である。しかし、このようなX線量を低減したCT画像
において、sdは例えば15〜20HU程度であり、
0.5〜1.5HU程度の造影効果は到底検出できな
い。On the contrary, in the dynamic CT, the X-ray dose must be reduced as compared with the usual radiography. In general,
X-ray dose per scan is, for example, 1/2 to 1 / normal
It is reduced to about 10. This makes it possible to limit the exposure to X-rays to several times to 20 times that of normal CT imaging, which does not cause radiation damage. However, in such a CT image with reduced X-ray dose, sd is, for example, about 15 to 20 HU,
A contrast effect of about 0.5 to 1.5 HU cannot be detected at all.
【0018】そこで、画像のノイズ成分を抑制すること
が、CBPスタディでは重要な課題の1つである。その
ため、1)スライス厚を厚くする、2)近隣画素を平均
化する、3)画像を平滑化処理に通す、が一般的に取り
うる方策である。しかしこれらには以下のような問題点
がある。Therefore, suppressing the noise component of the image is one of the important problems in the CBP study. Therefore, 1) increasing the slice thickness, 2) averaging neighboring pixels, and 3) passing the image through smoothing are generally possible measures. However, these have the following problems.
【0019】“スライス厚を厚くする”ために、撮影時
にスライス厚を厚く設定するか、連続する薄いスライス
の画像数枚を平均して厚いスライスの画像を生成する。
スライス厚に比例して画素当たりのX線量が増えるた
め、画像ノイズのsdは、スライス厚の平方根に反比例
して小さくなる。しかしながら、スライス厚を厚くする
ことによって、パーシャルボリューム効果が生じ、すな
わち1個の画素が、一様な脳組織を表しておらず、複数
の組織(白質、灰白質、血管、脳溝、脳室など)の平均
的なCT値を表すことになる確率が大きくなり、解析結
果として得られる脳血流量等の値の誤差が大きくなる。In order to "thicken the slice thickness", the slice thickness is set thick at the time of photographing, or several consecutive thin slice images are averaged to generate a thick slice image.
Since the X-ray dose per pixel increases in proportion to the slice thickness, the image noise sd decreases in inverse proportion to the square root of the slice thickness. However, by increasing the slice thickness, a partial volume effect occurs, that is, one pixel does not represent uniform brain tissue, and multiple tissues (white matter, gray matter, blood vessels, sulci, ventricles, and ventricles). The probability of representing an average CT value of () and the like increases, and the error of the value such as cerebral blood flow obtained as an analysis result increases.
【0020】特に血管の影響を含む画素は、正常な解析
が不可能である。このためスライス厚を厚くすると、不
正確で、しかも解析不可能な画素を沢山含む非常に品質
の悪い結果しか得られなくなる。Pixels including the influence of blood vessels cannot be normally analyzed. For this reason, increasing the slice thickness results in very poor quality results, including many inaccurate and unanalyzable pixels.
【0021】“近隣画素を平均化する”では、空間解像
度が或る程度犠牲になる。例えば一辺がn個の画素から
なる正方形の領域(n×n個の画素を含む)の平均値を
求め、これをその正方形全体の平均CT値とし、このよ
うな正方形を画素とみなし、これを敷き詰めて「画素束
ね画像」を構成する。もとの画像が例えば一辺512個
の画素からなる(512×512個の画素を含む)と
し、n=2とすれば、「画素束ね画像」は一辺(512
/2)個の画素から構成される(256×256個の画
素を含む)画像となる。この方法によれば、ノイズは、
nに反比例して減少させることが可能である。さらに、
解析対象となる画素の数が1/(n×n)倍になるた
め、計算量も小さくなるという利点がある。"Averaging neighboring pixels" sacrifices spatial resolution to some extent. For example, an average value of a square area (including n × n pixels) having one side of n pixels is obtained, and this is set as an average CT value of the entire square, and such a square is regarded as a pixel, and this is regarded as a pixel. "Panel bundling image" is constructed by laying out. If the original image is composed of 512 pixels on one side (including 512 × 512 pixels), and n = 2, the “pixel bundle image” is one side (512 pixels).
/ 2) is an image composed of pixels (including 256 × 256 pixels). According to this method, the noise is
It can be reduced in inverse proportion to n. further,
Since the number of pixels to be analyzed becomes 1 / (n × n) times, there is an advantage that the amount of calculation becomes small.
【0022】しかしながら、nを大きくすると、空間解
像度が低下し、それに伴ってパーシャルボリューム効果
が生じ、すなわち1個の画素が、一様な脳組織を表して
居らず、複数の組織(白質、灰白質、血管、脳溝、脳室
など)の平均的なCT値を表すことになる確率が大きく
なり、解析結果として得られる脳血流量等の値の誤差が
大きくなる。特に血管の影響を含む画素は、正常な解析
が不可能である。このため、nを大きくすると、空間解
像度が低く、不正確で、しかも解析不可能な画素を沢山
含む非常に品質の悪い結果しか得られなくなる。このた
め、実用上は、n=2〜4程度が限界であり、これだけ
では十分なノイズ抑制効果が得られない。However, when n is increased, the spatial resolution is lowered, and the partial volume effect is generated accordingly, that is, one pixel does not represent a uniform brain tissue, and a plurality of tissues (white matter, gray The probability of representing an average CT value (quality, blood vessel, sulci, ventricles, etc.) increases, and the error in the values such as cerebral blood flow obtained as an analysis result increases. In particular, a pixel including the influence of blood vessels cannot be normally analyzed. For this reason, if n is increased, only a very poor quality result is obtained, which has a low spatial resolution, is inaccurate, and includes many pixels that cannot be analyzed. Therefore, practically, the limit is about n = 2 to 4, and this alone cannot provide a sufficient noise suppressing effect.
【0023】また、画像の平滑化、すなわち1枚のCT
画像ごとに、2次元の空間フィルタを作用させて平滑化
を行う方法を用いると、十分なノイズ抑制効果と引き換
えに、空間解像度が著しく損なわれる。特に、太い血管
(動脈・静脈)が存在する箇所に近接している画素に
は、太い血管において生じた造影効果の影響が及ぶこと
になり、これらの画素の時間濃度曲線は正しくなくなっ
てしまう。従ってごく軽度の平滑化を行うに留めねばな
らない。ここで、ごく軽度の平滑化を行うに際して重要
なのは、画像フィルタのサイズをごく小さくする事、例
えば、3×3程度に設定することである。3×3の平滑
化フィルタを用いて最大の画像ノイズ抑制効果を得よう
とすると、その上限は、ノイズsdを1/3に低減する
ことであり、それ以上にノイズを抑制するのは不可能で
ある。従って十分なノイズ抑制効果は得られない。Further, smoothing of the image, that is, one CT
If a method of smoothing by applying a two-dimensional spatial filter to each image is used, the spatial resolution is significantly impaired in exchange for a sufficient noise suppressing effect. In particular, a pixel adjacent to a location where a thick blood vessel (artery / vein) exists is affected by the contrast effect produced in the thick blood vessel, and the time-density curve of these pixels becomes incorrect. Therefore, only a slight degree of smoothing has to be done. Here, what is important for performing a very slight smoothing is to make the size of the image filter extremely small, for example, to set it to about 3 × 3. In order to obtain the maximum image noise suppressing effect using the 3 × 3 smoothing filter, the upper limit is to reduce the noise sd to 1/3, and it is impossible to suppress the noise more than that. Is. Therefore, a sufficient noise suppressing effect cannot be obtained.
【0024】一方、時間的平滑化、すなわち各画素につ
いて得られた時間濃度曲線を曲線とみなして、これを1
次元フィルターで平滑化する手法を用いると、十分なノ
イズ抑制効果を得ようとすると時間分解能を著しく損な
う。元来、CBPスタディでダイナミックCTを行うの
は短いサンプリング周期で撮影を行うことによって高い
時間分解能を得て、時間濃度曲線の僅かで速い変化(特
に生理学的構造に起因する平滑化効果がどの程度生じて
いるか)を精密に計測することが目的であるから、時間
的平滑化は全く適当でない。On the other hand, temporal smoothing, that is, the time density curve obtained for each pixel is regarded as a curve, and this is set to 1
When the method of smoothing with a dimensional filter is used, the time resolution is significantly impaired when trying to obtain a sufficient noise suppression effect. Originally, the dynamic CT in the CBP study obtains a high time resolution by capturing an image in a short sampling period, and a slight and fast change in the time-density curve (particularly, how smoothing effect caused by physiological structure is Since the purpose is to precisely measure (whether it has occurred), temporal smoothing is not appropriate at all.
【0025】[0025]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、CB
Pスタディにより得られるマップの診断効率を向上する
ことにある。本発明の他の目的は、空間及び時間分解能
の低下を抑えて、ノイズを抑制することにより、CBP
スタディの解析精度を向上することにある。The object of the present invention is to provide CB
It is to improve the diagnostic efficiency of maps obtained by P-study. Another object of the present invention is to suppress a decrease in spatial and temporal resolution and suppress noise, thereby achieving CBP.
To improve the analysis accuracy of the study.
【0026】[0026]
【課題を解決するための手段】本発明の第1局面は、造
影剤を注入された被検体の特定部位に関する連続的な複
数の画像から、前記特定部位内の動脈に関する第1時間
濃度曲線と、前記特定部位内の組織に関する第2時間濃
度曲線を作成し、前記動脈各々に対する前記組織の局所
血流動態を表す伝達関数を、前記伝達関数と第1時間濃
度曲線とのコンボルーションに対する前記第2時間濃度
曲線の残差が最小化するようにカーブフィッティングに
より計算し、前記伝達関数から、前記動脈各々に対する
前記局所血流動態に関するインデックスを計算し、前記
動脈に対応する前記インデックスのマップを作成し、前
記インデックスのマップを、前記第1時間濃度曲線各々
に対する残差に従って、1つのマップに合成することに
ある。本発明の第2局面は、造影剤を注入された被検体
の特定部位に関する連続的な複数の画像から、前記特定
部位内の動脈に関する第1時間濃度曲線と、前記特定部
位内の組織に関する第2時間濃度曲線を作成し、前記第
2時間濃度曲線各々に対して最もフィッティングする前
記第1時間濃度曲線の一を選択することにより、前記組
織各々の局所血流動態が従属する可能性が最も高い前記
動脈の一を特定し、前記組織ごとに特定された動脈の一
に基づいて前記動脈の従属域を区別するマップを作成す
ることにある。本発明の第3局面は、造影剤を注入され
た被検体の特定部位に関する連続的な複数の画像からノ
イズを低減するために、画素間の類似度に応じた重みを
使って前記複数の画像をフィルタし、前記ノイズ低減さ
れた複数の画像から、前記特定部位内の動脈に関する第
1時間濃度曲線と、前記特定部位内の組織に関する第2
時間濃度曲線を作成し、前記動脈各々に対する前記組織
の局所血流動態を表す伝達関数を、前記伝達関数と第1
時間濃度曲線とのコンボルーションに対する前記第2時
間濃度曲線の残差が最小化するようにカーブフィッティ
ングにより計算し、前記伝達関数から、前記動脈各々に
対する前記局所血流動態に関するインデックスを計算す
ることにある。According to a first aspect of the present invention, a first time concentration curve of an artery in a specific site is obtained from a plurality of consecutive images of a specific site of a subject injected with a contrast medium. , A second time-density curve for the tissue in the specific site is created, and a transfer function that represents the local hemodynamics of the tissue for each of the arteries is calculated using the second convolution of the transfer function and the first time-density curve. Calculation is performed by curve fitting so that the residual of the 2-hour concentration curve is minimized, an index relating to the local hemodynamics for each of the arteries is calculated from the transfer function, and a map of the index corresponding to the artery is created. However, the map of the index is combined into one map according to the residual for each of the first time concentration curves. A second aspect of the present invention relates to a first time-density curve for an artery in the specific site and a tissue for the specific site from a plurality of consecutive images of the specific site of a subject injected with a contrast agent. By creating a 2-hour concentration curve and selecting one of the first time-concentration curves that best fits each of the second time-concentration curves, it is most likely that the local hemodynamics of each of the tissues are dependent. A high one of the arteries is specified, and a map for distinguishing a subordinate region of the arteries is created based on the one of the arteries specified for each tissue. According to a third aspect of the present invention, in order to reduce noise from a plurality of consecutive images of a specific site of a subject injected with a contrast agent, the plurality of images are weighted according to the similarity between pixels. From the plurality of noise-reduced images, a first time-density curve for an artery in the specific site and a second time-density curve for tissue in the specific site.
A time-density curve is created, and a transfer function representing the local blood flow dynamics of the tissue with respect to each of the arteries is defined as the first transfer function and the first transfer function.
Calculating by curve fitting such that the residual of the second time-concentration curve with respect to convolution with the time-concentration curve is minimized, and calculating an index relating to the local hemodynamics for each of the arteries from the transfer function. is there.
【0027】[0027]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を好
ましい実施形態により説明する。本実施形態の特徴とし
ては、CBPスタディにより生成される多くのインデッ
クスマップを1枚に合成することにより、CBPスタデ
ィの診断効率を向上すること、さらにコヒーレントフィ
ルタを用いることにより、ノイズの低減と、空間及び時
間分解能の低下抑制とを両立することによりインデック
スの精度を向上することにある。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below with reference to the accompanying drawings in preferred embodiments. A feature of this embodiment is that by combining many index maps generated by the CBP study into one sheet, the diagnostic efficiency of the CBP study is improved, and noise is reduced by using a coherent filter. It is to improve the accuracy of the index by satisfying both suppression of deterioration of spatial and temporal resolution.
【0028】なお、本実施形態は、被検体の特定部位に
関する時間的に連続する複数枚の画像から、局所の血流
動態を表すインデックスを計算する方法及び装置に関す
るものであり、対象となる複数の画像を発生するモダリ
ティは、特定装置に限定されることは無く、例えば、X
線コンピュータトモグラフィ装置(X線CT装置)、シ
ングルフォトンエミッショントモグラフィ装置(SPE
CT)、ポジトロンエミッショントモグラフィ装置(P
ET)、磁気共鳴イメージング装置(MRI)のいずれ
でも良い。なお、ここでは、X線CT装置を例に説明す
る。The present embodiment relates to a method and apparatus for calculating an index representing local blood flow dynamics from a plurality of temporally consecutive images of a specific part of a subject, and a plurality of target objects The modality that generates the image of is not limited to a specific device.
-Ray computer tomography system (X-ray CT system), single photon emission tomography system (SPE)
CT), positron emission tomography device (P
ET) or a magnetic resonance imaging apparatus (MRI). Note that, here, an X-ray CT apparatus will be described as an example.
【0029】(装置構成)図2には、本実施形態に係る
X線CT装置の構成を示している。X線CT装置は、ガ
ントリ部10とコンピュータ装置20とから構成され
る。ガントリ部10は、X線管101、高電圧発生装置
101a、X線検出器102、データ収集部103(D
AS;Data Aquisition Syste
m)とを有する。X線管101とX線検出器102と
は、高速で且つ連続的に回転する図示しない回転リング
に被検体Pを挟んで互いに対向する位置に搭載される。(Apparatus Configuration) FIG. 2 shows the configuration of the X-ray CT apparatus according to this embodiment. The X-ray CT apparatus includes a gantry unit 10 and a computer device 20. The gantry unit 10 includes an X-ray tube 101, a high voltage generator 101a, an X-ray detector 102, and a data acquisition unit 103 (D
AS; Data Acquisition System
m) and. The X-ray tube 101 and the X-ray detector 102 are mounted at positions facing each other with a subject P sandwiched in a rotating ring (not shown) that rotates at high speed and continuously.
【0030】コンピュータ装置20は、画像処理装置3
0と、画像表示部107と、入力部109とから構成さ
れる。画像処理装置30は、制御部108を中枢とし
て、データ収集部103から出力される生データを補正
処理等を経て投影データに変換する前処理部104、投
影データを記憶するメモリ部105、投影データからC
T画像データを再構成する画像再構成部106、CT画
像データを保管する記憶装置10M、CT画像データに
対してコヒーレントフィルタ処理を実行するコヒーレン
トフィルタ処理部110、及びコヒーレントフィルタ処
理を受けたCT画像データを使ってCBPスタディ処理
を実行するCBPスタディ処理部120とから構成され
る。The computer device 20 is the image processing device 3.
0, an image display unit 107, and an input unit 109. The image processing apparatus 30 has a control unit 108 as a center, and a preprocessing unit 104 that converts raw data output from the data collection unit 103 into projection data through a correction process and the like, a memory unit 105 that stores projection data, and projection data. To C
An image reconstruction unit 106 that reconstructs T image data, a storage device 10M that stores CT image data, a coherent filter processing unit 110 that executes coherent filter processing on CT image data, and a CT image that has undergone coherent filter processing. The CBP study processing unit 120 executes CBP study processing using data.
【0031】コヒーレントフィルタ処理部110は、分
散値推定部111、重み関数演算部112、画素値演算
部(コヒーレントフィルタ部)113とから構成され
る。これら分散値推定部111、重み関数演算部11
2、画素値演算部113の機能については後述するコヒ
ーレントフィルタ処理の詳細説明の中で説明する。The coherent filter processing section 110 comprises a variance value estimation section 111, a weighting function calculation section 112, and a pixel value calculation section (coherent filter section) 113. These variance value estimation unit 111 and weighting function calculation unit 11
2. The function of the pixel value calculation unit 113 will be described in the detailed description of the coherent filter processing described later.
【0032】CBPスタディ処理部120は、ROI設
定支援部121、時間濃度曲線作成部122、脳動脈時
間濃度曲線補正部123、MTF処理部124、インデ
ックス計算部125、マップ作成部126、マップ合成
部127から構成される。The CBP study processing unit 120 includes an ROI setting support unit 121, a time density curve creation unit 122, a cerebral artery time density curve correction unit 123, an MTF processing unit 124, an index calculation unit 125, a map creation unit 126, and a map synthesis unit. It is composed of 127.
【0033】ROI設定支援部121は、CT画像上に
脳動脈や脳静脈に対して関心領域ROIを設定する作業
を支援するための情報(脳動脈ROIのためのATマッ
プ、PTマップ、TTマップ等)を作成し提供する。The ROI setting support unit 121 is information (AT map, PT map, TT map for cerebral artery ROI) for supporting the work of setting the region of interest ROI for the cerebral artery and cerebral vein on the CT image. Etc.) are created and provided.
【0034】なお、脳動脈ROIは、例えば前大脳動脈
(ACA)、中大脳動脈(MCA)、後大脳動脈(PC
A)を対象として、左脳、右脳それぞれの領域に個別に
設定される。従って、この例では左右に3個ずつ、合計
6個の脳動脈ROIが設定される。また、脳動脈の時間
濃度曲線Ca(t)を補正するために、他の時間濃度曲
線Csss(t)が利用される。この時間濃度曲線Cs
ss(t)は、パーシャルボリュームを含まない画素が
存在するのに充分に太い血管上に設定されたROIに関
して作成される。Csss(t)のROIは、例えば、
脳血管の中で最も太い上矢状静脈洞に設定される。The cerebral artery ROI is, for example, the anterior cerebral artery (ACA), the middle cerebral artery (MCA), the posterior cerebral artery (PC).
Target area A) is set individually in the left and right brain regions. Therefore, in this example, six cerebral artery ROIs are set, three on the left and three on the right. Further, another time concentration curve Csss (t) is used to correct the time concentration curve Ca (t) of the cerebral artery. This time concentration curve Cs
ss (t) is created for a ROI set on a blood vessel that is thick enough that there are pixels that do not include partial volumes. The ROI of Csss (t) is, for example,
It is set in the uppermost sagittal sinus of the cerebral blood vessels.
【0035】時間濃度曲線作成部122は、記憶装置1
0Mに記憶されているダイナミックCT画像データ(時
間的に連続した複数枚の画像データ)から脳動脈、脳静
脈及び脳組織(毛細血管)に関する時間濃度曲線を作成
する。なお、脳動脈の時間濃度曲線Ca(t)は、設定
された例えば6つの脳動脈ROIに関して個々に作成さ
れる。脳静脈の時間濃度曲線Csss(t)は、上矢状
静脈洞に設定された脳静脈ROIに関して作成される。
また、脳組織の時間濃度曲線Ci(t)は、脳組織上の
全画素を対象として画素ごとに作成される。The time-density curve creating section 122 includes the storage device 1.
A time-density curve for a cerebral artery, a cerebral vein, and a cerebral tissue (capillary blood vessel) is created from the dynamic CT image data (a plurality of temporally consecutive image data) stored in 0M. The time-density curve Ca (t) of the cerebral arteries is individually created for the set six cerebral arteries ROIs, for example. The time-concentration curve Csss (t) of the cerebral vein is created for the cerebral vein ROI set in the superior sagittal sinus.
Further, the time-density curve Ci (t) of the brain tissue is created for every pixel on all the pixels on the brain tissue.
【0036】脳動脈時間濃度曲線補正部123は、ノイ
ズやパーシャルボリューム効果の影響を除去するため
に、脳動脈の時間濃度曲線Ca(t)を、上矢状静脈洞
の時間濃度曲線Csss(t)に基づいて補正する。こ
の補正方法については後述する。MTF処理部124
は、補正された脳動脈の時間濃度曲線Ca(t)と、脳
組織の時間濃度曲線Ci(t)とに基づいて、box−
MTF法により、伝達関数MTFを、脳組織領域内の全
画素を対象として画素ごとに計算する。The cerebral artery time-density curve correction unit 123 uses the time-density curve Ca (t) of the cerebral artery as the time-density curve Csss (t of the superior sagittal sinus in order to remove the influence of noise and the partial volume effect. ). This correction method will be described later. MTF processing unit 124
Is a box-based on the corrected time-concentration curve Ca (t) of the cerebral artery and the time-concentration curve Ci (t) of the brain tissue.
By the MTF method, the transfer function MTF is calculated for each pixel for all the pixels in the brain tissue region.
【0037】インデックス計算部125は、計算された
伝達関数MTFから脳組織の血流動態を表すインデック
ス(CBP、CBV、MTT、Err)を、脳組織領域
内の全画素を対象として画素ごと計算する。マップ作成
部126は、計算されたインデックス各々のマップを、
脳動脈(ACA,MCA,PCA)ごとに生成する。マ
ップは、各スライスに関して、インデックスの種類(=
4)×脳動脈の数(ACA,MCA,PCAの3つ)=
12種類作成される。マルチスライスでは、そのスライ
ス数倍の種類のマップが作成される。この膨大な枚数の
マップの枚数を合成処理により減らして診断効率を向上
させるためにマップ合成部127が設けられている。The index calculator 125 calculates the index (CBP, CBV, MTT, Err) representing the blood flow dynamics of the brain tissue from the calculated transfer function MTF for each pixel for all the pixels in the brain tissue region. . The map creation unit 126 assigns the maps of the calculated indexes to
It is generated for each cerebral artery (ACA, MCA, PCA). The map shows the index type (=
4) x number of cerebral arteries (three of ACA, MCA, PCA) =
12 types are created. In multi-slice, the number of types of maps is increased. A map synthesizing unit 127 is provided to reduce the enormous number of maps by the synthesizing process and improve the diagnostic efficiency.
【0038】以下に、コヒーレントフィルタ処理とCB
Pスタディ処理について順番に説明する。コヒーレント
フィルタの原理について簡単に説明すると、近傍の例え
ば3×3等の局所内画素を加重平均し、その加重平均値
を局所中心画素の値とすることを基本として、周辺画素
各々の重みを中心画素と周辺画素との間の類似度に従っ
て変えることを特徴としたものである。ここで言う類似
度とは、画素間で、解剖学的に近い組織、具体的には同
じ脳動脈の支配下にある脳組織(毛細血管)どうしであ
る可能性の度合いを示す指標であり、この類似度が高い
画素に対しては高い重みを与え、逆に類似度が低い画素
に対してはゼロに近い低い重みを与えることにより、ノ
イズ抑制を果たしながらも、空間分解能の低下を抑制す
ることを可能としている。なお、以下では、類似度は、
適宜、適合度又は危険率に言い換えられる。The following is the coherent filtering process and the CB.
The P study process will be described in order. The principle of the coherent filter will be briefly described. On the basis of weighted average of pixels in the neighborhood such as 3 × 3, and using the weighted average value as the value of the local center pixel, the weight of each peripheral pixel is centered. It is characterized in that it is changed according to the degree of similarity between a pixel and a peripheral pixel. The similarity referred to here is an index indicating the degree of possibility that the tissues are close to anatomical, specifically brain tissues (capillaries) under the control of the same cerebral artery, between pixels, By giving a high weight to pixels with a high degree of similarity and conversely, giving a low weight to pixels with a low degree of similarity close to zero, while suppressing noise, it is possible to suppress a decrease in spatial resolution. It is possible. In the following, the similarity is
Appropriately translated into fitness or risk.
【0039】本実施形態では、脳血管透過性を持たない
造影剤、例えばヨード造影剤を注入(静注)された被検
体の脳を撮影対象として連続的に取得した複数のCT画
像(ダイナミックCT画像)を用いて、各画素の時間濃
度曲線の比較により類似度を計算する。そのため類似度
の確からしさは、サンプリング周波数、つまり単位時間
あたりの画像枚数と、サンプリング数、つまり全画像枚
数とに依存して決まる。そこでスキャン間隔を例えば
0.5秒に短縮することが効果的である。In the present embodiment, a plurality of CT images (dynamic CT) obtained by continuously capturing the brain of a subject injected (intravenous) with a contrast medium having no cerebrovascular permeability, for example, an iodine contrast medium (dynamic CT). Image) is used to calculate the degree of similarity by comparing the time density curves of each pixel. Therefore, the certainty of the similarity depends on the sampling frequency, that is, the number of images per unit time, and the number of samplings, that is, the total number of images. Therefore, it is effective to shorten the scan interval to 0.5 seconds, for example.
【0040】(コヒーレントフィルタ)
(コヒーレントフィルタの一般的説明)
(画素値v(x))
一般に、カメラやCTスキャナ等の撮像手段を介して取
得されたデジタル画像は、複数の画素(pixel)か
ら構成されている(あるいは、当該画像をそのような画
素の集合として考えることができる。)。以下の説明で
は、当該画素の位置をベクトルx(すなわち座標値のベ
クトル)として表し、画素xが有する値(例えば濃淡を
表わす数値、CT値HU)をK次元ベクトルとして表
す。2次元画像の場合、画素xとは画像上における位置
を表す座標値(x、y)を示す2次元ベクトルである。
ある画素xについて定義される「画素値v(x)」を、
v(x)=(v1(x),v2(x),…,vK(x)) … (1)
と表記する。なお、この(1)式の右辺における、v1
(x),v2(x),…,vK(x)それぞれを、以下
では、画素xについての「スカラー値」と呼ぶことにす
る。(Coherent Filter) (General Description of Coherent Filter) (Pixel Value v (x)) Generally, a digital image acquired through an image pickup means such as a camera or a CT scanner is composed of a plurality of pixels (pixels). Configured (or the image can be thought of as a collection of such pixels). In the following description, the position of the pixel is represented as a vector x (that is, a vector of coordinate values), and the value of the pixel x (for example, a numerical value representing grayscale, the CT value HU) is represented as a K-dimensional vector. In the case of a two-dimensional image, the pixel x is a two-dimensional vector indicating the coordinate value (x, y) indicating the position on the image.
The “pixel value v (x)” defined for a certain pixel x is expressed as v (x) = (v 1 (x), v 2 (x), ..., V K (x)) (1) . Note that v 1 on the right side of the equation (1)
Each of (x), v 2 (x), ..., V K (x) is hereinafter referred to as a “scalar value” for the pixel x.
【0041】例えば、画像が「カラー画像」であると
き、各画素が、それぞれ三原色(赤,緑,青)の明るさ
(スカラー値)を有することから、これら各画素の画素
値v(x)は、その次元がK=3のベクトルであると考
えることができる。すなわち上記(1)式の右辺各項添
え字が例えば「赤」,「緑」及び「青」に対応付けられ
る。また例えば、画像がK枚の静止画像から構成される
動画像であって、第n番目の画像の各画素はスカラー値
vn(x)を持つという場合には、K枚の静止画像上、
共通の同一点(同一座標)の画素xの持つ画素値(スカ
ラー値)を並べて構成される、K次元ベクトル値v
n(x)=(v1(x),v2(x),…,v K(x)
が以下で述べるベクトル値としての画素値である。For example, if the image is a "color image"
The brightness of each pixel is of three primary colors (red, green, blue).
Since it has (scalar value), the pixel of each of these pixels
Consider the value v (x) to be a vector whose dimension is K = 3.
Can be obtained. That is, each term on the right side of the above equation (1)
The letters are associated with, for example, "red", "green", and "blue".
It Further, for example, the image is composed of K still images.
Each pixel in the nth image is a moving image and is a scalar value.
vnIn the case of having (x), on K still images,
Pixel value (scan value) of pixel x at the same common point (same coordinate)
Error vector), which is a K-dimensional vector value v
n(X) = (v1(X), vTwo(X), ..., v K(X)
Is a pixel value as a vector value described below.
【0042】(類似度(適合度又は危険率)と重み)上
記画素xに対して、適当な周辺画素の集合N(x)を考
える(この集合N(x)は画素xを含んでよい。)。次
に、中心画素xに対するN(x)の要素である周辺画素
yの重みw(p(x,y))を考える。この重みw(p
(x,y))は、次に記す性質を有する。(Similarity (fitness or danger rate) and weight) Consider a set N (x) of appropriate peripheral pixels for the pixel x (this set N (x) may include the pixel x). ). Next, consider the weight w (p (x, y)) of the peripheral pixel y which is an element of N (x) with respect to the central pixel x. This weight w (p
(X, y)) has the following properties.
【0043】(類似度p(x,y))まず、重みw(p
(x,y))の値を左右する関数p(x,y)の意味に
ついて述べる。このp(x,y)は、本実施形態にいう
「類似度」を定量化する手段であり、一般的にいえば、
中心画素xと周辺画素y∈N(x)とが、何らかの意味
でどの程度類似しているか(例えば、両画素x及びyの
上記画素値v(x)及びv(y)間に認められる統計的
差異の程度)を示す具体的数値を与える。(Similarity p (x, y)) First, the weight w (p
The meaning of the function p (x, y) that influences the value of (x, y) will be described. This p (x, y) is a means for quantifying the “similarity” in the present embodiment, and generally speaking,
To what extent the central pixel x and the peripheral pixel yεN (x) are similar in some sense (for example, the statistics observed between the pixel values v (x) and v (y) of the both pixels x and y). The specific numerical value indicating the degree of difference) is given.
【0044】より具体的には例えば、p(x,y)が大
きな値を示すときには、画素xと画素yとの間に、「統
計的に有意な差がなく(つまり類似度が高い)」、類似
である可能性が高いと判断され、p(x,y)が小さい
値を示すときには、画素xと画素yとの間に、「統計的
に有意な差があり(つまり類似度が低い)」、の如く判
断されるということである。More specifically, for example, when p (x, y) shows a large value, "there is no statistically significant difference (that is, the similarity is high)" between pixel x and pixel y. , P (x, y) is determined to have a high possibility of being similar, and when p (x, y) has a small value, there is a statistically significant difference between the pixel x and the pixel y (that is, the similarity is low. ) ”, Is determined.
【0045】ところで、画素値v(x)及びv(y)
(ないしスカラー値v1(x),…,vK(x)及びv
1(y),…,vK(y))には、必ずノイズが含まれ
ている。例えば、画像がCCD撮像素子により取得され
た場合を考えると、それを構成する各画素については、
素子内の暗電流や外界から入射する光量の不規則変動に
起因するノイズ等が存在する。By the way, pixel values v (x) and v (y)
(Or scalar values v 1 (x), ..., V K (x) and v
1 (y), ..., V K (y)) always contains noise. For example, considering the case where an image is acquired by a CCD image sensor, for each pixel that constitutes it,
There are noises and the like due to dark current in the element and irregular fluctuations of the amount of light incident from the outside.
【0046】このようなノイズは、一般に、全画素につ
いてまちまちな値をとるため、画素xと画素yとが、仮
に(外界における)同一物体を反映したものである場合
であっても、実際に観測される画像上では、同一の値を
持たないことがある。このことを逆にいえば、いずれも
同一物体を反映した画素xと画素yにおいて、それぞれ
のノイズを除去した状況を仮に想定すれば、これらは該
同一物体を表象するものとして画像上に表示され(=そ
のように認識され)るし、また、両者は本来同一の(あ
るいはごく近い)画素値を有する。Since such noise generally takes various values for all pixels, even if the pixel x and the pixel y reflect the same object (in the external world), the noise is actually obtained. It may not have the same value on the observed image. Conversely speaking, assuming that the noise is removed from the pixel x and the pixel y, both of which reflect the same object, they are displayed on the image as representing the same object. (= Recognized as such), and both have essentially the same (or very close) pixel values.
【0047】そこで、上述したノイズの性質を踏まえ、
上記のp(x,y)に関し、統計的検定法でよく知られ
ている「帰無仮説」の概念を用いると、このp(x,
y)については、具体的に次のように言うことができ
る。すなわち、帰無仮説H「画素xと画素yとはそれぞ
れのノイズを除去した場合に同一の画素値を有する」言
いかえれば「v(x)=v(y)、ただし、両画素のノ
イズに起因する差異を除く」を立てる(つまり、このよ
うな命題が成立する場合、「両画素x及びyとの間の類
似度が高い(適合度が大きい)」と考える。)と、関数
p(x,y)は、この仮説Hを棄却する場合の危険率
(あるいは、有意水準)として構成できる(この場合、
p(x,y)は、その値域が[0,1]であるような関数
として定義される(p(x,y)∈[0,1]))。Therefore, in consideration of the above-mentioned characteristics of noise,
Regarding the above p (x, y), using the concept of the "null hypothesis" well known in the statistical test method, this p (x, y)
Regarding y), it can be specifically stated as follows. That is, the null hypothesis H "pixel x and pixel y have the same pixel value when their respective noises are removed". In other words, "v (x) = v (y),""Exclude caused difference" (that is, when such a proposition holds, consider that "the similarity between both pixels x and y is high (the degree of matching is large)") and the function p ( x, y) can be configured as a risk rate (or a significance level) when rejecting this hypothesis H (in this case,
p (x, y) is defined as a function whose range is [0,1] (p (x, y) ε [0,1])).
【0048】したがって、危険率p(x,y)が大きい
場合、すなわち棄却が誤りである危険性が大きい場合に
は上記仮説Hを満たす可能性が高いといえ、逆に小さい
場合、すなわち棄却が誤りである危険性が小さい場合に
は仮説Hを満たさない可能性が高いということができる
(なお、統計的検定における周知事項ではあるが、仮説
Hが「棄却」されないといっても、それが「真」である
ことを意味するわけではない。この場合、仮説Hが示す
命題が、否定し得ないことを意味するに過ぎない)。Therefore, it can be said that the above hypothesis H is likely to be satisfied when the risk rate p (x, y) is large, that is, when the rejection is erroneous, and when it is small, that is, the rejection is rejected. It can be said that there is a high possibility that the hypothesis H will not be satisfied if the risk of being false is small. (Although it is a well-known matter in statistical tests, even if the hypothesis H is not rejected, it is It does not mean that it is “true.” In this case, it just means that the proposition given by Hypothesis H cannot be denied.)
【0049】(重みw(p(x,y)))さて、重みw
(p(x,y))は、その表され方から明らかな通り、
上記したような危険率p(x,y)の関数(より一般に
は、適合度の関数(適合度をρ(x,y)とすれば、w
(ρ(x,y))となるように構成できる)であり、ま
た、この重みw(p(x,y))を求めるため、x及び
yの組み合わせそれぞれについて求められた危険率p
(x,y)に作用させる重み関数wは、一般的にいう
と、上記「棄却」を具現化する作用を有するものであ
る。具体的には、危険率p(x,y)が大きい場合には
重み関数wの値、すなわち重みw(p(x,y))が大
きな正の値をとり、その逆の場合には小さな正の値(又
は“0”)をとる、というように調整されている(重み
関数wの具体的形式については後述する。)。つまり、
重みw(p(x,y))は、画素xと画素yとが、上記
仮説Hに示される命題を満たすらしい場合には、大きい
値をとり、その逆の場合には小さい値をとる。一例とし
て特に、wのとりうる値が”0”かまたは”0”でない
一定値の2通りしかないように構成してもよい。(Weight w (p (x, y))) Now, the weight w
(P (x, y)) is, as is clear from the way it is expressed,
A function of the risk factor p (x, y) as described above (more generally, a fitness function (if the fitness is ρ (x, y), w
(It can be configured to be ρ (x, y)), and in order to obtain this weight w (p (x, y)), the risk rate p obtained for each combination of x and y
Generally speaking, the weighting function w acting on (x, y) has a function of embodying the above-mentioned “rejection”. Specifically, when the risk rate p (x, y) is large, the value of the weighting function w, that is, the weight w (p (x, y)) takes a large positive value, and in the opposite case, it is small. The value is adjusted to take a positive value (or “0”) (the specific form of the weighting function w will be described later). That is,
The weight w (p (x, y)) takes a large value when the pixel x and the pixel y are likely to satisfy the proposition shown in the above hypothesis H, and takes a small value in the opposite case. As an example, in particular, it may be configured such that there are only two possible values of w that are “0” or a constant value that is not “0”.
【0050】なお、以上までに述べた仮説H、危険率p
(x,y)、重みw(p(x,y))間の関係をまとめ
ると、帰無仮説Hが正しい可能性が高いとき、類似度p
も高くなり、その画素に与える重みwを高くし、一方、
帰無仮説Hが正しい可能性が低いとき、類似度pも低く
なり、その画素に与える重みwを低くする。このように
加重平均値への寄与度(重み)を類似度に応じて変える
ことにより、分解能の低下を抑えながら、ノイズを効果
的に抑制することが可能となる。また、重み関数w
(t)は、より一般に、「t∈[0,1]で定義される
非負の単調増加関数」ということができ、また、該w
(t)の満たすべき性質は、少なくともそのようであれ
ばよい。The above-mentioned hypothesis H and the risk rate p
Summarizing the relationship between (x, y) and weight w (p (x, y)), when the null hypothesis H is highly likely to be correct, the similarity p
Becomes higher, and the weight w given to the pixel is increased, while
When the null hypothesis H is unlikely to be correct, the similarity p is also low, and the weight w given to the pixel is low. By changing the degree of contribution (weight) to the weighted average value according to the degree of similarity in this way, it is possible to effectively suppress noise while suppressing a decrease in resolution. Also, the weighting function w
(T) can be more generally referred to as a “non-negative monotonically increasing function defined by tε [0,1]”, and the w
The property to be satisfied by (t) should be at least such a property.
【0051】(コヒーレントフィルタ処理)以上までの
説明により、「コヒーレントフィルタ」は次のように導
かれる。すなわちまず、画像を構成するある画素xに対
し、集合N(x)の要素たる画素yのすべてについて上
記した重みw(p(x,y))を計算する。次に、これ
ら複数の重みw(p(x,y))を用いて、当該画素x
を構成する新たなスカラー値v´k(x)を、以下の
(2)式で計算する。すなわち、(Coherent Filter Processing) From the above description, the “coherent filter” is derived as follows. That is, first, for a certain pixel x forming an image, the weight w (p (x, y)) is calculated for all the pixels y that are elements of the set N (x). Next, using the plurality of weights w (p (x, y)), the pixel x
A new scalar value v ′ k (x) that constitutes the above is calculated by the following equation (2). That is,
【数1】
ただし、k=1,2,…,Kである。そして、この式で
求められたv´k(x)を用いて、当該画素xの変換後
の画素値(新たな画素値)v´(x)を、
v´(x)=(v´1(x),v´2(x),…,v´K(x)) … (3)
として構成する。[Equation 1] However, k = 1, 2, ..., K. Then, using v ′ k (x) obtained by this equation, the pixel value (new pixel value) v ′ (x) of the pixel x after conversion is v ′ (x) = (v ′ 1 (X), v ′ 2 (x), ..., V ′ K (x)) (3).
【0052】ここに、上記(2)式で表される、画素値
v(y)=(v1(y),v2(y),…,v
K(y))(y=xである場合を含む。)を、v´
(x)=(v´1(x),v´2(x),…,v´
K(x))に変換するフィルタが、「コヒーレントフィ
ルタ」の形式である。これはその表式から明らかな通
り、画素値を構成するスカラー値vk(y)の重み付け
平均値を表している。Here, the pixel value v (y) = (v 1 (y), v 2 (y), ..., V represented by the equation (2) above.
Let K (y)) (including the case where y = x) be v ′.
(X) = (v ′ 1 (x), v ′ 2 (x), ..., V ′
The filter that transforms into K (x)) is in the form of a "coherent filter". As is clear from the expression, this represents the weighted average value of the scalar values v k (y) that form the pixel value.
【0053】このような処理は、以下のような結果をも
たらす。すなわち、ノイズを除かれた画素xの画素値v
´(x)と同一の画素値をとることが確からしい(=上
記仮説Hの命題を満たす可能性が高い)画素yの寄与度
を高めた重み付け平均値v´ k(x)から構成されたベ
クトルを表すこととなる。また、このような画素yが十
分な数存在するならば、画素値v´(x)は、画素xが
本来有すべきその真値から外れることなく、上記したよ
うな平均化の作用によりノイズを抑制しながらも、分解
能は低下しない値を有することとなる。Such processing has the following results.
Let me down. That is, the pixel value v of the pixel x from which noise is removed
It is certain that it will take the same pixel value as ´ (x) (= above
The probability of satisfying the proposition of hypothesis H is high) The contribution of pixel y
Weighted average value v ' k(X)
It will represent Koutor. In addition, the number of such pixels y is 10
If there is a sufficient number, the pixel value v ′ (x) is
I have mentioned above without deviating from the true value that it should have
Noise is suppressed by the effect of averaging, but it is also decomposed.
Noh will have a value that does not decrease.
【0054】なお、危険率p(x,y)が小さく、した
がって、帰無仮説Hが「棄却」され、重みw(p(x,
y))が小さくなるような場合であっても、上記記述か
らもわかる通り、必ずしもこれを完全に「棄却」すると
は限らない。このようなことは、後述する重み関数wの
具体的形式に依存するところであるが、危険率p(x,
y)が“0”(=0%)に近いような場合でも、w(p
(x,y))≠0(ただし、p(x,y)が“1”に近
い場合に比べて、より小さな正の値ではある。)として
よい(なお、p(x,y)=1である場合とは、後述す
るように、v(x)=v(y)のときである。)。Note that the risk rate p (x, y) is small, and therefore the null hypothesis H is "rejected", and the weight w (p (x, y
Even if y)) becomes small, as is clear from the above description, this is not always completely “rejected”. This depends on the specific form of the weighting function w, which will be described later, but the risk factor p (x,
Even when y) is close to “0” (= 0%), w (p
(X, y)) ≠ 0 (provided that p (x, y) is a smaller positive value than when p (x, y) is close to “1”) (note that p (x, y) = 1) The case of is when v (x) = v (y), as will be described later.).
【0055】すなわち、完全な棄却ということではな
く、小さな寄与は認めるように構成してもよいというこ
とである(なおこのような場合に、w(p(x,y))
=0とするのであれば、完全な棄却を行うのと同義であ
る。That is, it is possible to construct so as to allow a small contribution rather than a complete rejection (in such a case, w (p (x, y))).
If = 0, it is synonymous with performing a complete rejection.
【0056】このような処理は、一般的に次のように言
える。すなわち、ある画像を構成する複数の画素xが存
在するとき、この画素xとある任意の画素y(上記では
y∈N(x)とされた)との適合度p(x,y)を定量
化し、該適合度が大きい場合には、画素値v(y)を利
用した重み付き平均化処理において、当該画素yの大き
な寄与を認め、適合度が小さい場合には小さな寄与しか
認めないようにすることで、当該画素xのノイズを有効
に抑制する画像処理方法である、といえる。いわば、画
素xと画素yとが「似たもの同士」のときには、該画素
yを前記平均化処理に、より貢献させ、「似ていないも
の同士」のときには、該画素yを全く又は殆ど無視する
(重みをゼロ又はその近似値)、と言い換えてもよい。Such processing can generally be said as follows. That is, when there are a plurality of pixels x forming a certain image, the matching degree p (x, y) between this pixel x and a certain arbitrary pixel y (in the above, yεN (x)) is quantified. If the goodness of fit is large, a large contribution of the pixel y is recognized in the weighted averaging process using the pixel value v (y), and if the goodness of fit is small, only a small contribution is recognized. By doing so, it can be said that the image processing method effectively suppresses the noise of the pixel x. In other words, when the pixel x and the pixel y are “similar things”, the pixel y is more contributed to the averaging process, and when the pixel “is not similar”, the pixel y is ignored or hardly ignored. May be paraphrased (the weight is zero or its approximate value).
【0057】このような処理を画像全体に施すことによ
り、画像のぼけ、つまり空間的分解能の低下を殆ど生じ
ることなく、極めて高いノイズ抑制効果を発揮すること
ができる。また、ノイズ抑制という用途に限定せず、例
えばパターン認識の分野においても、重み関数、あるい
はコヒーレントフィルタを好適な具体的形式にすること
によって、優れた効果を発揮することができる。By applying such processing to the entire image, an extremely high noise suppression effect can be exhibited with almost no blurring of the image, that is, a decrease in spatial resolution. Further, not only for the purpose of noise suppression, but also in the field of pattern recognition, for example, the weighting function or the coherent filter can exhibit an excellent effect by making it into a suitable concrete form.
【0058】ここで上記した「ダイナミックCT」撮影
とは、上記X線管101及びX線検出器102が被検体
Pの同一部位を反復撮影(反復スキャン、連続回転型C
T装置では、連続回転による反復撮影がしばしば行われ
る。)して次々に投影データを取得するとともに、該投
影データに基づいて次々に再構成処理を行って時系列的
な一連の画像を得る撮影方式のことをいう(この場合、
画像表示部107における画像表示は、例えば図示しな
いカウンタ等によって、その画像の元となった投影デー
タ収集に係るスキャン開始点又は終点から一定時間後に
行われるように制御される)。The above-mentioned "dynamic CT" imaging means that the X-ray tube 101 and the X-ray detector 102 repeatedly image the same part of the subject P (repetitive scanning, continuous rotation C).
In the T-apparatus, repetitive photographing by continuous rotation is often performed. ) And obtain projection data one after another, and perform a reconstruction process one after another based on the projection data to obtain a series of images in time series (in this case,
The image display on the image display unit 107 is controlled by, for example, a counter (not shown) or the like so as to be performed after a predetermined time from the scan start point or the end point related to the projection data acquisition that is the source of the image).
【0059】したがって、このように取得・表示される
画像は、映画等と同様に時系列的な複数枚の静止画像か
らなる、いわゆる動画像となる。なお、このような撮影
方式は、典型的には、被検体Pに対し造影剤を注入し、
その経時変化を観察・解析して、例えば血管における狭
窄や閉塞等その他病変部の病態を分析するために用いら
れる。また、造影剤投与の前後2回だけに限り同一部位
のCT撮影を行う方式も、広義のダイナミックCT撮影
と考えることができる。Therefore, the image thus obtained and displayed is a so-called moving image, which is composed of a plurality of time-series still images like a movie or the like. Note that such an imaging method typically involves injecting a contrast agent into the subject P,
It is used for observing and analyzing the change over time to analyze the pathological condition of other lesions such as stenosis and occlusion in blood vessels. Further, a method of performing CT imaging of the same site only twice before and after administration of a contrast agent can be considered as dynamic CT imaging in a broad sense.
【0060】さて、従来においては、上記のような「ダ
イナミックCT」撮影時、例えばK回の撮影を実施する
間に被検体Pに何らかの変化(例えば、造影剤の濃度変
化や呼吸動等が一般的に考えられる)があった場合、空
間解像度を損なわず画像ノイズを抑制するためには、時
間方向の平滑化を行うほかなかった。その結果、時間分
解能が損なわれるという弊害は避け得なかった。In the prior art, during the "dynamic CT" imaging as described above, for example, some change in the subject P (for example, a change in the concentration of the contrast agent, respiratory motion, etc.) is generally performed while performing K times of imaging. However, in order to suppress image noise without spoiling the spatial resolution, there is no choice but to perform smoothing in the time direction. As a result, the adverse effect of impairing the time resolution was unavoidable.
【0061】ところが、ダイナミックCT撮影により取
得される画像は、上述したように動画像であって、時間
的変化を仔細に観察する目的で撮影を行うものであるか
ら、その時間分解能が損なわれるというのは、本来、好
ましい状況とは言えない。However, the image obtained by the dynamic CT imaging is a moving image as described above, and is taken for the purpose of observing the temporal changes in detail, so that the time resolution is impaired. That is not a favorable situation.
【0062】コヒーレントフィルタを利用すれば、時間
分解能を損ねず、K枚の静止画像のすべて(複数枚の画
像)からノイズを抑制することが可能な、次のようなダ
イナミック・コヒーレントフィルタ処理を実施すること
ができる。If a coherent filter is used, the following dynamic coherent filter processing that can suppress noise from all K still images (a plurality of images) without impairing the temporal resolution is performed. can do.
【0063】まず、上記のようにして得られた動画像た
るK枚の静止画像につき定義される画素xについては、
既に述べたように、画素値v(x)として、
v(x)=(v1(x),v2(x),…,vK(x)) … (1再掲)
を構成することができる。ここで右辺各項における添え
字1,2,…,Kは、K枚の各静止画像の通し番号であ
る。First, regarding the pixel x defined for the K still images which are moving images obtained as described above,
As described above, v (x) = (v 1 (x), v 2 (x), ..., V K (x)) (1) is reconfigured as the pixel value v (x). it can. Here, subscripts 1, 2, ..., K in each term on the right side are serial numbers of the K still images.
【0064】次に、この場合における重み関数w1の具
体的形式を、例えば次の(4)式により与える。Next, a specific form of the weighting function w1 in this case is given by the following equation (4), for example.
【0065】[0065]
【数2】 [Equation 2]
【0066】ただし、y∈N(x)であって、かつ、こ
の集合N(x)は、画素xにつき任意に設定してよい
(=どのような基準によって設定してもよい。)。しか
し実際上は、画素xと該画素xから遠く離れた位置にあ
る画素yとが仮説「v(x)=v(y)。ただし、両画
素のノイズに起因する差異を除く」を満たす可能性は一
般に低いといえるから、集合N(x)をxに近接してい
る画素の集合という基準で限定することは、演算速度向
上等の実用的な意義がある。However, yεN (x), and this set N (x) may be arbitrarily set for each pixel x (= any reference may be set). However, in reality, the pixel x and the pixel y located far from the pixel x can satisfy the hypothesis “v (x) = v (y). However, the difference due to noise of both pixels is excluded”. Since it can be said that the property is generally low, limiting the set N (x) on the basis of a set of pixels close to x has a practical significance such as an improvement in calculation speed.
【0067】したがってここでは、その一例として、集
合N(x)を、当該画素xを中心としたその周囲の矩形
状エリアに含まれる画素の集合、とする。より具体的
に、集合N(x)としては、例えば、いま注目している
静止画像一枚を構成する全画素が128×128画素で
あるような場合に、前記画素xを中心とした3×3画素
分のエリアとしたり、また、512×512画素である
ような場合に、当該画素xを中心とした13×13画素
分のエリア等としてもよい。Therefore, here, as an example, the set N (x) is a set of pixels included in a rectangular area around the pixel x. More specifically, as the set N (x), for example, when all the pixels forming one still image of interest are 128 × 128 pixels, 3 × with the pixel x as the center is set. It may be an area for 3 pixels, or in the case of 512 × 512 pixels, an area for 13 × 13 pixels around the pixel x may be used.
【0068】また、上記(4)式におけるσkは、k枚
目の静止画像の各画素が、そのどれにも共通な一定の程
度で有するものと仮定して推定されたノイズの標準偏差
であり、一方Cは、重みw1(p(x,y))が、上記
(4)式に代入された場合における作用の程度を決定す
る調節可能なパラメータである。Further, σ k in the above equation (4) is the standard deviation of noise estimated assuming that each pixel of the k-th still image has a certain degree common to all the pixels. On the other hand, C is an adjustable parameter that determines the degree of action when the weight w1 (p (x, y)) is substituted into the above equation (4).
【0069】以下、これらσk及びCについての説明を
順に行う。まず、(4)式におけるσkについて説明す
る(以下では、分散σk 2として説明する)。このσk
2は、上述したように、k枚目の静止画像上の各画素の
スカラー値が有するノイズ成分の分散である。そしてま
た、上記(4)式における分散σk 2は、k枚目の画像
の各画素のスカラー値について一定値たる分散σk 2を
持つノイズを含んでいるものと仮定して推定したもので
ある。一般に、このような仮定は、次に記すようなこと
を背景として、十分な正当性を持つ。Below, these σkAnd the explanation about C
Do in order. First, σ in equation (4)kExplain about
(In the following, the variance σk TwoExplained as). This σk
TwoIs, as described above, for each pixel on the k-th still image.
It is the variance of the noise component that the scalar value has. And
Also, the variance σ in the above equation (4)k TwoIs the kth image
Variance σ that is a constant value for the scalar value of each pixel ofk TwoTo
Estimated assuming that it contains the noise
is there. In general, such assumptions are as follows:
Against the backdrop, there is sufficient justification.
【0070】被検体Pの大きさ、X線管101及びX線
検出器102、再構成部106等の構造が一定で、か
つ、照射X線のエネルギを一定にした状態では、CT画
像のノイズは、照射X線量、すなわちこれと比例関係に
あるX線管101における管電流と照射時間との積(い
わゆる管電流時間積(mA・s))によって決定され
る。When the size of the subject P, the structure of the X-ray tube 101, the X-ray detector 102, the reconstruction unit 106, and the like are constant and the energy of the irradiation X-rays is constant, the noise of the CT image is increased. Is determined by the irradiation X-ray dose, that is, the product of the tube current and the irradiation time in the X-ray tube 101 which is proportional to this (so-called tube current time product (mA · s)).
【0071】一方、CT画像のノイズは加法的であり、
概ねガウス分布に従うことも知られている。すなわち、
ある画素xの画素値v(x)を構成する任意のスカラー
値v n(x)(n=1,2,…,K)について、その真
値(ノイズの寄与分を除去した値)をvn 0(x)とす
ると、これらの差の値vn(x)−vn 0(x)は、概
ね平均0、分散σk 2のガウス分布に従う(なお、照射
X線量ないし管電流時間積mA・sとノイズの分散σk
2とは、概ね反比例関係にある。)。On the other hand, noise in CT images is additive,
It is also known to follow a Gaussian distribution. That is,
An arbitrary scalar that makes up the pixel value v (x) of a pixel x
Value v nThe truth about (x) (n = 1, 2, ..., K)
The value (value from which the contribution of noise is removed) is vn 0(X)
Then, the difference value vn(X) -vn 0(X) is roughly
Mean 0, variance σk TwoGaussian distribution of
X-ray dose or tube current time product mA · s and noise variance σk
TwoAnd are almost in inverse proportion to each other. ).
【0072】また、この分散σk 2は、画素xの位置そ
のもの(上で述べたように、例えば各座標値x=(x,
y))にも依存するが、通常のX線CT装置100にお
いては、X線管101及びX線検出器102の間に、X
線照射量を調節する物理的なX線フィルタ(例えば銅箔
や金属塊等により構成された、いわゆる「ウェッジ」あ
るいは「X線フィルタ」と呼称されるもの)を備えてい
るため、これを無視することができる。なぜならばウェ
ッジは、被検体Pが水とほぼ同じ密度を持つ物質から構
成されていることを利用して、どのX線検出器102に
おいても同程度のX線量が検出されるよう、照射される
X線の一部を減弱する作用を有するものである。従って
このようなウェッジによれば、結果的に、ノイズの分散
σk 2を画素xの位置に殆ど依らない概ね一定値にする
効果を生じるからである(ちなみに、このウェッジは、
一般に、X線検出器102のダイナミックレンジを有効
に利用することを本来の目的として設置されるものであ
る)。The variance σ k 2 is the position of the pixel x itself (as described above, for example, each coordinate value x = (x,
y)), however, in the normal X-ray CT apparatus 100, the X-ray tube 101 and the X-ray detector 102 have an X-ray detector.
Ignore this because it has a physical X-ray filter (for example, a so-called "wedge" or "X-ray filter" made of copper foil, metal block, etc.) that adjusts the radiation dose. can do. This is because the wedge is irradiated so that the same amount of X-ray dose can be detected by any X-ray detector 102 by utilizing the fact that the subject P is made of a substance having almost the same density as water. It has the effect of attenuating part of the X-rays. Therefore, such a wedge results in the effect of making the noise variance σ k 2 a substantially constant value that hardly depends on the position of the pixel x (by the way, this wedge is
Generally, it is installed for the purpose of effectively utilizing the dynamic range of the X-ray detector 102).
【0073】以上のことから、ダイナミックCT撮影に
より取得されたK枚の静止画像上においては、k枚目の
静止画像上におけるすべての画素について、分散σk 2
がほぼ一定であると推定することは妥当である。むろ
ん、画素ごとに分散が異なる場合について本実施形態を
拡張することも容易に推考できる。From the above, on the K still images acquired by the dynamic CT imaging, the variance σ k 2 is calculated for all the pixels on the kth still image.
It is reasonable to assume that is almost constant. Of course, it can be easily considered that the present embodiment can be extended to the case where the variance is different for each pixel.
【0074】さて次に、上記(4)式を具体的に演算す
るためには、その分散σk 2として、どのような数値を
あてるか、が問題となる。このようなことが問題となる
のは、通常、ノイズの分布の形は想定できても(上記で
はガウス分布)、分散σk 2の具体値は不明であること
が多いからである。Next, in order to specifically calculate the equation (4), what numerical value should be applied as the variance σ k 2 becomes a problem. This is a problem because the shape of the noise distribution can usually be assumed (Gaussian distribution above), but the specific value of the variance σ k 2 is often unknown.
【0075】更に、一般的に、毎回の撮影毎に照射線量
(X線管電流×照射時間(mA・s))を変更して撮影
を行ってもよく、この場合、画像毎に分散σk 2は異な
る。Further, in general, the irradiation dose (X-ray tube current × irradiation time (mA · s)) may be changed for each photographing, and in this case, the variance σ k 2 is different.
【0076】さて、k枚目の画像(k=1,2,…,
K)に於いて各画素のスカラー値が持つノイズの分散を
σk 2とし、k枚目の画像の撮影に用いた照射線量をR
kとするとき、σk 2はRkに比例する。従って少なく
ともひとつのk=k0についてσkO 2が指定できれ
ば、他のkに関しても、Now, the kth image (k = 1, 2, ...,
In K), the variance of the noise of the scalar value of each pixel is σ k 2, and the irradiation dose used to capture the kth image is R
When k , σ k 2 is proportional to R k . Therefore, if σk O 2 can be specified for at least one k = k 0 , for other k,
【数3】 によってσk 2を正確に推定することができる。[Equation 3] Allows σ k 2 to be accurately estimated.
【0077】本実施形態に於いては少なくともひとつの
kについて、以下のような方法でσ k 2の具体的数値の
推定を行うことができる。In the present embodiment, at least one
For k, σ k TwoOf the concrete numerical value of
An estimate can be made.
【0078】K回の撮影のうち、被検体Pに殆ど変化が
なかったと仮定することのできるN回(1<N≦K)の
画像を用いて、実測により、分散σk 2に対する期待値
E[σk 2]を求める方法が有効である。以下説明を簡単
にするために、これらN枚の画像における照射線量は同
じであり、従ってk=1,2,…Nに関してσk 2は一
定(σ2と書く)と仮定する。これらN枚の画像におけ
る、ある画素xfの画素値v(xf)を構成する各スカ
ラー値v1(xf),v2(xf),…,v K(xf)
が含むノイズは、上述したように平均0、分散σ2のガ
ウス分布に従うと予想されるから、これらの平均値を以
下の(6)式、Of the K times of photography, there is almost no change in the subject P.
N times (1 <N ≦ K) that can be assumed that
The variance σ is measured by using the image.k TwoExpected value for
E [σk TwoIs effective. Simple explanation below
In order to obtain
And therefore σ for k = 1, 2, ... Nk TwoIs one
Constant (σTwoWrite). In these N images
Some pixel xfPixel value v (xf) Each ska
Error value v1(Xf), VTwo(Xf), ..., v K(Xf)
As described above, the noise included in theTwoMoth
These mean values are
Equation (6) below,
【数4】 を用いると、真の分散σ2に対する期待値E[σ2]を、[Equation 4] , The expected value E [σ 2 ] for the true variance σ 2 is
【数5】
として求めることができる。そして、この分散の期待値
E[σ2]は、上述した通り、K枚すべての静止画像上の
全画素xにつき妥当するものと考えることができ、真の
分散σ2の代用として用いるのに、一定程度以上確から
しさが保証された値である。したがって、上記(4)式
の実際の演算においては、このE[σ2]を(4)式のσ
2に代入すればよい。[Equation 5] Can be asked as Then, as described above, the expected value E [σ 2 ] of the variance can be considered to be valid for all the pixels x on all the K still images, and is used as a substitute for the true variance σ 2. , It is a value that guarantees a certain degree of certainty. Therefore, in the actual calculation of the above formula (4), this E [σ 2 ] is expressed by σ of the formula (4).
Substitute in 2 .
【0079】なお、このようなE[σ2]は、より具体的
には、K枚の静止画像中、例えば1枚目と2枚目の静止
画像に基づく実測値により求めてもよい(上記(6)及
び(7)式で言えば、N=2とすることに該当す
る。)。また、上記(6)及び(7)式の実際の演算に
供される画素xfについては、例えば、空気や骨が撮像
されている部分を除いた適当な画素xfのみを選定する
(複数選定した場合は得られるE[σ2]すべての平均を
とる)等といった工夫を施してもよい。さらに、その他
一般的には、被検体Pの動きによる影響を抑える工夫等
を施すと尚よい。More specifically, such E [σ 2 ] may be obtained by an actual measurement value based on, for example, the first and second still images in K still images (above). This is equivalent to setting N = 2 in the expressions (6) and (7). As for the pixel x f used for the actual calculation of the above equations (6) and (7), for example, only an appropriate pixel x f excluding a portion where air or bone is imaged is selected (plurality). If selected, the average of all obtained E [σ 2 ] is taken) and the like. In addition, in general, it is better to take measures to suppress the influence of the movement of the subject P.
【0080】これらN枚の画像の撮影において照射線量
が一定でない場合においても、σk 2がRkに比例する
ことを利用して正しくσk 2を推定することは容易に推
考できるであろう。Irradiation dose in capturing these N images
Σ is not constantk TwoIs RkProportional to
Correctly using thatk TwoIt is easy to estimate
I can think of it.
【0081】さて次に、上記(4)式におけるパラメー
タCについての説明を行う。まず、(4)式において
は、上記一般的形態で述べた危険率p(x,y)の考え
方が、以下のように含まれている。すなわち、(4)式
の右辺分子における根号内の表式は、いわゆるχ二乗分
布に従うとされる当該χ2値に一致するものであり、こ
れを(2σ)2で除し、括弧の全体をeの肩に置いた値
は、危険率p1(x,y)そのものである。つまり、Next, the parameter C in the equation (4) will be described. First, in the equation (4), the concept of the risk rate p (x, y) described in the above general form is included as follows. That is, the expression in the radical in the numerator on the right-hand side of equation (4) corresponds to the χ 2 value that is said to follow the so-called χ 2 distribution, and this is divided by (2σ) 2 to obtain the entire parentheses. The value that is placed on the shoulder of e is the risk rate p1 (x, y) itself. That is,
【数6】
そして、上記(4)式は、この(8)式のように表され
るp1(x,y)に関し、[Equation 6] Then, the above equation (4) is related to p1 (x, y) represented by this equation (8),
【数7】
としたものに他ならない。尚、Aは定数でp1が(0〜
1)の値になるように規格化されたものである。[Equation 7] It is nothing but In addition, A is a constant and p1 is (0 to
It is standardized to have the value of 1).
【0082】結局、(4)式においては、上記したよう
な一般的形態で述べた危険率p(x,y)が陽には表示
されてはいないが、重みw1(p(x,y))の実態
は、上述したように、まさしく危険率(=p1(x,
y))の関数であると見ることができ((9)式)、す
なわち「適合度の関数」である(ただし、危険率と適合
度とは、上述したように、一方が増えれば他方も増加す
る関係にある)。After all, in the equation (4), the risk rate p (x, y) described in the general form as described above is not explicitly displayed, but the weight w1 (p (x, y) ), As described above, is exactly the risk rate (= p1 (x,
y)) can be regarded as a function (equation (9)), that is, a function of fitness (however, the risk rate and the fitness are, as described above, the other one, the more the other increases). There is an increasing relationship).
【0083】そして、上記(9)式からわかるように、
パラメータCは、重みw1(p(x,y))が、危険率
p1(x,y)にどの程度敏感に反応するかを決める効
果がある。つまり、Cを大きくすると、p1(x,y)
がわずかに小さくなるだけで、w1(p(x,y))は
0に近づく。また、Cを小さくするとそのような過敏な
反応を抑制することができる。なお、Cとして、具体的
には1乃至10程度とすればよく、好適にはC=3とす
るとよい。Then, as can be seen from the above equation (9),
The parameter C has an effect of determining how sensitively the weight w1 (p (x, y)) reacts to the risk rate p1 (x, y). That is, when C is increased, p1 (x, y)
W1 (p (x, y)) approaches 0 with only slightly decreasing. Further, if C is made small, such a hypersensitive reaction can be suppressed. It should be noted that C may be specifically about 1 to 10, and preferably C = 3.
【0084】本実施形態においては、中心画素xと周辺
画素yとの間の類似判定、言い換えると、両画素x及び
yに関する上述した帰無仮説Hの棄却の判定は、上述し
たことから明らかなように、上記危険率p1(x,y)
に基づいて、いわゆるχ二乗検定法(統計的検定法)に
よって決定されている。In the present embodiment, the similarity determination between the central pixel x and the peripheral pixel y, in other words, the rejection determination of the null hypothesis H described above regarding both pixels x and y is clear from the above description. Thus, the risk rate p1 (x, y)
It is determined based on the so-called χ-square test method (statistical test method).
【0085】また、上記(4)式の表式からわかるよう
に、本発明においては、危険率p(x,y)をx,yの
組み合わせそれぞれについて計算した後、重みw(p
(x,y))を求めるといった手順を踏む必要は必ずし
もなく、危険率p(x,y)を具体的に求めずに、合成
関数としての(w°p)を、直接計算する構成としても
よい。As can be seen from the expression (4) above, in the present invention, after calculating the risk rate p (x, y) for each combination of x and y, the weight w (p
It is not always necessary to take the procedure of obtaining (x, y)), and it is also possible to directly calculate (w ° p) as a composite function without specifically obtaining the risk rate p (x, y). Good.
【0086】以上述べたように、分散σ2の推定をし
(例えば、(7)式のE[σ2])、かつ、パラメータC
を適当に決める(例えば、C=3)ことにより、(4)
式を用いて、ある画素xにつき定義される集合N(x)
(上述したように、例えば画素xを中心とした3×3画
素分のエリア等)に含まれるすべての画素yについて、
具体的な重みw1(p(x,y))を求めることができ
る。後は、上記(2)式におけるw(p(x,y))に
代えて、このw1(p(x,y))を用いることによ
り、コヒーレントフィルタの具体的な数値演算を実施す
ることが可能となる。そしてその結果、時間分解能は勿
論のこと、空間分解能をも損なわずに、ノイズを強く抑
制した画素値v´(x)=(v´1(x),v´
2(x),…,v´ K(x))(=(3)式)、すなわ
ちそのようなK枚の静止画像ないし動画像を、得ること
ができる。As described above, the variance σTwoAnd estimate
(For example, E [σ in equation (7)Two]) And parameter C
By appropriately determining (for example, C = 3), (4)
A set N (x) defined for a pixel x using the formula
(As described above, for example, a 3 × 3 image centered on the pixel x
For all pixels y included in the prime area, etc.,
A specific weight w1 (p (x, y)) can be obtained.
It After that, in w (p (x, y)) in the above formula (2),
Instead, by using this w1 (p (x, y))
To perform specific numerical calculations for coherent filters.
It is possible to And as a result, time resolution
That is, noise is strongly suppressed without impairing the spatial resolution.
Restricted pixel value v ′ (x) = (v ′1(X), v '
Two(X), ..., v ' K(X)) (= equation (3))
To obtain such K still or moving images
You can
【0087】このような画像処理を、概念的に把握しや
すいよう図示したものが、図3(a)乃至図3(c)で
ある。すなわちまず、図3(a)においては、1,2,
…,K枚ある静止画像において、ある画素xにつき、該
画素xを中心とした3×3画素分の矩形状エリアN
3×3(x)が想定されている。この矩形状エリアN
3× 3(x)の左角隅における画素を、y1とすれば、
この画素y1は、画素値v(y1)を有している。FIGS. 3 (a) to 3 (c) show such image processing for easy conceptual understanding. That is, first, in FIG.
..., in a still image of K sheets, for a certain pixel x, a rectangular area N of 3 × 3 pixels centered on the pixel x
3 × 3 (x) is assumed. This rectangular area N
If the pixel at the left corner of 3 × 3 (x) is y 1 , then
This pixel y 1 has a pixel value v (y 1 ).
【0088】そして、この画素値v(y1)を構成する
スカラー値v1(y1),v2(y 1),…,vK(y
1)と画素値v(x)におけるスカラー値v1(x),
v2(x),…,vK(x)とのそれぞれにより、上記
(4)式によって重みw1(p(x,y1))が計算さ
れる(図3(b))。また、矩形状エリアN
3×3(x)の残る画素y2,…,y8についても同様
で、結局図3(b)に示すように、w1(p(x,
y1)),…,w1(p(x,y8))及び、w1(p
(x,x))が得られる。この場合、(8)式より危険
率p(x,x)は、“1”であり、したがって重みw1
(p(x,x))も、(9)式より“1”である(=最
大の重み付けがされている)。Then, the pixel value v (y1)
Scalar value v1(Y1), VTwo(Y 1), ..., vK(Y
1) And the scalar value v at the pixel value v (x)1(X),
vTwo(X), ..., vKWith each of (x),
The weight w1 (p (x, y1)) Is calculated
(FIG. 3 (b)). Also, the rectangular area N
3x3The remaining pixel y of (x)Two, ..., y8Also for
Finally, as shown in FIG. 3B, w1 (p (x,
y1)), ..., w1 (p (x, y8)) And w1 (p
(X, x)) is obtained. In this case, it is more dangerous than equation (8)
The rate p (x, x) is "1" and therefore the weight w1
(P (x, x)) is also “1” according to the equation (9) (= maximum)
It is heavily weighted).
【0089】次に、このようにして得られた、重みw1
(p(x,y1)),…,w1(p(x,y8)),w
1(p(x,x))を、対応する画素の、k枚目の画像
におけるスカラー値vk(y1),vk(y2),…,
vk(y8),vk(x)にそれぞれ乗算して総和を取
り(上記(2)式における分子に該当する。)、これを
矩形状エリアN3×3(x)に関する重みw1の総和
(同じく(2)式の分母に該当する。)により除せば、
当該k枚目の画像における画素xについての、ノイズが
抑制されたスカラー値v´k(x)を求めることができ
る(図3(c))。また、k=1,2,…,Kのすべて
の画像につき、同じ重みw1(p(x,y 1)),…,
w1(p(x,y8)),w1(p(x,x))を用い
て、ノイズが抑制されたスカラー値v´k(x)を求め
ることによって、画素xにおけるノイズが抑制された画
素値v´k(x)=(v´1(x),v´2(x),
…,v´K(x))が得られる。すべての画素xにつ
き、上記演算を繰り返せば、ノイズを抑制したK枚の画
像が得られる。Next, the weight w1 thus obtained is obtained.
(P (x, y1)), ..., w1 (p (x, y8)), W
1 (p (x, x)) is the kth image of the corresponding pixel
The scalar value v atk(Y1), Vk(YTwo),…,
vk(Y8), Vk(X) is multiplied by each to get the sum.
(Corresponding to the numerator in the above formula (2))
Rectangular area N3x3Sum of weights w1 for (x)
(Similarly, it corresponds to the denominator of equation (2).)
Noise for pixel x in the kth image is
Suppressed scalar value v 'kCan determine (x)
(FIG. 3 (c)). Also, all of k = 1, 2, ..., K
Of the same weight w1 (p (x, y 1)), ...,
w1 (p (x, y8)), W1 (p (x, x))
, The scalar value v ′ with suppressed noisekFind (x)
Image in which noise in the pixel x is suppressed by
Elementary value v 'k(X) = (v '1(X), v 'Two(X),
…, V 'K(X)) is obtained. For every pixel x
If the above calculation is repeated, K images with suppressed noise will be displayed.
The image is obtained.
【0090】このようにしてコヒーレントフィルタで算
出された画素値v´(x)で構成される画像では、オリ
ジナル画像で見られたランダムなノイズが、十分に抑制
される。In the image composed of the pixel values v '(x) calculated by the coherent filter in this way, the random noise seen in the original image is sufficiently suppressed.
【0091】なお、以上までに述べた各処理は、例えば
図4(a),図4(b)に示すようなフローチャートに
則ってこれを行えばよく、また、当該各処理に係る演算
・画像表示等を実際のX線CT装置100上で実現する
ためには、例えば、図2に示すように、分散値推定部1
11、重み演算部112及び画素値演算部113により
構成される画像処理部110を設けて、これを実施すれ
ばよい。The processing described above may be performed in accordance with the flowcharts shown in FIGS. 4A and 4B, and the calculation / image In order to realize the display and the like on the actual X-ray CT apparatus 100, for example, as shown in FIG.
The image processing unit 110 including the weight calculation unit 112, the weight calculation unit 112, and the pixel value calculation unit 113 may be provided and implemented.
【0092】このうち重み演算部112は、上述した手
順通り、画素値v(x)及びv(y)から直接重みw1
(p(x,y))を求める構成となっている。したがっ
て当該演算部112は、危険率p1(x,y)の値を具
体的に求めることなく、重みを直接に求める装置であ
る。なお、上記したような構成ではなく、具体的に危険
率p1(x,y)の値を求める危険率演算部(適合度定
量化部)と、その出力に基づいて重みw1(p(x,
y))を求める重み演算部という、二段の手順を踏む構
成としてもよい。いずれにせよ、重み演算部112は、
分散値推定部111により推定された分散σ2と、v
(x)及びv(y)を用いて重みw1(p(x,y))
を算出する。Of these, the weight calculator 112 directly weights the weight w1 from the pixel values v (x) and v (y) according to the procedure described above.
The configuration is such that (p (x, y)) is obtained. Therefore, the calculation unit 112 is a device that directly calculates the weight without specifically calculating the value of the risk rate p1 (x, y). It should be noted that, instead of the configuration as described above, a risk rate calculation unit (fitness quantification unit) that specifically calculates the value of the risk ratio p1 (x, y) and the weight w1 (p (x,
The configuration may be a two-step procedure called a weight calculation section for obtaining y)). In any case, the weight calculation unit 112
The variance σ 2 estimated by the variance value estimation unit 111, and v
Weight w1 (p (x, y)) using (x) and v (y)
To calculate.
【0093】また、画素値演算部113は、画素値v
(x)及びv(y)、並びに重み演算部112により数
値演算された重みw1(p(x,y))を使って、画素
値v´(x)を演算する。すなわち当該演算部113
は、元となる画像のノイズを抑制する処理、すなわちコ
ヒーレントフィルタの適用を実際に行う(以下、これを
「コヒーレントフィルタをかける」と表現する)。Further, the pixel value calculation unit 113 determines that the pixel value v
The pixel value v ′ (x) is calculated using (x) and v (y) and the weight w1 (p (x, y)) numerically calculated by the weight calculator 112. That is, the calculation unit 113
Performs the process of suppressing the noise of the original image, that is, actually applies the coherent filter (hereinafter, this is referred to as “coherent filter is applied”).
【0094】上記のようなダイナミック・コヒーレント
フィルタ処理においてK枚の静止画像から構成される動
画像に、コヒーレントフィルタをかける場合には、上記
画像処理部110における処理は、一旦すべての静止画
像を再構成した後、これらを上記記憶装置10Mに蓄
え、後処理として後にこれらに対してコヒーレントフィ
ルタをかけるようにしてもよいが、本実施形態はこのよ
うな形態に限定されるものではなく、上述した連続スキ
ャン、連続投影データ収集、連続再構成及び連続表示と
いう流れの中で、コヒーレントフィルタをかける処理を
リアルタイムに実施する(以下、これを「リアルタイム
・コヒーレントフィルタ処理」と呼ぶ。)のでもよい。In the dynamic coherent filter processing as described above, when a coherent filter is applied to a moving image composed of K still images, the processing in the image processing section 110 is performed once for all still images. After being configured, these may be stored in the storage device 10M and a coherent filter may be applied to them later as post-processing, but the present embodiment is not limited to such a form, and is described above. The process of applying a coherent filter may be performed in real time in the sequence of continuous scan, continuous projection data acquisition, continuous reconstruction, and continuous display (hereinafter, this is referred to as “real-time coherent filter process”).
【0095】リアルタイム・コヒーレントフィルタ処理
の好ましい実施形態においては、新しい画像が撮影され
再構成されるたびに、以下のような処理を行う。最初に
得られた画像(画像番号1)から最新の画像(画像番号
M)までのうち、画像番号M,M−1,…,M−K+1
を持つK枚の静止画像上、共通の同一点(同一座標)の
画素xの持つ画素値(スカラー値)を並べてK次元ベク
トル値v(x)=(v M(x),vM−1(x),…,
vM−K+1(x))を構成する。こうして、上記の
「ダイナミック・コヒーレントフィルタ処理」と全く同
様にコヒーレントフィルタをかけることができる。ただ
し、画素値演算部113は実際には画素値v´(x)の
全ての要素を計算するのではなく、最新の画像(画像番
号M)に対応するスカラー値vM´(x)だけを計算す
る。この結果、計算速度が向上するので、リアルタイム
でノイズが抑制された最新の画像を表示できる。Real-time coherent filtering
In the preferred embodiment of, a new image is taken.
Each time it is reconfigured, the following processing is performed. At first
The latest image (image number) from the obtained image (image number 1)
Up to M), the image numbers M, M-1, ..., M-K + 1
Of the same point (same coordinate) on K still images with
Pixel values (scalar values) of pixel x are arranged and K-dimensional
Toll value v (x) = (v M(X), vM-1(X), ...,
vM-K + 1(X)). Thus, above
Exactly the same as "dynamic coherent filtering"
You can apply a coherent filter like this. However
However, the pixel value calculation unit 113 actually calculates the pixel value v ′ (x)
Instead of calculating all elements, the latest image (image number
Scalar value v corresponding to No. M)MCalculate only ´ (x)
It As a result, the calculation speed is improved, so real time
The latest image with suppressed noise can be displayed.
【0096】この「リアルタイム・コヒーレントフィル
タ処理」の別の好ましい実施形態として、最初のK枚の
画像が得られた時点で、上記と全く同様にコヒーレント
フィルタをかけてv1´(x),…,vK´(x)を求
めておき、以後は、K次元ベクトル値を画像番号M,M
−1,…,M−K+1を持つK枚の静止画像を用いてv
(x)=(vM(x),vM−1´(x),…,v
M−K+1´(x))によって構成し、これに対して上
記のリアルタイム・コヒーレントフィルタ処理を適用す
るように構成してもよい。なお、これらのリアルタイム
・コヒーレントフィルタ処理の際に画素値ベクトルv
(x)の次元Kを、マニュアル設定、あるいは自動設定
によって、随時変更できるように構成しておくと便利で
ある。As another preferred embodiment of this "real-time coherent filter process", when the first K images are obtained, a coherent filter is applied in exactly the same manner as described above, v 1 ′ (x) ,. , V K ′ (x) is obtained, and thereafter, the K-dimensional vector value is set to the image number M, M.
V using K still images with -1, ..., M-K + 1
(X) = (v M ( x), v M-1 '(x), ..., v
M−K + 1 ′ (x)), and the above real-time coherent filter processing may be applied thereto. It should be noted that when these real-time coherent filter processes are performed, the pixel value vector v
It is convenient if the dimension K of (x) can be changed at any time by manual setting or automatic setting.
【0097】このようにコヒーレントフィルタにより、
空間及び時間分解能を低下させることなく、ノイズだけ
を効果的に抑制したCT画像を使ってCBPスタディを
実行し、組織内の局所的な血流動態、つまり局所組織内
の毛細血管を通過する血流の動態を定量的に解析し、そ
の局所血流動態を表すインデックス(CBP、CBV、
MTT、Err)を求めることにより、その精度及び信
頼性の向上が期待できる。Thus, with the coherent filter,
A CBP study was performed using a CT image in which only noise was effectively suppressed without reducing spatial and temporal resolution, and blood flow passing through local blood flow dynamics in a tissue, that is, capillaries in a local tissue was performed. The flow dynamics are analyzed quantitatively, and the indices (CBP, CBV,
By obtaining MTT and Err), improvement in accuracy and reliability can be expected.
【0098】以上のように分解能の低下を抑え、ノイズ
を除去した画像に対してCBPスタディ処理が実施され
る。
(CBPスタディ)上述したように、CBPスタディで
は、脳組織内の”毛細血管を通過する血流”の動態を定
量的に表すCBP、CBV、MTT、Errのインデッ
クスを求め、またこれらインデックスの空間的分布を表
すマップを出力する。As described above, the CBP study process is performed on the image from which the noise is removed while suppressing the deterioration of the resolution. (CBP Study) As described above, in the CBP study, the indexes of CBP, CBV, MTT, and Err that quantitatively represent the dynamics of “blood flow through capillaries” in brain tissue are obtained, and the space of these indexes is also calculated. Output a map showing the statistical distribution.
【0099】CBP:脳組織の毛細血管内の単位体積及
び単位時間あたりの血流量[ml/100ml/min]
CBV:脳組織内の単位体積あたりの血液量[ml/10
0ml]
MTT:毛細血管の血液平均通過時間[秒]
Err:解析モデルからの実測値のずれ残差の指標
なお、残差Errが低いことは、参照脳動脈から支配を
受けている可能性が高いことを意味し、逆に、残差Er
rが高いことは、参照脳動脈から支配を受けている可能
性が低いことを意味している。CBP: blood volume per unit volume and unit time in capillaries of brain tissue [ml / 100 ml / min] CBV: blood volume per unit volume in brain tissue [ml / 10]
0 ml] MTT: Mean blood transit time of capillaries [seconds] Err: Deviation of the actual measurement value from the analytical model Residual index Note that the low residual Err may be controlled by the reference cerebral artery. Means high, and conversely the residual Er
A high r means that it is unlikely to be dominated by the reference cerebral artery.
【0100】CBPスタディでは、トレーサーとして脳
血管透過性を持たない造影剤、たとえばヨード造影剤が
使用される。インジェクターにより肘静脈から急速に注
入されたヨード造影剤は、心臓、肺を経由して、脳動脈
から流れ込む。そして、脳動脈から、脳組織内の毛細血
管を経て、脳静脈へと流れ出ていく。このとき、脳血管
透過性を持たない造影剤、たとえばヨード造影剤は正常
な脳組織内の毛細血管では造影剤は血管外へ漏れ出るこ
となく通過する。In the CBP study, a contrast agent having no cerebrovascular permeability, for example, an iodine contrast agent is used as a tracer. The iodine contrast medium rapidly injected from the cubital vein by the injector flows from the cerebral artery via the heart and lungs. Then, it flows out from the cerebral artery through the capillaries in the brain tissue to the cerebral vein. At this time, a contrast agent having no cerebrovascular permeability, for example, an iodine contrast agent, passes through the capillaries in the normal brain tissue without leaking out of the blood vessel.
【0101】造影剤の通過の様子をダイナミックCTで
連続的に撮影して、その連続画像から、脳動脈上の画素
の時間濃度曲線Ca(t)、毛細血管を含む脳組織上の
画素の時間濃度曲線Ci(t)、脳静脈上の画素の時間
濃度曲線Csss(t)をそれぞれ測定する。The state of passage of the contrast agent is continuously photographed by dynamic CT, and the time-concentration curve Ca (t) of the pixels on the cerebral artery and the time of the pixels on the brain tissue including capillaries are taken from the consecutive images. The concentration curve Ci (t) and the time concentration curve Csss (t) of pixels on the cerebral vein are measured.
【0102】CBPスタディでは、造影剤の血中濃度に
ついて脳組織に近い脳血管の血中濃度の時間曲線Ca
(t)と、毛細血管の血中濃度の時間曲線Ci(t)と
の間で成り立つ理想的な関係を解析モデルとして採用す
る。つまり脳組織に入る直前の血管から造影剤を注入し
た場合、毛細血管を含む脳組織単位体積(1画素)内の
時間濃度曲線は垂直に立ち上がり、一定値を維持し、そ
して若干の勾配を持って立ち下がる。これは、矩形関数
で近似することができる(box−MTF法:box−
Modulation Transfer Funct
ion method)。In the CBP study, the blood concentration of the contrast agent, the time curve Ca of the blood concentration in the cerebral blood vessels close to the brain tissue,
An ideal relationship that holds between (t) and the time curve Ci (t) of the blood concentration in the capillaries is adopted as an analytical model. That is, when a contrast agent is injected from a blood vessel immediately before entering the brain tissue, the time-density curve in the brain tissue unit volume (1 pixel) including the capillary rises vertically, maintains a constant value, and has a slight gradient. Fall down. This can be approximated by a rectangular function (box-MTF method: box-
Modulation Transfer Funct
ion method).
【0103】脳動脈血中時間濃度曲線Ca(t)を入力
関数、脳組織の時間濃度曲線Ci(t)を出力関数とし
て、毛細血管を通過する過程の特徴を、矩形関数で表さ
れる伝達関数として求めることができる。The transfer function represented by a rectangular function is used to describe the characteristics of the process of passing through the capillaries using the time concentration curve Ca (t) in the cerebral artery blood as an input function and the time concentration curve Ci (t) of the brain tissue as an output function. Can be asked as
【0104】(具体的な手順)図5、図6には、本実施
形態によるCBPスタディの典型的手順を示している。
まず、肘静脈等の血管にボーラスインジェクション(造
影剤を一気に投与する)を行い、その直後あるいは直前
からダイナミックCT(同じ箇所を反復して撮影する)
を行う。最も典型的な手技として、肘静脈へボーラスイ
ンジェクションを行った場合、概ね20〜40秒の間、
例えば0.5〜2秒間隔で撮影を繰り返す。ダイナミッ
クCTで得たN枚のCT画像のうちのj枚目の各ピクセ
ル(x、y)のCT値をv(x、y、j)とする。これ
はこの画素(x、y)における時間濃度曲線(滑らかな
曲線である)f(t、x、y)をサンプリングしたもの
に他ならない。(Specific Procedure) FIGS. 5 and 6 show a typical procedure of the CBP study according to this embodiment.
First, a bolus injection (contrast agent is administered all at once) to a blood vessel such as an elbow vein, and dynamic CT immediately after or immediately before (imaging repeatedly at the same location)
I do. As the most typical procedure, when performing bolus injection into the elbow vein, it takes about 20 to 40 seconds.
For example, photographing is repeated at intervals of 0.5 to 2 seconds. The CT value of each j-th pixel (x, y) of the N CT images obtained by the dynamic CT is v (x, y, j). This is nothing more than the sampling of the time-density curve (smooth curve) f (t, x, y) at this pixel (x, y).
【0105】まず、前処理として、ステップS1で、C
T画像各々から、明らかに脳組織以外の組織であること
が判別される画素を、解析対象から除外する。すなわ
ち、脳組織のCT値として考えられる範囲(例えばCT
値10〜60HU)に入らない値を示す画素は、空気や
骨、脂肪などに対応する画素であり、脳血流の定量とは
関係ないのでこれらは無視して良い。この解析範囲は、
デフォルトとして、10〜60HUに設定されるが、入
力部109を介して任意に設定可能である。First, as preprocessing, in step S1, C
Pixels that are clearly determined to be tissues other than brain tissue are excluded from the analysis target from each T image. That is, the range of CT values of brain tissue (eg CT
Pixels showing values that do not fall within the range of 10 to 60 HU) are pixels corresponding to air, bone, fat, etc., and are not related to the quantification of cerebral blood flow, so these can be ignored. This analysis range is
As a default, it is set to 10 to 60 HU, but it can be arbitrarily set through the input unit 109.
【0106】また、前処理として、ステップS2で、造
影効果の初期化が行われる。各画素に於ける造影効果
(CT値の上昇)を得るためには、各画素(x,y)に
ついて、その画素に対応する組織に造影剤が到達する以
前の画像(一般に複数枚得られる)を、通し番号1,
2,…Kで表すと、その時間的平均値は、As a preprocess, the contrast effect is initialized in step S2. In order to obtain the contrast effect (increase in CT value) at each pixel, for each pixel (x, y), an image before the contrast agent reaches the tissue corresponding to that pixel (generally multiple images are obtained) Serial number 1,
When expressed as 2, ... K, the temporal average value is
【数8】
を求め、この値をb(x,y)とする。そして、j=K
+1、K+2、…,Nの各画像の画素値v(x,y,
j)について、
q(x,y,j)=v(x,y,j)−b(x,y)
j<Kについて
q(x,y,j)=0
とすればよい。処理を簡単にするためには、どの画素に
関しても同じKを採用しても良い。こうして得られたq
(x,y,j)は、滑らかな連続曲線の時間濃度曲線q
(t,x,y)をt=t1,t2,…tNにおいてサン
プリングしたものに他ならないと考えることができる。
このq(t,x,y)を用いて脳血流の定量解析を行
う。[Equation 8] Is obtained, and this value is set as b (x, y). And j = K
+1, K + 2, ..., N pixel values v (x, y,
For j), q (x, y, j) = v (x, y, j) −b (x, y) For j <K, q (x, y, j) = 0. To simplify the processing, the same K may be adopted for any pixel. Q thus obtained
(X, y, j) is a smooth continuous curve time-density curve q
It can be considered that nothing but (t, x, y) is sampled at t = t1, t2, ... tN.
Quantitative analysis of cerebral blood flow is performed using this q (t, x, y).
【0107】定量解析にあたってはまず、右脳エリアと
左脳エリアをCT画像上で分離することができる。上述
したようにCBPスタディでは、毛細血管の血流動態の
様子を、脳動脈の時間濃度曲線Ca(t)に対する脳組
織の時間濃度曲線Ci(t)の伝達関数MTFとして求
めるものであり、従って、解析対象の脳組織が、参照曲
線Ca(t)の脳動脈の支配下にないならば、計算して
も無駄である。少なくとも左脳と右脳とでそれぞれ別々
の脳動脈の時間濃度曲線Ca(t)を使って個別に解析
する、つまり左脳の脳動脈の時間濃度曲線Ca(t)は
同じ左脳の脳組織の解析にだけ使用し、同様に、右脳の
脳動脈の時間濃度曲線Ca(t)は同じ右脳の脳組織の
解析にだけ使用することは無駄な計算を減らす効果があ
る。In the quantitative analysis, first, the right brain area and the left brain area can be separated on the CT image. As described above, in the CBP study, the state of blood flow dynamics of capillaries is obtained as the transfer function MTF of the time concentration curve Ci (t) of the brain tissue with respect to the time concentration curve Ca (t) of the cerebral artery. If the brain tissue to be analyzed is not under the control of the cerebral artery of the reference curve Ca (t), the calculation is useless. At least the left and right brains are separately analyzed by using different time-concentration curves Ca (t) of the cerebral arteries, that is, the time-concentration curve Ca (t) of the cerebral arteries of the left cerebrum is only used to analyze the brain tissue of the same left cerebrum. Similarly, using the time-concentration curve Ca (t) of the cerebral artery of the right brain only for analyzing the brain tissue of the same right brain has the effect of reducing unnecessary calculation.
【0108】脳を左脳エリアと右脳エリアとを分割する
ために、図7に示すように、CT画像上に分割線が画面
上に図形として重ねて表示される(S3)。分割線が最
初は画像中央に表示されるように構成しても良い。操作
者は、画像を参照して、分割線を移動し、また分割線を
構成する複数の構成点を移動して任意に屈曲させること
により、左右エリアを分割する。In order to divide the brain into the left brain area and the right brain area, as shown in FIG. 7, a dividing line is superposed as a figure on the screen and displayed on the CT image (S3). The dividing line may be initially displayed in the center of the image. The operator divides the left and right areas by referring to the image, moving the dividing line, and moving and arbitrarily bending a plurality of constituent points forming the dividing line.
【0109】このように脳を左脳エリアと右脳エリアと
に分けて、それぞれのエリアに解析範囲を限局すること
で、解析処理工数を減らすことができる。つまり左脳の
脳動脈(左ACA、左MCA、左PCA)の時間濃度曲
線Ca(t)は左脳エリアの解析(伝達関数最適化処
理)にだけ使用し、同様に、右脳の脳動脈(右ACA、
右MCA、右PCA)の時間濃度曲線Ca(t)は同じ
右脳の脳組織の解析にだけ使用する。解析処理工数を減
らすために、左脳エリアと右脳エリアをそれぞれさらに
領域分割し、さらに狭いエリアに解析処理を限局しても
良い。By dividing the brain into the left-brain area and the right-brain area and limiting the analysis range to each area in this way, the number of analysis processing steps can be reduced. That is, the time-density curve Ca (t) of the cerebral arteries of the left brain (left ACA, left MCA, left PCA) is used only for the analysis of the left brain area (transfer function optimization processing), and similarly, the cerebral arteries of the right brain (right ACA ,
The time concentration curve Ca (t) of the right MCA and right PCA) is used only for the analysis of the brain tissue of the same right brain. In order to reduce the number of analysis processing steps, the left brain area and the right brain area may be further divided into areas, respectively, and the analysis processing may be limited to a narrower area.
【0110】この領域分割には、幾何学図法、例えばボ
ロノイ図法が採用される。ボロノイ図法は、周知の通
り、病院、店舗、消防署等の施設の最適な配置等の分野
によりよく用いられる手法であり、平面上に配置された
多数点(店舗等に相当、母点)からの距離に応じて平面
を複数の勢力域に分割することを特徴とする。A geometrical drawing method, for example, Voronoi drawing method is adopted for the region division. As is well known, the Voronoi projection method is a method that is often used in fields such as optimal placement of facilities such as hospitals, stores, and fire stations, and it is possible to use multiple points (corresponding to stores, mother points) arranged on a plane. It is characterized in that the plane is divided into a plurality of influence zones according to the distance.
【0111】図8に示すように、本実施形態では、ボロ
ノイ図法は、左脳エリアと右脳エリアとで個別に適用さ
れる。左脳エリアは、左ACA、左MCA、左PCAを
3つの母点として、左ACAの勢力域と、左MCAの勢
力域と、左PCAの勢力域とに分割される。左ACA、
左MCA、左PCAに対応する3つの母点を通過する円
の中心にボロノイ点を設定する。ボロノイ点を中心とし
て、左ACAと左MCAの2つの母点の垂直二等分線
と、左MCAと左PCAの2つの母点の垂直二等分線
と、左ACAと左PCAの2つの母点の垂直二等分線と
が連結される。これら垂直二等分線により左脳エリアが
3つの勢力域に分割される。同様に、右脳エリアは、右
ACA、右MCA、右PCAを3つの母点として、右A
CAの勢力域と、右MCAの勢力域と、右PCAの勢力
域とに分割される。As shown in FIG. 8, in this embodiment, the Voronoi projection method is applied individually to the left brain area and the right brain area. The left brain area is divided into a power area of the left ACA, a power area of the left MCA, and a power area of the left PCA with the left ACA, the left MCA, and the left PCA as three mother points. Left ACA,
A Voronoi point is set at the center of a circle passing through three generating points corresponding to the left MCA and the left PCA. Centering on the Voronoi point, the vertical bisector of the two generating points of the left ACA and the left MCA, the vertical bisector of the two generating points of the left MCA and the left PCA, and the two dividing points of the left ACA and the left PCA The vertical bisector of the generating point is connected. These vertical bisectors divide the left brain area into three areas of influence. Similarly, the right brain area has the right ACA, the right MCA, and the right PCA as three generating points, and the right A
It is divided into a power area of CA, a power area of right MCA, and a power area of right PCA.
【0112】左ACAの時間濃度曲線Ca(t)に対す
る脳組織の時間濃度曲線Ci(t)の伝達関数MTF
を、左ACAの勢力域に限局して画素ごとに求める。同
様に、左MCA、左PCA、右ACA、右MCA、右P
CAに対してそれぞれの勢力域に限局して画素ごとに伝
達関数MTFを求める。Transfer function MTF of the time-density curve Ci (t) of the brain tissue with respect to the time-density curve Ca (t) of the left ACA
Is limited to the area of influence of the left ACA and is calculated for each pixel. Similarly, left MCA, left PCA, right ACA, right MCA, right P
The transfer function MTF is calculated for each pixel by confining it to each influence area with respect to CA.
【0113】このように左脳エリアと右脳エリアとをそ
れぞれ複数の勢力域に分割して、それぞれの勢力域に解
析範囲を限局することで、解析処理工数をさらに減らす
ことができる。As described above, by dividing the left brain area and the right brain area into a plurality of influence areas and confining the analysis range to each influence area, the number of analysis processing steps can be further reduced.
【0114】次に、CT画像上で脳動脈上に脳動脈RO
Iを設定するのであるが、この設定の精度を向上し且つ
容易にするためにROI設定支援部121により支援マ
ップが作成され、CT画像とは別に、またはCT画像に
重ねて表示される(S4)。支援マップとしては、図9
(a)乃至図9(c)に示すように、例えば、AT(ア
ピアランスタイム)マップ、PT(ピークタイム)マッ
プ、TT(トランジットタイム)マップがあげられる。
各画素について、図10に示すように、造影前の任意の
時刻(例えばデータ収集開始時刻)T0から造影剤濃度
がピークpeakの数パーセント(例えば1パーセン
ト)に達する時刻までの時間AT、時刻T0から造影剤
濃度がピークに達した時刻までの時間(ピークタイム)
PT、又は造影剤の移動時間を例えば半値幅で表すTT
が計算され、マップとして生成され表示される。デフォ
ルトでは、これらATマップ、PTマップ、TTマップ
の全種類が生成され表示されるようになっているが、任
意の1種類、又は任意の2種類を操作者が選択すること
が可能である。Next, on the CT image, the cerebral artery RO is placed on the cerebral artery.
I is set, but in order to improve and facilitate the accuracy of this setting, a support map is created by the ROI setting support unit 121 and displayed separately from the CT image or overlaid on the CT image (S4). ). As a support map, see Figure 9.
As shown in FIGS. 9A to 9C, for example, an AT (appearance time) map, a PT (peak time) map, and a TT (transit time) map can be cited.
For each pixel, as shown in FIG. 10, a time AT from an arbitrary time (for example, a data collection start time) before contrast to a time at which the concentration of the contrast agent reaches a few percent (for example, 1 percent) of the peak peak, a time T0. To peak time of contrast agent concentration (peak time)
PT, or TT that represents the moving time of the contrast agent, for example, in half width
Is calculated and generated and displayed as a map. By default, all types of these AT map, PT map, and TT map are generated and displayed, but the operator can select any one type or any two types.
【0115】これら数値は脳動脈では他の組織と比較し
て高い値で現れる傾向にあるので、その値を中心とした
値を持つ画素だけを表示するよう設定されたカラールッ
クアップテーブルを通してカラー表示させることで、脳
動脈の場所を容易に識別し、脳動脈ROIを正確に設定
することが可能となる(S5)。典型的には、左右脳エ
リアそれぞれに、脳動脈ROIは、前大脳動脈(AC
A)、中大脳動脈(MCA)、後大脳動脈(PCA)の
3箇所ずつ設定される。Since these numerical values tend to appear at higher values in the cerebral arteries than in other tissues, color display is performed through a color lookup table that is set to display only pixels having values centered on those values. By doing so, it becomes possible to easily identify the location of the cerebral artery and accurately set the cerebral artery ROI (S5). Typically, in each of the left and right cerebral areas, the cerebral artery ROI is the anterior cerebral artery (AC
A), middle cerebral artery (MCA), and posterior cerebral artery (PCA) are set at three points each.
【0116】なお、マルチスライス、撮影の場合、例え
ば隣接する4枚のスライスを解析対象とする場合、図1
1に示すように、その各スライスで個々に脳動脈ROI
を設定することは作業負担が大きいばかりで、解析を行
う上では必要のない作業である。従って、ある任意の1
スライスで設定した脳動脈ROIを他のスライスにも共
用する。または、後述するコヒーレントレグレッション
法を使って全スライスで共通に用いることのできる脳動
脈の時間濃度曲線Ca(t)を作成するようにしてもよ
い。Note that in the case of multi-slice imaging, for example, when four adjacent slices are to be analyzed, FIG.
As shown in Fig. 1, the cerebral artery ROI is individually measured in each slice.
Setting is just a heavy work load, and is unnecessary work for analysis. Therefore, any one
The cerebral artery ROI set in the slice is also used in other slices. Alternatively, the time-density curve Ca (t) of the cerebral artery that can be commonly used for all slices may be created by using the coherent regression method described later.
【0117】次に、設定された脳動脈ROI各々に関し
て時間濃度曲線Ca(t)が、ダイナミックCTによる
連続画像データから時間濃度曲線作成部122により作
成される(S6)。Next, the time-density curve Ca (t) for each of the set cerebral artery ROIs is created by the time-density curve creating unit 122 from the continuous image data by dynamic CT (S6).
【0118】ここで、画素サイズに比べて、脳動脈は非
常に細いものが多く、しかも一般にCTの撮影スライス
に対して直交していないため、画像上のどの画素も正確
に動脈血のCT値を表しておらず、1画素が脳動脈と他
の組織との混在により構成され、そのパーシャルボリュ
ーム効果のためにそれよりも低い造影効果しか示さない
ことがほとんどである。また、動脈をパーシャルボリュ
ームとして含むこれらの画素において、画像ノイズが大
きい。特に脳梗塞を生じている部位の動脈等において
は、造影効果が比較的小さいために、ノイズの影響は甚
大である。画像ノイズに関しては上述したコヒーレント
フィルタにより抑制されているものの、パーシャルボリ
ューム効果の影響は依然として残存している。Here, many cerebral arteries are very thin as compared with the pixel size, and since they are generally not orthogonal to the CT imaging slice, every pixel on the image accurately represents the CT value of arterial blood. Not shown, one pixel is composed of a mixture of cerebral arteries and other tissues, and due to the partial volume effect, it shows almost no contrast effect lower than that. Further, image noise is large in these pixels including the artery as a partial volume. In particular, in the artery or the like where cerebral infarction occurs, the contrast effect is relatively small, so that the influence of noise is great. Although the image noise is suppressed by the above-mentioned coherent filter, the influence of the partial volume effect still remains.
【0119】この問題は、脳動脈の時間濃度曲線は、単
一のスライス画像において計測するのではなく、その動
脈を含む立体内の画素を用いて後述するコヒーレントレ
グレッション法を適用することで抑制することが可能で
ある。従って、上述したコヒーレントフィルタ法に代え
て、この段階でコヒーレントレグレッション法を適用す
るようにしてもよい。This problem is suppressed by applying the coherent regression method, which will be described later, by using pixels in a solid including the artery, rather than measuring the time-density curve of the cerebral artery, in a single slice image. It is possible to Therefore, instead of the coherent filter method described above, the coherent regression method may be applied at this stage.
【0120】また、この方式によれば、動脈ごとにそれ
に対応する唯一のスライス像の時間濃度曲線が得られ、
従って、撮影範囲内にある全スライス中の任意の部位の
解析に利用することができ、これによって、特定の動脈
について、その脳動脈の時間濃度曲線が最も明瞭に得ら
れるスライスを選んで、その脳動脈の時間濃度曲線を全
スライスに適用することができ、脳動脈の時間濃度曲線
の数を減らすことができる。Further, according to this method, the time-density curve of the only slice image corresponding to each artery can be obtained,
Therefore, it can be used for analysis of any part in all slices within the imaging range, and by this, for a specific artery, the slice in which the time-concentration curve of the cerebral artery is obtained most clearly is selected. The cerebral artery time-density curve can be applied to all slices, and the number of cerebral artery time-density curves can be reduced.
【0121】(コヒーレントレグレッション法)上記時
間濃度曲線の作成では、パーシャルボリューム効果、ラ
ンダムノイズの影響を除去することが重要である。ま
ず、「時間濃度曲線」とは、上記ダイナミックCT画像
中の特定の部位におけるCT値(濃度値)の経時的変化
を表す曲線である。ことに、上記医用画像診断装置にお
いては、人体組織等における血流動態や代謝機能等の詳
細を調べる事を目的として、人体の特定組織内の造影剤
濃度等の経時的変化を時間濃度曲線として計測すること
が行われている。また、天体観測等においては、特定の
天体の光度変化等を解析する目的で、時間濃度曲線が用
いられる。より形式的に明示すると、すなわち、時間濃
度曲線とは、時刻tkにおけるある部位の濃度値をdk
とするとき、対の列{<tk,dk>(k=1,2,・
・・,K)}として表現される。また、時間濃度曲線の
多くの用途においては、必ずしもdkの絶対的な値が必
要なのではなく、むしろ最初の画像1を基準とする増分
(dk−d1)だけが得られれば十分である。さらにそ
のような用途のうちの多くでは、単に(dk−d1)に
比例するデータ A(dk−d1)(ここにAは未知の
定数)だけが得られれば十分である。この場合には、従
って、対の列{<tk,A(dk−d1)>(k=1,
2,・・・,K)}が、求める時間濃度曲線である。(Coherent Regression Method) In creating the time density curve, it is important to remove the effects of partial volume effect and random noise. First, the “time density curve” is a curve that represents the change over time of the CT value (density value) at a specific site in the dynamic CT image. In particular, in the medical image diagnostic apparatus, for the purpose of investigating the details of blood flow dynamics and metabolic functions in human tissues, etc., a time-dependent concentration curve of changes over time in contrast agent concentration in specific tissues of the human body It is being measured. Further, in astronomical observation and the like, a time-density curve is used for the purpose of analyzing a change in luminous intensity of a specific celestial body. More formally, that is, the time concentration curve is the concentration value of a certain part at time t k d k
, The pair of columns {<t k , d k > (k = 1, 2, ...
.., K)}. Also, in many applications of time-density curves, the absolute value of d k is not necessarily required, but rather only the increment (d k −d 1 ) relative to the first image 1 is needed. is there. Moreover many of such applications, (here A unknown constant) simply (d k -d 1) proportional to the data A (d k -d 1) is sufficient as long obtained only. In this case, therefore, the sequence of pairs {<t k , A (d k −d 1 )> (k = 1,
2, ..., K)} is the time concentration curve to be obtained.
【0122】このような時間濃度曲線を求めるために
は、原理的には、上記ダイナミックCT画像を構成する
各画像k(k=1,2,・・・,K)における、該時間
濃度曲線を測定しようとする部位に含まれる画素xのス
カラー値vk(x)を用いて、対の列{<tk,v
k(x)>}あるいは、{<tk,A(vk(x)−v
1(x))>}を構成すればよい。In order to obtain such a time density curve, in principle, the time density curve in each image k (k = 1, 2, ..., K) forming the above dynamic CT image is calculated. Using the scalar value v k (x) of the pixel x included in the region to be measured, a pair of columns {<< t k , v
k (x)>} or {<t k , A (v k (x) -v
1 (x) >>}.
【0123】しかし、実用においては、上記医用画像診
断装置等によって撮影されたダイナミックCT画像にラ
ンダムなノイズが含まれているために、本来測定しよう
とする時間濃度曲線を正確に求められないという問題が
ある。However, in practical use, since the dynamic CT image taken by the medical image diagnostic apparatus or the like contains random noise, the time-density curve originally intended to be measured cannot be accurately obtained. There is.
【0124】さらに、実用においては、これらのダイナ
ミックCT画像においては、いわゆる「パーシャルボリ
ューム効果」が生じる。パーシャルボリューム効果と
は、すなわち、被検体内の微小な物体の像は、画像上で
は少数個の画素によって表現されるが、これら少数個の
画素には、被検体内の隣接する物体の像も影響を与える
ため、これら少数個の画素の画素値は(本来計測しよう
とする濃度値の変動に比例するものの)比較的小さな変
動しか示さない、という現象である。言い換えれば、こ
れら少数個の画素の画素値は僅かな信号しか含まない。
従って、パーシャルボリューム効果が生じている場合に
は、どの画素xを取っても対の列{<tk,vk(x)
>(k=1,2,・・・,K)}は非常に信号レベルが
低く、本来計測しようとしているのではない組織におけ
る濃度値の変化の影響を受け、さらにランダムなノイズ
が存在するために、本来測定しようとする時間濃度曲線
{<tk,dk>}を正確に求められないという問題が
ある。Furthermore, in practical use, a so-called "partial volume effect" occurs in these dynamic CT images. What is the partial volume effect, that is, an image of a minute object in the subject is represented by a small number of pixels on the image, and these few pixels also include an image of an adjacent object in the subject. This is a phenomenon in which the pixel values of these small number of pixels show only a relatively small fluctuation (although proportional to the fluctuation of the density value to be measured) because of the influence. In other words, the pixel values of these few pixels contain very little signal.
Therefore, when the partial volume effect occurs, no matter which pixel x is taken, a pair of columns {<t k , v k (x)
> (K = 1, 2, ..., K)} has a very low signal level and is affected by the change in the concentration value in the tissue that is not originally intended to be measured, and further random noise exists. In addition, there is a problem that the time concentration curve {<t k , d k >} that is originally intended to be measured cannot be accurately obtained.
【0125】そこで、従来は、ランダムなノイズを抑制
するために、時間的又は空間的平滑化を用いていたが、
時間平均を行うと時間分解能が損なわれてしまい、ま
た、空間平均を行うと、本来の該測定しようとする部位
以外の部位の濃度の経時変化が計測値に混入するという
問題点があった。このような問題点を解決し、より正確
な時間濃度曲線を得るために、コヒーレントフィルタを
採用する。Therefore, in the past, in order to suppress random noise, temporal or spatial smoothing was used.
When time averaging is performed, the temporal resolution is impaired, and when spatial averaging is performed, there is a problem in that the change over time in the concentration of a portion other than the original portion to be measured is mixed into the measured value. In order to solve such a problem and obtain a more accurate time-density curve, a coherent filter is adopted.
【0126】まず、本実施形態のコヒーレントフィルタ
において用いるべき、帰無仮説について説明する。計測
しようとする部位における真の時間濃度曲線を{<
tk,d k>(k=1,2,・・・,K)}であると仮
定するとき、その一次変換である{<tk,A(dk−
d1)>(k=1,2,・・・,K)}(だたしAは未
知の係数)を計測することを目的とする場合において、
計測しようとする部位に概ね相当する画素の集合Rを設
定する。この集合Rの要素である任意の画素x∈Rにつ
いて、条件Q:「もし、この画素xが上記真の時間濃度
曲線を良く反映し、しかも他の部位の経時的濃度変化の
影響をほとんど受けていない」のであれば、ベクトル値
としての画素値v(x)=(v1(x),v
2(x),...,vK(x))について、パーシャル
ボリューム効果およびランダムノイズの影響を考慮する
ことによって、
vk(x)=p(x) dk+q(x)+γk(x) …(11)
(k=1,2,・・・,K)が成り立つと仮定すること
ができる。ここに、p(x)およびq(x)は、画素x
ごとに異なるが画像番号k(すなわち撮影時刻tkに相
当)によっては変化しない未知の係数であり、パーシャ
ルボリューム効果をモデル化したものである。またγk
(x)はランダムなノイズをモデル化したものであっ
て、画素xごとに、しかも画像番号kごとに値が異なる
が、その期待値は0であり、またその統計分布は画素x
にも画像番号kにも依存しない。First, the coherent filter of this embodiment
Describe the null hypothesis that should be used in. measurement
The true time-density curve at the part to be
tk, D k> (K = 1, 2, ..., K)}
The primary conversion is {<< tk, A (dk−
d1)> (K = 1,2, ..., K)} (Dawashi A is not
In the case of measuring the knowledge coefficient),
Set up a set R of pixels that roughly corresponds to the part to be measured.
Set. For any pixel x ∈ R that is an element of this set R
Then, the condition Q: "If this pixel x is the true time density described above.
The curve is well reflected, and the change in concentration over time of other parts
If it is almost unaffected ", the vector value
Pixel value as v (x) = (v1(X), v
Two(X) ,. . . , VK(X)), partial
Consider the effects of volume effects and random noise
By
vk(X) = p (x) dk+ Q (x) + γk(X) (11)
Assume that (k = 1, 2, ..., K) holds
You can Where p (x) and q (x) are the pixel x
Image number k (that is, shooting time tkPhase
This is an unknown coefficient that does not change depending on
It is a model of the volume effect. Also γk
(X) is a model of random noise
The value is different for each pixel x and also for each image number k.
However, its expected value is 0, and its statistical distribution is pixel x
Neither does it depend on the image number k.
【0127】以上の仮定によれば、該集合Rの要素であ
る任意の2個の画素x,yに関して、もし「画素x,y
が共に上記の条件Qを満たす。」という命題が成り立つ
のであれば、次式の関係が成り立つことが証明できる。According to the above assumption, regarding any two pixels x and y which are elements of the set R, if “pixel x, y
Both satisfy the above condition Q. If the proposition “” holds, we can prove that the following relation holds.
【0128】
vk(x)=a1vk(y)+a2+ξk (k=1,2,・・・,K)
… (12)
ここに、a1およびa2は、画素の組x,yごとに異な
るが画像番号k(すなわち撮影時刻tk)によっては変
化しない未知の係数である。またξkはランダムなノイ
ズであって、画素の組x,yごとに、しかも画像番号k
ごとに値が異なるが、その期待値は0である。V k (x) = a 1 v k (y) + a 2 + ξ k (k = 1, 2, ..., K) (12) Here, a 1 and a 2 are a set of pixels. It is an unknown coefficient that differs for each x and y but does not change depending on the image number k (that is, the shooting time t k ). Further, ξ k is random noise, and for each pixel set x, y, the image number k
The value is different for each, but the expected value is 0.
【0129】(12)式は以下のようにして導かれる。
すなわち、xにyを代入して得られる式
vk(y)= p(y) dk+q(y)+γk(y)… (13)
を変形すると、Equation (12) is derived as follows.
That is, when the expression v k (y) = p (y) d k + q (y) + γ k (y) ... (13) obtained by substituting y for x is transformed,
【数9】
とおくことによって、(12)式が導かれる。ここで、
(16)式のa1とa2は、パーシャルボリューム効果
を現すパラメータであり、また(16)式のξkは、ラ
ンダムなノイズを表す。[Equation 9] Equation (12) is derived by setting here,
The a 1 and a 2 in the equation (16) are parameters expressing the partial volume effect, and ξ k in the equation (16) represents random noise.
【0130】以上から、「画素x,yが共に条件Qを満
たす。」という命題は、帰無仮説H 0´「vk(x)=
a1vk(y)+a2+ξk (k=1,…,K)で
ある。」と等価であることが示された。From the above, "Pixels x and y both satisfy the condition Q.
Add Is the null hypothesis H 0´ “vk(X) =
a1vk(Y) + aTwo+ Ξk (K = 1, ..., K)
is there. It was shown to be equivalent to.
【0131】次に帰無仮説H0´「vk(x)=a1v
k(y)+a2+ξk (k=1,…,K)であ
る。」を、実質的に等価であり、かつ実際に検定できる
形式の命題に変換する方法について述べる。この帰無仮
説を改めて数学的に厳密な表現で述べると、帰無仮説H
0´「ある定数a1およびa2が存在して、ξk=vk
(x)−a1vk(y)−a2(k=1,…,K)は平
均0、分散(σ2h(a1))の正規分布に従う。」と
なる。ここに係数h(a1)は、
h(a1)=1+a1 2 … (17)
である。(17)式はa1とξkの定義である(16)
式、および、ランダム変数に関する分散の持つ一般的な
性質から直ちに導かれる。また、上記の分散σ2の値
は、簡便かつ実用上十分正確に推定できる。Next, the null hypothesis H 0 '"v k (x) = a 1 v
k (y) + a 2 + ξ k (k = 1, ..., K). Is converted into a proposition in a form that is substantially equivalent and can be actually tested. This null hypothesis can be described in a mathematically strict expression again.
0 ′ 'There are certain constants a 1 and a 2 and ξ k = v k
(X) −a 1 v k (y) −a 2 (k = 1, ..., K) follows a normal distribution with mean 0 and variance (σ 2 h (a 1 )). It will be. Here, the coefficient h (a 1 ) is h (a 1 ) = 1 + a 1 2 (17). Equation (17) is the definition of a 1 and ξ k (16)
It is immediately derived from the equation and the general nature of the variance for random variables. Further, the value of the variance σ 2 can be estimated easily and practically and sufficiently accurately.
【0132】以上から、もし、上記の定数a1およびa
2を決定することができれば、上記の帰無仮説H0´を
検定することが可能である。そして実際上は、これらの
定数の最適な推定値a1 〜およびa2 〜が得られれば十
分である。From the above, if the above constants a 1 and a
If 2 can be determined, it is possible to test the above null hypothesis H 0 ′. Then, in practice, it is sufficient to obtain the optimum estimated values a 1 to and a 2 to these constants.
【0133】このような、定数a1およびa2の最適な
推定値の算出には、公知の当てはめ法(fitting)がそ
のまま利用できる。そこで、以下では、そのような当て
はめ法の典型的な具体例として、線形最小二乗法を用い
る場合における概要を説明する。線形最小二乗法を本実
施形態に適用するには、単に、上記の帰無仮説のξkの
二乗和をS(a)として、すなわちFor the calculation of the optimum estimated values of the constants a 1 and a 2 as described above, a known fitting method can be used as it is. Therefore, in the following, as a typical specific example of such a fitting method, an outline in the case of using the linear least squares method will be described. In order to apply the linear least squares method to this embodiment, simply sum the square of ξ k of the above null hypothesis as S (a), that is,
【数10】
を定義する。S(a)の値は定数ベクトルa=(a1,
a2)、すなわち上記の定数a1およびa2、の値に依
存する。このS(a)が最小の値を取るような定数ベク
トルaを算出すれば、定数a1およびa2に関する、不
偏推定の意味での最適な推定値a1 〜およびa2 〜が得
られる。なお、線形最小二乗法の具体的な計算方法とし
ては、様々な公知の方法を利用することができ、しか
も、これら公知の計算方法はいずれも非常に簡単であ
り、必要な計算時間はごく僅かである。[Equation 10] Is defined. The value of S (a) is a constant vector a = (a 1 ,
a 2 ), ie the values of the constants a 1 and a 2 above. Be calculated constant vector a as the S (a) takes a minimum value, to the constant a 1 and a 2, the optimum estimated values a 1 ~ and a 2 ~ of the sense of unbiased estimate can be obtained. As a concrete calculation method of the linear least squares method, various known methods can be used, and all of these known calculation methods are very simple, and the required calculation time is very short. Is.
【0134】このようにして、上記の定数a1,a2の
最適な推定値a1 〜,a2 〜を算出した結果、次式で定
義される残差
rk 〜(x,y)=vk(x)−a1 〜vk(y)−a2 〜 …(19)
を具体的に計算することができる。従って、この残差r
k 〜を用いて、上記の帰無仮説H0´を、実質的に等価
な帰無仮説H0”「rk 〜(x,y)(k=1,…,
K)は平均0、分散(1+(a1 〜)2)σ2の正規分
布に従う。」と言い換えることができる。これは、実際
に検定の計算を実行可能な具体的命題である。[0134] Thus, the optimum estimated values a 1 ~ of the constants a 1, a 2, a 2 ~ result of calculating the residual r k ~ defined by the following equation (x, y) = v k a (x) -a 1 ~ v k (y) -a 2 ~ ... (19) may be specifically calculated. Therefore, this residual r
Using k ~ , the null hypothesis H 0 ′ described above is converted into a substantially equivalent null hypothesis H 0 ″ “r k ~ (x, y) (k = 1, ...,
K) mean 0, follows a normal distribution of variance (1+ (a 1 ~) 2 ) σ 2. Can be paraphrased. This is a concrete proposition that can actually perform the calculation of the test.
【0135】なお、さらに、ベクトルによる表現Furthermore, a vector representation
【数11】
(ただし、ベクトルa及びξは画素の組x,yに依存す
る。)を導入し、また、次式
f(a~,v(y))=a1 〜v(y)+a2 〜 … (21)
で定義されるベクトル値関数fを用いて帰無仮説H0´
を言い換えると、帰無仮説H0”は「v(x)=f(a
~,v(y))+ξ、(ただし、ξは平均0、分散(1
+(a1 〜)2)σ2の正規分布に従う。)」となり、
これは上述した帰無仮説H0と全く同じ形式である。す
なわち、本実施形態は上述したコヒーレントフィルタの
一変形例であることは明らかである。なお、ここで、上
記f(a~,v(y))とは、すなわち、画素yの画素
値v(y)に対して、パーシャルボリューム効果を現す
パラメータaを最適に調節して、画素xの画素値v
(x)と最も高い適合度を持つように変換したものを意
味する。[Equation 11] (However, the vectors a and ξ depend on the set of pixels x and y.) And the following equation f (a ~ , v (y)) = a 1 ~ v (y) + a 2 ~ ... ( using vector value function f defined in 21) the null hypothesis H 0 '
In other words, the null hypothesis H 0 ″ is “v (x) = f (a
~ , V (y)) + ξ, where ξ is mean 0 and variance (1
+ (A 1 ~ ) 2 ) σ 2 follows a normal distribution. ) ”,
This is exactly the same form as the null hypothesis H 0 described above. That is, it is obvious that the present embodiment is a modification of the above-mentioned coherent filter. It should be noted that here, f (a 1 , v (y)) means that the parameter a representing the partial volume effect is optimally adjusted with respect to the pixel value v (y) of the pixel y, and the pixel x Pixel value v
(X) means the one converted so as to have the highest conformity.
【0136】次に、本実施形態において、上記の帰無仮
説H0”を用いて、コヒーレントフィルタによって時間
濃度曲線を求める方法について説明する。計測しようと
する部位に概ね相当する画素の集合Rについて、この集
合Rに含まれるあるひとつの画素x∈Rについて、集合
Rの要素である全ての画素y∈Rに対して、以下の計算
を行う。すなわち、上記の方法を用いて実際に残差rk
〜(x,y)(k=1,…,K)を算出し、次に、上記
の帰無仮説H0”「rk 〜(x,y)(k=1,…,
K)は平均0、分散(1+(a1 〜)2)σ2の正規分
布に従う。」を棄却する場合の危険率p(x,y)ない
し重みw(p(x,y))を具体的に計算する。そし
て、重み付き平均v´k(x)を下式(22)によって
計算し、画素xにおける時間濃度曲線{<tk,v´k
(x)−v´1(x)>(k=1,2,・・・,K)}
を構成する。Next, in the present embodiment, a method for obtaining a time density curve by a coherent filter using the above null hypothesis H 0 ″ will be described. Regarding a set R of pixels that roughly corresponds to a region to be measured , For one pixel xεR included in this set R, the following calculation is performed for all pixels yεR that are elements of the set R. That is, the residual error is actually obtained using the above method. r k
~ (X, y) (k = 1, ..., K) are calculated, and then the above null hypothesis H 0 ″ “r k ~ (x, y) (k = 1, ..., K).
K) mean 0, follows a normal distribution of variance (1+ (a 1 ~) 2 ) σ 2. Specifically, the risk rate p (x, y) or the weight w (p (x, y)) in the case of rejecting “” is calculated. Then, the weighted average v ′ k (x) is calculated by the following equation (22), and the time density curve {<t k , v ′ k at the pixel x is calculated.
(X) -v ' 1 (x)> (k = 1, 2, ..., K)}
Make up.
【0137】[0137]
【数12】 [Equation 12]
【0138】こうして得られた時間濃度曲線は、画素x
における真の時間濃度曲線{<tk,dk>}の一次変
換である{<tk,A(dk−d1)>}(だたしAは
未知の係数)を近似している計測値であり、しかも、重
み付き平均の効果によって、ランダムなノイズが抑制さ
れている。また、他の画素yの画素値ベクトルに対して
は、式から明らかなように、パーシャルボリューム効果
の影響を補正したものが用いられている。さらに、本実
施形態はコヒーレントフィルタの共通の特徴である「時
間平均を全く使用せず、また空間平均を画素xとの適合
度に基づく重みを使って計算する」という性質を有す
る。従って、本実施形態によって、時間分解能を損なわ
ず、パーシャルボリューム効果の影響を抑制し、しかも
ランダムなノイズが抑制された時間濃度曲線を得ること
ができる。なお、このようにして時間濃度曲線を求める
方式を、特に「コヒーレントレグレッション法」と称
す。The time-density curve thus obtained is the pixel x
Of the true time-density curve {<t k , d k >}, which is a linear transformation of {<t k , A (d k −d 1 )>} (where A is an unknown coefficient), is approximated. It is a measured value, and random noise is suppressed by the effect of weighted averaging. Further, for the pixel value vectors of the other pixels y, the ones in which the influence of the partial volume effect is corrected are used, as is clear from the equation. Further, the present embodiment has the property that "a temporal average is not used at all, and a spatial average is calculated using a weight based on the degree of matching with the pixel x", which is a common feature of coherent filters. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to obtain a time-density curve in which the influence of the partial volume effect is suppressed without impairing the time resolution and random noise is suppressed. The method of obtaining the time-density curve in this way is particularly called a "coherent regression method".
【0139】次に、具体的に、医療用のX線CTにおけ
るダイナミックCT撮影等で得られたダイナミックCT
画像における、時間濃度曲線の臨床的利用の一例を説明
する。この応用例では、造影剤を血管に急速に注入しな
がら、ダイナミックCT等の撮影を行い、人体組織中に
存在する動脈の像の濃度変化を時間濃度曲線として計測
することによって、当該組織における血流動態を診断し
ようとするものである。Next, specifically, a dynamic CT obtained by dynamic CT imaging or the like in medical X-ray CT
An example of clinical use of the time-density curve in an image will be described. In this application example, while a contrast agent is rapidly injected into a blood vessel, imaging such as dynamic CT is performed, and a change in the concentration of an image of an artery existing in a human body tissue is measured as a time-density curve to obtain a blood concentration in the tissue. It is intended to diagnose the flow dynamics.
【0140】この応用例において、多くの場合、人体組
織中の動脈は一般に非常に細いために、CTによる断層
画像上に現れる動脈の像は、パーシャルボリューム効果
を生じる。さらに、像にはランダムなノイズが含まれて
いることは言うまでもない。このため、従来の方法で
は、動脈に関する十分に正確な時間濃度曲線を得ること
は困難であり、強いて計測を行えば、動脈に関する真の
時間濃度曲線<tk,D k>の一次変換である<tk,
A(Dk−D1)>(ここにDkは動脈の像に相当する
一群の画素の、時刻tkにおける(スカラー値である)
画素値を表す。また、k=1,2,・・・,K)をある
程度近似する測定値<tk,(vk(x)−v
1(x))>しか得られなかった。この測定値はランダ
ムなノイズを含む。また、パーシャルボリューム効果の
影響のために、係数Aは未知のままである。In this application example, in many cases, the human body
Since arteries in the weave are generally very thin, CT
The image of the artery appearing in the image is a partial volume effect.
Cause In addition, the image contains random noise
Needless to say For this reason, the traditional method
To obtain a sufficiently accurate time-density curve for the artery
Is difficult, and if you make a strong measurement, the true
Time concentration curve <tk, D k<T which is a linear transformation ofk,
A (Dk-D1)> (D here)kCorresponds to the image of the artery
Time t of a group of pixelskAt (which is a scalar value)
Represents a pixel value. Also, there are k = 1, 2, ..., K)
Measured value approximating to some extent <tk, (Vk(X) -v
1Only (x))> was obtained. This measurement is random
Includes unwanted noise. Also, of the partial volume effect
Due to the effect, the coefficient A remains unknown.
【0141】そこで、<tk,A(Dk−D1)>を十分
に近似する測定値<tk,(v´k(x)−v´
1(x))>(k=1,2,・・・,K)を得ることが
できる。一方、同じ断層画像上で観察できる静脈の中に
は、相当に太いものが存在し、従ってそれらの静脈に関
しては、従来の方法で、時間濃度曲線の十分に良い近似
値<tk,(Jk−J1)>(k=1,2,・・・,
K)を得ることができる。ここにJkは静脈の像に相当
する一群の画素の、時刻tkにおける画素値を表す。[0141] Therefore, <t k, A (D k -D 1)> measurements to sufficiently approximate the <t k, (v'k ( x) -v'
1 (x) >> (k = 1, 2, ..., K) can be obtained. On the other hand, in the vein can be observed on the same tomography image, there are things considerably thicker, therefore For those veins, in a conventional manner, sufficiently good approximation of the time-density curve <t k, (J k -J 1)> (k = 1,2, ···,
K) can be obtained. Here, J k represents the pixel value of a group of pixels corresponding to a vein image at time t k .
【0142】ところで、血液循環に関する時間濃度曲線
においては、命題S:「もし、時刻t1における血中の
造影剤濃度が0であるならば、どの血管dに関する時間
濃度曲線<tk,(dk-d1)>も、その曲線下面積
(AUC:Area Under Curve)が一致する」という性質
が成り立つことが知られている。ここで言う曲線下面積
とは、時間濃度曲線<tk,(dk-d1)>の時間tに
関する積分を意味する。By the way, in the time-concentration curve concerning blood circulation, the proposition S: "If the contrast agent concentration in blood at time t 1 is 0, the time-concentration curve <t k , (d k −d 1 )>, the area under the curve (AUC: Area Under Curve) matches ”. The area under the curve referred to here, the time-density curve <t k, (d k -d 1)> means the integration with respect to time t of.
【0143】従って、ある血管dに関する時間濃度曲線
<tk,(dk-d1)>の曲線下面積AUC(d)
は、例えば次式によって近似的に計算することができ
る。Therefore, the area under the curve AUC (d) of the time-density curve <t k , (d k -d 1 )> for a certain blood vessel d
Can be approximately calculated by the following equation.
【0144】[0144]
【数13】 [Equation 13]
【0145】従って、静脈に関して従来の方法で得られ
た時間濃度曲線{<tk,(Jk-J1)>}に関する
曲線下面積AUC(J)を(22)式を用いて計算する
ことができる。(dにJを代入すればよい。)また、動
脈に関して、仮に、時間濃度曲線{<tk,(Dk−
D1)>}が知られていれば、曲線下面積AUC(D)を
(18)式を用いて同様に計算することができ、しかも
上記命題Sに従って、
AUC(D)≒AUC(J) … (24)
が成り立つ筈である。しかし、実際には、時間濃度曲線
<tk,(Dk−D1)>は未知であるため、AUC
(D)は計算できない。Therefore, the area under the curve AUC (J) for the time-concentration curve {<t k , (J k -J 1 )>} obtained by the conventional method for veins should be calculated using the equation (22). You can (J may be substituted for d.) As for the artery, the time-density curve {<t k , (D k −
If D 1 )>} is known, the area under the curve AUC (D) can be calculated in the same manner using the equation (18), and according to the above proposition S, AUC (D) ≈AUC (J) (24) should hold. However, in practice, since the time-density curve <t k, (D k -D 1)> is unknown, AUC
(D) cannot be calculated.
【0146】一方、本実施形態に係る方式で得られた時
間濃度曲線<tk,(v´k(x)−v´1(x))>
は、<tk,A(Dk−D1)>を近似するものであり、
後者は未知の係数Aを含んでいる。このため、{<
tk,(v´k(x)−v´1(x))>}から(2
3)式を用いて具体的に計算できる曲線下面積AUC
(v´)は、AUC(D)のちょうどA倍でなくてはな
らない。すなわち、
AUC(v´)≒A・AUC(D) … (25)
である。すなわち、(24)式と(25)式から、
A≒AUC(v´)/AUC(J) … (26)
という関係が成り立つ。(26)式の右辺は(23)式
を用いて具体的に計算できるため、未知であった係数A
の値が具体的に決定できる。そこで、この係数Aの値を
用いて時間濃度曲線<tk,(v´k(x)−v´
1(x))/A>を構成すれば、これは、動脈の時間濃
度曲線<tk,(Dk−D1)>を近似するものに他なら
ない。このように、曲線下面積を用いて、未知であった
定数Aの値を決定した時間濃度曲線を構成する方法を
「AUC法」と呼ぶ。[0146] On the other hand, the time-density curve obtained in a manner according to this embodiment <t k, (v'k ( x) -v' 1 (x))>
Is intended to approximate the <t k, A (D k -D 1)>,
The latter contains an unknown coefficient A. Therefore, {<<
t k, from (v'k (x) -v' 1 (x))>} (2
Area under the curve AUC that can be specifically calculated using the equation 3)
(V ') must be exactly A times AUC (D). That is, AUC (v ′) ≈A · AUC (D) (25). That is, the relationship of A≈AUC (v ′) / AUC (J) ... (26) is established from the expressions (24) and (25). Since the right side of equation (26) can be specifically calculated using equation (23), the unknown coefficient A
The value of can be specifically determined. Therefore, the time-density curve <t k by using the value of the coefficient A, (v'k (x) -v'
By configuring the 1 (x)) / A> , which is time-density curve of the artery <t k, nothing but to approximate the (D k -D 1)>. As described above, a method of forming a time-concentration curve in which the unknown value of the constant A is determined by using the area under the curve is referred to as “AUC method”.
【0147】以上から、ダイナミックCT撮影等で得ら
れたダイナミックCT画像における、時間濃度曲線の臨
床的利用において、上記コヒーレントレグレッション法
に、さらに上記AUC法を組み合わせることによって、
従来の方法では計測が困難あるいは不可能であった、細
い動脈の時間濃度曲線に関しても、パーシャルボリュー
ム効果およびランダムなノイズの影響を排除し、しか
も、未知の定数Aを含まない測定値が得られる。From the above, in clinical use of the time-density curve in a dynamic CT image obtained by dynamic CT imaging or the like, by combining the coherent regression method with the AUC method,
Even with respect to the time-density curve of a thin artery, which is difficult or impossible to measure by the conventional method, the effect of partial volume effect and random noise can be eliminated, and a measured value that does not include the unknown constant A can be obtained. .
【0148】なお、もちろんAUC法は、単独で従来の
方法で計測された動脈に関する時間濃度曲線<tk,
(v´k(x)−v´1(x))>に対しても適用で
き、(ランダムなノイズやパーシャルボリューム効果の
影響は排除できないものの、)未知であった定数Aの値
を決定した時間濃度曲線を構成できる。Of course, the AUC method alone is the time-concentration curve <t k ,
(V ′ k (x) −v ′ 1 (x))> is also applicable, and the unknown value of the constant A is determined (although the effects of random noise and the partial volume effect cannot be excluded). A time-density curve can be constructed.
【0149】(上矢状静脈洞の時間濃度曲線を使った脳
動脈の時間濃度曲線の補正(パーシャルボリューム効果
の影響を抑圧))パーシャルボリュームの影響を抑圧す
るために、このコヒーレントレグレッションに代えて又
は併用して、上矢状静脈洞の時間濃度曲線Csss
(t)を使って脳動脈の時間濃度曲線Ca(t)を補正
するようにしてもよい。(Correction of time-density curve of cerebral artery using time-density curve of superior sagittal sinus (suppression of influence of partial volume effect)) In order to suppress the influence of partial volume, this coherent regression is used instead. Time curve of upper sagittal sinus Csss
The time concentration curve Ca (t) of the cerebral artery may be corrected using (t).
【0150】まず、図5のステップS7において、図1
2に示すように、CT画像上で上矢状静脈洞を取り囲む
ように大き目に上矢状静脈洞ROIを設定する。上矢状
静脈洞は動脈に比べて大きく、また位置も比較的固定し
ているので、上矢状静脈洞ROI設定は容易である。こ
の大き目の上矢状静脈洞ROIには、複数の画素が含ま
れている。First, in step S7 of FIG.
As shown in 2, a large upper sagittal sinus ROI is set so as to surround the upper sagittal sinus on the CT image. Since the superior sagittal sinus is larger than the artery and its position is relatively fixed, it is easy to set the superior sagittal sinus ROI. The larger sagittal sinus ROI contains a plurality of pixels.
【0151】次に、上矢状静脈洞ROIの中の全ての画
素がその全域に渡って上矢状静脈洞に含まれるように、
上矢状静脈洞ROIを縮小処理する(S8)。縮小処理
としては、例えば、まず、上矢状静脈洞ROI内の画素
各々について、しきい値処理(二値化)を実行し、RO
I内の二値マップ(“0”,“1”)を作成する。当該
しきい値は、上矢状静脈洞の像を、その周辺の組織や骨
の像と分離する値に設定される。“1”は上矢状静脈洞
の像上の画素であることを表し、“0”は周辺の組織や
骨の像上の画素であることを表している。この二値マッ
プの各画素(中心画素)を、その近傍4または8画素の
値に従って、置換する。中心画素が“1”であって、且
つ、近傍4または8画素全てが“1”である場合のみ、
中心画素の値を“1”に維持する。つまり、中心画素が
“0”である場合はもちろん、たとえ“1”であったと
しても、近傍4または8画素のなかの1つでも“0”を
示しているときには、当該中心画素の値を“0”に置換
する。従って、上矢状静脈洞ROIは、上矢状静脈洞の
像の外形よりも、少なくとも1画素分縮小される。それ
により縮小処理を受けた上矢状静脈洞ROIの中の全て
の画素は、上矢状静脈洞像上の画素であるという条件を
高い確度で実現され得る。Next, all the pixels in the superior sagittal sinus ROI are included in the superior sagittal sinus sinus over the entire area.
The upper sagittal sinus ROI is reduced (S8). As the reduction processing, for example, first, threshold processing (binarization) is executed for each pixel in the upper sagittal sinus sinus ROI, and RO
A binary map (“0”, “1”) in I is created. The threshold value is set to a value that separates the image of the upper sagittal sinus from the images of tissues and bones around it. “1” represents a pixel on the image of the upper sagittal sinus, and “0” represents a pixel on the image of the surrounding tissue or bone. Each pixel (center pixel) of this binary map is replaced according to the value of its neighboring 4 or 8 pixels. Only when the central pixel is “1” and all of the neighboring 4 or 8 pixels are “1”,
The value of the central pixel is maintained at "1". That is, not only when the central pixel is “0”, but even when the central pixel is “1”, even if one of the neighboring 4 or 8 pixels indicates “0”, the value of the central pixel is Replace with "0". Therefore, the superior sagittal sinus ROI is reduced by at least one pixel from the outline of the image of the superior sagittal sinus. Thereby, the condition that all the pixels in the superior sagittal sinus sinus ROI subjected to the reduction process are the pixels on the superior sagittal sinus sinus image can be realized with high accuracy.
【0152】また、この手法に代えて、時間濃度曲線の
曲線下面積AUCを使って上矢状静脈洞ROIを修正す
るようにしてもよい。この場合、大き目のROIを探索
範囲として、その中の画素各々について時間濃度曲線の
曲線下面積AUCを計算する。造影効果により上矢状静
脈洞像上の画素の曲線下面積AUCは、周辺画素のそれ
に比べて明らかに高値を示す。従って、この曲線下面積
AUCに対してしきい値処理を実行することにより、R
OIの中から上矢状静脈洞像上の画素だけを選別するこ
とができる。Further, instead of this method, the upper sagittal sinus sinus ROI may be corrected by using the area AUC under the curve of the time concentration curve. In this case, the large ROI is set as the search range, and the area AUC under the curve of the time density curve is calculated for each pixel therein. Due to the contrast effect, the area AUC under the curve of the pixel on the upper sagittal sinus image clearly shows a higher value than that of the peripheral pixels. Therefore, by performing threshold processing on this area AUC under the curve, R
Only pixels on the upper sagittal sinus image can be selected from the OI.
【0153】このようにしていずれかの手法又は両手法
を併用してアンド条件によりピックアップされた上矢状
静脈洞像上であるという確度の高い複数の画素に対し
て、各画素の時間濃度曲線が平均化され、上矢状静脈洞
の時間濃度曲線Csss(t)が作成される(S9)。In this way, with respect to a plurality of pixels having a high certainty that they are on the superior sagittal sinus sinus image picked up by the AND condition by using either one or both methods, the time density curve of each pixel is obtained. Are averaged and a time-density curve Csss (t) of the superior sagittal sinus is created (S9).
【0154】ここで、ヨード造影剤は血液脳関門(Blood
Brain Barrier)を通過しないので、原理的に、ヨード
濃度は脳動脈と脳静脈とで変化しない、つまり、上矢状
静脈洞の時間濃度曲線Csss(t)の曲線下面積AU
Cは、S6で作成した脳動脈の時間濃度曲線Ca(t)
の曲線下面積AUCに略等価になる。従って、図13に
示すように、上矢状静脈洞の時間濃度曲線Csss
(t)の曲線下面積AUCsssに対して、S6で作成
した脳動脈の時間濃度曲線Ca(t)の曲線下面積AU
Caが略等価になるように、S6で作成した脳動脈の時
間濃度曲線Ca(t)の各時刻値に、AUC(sss/
AUCa)を乗算することで補正する(S10)。Here, the iodine contrast agent is the blood-brain barrier.
Since it does not pass through the brain barrier, the iodine concentration does not change in principle between the cerebral artery and the cerebral vein, that is, the area under the curve AU of the time concentration curve Csss (t) of the upper sagittal sinus.
C is the time-density curve Ca (t) of the cerebral artery created in S6
Is substantially equivalent to the area AUC under the curve. Therefore, as shown in FIG. 13, the time-density curve Csss of the superior sagittal sinus
For the area under the curve AUCsss of (t), the area under the curve AU of the time concentration curve Ca (t) of the cerebral artery created in S6
AUC (sss / is added to each time value of the time concentration curve Ca (t) of the cerebral artery created in S6 so that Ca is substantially equivalent.
It is corrected by multiplying (AUCa) (S10).
【0155】次に、以上のようにノイズ及びパーシャル
ボリューム効果が抑圧された図14(a)に示す脳動脈
の時間濃度曲線Ca(t)を使って、脳組織(毛細血
管)の血流動態の様子を定量化する。そのためにまず、
脳組織上の各画素について、図14(b)に示す時間濃
度曲線Ci(t)が作成される(S11)。Next, using the time-concentration curve Ca (t) of the cerebral artery shown in FIG. 14 (a) in which the noise and the partial volume effect have been suppressed as described above, the blood flow dynamics of the brain tissue (capillaries) is used. To quantify the situation. For that, first
A time-density curve Ci (t) shown in FIG. 14B is created for each pixel on the brain tissue (S11).
【0156】次に、S12に示すように、左右エリアで
別々の脳動脈時間濃度曲線Ca(t)を使って、画素ご
とに、脳動脈時間濃度曲線Ca(t)を入力関数、脳組
織の時間濃度曲線Ci(t)を出力関数として、トレー
サーが毛細血管を通過する過程の特徴を、伝達関数MT
Fとして求める。つまり、左エリアの脳組織の時間濃度
曲線Ci(t)に対しては同じ左エリアの脳動脈の時間
濃度曲線Ca(t)を使い、また右エリアの脳組織の時
間濃度曲線Ci(t)に対しては同じ右エリアの脳動脈
の時間濃度曲線Ca(t)を使って、伝達関数MTFを
求める。また、上述したように脳動脈時間濃度曲線Ca
(t)は、ACA,MCA,PCAごとに作成されるの
で、各Ca(t)ごとに伝達関数MTFの計算が繰り返
される。Next, as shown in S12, the cerebral artery time-density curve Ca (t) is used for each pixel by using the cerebral artery time-density curve Ca (t) separately in the left and right areas. Using the time-density curve Ci (t) as an output function, the characteristics of the process in which the tracer passes through the capillaries are calculated using the transfer function MT
Calculate as F. That is, the same time concentration curve Ca (t) of the cerebral artery in the left area is used for the time concentration curve Ci (t) of the brain tissue in the left area, and the time concentration curve Ci (t) of the brain tissue in the right area is used. For, the transfer function MTF is obtained using the time concentration curve Ca (t) of the same cerebral artery in the right area. Further, as described above, the cerebral artery time concentration curve Ca
Since (t) is created for each of ACA, MCA, and PCA, the calculation of the transfer function MTF is repeated for each Ca (t).
【0157】ここでは、図15に示すように、脳動脈の
時間濃度曲線Ca(t)と、毛細血管の時間濃度曲線C
i(t)との間で成り立つ理想的な関係を解析モデルと
して用いてbox−MTF法を適用する。Here, as shown in FIG. 15, the time concentration curve Ca (t) of the cerebral artery and the time concentration curve C of the capillaries are shown.
The box-MTF method is applied using an ideal relationship that holds with i (t) as an analytical model.
【0158】図16にbox−MTF法の原理を示して
いる。脳動脈の時間濃度曲線Ca(t)と、矩形関数で
表される伝達関数box−MTFとのコンボルーション
Ci´(t)と、S11で作成した実測Ci(t)との
残差を評価し、その残差の二乗和を減少させるように伝
達関数box−MTFを修正する。この手続き(procedu
re)ルーチンを繰り返すことで、残差を最小化させる。FIG. 16 shows the principle of the box-MTF method. The residual difference between the time-concentration curve Ca (t) of the cerebral artery and the convolution Ci ′ (t) of the transfer function box-MTF represented by a rectangular function and the measured Ci (t) created in S11 is evaluated. , The transfer function box-MTF is modified so as to reduce the sum of squares of the residuals. This procedure (procedu
The residual is minimized by repeating the re) routine.
【0159】残差を最小化する伝達関数box−MTF
に基づいて、図15に示すように、CBP、CBV、M
TTが計算され(S13)、またS12で最小化した残
差の二乗和をErrとして出力する。厳密には、
CBP=CBP
CBV=(1−Ht)/(1−b*Ht)*CBV'
MTT=(1−Ht)/(1−b*Ht)*MTT'
で補正される。ここで、Htは大血管のヘマトクリット
値であり、b*Htは末梢血管のヘマトクリット値(一
般的にはbは0.7程度)である。Transfer function box-MTF that minimizes residuals
Based on CBP, CBV, M
TT is calculated (S13), and the residual sum of squares minimized in S12 is output as Err. Strictly speaking, CBP = CBP CBV = (1-Ht) / (1-b * Ht) * CBV 'MTT = (1-Ht) / (1-b * Ht) * MTT' is corrected. Here, Ht is a hematocrit value of a large blood vessel, and b * Ht is a hematocrit value of a peripheral blood vessel (generally, b is about 0.7).
【0160】なお、残差は、yi(x)−f(ti,x)で与え
られる。yi(x)は、時刻tiにおけるボクセルxのス
カラー値を表し、脳組織の時間濃度曲線に対応する。f
(ti,x)は、ボクセルxのベクトル画素値に対してフィ
ッティングされたモデルの時刻tiにおけるスカラー値
を表し、伝達関数と脳動脈の時間濃度曲線とのコンボル
ーションに対応する。Errは、伝達関数を近似する際
の残差の2乗和の平方根であり、例えば次式に示すよう
に計算される。The residual is given by y i (x) -f (t i , x). y i (x) represents the scalar value of voxel x at time t i , and corresponds to the time-density curve of brain tissue. f
(t i , x) represents the scalar value at the time t i of the model fitted to the vector pixel value of the voxel x, and corresponds to the convolution of the transfer function and the time-density curve of the cerebral artery. Err is the square root of the sum of squares of the residuals when the transfer function is approximated, and is calculated as shown in the following expression, for example.
【0161】[0161]
【数14】 [Equation 14]
【0162】ここで、Sは定数であり、例えばS=N−
pとする。pは、自由度、すなわち近似されるモデルf
に含まれるパラメータの数を表している。w(ti)は時
刻tiにおける残差がErrに寄与する度合いを決める
重み係数である。例えば、w(t i)は、iに依存しない
で、1等の固定値としても良いし、
w(ti)=αe-ti 2 /β
として、|ti|が大きいほど、重みwが緩やかに小さ
くなるように構成し、時間が経つにつれて残差がErr
にあまり寄与しなくなるようにしてもよい。Here, S is a constant, for example, S = N-
p. p is the degree of freedom, that is, the model f to be approximated
Represents the number of parameters included in. w (ti) Is the time
Tick tiDetermines how much the residuals at contribute to Err
It is a weighting factor. For example, w (t i) Does not depend on i
Then, it may be a fixed value such as 1
w (ti) = Αe-ti Two / β
As | tiThe larger the |, the smaller the weight w becomes.
So that the residual error becomes Err over time.
May be less likely to contribute to.
【0163】こうしてbox−MTF法により得られた
伝達関数から計算されたCBP、CBV、MTT、Er
rに対して、図17に示すように、個々に出力範囲(適
正範囲)が設定される(S14)。それぞれ対応する出
力範囲内の値を持つ画素については、その値が維持さ
れ、出力範囲外の値を持つ画素にはその値から、例えば
表示上で黒に対応する値に置換される(S15)。Thus, CBP, CBV, MTT, Er calculated from the transfer function obtained by the box-MTF method.
As shown in FIG. 17, an output range (appropriate range) is individually set for r (S14). Pixels having values within the corresponding output range are maintained, and pixels having values outside the output range are replaced with that value, for example, a value corresponding to black on the display (S15). .
【0164】次に、図18(a)乃至図18(d)に示
すように、出力適正化を受けたCBP、CBV、MT
T、Errからそれぞれのマップが生成される(S1
6)。CBP、CBV、MTT、Errのインデックス
は、前大脳動脈ACA,中大脳動脈MCA,後大脳動脈
PCAごと、しかも各スライスに対して個々に計算され
る。従って、マップは、1スライスでも、図19に示す
ように、4×3=12枚になる。設定する脳動脈数を増
加すれば、その増加数の4倍でマップは増える。このよ
うな多くのマップを総合的に評価することは現実的では
ない。そこで、マップ枚数を減少させるために、マップ
を合成する(S17)。Next, as shown in FIGS. 18 (a) to 18 (d), CBP, CBV, MT subjected to output optimization.
Each map is generated from T and Err (S1
6). The indexes of CBP, CBV, MTT, and Err are calculated for each of the anterior cerebral artery ACA, the middle cerebral artery MCA, the posterior cerebral artery PCA, and individually for each slice. Therefore, even with one slice, the map is 4 × 3 = 12, as shown in FIG. If the number of cerebral arteries to be set is increased, the map will increase by 4 times the increased number. It is not realistic to evaluate such many maps comprehensively. Therefore, in order to reduce the number of maps, the maps are combined (S17).
【0165】図20に示すように、合成方法としては、
前大脳動脈ACAのCBPマップと、中大脳動脈MCA
のCBPマップと、後大脳動脈PCAのCBPマップと
を、前大脳動脈ACAの残差Err、中大脳動脈MCA
の残差Err、後大脳動脈PCAの残差Errに基づい
て合成する。例えば前大脳動脈ACAの時間濃度曲線C
a(t)とその支配下にある脳組織の時間濃度曲線Ci
(t)とから伝達関数MTFを求めた場合、その残差E
rrは比較的少なく、逆に、支配下にない脳組織の時間
濃度曲線Ci(t)から伝達関数MTFを求めた場合、
その残差Errは比較的多くなる。つまり、残差Err
は各脳動脈の支配可能性を表している。As shown in FIG. 20, the synthesizing method is as follows.
CBP map of anterior cerebral artery ACA and middle cerebral artery MCA
CBP map and posterior cerebral artery PCA CBP map, the residual Err of the anterior cerebral artery ACA, the middle cerebral artery MCA
And the residual Err of the posterior cerebral artery PCA. For example, the time concentration curve C of the anterior cerebral artery ACA
a (t) and the time-density curve Ci of the brain tissue under its control
When the transfer function MTF is calculated from (t), its residual E
rr is relatively small, and conversely, when the transfer function MTF is obtained from the time concentration curve Ci (t) of the brain tissue that is not under control,
The residual Err becomes relatively large. That is, the residual Err
Indicates the controllability of each cerebral artery.
【0166】従って、各画素ごとに、前大脳動脈ACA
のCBP値と、中大脳動脈MCAのCBP値と、後大脳
動脈PCAのCBP値との中から、最も残差Errの低
い値に対応するCBP値をその画素の値として選択す
る。こうして合成されたマップは、前大脳動脈ACA,
中大脳動脈MCA,後大脳動脈PCAの支配下にある可
能性の高い脳組織のCBP値から構成される。他のイン
デックスCBV、MTTのマップ合成についても同様で
ある。Therefore, for each pixel, the anterior cerebral artery ACA
The CBP value corresponding to the value with the lowest residual error Err is selected as the value of the pixel from the CBP value of, the CBP value of the middle cerebral artery MCA, and the CBP value of the posterior cerebral artery PCA. The map thus synthesized is the anterior cerebral artery ACA,
It is composed of CBP values of brain tissues that are likely to be under the control of middle cerebral artery MCA and posterior cerebral artery PCA. The same applies to map composition of other indexes CBV and MTT.
【0167】ここで、マップ合成について以下に詳細に
説明する。動脈に対応する位置にある画素から得られる
時間濃度曲線は動脈血中造影剤濃度を反映しており、こ
れに上記したコヒーレントレグレッション法等を適用し
て正確な動脈血中造影剤濃度の時間濃度曲線を得ること
ができる。このような脳動脈の時間濃度曲線は動脈ごと
に作成可能であり、それぞれ血行状態によって違いがあ
る。特に脳血管障害等を起こしている症例に於いてはこ
の違いが著しい場合がある。例えばK箇所の動脈で得た
脳動脈の時間濃度曲線をAk(t) (k=1,2,・・
・,K)で表すことにする。Map synthesis will be described in detail below. The time-concentration curve obtained from pixels at the position corresponding to the artery reflects the contrast agent concentration in arterial blood, and by applying the above-mentioned coherent regression method, etc. Can be obtained. Such a time-concentration curve of a cerebral artery can be created for each artery, and there are differences depending on the blood circulation state. This difference may be significant especially in cases where cerebrovascular accidents occur. For example, the time-density curve of the cerebral artery obtained from K arteries is represented by A k (t) (k = 1, 2, ...
・, K).
【0168】ある組織の時間濃度曲線を、その組織を栄
養している(支配している)動脈の脳動脈の時間濃度曲
線と比較することによって、当該組織に於ける微小循環
(毛細血管系の構造、機能)を反映するCBP等のイン
デックスを得ることが出来る。これらのインデックスは
各部位(x,y,z)ごとに算出されるので、その値を画素
値とする画像を構成することができ、このような画像
が、インデックスマップである。例えばR種類(典型的
には上述したようにCBP,CBV,MTT,Errの
4種)のインデックスが得られる場合、R枚のマップが
構成できる。このようにして作成されたR枚のマップ
は、各画素がベクトル値をとる1枚のマップ(ベクトル
値マップ)と見なすことができる。すなわち、
Vk(x,y,z) = <Pk,1(x,y,z), Pk,2(x,y,
z), ... , Pk,R(x,y,z)>
となる。By comparing the time-density curve of a tissue with the time-density curve of the cerebral artery of the artery feeding (dominant) the tissue, the microcirculation (capillary system It is possible to obtain an index such as CBP that reflects the structure and function). Since these indexes are calculated for each part (x, y, z), it is possible to form an image having the values as pixel values, and such an image is an index map. For example, when indexes of R types (typically, four types of CBP, CBV, MTT, and Err as described above) are obtained, R maps can be configured. The R maps thus created can be regarded as one map (vector value map) in which each pixel has a vector value. That is, V k (x, y, z) = <P k, 1 (x, y, z), P k, 2 (x, y,
z), ..., P k, R (x, y, z)>.
【0169】例えばCBPスタディでは、典型的には上
述したようにR=4とし、Pk,1(x,y)はCBPの値
を、Pk,2(x,y,z)はCBVの値を、Pk,3(x,y,
z)はMTTの値を、Pk,4(x,y,z)は残差Errの
値を表すように構成できる。For example, in a CBP study, typically, R = 4 as described above, P k, 1 (x, y) is the value of CBP, and P k, 2 (x, y, z) is the value of CBV. The value is set to P k, 3 (x, y,
z) can be configured to represent the value of MTT, and P k, 4 (x, y, z) can be configured to represent the value of residual Err.
【0170】部位(x,y,z)の内で、解析の対象となる
臓器に対応していないことが明らかであるようなものは
初めから解析の対象外とし、Pk,r(x,y)には解析対
象外を示す特殊な値を代入するとよい(上記ステップS
14,S15)。そのような値として、負で絶対値が大
きい値を用いると便利である。或いは、ベクトルV
k(x,y,z)に追加されるべきさらにもう一個の要素と
して、Pk,R+1(x,y,z)=((x,y,z)が解析対象外
であれば0, さもなくば1)というマップを作っても良
い。このようなマップは「マスク」と呼ばれる。Among the parts (x, y, z), those which are clearly not corresponding to the organ to be analyzed are excluded from the analysis from the beginning, and P k, r (x, It is advisable to substitute a special value indicating that the analysis target is not included in y) (step S above).
14, S15). It is convenient to use a negative value having a large absolute value as such a value. Alternatively, the vector V
As yet another element to be added to k (x, y, z), if P k, R + 1 (x, y, z) = ((x, y, z) is not an analysis target, 0 Alternatively, you can make a map called 1). Such a map is called a "mask".
【0171】このようなベクトル値マップVkは、参照
した脳動脈の時間濃度曲線Akごとに作成される。例え
ば、左右の中大脳動脈、前大脳動脈、後大脳動脈から脳
動脈の時間濃度曲線を得たとするとK=6、さらにおよ
び病変部周辺にある動脈数カ所から脳動脈の時間濃度曲
線を得たとすると、K=10〜15程度になる。Such a vector value map V k is created for each time concentration curve A k of the referenced cerebral artery. For example, suppose that the temporal concentration curve of the cerebral artery is obtained from the left and right middle cerebral arteries, the anterior cerebral artery, and the posterior cerebral artery. , K = about 10 to 15.
【0172】このうち、右半球にある動脈から得られた
脳動脈の時間濃度曲線は右半球に属する部位(x,y,z)
の解析にだけ、また左半球にある動脈から得られた脳動
脈の時間濃度曲線は左半球に属する部位(x,y,z)の解
析にだけ、用いられるべきである。そこで、右半球と左
半球の境目(正中線)を直線、曲線もしくは折れ線、或
いは平面、曲面等として操作者が指定し、それぞれの半
球ごとにマップを作るように構成するのが望ましい。し
かしそれでもなお、片側の半球ごとにK=3〜10程度
の数の脳動脈の時間濃度曲線が存在しうる。Of these, the time-density curve of the cerebral artery obtained from the artery in the right hemisphere shows the region (x, y, z) belonging to the right hemisphere.
The time-concentration curve of the cerebral artery obtained from the artery in the left hemisphere should be used only for the analysis of the region (x, y, z) belonging to the left hemisphere. Therefore, it is desirable that the operator designates the boundary (median line) between the right hemisphere and the left hemisphere as a straight line, a curved line or a polygonal line, or a flat surface or a curved surface, and creates a map for each hemisphere. However, nevertheless, there may be as many as K = 3 to 10 temporal concentration curves of cerebral arteries for each hemisphere.
【0173】このように脳動脈の時間濃度曲線Ak
(k=1,2,・・・,K)の数Kが大きい場合に、結
果として得られるベクトル値マップVk(k=1,2,
・・・,K)の枚数が多いために、観察するのに不便で
ある。すなわち通常のグレースケール画像あるいはカラ
ースケール画像として観察しようとすれば、一つのマッ
プがR枚の画像から構成され、これがK組あるのだか
ら、合計K×R枚の画像を比較しなくてはならない。さ
らに、どの部位がどの動脈によって栄養されているのか
は必ずしも自明でなく、解剖学的知識を用いて、各部位
ごとにどのマップVk(k=1,2,・・・,K)を観
察するべきかを判断しなくてはならない。特に脳梗塞等
の脳血管障害を生じている症例においては、組織を支配
しているのがどの動脈かは、必ずしも解剖学的知識とは
一致せず、異常な支配がしばしば見られる。これらの問
題によって、ベクトル値マップの読影が難しいという問
題点がある。In this way, the time-density curve A k of the cerebral artery
When the number K of (k = 1, 2, ..., K) is large, the resulting vector value map V k (k = 1, 2,
(..., K) is large, which is inconvenient to observe. That is, to observe as a normal gray scale image or color scale image, one map is composed of R images, and since there are K sets, a total of K × R images must be compared. . Furthermore, it is not always obvious which part is fed by which artery, and which map V k (k = 1, 2, ..., K) is observed for each part using anatomical knowledge. You have to decide what to do. Particularly in cases where cerebrovascular disorders such as cerebral infarction occur, which arteries control the tissue does not always correspond to anatomical knowledge, and abnormal control is often seen. Due to these problems, it is difficult to interpret the vector value map.
【0174】この問題を解決するために、マップ合成を
行う。つまり、残差マップを利用して、K個のベクトル
値マップVk(k=1,2,・・・,K)を一つのベク
トル値マップVに集約する。例えば、Pk,R(x,y,z)
が残差マップである場合に、V(x,y,z) = Vk(x,
y,z) ただしk はk=1,2,・・・,Kのうちで|P
k,R(x,y,z)|が最小であるようなkとする。In order to solve this problem, map synthesis is performed. That is, the K vector value maps V k (k = 1, 2, ..., K) are aggregated into one vector value map V using the residual map. For example, P k, R (x, y, z)
Is a residual map, V (x, y, z) = V k (x,
y, z) where k is | P among k = 1, 2, ..., K
Let k, R (x, y, z) | be the minimum k.
【0175】また、各部位においてk=1,2,・・
・,Kのうちどれが採用されたかを示すためのマップ
P0(x,y,z)=(k=1,2,・・・,Kのうちで|P
k,R(x,y,z)|が最小であるようなk)
を追加することもできる。Further, k = 1, 2, ...
, Map P 0 (x, y, z) = (k = 1,2, ..., K for indicating which of K has been adopted | P of K
It is also possible to add k, R (x, y, z) | such that k) is the smallest.
【0176】この方式によれば、すなわち通常のグレー
スケール画像あるいはカラースケール画像として観察し
ようとするときR枚ないしR+1枚の画像を観察すれば
よい。According to this method, that is, when observing as a normal gray scale image or a color scale image, R to R + 1 images may be observed.
【0177】この方式によれば、本来脳動脈の時間濃度
曲線Ajを使って算出されるべき部位(x,y,z)におい
て誤ってAkを使った算出結果が用いられる可能性があ
る。しかしながらこのような誤りが生じるには、V(x,
y,z)の定義から明らかなように、|Pk,R(x,y,z)
|<|Pj,R(x,y,z)|となることが必要であり、この
ような関係は、AjとAkが極めて類似している場合に
しか生じない。このため、部位(x,y,z)においてはV
k(x,y,z)とVj(x,y,z)は元々類似していると考え
られ、この誤りによって、V(x,y,z)の解釈に誤りが
生じる可能性はほとんどない。According to this method, there is a possibility that the calculation result using A k may be erroneously used at the site (x, y, z) which should be calculated using the time-density curve A j of the cerebral artery. . However, if such an error occurs, V (x,
As is clear from the definition of y, z), | P k, R (x, y, z)
It is necessary that | <| P j, R (x, y, z) |, and such a relationship occurs only when A j and A k are extremely similar. Therefore, at the part (x, y, z), V
It is considered that k (x, y, z) and V j (x, y, z) are originally similar to each other, and it is almost possible that this error causes an error in the interpretation of V (x, y, z). Absent.
【0178】実際にこの方法を適用すると、AjとAk
が極めて類似している場合にだけ、概ね一様であると思
われる組織内において、部位ごとにP0(x,y,z)=k
であったりP0(x,y,z)=jであったりすることが起こ
り、そのときPk,r(x,y,z)≒Pj,r(x,y,z) (r=
1,2,...,R)であって、どちらを採用しても結果はほ
とんど違いがないことが観察される。When this method is actually applied, A j and A k
P 0 (x, y, z) = k for each part in the tissue that is considered to be almost uniform only when the values are very similar.
Or P 0 (x, y, z) = j occurs, and then P k, r (x, y, z) ≈P j, r (x, y, z) (r =
It is observed that the results are almost the same regardless of which method is adopted.
【0179】逆に、特定の動脈に支配されている組織で
あって、それに対応する脳動脈の時間濃度曲線Akが他
のカーブと似ていない場合には、本方式を用いることに
よって、当該組織中の部位(x,y,z)においてはほぼ確
実に、しかも自動的にVk(x,y,z)が選択される。従
って、上記P0(x,y,z)を観察することによって、解
剖学的知識なしに、どの組織がどの動脈の支配を受けて
いるかを観察することができる。On the contrary, when the tissue is controlled by a specific artery and the corresponding time-density curve A k of the cerebral artery is not similar to other curves, the present method is used. At the site (x, y, z) in the tissue, V k (x, y, z) is almost certainly and automatically selected. Therefore, by observing P 0 (x, y, z), it is possible to observe which tissue is controlled by which artery without anatomical knowledge.
【0180】ここで、図6に戻る。図21(a)乃至図
21(d)に示すように、以上のように合成された、又
は各脳動脈で単独のCBPマップ、CBVマップ、MT
Tマップ、Errマップに対して、複数画素を含む関心
領域ROIを設定し(S18)、そのROI内の画素値
(CBP値,CBV値、MTT値、Err値)の平均値
(CBP平均値、CBV平均値、MTT平均値、Err
平均値)を計算し(S19)、その平均値を診断材料と
することがある。この平均化に際して、上記ステップS
14でCBP、CBV、MTT、Err各々に対して適
正範囲を設定し、その範囲内の値を維持し、その範囲か
ら外れた値は、例えば黒色表現に対応した最小値に置換
したので、この置換した値を含めて平均化すると、その
平均値には当然にして誤差が含まれてしまう。そのため
この平均化処理にあたっては、適正範囲内の値だけを選
択して、または置換した値を除外して、平均化処理をす
ることが必要である。Now, let us return to FIG. As shown in FIGS. 21 (a) to 21 (d), a CBP map, a CBV map, an MT synthesized as described above or a single cerebral artery
A region of interest ROI including a plurality of pixels is set for the T map and Err map (S18), and the average value (CBP average value, CBP value, CBP value, CBV value, MTT value, Err value) of the pixel values in the ROI is set. CBV average value, MTT average value, Err
An average value is calculated (S19), and the average value may be used as a diagnostic material. In this averaging, the above step S
In 14, the proper range is set for each of CBP, CBV, MTT, and Err, the value within the range is maintained, and the value outside the range is replaced with the minimum value corresponding to the black expression. When the average including the replaced values is included, the average value naturally includes an error. Therefore, in this averaging process, it is necessary to select only values within the appropriate range or exclude replaced values and perform the averaging process.
【0181】また、この平均化のための関心領域ROI
の設定にあたっては、CBPマップ、CBVマップ、M
TTマップ、Errマップのいずれかのマップ上で当該
関心領域ROIを設定すれば、そのROIが他のマップ
にも共通で用いられるようになっており、、ROI設定
作業の簡素化を図り、また、同じROIに関する平均値
(CBP平均値、CBV平均値、MTT平均値、Err
平均値)の計算を可能としている。The region of interest ROI for this averaging
When setting, CBP map, CBV map, M
If the region of interest ROI is set on any one of the TT map and the Err map, the ROI can be commonly used for other maps as well, which simplifies the ROI setting work. , Average values for the same ROI (CBP average value, CBV average value, MTT average value, Err
It is possible to calculate the average value).
【0182】ここで、上述したように、ある脳動脈の時
間濃度曲線に対するある組織の時間濃度曲線の最小残差
Errは、その脳動脈がその組織をどの程度、支配して
いるか、つまりその脳動脈がその組織への血流供給をど
の程度担っているかを表している。換言すると、その組
織がその脳動脈からどの程度、従属しているか、つまり
その脳組織がその脳動脈からどの程度血流供給を受けて
いるかを表している。小さい残差Errに対応する脳動
脈は、その画素の脳組織に対する支配可能性が高いこと
を表し、大きい残差Errに対応する脳動脈は、その画
素の脳組織に対する支配可能性が低いことを表してい
る。従って、残差Errから画素ごとに支配可能性の高
い脳動脈をラベルで区別したマップ、つまり前大脳動脈
ACAの支配可能性の高い領域と、中大脳動脈MCAの
支配可能性の高い領域と、後大脳動脈PCAの支配可能
性の高い領域とを区別した支配マップを生成することが
できる。Here, as described above, the minimum residual Err of the time-density curve of a certain tissue with respect to the time-density curve of a certain cerebral artery is the extent to which the cerebral artery controls the tissue, that is, the brain. It represents the extent to which the arteries are responsible for the blood supply to the tissue. In other words, it indicates how dependent the tissue is from the cerebral artery, that is, how much the cerebral tissue is supplied with blood flow from the cerebral artery. The cerebral artery corresponding to the small residual Err indicates that the pixel has a high dominance to the brain tissue, and the cerebral artery corresponding to the large residual Err indicates that the pixel has a low dominance to the brain tissue. It represents. Therefore, a map in which a cerebral artery having a high controllability for each pixel is distinguished by a label from the residual Err, that is, a region having a high controllability of the anterior cerebral artery ACA and a region having a high controllability of the middle cerebral artery MCA, It is possible to generate a control map that distinguishes the region of the posterior cerebral artery PCA that is highly likely to be controlled.
【0183】図22に示すように、脳の左右エリアそれ
ぞれについて、前大脳動脈ACAの残差Errと、中大
脳動脈MCAの残差Errと、後大脳動脈PCAの残差
Errとを画素ごとに比較する。最も小さい残差を示す
脳動脈(ACA,MCA又はPCA)が当該画素の脳組
織を支配している可能性の最も高いことを表している。
画素ごとに、最も支配可能性が高い、つまり残差Err
が最も小さい値を示す脳動脈を特定する。特定した脳動
脈に対応するラベルを各画素に与える。As shown in FIG. 22, the residual Err of the anterior cerebral artery ACA, the residual Err of the middle cerebral artery MCA, and the residual Err of the posterior cerebral artery PCA are shown for each pixel for each of the left and right areas of the brain. Compare. It indicates that the cerebral artery (ACA, MCA or PCA) showing the smallest residual error is most likely to control the brain tissue of the pixel.
For each pixel, it is most likely to dominate, that is, the residual Err
The cerebral artery that has the smallest value is identified. A label corresponding to the specified cerebral artery is given to each pixel.
【0184】図23に、生成した支配マップの例を示
す。この支配マップは、ラベルを色や濃淡で区別して表
示される。また、インデックスマップを任意のラベルで
フィルタすることにより、図24(a),図24
(b),図24(c)に示すように、インデックスマッ
プから、脳動脈(ACA,MCA又はPCA)ごとにそ
の支配可能性の高い領域を抽出することができる。FIG. 23 shows an example of the generated control map. This control map is displayed by distinguishing the labels by color and shade. In addition, by filtering the index map with an arbitrary label, the map shown in FIG.
As shown in (b) and FIG. 24 (c), it is possible to extract from the index map a region having a high controllability for each cerebral artery (ACA, MCA, or PCA).
【0185】以上のように本実施形態によれば、コヒー
レントフィルタ又はコヒーレントレグレッションによ
り、空間及び時間分解能の低下を抑えて、ノイズを抑制
し、それによりCBPスタディの解析精度を向上するこ
とができる。As described above, according to the present embodiment, the coherent filter or the coherent regression can suppress the deterioration of the spatial and temporal resolution and suppress the noise, thereby improving the analysis accuracy of the CBP study. .
【0186】(変形例)本発明は、上述した実施形態に
限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱
しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、
開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせに
より種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示
される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても
よい。(Modification) The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified and implemented at the stage of implementation without departing from the scope of the invention.
Further, the above embodiment includes various stages,
Various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, some constituent elements may be deleted from all the constituent elements shown in the embodiment.
【0187】[0187]
【発明の効果】本発明によれば、CBPスタディにより
得られるマップの診断効率を向上することができる。According to the present invention, the diagnostic efficiency of the map obtained by the CBP study can be improved.
【図1】CBPスタディの原理説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle of a CBP study.
【図2】本発明の実施形態に係る脳組織内毛細血管の血
流動態に関するインデックス演算装置の構成を示すブロ
ック図。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an index calculation device for blood flow dynamics of capillaries in brain tissue according to the embodiment of the present invention.
【図3】本実施形態のコヒーレントフィルタによる画像
処理の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of image processing by the coherent filter of the present embodiment.
【図4】本実施形態におけるコヒーレントフィルタによ
るノイズ抑制処理の流れを示すフローチャート。FIG. 4 is a flowchart showing the flow of noise suppression processing by the coherent filter in the present embodiment.
【図5】本実施形態におけるインデックス演算処理全体
の前半部のフローチャート。FIG. 5 is a flowchart of the first half of the entire index calculation process according to this embodiment.
【図6】本実施形態におけるインデックス演算処理全体
の後半部のフローチャート。FIG. 6 is a flowchart of the latter half of the entire index calculation process according to this embodiment.
【図7】図5のステップS3の分割線の一例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing an example of a dividing line in step S3 of FIG.
【図8】図6のステップS12の処理工数を減少させる
ために用いられるボロノイ図上の各脳動脈の勢力域を示
す図。FIG. 8 is a diagram showing the influence area of each cerebral artery on the Voronoi diagram used for reducing the processing man-hour of step S12 of FIG.
【図9】図5のステップS4のATマップ,PTマッ
プ,TTマップを示す図。FIG. 9 is a diagram showing an AT map, a PT map, and a TT map in step S4 of FIG.
【図10】図5のステップS4のAT,PT,TTを示
す図。10 is a diagram showing AT, PT, and TT in step S4 of FIG.
【図11】図5のステップS6でスライス間で共通され
る脳動脈ROIを示す図。FIG. 11 is a diagram showing a cerebral artery ROI common between slices in step S6 of FIG.
【図12】図5のステップS7で設定される上矢状静脈
洞ROIを示す図。FIG. 12 is a diagram showing the superior sagittal sinus ROI set in step S7 of FIG.
【図13】図5のステップS10の脳動脈の時間濃度曲
線の補正に関する補足図。FIG. 13 is a supplementary diagram regarding correction of a time-density curve of a cerebral artery in step S10 of FIG.
【図14】図5のステップS10、S11で作成された
脳動脈の時間濃度曲線Ca(t)と脳組織の時間濃度曲
線Ci(t)との一例を示す図。14 is a diagram showing an example of a time-density curve Ca (t) of a cerebral artery and a time-density curve Ci (t) of a brain tissue created in steps S10 and S11 of FIG.
【図15】図6のステップS12のbox−MTF法の
原理説明図。15 is an explanatory view of the principle of the box-MTF method of step S12 of FIG.
【図16】図6のステップS12のbox−MTF処理
の説明図。16 is an explanatory diagram of a box-MTF process of step S12 of FIG.
【図17】図6のステップS14の各インデックスの出
力範囲設定画面の一例を示す図。17 is a diagram showing an example of an output range setting screen for each index in step S14 of FIG.
【図18】図6のステップS16で作成されたCBP,
CBV,MTT,Errの各マップの一例を示す図。FIG. 18 is a CBP created in step S16 of FIG.
The figure which shows an example of each map of CBV, MTT, and Err.
【図19】図6のステップS16で脳動脈ごとに作成さ
れたCBPマップ,CBVマップ,MTTマップ,Er
rマップを一覧で表示した図。FIG. 19 is a CBP map, CBV map, MTT map, Er created for each cerebral artery in step S16 of FIG. 6;
The figure which displayed r map by the list.
【図20】図6のステップS17のマップ合成法を説明
するための図。FIG. 20 is a diagram for explaining the map synthesizing method of step S17 of FIG. 6;
【図21】図6のステップS19で計算された平均値の
表示例を示す図。FIG. 21 is a view showing a display example of the average value calculated in step S19 of FIG.
【図22】図6のステップS17において、画素(局所
組織)ごとに支配可能性の高い脳動脈(ACA,MC
A,PCA)をラベルにより区別したマップ(支配マッ
プ)の生成方法を示す図。FIG. 22 is a diagram showing a cerebral artery (ACA, MC) that is highly likely to be controlled for each pixel (local tissue) in step S17 of FIG. 6;
The figure which shows the generation method of the map (control map) which distinguished A, PCA) by the label.
【図23】図22の生成法により生成された支配マップ
の例を示す図。FIG. 23 is a diagram showing an example of a control map generated by the generating method of FIG. 22.
【図24】支配マップを使ってフィルタしたCBPマッ
プを示す図。FIG. 24 shows a CBP map filtered using a dominance map.
10…ガントリ部、 20…コンピュータ装置、 30…画像処理装置、 101…X線管、 101a…高電圧発生装置、 102…X線検出器、 103…データ収集部、 104…前処理部、 105…メモリ部、 106…画像再構成部、 10M…記憶装置、 107…画像表示部、 108…制御部、 109…入力部、 110…コヒーレントフィルタ処理部、 111…分散値推定部、 112…重み関数演算部、 113…画素値演算部(コヒーレントフィルタ部)、 120…CBPスタディ処理部、 121…ROI設定支援部、 122…時間濃度曲線作成部、 123…脳動脈時間濃度曲線補正部、 124…MTF処理部、 125…インデックス計算部、 126…マップ作成部、 127…マップ合成部。 10 ... Gantry section, 20 ... Computer device, 30 ... Image processing device, 101 ... X-ray tube, 101a ... High voltage generator, 102 ... X-ray detector, 103 ... a data collection unit, 104 ... Preprocessing unit, 105 ... memory part, 106 ... an image reconstruction unit, 10M ... storage device, 107 ... image display unit, 108 ... control unit, 109 ... Input section, 110 ... Coherent filter processing unit, 111 ... Variance value estimation unit, 112 ... Weighting function calculation unit, 113 ... Pixel value calculation unit (coherent filter unit), 120 ... CBP study processing unit, 121 ... ROI setting support unit, 122 ... Time concentration curve creation unit, 123 ... Cerebral artery time-density curve correction unit, 124 ... MTF processing unit, 125 ... Index calculator, 126 ... Map creation section, 127 ... Map synthesis unit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4C093 AA22 AA24 BA09 DA02 DA04 FD03 FD05 FD12 FF28 FG01 FG14 FG16 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 4C093 AA22 AA24 BA09 DA02 DA04 FD03 FD05 FD12 FF28 FG01 FG14 FG16
Claims (23)
関する連続的な複数の画像から、前記特定部位内の動脈
に関する第1時間濃度曲線と、前記特定部位内の組織に
関する第2時間濃度曲線を作成し、 前記動脈各々に対する前記組織の局所血流動態を表す伝
達関数を、前記伝達関数と第1時間濃度曲線とのコンボ
ルーションに対する前記第2時間濃度曲線の残差が最小
化するようにカーブフィッティングにより計算し、 前記伝達関数から、前記動脈各々に対する前記局所血流
動態に関するインデックスを計算し、 前記動脈に対応する前記インデックスのマップを作成
し、 前記インデックスのマップを、前記第1時間濃度曲線各
々に対する残差に従って、1つのマップに合成すること
を特徴とするインデックス計算方法。1. A first time-density curve for an artery in the specific site and a second time-density for a tissue in the specific site from a plurality of consecutive images of a specific site of a subject injected with a contrast agent. A curve is created so that the transfer function representing the local hemodynamics of the tissue for each of the arteries is minimized by the residual of the second time concentration curve with respect to the convolution of the transfer function and the first time concentration curve. Is calculated by curve fitting, the index relating to the local hemodynamics for each of the arteries is calculated from the transfer function, the map of the index corresponding to the artery is created, and the map of the index is calculated at the first time. An index calculation method characterized by combining into one map according to the residual for each concentration curve.
する請求項1のインデックス計算方法。2. The index calculation method according to claim 1, wherein the specific part is a brain.
体積及び単位時間あたりの血流量、脳組織内の単位体積
あたりの血液量、脳組織の血流平均通過時間の少なくと
も1つが計算されることを特徴とする請求項2のインデ
ックス計算方法。3. As the index, at least one of a blood volume per unit volume and time of brain tissue, a blood volume per unit volume in brain tissue, and an average transit time of blood flow through brain tissue is calculated. The index calculation method according to claim 2, which is characterized in that.
エリアとで別々に計算されることを特徴とする請求項2
記載のインデックス計算方法。4. The transfer function is calculated separately for a left area and a right area of the brain.
The index calculation method described.
的手法により分割した前記動脈の勢力域で別々に計算さ
れることを特徴とする請求項2記載のインデックス計算
方法。5. The index calculation method according to claim 2, wherein the transfer function is separately calculated in a power range of the artery obtained by dividing the brain region by a geometric method.
ることを特徴とする請求項5記載のインデックス計算方
法。6. The index calculation method according to claim 5, wherein the geometric method is a Voronoi diagram.
間濃度曲線に基づいて、前記動脈に関する第1時間濃度
曲線を補正することを特徴とする請求項2記載のインデ
ックス計算方法。7. The index calculation method according to claim 2, wherein the first time-density curve for the artery is corrected based on the time-density curve for the vein created from the image.
に、前記第1時間濃度曲線の時間濃度曲線の曲線下面積
が略等価になるように、前記第1時間濃度曲線が補正さ
れることを特徴とする請求項7記載のインデックス計算
方法。8. The first time concentration curve is corrected so that the area under the curve of the time concentration curve of the vein is substantially equivalent to the area under the curve of the time concentration curve of the first time concentration curve. The index calculation method according to claim 7, wherein:
領域内の複数画素に関する平均濃度から作成されること
を特徴とする請求項7記載のインデックス計算方法。9. The index calculation method according to claim 7, wherein the time density curve of the vein is created from an average density of a plurality of pixels in the area of the vein.
記画像を構成する複数の画素各々の時間濃度曲線の特性
値を計算し、特性値マップを表示することを特徴とする
請求項1記載のインデックス計算方法。10. The characteristic value of a time-density curve of each of a plurality of pixels forming the image is calculated to support the setting of the artery, and a characteristic value map is displayed. Index calculation method.
ピークタイム又はトランジットタイムであることを特徴
とする請求項10記載のインデックス計算方法。11. The characteristic value is an appearance time,
11. The index calculation method according to claim 10, which is a peak time or a transit time.
外れているとき、前記インデックスの値を黒、その近似
色又は読影に使用しない色に対応する所定の値に置き換
えることを特徴とする請求項1記載のインデックス計算
方法。12. The value of the index is replaced with a predetermined value corresponding to black, its approximate color or a color not used for image interpretation when the value of the index is out of a predetermined range. The index calculation method described.
に関する連続的な複数の画像から、前記特定部位内の動
脈に関する第1時間濃度曲線と、前記特定部位内の組織
に関する第2時間濃度曲線を作成し、 前記第2時間濃度曲線各々に対して最もフィッティング
する前記第1時間濃度曲線の一を選択することにより、
前記組織各々の局所血流動態が従属する可能性が最も高
い前記動脈の一を特定し、 前記組織ごとに特定された動脈の一に基づいて前記動脈
の従属域を区別するマップを作成することを特徴とする
方法。13. A first time-density curve for an artery in the specific site and a second time-density for a tissue in the specific site from a plurality of consecutive images of a specific site of a subject injected with a contrast agent. By creating a curve and selecting one of the first time concentration curves that best fits each of the second time concentration curves,
Identifying one of the arteries that is most likely to depend on the local hemodynamics of each of the tissues, and creating a map that distinguishes the subordinate region of the artery based on the one of the arteries identified for each of the tissues. A method characterized by.
区別して表示することを特徴とする請求項13の方法。14. The method according to claim 13, wherein the map is displayed in such a manner that the dependent regions of the artery are color-coded.
応する前記局所血流動態を表すインデックスに関するイ
ンデックスマップを合成することを特徴とする請求項1
3の方法。15. The index map relating to the index representing the local hemodynamics corresponding to the artery is synthesized based on the map.
Method 3
に関する連続的な複数の画像からノイズを低減するため
に、画素間の類似度に応じた重みを使って前記複数の画
像をフィルタし、 前記ノイズ低減された複数の画像から、前記特定部位内
の動脈に関する第1時間濃度曲線と、前記特定部位内の
組織に関する第2時間濃度曲線を作成し、 前記動脈各々に対する前記組織の局所血流動態を表す伝
達関数を、前記伝達関数と第1時間濃度曲線とのコンボ
ルーションに対する前記第2時間濃度曲線の残差が最小
化するようにカーブフィッティングにより計算し、 前記伝達関数から、前記動脈各々に対する前記局所血流
動態に関するインデックスを計算することを特徴とする
インデックス計算方法。16. Filtering the plurality of images using a weight according to the degree of similarity between pixels in order to reduce noise from a plurality of consecutive images of a specific part of a subject injected with a contrast agent. , A first time-density curve for an artery in the specific site and a second time-density curve for tissue in the specific site are created from the plurality of noise-reduced images, and local blood of the tissue for each of the arteries is generated. The transfer function representing the flow dynamics is calculated by curve fitting so that the residual of the second time concentration curve with respect to the convolution of the transfer function and the first time concentration curve is minimized, and from the transfer function, the artery is calculated. An index calculation method comprising calculating an index relating to the local hemodynamics for each.
濃度曲線の差に基づいて決定されることを特徴とする請
求項16の方法。17. The method according to claim 16, wherein the similarity between the pixels is determined based on a difference in a time density curve between the pixels.
濃度曲線の差と前記ノイズの分散期待値とに基づいて決
定されることを特徴とする請求項16の方法。18. The method according to claim 16, wherein the similarity between the pixels is determined based on a difference in a time density curve between the pixels and a variance expected value of the noise.
は、周辺画素との前記重みによる重み付け平均に置き換
えられることを特徴とする請求項16の方法。19. The method according to claim 16, wherein the pixel value of each of the pixels forming the image is replaced with a weighted average of the surrounding pixels and the weight.
を特徴とする請求項16記載のインデックス計算方法。20. The index calculation method according to claim 16, wherein the transfer function is a rectangular function.
に関する連続的な複数の画像から、前記特定部位内の動
脈に関する第1時間濃度曲線と、前記特定部位内の組織
に関する第2時間濃度曲線を作成する時間濃度曲線作成
部と、 前記動脈各々に対する前記組織の局所血流動態を表す伝
達関数を、前記伝達関数と第1時間濃度曲線とのコンボ
ルーションに対する前記第2時間濃度曲線の残差が最小
化するようにカーブフィッティングにより計算する伝達
関数計算部と、 前記伝達関数から、前記動脈各々に対する前記局所血流
動態に関するインデックスを計算するインデックス計算
部と、 前記動脈に対応する前記インデックスのマップを作成す
るマップ作成部と、 前記インデックスのマップを、前記動脈各々に対する残
差に従って、1つのマップに合成するマップ合成部とを
具備することを特徴とするインデックス計算装置。21. A first time-density curve of an artery in the specific site and a second time-density of a tissue in the specific site from a plurality of consecutive images of a specific site of a subject injected with a contrast agent. A time-concentration curve creating unit for creating a curve, and a transfer function representing the local hemodynamics of the tissue for each of the arteries, A transfer function calculation unit that calculates by curve fitting so as to minimize the difference, an index calculation unit that calculates an index relating to the local hemodynamics for each of the arteries from the transfer function, and an index of the index corresponding to the artery. A map creation unit for creating a map, and a map of the index according to the residuals for each artery, Index calculation apparatus characterized by comprising a map synthesis section which synthesizes the flop.
に関する連続的な複数の画像から、前記特定部位内の動
脈に関する第1時間濃度曲線と、前記特定部位内の組織
に関する第2時間濃度曲線を作成する時間濃度曲線作成
部と、 前記第2時間濃度曲線各々に対して最もフィッティング
する前記第1時間濃度曲線の一を選択することにより、
前記組織各々が従属する可能性が最も高い前記動脈の一
を特定する手段と、 前記組織ごとに特定された動脈の一に基づいて前記動脈
の従属域を区別するマップを作成するマップ作成部とを
具備することを特徴とする装置。22. A first time-density curve of an artery in the specific site and a second time-density of a tissue in the specific site from a plurality of consecutive images of a specific site of a subject injected with a contrast agent. By selecting a time-density curve creating unit that creates a curve and one of the first time-density curves that best fits each of the second time-density curves,
A unit that identifies one of the arteries that is most likely to depend on each of the tissues, and a map creation unit that creates a map that distinguishes the dependent regions of the arteries based on one of the arteries identified for each of the tissues; An apparatus comprising:
に関する連続的な複数の画像からノイズを低減するため
に、画素間の類似度に応じた重みを使って前記複数の画
像をフィルタするフィルタ部と、 前記ノイズ低減された複数の画像から、前記特定部位内
の動脈に関する第1時間濃度曲線と、前記特定部位内の
組織に関する第2時間濃度曲線を作成する時間濃度曲線
作成部と、 前記動脈各々に対する前記組織の局所血流動態を表す伝
達関数を、前記伝達関数と第1時間濃度曲線とのコンボ
ルーションに対する前記第2時間濃度曲線の残差が最小
化するようにカーブフィッティングにより計算する伝達
関数計算部と、 前記伝達関数から、前記動脈各々に対する前記局所血流
動態に関するインデックスを計算することを特徴とする
局所血流動態に関するインデックスを計算するインデッ
クス計算部とを具備するインデックス計算装置。23. In order to reduce noise from a plurality of consecutive images of a specific part of a subject injected with a contrast agent, the plurality of images are filtered using a weight corresponding to a similarity between pixels. A filter section, and a time-density curve creating section that creates a first time-density curve for an artery in the specific site and a second time-density curve for tissue in the specific site from the plurality of noise-reduced images, A transfer function representing the local hemodynamics of the tissue for each of the arteries is calculated by curve fitting so as to minimize the residual of the second time concentration curve with respect to the convolution of the transfer function and the first time concentration curve. And a local hemodynamics for calculating the local hemodynamics for each of the arteries from the transfer function. And an index calculation unit that calculates an index for the index calculation device.
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