JP2003299646A - 画像解析装置 - Google Patents
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
- A61B6/507—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for determination of haemodynamic parameters, e.g. perfusion CT
Landscapes
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】コンピュータ断層診断装置の提供する断層像に
基づいて画像解析などの諸演算を行う際に、撮影中に被
検体が動いた場合であっても被検体が動かなかった場合
と同等の解析精度を得ることができるようにする。 【解決手段】断層像入力装置から血流解析を行う被検体
の断層像を入力し（ステップ４０１）、各段像像を基に
被検体の動きの有無を判定する（ステップ４０２）。被
検体に動きがあった場合には、動きの補正（即ち、被検
体が動かなかった場合と同等の断層像を得るための補
正）を行う（ステップ４０３）。前記動き補正後の断層
像に基づいて画像解析などの諸演算を行う（ステップ４
０５〜４０７）。
基づいて画像解析などの諸演算を行う際に、撮影中に被
検体が動いた場合であっても被検体が動かなかった場合
と同等の解析精度を得ることができるようにする。 【解決手段】断層像入力装置から血流解析を行う被検体
の断層像を入力し（ステップ４０１）、各段像像を基に
被検体の動きの有無を判定する（ステップ４０２）。被
検体に動きがあった場合には、動きの補正（即ち、被検
体が動かなかった場合と同等の断層像を得るための補
正）を行う（ステップ４０３）。前記動き補正後の断層
像に基づいて画像解析などの諸演算を行う（ステップ４
０５〜４０７）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は画像解析装置に係
り、特にコンピュータ断層診断装置の提供する断層像か
ら血流動態解析等の画像解析を行う際に有用な技術に関
する。
り、特にコンピュータ断層診断装置の提供する断層像か
ら血流動態解析等の画像解析を行う際に有用な技術に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ダイナミック撮影を行うコンピュ
ータ断層診断装置として、陽電子放射断層撮影装置（Po
sitron Emission Tomography：PET ）や単光子放射ＣＴ
（Single Photon Emission CT ：SPECT ）などの核医学
装置があった。核医学装置による血流動態計測では、放
射性核種を被検体内に注入し、核種からの放射線をシン
チレーションカメラで計測すると、横断面の放射性核種
分布像を得られ、この放射性核種分布像を解析すること
で、器官の時間変化に依存する機能情報を解析してい
た。
ータ断層診断装置として、陽電子放射断層撮影装置（Po
sitron Emission Tomography：PET ）や単光子放射ＣＴ
（Single Photon Emission CT ：SPECT ）などの核医学
装置があった。核医学装置による血流動態計測では、放
射性核種を被検体内に注入し、核種からの放射線をシン
チレーションカメラで計測すると、横断面の放射性核種
分布像を得られ、この放射性核種分布像を解析すること
で、器官の時間変化に依存する機能情報を解析してい
た。
【０００３】その他、ダイナミック撮影を行うコンピュ
ータ断層診断装置として、Ｘ線ＣＴ装置があった。単純
Ｘ線ＣＴ像では病変の超早期相の診断が困難である場合
には、Ｘ線ＣＴ装置によるダイナミック撮影では、コン
トラストを付けるために主にヨード系の造影剤を用いて
いた。造影剤を注入しダイナミックスキャンを行うと、
造影剤濃度とＣＴ値は比例関係にあることから、撮影断
面の時間変化の情報が得られる。撮影断面の時間変化か
ら各組織のＣＴ値の時間変化である時間−濃度曲線が得
られ、この時間−濃度曲線を解析することで器官の時間
変化に依存する機能情報を解析していた。
ータ断層診断装置として、Ｘ線ＣＴ装置があった。単純
Ｘ線ＣＴ像では病変の超早期相の診断が困難である場合
には、Ｘ線ＣＴ装置によるダイナミック撮影では、コン
トラストを付けるために主にヨード系の造影剤を用いて
いた。造影剤を注入しダイナミックスキャンを行うと、
造影剤濃度とＣＴ値は比例関係にあることから、撮影断
面の時間変化の情報が得られる。撮影断面の時間変化か
ら各組織のＣＴ値の時間変化である時間−濃度曲線が得
られ、この時間−濃度曲線を解析することで器官の時間
変化に依存する機能情報を解析していた。
【０００４】その他、ダイナミック撮影を行うコンピュ
ータ断層診断装置として、ＭＲ装置があった。高磁場Ｍ
Ｒ装置では非造影の診断方法もあるが、高磁場ＭＲ装置
でコントラストの良い画像を得たい場合や低磁場ＭＲ装
置においては、主にガドリニウム系の造影剤を用いてい
た。ＭＲ装置においても撮影断面の時間変化から各組織
のＭＲ値の時間変化である時間−濃度曲線が得られ、こ
の時間−濃度曲線を解析することで器官の時間変化に依
存する機能情報を解析していた。
ータ断層診断装置として、ＭＲ装置があった。高磁場Ｍ
Ｒ装置では非造影の診断方法もあるが、高磁場ＭＲ装置
でコントラストの良い画像を得たい場合や低磁場ＭＲ装
置においては、主にガドリニウム系の造影剤を用いてい
た。ＭＲ装置においても撮影断面の時間変化から各組織
のＭＲ値の時間変化である時間−濃度曲線が得られ、こ
の時間−濃度曲線を解析することで器官の時間変化に依
存する機能情報を解析していた。
【０００５】器官の時間変化に依存する機能情報の中
で、血流量や平均通過時間に代表される血流動態の情報
を得るためには、流入動脈（動脈入力関数）を指定する
必要があった。流入動脈の選択は、大きく分けて手動で
行う方法と自動で行う方法とが考えられていた。
で、血流量や平均通過時間に代表される血流動態の情報
を得るためには、流入動脈（動脈入力関数）を指定する
必要があった。流入動脈の選択は、大きく分けて手動で
行う方法と自動で行う方法とが考えられていた。
【０００６】Ｘ線ＣＴ装置による血流動態解析では、血
流量や平均通過時間に代表される血流動態の情報の定量
性を向上させるために静脈血流の情報を用いていた。例
えば頭部の血流動態を解析する場合、静脈には静脈洞の
ような径の大きい静脈を選択する必要があった。静脈の
選択は、大きく分けて手動で行う方法と自動で行う方法
とが考えられていた。
流量や平均通過時間に代表される血流動態の情報の定量
性を向上させるために静脈血流の情報を用いていた。例
えば頭部の血流動態を解析する場合、静脈には静脈洞の
ような径の大きい静脈を選択する必要があった。静脈の
選択は、大きく分けて手動で行う方法と自動で行う方法
とが考えられていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は上記従来技
術を検討した結果、以下の問題点を見い出した。図１０
に示すように、断層像における任意の画素（i,j ）にお
ける画素値の時間変化を取り出すと、時間−濃度曲線が
得られる。
術を検討した結果、以下の問題点を見い出した。図１０
に示すように、断層像における任意の画素（i,j ）にお
ける画素値の時間変化を取り出すと、時間−濃度曲線が
得られる。
【０００８】ここで、図１１（ａ）に示すように断層像
における任意の画素（i,j ）の位置の組織を組織Ｐ、画
素（i+m,j+n ）の位置の組織を組織Ｑとし、撮影中に被
検体が動かなかった場合には、それぞれ図１１（ｂ）、
図１１（ｃ）のような時間−濃度曲線が得られるものと
する。この場合、図１１（ｂ）の時間−濃度曲線は組織
Ｐからの信号値の時間変化（組織Ｐの特性）を表し、図
１１（ｃ）の時間−濃度曲線は組織Ｑからの信号値の時
間変化（組織Ｑの特性）を表している。
における任意の画素（i,j ）の位置の組織を組織Ｐ、画
素（i+m,j+n ）の位置の組織を組織Ｑとし、撮影中に被
検体が動かなかった場合には、それぞれ図１１（ｂ）、
図１１（ｃ）のような時間−濃度曲線が得られるものと
する。この場合、図１１（ｂ）の時間−濃度曲線は組織
Ｐからの信号値の時間変化（組織Ｐの特性）を表し、図
１１（ｃ）の時間−濃度曲線は組織Ｑからの信号値の時
間変化（組織Ｑの特性）を表している。
【０００９】よって、図１１（ｂ）の時間−濃度曲線を
解析すれば組織Ｐにおける機能情報が得られ、図１１
（ｃ）の時間−濃度曲線を解析すれば組織Ｑにおける機
能情報が得られる。
解析すれば組織Ｐにおける機能情報が得られ、図１１
（ｃ）の時間−濃度曲線を解析すれば組織Ｑにおける機
能情報が得られる。
【００１０】しかしながら、もし撮影中に図１２（ａ）
のように、例えば時間t1で被検体がＸ軸方向にｍ、Ｙ軸
方向にｎ動いたとすると、画素（i,j ）における時間−
濃度曲線は図１２（ｂ）のようになる。図１２（ｂ）の
時間−濃度曲線は、本来ならば組織Ｐからの信号値の時
間変化（組織Ｐの特性）を表していなければならない
が、被検体が動いてしまったために、時間t1までの組織
Ｐからの信号値の時間変化（組織Ｐの特性）と、時間t1
以降の組織Ｑからの信号値の時間変化（組織Ｑの特性）
が混在している。このため、このまま図１２（ｂ）の時
間−濃度曲線を解析しても、組織Ｐの血流動態を得るこ
とができない。上記の例のように、撮影中に被検体が動
いた場合には、解析したい組織の時間変化に依存する機
能情報を得ることができないという問題があった。
のように、例えば時間t1で被検体がＸ軸方向にｍ、Ｙ軸
方向にｎ動いたとすると、画素（i,j ）における時間−
濃度曲線は図１２（ｂ）のようになる。図１２（ｂ）の
時間−濃度曲線は、本来ならば組織Ｐからの信号値の時
間変化（組織Ｐの特性）を表していなければならない
が、被検体が動いてしまったために、時間t1までの組織
Ｐからの信号値の時間変化（組織Ｐの特性）と、時間t1
以降の組織Ｑからの信号値の時間変化（組織Ｑの特性）
が混在している。このため、このまま図１２（ｂ）の時
間−濃度曲線を解析しても、組織Ｐの血流動態を得るこ
とができない。上記の例のように、撮影中に被検体が動
いた場合には、解析したい組織の時間変化に依存する機
能情報を得ることができないという問題があった。
【００１１】機能情報の中で血流動態の情報を解析する
場合において、撮影中に被検体が動いた場合には、断層
像上での各組織の位置（座標）が常に一定ではなくなる
ため、動脈入力関数に用いる動脈（以下、流入動脈）、
静脈洞に代表されるような定量性の向上に用いる静脈
（以下、流出静脈）を自動で選択しようとすると、自動
選択が正しく行われないという問題があった。
場合において、撮影中に被検体が動いた場合には、断層
像上での各組織の位置（座標）が常に一定ではなくなる
ため、動脈入力関数に用いる動脈（以下、流入動脈）、
静脈洞に代表されるような定量性の向上に用いる静脈
（以下、流出静脈）を自動で選択しようとすると、自動
選択が正しく行われないという問題があった。
【００１２】上記の理由から、撮影中に被検体が動いた
場合には、撮影中に被検体が動かなかった場合に比べて
器官の時間変化に依存する機能情報の解析精度が低下す
るという問題があった。
場合には、撮影中に被検体が動かなかった場合に比べて
器官の時間変化に依存する機能情報の解析精度が低下す
るという問題があった。
【００１３】本発明の目的は、コンピュータ断層診断装
置の提供する断層像に基づいて画像解析などの諸演算を
行う際に、撮影中に被検体が動いた場合であっても被検
体が動かなかった場合と同等の解析精度を得ることがで
きる画像解析装置を提供することにある。
置の提供する断層像に基づいて画像解析などの諸演算を
行う際に、撮影中に被検体が動いた場合であっても被検
体が動かなかった場合と同等の解析精度を得ることがで
きる画像解析装置を提供することにある。
【００１４】本発明の他の目的は、ある器官の血流動態
の情報を解析する際に用いる当該器官の流入動脈と流出
静脈を正確に自動選択することができる画像解析装置を
提供することにある。
の情報を解析する際に用いる当該器官の流入動脈と流出
静脈を正確に自動選択することができる画像解析装置を
提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に係る画像解析装置は、コンピュータ断層像
撮影手段でダイナミック撮影された断層像を入力する入
力手段と、前記入力手段によって入力された各断層像を
解析し、撮影中の被検体の動きを評価する動き検知手段
と、前記動き検知手段での評価結果に基づき被検体の動
きを補正した断層像を得る手段と、前記動き補正後の断
層像に基づいて画像解析などの諸演算を行う演算手段
と、を備えたことを特徴としている。
に請求項１に係る画像解析装置は、コンピュータ断層像
撮影手段でダイナミック撮影された断層像を入力する入
力手段と、前記入力手段によって入力された各断層像を
解析し、撮影中の被検体の動きを評価する動き検知手段
と、前記動き検知手段での評価結果に基づき被検体の動
きを補正した断層像を得る手段と、前記動き補正後の断
層像に基づいて画像解析などの諸演算を行う演算手段
と、を備えたことを特徴としている。
【００１６】請求項１に係る発明によれば、撮影中に被
検体が動いた場合には、その被検体の動きに応じて補正
された断層像を得るようし、これにより被検体が動かな
かった場合と同等の解析精度を得るようにしている。
検体が動いた場合には、その被検体の動きに応じて補正
された断層像を得るようし、これにより被検体が動かな
かった場合と同等の解析精度を得るようにしている。
【００１７】請求項２に係る画像解析装置は、前記動き
補正後の断層像における各画素ごとに画素値の時間変化
の情報を表す時間−濃度曲線を取り出す手段を有し、前
記演算手段は、各画素ごとに取り出した時間−濃度曲線
に基づいて血流動態を解析することを特徴としている。
補正後の断層像における各画素ごとに画素値の時間変化
の情報を表す時間−濃度曲線を取り出す手段を有し、前
記演算手段は、各画素ごとに取り出した時間−濃度曲線
に基づいて血流動態を解析することを特徴としている。
【００１８】即ち、請求項２に係る発明では、撮影中に
被検体が動いても動かなかった場合と同等の断層像が得
られるため、画素値の時間変化の情報を表す正確な時間
−濃度曲線を取り出すことができ、これにより正確な血
流動態の解析が可能となる。
被検体が動いても動かなかった場合と同等の断層像が得
られるため、画素値の時間変化の情報を表す正確な時間
−濃度曲線を取り出すことができ、これにより正確な血
流動態の解析が可能となる。
【００１９】請求項３に係る画像解析装置は、前記取り
出した時間−濃度曲線のピーク値及びピーク時間に基づ
いて解析対象である器官に対する流入動脈と流出静脈を
自動選択する自動選択手段を有することを特徴としてい
る。
出した時間−濃度曲線のピーク値及びピーク時間に基づ
いて解析対象である器官に対する流入動脈と流出静脈を
自動選択する自動選択手段を有することを特徴としてい
る。
【００２０】即ち、請求項３に係る発明では、請求項２
に係る発明と同様に撮影中に被検体が動いても正確な時
間−濃度曲線を取り出すことができ、これにより時間−
濃度曲線のピーク値及びピーク時間を正確に求めること
ができる。従って、時間−濃度曲線のピーク値及びピー
ク時間に基づいて解析対象である器官に対する流入動脈
と流出静脈を正確に自動選択することが可能となる。
に係る発明と同様に撮影中に被検体が動いても正確な時
間−濃度曲線を取り出すことができ、これにより時間−
濃度曲線のピーク値及びピーク時間を正確に求めること
ができる。従って、時間−濃度曲線のピーク値及びピー
ク時間に基づいて解析対象である器官に対する流入動脈
と流出静脈を正確に自動選択することが可能となる。
【００２１】請求項４に係る画像解析装置は、コンピュ
ータ断層像撮影手段でダイナミック撮影された断層像を
入力する入力手段と、前記入力手段から入力した断層像
における各画素ごとに画素値の時間変化の情報を表す時
間−濃度曲線を取り出す手段と、前記時間−濃度曲線の
ピーク値及びピーク時間に基づいて解析対象である器官
に対する流入動脈と流出静脈を自動選択する自動選択手
段と、各画素ごとに取り出した時間−濃度曲線及び前記
自動選択された流入動脈と流出静脈に基づいて画像解析
などの諸演算を行う演算手段と、を備えたことを特徴と
している。
ータ断層像撮影手段でダイナミック撮影された断層像を
入力する入力手段と、前記入力手段から入力した断層像
における各画素ごとに画素値の時間変化の情報を表す時
間−濃度曲線を取り出す手段と、前記時間−濃度曲線の
ピーク値及びピーク時間に基づいて解析対象である器官
に対する流入動脈と流出静脈を自動選択する自動選択手
段と、各画素ごとに取り出した時間−濃度曲線及び前記
自動選択された流入動脈と流出静脈に基づいて画像解析
などの諸演算を行う演算手段と、を備えたことを特徴と
している。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
係る画像解析装置の好ましい実施の形態について詳説す
る。
係る画像解析装置の好ましい実施の形態について詳説す
る。
【００２３】図１は、本発明に係る画像解析装置のハー
ドウェア構成例を示すブロック図である。同図に示すよ
うに、本発明に係る画像解析装置は、主として断層像撮
影手段で撮影した断層像を入力する断層像入力装置１
と、画像解析などの諸演算を行う演算装置２とから構成
されている。
ドウェア構成例を示すブロック図である。同図に示すよ
うに、本発明に係る画像解析装置は、主として断層像撮
影手段で撮影した断層像を入力する断層像入力装置１
と、画像解析などの諸演算を行う演算装置２とから構成
されている。
【００２４】断層像入力装置１と演算装置２は必ずしも
別個の装置である必要はなく、一体化していてもよい。
また、断層像入力装置１と演算装置２は、必ずしもコン
ピュータ断層像撮影手段と別個の装置である必要はな
く、一体化していてもよい。
別個の装置である必要はなく、一体化していてもよい。
また、断層像入力装置１と演算装置２は、必ずしもコン
ピュータ断層像撮影手段と別個の装置である必要はな
く、一体化していてもよい。
【００２５】演算装置２は、断層像入力装置１から断層
像の取り込みを行うインターフェイス（Ｉ／Ｆ）３と、
断層像や演算結果を一時的に格納するメモリ４と、諸演
算を行う中央処理装置（ＣＰＵ）５と、演算結果や機能
画像を記録するハードディスクなどの記録媒体６と、マ
ウスやキーボードなどの外部入力装置７と、処理結果を
表示する表示装置８とから構成されている。
像の取り込みを行うインターフェイス（Ｉ／Ｆ）３と、
断層像や演算結果を一時的に格納するメモリ４と、諸演
算を行う中央処理装置（ＣＰＵ）５と、演算結果や機能
画像を記録するハードディスクなどの記録媒体６と、マ
ウスやキーボードなどの外部入力装置７と、処理結果を
表示する表示装置８とから構成されている。
【００２６】図２は本発明に係る画像解析装置における
断層像の入力から機能画像の表示までの処理を示すフロ
ーチャートである。
断層像の入力から機能画像の表示までの処理を示すフロ
ーチャートである。
【００２７】図２に示すように、まず、断層像入力装置
１から血流解析を行う被検体の断層像を選択し、選択さ
れた断層像を演算装置２に入力する（ステップ４０
１）。
１から血流解析を行う被検体の断層像を選択し、選択さ
れた断層像を演算装置２に入力する（ステップ４０
１）。
【００２８】入力された断層像はメモリ４に一時格納さ
れるか、あるいはハードディクスなどの記録媒体６に保
存される。また、断層像入力装置１と演算装置２とが一
体化して構成される場合には、外部入力装置７により画
像解析を行う被検体の断層像を選択し、選択された断層
像を記録媒体６から読み出し、メモリ４に一時格納す
る。
れるか、あるいはハードディクスなどの記録媒体６に保
存される。また、断層像入力装置１と演算装置２とが一
体化して構成される場合には、外部入力装置７により画
像解析を行う被検体の断層像を選択し、選択された断層
像を記録媒体６から読み出し、メモリ４に一時格納す
る。
【００２９】次に、ＣＰＵ５により被検体の動きの有無
を判定し（ステップ４０２）、被検体に動きがあった場
合には、動きを補正する（ステップ４０３）。即ち、被
検体が動かなかった場合と同等の断層像を得るための補
正を行う。ステップ４０２と４０３は、すべての断層像
に対して行う。尚、被検体の動きの検出および被検体の
動きの補正方法については後述する。
を判定し（ステップ４０２）、被検体に動きがあった場
合には、動きを補正する（ステップ４０３）。即ち、被
検体が動かなかった場合と同等の断層像を得るための補
正を行う。ステップ４０２と４０３は、すべての断層像
に対して行う。尚、被検体の動きの検出および被検体の
動きの補正方法については後述する。
【００３０】次に、ＣＰＵ５により、断層像から画素ご
とに画素値の時間変化の情報を表す時間−濃度曲線を取
り出す（ステップ４０４）。被検体の動きがない場合に
は、続いてＣＰＵ５により、この濃度−時間曲線に対し
画素ごとに時間変化に依存する機能情報を算出する（ス
テップ４０５）。この時、機能情報を解析するアルゴリ
ズムは、ガンマ関数解析法、最大勾配法、deconvoluito
n 法等の公知のアルゴリズムでよい。ステップ４０４と
ステップ４０５は、断層像の全画素に対して行う。
とに画素値の時間変化の情報を表す時間−濃度曲線を取
り出す（ステップ４０４）。被検体の動きがない場合に
は、続いてＣＰＵ５により、この濃度−時間曲線に対し
画素ごとに時間変化に依存する機能情報を算出する（ス
テップ４０５）。この時、機能情報を解析するアルゴリ
ズムは、ガンマ関数解析法、最大勾配法、deconvoluito
n 法等の公知のアルゴリズムでよい。ステップ４０４と
ステップ４０５は、断層像の全画素に対して行う。
【００３１】次に、全画素について解析された機能情報
をマッピングすることで機能画像が得られ（ステップ４
０６）、表示装置８により機能画像が表示される（ステ
ップ４０７）。
をマッピングすることで機能画像が得られ（ステップ４
０６）、表示装置８により機能画像が表示される（ステ
ップ４０７）。
【００３２】次に、被検体の動きの検出及び補正方法に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００３３】図３は本発明に係る被検体の動きの第１の
検出及び補正方法を説明するために用いた図である。
検出及び補正方法を説明するために用いた図である。
【００３４】いま、図３（ａ）のように断層像が与えら
れているとする。これらの断層像に対して、ある画素の
画素値が閾値Thより大きいときは、その画素の画素値を
ｍに、閾値Thより小さいときは、その画素の画素値をｎ
にそれぞれ置き換えて２値化すると、２値化断層像は、
図３（ｂ）のようになる。ここでｍとｎは任意の値で良
く、閾値Thは血流動態の解析対象となる器官とその他
（ルームエアー等の不要部）が分離できるような、ある
いは骨などとその以外の組織を分離できるような任意の
値でよい。
れているとする。これらの断層像に対して、ある画素の
画素値が閾値Thより大きいときは、その画素の画素値を
ｍに、閾値Thより小さいときは、その画素の画素値をｎ
にそれぞれ置き換えて２値化すると、２値化断層像は、
図３（ｂ）のようになる。ここでｍとｎは任意の値で良
く、閾値Thは血流動態の解析対象となる器官とその他
（ルームエアー等の不要部）が分離できるような、ある
いは骨などとその以外の組織を分離できるような任意の
値でよい。
【００３５】次に、すべての２値化断層像に対して重心
の座標を求める。ここで、時間ｔの２値化断層像におけ
る重心の座標を（Xgt , Ygt ）とし、時刻ｔの断層像に
おける座標（x,y ）の画素の画素値をV （x,y ）とする
と、（Xgt , Ygt ）は次式で与えられる。
の座標を求める。ここで、時間ｔの２値化断層像におけ
る重心の座標を（Xgt , Ygt ）とし、時刻ｔの断層像に
おける座標（x,y ）の画素の画素値をV （x,y ）とする
と、（Xgt , Ygt ）は次式で与えられる。
【００３６】
【数１】
【００３７】ここで、被検体の動きを判定するための基
準座標を（Xg0, Yg0）とする。基準座標（Xg0, Yg0）
は、時刻０における断層像の重心等、被検体が動く前の
任意の時間における２値化断層像の重心を用いればよ
い。時間ｔの断層像における被検体の動きを（Δx,Δy
）とすると、（Δx,Δy ）は次式で与えられる。
準座標を（Xg0, Yg0）とする。基準座標（Xg0, Yg0）
は、時刻０における断層像の重心等、被検体が動く前の
任意の時間における２値化断層像の重心を用いればよ
い。時間ｔの断層像における被検体の動きを（Δx,Δy
）とすると、（Δx,Δy ）は次式で与えられる。
【００３８】
【数２】Δx t ＝Xgt −Xg0 …（３）
Δy t ＝Ygt −Yg0 …（４）
上記の式（３）、（４）に従って算出された（Δx,Δy
）に基づいて、Ｘ軸方向にΔx 、Ｙ軸方向にΔy 、断
層像内の被検体領域（２値化の際、画素値ｍを割り当て
た領域）を平行移動することにより、撮影中の被検体の
動きを補正することができる。即ち、時刻０とｔとの間
で被検体が（Δx,Δy ）だけ動いたとしても、時間ｔの
断層像をＸ軸方向にΔx 、Ｙ軸方向にΔy 、断層像内の
被検体領域を平行移動することにより、被検体が動かな
かった場合と同等の断層像が得られる。。
）に基づいて、Ｘ軸方向にΔx 、Ｙ軸方向にΔy 、断
層像内の被検体領域（２値化の際、画素値ｍを割り当て
た領域）を平行移動することにより、撮影中の被検体の
動きを補正することができる。即ち、時刻０とｔとの間
で被検体が（Δx,Δy ）だけ動いたとしても、時間ｔの
断層像をＸ軸方向にΔx 、Ｙ軸方向にΔy 、断層像内の
被検体領域を平行移動することにより、被検体が動かな
かった場合と同等の断層像が得られる。。
【００３９】図４は本発明に係る被検体の動きの第２の
検出及び補正方法を説明するために用いた図である。
検出及び補正方法を説明するために用いた図である。
【００４０】まず、与えられた全ての断層像に対して、
ある画素の画素値が閾値Thより大きいときはその画素の
画素値をｍに、閾値Thより小さいときはその画素の画素
値をｎにそれぞれ置き換えて２値化すると、時間ｔにお
ける２値化断層像は、例えば図４（ａ）のようになる。
ある画素の画素値が閾値Thより大きいときはその画素の
画素値をｍに、閾値Thより小さいときはその画素の画素
値をｎにそれぞれ置き換えて２値化すると、時間ｔにお
ける２値化断層像は、例えば図４（ａ）のようになる。
【００４１】次に、図４（ｂ）のように、被検体が動く
前の時間における２値化断層像の中から任意のものを基
準２値化断層像とする。時間ｔにおける２値化断層像と
基準２値化断層像との差分を求めると、図６（ｃ）のよ
うになり、差分画像の画素値は、ｍ−ｎ（又はｎ−
ｍ）、０の２通りになる。
前の時間における２値化断層像の中から任意のものを基
準２値化断層像とする。時間ｔにおける２値化断層像と
基準２値化断層像との差分を求めると、図６（ｃ）のよ
うになり、差分画像の画素値は、ｍ−ｎ（又はｎ−
ｍ）、０の２通りになる。
【００４２】続いて、上記差分画像における標準偏差を
求める。次に、時間ｔにおける２値化断層像を任意に平
行移動し、各々の平行移動した時間ｔにおける２値化断
層像と基準２値化断層像との差分を求め、各々の差分画
像における標準偏差を求める。こうして求められた各々
の標準偏差の中で、最も標準偏差の小さい位置へ断層像
を平行移動すれば、被検体の動きを補正することができ
る。尚、被検体の補正方法は、上記の補正方法に限定さ
れるものではなく、例えば時間ｔにおける２値化断層像
と基準2 値化画像の差分画像における画素値０を持つ画
素の数が最大となる位置へ、または画素値ｍ−ｎ（又は
ｎ−ｍ）を持つ画素の数が最小となる位置へ断層像を平
行移動しても同様に被検体の動きを補正することができ
る。
求める。次に、時間ｔにおける２値化断層像を任意に平
行移動し、各々の平行移動した時間ｔにおける２値化断
層像と基準２値化断層像との差分を求め、各々の差分画
像における標準偏差を求める。こうして求められた各々
の標準偏差の中で、最も標準偏差の小さい位置へ断層像
を平行移動すれば、被検体の動きを補正することができ
る。尚、被検体の補正方法は、上記の補正方法に限定さ
れるものではなく、例えば時間ｔにおける２値化断層像
と基準2 値化画像の差分画像における画素値０を持つ画
素の数が最大となる位置へ、または画素値ｍ−ｎ（又は
ｎ−ｍ）を持つ画素の数が最小となる位置へ断層像を平
行移動しても同様に被検体の動きを補正することができ
る。
【００４３】被検体の動きは、水平移動する場合だけで
なく回転移動する場合も考えられる。当然のことなが
ら、被検体の動きの補正は、被検体の回転移動にも対応
するようにしてもよい。
なく回転移動する場合も考えられる。当然のことなが
ら、被検体の動きの補正は、被検体の回転移動にも対応
するようにしてもよい。
【００４４】図５は本発明に係る被検体の動きの第３の
検出及び補正方法を説明するために用いた図である。
検出及び補正方法を説明するために用いた図である。
【００４５】いま、時間ｔにおける断層像が図５（ａ）
に示すように与えられ、基準断層像が図５（ｂ）に示す
ように与えられたとする。基準断層像は、被検体が動く
前の時間における断層像のうちの任意のものでよい。
に示すように与えられ、基準断層像が図５（ｂ）に示す
ように与えられたとする。基準断層像は、被検体が動く
前の時間における断層像のうちの任意のものでよい。
【００４６】まず、断層像における被検体領域の輪郭抽
出を目的として、与えられた全ての断層像に対して、あ
る画素の画素値が閾値Thより大きいときはその画素の画
素値をｍに、閾値Thより小さいときはその画素の画素値
をｎにそれぞれ置き換えて２値化すると、時間ｔにおけ
る２値化断層像は、例えば図５（ｃ）のようになり、基
準２値化断層像は、図５（ｄ）のようになる。
出を目的として、与えられた全ての断層像に対して、あ
る画素の画素値が閾値Thより大きいときはその画素の画
素値をｍに、閾値Thより小さいときはその画素の画素値
をｎにそれぞれ置き換えて２値化すると、時間ｔにおけ
る２値化断層像は、例えば図５（ｃ）のようになり、基
準２値化断層像は、図５（ｄ）のようになる。
【００４７】次に時間ｔにおける２値化画像の被検体領
域の左端XLt 、右端XRt 、上端YTt、下端YBt を求め、
同様に基準２値化画像の被検体領域の左端XL0 、右端XR
0 、上端YT0 、下端YB0 を求める。
域の左端XLt 、右端XRt 、上端YTt、下端YBt を求め、
同様に基準２値化画像の被検体領域の左端XL0 、右端XR
0 、上端YT0 、下端YB0 を求める。
【００４８】ここで、次式が成り立つように時間ｔにお
ける２値化画像の被検体領域を回転移動させれば、被検
体の動きを補正することができる。
ける２値化画像の被検体領域を回転移動させれば、被検
体の動きを補正することができる。
【００４９】
【数３】
XLt ＝XL0 、XRt ＝XR0 、YTt ＝YT0 、YBt ＝YB0 …（５）
尚、本補正方法では、被検体領域の抽出のために２値化
処理を用いたが、処理はこれに限られるものではなく、
被検体領域の境界が抽出できる処理ならば、任意の処理
でよい。また、本補正方法では、断層像の被検体領域の
左端、右端、上端、下端の座標を用いて補正したが、被
検体の回転移動の補正方法は上記の補正方法に限定され
るものではなく、例えば、時間ｔにおける断層像と基準
断層像の被検体領域をそれぞれ楕円近似し、楕円近似後
の被検体領域の左端、右端、上端、下端の座標や、楕円
の長軸と短軸の長さを用いて補正してもよい。
処理を用いたが、処理はこれに限られるものではなく、
被検体領域の境界が抽出できる処理ならば、任意の処理
でよい。また、本補正方法では、断層像の被検体領域の
左端、右端、上端、下端の座標を用いて補正したが、被
検体の回転移動の補正方法は上記の補正方法に限定され
るものではなく、例えば、時間ｔにおける断層像と基準
断層像の被検体領域をそれぞれ楕円近似し、楕円近似後
の被検体領域の左端、右端、上端、下端の座標や、楕円
の長軸と短軸の長さを用いて補正してもよい。
【００５０】図６は本発明に係る被検体の動きの第４の
検出及び補正方法を説明するために用いた図である。
検出及び補正方法を説明するために用いた図である。
【００５１】まず、与えられた全ての断層像に対して、
ある画素の画素値が閾値Thより大きいときはその画素の
画素値をｍに、閾値Thより小さいときその画素の画素値
をｎにそれぞれ置き換えて２値化すると、時間ｔにおけ
る２値化断層像は、例えば図６（ａ）のようになる。
ある画素の画素値が閾値Thより大きいときはその画素の
画素値をｍに、閾値Thより小さいときその画素の画素値
をｎにそれぞれ置き換えて２値化すると、時間ｔにおけ
る２値化断層像は、例えば図６（ａ）のようになる。
【００５２】次に、図６（ｂ）に示すように被検体が動
く前の時間における２値化断層像の中から任意のものを
基準２値化断層像とする。時間ｔにおける２値化断層像
と基準２値化断層像との差分を求めると、図６（ｃ）の
ようになり、差分画像の画素値は、ｍ−ｎ（又はｎ−
ｍ）、０の２通りになる。
く前の時間における２値化断層像の中から任意のものを
基準２値化断層像とする。時間ｔにおける２値化断層像
と基準２値化断層像との差分を求めると、図６（ｃ）の
ようになり、差分画像の画素値は、ｍ−ｎ（又はｎ−
ｍ）、０の２通りになる。
【００５３】続いて、上記差分画像における標準偏差を
求める。ここで、標準偏差が最小となるように時間ｔに
おける２値化画像の被検体領域を回転移動させれば、被
検体の動きを補正することができる。
求める。ここで、標準偏差が最小となるように時間ｔに
おける２値化画像の被検体領域を回転移動させれば、被
検体の動きを補正することができる。
【００５４】尚、本補正方法では差分画像の標準偏差を
用いて補正したが、被検体の回転移動の補正方法は、上
記の補正方法に限定されるものではなく、例えば時間ｔ
における２値化断層像と基準２値化画像の差分画像にお
ける画素値０を持つ画素の数が最大となる位置へ、また
は画素値ｍ−ｎ（又はｎ−ｍ）を持つ画素の数が最小と
なる位置へ断層像を回転移動しても同様に被検体の動き
を補正することができる。
用いて補正したが、被検体の回転移動の補正方法は、上
記の補正方法に限定されるものではなく、例えば時間ｔ
における２値化断層像と基準２値化画像の差分画像にお
ける画素値０を持つ画素の数が最大となる位置へ、また
は画素値ｍ−ｎ（又はｎ−ｍ）を持つ画素の数が最小と
なる位置へ断層像を回転移動しても同様に被検体の動き
を補正することができる。
【００５５】被検体の動きの検出方法および補正方法
は、本実施の形態で述べた方法に限定されるものではな
く、被検体の動きが正確に補正されるような任意の方法
でよい。また複数の被検体の動きの検出方法および補正
方法を複合的に用いてもよい。
は、本実施の形態で述べた方法に限定されるものではな
く、被検体の動きが正確に補正されるような任意の方法
でよい。また複数の被検体の動きの検出方法および補正
方法を複合的に用いてもよい。
【００５６】次に、ダイナミック撮影した断層像から血
流動態解析を行う場合に、解析対象である器官に対する
流入動脈と流出静脈を自動選択する方法について説明す
る。
流動態解析を行う場合に、解析対象である器官に対する
流入動脈と流出静脈を自動選択する方法について説明す
る。
【００５７】図７は本発明に係る画像解析装置に適用さ
れる流入動脈と流出静脈を自動選択する方法のフローチ
ャートである。
れる流入動脈と流出静脈を自動選択する方法のフローチ
ャートである。
【００５８】まず、断層像入力装置１から血流動態解析
を行う被検体の断層像を選択し、選択された断層像を演
算装置２に入力する（ステップ９０１）。入力された断
層像はメモリ４に一時格納されるか、または記録媒体６
に保存される。断層像入力装置１と演算装置２が一体化
している場合には、外部入力装置７により画像解析を行
う被検体の断層像を選択し、選択された断層像を記録媒
体６から読み出し、メモリ４に一時格納する。
を行う被検体の断層像を選択し、選択された断層像を演
算装置２に入力する（ステップ９０１）。入力された断
層像はメモリ４に一時格納されるか、または記録媒体６
に保存される。断層像入力装置１と演算装置２が一体化
している場合には、外部入力装置７により画像解析を行
う被検体の断層像を選択し、選択された断層像を記録媒
体６から読み出し、メモリ４に一時格納する。
【００５９】次に、ＣＰＵ５により撮影中の被検体の動
きを補正する（ステップ９０２）。被検体の動きの補正
方法は、上述の任意の方法でよい。続いて、ＣＰＵ５に
より、断層像から画素ごとに画素値の時間変化の情報を
表す時間- 濃度曲線を取り出す（ステップ９０３）。次
に、ＣＰＵ５により、各時間−濃度曲線のピーク時間と
ピーク値を算出する（ステップ９０４）。尚、ピーク時
間とピーク値は、一般に図８に示すように定義される。
きを補正する（ステップ９０２）。被検体の動きの補正
方法は、上述の任意の方法でよい。続いて、ＣＰＵ５に
より、断層像から画素ごとに画素値の時間変化の情報を
表す時間- 濃度曲線を取り出す（ステップ９０３）。次
に、ＣＰＵ５により、各時間−濃度曲線のピーク時間と
ピーク値を算出する（ステップ９０４）。尚、ピーク時
間とピーク値は、一般に図８に示すように定義される。
【００６０】次に、ＣＰＵ５により流入動脈と流出静脈
の中心画素を算出する（ステップ９０５）。ここで、動
脈入力関数に用いる動脈（流入動脈）、静脈洞に代表さ
れるような定量性の向上に用いる静脈（流出静脈）、
骨、その他の組織の一般的な時間−濃度曲線の形状は、
例えば図９のようになる。
の中心画素を算出する（ステップ９０５）。ここで、動
脈入力関数に用いる動脈（流入動脈）、静脈洞に代表さ
れるような定量性の向上に用いる静脈（流出静脈）、
骨、その他の組織の一般的な時間−濃度曲線の形状は、
例えば図９のようになる。
【００６１】流入動脈と流出静脈の中心画素を自動選択
するには、各組織における時間−濃度曲線の最大値と最
小値の差（以下、ΔTDC と記述する）やピーク時間、ピ
ーク値の特性の違いを利用すればよい。例えば、ΔTDC
がある閾値以上の画素の中から、ピーク値が図９に示す
閾値以上で、かつ最もピーク時間の小さい画素を選ぶこ
とにより、流入動脈の中心画素を自動選択することがで
き、また、ΔTDC がある閾値以上の画素の中からピーク
値が図９に示す閾値以上で、かつ最もピーク時間の大き
い画素を選ぶことにより、流出静脈の中心画素を自動選
択することができる。
するには、各組織における時間−濃度曲線の最大値と最
小値の差（以下、ΔTDC と記述する）やピーク時間、ピ
ーク値の特性の違いを利用すればよい。例えば、ΔTDC
がある閾値以上の画素の中から、ピーク値が図９に示す
閾値以上で、かつ最もピーク時間の小さい画素を選ぶこ
とにより、流入動脈の中心画素を自動選択することがで
き、また、ΔTDC がある閾値以上の画素の中からピーク
値が図９に示す閾値以上で、かつ最もピーク時間の大き
い画素を選ぶことにより、流出静脈の中心画素を自動選
択することができる。
【００６２】次に、ＣＰＵ５により流入動脈と流出静脈
の中心画素周辺の画素に対して、ピーク値が閾値以上の
画素とそうでない画素を分離する（ステップ９０６）。
続いて、ステップ９０６で求めたピーク値が閾値以上の
画素のうち、中心画素を含んだ連結画素を抽出すること
により、流入動脈領域と流出静脈領域が決定される（ス
テップ９０７）。尚、ステップ９０６とステップ９０７
は実行せずに、ステップ９０５で求められる中心画素の
みを流入動脈と流出静脈としてもよい。
の中心画素周辺の画素に対して、ピーク値が閾値以上の
画素とそうでない画素を分離する（ステップ９０６）。
続いて、ステップ９０６で求めたピーク値が閾値以上の
画素のうち、中心画素を含んだ連結画素を抽出すること
により、流入動脈領域と流出静脈領域が決定される（ス
テップ９０７）。尚、ステップ９０６とステップ９０７
は実行せずに、ステップ９０５で求められる中心画素の
みを流入動脈と流出静脈としてもよい。
【００６３】マルチスライスＣＴ装置やＭＲ装置を用い
て、複数の断面に対して血流動態を解析する場合、上述
の方法により複数の断面の各々に対して流入動脈と流出
静脈が選択される。この場合、複数個の流入動脈の内、
最もピーク時間の小さい流入動脈で、すべての断面の流
入動脈を代表させて解析してもよい。同様に、複数個の
流出静脈の内、最もピーク時間の大きい流出静脈で、す
べての断面の流出静脈を代表させて解析してもよい。も
ちろん、複数の断面の各々に対して別個に流入動脈と流
出静脈を選択して解析してもよい。
て、複数の断面に対して血流動態を解析する場合、上述
の方法により複数の断面の各々に対して流入動脈と流出
静脈が選択される。この場合、複数個の流入動脈の内、
最もピーク時間の小さい流入動脈で、すべての断面の流
入動脈を代表させて解析してもよい。同様に、複数個の
流出静脈の内、最もピーク時間の大きい流出静脈で、す
べての断面の流出静脈を代表させて解析してもよい。も
ちろん、複数の断面の各々に対して別個に流入動脈と流
出静脈を選択して解析してもよい。
【００６４】
【発明の効果】以上説明したように本発明にによれば、
コンピュータ断層診断装置の提供するダイナミック撮影
した断層像から画像解析を行う場合、被検体に動きがあ
る場合であってもその被検体の動きに応じて補正された
断層像を得ることができ、これにより被検体が動かなか
った場合と同等の解析精度を得ることができる。
コンピュータ断層診断装置の提供するダイナミック撮影
した断層像から画像解析を行う場合、被検体に動きがあ
る場合であってもその被検体の動きに応じて補正された
断層像を得ることができ、これにより被検体が動かなか
った場合と同等の解析精度を得ることができる。
【００６５】また、被検体が動かなかった場合と同等の
断層像が得られるため、正確な時間−濃度曲線を得るこ
とができ、この時間−濃度曲線のピーク値及びピーク時
間に基づいて解析対象である器官に対する流入動脈と流
出静脈を正確に自動選択することができるという効果が
ある。また、これらの要因により解析精度を向上できる
という効果がある。
断層像が得られるため、正確な時間−濃度曲線を得るこ
とができ、この時間−濃度曲線のピーク値及びピーク時
間に基づいて解析対象である器官に対する流入動脈と流
出静脈を正確に自動選択することができるという効果が
ある。また、これらの要因により解析精度を向上できる
という効果がある。
【図１】本発明に係る画像解析装置のハードウェア構成
例を示すブロック図
例を示すブロック図
【図２】本発明に係る画像解析装置における断層像の入
力から機能画像の表示までの処理を示すフローチャート
力から機能画像の表示までの処理を示すフローチャート
【図３】本発明に係る被検体の動きの第１の検出及び補
正方法を説明するために用いた図
正方法を説明するために用いた図
【図４】本発明に係る被検体の動きの第２の検出及び補
正方法を説明するために用いた図
正方法を説明するために用いた図
【図５】本発明に係る被検体の動きの第３の検出及び補
正方法を説明するために用いた図
正方法を説明するために用いた図
【図６】本発明に係る被検体の動きの第４の検出及び補
正方法を説明するために用いた図
正方法を説明するために用いた図
【図７】本発明に係る画像解析装置に適用される流入動
脈と流出静脈を自動選択する方法のフローチャート
脈と流出静脈を自動選択する方法のフローチャート
【図８】時間−濃度曲線のピーク時間とピーク値の定義
を示す図
を示す図
【図９】血流動態解析を行う器官の各組織における時間
−濃度曲線の例を示す図
−濃度曲線の例を示す図
【図１０】断層像とその断層像から取り出された時間−
濃度曲線の関係を示す図
濃度曲線の関係を示す図
【図１１】断層像の画素位置の違いによって各画素にお
ける時間−濃度曲線が異なることを示す図
ける時間−濃度曲線が異なることを示す図
【図１２】撮影中の被検体の動きが時間−濃度曲線へ与
える影響を説明するために用いた図
える影響を説明するために用いた図
１…断層像入力装置、２…演算装置、３…インターフェ
イス（Ｉ／Ｆ）、４…メモリ、５…中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）、６…記録媒体（ハードディスク）、７…外部入力
装置、８…表示装置
イス（Ｉ／Ｆ）、４…メモリ、５…中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）、６…記録媒体（ハードディスク）、７…外部入力
装置、８…表示装置
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フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4C093 AA22 AA26 CA50 FF12 FF24
4C096 AA11 AA20 AB50 AD06 AD14
BA36 BA41 DC25 FC14
5B057 AA09 CH01 CH11 DA16 DC23
5L096 AA06 BA06 FA14 FA37 HA03
Claims (4)
- 【請求項１】 コンピュータ断層像撮影手段でダイナミ
ック撮影された断層像を入力する入力手段と、 前記入力手段によって入力された各断層像を解析し、撮
影中の被検体の動きを評価する動き検知手段と、 前記動き検知手段での評価結果に基づき被検体の動きを
補正した断層像を得る手段と、 前記動き補正後の断層像に基づいて画像解析などの諸演
算を行う演算手段と、 を備えたことを特徴とする画像解析装置。 - 【請求項２】 前記動き補正後の断層像における各画素
ごとに画素値の時間変化の情報を表す時間−濃度曲線を
取り出す手段を有し、前記演算手段は、各画素ごとに取
り出した時間−濃度曲線に基づいて血流動態を解析する
ことを特徴とする請求項１の画像解析装置。 - 【請求項３】 前記取り出した時間−濃度曲線のピーク
値及びピーク時間に基づいて解析対象である器官に対す
る流入動脈と流出静脈を自動選択する自動選択手段を有
することを特徴とする請求項２の画像解析装置。 - 【請求項４】 コンピュータ断層像撮影手段でダイナミ
ック撮影された断層像を入力する入力手段と、 前記入力手段から入力した断層像における各画素ごとに
画素値の時間変化の情報を表す時間−濃度曲線を取り出
す手段と、 前記時間−濃度曲線のピーク値及びピーク時間に基づい
て解析対象である器官に対する流入動脈と流出静脈を自
動選択する自動選択手段と、 各画素ごとに取り出した時間−濃度曲線及び前記自動選
択された流入動脈と流出静脈に基づいて画像解析などの
諸演算を行う演算手段と、 を備えたことを特徴とする画像解析装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002108960A JP2003299646A (ja) | 2002-04-11 | 2002-04-11 | 画像解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002108960A JP2003299646A (ja) | 2002-04-11 | 2002-04-11 | 画像解析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2003299646A true JP2003299646A (ja) | 2003-10-21 |
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ID=29392554
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|---|---|---|---|
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