JP2006051170A - 画像診断装置、頭部虚血部位解析システム、頭部虚血部位解析プログラムおよび頭部虚血部位解析方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】単純CT画像やMR画像等の医用画像を用いて、被検体の頭部における初期の虚血の有無や虚血部位を容易に把握する。
【解決手段】画像データから頭蓋内領域データを抽出する際の基準となる閾値を設定する手段と、前記頭蓋内領域抽出データを、複数の分割画像データにする領域分割手段と、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析することにより、正常部位における画素値を検出する手段と、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析し、前記正常部位における画素値を用いて虚血部位における画素値を検出する手段と、前記虚血部位における画素値と前記正常部位における画素値との差分値を求めることにより、前記虚血部位における画素値のシフト量を算出する手段とを有する。
【選択図】図2
【解決手段】画像データから頭蓋内領域データを抽出する際の基準となる閾値を設定する手段と、前記頭蓋内領域抽出データを、複数の分割画像データにする領域分割手段と、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析することにより、正常部位における画素値を検出する手段と、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析し、前記正常部位における画素値を用いて虚血部位における画素値を検出する手段と、前記虚血部位における画素値と前記正常部位における画素値との差分値を求めることにより、前記虚血部位における画素値のシフト量を算出する手段とを有する。
【選択図】図2
Description
本発明は、X線CT画像データ等の医用画像データから被検体の頭部における虚血部位を解析することが可能な画像診断装置、頭部虚血部位解析システム、頭部虚血部位解析プログラムおよび頭部虚血部位解析方法に係り、特に造影剤を用いない単純CT画像データから初期における虚血部位を解析することが可能な画像診断装置、頭部虚血部位解析システム、頭部虚血部位解析プログラムおよび頭部虚血部位解析方法に関する。
一般に脳虚血に対する治療法は、虚血の部位、虚血の進行度、発症からの時間等の状況に応じて決定される。脳虚血に対する治療法の1つとしては、血栓溶解療法がある。この血栓溶解療法は、薬物を被検体に注入して血流の回復を図る方法であり、虚血の発症から6時間が経過すると適応外とされる。そのため、虚血の部位や虚血の進行度等の状況を早期に検出することが望まれる。
一方、従来から、被検体の頭部における出血や虚血の有無を調べる診断には、造影剤を用いない単純CT画像が使用される。つまり、脳疾患の発症時には、出血の有無を確認するために必ず単純CT画像が撮像される。しかし、脳虚血の場合には、初期とされる虚血の発症から24時間以内に単純CT画像を撮像したとしても、虚血の変化が単純CT画像上に現れにくいという問題がある。
すなわち、CT値は広い範囲をとり、そのままグレイレベル(濃度)に変換して表示してもコントラストの小さい画像を識別することができないことから、ウィンドウレベル(WL)を中心値とするウィンドウ幅(WW)に含まれる範囲のCT値が選択されてグレイレベルに変換されて表示される。しかし、脳虚血の場合には、正常部位におけるCT値と虚血部位におけるCT値とにほとんど違いが見られず、このWLやWWを調整したとしてもコントラストが小さく可視化が難しい。このため、単純CT画像から虚血の有無や虚血の場所を知るためには熟練度が必要とされる。
このような問題点が存在する結果、出血や虚血の有無を調べる診断には単純CT画像が使用されるにも関わらず、虚血の部位や虚血の程度を診断する場合には、単純CT画像に関する技術が軽視されており、単純CT画像を用いた頭部における初期虚血部位の検出方法並びに表示方法に対する従来技術は存在しない。従って、単純CT画像データから初期における虚血部位を解析する技術についての文献も存在しない。
そして、上述したような背景から、被検体の頭部における虚血の部位や虚血の程度を知るためには、造影CT画像やdiffusion/perfusion MRI、MRA等の技術により得られた画像が使用される。例えばMRI装置で撮像した画像においては、虚血が初期状態であっても単純CT画像に比べて画像上に虚血の変化が明確に現れるため虚血の有無及び部位を確認することが可能である。
従来、被検体の頭部における初期の虚血部位の診断に際し、MRI装置を用いた画像の撮像を行なえば、虚血の変化を把握することが可能であるものの、MRI装置を備えた病院、特に緊急時にMRI装置の使用が可能な病院が少ないという問題がある。つまり、MRI装置による画像の取得自体が困難である場合がある。
従って、初期虚血時に診断に有効な画像が取得できずに、診断の遅れが生じたり、さらには、適応可能な治療法の選択肢を狭めてしまう恐れがある。
また、仮に、MRI装置やその他の画像診断装置の使用が可能な場合であっても、熟練度を要することなく、より簡易にMR画像等の医用画像から被検体の頭部における初期の虚血の有無や虚血部位を把握することができるようなシステムや画像診断装置を構築することが望まれる。
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、単純CT画像やMR画像等の医用画像を用いて、被検体の頭部における初期の虚血の有無や虚血部位を容易に把握することが可能な画像診断装置、頭部虚血部位解析システム、頭部虚血部位解析プログラムおよび頭部虚血部位解析方法を提供することを目的とする。
本発明に係る頭部虚血部位解析システムは、上述の目的を達成するために、請求項1に記載したように、被検体の頭部を含む医用画像データから頭蓋内の領域に含まれる医用画像データを頭蓋内領域データとして抽出する頭蓋内領域抽出処理を行なう際の基準となる閾値を設定する閾値設定手段と、前記閾値に基づいて前記頭蓋内領域抽出処理を行なうことにより、前記被検体の頭部を含む前記医用画像データから前記頭蓋内領域データを抽出する頭蓋内領域抽出手段と、前記頭蓋内領域抽出データを予め設定された分割形状に従って分割することにより、複数の分割画像データを生成する領域分割手段と、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析することにより、正常部位における画素値を検出する正常部位画素値検出手段と、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析し、前記正常部位における画素値を用いて虚血部位における画素値を検出する虚血部位画素値検出手段と、前記虚血部位における画素値と前記正常部位における画素値との差分値を求めることにより、前記虚血部位における画素値のシフト量を算出する虚血部位画素値シフト量検出手段とを有することを特徴とするものである。
また、本発明に係る頭部虚血部位解析プログラムは、上述の目的を達成するために、請求項5に記載したように、コンピュータを、被検体の頭部を含む医用画像データから頭蓋内の領域に含まれる医用画像データを頭蓋内領域データとして抽出する頭蓋内領域抽出処理を行なう際の基準となる閾値を設定する閾値設定手段、前記閾値に基づいて前記頭蓋内領域抽出処理を行なうことにより、前記被検体の頭部を含む前記医用画像データから前記頭蓋内領域データを抽出する頭蓋内領域抽出手段、前記頭蓋内領域抽出データを予め設定された分割形状に従って分割することにより、複数の分割画像データを生成する領域分割手段、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析することにより、正常部位における画素値を検出する正常部位画素値検出手段、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析し、前記正常部位における画素値を用いて虚血部位における画素値を検出する虚血部位画素値検出手段および前記虚血部位における画素値と前記正常部位における画素値との差分値を求めることにより、前記虚血部位における画素値のシフト量を算出する虚血部位画素値シフト量検出手段として機能させることを特徴とするものである。
また、本発明に係る頭部虚血部位解析方法は、上述の目的を達成するために、請求項6に記載したように、被検体の頭部を含む医用画像データから頭蓋内の領域に含まれる医用画像データを頭蓋内領域データとして抽出する頭蓋内領域抽出処理を行なう際の基準となる閾値を設定するステップと、前記閾値に基づいて前記頭蓋内領域抽出処理を行なうことにより、前記被検体の頭部を含む前記医用画像データから前記頭蓋内領域データを抽出するステップと、前記頭蓋内領域抽出データを予め設定された分割形状に従って分割することにより、複数の分割画像データを生成するステップと、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析することにより、正常部位における画素値を検出するステップと、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析し、前記正常部位における画素値を用いて虚血部位における画素値を検出するステップと、前記虚血部位における画素値と前記正常部位における画素値との差分値を求めることにより、前記虚血部位における画素値のシフト量を算出するステップとを有することを特徴とするものである。
また、本発明に係る画像診断装置は、上述の目的を達成するために、請求項7に記載したように、被検体の頭部を含む生データを収集する生データ収集手段と、前記生データから医用画像データを再構成する画像再構成手段と、前記医用画像データから頭蓋内の領域に含まれる前記医用画像データを頭蓋内領域データとして抽出する頭蓋内領域抽出処理を行なう際の基準となる閾値を設定する閾値設定手段と、前記閾値に基づいて前記頭蓋内領域抽出処理を行なうことにより、前記被検体の頭部を含む前記医用画像データから前記頭蓋内領域データを抽出する頭蓋内領域抽出手段と、前記頭蓋内領域抽出データを予め設定された分割形状に従って分割することにより、複数の分割画像データを生成する領域分割手段と、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析することにより、正常部位における画素値を検出する正常部位画素値検出手段と、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析し、前記正常部位における画素値を用いて虚血部位における画素値を検出する虚血部位画素値検出手段と、前記虚血部位における画素値と前記正常部位における画素値との差分値を求めることにより、前記虚血部位における画素値のシフト量を算出する虚血部位画素値シフト量検出手段とを有することを特徴とするものである。
本発明に係る画像診断装置、頭部虚血部位解析システム、頭部虚血部位解析プログラムおよび頭部虚血部位解析方法においては、単純CT画像やMR画像等の医用画像を用いて、被検体の頭部における初期の虚血の有無や虚血部位を容易に把握することができる。
本発明に係る画像診断装置、頭部虚血部位解析システム、頭部虚血部位解析プログラムおよび頭部虚血部位解析方法の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る画像診断装置の一例であるX線CT装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。
画像診断装置の一例であるX線CT装置20は、ガントリ部21およびコンピュータ装置22とから構成される。ガントリ部21は、X線管23、高電圧発生装置24、X線検出器25およびデータ収集部26(DAS;Data Aquisition System)を有する。X線管23とX線検出器25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。
そして、高電圧発生装置24はコンピュータ装置22からの制御信号によりX線管23に管電流や管電圧を供給し、X線検出器25で被検体Pを透過したX線を検出できるように構成される。さらに、X線検出器25で検出されたX線検出信号はデータ収集部26に与えられてデジタル化され、生データとしてコンピュータ装置22に与えられる構成とされる。つまり、高電圧発生装置24、X線管23、X線検出器25、データ収集部26により被検体Pの生体情報である生データを収集する生データ収集手段としての機能がX線CT装置20に備えられる。
コンピュータ装置22は、画像処理装置27、画像表示部28および入力部29とから構成される。画像処理装置27は、制御部30を中枢として、データ収集部26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31、投影データを記憶するメモリ部32、投影データから医用画像データの一例であるCT画像データを再構成する画像再構成部33、CT画像データやデータ収集部26から出力された生データを一時的に保管する記憶装置34、記憶装置34からCT画像データを読み込んで被検体Pの頭部における初期の虚血の有無および虚血の部位を解析する頭部虚血部位解析システム35とから構成される。
すなわち、画像処理装置27の前処理部31や画像再構成部33により、生データからCT画像データを再構成する画像再構成手段としての機能がX線CT装置20に備えられる。
また、頭部虚血部位解析システム35がX線CT装置20に内蔵される。ただし、頭部虚血部位解析システム35をX線CT装置20に内蔵せずに、個別に設けてもよい。頭部虚血部位解析システム35をX線CT装置20とは個別に構成した場合には、X線CT装置20で撮像されたCT画像データを頭部虚血部位解析システム35に入力することができるように構成される。
図2は、図1に示すX線CT装置20に内蔵される頭部虚血部位解析システム35の機能ブロック図である。
頭部虚血部位解析システム35は、頭部虚血部位解析プログラムをコンピュータ装置22に読み込ませて構築され、閾値設定手段35a、頭蓋内領域抽出手段35b、領域分割手段35c、正常部位画素値検出手段の一例としての正常部位CT値検出手段35d、虚血部位画素値検出手段の一例としての虚血部位CT値検出手段35e、虚血部位画素値シフト量検出手段の一例としての虚血部位CT値シフト量検出手段35f、虚血進行度算出手段35gおよび虚血部位表示手段35hを備える。ただし、頭部虚血部位解析システム35の全部または一部を回路で構成してもよい。
閾値設定手段35aは、被検体Pの頭部を含むCT画像データから頭蓋内の領域に含まれるCT画像データを抽出する頭蓋内領域抽出処理を行なう際の基準となる閾値を設定する機能と、設定した閾値を頭蓋内領域抽出手段35bに与える機能とを有する。ここで、頭蓋内領域抽出処理に使用する閾値としては、CT画像データの画素値とされるCT値、特に骨領域におけるCT値を用いることが可能である。
骨領域のCT値は、上限値と下限値との間で幅を持つ値である。このため、閾値は、骨領域の上限値と下限値との間のCT値となる。また、閾値の設定は、ユーザが入力部29を操作して情報を入力することにより行なうことができる。
頭蓋内領域抽出手段35bは、記憶装置34から被検体Pの頭部を含むCT画像データを読み込んで、閾値設定手段35aから受けた閾値の範囲内のCT値やCT画像データの端部で囲まれた、閉じた領域を頭蓋内領域とし、この頭蓋内領域に含まれるCT画像データを頭蓋内領域データとして抽出する機能と、抽出した頭蓋内領域データを領域分割手段を35cに与える機能とを有する。
尚、閾値の範囲内のCT値のみで閉じた領域が形成される場合には、その領域が頭蓋内領域とされる。
領域分割手段35cは、頭蓋内領域抽出手段35bにより抽出された頭蓋内領域抽出データを予め設定された分割形状に従って分割することにより、複数の分割画像データを生成する機能を有する。この際、分割形状は、虚血部位や虚血の進行度の検出精度に応じて設定され、より検出精度を向上させる場合には、より多くの分割画像データに分割される。
また、領域分割手段を35cは、分割画像データを生成するための分割形状を分割形状データとして虚血部位表示手段35hに与える一方、生成した各分割画像データを正常部位CT値検出手段35dおよび虚血部位CT値検出手段35eに与える機能を有する。
さらに、領域分割手段35cは、既に設定された分割形状と、後述する虚血部位CT値検出手段35eによる虚血部位の検出結果とに基づいて、再度、虚血部位が存在する側の分割領域が細分化されるように分割形状を設定する機能を備えることもできる。この場合には、分割領域の細分化の方法が予め設定される。
正常部位CT値検出手段35dは、領域分割手段を35cから受けた各分割画像データの画素値であるCT値の分布を分析することにより、正常部位におけるCT値を検出する機能を有する。そのために、正常部位CT値検出手段35dは、各分割画像データのCT値のヒストグラム(分布図)をそれぞれ作成する機能と、作成した各ヒストグラムに基づいて正常部位におけるCT値の平均および分散並びに正常部位とみなすことが可能なCT値の範囲を検出する機能を有する。
すなわち、CT値の各ヒストグラムには、それぞれ複数のピークが表れるが、骨領域を示すCT値の次に大きなピークをとるCT値の平均を頭蓋内領域の正常部位におけるCT値とみなすことができる。このため、正常部位CT値検出手段35dには、各ヒストグラムにおけるCT値のピークを検出する機能、検出した各ピークに対応するCT値の平均、分散を求める機能、各ピークに対応するCT値の平均と骨領域を示すCT値とを比較する機能が備えられる。
そして、正常部位CT値検出手段35dは、検出した正常部位におけるCT値の平均および分散並びに正常部位とみなすことが可能なCT値の範囲を虚血部位CT値検出手段35eおよび虚血部位CT値シフト量検出手段35fに与えるように構成される。
虚血部位CT値検出手段35eは、領域分割手段を35cから受けた各分割画像データのCT値の分布を分析し、正常部位CT値検出手段35dから受けた正常部位におけるCT値に基づいて、虚血部位におけるCT値を検出する機能を有する。そのために、虚血部位CT値検出手段35eは、各分割画像データのCT値のヒストグラム(分布図)をそれぞれ作成する機能と、作成した各ヒストグラムに基づいて虚血部位におけるCT値の平均および分散、虚血部位とみなすことが可能なCT値の範囲並びに虚血部位とみなされるCT値を示す画素の位置を検出する機能を有する。
すなわち、CT値の各ヒストグラムには、それぞれ複数のピークが表れるが、正常部位を示すCT値よりも小さい値を示すCT値の平均を頭蓋内領域の虚血部位におけるCT値とみなすことができる。このため、虚血部位CT値検出手段35eには、各ヒストグラムにおけるCT値のピークを検出する機能、検出した各ピークに対応するCT値の平均、分散を求める機能、各ピークに対応するCT値の平均と正常部位におけるCT値とを比較する機能が備えられる。また、CT値の比較の際、虚血部位CT値検出手段35eは、正常部位CT値検出手段35dから受けた正常部位におけるCT値を参照するように構成される。
そして、虚血部位CT値検出手段35eは、例えば、正常部位におけるCT値よりも小さい値を示す部位のCT値を虚血部位におけるCT値として検出することができるように構成される。
また、虚血部位CT値検出手段35eは、検出した虚血部位におけるCT値の平均および分散、虚血部位とみなすことが可能なCT値の範囲並びに虚血部位とみなされるCT値を示す画素の位置を虚血部位CT値シフト量検出手段35fおよび虚血進行度算出手段35gに与えるように構成される。
虚血部位CT値シフト量検出手段35fは、正常部位CT値検出手段35dから受けた正常部位におけるCT値の平均を基準として、虚血部位CT値検出手段35eから受けた虚血部位とみなされるCT値の範囲内に存在する各画素のCT値の正常部位におけるCT値の平均からの差分値を算出する機能と、算出した差分値をCT値シフト量として虚血進行度算出手段35gに与える機能とを有する。
虚血進行度算出手段35gは、虚血部位CT値シフト量検出手段35fから虚血部位におけるCT値シフト量を受けて、正常部位のCT値に対する虚血部位のCT値シフト量の割合を虚血進行度として算出する機能と、算出した虚血進行度を虚血部位表示手段35hに与える機能を有する。この際、正常部位のCT値は、正常部位CT値検出手段35dから虚血進行度算出手段35gに与えられる。
また、必要に応じて、正常部位のCT値の分布は正規化される。さらに、虚血進行度は、正常部位におけるCT値を基準とする相対的な虚血の進行度の指標となる数値であれば、単に正常部位のCT値に対する虚血部位のCT値シフト量の割合とするのみならず、虚血部位におけるCT値の分散を反映させた値としても良い。つまり、虚血進行度は、CT値シフト量、CT値の分散またはCT値シフト量及びCT値の分散から算出することができる。
虚血部位表示手段35hは、ユーザが虚血部位の位置や虚血の程度を把握することができるような画像を画像表示部28に表示するための画像データを作成する機能と、作成した画像データを画像表示部28に与えて表示させる機能とを有する。虚血部位表示手段35hによる、画像データの作成の際には、必要に応じて虚血進行度算出手段35gから受けた虚血進行度の値が参照される。
虚血部位表示手段35hには、例えば、虚血進行度の値に応じて虚血部位に色を割り付けることにより、正常部位は単純CT画像の値を用いる一方、虚血部位は割り付けた色の値を用いてカラー表示するための画像データ、つまり単純CT画像に対し虚血部分のみカラー表示するための画像データを作成する機能が備えられる。虚血部位を虚血進行度の値に応じてカラー表示させる場合には、割り付けられる色や色を変更する虚血進行度の間隔を入力部29を介してユーザが任意に設定することができるように構成される。
ただし、虚血部位表示手段35hは、虚血進行度を参照せずに、単に虚血部位であるか否かが把握できるような画像データを作成するようにしてもよい。このため、虚血部位表示手段35hが作成する画像データは、必ずしもカラー表示するための画像データでなくてもよい。また、虚血進行度の値に代えて、例えば、虚血部位におけるCT値のシフト量や分散値に応じて色を割り付けるようにしてもよい。
さらに、必要に応じて、虚血部位表示手段35hには、領域分割手段35cから受けた分割形状データに基づいて分割形状を重畳表示する機能や、各分割画像データに対するCTのヒストグラム、算出されたCT値の平均、分散、虚血進行度の値を表示させる機能を備えることもできる。
次に、X線CT装置20の作用について説明する。
図3は、図1に示すX線CT装置20により被検体Pの頭部における初期虚血の有無および虚血部位を解析する際における手順を示すフローチャートであり、図中Sに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
まずステップS1において、ユーザの入力部29の操作により、骨領域における所望のCT値が頭部虚血部位解析システム35に入力され、閾値設定手段35aにより、頭蓋内領域の抽出処理に使用する閾値が設定される。そして、閾値設定手段35aは、設定した閾値を頭蓋内領域抽出手段35bに与える。
次に、ステップS2において、頭蓋内領域抽出手段35bは、記憶装置34から被検体Pの頭部を含むCT画像データを読み込んで、閾値設定手段35aから受けた閾値の範囲内のCT値を示す画素で囲まれる、閉じた領域を頭蓋内領域とし、この頭蓋内領域に含まれるCT画像データを頭蓋内領域データとして抽出する。そして、頭蓋内領域抽出手段35bは、抽出した頭蓋内領域データを領域分割手段を35cに与える。すなわち、頭蓋外領域における不要なCT画像データが除去される。
次に、ステップS3において、領域分割手段35cは、頭蓋内領域抽出手段35bにより抽出された頭蓋内領域抽出データを予め設定された分割形状に従って分割することにより、分割画像データを生成する。
図4は、図1に示すX線CT装置20において、頭蓋内領域抽出データの分割により分割画像データを生成する際における分割形状の一例を示す図である。
例えば図4に示すように、頭蓋内領域抽出データは、頭部断面の中心を通る線により左右対称に分割するような2つの分割画像データD1,D2に分割される。
そして、領域分割手段を35cは、分割画像データD1,D2の分割形状を分割形状データとして虚血部位表示手段35hに与える一方、生成した各分割画像データD1,D2を正常部位CT値検出手段35dおよび虚血部位CT値検出手段35eに与える。
次に、ステップS4において、正常部位CT値検出手段35dおよび虚血部位CT値検出手段35eは、領域分割手段を35cから受けた各分割画像データD1,D2のCT値のヒストグラム(分布図)をそれぞれ作成する。
図5は、図4に示す分割形状の各分割画像データからそれぞれ作成されるCT値のヒストグラムの一例を示す図である。
図5において横軸はCT値を示し、縦軸は各分割画像データD1,D2における画素の度数を示す。図5に示すように、分割画像データD1のCT値のヒストグラムH1と、分割画像データD2のCT値のヒストグラムH2とがそれぞれ正常部位CT値検出手段35dおよび虚血部位CT値検出手段35eにより作成される。
図5によれば、各ヒストグラム(H1、H2)のいずれにおいても、3つのピーク(P1、P2、P3)が存在することが分かる。3つのピーク(P1、P2、P3)のうち、CT値が最も大きい側のピーク(P1)に対応するCT値は骨領域を示すCT値であるため、骨領域を示すCT値の次に大きなピーク(P2)をとる中央部のCT値(CT1、CT2)が虚血部位であるか正常部位であるのかを判定すべき対象のCT値であることが分かる。
さらに、2つのヒストグラム(H1、H2)の2番目に大きいピーク(P2)に対応するCT値(CT1、CT2)は互いに異なることが分かる。従って、少なくとも2番目のピーク(P2)に対応する大きい側のCT値(CT1)は、正常部位におけるCT値に近いと考えることができる。逆に、2番目のピーク(P2)に対応する小さい側のCT値(CT2)は、虚血部位におけるCT値に近いと考えることができる。つまり、ヒストグラムH2のピーク(P2)に対応するCT値(CT2)は、分割画像データD2に虚血部位が存在することから、ヒストグラムH1のピーク(P2)に対応するCT値(CT1)からシフト量ΔCTだけ、CT値が低い側にシフトしていると考えられる。
尚、仮に2番目のピーク(P2)に対応するCT値(CT1、CT2)が互いに等しいとみなせるような場合には、虚血部位がないか、あるいはいずれも同等な進行度の虚血部位であると推定することができる。
このため、正常部位CT値検出手段35dは、正常部位におけるCT値(CT1)の平均および分散並びに正常部位とみなすことが可能なCT値の範囲を検出する。そして、正常部位CT値検出手段35dは、検出した正常部位におけるCT値の平均および分散並びに正常部位とみなすことが可能なCT値の範囲を虚血部位CT値検出手段35eおよび虚血部位CT値シフト量検出手段35fに与える。
同様に、虚血部位CT値検出手段35eは、虚血部位におけるCT値の平均および分散、虚血部位とみなすことが可能なCT値の範囲並びに虚血部位とみなされるCT値を示す画素の位置を検出する。そして、虚血部位CT値検出手段35eは、検出した虚血部位におけるCT値の平均および分散、虚血部位とみなすことが可能なCT値の範囲並びに虚血部位とみなされるCT値を示す画素の位置を虚血部位CT値シフト量検出手段35fおよび虚血進行度算出手段35gに与える。
次に、ステップS5において、虚血部位CT値シフト量検出手段35fは、正常部位CT値検出手段35dから受けた正常部位におけるCT値の平均を基準として、虚血部位CT値検出手段35eから受けた虚血部位とみなされるCT値の範囲内に存在する各画素のCT値の正常部位におけるCT値の平均からの差分値を算出する。そして、虚血部位CT値シフト量検出手段35fは、算出した差分値をCT値シフト量として虚血進行度算出手段35gに与える。
次に、ステップS6において、虚血進行度算出手段35gは、虚血部位CT値シフト量検出手段35fから虚血部位におけるCT値シフト量を受けて、例えば正常部位CT値検出手段35dから受けた正常部位のCT値(平均値を1とした場合)に対する虚血部位のCT値シフト量の割合を虚血進行度として算出する。そして、虚血進行度算出手段35gは、算出した虚血進行度を虚血部位表示手段35hに与える。
次に、ステップS7において、虚血部位表示手段35hは、例えば、虚血進行度の値に応じて虚血部位に色を割り付けることにより、正常部位は単純CT画像の値を用いる一方、虚血部位は割り付けた色の値を用いてカラー表示するための画像データを作成する。さらに、虚血部位表示手段35hは、領域分割手段35cから受けた分割形状データに基づいて分割形状を重畳表示することができるように、画像データに分割形状情報を付加する。
さらに、虚血部位表示手段35hは、被検体Pの頭部における虚血部位をカラー表示可能に作成した画像データを画像表示部28に与えて表示させる。この結果、画像表示部28には、例えば、虚血の進行度が高い虚血部位は青色で、虚血の進行度が低い虚血部位は赤色でグラデーション表示された被検体Pの頭部における断層画像が表示される。また、画像表示部28には、2分割された各分割画像データの分割形状が重畳表示される。さらに必要に応じて各ヒストグラムも表示させることができる。
そして、ユーザは、造影剤を用いることなく出血や虚血の有無を確認するために撮像された単純CT画像データから、熟練度を要するまでもなく虚血部位の位置や虚血の進行度を容易に把握することができる。また、ユーザは、分割画像データを更に細かく分割することにより、より正確な虚血部位の位置や虚血の進行度を把握することができる。
すなわち、図4に示す2つの分割画像データ(D1,D2)のうち、虚血部位CT値検出手段35eにより分割画像データ(D2)から虚血部位が検出されたため、領域分割手段35cは、再びステップS3において、分割画像データ(D2)が細分化されるように分割形状を再設定し、分割画像データ(D2)を複数の、例えば4つの分割画像データ(D21、D22、D23、D24)に分割する。
図6は、図4に示す分割画像データを更に複数の分割画像データに分割した例を示す図である。
図6に示すように、領域分割手段35cは、例えば、頭蓋内領域抽出データを領域の中心を基準に、同心円状となるように4つの分割画像データ(D21、D22、D23、D24)に分割する。
さらにステップS4において同様な手順により4つの分割画像データ(D21、D22、D23、D24)について、ヒストグラムが作成される。
図7は、図6に示す4つの各分割画像データからそれぞれ作成されるCT値のヒストグラムの一例を示す図である。
図7において横軸はCT値を示し、縦軸は各分割画像データ(D21、D22、D23、D24)における画素の度数を示す。例えば、4つの分割画像データ(D21、D22、D23、D24)からそれぞれ図7に示すようなヒストグラム(H21、H22、H23、H24)が作成される。さらに、各ヒストグラム(H21、H22、H23、H24)において、2番目のピーク(P2)に対応するCT値(CT21、CT22、CT23、CT24)(平均値)が互いに比較される。
図7によれば、3つの分割画像データ(D21、D22、D23)の各ヒストグラム(H21、H22、H23)において、2番目のピーク(P2)に対応するそれぞれのCT値(CT21、CT22、CT23)が、残りの分割画像データD24のヒストグラム(H24)におけるCT値(CT24)よりも小さい値にシフトしていることが分かる。このため、3つの分割画像データ(D21、D22、D23)の領域に虚血部位が存在していることが分かる。
すなわち、より細分化された各分割画像データ(D21、D22、D23、D24)について、より正確なCT値(CT21、CT22、CT23、CT24)が正常部位CT値検出手段35dおよび虚血部位CT値検出手段35eにより求められる。
このため、ステップS5から同様な手順により、より正確なCT値を用いて虚血部位の位置および進行度が正確に求められて表示される。そして、このような分割画像データの細分化がユーザの設定により任意数回繰り返されて、所望の精度で虚血部位の位置および進行度が検出される。
ただし、分割画像データの細分化を繰返し行なわずに、所望の精度で虚血部位の位置および進行度が検出されるように、始めに設定する分割画像データの分割形状を細かく設定してもよい。
図8は、分割画像データをより多く作成した例を示す図である。
図8に示すように、例えば、頭蓋内領域抽出データを領域の中心を基準に、同心円状となるように24つの分割画像データDに分割し、上記と同様な手順で、より正確に1回の処理で虚血部位の位置および進行度を検出することもできる。
このように、分割画像データの分割数や、細分化の繰返し回数を適切に設定することにより、よりリアルタイム性を向上させた虚血部位の位置および進行度の検出が可能となる。
以上のようなX線CT装置20によれば、被検体Pの頭部における初期虚血時に、MRI装置等の設備を用いることなく単純CT画像データから虚血部位及び虚血の進行度(正常部位との相対的な値)を識別可能に表示するための画像データを作成することができる。そして、この画像を表示させることにより、ユーザは容易に虚血部位及び虚血の進行度を確認することができる。このため、虚血に対する治療法の早期決定が可能となり、適応可能な治療法の選択肢の低下を抑制することが期待される。
尚、X線CT装置20や頭部虚血部位解析システム35の一部の構成要素、例えば虚血進行度算出手段35gを省略してもよい。このため、各分割画像データのヒストグラムのみを表示したり、あるいは虚血部位が存在する分割領域に虚血部位が存在する旨のマーキングを表示するのみとしてもよい。
また、頭部虚血部位解析システム35をX線CT装置20に内蔵した例を示したが、他の磁気共鳴イメージング(MRI)装置等の画像診断装置に内蔵したり、あるいはMRI装置やX線CT装置等の画像診断装置と独立して頭部虚血部位解析システム35を設け、画像診断装置から医用画像データを取り込んで虚血部位に関する各種解析を実行するように構成してもよい。
尚、MRI装置により得られたMR画像を解析対象となる医用画像とする場合には、分析対象となる分割画像データの画素値がCT値ではなくMRI装置の各撮影法に依存した値となる。従って、この場合、MR画像の画素値がヒストグラムの作成による分布の分析対象となる。
特に、MRI装置により得られた拡散強調画像(diffusion画像)を解析対象の医用画像とする場合には、CT値の場合には虚血部位における画素値が正常部位における画素値よりも小さくなるのに対し、虚血部位における画素値が正常部位における画素値よりも大きくなる。このため、画像データをグレースケールにより表示させる場合には、虚血部位が白く表示されることが知られている。
従って、例えばMRI装置により得られた拡散強調画像を分割して得られた分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析し、画素値のピークが大きくなる方向にシフトしている場合には、画素値がCT値である場合と同様に、その分布が得られた分割画像データの部位を虚血部位として検出することができる。つまり、正常部位の画素値よりも大きい値を示す部位の画素値を虚血部位における画素値として検出することができる。
20 X線CT装置
21 ガントリ部
22 コンピュータ装置
23 X線管
24 高電圧発生装置
25 X線検出器
26 データ収集部
27 画像処理装置
28 画像表示部
29 入力部
30 制御部
31 前処理部
32 メモリ部
33 画像再構成部
34 記憶装置
35 頭部虚血部位解析システム
35a 閾値設定手段
35b 頭蓋内領域抽出手段
35c 領域分割手段
35d 正常部位CT値検出手段
35e 虚血部位CT値検出手段
35f 虚血部位CT値シフト量検出手段
35g 虚血進行度算出手段
35h 虚血部位表示手段
P 被検体
21 ガントリ部
22 コンピュータ装置
23 X線管
24 高電圧発生装置
25 X線検出器
26 データ収集部
27 画像処理装置
28 画像表示部
29 入力部
30 制御部
31 前処理部
32 メモリ部
33 画像再構成部
34 記憶装置
35 頭部虚血部位解析システム
35a 閾値設定手段
35b 頭蓋内領域抽出手段
35c 領域分割手段
35d 正常部位CT値検出手段
35e 虚血部位CT値検出手段
35f 虚血部位CT値シフト量検出手段
35g 虚血進行度算出手段
35h 虚血部位表示手段
P 被検体
Claims (7)
- 被検体の頭部を含む医用画像データから頭蓋内の領域に含まれる医用画像データを頭蓋内領域データとして抽出する頭蓋内領域抽出処理を行なう際の基準となる閾値を設定する閾値設定手段と、前記閾値に基づいて前記頭蓋内領域抽出処理を行なうことにより、前記被検体の頭部を含む前記医用画像データから前記頭蓋内領域データを抽出する頭蓋内領域抽出手段と、前記頭蓋内領域抽出データを予め設定された分割形状に従って分割することにより、複数の分割画像データを生成する領域分割手段と、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析することにより、正常部位における画素値を検出する正常部位画素値検出手段と、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析し、前記正常部位における画素値を用いて虚血部位における画素値を検出する虚血部位画素値検出手段と、前記虚血部位における画素値と前記正常部位における画素値との差分値を求めることにより、前記虚血部位における画素値のシフト量を算出する虚血部位画素値シフト量検出手段とを有することを特徴とする頭部虚血部位解析システム。
- 前記虚血部位画素値検出手段は、前記正常部位における画素値よりも大きい値または小さい値を示す部位の画素値を前記虚血部位における画素値として検出するように構成したことを特徴とする請求項1記載の頭部虚血部位解析システム。
- 前記虚血部位における画素値のシフト量および分散の少なくとも一方から、前記正常部位における画素値を基準とする相対的な虚血の進行度を算出する虚血部位画素値シフト量検出手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の頭部虚血部位解析システム。
- 前記虚血部位における画素値のシフト量、分散および前記虚血の進行度の少なくとも1つの値に応じて色を割り付けることにより、虚血部分をカラー表示するための画像データを作成する虚血部位表示手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の頭部虚血部位解析システム。
- コンピュータを、被検体の頭部を含む医用画像データから頭蓋内の領域に含まれる医用画像データを頭蓋内領域データとして抽出する頭蓋内領域抽出処理を行なう際の基準となる閾値を設定する閾値設定手段、前記閾値に基づいて前記頭蓋内領域抽出処理を行なうことにより、前記被検体の頭部を含む前記医用画像データから前記頭蓋内領域データを抽出する頭蓋内領域抽出手段、前記頭蓋内領域抽出データを予め設定された分割形状に従って分割することにより、複数の分割画像データを生成する領域分割手段、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析することにより、正常部位における画素値を検出する正常部位画素値検出手段、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析し、前記正常部位における画素値を用いて虚血部位における画素値を検出する虚血部位画素値検出手段および前記虚血部位における画素値と前記正常部位における画素値との差分値を求めることにより、前記虚血部位における画素値のシフト量を算出する虚血部位画素値シフト量検出手段として機能させることを特徴とする頭部虚血部位解析プログラム。
- 被検体の頭部を含む医用画像データから頭蓋内の領域に含まれる医用画像データを頭蓋内領域データとして抽出する頭蓋内領域抽出処理を行なう際の基準となる閾値を設定するステップと、前記閾値に基づいて前記頭蓋内領域抽出処理を行なうことにより、前記被検体の頭部を含む前記医用画像データから前記頭蓋内領域データを抽出するステップと、前記頭蓋内領域抽出データを予め設定された分割形状に従って分割することにより、複数の分割画像データを生成するステップと、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析することにより、正常部位における画素値を検出するステップと、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析し、前記正常部位における画素値を用いて虚血部位における画素値を検出するステップと、前記虚血部位における画素値と前記正常部位における画素値との差分値を求めることにより、前記虚血部位における画素値のシフト量を算出するステップとを有することを特徴とする頭部虚血部位解析方法。
- 被検体の頭部を含む生データを収集する生データ収集手段と、前記生データから医用画像データを再構成する画像再構成手段と、前記医用画像データから頭蓋内の領域に含まれる前記医用画像データを頭蓋内領域データとして抽出する頭蓋内領域抽出処理を行なう際の基準となる閾値を設定する閾値設定手段と、前記閾値に基づいて前記頭蓋内領域抽出処理を行なうことにより、前記被検体の頭部を含む前記医用画像データから前記頭蓋内領域データを抽出する頭蓋内領域抽出手段と、前記頭蓋内領域抽出データを予め設定された分割形状に従って分割することにより、複数の分割画像データを生成する領域分割手段と、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析することにより、正常部位における画素値を検出する正常部位画素値検出手段と、前記分割画像データのそれぞれの画素値の分布を分析し、前記正常部位における画素値を用いて虚血部位における画素値を検出する虚血部位画素値検出手段と、前記虚血部位における画素値と前記正常部位における画素値との差分値を求めることにより、前記虚血部位における画素値のシフト量を算出する虚血部位画素値シフト量検出手段とを有することを特徴とする画像診断装置。
Priority Applications (1)
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JP2004234724A JP2006051170A (ja) | 2004-08-11 | 2004-08-11 | 画像診断装置、頭部虚血部位解析システム、頭部虚血部位解析プログラムおよび頭部虚血部位解析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004234724A JP2006051170A (ja) | 2004-08-11 | 2004-08-11 | 画像診断装置、頭部虚血部位解析システム、頭部虚血部位解析プログラムおよび頭部虚血部位解析方法 |
Publications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2004
- 2004-08-11 JP JP2004234724A patent/JP2006051170A/ja not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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