JP2008142179A - Ct生成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】慢性閉塞性肺疾患の診断を高速に実現するため、撮影及び読影時間を短縮するX線CT装置を提供する。
【解決手段】モニタの画面から使用者がログインを行うと、S110に入り、S111でログイン時に決定した撮影モード毎に記憶した撮影パラメータを読み出し、S112で入力装置により検査オーダを撮影装置に入力する。
パラメータを使用して、S113でCT撮影を実行し、取得した投影データをS114で再構成処理し、S115で画像データを外部のPACS23に出力する。S116で全検査が完了しているかどうかを調べ、残りがある場合はS112に戻り、全て完了している場合にはS117へ進んでCT撮影を終了する。
【選択図】 図7

Description

本発明は、X線医用診断を支援するためのCT生成装置に関するものである。
COPD(慢性閉塞性肺疾患:Chronic Obstructive Pulmonary Disease)は、咳、喘鳴、息切れ、呼吸困難を含む症候を示し、日本での潜在的患者数は500万人以上と云われている。このCOPDには、大きく分けて慢性気管支炎と肺気腫があるが、大多数は肺気腫であるとされ、自覚症状が少なく、胸部単純X線写真では早期発見が困難である。また、或る程度以上に進行した場合でも、CT(Computer Tomography)の吸気撮影だけでは特徴的な所見を示さないことがあり、診断が困難であるとされている。
このような場合に、精密検査つまりイメージインテンシファイヤを用いて吸気から呼気までの動画像からX線透過性の変化を観察し、換気異常を調べることにより診断をすることができる。例えば、小葉中心性の肺気腫は、病気の初期に呼吸細気管支壁に破壊・断裂と拡張が起こり、それぞれの気腔が融合して小葉の中心の部分に拡張した空間が生ずるものであり、一般に肺の上部に多く見られる。この型の肺気腫は、喫煙歴、慢性気管支炎、大気汚染と関連があると云われている。
COPDは画像上で非特許文献1、特許文献1に示すような特徴を有している。つまり、LAA(低吸収領域:Low Attenuation Area)が肺野で増加し、肺血管の陰影が減少、消失、破壊、変形、細小化し、肺の構築(肺実質)が不規則に破壊される。肺の過膨張、縦隔の狭小化、胸郭の前後径が増大する等の所見が見られる呼気の相でLAAが残存し、吸気と呼気の相における差が減少し、肺野の濃度の前後勾配が減少する。
この他に、CTによる視覚的定量評価法や拡大法による選択的気管支肺胞造影法等がある。更に、肺の換気異常を診断するためには、特許文献2、3に示すように肺の膨張期である最大吸気画像と収縮期の最大呼気画像の静止画像の経時差分画像を比較する。
また、例えば非特許文献2に示すように撮影された動画像のうち、最大吸気画像と最大呼気画像を比較し、肺野の濃度変化を観察することが重要である。
ところが、一般にCTは放射線曝射量が大きく、例えば単純X線撮影と比較すると数10倍と云われている。また、例えば1mmピッチで再構成すると、数10枚の画像が発生し、技師の撮影時の手間だけでなく、医師の診断に時間が掛かること、患者への身体的負担等の点で装置への応用は実用的ではない。
一方でX線検出センサとして、FPD(フラットパネルディテクタ:Flat panel detector)による静止画撮影装置や、動画撮影装置が普及し始めている。例えば特許文献3に示すように、従来の一般撮影用のX線発生装置を応用して低被曝のX線CT撮影が可能になっている。
特開2004−174254号公報 特開2005−20719号公報 特開2005−151099号公報 「08.慢性閉塞性肺疾患」、「診断群別臨床検査のガイドライン2003〜医療の標準化に向けて〜」 「胸部動画像を対象とした呼吸性動態の定量化」、医用画像情報学会雑誌、医用画像情報学会、2003年1月、第20巻、第1号、p13−19
一般的に、CT撮影装置では多数の画像が出力されるが、集団検診のようなスクリーニングにおいては、医師が多数の画像を手作業で読影して診断することは現実的ではない。
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、低線量のX線を使用し、検査時における静止時間を短縮可能とし、撮影時に関心領域となる必要部分だけを再構成するようにしたCT生成装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、再構成画像だけを読影することにより時間を短縮し、高速にCOPD診断を支援するCT生成装置を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明に係るCT生成装置の技術的特徴は、通常モードと検診モードを切換える指示手段に従って前記検診モードに切換えられた場合に、取得した投影画像に基づいて、再構成処理対象の範囲を決定する制御手段とを備えたことにある。
本発明に係るCT生成装置によれば、スクリーニングが可能で、疾病の早期発見を実現し、総医療費の削減効果が期待できる。また、読影中に疑わしい陰影が発見された場合にも、撮影済みのデータから任意の再構成画像を取得し診断することができ、改めて精密検査の撮影をする必要がなく、被検者への負担が少ないワークフローを実現することができる。
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図1はCT生成装置であるCOPDを検出するためのX線コーンビームCT装置の概略図を示しており、通常のCT撮影をするモードと、CT検診モードの2種類の動作モードを備えている。360度回転可能な回転台1上には、被検者Sを固定する背板2及び椅子3が設けられている。また、椅子3に座った被検者Sの後方には、X線を照射するための固定のX線管球4が配置され、被検者Sの前方には、X線管球4から出射し被検者Sを透過したX線を撮像するX線検出センサ5が配置されている。
図2はX線コーンビームCT装置の構成図を示している。画像入力コントローラ11は検出センサ5及びX線発生装置12に接続され、X線発生装置12にはX線管球4が接続されている。画像入力コントローラ11は内部バス13を介して、処理ユニット14、再構成処理回路15、LANコントローラ16に接続されている。
また、処理ユニット14はCPU17及びメモリ18を有し、処理ユニット14にはLCDなどのモニタ19、キーボードやマウス等から成る入力装置20、不揮発性の記憶媒体を有するハードディスク21が接続されている。更に、処理ユニット14には、LANコントローラ16、LAN22を介して、外部のPACS(Picture Archiving and Communication System)23、画像ビューア装置24と接続されている。また、CPU17はメモリに格納されたプログラムに基づいて、X線コーンビームCT装置全体を制御する。
図3はモニタ19に表示される操作画面の一例である。撮影操作を行う前に、装置の使用者を特定するため、CPU17はモニタ19にログイン画面30を表示させる。CPU17はログイン画面30のユーザID31とパスワード32の入力、及びOKボタン33の選択を検出すると、ログイン処理を実行する。このとき、使用者による通常撮影モードボタン34又は検診モードボタン35の選択を検出する。
本実施の形態では、使用者は先ず通常撮影モードボタン34を選択するものとして説明する。ログイン処理後に、CPU17は図4に示すモニタ19の画面40に移行し、撮影動作を実行する。
使用者は回転台1上に固定された椅子3に座った被検者Sに向けてX線を照射するために、X線発生装置12に付属するX線照射ボタンを押す。X線照射ボタンの押下の検出に応じて、X線発生装置12はX線管球4からX線を照射させる。更に、画像入力コントローラ11はX線照射に同期して、検出センサ5の撮像動作を実行する。
検出センサ5はX線管球4から照射され被検者Sを透過したX線像を電気的な画像信号に変換して、X線投影画像を画像入力コントローラ11に出力する。画像入力コントローラ11は更にX線の連続的な照射に連動して、回転台1を360度回転させる指示を行い、検出センサ5から再構成に必要な投影画像を連続して取得する。取得した投影データは内部バス13を経由して処理ユニット14に転送され、メモリ18及びハードディスク21に記憶される。
CPU17は取得した投影画像を再構成処理回路15に再構成処理させる。そして、CPU17は得られた再構成画像(断層画像)をモニタ19上に表示させる。使用者がモニタ19を見て変更が必要と判断した場合は、入力装置20を使用してパラメータ変更を行い、再構成画像を調整することが可能である。
CPU17はLANコントローラ16からLAN22を経由して、外部のPACS23及び画像ビューア装置24に診断用として再構成画像を送信する。医師は画像ビューア装置24に表示された投影画像と再構成画像を診断に使用することが可能となる。
図5は上述の投影画像を再構成した模式図を示している。再構成画像の座標軸のうち、x軸を検出センサ5のx軸と同一にし、y軸を検出センサ5の法線ベクトル方向、z軸を検出センサ5のz座標と同一に定義する。
本実施の形態におけるX線コーンビームCT装置では、X線管球4と検出センサ5を固定したまま、被検者Sを360度回転させることにより、投影画像を収集する。従って、検出センサ5の大きさに依存した投影画像が一度に取得できるため、投影画像に相当する撮影は必要なく、被検者Sが正面に位置したときの投影像を図4に示す投影画像P1として使用することができる。
また、図5のxyz座標系において、再構成処理回路15は任意のz座標のスライス断層を再構成する。モニタ19は画面40上で指定されたz座標Z1における断層像を図4に示す再構成画像Q1として表示する。使用者は投影画像P1及び再構成画像Q1を確認して、診断に使用できると判断し、入力装置20を介して投影画像P1及び再構成画像Q1の転送を指示する。CPU17はその指示の検出に応じて、投影画像P1及び再構成画像Q1をPACS23に出力する。
図4に示す画面40において、被検者情報の表示領域41には撮影装置に入力済みの被検者情報が表示され、領域42には撮影すべきX線発生条件が表示される。更に、撮影済みの投影画像P1及びz座標Z1に対応する再構成画像Q1が表示される。表示領域43には、撮影対象の部位及びその状態を示す撮影オーダが表示される。また、表示領域44には画像処理パラメータが表示される。
使用者による画像の確認の終了に応じて、次の画面への移行ボタン45の選択が検出されると、CPU17は検査を終了する操作及び次の被検者情報を入力する画面などに遷移する処理を実行する。これらの処理に応じて、PACS23に表示された各画像P1、Q1を出力することも可能である。
図3に示す画面において、使用者の検診モードボタン35の選択を検出した場合には、CPU17は図6に示すような集団検診のための画面50をモニタ19に表示させる。本実施形態の検診モードでは、同一の被検者Sについて、息を吸った状態の吸気像と、息を吐いた状態の2回の呼気像の2種類のCT撮影を行う。
CPU17は検査終了後に複数の再構成画像Q1群を外部のPACS23に送信する。このとき、2回の撮影は肺の膨張期と収縮期であるので、z軸方向の長さ(肺の高さ)が異なる。そのため、肺の膨張期と収縮期における再構成画像(断層画像)の枚数を同じに設定すると、肺の膨張期と収縮期でz軸のピッチで再構成画像が得られる。
図6に示すように、モニタ19に表示される画面50上の投影画像P1、再構成画像Q1、断層画像z方向の高さ位置を示すz座標Z1の表示は、図4と同様である。画面50の特徴として、検診モードでは肺野部の認識結果が肺野部の再構成処理対象の範囲を示す指標A1に示すように表示される。また、撮影オーダ表示領域53には、現在の撮影オーダと次の撮影オーダとが表示され、選択中の画像処理パラメータが表示領域54に表示される。
CPU17は再び取得した正面投影像である投影画像P1について、肺領域つまり肺上部のz座標Zu及び肺下部のz座標Zdを画像解析によって認識する。認識後に、図5の体軸方向をz座標とする肺野上端の肺尖部のz座標Zu、肺野下端の肺底部のz座標Zdをメモリ18に記憶する。
予め設定した一次診断の再構成画像(断層画像)の枚数を例えば4枚とする。認識したz軸方向のZu〜Zd間を10等分し、肺気腫は肺上部に発生し易いことを考慮すると、例えば上から2番目、3番目、5番目、8番目の位置に相当するz座標を使用するように設定することができる。このような再構成画像の取得において、再構成画像の取得枚数、肺野の高さ方向(z軸方向)の分割数、及び再構成画像を取得する分割位置に関する情報を、設定値としてメモリ18に記憶しておく。そして、CPU17はこれらの設定値に基づいて、再構成を取得する肺野の高さ方向における位置(z座標)を決定し、再構成処理回路15に決定されたz座標を与えることで所望の再構成画像を取得することができる。
なお、単純に再構成画像の取得枚数のみを設定値としてメモリ18に記憶しておき、枚数に対応する肺野の高さ方向(z軸方向)の等分割を行い、それぞれの分割位置において再構成画像を取得する処理を行ってもよい。この設定により決定したz座標を使用して、再構成した複数の再構成画像Q1を取得し、投影画像P1と共にPACS23に出力する。
この方法により、肺野以外の再構成を排除し、高さ方向に不均等な座標を使用することで、集団検診のスクリーニングに特化した撮影、及び関心領域に焦点を絞った診断を高速に実行できる。
図7は本実施形態のX線コーンビームCT装置のCPU17が実行する動作処理フローチャートである。ステップS110において、CPU17はログイン処理を実行する。更に、ステップS111において、CPU17はログイン時に決定した撮影モードに対応する画像処理パラメータを読み出し、ステップS112において、CPU17は入力装置20により入力された撮影オーダを取得する。ステップS113において、CPU17は画像入力コントローラ11に撮影処理を実行させる。
ステップS114において、CPU17は取得した投影画像を再構成処理回路15に再構成処理させる。再構成処理回路15は、画像処理パラメータに基づいて、再構成画像(断層画像)を生成する。
ステップS115において、CPU17は投影画像及び再構成画像を外部のPACS23に出力する。次に、ステップS116において、CPU17は全検査が完了しているかどうかを調べ、残りがある場合はステップS112に戻り、全て完了している場合にはステップS117へ進み、処理を終了させる。
図8は図7におけるステップS113の撮影処理において、投影画像取得後に画像処理パラメータを決定するための再構成処理回路15の動作処理フローチャートである。ステップS121において、CPU17は撮影モードが検診モードかどうかを調べ、検診モードの場合はステップS122に進み、上述した設定値をメモリ18から取得する。
ステップS123において、CPU17は投影画像P1から肺野の高さを認識し、再構成する範囲を決定する。更に、CPU17は取得した設定値に基づいて、再構成画像を取得する肺野の高さ方向の位置を決定する。この処理は、吸気状態及び呼気状態における撮影において得られた投影画像の双方に対して実行される。
一方、ステップS121において、撮影モードが通常モードである場合は、ステップS125に進み、使用者が投影画像P1を見た上で、入力装置20を操作して、再構成範囲及びその再構成範囲の分割数を設定値として入力する。CPU17はこれらの設定値の入力を検出し、対応する肺野の高さ方向の分割位置を算出することで、再構成処理回路15に再構成処理を実行させる。
図9は医師が検診する画像ビューア装置24において表示される検診画面60の例を示すものであり、表示領域61には被検者IDが表示されている。
本実施形態の検診モードの目的は、吸気画像及び呼気画像のそれぞれ代表画像を比較表示し、LAAの濃度変化を観察してCOPDの疑いのある被検者Sを見い出すことにある。
例えば、画面の左側に吸気像の投影画像P1を表示し、z座標Z1における断層の再構成画像Q1を下に配置して表示する。また、画面の右側に呼気像の投影画像P2を表示し、z座標Z2における断層の再構成画像Q2を下に配置して表示する。画像ビューア装置24はマウス操作に応じてz座標を選択し、4枚の再構成画像(断層画像)を切換えて表示する。
このとき、左右に配置した投影画像P1、P2のz座標「Z1」は、ボタン62又はボタン63の選択を検出することにより移動する。この移動したz座標に対応する再構成画像(断層画像)がQ1、Q2として表示されることになる。
医師は画像ビューア装置24により診断を行い、所見に問題がなければ順次に診断を続けるため、次の検査ボタン64又は前の検査ボタン65を選択して、ID順に別の検査を表示する。所見に陽性の疑いがある場合にはマークボタン66を選択し、接続されたキーボードなどで所見入力欄67に所見を入力する。
図10はX線CT撮影装置から受信した検査画像を、画像ビューア装置24で読み出す場合のフローチャートである。先ず、画像ビューア装置24のCPUはステップS130に入り、ステップS131で検査データを取得する。続いてステップS132に進み、CT検診モードかどうかを判定する。CT検診モードの場合はステップS133に進み、吸気と呼気の撮影シリーズを比較表示するため、左右に投影画像P1、P2及び断層の再構成画像Q1、Q2を表示する。再構成画像Q1、Q2の比較表示を行うことで、医師が肺の膨張期と収縮期の肺血管の陰影と、胸部濃度領域を比較診断する支援を行う。
ステップS134で、医師が精密検査が必要と判定して、マークボタン66を押してマークを付したかどうかを判定し、マークされている場合はステップS135に進み、精密検査リストに保存し、検査を実行したX線CT撮影装置に検査情報を送信する。マークされていない場合は、ステップS136に進み、次の検査データを表示するかどうかを判定する。次の検査がある場合は、ステップS131に戻り、医師は診断を続ける。全ての検査データを診断すると、ステップS137に進み、画像ビューア装置24のプログラムはCT検診モードの判定を終える。
ステップS132で、CT検診モードではない場合にはステップS138に進み、取得した通常のCT検査データ、或いはCT精密検査の再構成データを表示し、単一のシリーズデータを詳細に診断するための表示を行う。本実施例では、単純化するために断層像を1枚しか表示しないが、ピッチが細かい再構成画像を比較するため、画像ビューア装置24上で複数の断層画像を並べて表示することもあり得る。次に、ステップS139に進んでレポートを入力し、ステップS140で診断レポートを外部のPACS23に出力する。続いて、順次に検査データを診断するためにステップS136に進む。
本実施形態では、比較対照とするz座標の決定を簡便にするため、肺野の高さを均等に分割して、予め設定したn番目の分割位置を再構成画像の取得位置として求めた。これに代えて、投影画像P1において画像認識により肋骨の位置を求め、予め設定したn番目の肋間のz座標を使用するように決定してもよい。
画像ビューア装置24で医師が診断する際に、疑陽性の被検者Sの画像をマークする必要がある場合がある。例えば、被検者IDは表示領域61に表示し、医師が診断を行いCOPDの疑いがある所見の場合にはマークボタン66を選択すると、画像ビューア装置24のCPUは被検者IDと表示中のz座標をメモリに記憶しておいてもよい。
画像ビューア装置24はマークしたID及びz座標をX線CT撮影装置に送信する。X線CT撮影装置では、受信した被検者IDの再構成画像Q1のうちから受診したz座標について、予め設定した上下近傍の例えば5cmに相当する断層画像を、1mmピッチで再構成し再びPACS23に出力する。
このとき画像ビューア装置24では、画像に付帯したヘッダ情報を基に、通常のCT検査モードとしての断層画像を表示することも可能である。つまり、短時間でスクリーニングとして検診用表示モードを実行し、この表示方法で精密検査の必要性があると判定した場合に、対応するID番号の被検者画像を記憶する。
その後に、被検者Sは精密検査を実施することなく、詳細な再構成画像Q1を取得できるので、来院や被曝の負担が軽減される。また、医師も代表となる少ない再構成画像Q1で一次診断し、マークした被検者Sの画像を詳細に再構成して二次診断が可能となるため、診断時間の負担が軽減される効果がある。
以上の説明では、本発明の好ましい実施形態について述べたが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことは云うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
X線コーンビームCT装置の概略図である。 X線コーンビームCT装置の構成図である。 ログイン画面の説明図である。 画面の一例である。 再構成画像の模式図である。 X線コーンビームCT装置の検診画面の説明図である。 X線コーンビームCT装置の動作処理フローチャートである。 再構成位置を決定するフローチャートである。 画像ビューア装置による検診画面の一例である。 検診手順のフローチャートである。
符号の説明
1 回転台
4 X線管球
5 検出センサ
11 画像入力コントローラ
12 X線発生装置
14 処理ユニット
15 再構成ボード
16 LANコントローラ
17 CPU
18 メモリ
19 モニタ
20 入力装置
21 ハードディスク
22 LAN
23 PACS
24 画像ビューア装置

Claims (4)

  1. 通常モードと検診モードを切換える指示手段に従って前記検診モードに切換えられた場合に、取得した投影画像に基づいて、再構成処理対象の範囲を決定する制御手段とを備えたことを特徴とするCT生成装置。
  2. 前記制御手段は、前記投影画像の肺周辺領域の上側の境界である肺尖部を認識する第1の認識手段と、肺底部又は横隔膜を認識する第2の認識手段と、前記第1、第2の認識手段による認識結果に基づいて、再構成処理対象の範囲を決定する決定手段とを備えたことを特徴とする請求項1に記載のCT生成装置。
  3. 前記制御手段は決定された対象の範囲を等分割することを特徴とする請求項1に記載のCT生成装置。
  4. 前記制御手段は前記投影画像の肺領域内の肋骨を認識することにより、再構成対象の範囲を決定することを特徴とする請求項1に記載のCT生成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012187195A (ja) * 2011-03-09 2012-10-04 Canon Inc 撮影制御装置、x線撮影装置、撮影制御方法および撮影制御処理をコンピュータに実行させるためのプログラム

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