JP2009018005A

JP2009018005A - ブルズアイマップ作成装置、ブルズアイマップ作成方法、及び画像処理装置

Info

Publication number: JP2009018005A
Application number: JP2007182442A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Kawasaki; 友寛川崎
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2009-01-29

Abstract

【課題】特異に傾いている心臓を撮像する場合や特殊な撮像体位の被検体を撮像する場合であっても、当該ブルズアイマップにおける各領域と心筋との対応関係がずれないブルズアイマップを作成する為の処理を行うことが可能なブルズアイマップ作成装置、ブルズアイマップ作成方法、及び画像処理装置を提供すること。
【解決手段】少なくとも心臓を含む領域の三次元ボリュームデータにおける冠動脈の芯線を抽出する三次元血管芯線抽出・保存部４と、前記芯線の位置及び当該心臓の傾き角度に基づいて補正回転量を算出する補正回転量算出部１０と、前記補正回転量算出部１０により算出された角度だけ回転処理させたブルズアイマップを作成するブルズアイマップ作成・保存部１２と、を具備するブルズアイマップ作成装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばＸ線ＣＴ装置、又はＸ線ＣＴ装置における断層像取得の原理と同様の原理に基づいて被検体の断層像を取得し、該断層像を再構成して三次元画像などを表示する為のブルズアイマップ作成装置、ブルズアイマップ作成方法、及び画像処理装置に関し、特に、心臓の拡張末期（ＥｎｄＤｉａｓｔｏｌｅ；以降、ＥＤと略称する）時の三次元ボリュームデータと収縮末期（ＥｎｄＳｙｓｔｏｌｅ；以降、ＥＳと略称する）時の三次元ボリュームデータとを使用して、心機能の解析及び診断を行う為のブルズアイマップ作成装置、ブルズアイマップ作成方法、及び画像処理装置に関する。

近年、例えばＸ線ＣＴ装置等のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、これまで使われていなかった多くの診断分野への進出が試みられており、またＸ線コンピュータ断層撮影装置を用いた全く新しい診断方法を模索する動きも始まっている。

その一つの方向性として、心臓の心拍運動に関する評価診断への適用がある。ボリュームスキャンは、セグメントスキャン方式と相まって、心臓全体を短いサイクルで連続的にスキャンすることを実質的に実現している。これにより、例えばＥＤ時やＥＳ時に限定した心臓の立体像を生成することができ、さらに、ＥＤ時からＥＳ時までの心壁厚の変化率等の心機能指標を、心臓全体にわたって求めることも可能となる。

ところで、心臓は心尖部（心臓下部のとがった部分）から心基部（心臓上部の血管が出ている部分）まで縦に長い形状をしている。この縦に長い形状の心臓全体の心機能指標を一度に観察できるように、一般的にブルズアイマップ又はポーラーマップと称される（以降、ブルズアイマップと称する）極座標画像によって表示されることが多い。

周知のとおり、極座標による表示方法は、平面を（ｒ，θ）によって表す表現方法である。詳細は後述するがブルズアイマップにおいては、θを心軸周りの角度に割り当て、ｒを心尖部から心基部に向かって各スライスまでの距離に割り当てている。

このブルズアイマップを用いることにより、心機能低下を起こしている部分を容易に観察することができる。なお、実際の診断の際には、心機能低下を起こしている部分とその支配血管との関係が必要とされる。このような事情に鑑みて、ブルズアイマップにおいては、当該ブルズアイマップにおける各領域に、それぞれ対応付けられた心筋の領域における機能情報がそれぞれ表示される。

このようなブルズアイマップの作成に関連する技術として、例えば特許文献１に次のような技術が開示されている。すなわち、特許文献１には、被検体の特定臓器を含むボリュームデータから前記特定臓器の運動機能に関する指標を計算する手段と、前記指標を極座標系に分布することによりブルズアイマップを生成する手段と、前記ボリュームデータから前記特定臓器又はその周辺臓器の形態を、前記極座標系で表現したポーラーモデルを生成する手段と、前記ポーラーモデルを前記ブルズアイマップに合成する手段と、前記ポーラーモデルが合成されたブルズアイマップを表示する手段とを具備する画像処理装置が開示されている。

この特許文献１に開示されている画像処理装置によれば、障害が生じている冠状動脈の支配区域の判別だけでなく、その具体的な冠状動脈の障害位置まで特定又は推定できる情報が提供される。
特開２００４−１４１２４５号公報

ところで、ブルズアイマップにおける各表示領域のそれぞれに、各々対応する心筋の領域における機能情報が表示されていなければ、当然ながら正確な診断を行うことができない。

しかしながら、現在主流となっている方法すなわちＡｎｔｅｒｉｏｒをブルズアイマップにおける上方向とする方法によれば、心臓が特異に傾いている被検体の場合や特殊な撮像体位での撮像の場合には、ブルズアイマップにおける各表示領域と、心筋の領域との本来あるべき対応関係がずれてしまい、正確な診断を行うことができなくなってしまう。

なお、このような課題及びその解決手段等に関しては、前記特許文献１には開示されていない。

本発明は前記の事情に鑑みて為されたものであり、特異に傾いている心臓や特殊な撮像体位の被検体を撮像してブルズアイマップを作成する場合であっても、当該ブルズアイマップにおける各領域と心筋の領域との対応関係がずれないブルズアイマップを作成する為の処理を行うことができるブルズアイマップ作成装置、ブルズアイマップ作成方法、及び画像処理装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様によるブルズアイマップ作成装置は、少なくとも心臓を含む領域の三次元ボリュームデータ中から冠動脈の芯線を抽出する芯線抽出部と、前記三次元ボリュームデータ中の前記心臓における左心室の心軸を決定する心軸決定部と、前記三次元ボリュームデータに基づいて、前記心軸に直交する前記左心室の断面画像データを作成する断面画像作成部と、前記芯線抽出部によって抽出された前記芯線と、前記断面画像作成部によって作成された前記断面画像データとに基づいて、前記断面画像データ中の心臓の傾きを補正する為の補正角度を算出する回転量算出部と、前記補正角度だけ前記断面画像データを回転させる回転補正処理を行う回転補正処理部と、前記回転補正処理部によって回転補正処理を施された前記断面画像データに基づいて、ブルズアイマップを作成するブルズアイマップ作成部と、を具備することを特徴とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第２の態様によるブルズアイマップ作成装置は、少なくとも心臓を含む領域の三次元ボリュームデータ中から冠動脈の芯線を抽出する芯線抽出部と、前記芯線抽出部によって抽出された前記芯線の位置に基づいて、当該心臓の傾き角度を算出する角度算出部と、前記角度算出部により算出された角度だけ回転処理させたブルズアイマップを作成するブルズアイマップ作成部と、を具備することを特徴とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第３の態様によるブルズアイマップ作成方法は、拡張末期時及び収縮末期時の心臓を含む領域の三次元ボリュームデータを読み込むステップと、前記拡張末期時の三次元ボリュームデータにおける冠動脈の芯線を抽出するステップと、前記三次元ボリュームデータにおける左心室の心軸の始点及び終点の三次元座標を特定するステップと、前記拡張末期時及び前記収縮末期時における前記左心室の断面画像データを作成するステップと、前記芯線を抽出するステップにおいて抽出された前記芯線、及び前記断面画像データを作成するステップにおいて作成された前記断面画像データに基づいて、前記断面画像データを回転補正処理する際の補正回転量を算出するステップと、前記補正回転量だけ前記断面画像データを回転補正処理するステップと、前記回転補正処理された断面画像データに基づいて、ブルズアイマップを作成するステップと、を有することを特徴とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第４の態様による画像処理装置は、少なくとも心臓を含む領域の三次元ボリュームデータ中から冠動脈の芯線を抽出する芯線抽出部と、前記三次元ボリュームデータ中の前記心臓における左心室の心軸を決定する心軸決定部と、前記三次元ボリュームデータから、前記心軸に直交する前記左心室の断面画像データを作成する断面画像作成部と、前記芯線抽出部によって抽出された前記芯線と、前記断面画像作成部によって作成された前記断面画像データとに基づいて、前記断面画像データ中の心臓の傾きを補正する為の補正角度を算出する回転量算出部と、を具備することを特徴とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第５の態様による画像処理装置は、少なくとも心臓を含む領域の三次元ボリュームデータ中から冠動脈の芯線を抽出する芯線抽出部と、前記三次元ボリュームデータ中の前記心臓における左心室の心軸を決定する心軸決定部と、前記三次元ボリュームデータから、前記心軸に直交する前記左心室の断面画像データを作成する断面画像作成部と、前記断面画像作成部によって作成された前記断面画像データに基づいて、ブルズアイマップを作成するブルズアイマップ作成部と、前記芯線抽出部によって抽出された前記芯線及び前記断面画像作成部によって作成された前記断面画像データに基づいて、前記ブルズアイマップを回転補正処理する際の回転角度を算出する回転角度算出部と、前記回転角度だけ前記ブルズアイマップを回転させる回転補正処理を行う補正処理部と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、特異に傾いている心臓や特殊な撮像体位の被検体を撮像してブルズアイマップを作成する場合であっても、当該ブルズアイマップにおける各領域と心筋の領域との対応関係がずれないブルズアイマップを作成する為の処理を行うことができるブルズアイマップ作成装置、ブルズアイマップ作成方法、及び画像処理装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
[第１実施形態]
図１は、本第１実施形態に係るブルズアイマップ作成装置の一構成例を示すブロック図である。

同図に示すように、本第１実施形態に係るブルズアイマップ作成装置は、三次元ボリュームデータ保存部２と、三次元血管芯線抽出・保存部４と、左心室心軸決定・保存部６と、ＳＡ像作成・保存部８と、補正回転量算出部１０と、ブルズアイマップ作成・保存部１２と、ブルズアイマップ表示部１４と、を具備する。

前記三次元ボリュームデータ保存部２は、少なくとも心臓を含む領域の三次元ボリュームデータを保存する為のデータベースである。ここで図２は、心臓領域の三次元ボリュームデータを示しており、符号３０が付されているのは心臓であり、符号３２が付されているのは左心室であり、符号３４が付されているのは該左心室３２の心軸である。

前記三次元血管芯線抽出・保存部４は、前記三次元ボリュームデータ保存部２から取得したＥＤ時の三次元ボリュームデータのＣＴ値に基づいて、冠動脈（右冠動脈ＲＣＡ、左前下行枝ＬＡＤ、左回旋枝ＬＣｘ）の芯線を抽出する。ここで、図３は、前記右冠動脈ＲＣＡ、前記左前下行枝ＬＡＤ、及び前記左回旋枝ＬＣｘを図示した、心臓領域における三次元ボリュームデータの一例を示す図である。

ここで、前記冠動脈の芯線を抽出する為のアルゴリズムに関しては、例えば心臓の冠動脈の診断を行う為の“冠動脈解析ソフトウェア”と称されているＸ線ＣＴ装置向けの臨床アプリケーションを用いることができる。この冠動脈解析ソフトウェアは、冠動脈の芯線を抽出する機能を有しているソフトウェアである。そして、前記冠動脈解析ソフトウェアにて使用される血管芯線抽出アルゴリズムについては、例えば、
Ｏ．Ｗｉｎｋ，Ｗ．Ｊ．Ｎｉｅｓｓｅｎ，Ｍ．Ａ．Ｖｉｅｒｇｅｖｅｒ，
“ＦａｓｔＤｅｌｉｎｅａｔｉｏｎａｎｄＶｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＶｅｓｓｅｌｓｉｎ３−ＤＡｎｇｉｏｇｒａｐｈｉｃＩｍａｇｅｓ”，
ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｍｅｄ．Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．４，３３７−３４６，Ａｐｒ．，２０００．
に開示されている。なお、この血管芯線抽出アルゴリズムは本願発明の特徴部ではないので詳細な説明は省略する。

前記左心室心軸決定・保存部６は、前記三次元ボリュームデータ保存部２から取得したＥＤ時の三次元ボリュームデータをＭＰＲ（ＭｕｌｔｉＰｌａｎｎｅｒｒｅｆｏｒｍａｔｔｉｎｇ）表示する。また、前記左心室心軸決定・保存部６は、前記ＭＰＲ上においてユーザーがマウスクリック等の所定の方法で心軸の始点・終点を指定できるようなユーザーインターフェイスを有する。そして、前記左心室心軸決定・保存部６は、前記ユーザーインターフェイスによってユーザーが指定した心軸の始点及び終点の三次元座標を保存する。

前記ＳＡ像作成・保存部８は、三次元ボリュームデータにおけるＡｎｔｅｒｉｏｒを上方向としたＥＤ時及びＥＳ時のＳＡ像（Ｓｈｏｒｔ−Ａｘｉｓ像；心軸に直交する断面画像）を作成する。ここで、図４（Ａ）はＥＤ時のＳＡ像の一例を示す図であり、図４（Ｂ）はＥＳ時のＳＡ像の一例を示す図である。

なお、図４（Ａ）に示すＥＤ時のＳＡ像は、前記ＳＡ像作成・保存部８によって、例えば次のようにして作成される。すなわち、前記ＳＡ像作成・保存部８は、前記三次元ボリュームデータ保存部２から取得した図５（Ａ）に示すようなＥＤ時の三次元ボリュームデータに基づいて、前記左心室心軸決定・保存部６から取得した心軸の始点と終点との間の領域３６において等間隔に例えば４０スライス分のＳＡ像を、Ａｎｔｅｒｉｏｒ方向を上方向として作成する。ここで、図４（Ａ）に示すＳＡ像は、前記４０スライス分のＳＡ像のうちの一枚である。

同様に、図４（Ｂ）に示すＥＤ時のＳＡ像は、前記ＳＡ像作成・保存部８によって、例えば次のようにして作成される。すなわち、前記ＳＡ像作成・保存部８は、前記三次元ボリュームデータ保存部２から取得した図５（Ｂ）に示すようなＥＤ時の三次元ボリュームデータに基づいて、前記左心室心軸決定・保存部６から取得した心軸の始点と終点との間の領域３６において等間隔に例えば４０スライス分のＳＡ像を、Ａｎｔｅｒｉｏｒ方向を上方向として作成する。ここで、図４（Ｂ）に示すＳＡ像は、前記４０スライス分のＳＡ像のうちの一枚である。

前記補正回転量算出部１０は、本第１実施形態に係るブルズアイマップ作成装置、ブルズアイマップ作成方法、及び画像処理装置に特有の処理を行う。つまり、前記補正回転量算出部１０は、被検体における心臓の特異な傾きに影響されない精度の良いブルズアイマップを作成する為の補正回転量（詳細は後述する）を算出する。

前記ブルズアイマップ作成・保存部１２は、前記補正回転量算出部１０から取得した、補正処理後のＥＤ時及びＥＳ時の４０スライスのＳＡ像に基づいて、壁運動、壁厚変化、及び局所心室容積変化の３種類のブルズアイマップを作成して保存する。

なお、詳細は後述するが前記ブルズアイマップ作成・保存部１２は、ＥＤ時及びＥＳ時の双方の三次元ボリュームデータに対して、ＳＡ像を心軸方向にサンプリングして複数枚作成し、心軸上における同位置のＥＤ時のＳＡ像とＥＳ時のＳＡ像とを比較することによって、左心室における壁運動、壁厚変化、及び局所心室容積変化の変化値を求める。

ここで、前記ブルズアイマップ作成・保存部１２は、前記変化値を、ＳＡ画像を極座標で表した場合の角度方向にサンプリングして求める。そして、前記ブルズアイマップ作成・保存部１２は、前記変化値を求める為の一連の処理を、心軸方向にサンプリングされた全ＳＡ像に対して行う。

前記ブルズアイマップ表示部１４は、前記ブルズアイマップ作成・保存部１２から取得した３種類のブルズアイマップを、例えば図６に示すように表示する。ここで、図６（Ａ）は、壁運動のブルズアイマップの表示例を示す中間調画像である。図６（Ｂ）は、壁厚変化のブルズアイマップの表示例を示す中間調画像である。図６（Ｃ）は、局所心室容積変化のブルズアイマップの表示例を示す中間調画像である。

ここで、ブルズアイマップの表示について、図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）及び図７を参照して詳細に説明する。図７は、左心室３２を含む心臓３０のＳＡ像におけるＡｎｔｅｒｉｏｒ方向と、当該左心室３２のブルズアイマップにおける上方向との対応関係を示す図である。

ユーザーは、図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）に示すようなブルズアイマップにおける各領域の変化値を参照して、当該左心室３２における心筋のどの領域に異常があるかを診断する。そしてこの診断は、図７に示すように領域を区分けされたブルズアイマップにおける各領域（領域１〜領域１７）のそれぞれに、各々対応する心筋の領域の機能情報が表示されていることを前提として行われる。従って、正確な診断の為には、左心室３２を含む心臓３０のＳＡ像におけるＡｎｔｅｒｉｏｒ方向と、当該左心室３２のブルズアイマップにおける上方向との対応関係が、図７に示すように正確に対応している必要がある。

ところで、ブルズアイマップは、例えば“心機能解析ソフトウェア”と称されるＸ線ＣＴ装置向けの臨床アプリケーションを用いて作成することができる。

なお、この“心機能解析ソフトウェア”を利用してブルズアイマップを作成する場合を含めて、ブルズアイマップの作成においては、一般的に三次元ボリュームデータのＡｎｔｅｒｉｏｒ方向をブルズアイマップの上方向とする、上述したブルズアイマップにおける各領域の区分けが為される。

なお、上述した“心機能解析ソフトウェア”と“冠動脈解析ソフトウェア”とは、１人の被検体に対して両方使用される場合が多い。これは、“心機能解析ソフトウェア”によって心筋の異常領域を特定した上で、“冠動脈解析ソフトウェア”によって当該心筋に酸素及び栄養分を供給している冠動脈の異常（狭窄）箇所を特定する為である。

詳しくは後述するが、本第１実施形態においては、例えば“冠動脈解析ソフトウェア”により予め抽出した冠動脈芯線に関する情報を利用して、ブルズアイマップにおける各領域と、それぞれの領域に対応する心筋の領域との対応関係の“ずれ”を補正する。

ところで、例えば図８に示すように、心臓３０が被検体の身体全体の向きに対して特異に傾いている場合や、被検体が特殊な撮像体位で心臓３０が特異に傾いている場合、当然ながらブルズアイマップにおける各領域と心筋の各領域との対応関係がずれてしまう。当然ながら、このような場合には、精度の良い診断を行うことができなくなってしまう。

本第１実施形態に係るブルズアイマップ作成装置、ブルズアイマップ作成方法、及び画像処理装置は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ブルズアイマップにおける各領域と心筋の各領域とを正しい対応関係とする為の補正処理を行う。

以下、図９に示すフローチャートを参照して、本第１実施形態におけるブルズアイマップの作成処理の一例を説明する。

まず、前記三次元血管芯線抽出・保存部４は、前記三次元ボリュームデータ保存部２に保存されているＥＤ時及びＥＳ時の三次元ボリュームデータ（図５参照）を読み込む（ステップＳ１）。なお、三次元ボリュームデータは、被検体の心臓３０における左心室３２及び冠動脈が造影された状態で撮像する。

続いて、三次元血管芯線抽出・保存部４は、前記ステップＳ１にて前記三次元ボリュームデータ保存部２から取得したＥＤ時の三次元ボリュームデータにおけるＣＴ値に基づいて、冠動脈の芯線すなわち右冠動脈ＲＣＡ、左前下行枝ＬＡＤ、左回旋枝ＬＣｘにおける芯線（図３参照）を抽出する（ステップＳ２）。

なお、ここでは冠動脈の芯線抽出にＥＤ時の三次元ボリュームデータを使用する場合（“冠動脈解析”と“心機能解析”とに、同じ三次元ボリュームデータを使用する場合）を例に説明したが、冠動脈解析用の三次元ボリュームデータ（冠動脈が造影された三次元ボリュームデータ）をＥＤ時及びＥＳ時の三次元ボリュームデータとは別途取得し、それらを前記の芯線抽出に使用する方法を採っても勿論よい。

前記ステップＳ２における処理を終えた後、前記左心室心軸決定・保存部６は、前記ユーザーインターフェイスを用いてユーザーによって指定された左心室３２における心軸３４の始点及び終点の三次元座標を、特定して保存する（ステップＳ３）。

なお、本第１実施形態においては、上述したようにユーザーの手動によって心軸を決定するとしているが、前記左心室心軸決定・保存部６の内部アルゴルリズムにより自動的に心軸が決定されるように構成しても勿論良い。

続いて、前記ＳＡ像作成・保存部８は、上述したように三次元ボリュームデータのＡｎｔｅｒｉｏｒ方向を上方向とするＥＤ時のＳＡ像及びＥＳ時のＳＡ像を作成する（ステップＳ４）。具体的には、このステップＳ４において前記ＳＡ像作成・保存部８は、前記三次元ボリュームデータ保存部２から取得したＥＤ時及びＥＳ時の三次元ボリュームデータに基づいて、前記左心室心軸決定・保存部６から取得した心軸の始点と終点との間で等間隔に４０スライス分のＳＡ像を、Ａｎｔｅｒｉｏｒ方向を上方向として作成する。

ところで、ブルズアイマップは、詳細には次のような極座標形式で表示される。すなわち、ブルズアイマップにおける角度方向はＳＡ像を極座標で表した場合の角度方向に相当し、ブルズアイマップにおける軸方向はＳＡ像を作成した際の心軸方向に相当する。

つまり、心尖部のＳＡ像の変化値はブルズアイマップにおける最も内側の円上にプロットされ、心基部のＳＡ像の変化値はブルズアイマップにおける最も外側の円上にプロットされる。

その後、前記補正回転量算出部１０は、後述するステップＳ６において作成するブルズアイマップが正確な診断を可能とするブルズアイマップとなるように（当該ブルズアイマップにおける各領域と心筋の各領域との対応関係を正しい対応関係とする為に）、ＥＤ時及びＥＳ時におけるそれぞれ４０スライスのＳＡ像に次のような補正処理を施す（ステップＳ５）。

以下、このステップＳ５における処理を図１０及び図１１を参照して詳細に説明する。

図１０は、前記補正回転量算出部１０が補正処理を施すＥＤ時のＳＡ像の一例を示す図である。図１１は、標準的な傾きの心臓（ＳＡ像の補正処理を必要としない心臓、すなわちＳＡ像の補正処理を施さなくともブルズアイマップにおける各領域と心筋の領域とが正しい対応関係となる心臓）のＥＤ時のＳＡ像の一例を示す図である。

まず、前記補正回転量算出部１０は、ＥＤ時の４０スライスのＳＡ像のうちの代表的な１枚（例えば２０スライス目）のＳＡ像における心臓と、前記三次元血管芯線抽出・保存部４から取得した３本の冠動脈（右冠動脈ＲＣＡ、左前下行枝ＬＡＤ、左回旋枝ＬＣｘ）の芯線との交点の座標を極座標で求める。

続いて、前記補正回転量算出部１０は、前記交点の座標をそれぞれ、図１０に示すようにＰ１＝（ｒ１，θ１）、Ｐ２＝（ｒ２，θ２）、Ｐ３＝（ｒ３，θ３）と設定する。

なお、前記補正回転量算出部１０は、図１１に示すように標準的な傾きの心臓を用いて同様の処理を行って得られた前記交点の座標Ｐｓ１＝（ｒｓ１，θｓ１）、Ｐｓ２＝（ｒｓ２，θｓ２）、Ｐｓ３＝（ｒｓ３，θｓ３）を予め保持している。

さらに、前記補正回転量算出部１０は、以下記す（式１）におけるＣ（Δθ）の値が最小の値となるΔθの値を算出する。ここでΔθは、当該被検体に係る心臓と、前記標準的な傾きの心臓との間の、ＳＡ像における傾きのずれ量を示す値である。

そして、前記補正回転量算出部１０は、当該被検体に係る心臓のＥＤ時及びＥＳ時のそれぞれ４０スライスのＳＡ像に対して、前記（式１）にて算出した△θだけ回転させる補正処理を施し、当該補正処理後のＳＡ像を保存する。

前記ステップＳ５における処理を終えた後、前記ブルズアイマップ作成・保存部１２は、前記補正回転量算出部１０によって補正処理を施されたＳＡ像に基づいて、次のようにしてブルズアイマップを作成する（ステップＳ６）。

以下、ブルズアイマップの作成方法について、図１２乃至図１６を参照して詳細に説明する。図１２は、ＣＴ値に基づいて３種類（詳細は後述する）の領域に区分けする前のＳＡ像の一例を示す中間調画像である。図１３は、ＣＴ値に基づいて３種類の領域に区分けした後のＳＡ像の一例を示す図である。図１４は、ＣＴ値に基づいて３種類の領域に区分けしたＳＡ像において、心軸から等角度間隔で放射上にＣＴ値を探索する様子を模式的に示す図である。図１５は、図１４に示すＣＴ値の探索によって発見した当該ＳＡ像における心臓の左心室の内壁及び外壁を示す図である。図１６は、ＳＡ像を５度間隔に７２分割する概念を示す模式図である。

なお、以降説明する一連の処理は、全てのＳＡ像（ＥＤ時及びＥＳ時の双方）における各スライス毎に行う。

まず、前記ブルズアイマップ作成・保存部１２は、前記ＳＡ像を、その全てのスライスについて、ＣＴ値に基づいて次の３種類の領域に区分けする。なお、以下記す閾値としてのＣＴ値はあくまでも一例であり、それら閾値は実際にはユーザーによって所望の値に設定され得る。

（第１の領域）空気及びＣＴ値の低い領域（ＣＴ値；−４０以下）
（第２の領域）心筋を含む領域（ＣＴ値；−４０〜１２８）
（第３の領域）血液及びＣＴ値の高い領域（ＣＴ値；１２８以上）
この処理により、例えば図１２に示すようなＳＡ像４５を、例えば図１３に示すＳＡ像のように３種類の領域に区分けすることができる。ここで、図１３において右下がりの斜線で示される領域が前記第３の領域５１であり、右上がりの斜線で示される領域が前記第２の領域４９であり、ハッチングが施されていない（無地の）領域が前記第１の領域４７である。

続いて、前記ブルズアイマップ作成・保存部１２は、上述したように３種類の領域に区分けしたＳＡ像において、図１４に示すように心軸３４を原点として等角度間隔で放射上にＣＴ値を探索していき、図１５に示すように当該心臓における左心室の内壁５５及び外壁５７を特定する。

なお、この左心室の内壁５５及び外壁５７を特定するステップにおいては、例えば上述したように心軸３４から等角度間隔で放射上にＣＴ値を探索していった結果特定した内壁点を線で結んで多角形ＲＯＩ（ＲｅｇｉｏｎＯｆＩｎｔｅｒｅｓｔ）を形成し、該多角形ＲＯＩを左心室の内壁とする方法を採ってもよい。前記外壁５７に関しても、同様の方法で発見することができる。

上述した一連の処理によって特定した内壁５５及び外壁５７に基づいて、前記ブルズアイマップ作成・保存部１２は、当該ＳＡ像を、図１６に示すように例えば５度間隔に７２分割し、各分割領域毎にそれぞれ心軸から内壁５５及び外壁５７までの距離を算出する。なお、ここでは５度間隔に７２分割する例を挙げたが、この分割間隔はあくまでも一例であり他の分割間隔を採っても勿論よい。

ところで、前記ブルズアイマップ作成・保存部１２は、上述した一連の処理結果に基づいて、次の四種類のデータを作成する。

（１）ＥＤ時の（１スライスあたり７２個の心軸から内壁までの距離）×４０スライス：ＥＤ内壁距離
（２）ＥＤ時の（１スライスあたり７２個の心軸から外壁までの距離）×４０スライス：ＥＤ外壁距離
（３）ＥＳ時の（１スライスあたり７２個の心軸から内壁までの距離）×４０スライス：ＥＳ内壁距離
（４）ＥＳ時の（１スライスあたり７２個の心軸から外壁までの距離）×４０スライス：ＥＳ外壁距離
以上の四種類のデータを算出し、これらのデータに基づいて壁運動のブルズアイマップ、壁厚運動のブルズアイマップ、及び局所心室容積変化のブルズアイマップを次のように作成する。

（壁運動のブルズアイマップの作成）
壁運動のブルズアイマップとは、ＥＤ時における心軸から心筋の外壁までの距離（ＥＤ時外壁距離）と、ＥＳ時における心軸から心筋の外壁までの距離（ＥＳ時外壁距離）と、の差を示すブルズアイマップである。

ここで、
壁運動（ｍｍ）＝ＥＤ時外壁距離−ＥＳ時外壁距離
である。

このようにして、１スライス当たり７２個で４０スライス分の壁運動のデータを得ることができる。そして、１スライス当たり７２個で４０スライス分の壁運動のデータを、図１７に示すように心尖部を円の中心、心基分を円の最外側として、各同心円上に各スライスのデータをプロットする。

ここで、壁運動のブルズアイマップは例えば図６（Ａ）に示すように表示され、同図においては薄い色で示される領域ほど壁運動の激しい領域であることを意味している。

（壁厚変化のブルズアイマップの作成）
壁厚変化のブルズアイマップとは、ＥＤ時における心壁の厚さから、ＥＳ時における心壁の厚さへの、壁厚の変化を示すブルズアイマップである。

ここで、
ＥＤ時の心壁の厚さ＝ＥＤ時の外壁距離−ＥＤ時の内壁距離
ＥＳ時の心壁の厚さ＝ＥＳ時の外壁距離−ＥＳ時の内壁距離
壁厚変化（％）＝（ＥＤ時の心壁の厚さ−ＥＳ時の心壁の厚さ）／ＥＤ時の心壁の厚さ×１００（％）
である。

なお、ＥＤ時の内壁距離とはＥＤ時における心軸から心筋の内壁までの距離であり、ＥＳ時の内壁距離とはＥＳ時における心軸から心筋の内壁までの距離である。

このようにして、１スライス当たり７２個で４０スライス分の壁厚変化データを得る。そして、上述した壁運動のブルズアイマップの作成の場合と同様、これら壁厚変化データをプロットしてブルズアイマップを作成する。ここで、壁厚変化のブルズアイマップは例えば図６（Ｂ）に示すように表示され、同図においては薄い色で示される領域ほど壁厚変化の激しい領域であることを意味している。

（局所心室容積変化のブルズアイマップの作成）
局所心室容積変化のブルズアイマップとは、ＥＤ時からＥＳ時への変化の際の局所的な心室の容積の変化を示すブルズアイマップである。

ここで、
局所心室容積変化（％）＝（ＥＤ内壁距離^２−ＥＳ内壁距離^２）／ＥＤ内壁距離^２×１００（％）
である。

これにより、１スライスあたり７２個で４０スライス分の局所心室容積変化データを得ることができる。そして、上述した壁運動のブルズアイマップの場合と同様にして、これら局所心室容積変化データをプロットしてブルズアイマップを作成する。ここで、局所心室容積変化のブルズアイマップは例えば図６（Ｃ）に示すように表示され、同図においては薄い色で示される領域ほど局所心室容積変化の激しい領域であることを意味している。

なお、より詳細には、ブルズアイマップの作成方法は、
ＡｍｅｒｉｃａｎＨｅａｒｔＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，
“ＳｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄＭｙｏｃａｒｄｉａｌＳｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄＮｏｍｅｎｃｌａｔｕｒｅｆｏｒＴｏｍｏｇｒａｐｈｉｃＩｍａｇｉｎｇｏｆｔｈｅＨｅａｒｔ”，
Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ，１０５，５３９−５４２，Ｊａｎｕａｒｙ２９，２００２．
に開示されている。

前記ステップＳ６における処理を終えた後、前記ブルズアイマップ表示部１４は、前記ステップＳ６において作成された３種類のブルズアイマップを表示する（ステップＳ７）。

以上説明したように、本第１実施形態によれば、特異に傾いている心臓や特殊な撮像体位の被検体を撮像してブルズアイマップを作成する場合であっても、当該ブルズアイマップにおける各領域と心筋の各領域との対応関係がずれないブルズアイマップを作成する為の処理を行うことができるブルズアイマップ作成装置、ブルズアイマップ作成方法、及び画像処理装置を提供することができる。

なお、本第１実施形態においては、ＳＡ像に対して補正処理を施すことで、ブルズアイマップにおける各領域と心筋の領域との対応関係の“ずれ”を補正したが、ＳＡ像に対して補正処理を施す代わりに、ブルズアイマップに対して同様の補正処理を施しても勿論良い。すなわち、通常通りＳＡ像に基づいてブルズアイマップを作成した後、当該ブルズアイマップに対して、前記Δθだけ回転させる補正処理を施しても勿論よい。

［第２実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第２実施形態に係るブルズアイマップ作成装置、ブルズアイマップ作成方法、及び画像処理装置を説明する。なお、説明の重複を避ける為に、前記第１実施形態に係るそれらとの相違点のみを説明する。

前記第１実施形態では前記ステップＳ５の処理において、上述したように４０スライスのうちの代表的な１枚（例えば２０スライス目）のＳＡ像のみを使用して前記Δθを求めた。

一方、本第２実施形態においては、以下説明するように複数枚のＳＡ像を使用して前記Δθを求める。

すなわち、まずＥＤ時の４０スライスのうちの代表的な複数枚（例えば１５スライス目乃至２５スライス目）のＳＡ像と、前記ステップＳ２において取得した三本の血管芯線（右冠動脈ＲＣＡ、左前下行枝ＬＡＤ、左回旋枝ＬＣｘ）との交点の座標を、それぞれ極座標で求める。

ここで、例えば１５スライス目における前記交点の座標をそれぞれ、Ｐ_１５１＝（ｒ_１５１，θ_１５１），Ｐ_１５２＝（ｒ_１５２，θ_１５２），Ｐ_１５３＝（ｒ_１５３，θ_１５３）とし、例えば１６スライス目における前記の交点の座標をＰ_１６１＝（ｒ_１６１，θ_１６１），Ｐ_１６２＝（ｒ_１６２，θ_１６２），Ｐ_１６３＝（ｒ_１６３，θ_１６３）とし、・・・、例えば２５スライス目における前記交点の座標をそれぞれ、Ｐ_２５１＝（ｒ_２５１，θ_２５１），Ｐ_２５２＝（ｒ_２５２，θ_２５２），Ｐ_２５３＝（ｒ_２５３，θ_２５３）とする。

なお、前記補正回転量算出部１０は、上述したように図１１に示すように標準的な傾きの心臓を用いて算出した前記の各交点の座標を保持しており、例えば１５スライス目における前記交点の座標をそれぞれ、Ｐ_Ｓ１５１＝（ｒ_Ｓ１５１，θ_Ｓ１５１），Ｐ_Ｓ１５２＝（ｒ_Ｓ１５２，θ_Ｓ１５２），Ｐ_Ｓ１５３＝（ｒ_Ｓ１５３，θ_Ｓ１５３）とし、例えば１６スライス目における前記交点の座標をそれぞれＰ_Ｓ１６１＝（ｒ_Ｓ１６１，θ_Ｓ１６１），Ｐ_Ｓ１６２＝（ｒ_Ｓ１６２，θ_Ｓ１６２），Ｐ_Ｓ１６３＝（ｒ_Ｓ１６３，θ_Ｓ１６３）とし、・・・、例えば２５スライス目における前記の交点の座標をＰ_２５１＝（ｒ_Ｓ２５１，θ_Ｓ２５１），Ｐ_Ｓ２５２＝（ｒ_Ｓ２５２，θ_Ｓ２５２），Ｐ_Ｓ２５３＝（ｒ_Ｓ２５３，θ_Ｓ２５３）とする。

そして、前記補正回転量算出部１０は、次の（式２）におけるＣ（Δθ）の値が最小の値となるΔθの値を算出する。ここでΔθは、当該被検体に係る心臓と、前記標準的な傾きの心臓との間の、ＳＡ像における傾きのずれ量を示す値である。

そして、前記補正回転量算出部１０は、ＥＤ時及びＥＳ時におけるそれぞれ４０スライスのＳＡ像に対して、前記（式２）にて算出した△θだけ回転させる補正処理を施し、当該補正処理後のＳＡ像を保存する。

なお、上述した例においては、前記Δθを求める為に使用する複数枚のＳＡ像として、例えば１５スライス目乃至２５スライス目のＳＡ像を用いるとしたが、その他のスライス目のＳＡ像を用いてもよく、用いる枚数も２枚以上であれば何枚でもよい。

以上説明したように、本第２実施形態によれば、前記第１実施形態に係るブルズアイマップ作成装置、ブルズアイマップ作成方法、及び画像処理装置よりも、更に精度の高い前記補正処理を行うことができるブルズアイマップ作成装置、ブルズアイマップ作成方法、及び画像処理装置を提供することができる。

以上、第１実施形態乃至第２実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。

さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当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いくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の第１実施形態に係る医用画像処理装置の一構成例を示すブロック図。三次元ボリュームデータの一例を示す図。右冠動脈、左前下行枝、及び左回旋枝を図示した三次元ボリュームデータの一例を示す図。（Ａ）はＥＤ時のＳＡ像の一例を示す図。（Ｂ）はＥＳ時のＳＡ像の一例を示す図。（Ａ）はＥＤ時の三次元ボリュームデータの一例を示す図。（Ｂ）はＥＳ時の三次元ボリュームデータの一例を示す図。（Ａ）は壁運動のブルズアイマップの表示例を示す中間調画像。（Ｂ）は、壁厚変化のブルズアイマップの表示例を示す中間調画像。（Ｃ）は、局所心室容積変化のブルズアイマップの表示例を示す中間調画像。左心室を含む心臓のＳＡ像におけるＡｎｔｅｒｉｏｒ方向と、当該左心室のブルズアイマップにおける上方向との対応関係を示す図。心臓が体全体の向きに対して特異に傾いている場合のＳＡ像の一例を示す図。本発明の第１実施形態におけるブルズアイマップの作成処理のフローチャートを示す図。補正回転量算出部が補正処理を施す心臓のＥＤ時のＳＡ像を示す図。補正回転量算出部が補正処理を施す為に要する、標準的な傾きの心臓のＥＤ時のＳＡ像を示す図。ＣＴ値に基づいて三種類の領域に区分けする前のＳＡ像を示す中間調画像。ＣＴ値に基づいて三種類の領域に区分けした後のＳＡ像を示す図。ＣＴ値に基づいて三種類の領域に区分けしたＳＡ像において心軸から等角度間隔で放射上にＣＴ値を探索する様子を模式的に示す図。図１４に示すＣＴ値の探索によって特定した当該ＳＡ像における心臓の左心室の内壁及び外壁を示す図。ＳＡ像を５度間隔に７２分割する概念を示す模式図。心尖部を円の中心とし且つ心基分を円の最外側として、１スライスあたり７２個の壁運動、壁厚変化、及び局所心室容積変化のデータをプロットする為の同心円を示す図。

符号の説明

２…三次元ボリュームデータ保存部、４…三次元血管芯線抽出・保存部、６…左心室心軸決定・保存部、８…ＳＡ像作成・保存部、１０…補正回転量算出部、１２…ブルズアイマップ作成・保存部、１４…ブルズアイマップ表示部、３０…心臓、３２…左心室、３４…心軸、５５…内壁、５７…外壁。

Claims

少なくとも心臓を含む領域の三次元ボリュームデータ中から冠動脈の芯線を抽出する芯線抽出部と、
前記三次元ボリュームデータ中の前記心臓における左心室の心軸を決定する心軸決定部と、
前記三次元ボリュームデータに基づいて、前記心軸に直交する前記左心室の断面画像データを作成する断面画像作成部と、
前記芯線抽出部によって抽出された前記芯線と、前記断面画像作成部によって作成された前記断面画像データとに基づいて、前記断面画像データ中の心臓の傾きを補正する為の補正角度を算出する回転量算出部と、
前記補正角度だけ前記断面画像データを回転させる回転補正処理を行う回転補正処理部と、
前記回転補正処理部によって回転補正処理を施された前記断面画像データに基づいて、ブルズアイマップを作成するブルズアイマップ作成部と、
を具備することを特徴とするブルズアイマップ作成装置。
前記回転量算出部は、前記断面画像データにおける前記芯線の位置を極座標として特定し、該芯線の位置と、予め極座標として決定された所定の位置との角度におけるずれ量を算出し、該ずれ量を前記補正角度とすることを特徴とする請求項１に記載のブルズアイマップ作成装置。
前記所定の位置は、標準的な角度に傾いた心臓を含む領域の三次元ボリュームデータに対応する断面画像データにおいて、極座標として特定された冠動脈の芯線の位置であることを特徴とする請求項２に記載のブルズアイマップ作成装置。
前記標準的な角度に傾いた心臓とは、当該心臓を含む領域の三次元ボリュームデータに対応する断面画像データが前記回転補正処理部による回転補正処理を必要としないような心臓であることを特徴とする請求項３に記載のブルズアイマップ作成装置。
少なくとも心臓を含む領域の三次元ボリュームデータ中から冠動脈の芯線を抽出する芯線抽出部と、
前記芯線抽出部によって抽出された前記芯線の位置に基づいて、当該心臓の傾き角度を算出する角度算出部と、
前記角度算出部により算出された角度だけ回転処理させたブルズアイマップを作成するブルズアイマップ作成部と、
を具備することを特徴とするブルズアイマップ作成装置。
拡張末期時及び収縮末期時の心臓を含む領域の三次元ボリュームデータを読み込むステップと、
前記拡張末期時の三次元ボリュームデータにおける冠動脈の芯線を抽出するステップと、
前記三次元ボリュームデータにおける左心室の心軸の始点及び終点の三次元座標を特定するステップと、
前記拡張末期時及び前記収縮末期時における前記左心室の断面画像データを作成するステップと、
前記芯線を抽出するステップにおいて抽出された前記芯線、及び前記断面画像データを作成するステップにおいて作成された前記断面画像データに基づいて、前記断面画像データを回転補正処理する際の補正回転量を算出するステップと、
前記補正回転量だけ前記断面画像データを回転補正処理するステップと、
前記回転補正処理された断面画像データに基づいて、ブルズアイマップを作成するステップと、
を有することを特徴とするブルズアイマップ作成方法。
前記補正回転量を算出するステップにおいては、
前記断面画像データにおける前記芯線の位置を極座標として特定し、前記芯線の位置と、予め極座標として決定された所定の位置との角度におけるずれ量を算出し、該ずれ量を前記補正回転量とすることを特徴とする請求項６に記載のブルズアイマップ作成方法。
少なくとも心臓を含む領域の三次元ボリュームデータ中から冠動脈の芯線を抽出する芯線抽出部と、
前記三次元ボリュームデータ中の前記心臓における左心室の心軸を決定する心軸決定部と、
前記三次元ボリュームデータから、前記心軸に直交する前記左心室の断面画像データを作成する断面画像作成部と、
前記芯線抽出部によって抽出された前記芯線と、前記断面画像作成部によって作成された前記断面画像データとに基づいて、前記断面画像データ中の心臓の傾きを補正する為の補正角度を算出する回転量算出部と、
を具備することを特徴とする画像処理装置。
少なくとも心臓を含む領域の三次元ボリュームデータ中から冠動脈の芯線を抽出する芯線抽出部と、
前記三次元ボリュームデータ中の前記心臓における左心室の心軸を決定する心軸決定部と、
前記三次元ボリュームデータから、前記心軸に直交する前記左心室の断面画像データを作成する断面画像作成部と、
前記断面画像作成部によって作成された前記断面画像データに基づいて、ブルズアイマップを作成するブルズアイマップ作成部と、
前記芯線抽出部によって抽出された前記芯線及び前記断面画像作成部によって作成された前記断面画像データに基づいて、前記ブルズアイマップを回転補正処理する際の回転角度を算出する回転角度算出部と、
前記回転角度だけ前記ブルズアイマップを回転させる回転補正処理を行う補正処理部と、
を具備することを特徴とする画像処理装置。