JP2009195561A - Ｘ線ｃｔ装置、画像処理装置および画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】プラーク診断の効率および精度を向上させること。
【解決手段】造影部分抽出部２０３が血管内腔を抽出し、領域拡張部２０４が血管内腔を拡張し、ソフトプラーク部分抽出部２０５が拡張領域からソフトプラーク候補を抽出する。そして、３次元画像作成部２０８がソフトプラーク候補の大きさに基づくカラーでソフトプラーク候補を冠動脈の３次元ＣＴ画像に重ねて表示する。また、曲面ＭＰＲ作成部２０９が、ユーザによって選択されたソフトプラーク候補近傍の血管芯線に沿って曲面ＭＰＲ画像を作成して表示装置１７０に表示する。また、クロスカット画像作成部２１０が、曲面ＭＰＲ画像に沿って、ソフトプラーク候補の中心位置でクロスカット画像を作成して表示装置１７０に表示する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、Ｘ線ＣＴ画像からプラーク領域を特定して表示する技術に関する。

Ｘ線ＣＴ画像を用いた冠動脈の診断では、血管狭窄（閉塞）部分の特定だけでなく狭窄には至っていないソフトプラークの特定が行われる場合がある。すなわち、Ｘ線ＣＴ画像で血管狭窄の部位が見つからない場合、ソフトプラークによる心疾患の可能性があるか否かの診断が行われることがある。ソフトプラークは脆弱であり、破裂すると閉塞または強度狭窄となり、重大な虚血性心疾患を誘発することになるからである。

従来、冠動脈のソフトプラークの診断では、冠動脈の芯線に沿った曲面ＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）画像または血管断面（クロスカット）画像を作成し、ＣＴ値によるカラーマップ（プラークマップ）を作成することによって診断が行われている。なお、ＣＴ値によるカラーマップについては、例えば、非特許文献１に記載されている。

児玉和久監修、「循環器診療・インターベンションのためのＭＤＣＴ 虚血性心疾患から不整脈、大動脈疾患まで」、中山書店、２００７年３月３０日、ＰＰ．２３７−２４１．

しかしながら、プラークマップによる診断では、医師はプラーク診断の候補となる部分を探す場合に、曲面ＭＰＲ画像や血管断面画像を目視で確認しながら行うため、多くの冠動脈分枝を探索するには多くの時間が必要となる。このため、効率良く正確にプラーク診断の候補を探す方法が求められている。

この発明は、上述した従来技術による課題を解消するためになされたものであり、プラーク診断の効率および精度を向上させることができるＸ線ＣＴ装置、画像処理装置および画像処理プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、被検体にＸ線を照射するとともに該被検体を透過したＸ線を検出してＸ線ＣＴ画像を生成するＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線ＣＴ画像から血管内腔を抽出する血管内腔抽出手段と、前記血管内腔抽出手段により抽出された血管内腔を拡張する血管内腔拡張手段と、前記血管内腔拡張手段により拡張された領域のＣＴ値に基づいて該領域内のプラーク領域を特定するプラーク領域特定手段と、前記プラーク領域特定手段により特定されたプラーク領域を表示するプラーク領域表示手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項６記載の本発明は、Ｘ線ＣＴ装置から画像データを取得して画像処理を行う画像処理装置であって、前記画像データを用いて血管内腔を抽出する血管内腔抽出手段と、前記血管内腔抽出手段により抽出された血管内腔を拡張する血管内腔拡張手段と、前記血管内腔拡張手段により拡張された領域のＣＴ値に基づいて該領域内のプラーク領域を特定するプラーク領域特定手段と、前記プラーク領域特定手段により特定されたプラーク領域を表示するプラーク領域表示手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項７記載の本発明は、Ｘ線ＣＴ装置から画像データを取得して画像処理を行う画像処理プログラムであって、前記画像データを用いて血管内腔を抽出する血管内腔抽出手順と、前記血管内腔抽出手順により抽出された血管内腔を拡張する血管内腔拡張手順と、前記血管内腔拡張手順により拡張された領域のＣＴ値に基づいて該領域内のプラーク領域を特定するプラーク領域特定手順と、前記プラーク領域特定手順により特定されたプラーク領域を表示するプラーク領域表示手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。

請求項１、６または７記載の本発明によれば、プラーク診断の効率および精度を向上させることができる。

以下に添付図面を参照して、この発明に係るＸ線ＣＴ装置、画像処理装置および画像処理プログラムの好適な実施例を詳細に説明する。

まず、本実施例に係るＸ線ＣＴ装置が血管壁内部のソフトプラーク候補を特定する方法の概要について説明する。図１は、本実施例に係るＸ線ＣＴ装置が血管壁内部のソフトプラーク候補を特定する方法の概要を説明するための説明図である。

本実施例に係るＸ線ＣＴ装置は、まず、図１（ａ）に示すように、冠動脈の３次元Ｘ線ＣＴ画像から造影部分すなわち血管内腔１を抽出する。血管内腔１の抽出は、例えば閾値を用いて抽出するなど従来の手法を用いて行うことができる。

そして、抽出した血管内腔１を核として少なくとも１ボクセルの領域拡張を行う。領域拡張は、図１（ｂ）に示すように、領域の境界の近傍のボクセルを拡張領域２とする従来の手法を用いて行うことができる。また、拡張するボクセルの数はユーザによる指定が可能となっている。

そして、図１（ｃ）に示すように、拡張領域２からＣＴ値がユーザにより指定された所定の範囲にある領域をソフトプラーク候補３として抽出する。ユーザは、例えば、−４２〜４７ＨＵを所定の範囲として指定する。そして、複数のソフトプラーク候補３を連結ボクセル数が多い順にソートし、連結ボクセル数に基づいたカラーマップを作成する。

そして、作成したカラーマップを用いて、冠動脈の３次元Ｘ線ＣＴ画像に重ねてソフトプラーク候補３をカラー表示する。また、ソフトプラーク領域近傍の血管芯線に沿って曲面ＭＰＲ画像を表示するとともに、曲面ＭＰＲ画像に沿ったソフトプラーク領域の中心位置でのクロスカット画像を表示する。

また、ソフトプラーク候補３の大きさが小さい場合、すなわち、ソフトプラーク候補３の連結ボクセル数がユーザが指定する数より小さい場合には、図１（ｄ）に示すように、血管内腔１をさらに拡張する。そして、図１（ｅ）に示すように、さらに拡張した領域を含めた拡張領域２からＣＴ値がユーザにより指定された所定の範囲にある領域をソフトプラーク候補３として抽出する。抽出したソフトプラーク候補３の大きさが小さい場合には、領域拡張を繰り返す。そして、このような領域拡張をユーザが指定した回数だけ繰り返す。また、領域拡張により新たに得られたソフトプラーク候補３の大きさと領域拡張前の大きさの差異が所定の閾値以下になった場合には、領域拡張を終了する。

このように、本実施例に係るＸ線ＣＴ装置は、血管内腔１の拡張領域２からソフトプラーク候補３を抽出することによって、正確にソフトプラーク候補３を特定することができる。

次に、本実施例に係るＸ線ＣＴ装置の構成について説明する。図２は、本実施例に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す機能ブロック図である。ガントリ１００は、Ｘ線管１０１と、例えば６４列または２５６列といったいわゆる多列型（２次元アレイ型とも言う）のＸ線検出器１０３とを有する。Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０３は、回転軸ＲＡまわりに回転可能に支持された円環状のフレーム１０４に搭載される。Ｘ線検出器１０３は、Ｘ線管１０１に対向する。フレーム１０４は、回転部１０５の駆動により例えば０．４秒／回転の高速で回転される。高電圧発生装置１１０からスリップリング１０２を経由してＸ線管１０１に管電圧が印加され、フィラメント電流が供給される。それによりＸ線管１０１からＸ線が発生される。Ｘ線検出器１０３は、被検体を透過したＸ線を検出する。

一般的にＤＡＳ(Data Acquisition System)と呼ばれているデータ収集回路１０６は、Ｘ線検出器１０３からチャネルごとに出力される信号を電圧信号に変換し、増幅し、さらにディジタル信号に変換する。このデータ（生データ）は非接触データ伝送装置１０７を経由してガントリ１００の外部のコンソール内に収容された前処理装置１２０に送られ、そこで感度補正等の補正処理を受け、再構成処理の直前段階にあるいわゆる投影データとして記憶装置１４０に記憶される。

記憶装置１４０は、再構成処理を行う再構成装置１３０、ユーザが指示などの入力に用いる入力装置１６０、画像等を表示する表示装置１７０、画像処理を行う画像処理装置２００とともに、装置全体を制御するシステムコントローラ１５０にデータ／制御バスを介して接続される。また、記憶装置１４０は、再構成装置１３０により再構成された画像データを記憶する。

画像処理装置２００は、再構成装置１３０により再構成された画像データを用いて３次元画像、曲面ＭＰＲ画像、クロスカット画像などを表示装置１７０に表示する装置である。図３は、画像処理装置２００の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、画像処理装置２００は、画像入力部２０１と、画像データ記憶部２０２と、造影部分抽出部２０３と、領域拡張部２０４と、ソフトプラーク部分抽出部２０５と、領域連結数算出部２０６と、カラーマップ作成部２０７と、３次元画像作成部２０８と、曲面ＭＰＲ作成部２０９と、クロスカット画像作成部２１０と、制御部２１１とを有する。

画像入力部２０１は、再構成装置１３０により再構成された画像データを記憶装置１４０から読み込んで画像データ記憶部２０２に格納する。画像データ記憶部２０２は、画像データ、血管内腔のデータ、拡張領域のデータ、ソフトプラーク候補のデータ、カラーマップのデータなどを記憶する。

造影部分抽出部２０３は、画像データ記憶部２０２に記憶された画像データを用いて造影部分すなわち冠動脈の血管内腔を抽出し、抽出した血管内腔のデータを画像データ記憶部２０２に格納する。領域拡張部２０４は、造影部分抽出部２０３によって抽出された血管内腔をユーザによって指定されたボクセル数だけ拡張し、拡張した領域のデータを画像データ記憶部２０２に格納する。

ソフトプラーク部分抽出部２０５は、領域拡張部２０４により拡張された領域からユーザが指定した範囲のＣＴ値を有する領域をソフトプラーク候補として抽出し、抽出したソフトプラーク候補のデータを画像データ記憶部２０２に格納する。領域連結数算出部２０６は、ソフトプラーク部分抽出部２０５により抽出されたソフトプラーク候補の連結ボクセル数を数え、連結ボクセル数の多い順にソフトプラーク候補をソートする。

カラーマップ作成部２０７は、連結ボクセル数に基づいてソフトプラーク候補のカラーマップを作成し、作成したカラーマップのデータを画像データ記憶部２０２に格納する。３次元画像作成部２０８は、冠動脈の既存のボリュームレンダリング法などを用いた３次元表示画像にソフトプラーク候補のカラーマップを付加して表示装置１７０に表示する。図４は、３次元画像作成部２０８が表示装置１７０に表示する画像の一例を示す図である。同図に示すように、３次元画像作成部２０８は連結ボクセル数が多いソフトプラーク候補３すなわち大きいソフトプラーク候補３ほど濃い色（例えば濃い赤）で表示する。

曲面ＭＰＲ作成部２０９は、３次元画像作成部２０８が表示装置１７０に表示したソフトプラーク候補のうちユーザによって選択されたソフトプラーク候補近傍の血管芯線に沿って曲面ＭＰＲ画像を作成し、表示装置１７０に表示する。クロスカット画像作成部２１０は、曲面ＭＰＲ画像に沿って、ソフトプラーク候補の中心位置でクロスカット画像を作成し、表示装置１７０に表示する。

図５に、表示装置１７０に表示された曲面ＭＰＲ画像およびクロスカット画像の一例を示す。同図に示すように、曲面ＭＰＲ画像およびクロスカット画像にはソフトプラーク候補３が付加表示される。

なお、ここではユーザが選択したソフトプラーク候補に対応する曲面ＭＰＲ画像およびクロスカット画像を表示することとしたが、大きいソフトプラーク候補から順に曲面ＭＰＲ画像およびクロスカット画像を表示するようにすることもできる。

図３に戻って、制御部２１１は、各機能部間での制御の移動やデータの受け渡しを行うことによって画像処理装置を一つの装置として動作させる。例えば、制御部２１１は、ソフトプラーク部分抽出部２０５により抽出されたソフトプラーク候補がユーザにより指定された所定の大きさより大きいか否かを判定する。その結果、大きくない場合には、領域拡張部２０４に再度領域拡張を行い、ソフトプラーク部分抽出部２０５に拡張領域からソフトプラーク候補を再度抽出するように指示する。

そして、制御部２１１は、ソフトプラーク候補の大きさが所定の大きさにならない間は、ユーザにより指定された回数だけ領域拡張とソフトプラーク候補の抽出を繰り返すように制御する。ただし、新たに抽出したソフトプラーク候補の大きさと前回抽出したソフトプラーク候補の大きさの差異が所定の閾値より小さい場合には、ユーザにより指定された回数前に、繰り返しを終了する。

なお、ここでは画像処理装置２００について説明したが、画像処理装置２００が有する機能をソフトウェアによって実現することもできる。すなわち、画像処理装置２００の機能を画像処理プログラムを用いてコンピュータによって実現することもできる。

次に、画像処理装置２００によるソフトプラーク候補特定処理の処理手順について説明する。図６は、画像処理装置２００によるソフトプラーク候補特定処理の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、このソフトプラーク候補特定処理では、画像入力部２０１が記憶装置１４０から画像データを入力して画像データ記憶部２０２に格納する（ステップＳ１）。

そして、造影部分抽出部２０３が画像データ記憶部２０２に記憶された画像データを用いて血管内腔（造影部分）を抽出し（ステップＳ２）、領域拡張部２０４が血管内腔の領域を拡張する（ステップＳ３）。そして、ソフトプラーク部分抽出部２０５が拡張領域からソフトプラーク候補を抽出し（ステップＳ４）、領域連結数算出部２０６がソフトプラーク候補の連結ボクセル数を算出し、連結ボクセル数に基づいてソフトプラーク候補をソートする（ステップＳ５）。

そして、カラーマップ作成部２０７が連結ボクセル数に基づくソフトプラーク候補のカラーマップを作成し（ステップＳ６）、３次元画像作成部２０８が冠動脈の３次元ＣＴ画像にソフトプラーク候補をカラーマップを用いてカラーで付加表示する（ステップＳ７）。

そして、ソフトプラーク候補の大きさ、ユーザが指定した繰り返し回数などに基づいて制御部２１１が領域拡張を繰り返す必要があるか否かを判定し（ステップＳ８）、領域拡張を繰り返す必要がある場合には、ステップＳ３に戻って領域拡張を行う。一方、領域拡張が必要でない場合には、ユーザによって指定されたソフトプラーク候補に対応する曲面ＭＰＲ画像を曲面ＭＰＲ作成部２０９が作成して表示する（ステップＳ９）。また、クロスカット画像作成部２１０がクロスカット画像を作成して表示する（ステップＳ１０）。

上述してきたように、本実施例では、造影部分抽出部２０３が血管内腔を抽出し、領域拡張部２０４が血管内腔を拡張し、ソフトプラーク部分抽出部２０５が拡張領域からソフトプラーク候補を抽出する。そして、３次元画像作成部２０８がソフトプラーク候補の大きさに基づくカラーでソフトプラーク候補を冠動脈の３次元ＣＴ画像に重ねて表示することとしたので、血管壁内部のソフトプラークを精度良く抽出し、ソフトプラークの探索を支援することができる。したがって、ソフトプラーク診断の効率および精度を向上することができる。

また、本実施例では、曲面ＭＰＲ作成部２０９が、ユーザによって選択されたソフトプラーク候補近傍の血管芯線に沿って曲面ＭＰＲ画像を作成して表示装置１７０に表示する。また、クロスカット画像作成部２１０が、曲面ＭＰＲ画像に沿って、ソフトプラーク候補の中心位置でクロスカット画像を作成して表示装置１７０に表示する。したがって、ソフトプラークの診断を支援することができる。

なお、本実施例では、ソフトプラークを特定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば中等度プラーク（６１〜１１２ＨＵ）、石灰化プラーク（１２６Ｈ〜７３６ＨＵ）など他のプラークを特定する場合にも同様に適用することができる。

また、本実施例では、冠動脈の血管壁内部に発生するソフトプラークを特定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の血管壁内部に発生するプラークを特定する場合にも同様に適用することができる。

また、本実施例では、Ｘ線ＣＴ装置がソフトプラーク候補を特定して表示する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｘ線ＣＴ装置からＸ線ＣＴ画像データを取得し、ソフトプラーク候補を特定して表示する画像処理装置にも同様に適用することができる。

以上のように、本発明は、医療画像診断に有用であり、特に、血管壁内部に発生するプラークの診断に適している。

本実施例に係るＸ線ＣＴ装置が血管壁内部のソフトプラーク候補を特定する方法の概要を説明するための説明図である。 本実施例に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す機能ブロック図である。 画像処理装置の構成を示す機能ブロック図である。 ３次元画像作成部が表示装置に表示する画像の一例を示す図である。 表示装置に表示された曲面ＭＰＲ画像およびクロスカット画像の一例を示す図である。 画像処理装置によるソフトプラーク候補特定処理の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 血管内腔
２ 拡張領域
３ ソフトプラーク候補
１００ ガントリ
１０１ Ｘ線管
１０２ スリップリング
１０３ Ｘ線検出器
１０４ フレーム
１０５ 回転部
１０６ データ収集回路（ＤＡＳ）
１０７ 非接触データ伝送装置
１１０ 高電圧発生装置
１２０ 前処理装置
１３０ 再構成装置
１４０ 記憶装置
１５０ システムコントローラ
１６０ 入力装置
１７０ 表示装置
２００ 画像処理装置
２０１ 画像入力部
２０２ 画像データ記憶部
２０３ 造影部分抽出部
２０４ 領域拡張部
２０５ ソフトプラーク部分抽出部
２０６ 領域連結数算出部
２０７ カラーマップ作成部
２０８ ３次元画像作成部
２０９ 曲面ＭＰＲ作成部
２１０ クロスカット画像作成部
２１１ 制御部

Claims (7)

1. 被検体にＸ線を照射するとともに該被検体を透過したＸ線を検出してＸ線ＣＴ画像を生成するＸ線ＣＴ装置であって、
   前記Ｘ線ＣＴ画像から血管内腔を抽出する血管内腔抽出手段と、
   前記血管内腔抽出手段により抽出された血管内腔を拡張する血管内腔拡張手段と、
   前記血管内腔拡張手段により拡張された領域のＣＴ値に基づいて該領域内のプラーク領域を特定するプラーク領域特定手段と、
   前記プラーク領域特定手段により特定されたプラーク領域を表示するプラーク領域表示手段と
   を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記プラーク領域表示手段は、連結したプラーク領域の大きさに基づいてプラーク領域の表示方法を変更することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記プラーク領域特定手段により特定されたプラーク領域近傍の血管芯線に沿って曲面ＭＰＲ画像を表示する曲面ＭＰＲ画像表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記プラーク領域特定手段により特定されたプラーク領域の中心位置で血管断面画像を表示する断面画像表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記血管内腔拡張手段により拡張された血管内腔の拡張をさらに行うか否かを判定し、血管内腔の拡張をさらに行うと判定した場合に、前記血管内腔拡張手段による血管内腔の拡張と前記プラーク領域特定手段によるプラーク領域の特定をさらに行うように制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
6. Ｘ線ＣＴ装置から画像データを取得して画像処理を行う画像処理装置であって、
   前記画像データを用いて血管内腔を抽出する血管内腔抽出手段と、
   前記血管内腔抽出手段により抽出された血管内腔を拡張する血管内腔拡張手段と、
   前記血管内腔拡張手段により拡張された領域のＣＴ値に基づいて該領域内のプラーク領域を特定するプラーク領域特定手段と、
   前記プラーク領域特定手段により特定されたプラーク領域を表示するプラーク領域表示手段と
   を備えたことを特徴とする画像処理装置。
7. Ｘ線ＣＴ装置から画像データを取得して画像処理を行う画像処理プログラムであって、
   前記画像データを用いて血管内腔を抽出する血管内腔抽出手順と、
   前記血管内腔抽出手順により抽出された血管内腔を拡張する血管内腔拡張手順と、
   前記血管内腔拡張手順により拡張された領域のＣＴ値に基づいて該領域内のプラーク領域を特定するプラーク領域特定手順と、
   前記プラーク領域特定手順により特定されたプラーク領域を表示するプラーク領域表示手順と
   をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。

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