JP2009268522A - 医療用画像処理装置、画像処理方法及びｘ線診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な画像を必要なタイミングで表示する医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線診断装置１は、被検体の撮影画像データに基づいて特定の処理方法で被検体の先行画像を構成する先行構成手段２５と、前記先行構成手段とは異なる処理方法で前記被検体の後行画像を構成する後行構成手段２５と、前記先行構成手段２５で構成した先行画像を表示した後に前記後行構成手段２５で構成した後行画像を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１０

Description

本発明は医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置に係り、例えば複数の被検体の撮影画像データから構成した画像を表示するものに関する。

従来より、血管内治療（インターベンション治療）という治療方法が知られている。この治療方法は、血管内にガイドワイヤ（以下、ワイヤと記載する）やカテーテルといったデバイスを挿入して進め、そのデバイスで患部（関心領域）を治療することにより、低侵襲にて治療効果が得られることから、近年急速に拡大している治療法である。このような血管治療法等の際に、用いられるＸ線システムとして、リアルタイムで被検体の血管等の二次元画像を表示する技術が提供されている（例えば、特許文献１参照）。このようなＸ線画像診断システムを用いて、二次元の投影画像を参照しながら血管内にカテーテル又はガイドワイヤ等のデバイスを挿入し、治療を行う手技がある。

近年、Ｘ線源と検出器を被験者のまわりに回転させて多方向から撮影した異なる撮影方向からの複数のＸ線撮影画像から、３次元画像データを再構成する技術として、多種の手法が検討されている。

このような手法としては、例えば２方向の２次元撮影画像から３次元の画像データを再構成するＣｏｒｏｎａｒｙＴｒｅｅと呼ばれる手法がある。このＣｏｒｏｎａｒｙＴｒｅｅでは、簡易に立体構築ができるという利点がある。

また、心臓等の動きのある被検体を対象として、心位相の一致する多方向の２次元画像から３次元再構成するＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ等の手法がある。この手法によれば心臓が動いていないとみなすことにより心臓の動きによる画像のぼけ（ぼやけ）を低減できる。

さらに、心臓の動きを補正して再構成するＭｏｔｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ＶＣＴ手法も知られている。この手法によると、動き補正された心臓部位が精度よく再構成される。

Ｌｏｗ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｉｍａｇｉｎｇという手法は、非常に多くの方向の投影画像を用いて再構成することにより、ＣＴ値の低い（低濃度である）オブジェクトを可視化しようとする試みである。例えば一般に血管だけの再構成であれば１００方向もあれば再構成できるが、ＬＣＩでは４００〜８００方向を用いることにより、血管からの血液が漏れているようすまでを可視化することができる。
ＵＳＰ６５０１８４８ ＵＳＰ６０４７０８０

しかしながら上記技術には以下のような問題がある。上記再構成処理において、少ない方向からの再構成や、補正をしない再構成では、画像の精度が低く、複雑な手技を正確に行うことが困難な場合がある。一方で、画像の精度を上げるための補正処理や、多数の画像を用いた再構成処理は、処理時間が長く、オペレーターのワークフローを妨げる原因となる。そこで、必要な画像を必要なタイミングで表示することが求められている。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、必要な画像を必要なタイミングで表示する医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る医療用画像処理装置は、被検体の撮影画像データに基づいて特定の処理方法で被検体の先行画像を構成する先行構成手段と、前記先行構成手段とは異なる処理方法で前記被検体の後行画像を構成する後行構成手段と、前記先行構成手段で構成した先行画像を表示した後に前記後行構成手段で構成した後行画像を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の一形態に係る画像処理方法は、被検体の撮影画像データに基づいて特定の処理方法で被検体の先行画像を構成し、前記特定の処理方法とは異なる処理方法で前記被検体の後行画像を構成し、先行画像を表示した後に後行画像を表示することを特徴とする。

本発明の一形態に係るＸ線診断装置は、被検体に対してＸ線の照射と検出を行ない被検体の撮影画像を得る撮影手段と、被検体の撮影画像に基づいて前記被検体の先行画像を構成する先行構成手段と、先行構成手段とは異なる処理方法で前記被検体の後行画像を構成する後行構成手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ワークフローを妨げず、必要な画像を必要なタイミングで表示する医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置を提供するが可能となる。

［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の実施例による医療用画像処理装置及びＸ線診断装置を図１及び図２を参照して説明する。なお、ここでは、医療用画像処理装置はＸ線診断装置に組み込まれるものとして説明するが、もちろん単独で構成可能である。また、医療用画像処理装置の機能をコンピュータに実現させるためのプログラムとして構成可能であり、またそれを記憶したコンピュータで読み取り可能な記憶媒体として提供され得る。またこの実施形態においては対象となる被検体は、心臓周辺部位を例にとって述べるが、もちろんこれに限定されるものではなく、心臓血管以外の臓器や、ステントなど体内に挿入するデバイスでも三次元画像処理が可能である。

図１は本実施例に係るＸ線診断装置１を示している。Ｘ線診断装置１はＸ線撮影装置１０と、Ｘ線撮影装置１０で取得した撮影画像データ４２を再構成するための医療用画像処理装置２０とを備える。

図２に示すＸ線撮影装置１０は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを備えている。Ｘ線管１１は例えば床置き型のスタンド１４に回転自在に支持されるＣアーム１３の一端に取り付けられ、Ｘ線検出器１２はＣアーム１３の他端に取り付けられる。一端側には、さらに、Ｘ線管１１の電極間に印加するための高電圧を発生する高電圧発生部１５が設けられている。Ｘ線管１１は高電圧の印加を受けてＸ線を発生する。

Ｘ線検出器１２は、典型的には、入射Ｘ線を直接的又は間接的に電荷に変換する複数の検出素子（画素）が２次元状に配列されてなる固体平面検出器である。Ｘ線検出器１２は、寝台１６上に載置された被検体Ｐを挟んでＸ線管１１に対向する。Ｃアーム１３が回転しながら撮影を繰り返すことで、三次元画像データ再構成に必要な多方向の撮影画像データ４２（Ｘ線投影画像データ）を取得することができる
Ｃアーム１３の回転、高電圧発生部１５からＸ線管１１への高電圧の印加、及びＸ線検出器１２の信号読み出しは制御部２１により制御され、それにより撮影動作が実行され、撮影画像（投影画像）のデータが発生される。

Ｃアーム１３の回転、高電圧発生部１５からＸ線管１１への高電圧の印加、及びＸ線検出器１２の信号読み出しは制御部２１により制御され、それにより撮影動作が実行され、撮影画像データ４２が発生される。

また、撮影画像データ４２を表示するためのモニタ２２ａで構成される表示部２２、被検体情報や各種コマンド信号の入力、Ｘ線照射条件や撮影条件の設定、心拍時相の選択、画像表示モードの選択、特徴点の入力等を行なう入力デバイスで構成される入力部２３が設けられている。

さらに、撮影された画像や生成された画像データや心位相のデータ等の付帯情報及び各制御に必要な各種情報を記憶するための記憶部２４と、記憶部２４に記憶された多方向の撮影画像データ４２から三次元画像データを再構成するための画像再構成部２５が設けられる。画像再構成部２５は先行画像再構成手段及び後行画像再構成手段として機能する。

画像再構成部２５は、Ｃｏｒｏｎａｒｙ ｔｒｅｅ手法、ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法、Ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ＶＣＴ手法等の各種手法を用いて画像を再構成する。

さらに、呼吸や心拍動等に起因する多方向の撮影画像データ４２間での画像座標系における被検体像の位置ずれを補正するためのシステムとして、心電図解析部３１、特徴点指定画像選択部３２、特徴点指定支援部３３、特徴点三次元座標計算部３４、特徴点投影処理部３５、特徴点抽出部（トラッキング部）３６、位置ズレ計算部３７、動き補正部３８、が設けられている。上述した各部は、制御部２１によって統括して制御される。

心電図解析部３１は、被検体Ｐに装着された心電計（不図示）で得られる心電図４１から撮影画像データ４２を撮影した時の心位相を同定する。心位相とはＲ波とＲ波の間隔における各時点を表し、通常は百分率で表す。各々の撮影画像データ４２には撮影時の心位相のデータが関連付けられる。

特徴点指定画像選択部３２は、画像記憶部に記憶された多方向の撮影画像データ４２から同じ心位相に対応する少なくとも２フレームの撮影画像データ４２（キー画像データ４２ａ）を選択する。初期的条件のもとでは、例えば拡張末期に取得された５フレームの撮影画像データ４２が、キー画像データ４２ａとして、選択される。

特徴点三次元座標計算部３４は、複数のキー画像データ４２ａについて、表示画像上において指定された複数の特徴点４３ａの２次元座標と、各々の撮影方向とに基づいて、幾何学的計算により特徴点４３ａの三次元座標（三次元位置）を計算する。特徴点投影処理部は、計算された特徴点４３ａの三次元座標と、キー画像データ以外の残りの画像データ（ノンキー画像データ）４２ｂの撮影方向とに基づいて、ノンキー画像データ４２ｂ各々に投影される特徴点４３ｂの２次元座標を計算する。特徴点トラッキング部は、ノンキー画像データ４２ｂ各々から特徴点４３ｂを抽出する。位置ズレ計算部３７は、特徴点投影処理部により計算された特徴点４３ａの２次元座標に対する、特徴点抽出部によりノンキー画像データ４２ｂから抽出した特徴点４３ｂの２次元座標の位置ズレをノンキー画像データ４２ｂ毎に計算する。動き補正部は、位置ズレ計算部で計算された位置ズレに従って、ノンキー画像データ４２ｂの位置を補正する。キー画像データ４２ａと、位置補正されたノンキー画像データ４２ｂとに基づいて、第２の三次元画像データ５２が再構成される。

撮影装置で得られた複数の撮影画像データ４２から三次元画像データを再構成する手法の例を説明する。

図３及び図４に示すＣｏｒｏｎａｒｙ ｔｒｅｅ手法は、心臓血管立体表示であり、２方向から造影された血管を撮影し、撮影データからＥｐｉｐｏｌａｒ幾何理論を用いて立体構築を実現したものである。

図３のフロー図に示すように、まず、２方向から被検体Ｐの対象範囲の撮影を行い（ＳＴ１０１）、二つの動画を取得し（ＳＴ１０２）、２フレームの画像を選択する（ＳＴ１０３）。得られた２フレームの投影画像上で対応点をマニュアルで指定し（ＳＴ１０４）、Ｅｐｉｐｏｌａｒ幾何の理論により、血管を立体構築（ＳＴ１０５）する。

図４を用いて説明すると、点Ａに投影されるｏｂｊｅｃｔは、三次元空間内では線Ｂのどこかに存在するが、特定できない。一方、異なる方向から撮影した投影画像をＦｒｏｎｔａｌ画像とすると、線Ｂは線Ｃのように投影されることから、ｏｂｊｅｃｔは線Ｃ上のどこかに投影されていることになる。Ｆｒｏｎｔａｌ面でユーザが対応点を指定すると、そのｏｂｊｅｃｔの三次元空間内の位置が定まる。すなわち、三次元位置を特定するには、ｌａｔｅｒａｌ画像上とＦｒｏｎｔａｌ画像上での対応点座標を指定することが必要となる。

このＣｏｒｏｎａｒｙ ｔｒｅｅ手法は、２次元投影画像から簡易に立体構築ができるという利点がある。なお、上記のように２方向で構成する場合は仮定される血管断面は楕円となるが、２方向からのみならず多方向画像を用いても構成可能である。多方向の場合はより次元の高い血管断面が仮定可能になる。

ＶＣＴ手法は、図５に示すように、被検体Ｐの周りでＸ線管１１と検出器１２を回転して撮影した複数枚（複数フレーム、複数方向）の撮影画像データ４２を用いて再構成する手法である。具体的には、例えば４秒間かけて２００方向から２００枚の撮影画像データ４２を撮影し、その約２００枚からＦｅｌｄｋａｍｐ法などの再構成手法を用いて再構成処理を行い、三次元画像データを得る。この処理方法は主に静止臓器に対して用いられている。

ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法は、上記ＶＣＴ手法と同様に図５に示すように被検体Ｐの周りにＸ線管１１と検出器１２を回転して撮影した複数枚（複数フレーム、複数方向）の撮影画像データ４２のうち、図６に示す被検体の心電図４１における心位相がほぼ一致するフレーム４２ａのみを使用して再構成する手法である。すなわち、この心位相における画像が特定の動作状態における画像となる。

具体的には例えば、５秒間かけて２００方向から２００枚を撮影し、その間に心臓が３心拍したとする。１心拍のうちほぼ同じ心位相（特定の動作状態）とみなしてよいのを約２割とすると、約４０枚の撮影画像データ４２が選択でき、約４０枚の撮影画像データ４２から再構成画像を得る。

本手法によると、ＣｏｒｏｎａｒｙＴｒｅｅより多い枚数から再構成するため、画質は向上する。一方で、略同一心位相のフレームを使っているため、若干の心臓動きボケの影響が含まれてしまい、心臓血管がぼける。さらに再構成は一部フレームが存在しない再構成（歯抜け再構成）となるため、アーチファクトが発生する。

ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｐａｓｓ）は、ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法と同様に図５に示すように被検体Ｐの周りにＸ線管１１と検出器１２を回転させて撮影を行い、同一心位相のフレームの撮影画像データ４２を用いるものであるが、ここでは図７に示すように複数回回動させて撮影を行い、それらを組みあせて、再構成することにより、歯抜け再構成の影響を低減する手法である。詳細は後述する。

この手法で構成された画像は、ＣｏｒｏｎａｒｙＴｒｅｅや単純ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴより多い枚数から再構成するため、画質は向上する。しかし略同一心位相のフレームを使っているため、若干の心臓動きボケの影響が含まれてしまい、動きを伴う心臓血管がぼける画像となる。

Ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ＶＣＴ手法は、観察対象領域の動きを補正する方法である。一般に、２Ｄ画像で補正してから再構成する手法と、再構成後に３Ｄで動き補正する手法が知られている。詳細は後述の第２再構成処理で説明する。本手法によると、全方向画像から再構成するため画質は最も良い。一方、動き補正処理を要するため、処理時間は長い。さらに、心臓はねじれるような運動をするため、心臓のある部分ではうまく動き補正できたとしても、他の部分にはうまく補正することが困難となる。この手法で得られる第２の三次元画像データ５２は、観察対象の領域は画質が良いものの、周囲の画質は劣化する画像となる。

Ｌｏｗ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｉｍａｇｉｎｇ手法は、非常に多くの方向の投影画像を用いて再構成することにより、ＣＴ値の低い（低濃度である）オブジェクトを可視化しようとする試みである。例えば一般に血管だけの再構成であれば１００方向もあれば再構成できるが、ＬＣＩでは４００〜８００方向を用いることにより、血管からの血液が漏れている様子までを可視化することができる。

図８には本実施例において全体的な動作概要を示している。図９及び図１０には本実施形態にかかる制御部２１の制御に基づく医療用画像処理装置の一連の処理手順を流れ図で示している。

まず、ＳＴ１（ステップ１）において、制御部の制御のもとで撮影装置が作動し、Ｘ線投影画像である撮影画像データ４２を収集する。すなわち、図５に示すようにＣアーム１３が連続的に回転し、その間に撮影が繰り返される。例えば、Ｃアーム１３は５０度／秒の速度で回転される。それにより撮影方向の異なる複数の撮影画像データ４２のデータが収集される。例えばＣアーム１３が４秒間に２００度回転する間に２００フレームの２次元の撮影画像データ４２を収集する。

収集された撮影画像データ４２のデータに、撮影方向のデータ等の付帯情報が関連付けられて記憶部に記憶され保存される（ＳＴ２）。

なお、ここでいう２次元の撮影画像データ４２とは、収集したデータ、もしくは収集後に加工されたデータ、これらの２次元画像データが複数方向（複数枚）（複数フレーム）集まったものを含む意味で用いている。また、第１、第２の三次元画像データ５１，５２は、表示される画像を作成する元になる仮想三次元画像として図示および説明する。また、撮影画像データ４２、第１、第２の三次元画像データ５１，５２、を元にした三次元あるいは２次元の画像について、撮影画像Ｍ４２、第１画像Ｍ５１，第２画像Ｍ５２，として示す。

被検体Ｐの対象範囲の撮影が終了した時点で、二つの撮影画像４２から、Ｃｏｒｏｎａｒｙ ｔｒｅｅ手法により第１の三次元画像データ５１を再構成する。ここでは、まず、第１の三次元画像データ５１の再構成処理においては、得られた撮影画像４２を指定入力用の表示画面に表示し、表示された投影画像上において対応点がマニュアルで指定される（ＳＴ３）。指定された対応点に基づき、Ｅｐｉｐｏｌａｒ幾何の理論により、血管を立体構築する（ＳＴ４）。この第１の三次元画像データ５１の再構成には、約５〜１０秒の時間を要する。続いて、再構成された第１の三次元画像データ５１に対応する第１画像Ｍ５１を表示部２２のモニタ２２ａに表示する（ＳＴ５）。したがって、処理開始から１０秒程度で、第１画像Ｍ５１がモニタ２２ａに表示されることとなる。第１の三次元画像データ５１は、記憶部に記憶され保存される（ＳＴ６）。

次に、第２画像Ｍ５２の再構成手順を説明する。ＳＴ１の処理において収集された２００フレームの撮影画像データ４２の中から、図６に示すように、被検体の心電図４１における心位相がほぼ一致するフレームを選択する（ＳＴ１１）。

図１２に示すように、選択された数フレームのキー画像データ４２ａが入力順番に１フレームずつ表示され、操作者による入力デバイス５の指定操作に従って各キー画像上で特徴点４３が指定される（ＳＴ１２）。

特徴点４３としては、解剖学上（形態上）で比較的識別容易な例えば血管分岐部、狭窄部、ステントのマーカーが採用される。

全てのキー画像データ４２ａについて特徴点４３の指定が完了すると、特徴点三次元座標計算部３４により特徴点４３の三次元座標が計算される（ＳＴ１３）。計算された特徴点の三次元座標と、キー画像データ４２ａ以外の残りのノンキー画像データ４２ｂの撮影方向とに基づいて、再投影処理により、特徴点４３が投影されるノンキー画像データ４２ｂ上での特徴点４３ｂの２次元座標が計算される（ＳＴ１４）。

続いて、複数のノンキー画像データ４２ｂにて特徴点が抽出される（ＳＴ１５）。抽出された特徴点の２次元座標を、実際上の特徴点の２次元座標と称して、上記計算の特徴点の２次元座標と区別する。抽出処理としては、画像に映っている被検体像はフレーム間でほんの少ししか移動しない状況において、特徴点として第Ｎフレーム目の画像において例えば３１×３１程度の小さな領域を設定した場合、隣接する第（Ｎ＋１）フレーム目のノンキー画像データにおいて最も形態類似した領域を探すことであり、これを逐次繰りかえすことにより、最初に設定した小領域の特徴点の移動軌跡を得ることができる（トラッキング）。類似度の計算方法としては、Ｓｕｍ ｏｆ ｓｑｕａｒｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ、 Ｓｕｍ ｏｆ ｓｑｕａｒｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ、相互相関法、Ｍｕｔｕａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎなどの周知の計算方法を任意に採用すればよい。

位置ズレ計算部３７では、計算の特徴点の２次元座標に対する実際上の特徴点の２次元座標の位置ズレが動き補正関数として計算される（ＳＴ１６）。計算された位置ズレに従ってノンキー画像データを位置補正し（ＳＴ１７）、補正したノンキー画像データとキー画像データとに基づいて第２の三次元画像データ５２が再構成される（ＳＴ１８）。なお、この第２の三次元画像データ５２の再構成には、１〜２分の時間を要する。第２の三次元画像データ５２の再構成が終了したら、表示部において、この生成された第２の三次元画像データ５２に対応する第２画像Ｍ５２を表示する（ＳＴ１９）。この第２の三次元画像データ５２は記憶部に記憶され保存される（ＳＴ２０）。図１３に、第２の３次元画像データ５２の第２画像Ｍ５２の表示例を示す。

ＳＴ１９においては、例えば、ＳＴ５において表示されていた第１画像Ｍ５１に切り替えて第２画像Ｍ５２を同一ウィンドウに表示する。すなわち、本実施形態においては第１画像Ｍ５１が先行画像となり、第２画像Ｍ５２が後行画像となる。なお、第２画像Ｍ５２を表示する際には、切替の時点で表示されている第１画像Ｍ５１と同じ角度で同じ大きさで表示する。第１画像Ｍ５１がＳｕｒｆａｃｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ表示されているときは、第２画像Ｍ５２もＳｕｒｆａｃｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ表示とする。すなわち同じ表示方法とする。

本実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置によれば、以下のような効果が得られる。すなわち、１回の撮像後、オペレーターはすぐに画像観察でき、かつ時間経過とともに画質が良くなった画像観察ができる。使い方として例えば、すぐに表示される画像で次の観察方向（ｗｏｒｋｉｎｇ ａｎｇｌｅ）の選択を開始し、選択している途中に高画質の画像が表示されるので、そのまま長さや直径の計測をおこなうという使い方ができる。結果として、全体の手技時間を短縮することができる。

特に心臓血管のインターベンション治療時の画像観察において利用されると、手技時間を早くする効果を生む。すなわち通常、作業開始後早い段階においては、カテーテル挿入から患部（関心領域）へのアクセスまでは広い範囲の全体的な位置関係を見る必要があるとともに、作業開始後所定時間が経過し、カテーテル等のデバイスが患部に到達した後には、該当箇所のより詳細な様子を知る必要がある。たとえば詳細な画像は処理速完了が遅いが、デバイスが心臓近傍、狭窄部位近傍に到達したときに、詳細な画像を得ることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置について図１４乃至図１７を参照して説明する。なお、本実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置において、表示される画像として多方向からのＣｏｒｏｎａｒｙＴｒｅｅ手法と、ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法で再構成した画像を含むこと以外は、上記第１実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置と同様であるため説明を省略する。

本実施形態では、図１４乃至図１６に示されるように、２方向からのＣｏｒｏｎａｒｙＴｒｅｅ手法で再構成する第１の三次元画像データ５１と、Ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ＶＣＴ手法で再構成する第２の三次元画像データ５２の他に、６方向からのＣｏｒｏｎａｒｙＴｒｅｅ手法により、第１の三次元画像データ５１の次に第３の三次元画像データ５３を再構成して表示するとともに、第２の三次元画像データ５２の再構成の途中で得られるＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法による第４画像Ｍ５４を再構成して表示することを特徴とする。

ここでは、ＳＴ１における撮影およびＳＴ２における２フレームでの指定が終了するとすぐに第１の三次元画像データ５１の再構成エンジンが始動し、再構成および表示処理を行う。この２フレーム指定と第１の三次元画像データ５１の再構成は２０秒以内に終了可能である。なお、この時点でも特徴点指定が完了していない場合は、特徴点指定を続行させる。

一方、２方向におけるフレームの指定の後に続いて他の４方向からのフレームにおいて特徴点を指定する（ＳＴ２１）。指定が終了するとすぐに第３の三次元画像データ５３の再構成エンジンがスタートして、６方向からのよって第３の三次元画像データ５３を再構成する（ＳＴ２２）。ＳＴ２２において、指定された計６フレームの投影画像上で対応点をマニュアルで指定し、Ｅｐｉｐｏｌａｒ幾何の理論により、血管を立体構築する。第３の三次元画像データ５３の再構成が終了した時点で、図１７に示す第３の三次元画像データ５３に対応する第３画像Ｍ５３をモニタ２２ａに表示する（ＳＴ２３）。

一方、ＳＴ１１において、特徴点指定画像選択部３２により、２００フレームの撮影画像の中から同じ心位相の数フレームのキー画像データ４２ａを選択した後、これら数フレームのキー画像データ４２ａから、第４の三次元画像データ５４を再構成する（ＳＴ２４）。再構成が終了したらこの第３の三次元画像データ５３に対応する第４画像Ｍ５４（図１８に示す）を表示する（ＳＴ２５）。たとえば、２００度方向から回転撮像すると、直ちに第３の三次元画像データ５３再構成の再構成エンジンが始動し再構成処理が行われる。ここでは、たとえば約４０枚の画像を用いて再構成され、１分以内に終了する。第３の三次元画像データ５３が再構成されるとすぐに第３の三次元画像データ５３が表示部において表示される。

一方で、この第３の三次元画像データ５３の再構成と並行して第２の三次元画像データ５２の再構成処理が行われ、第２画像Ｍ５２の再構成が終了したらモニタ２２ａの表示を切り替えて第２画像Ｍ５２を表示する。

すなわち、この実施形態では、最初に２方向からのＣｏｒｏｎａｒｙＴｒｅｅ手法による第１の三次元画像データ５１が表示され、次に、６方向からのＣｏｒｏｎａｒｙＴｒｅｅ手法による第３の三次元画像データ５３が表示され、さらに、ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法による第４画像Ｍ５４が表示され、最後にＭｏｔｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ＶＣＴ手法による第２の三次元画像データ５２が表示される。なお、画像が再構成され次第表示部２２のモニタ２２ａが切り替わって構成された画像が順番に表示される。

なお、この第１乃至第４画像Ｍ５４において、先行して表示されるものが先行画像となり後に表示されるものが後行画像となる。すなわち、上記第１実施形態と同様に第１画像Ｍ５１は先行画像、第２画像Ｍ５２は後行画像であるが、第２画像Ｍ５２については、第１画像Ｍ５１に対しては後行画像となる。一方、第３画像Ｍ５３および第４画像Ｍ５４に先立って再構成処理および表示がされるため、これらとの関係においては先行画像となる。第３画像Ｍ５３についても同様に、第１および第２画像Ｍ５２との関係においては後行画像となるが、第４画像Ｍ５４との関係では先行画像となる。

本実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置においても上記第１実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置と同様の効果を得られる。

さらに、少数の画像から再構成した第１の三次元画像データ５１、多数の撮影画像から再構成した第３の三次元画像データ５３、動き補正をしない第４画像Ｍ５４、動き補正をした第２の三次元画像データ５２を順番に表示することにより、オペレータの作業を妨げることなく手技のタイミングに適した画像を提供できる。すなわち、心臓の血管が患部である場合に、まず早い時期に精度が低い画像を表示し、患部に近づくにつれて精度の高い画像を得ることができる。さらに、心臓の周辺の動かない臓器をくっきりと表示した後に、心臓等の動く臓器をくっきりと表示することにより、患部が心臓である場合に特にカテーテルの位置や手技に対応した表示をすることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置について図１９及び図２０を参照して説明する。なお、本実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置において、第１および第２の三次元画像データ５２に代えて、第５の三次元画像データ５５および第６の三次元画像データ５６を再構成し、第５画像Ｍ５５及び第６画像Ｍ５６表示すること以外は、上記第１実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置と同様であるため説明を省略する。

本実施形態では、図１９、図２０に示されるように、本実施形態においては、先行画像として、単純ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法により比較的少数ここでは４０枚の撮影画像から再構成した第５画像Ｍ５５を用い、後行画像としてＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｐａｓｓ）手法により多数の撮影画像から再構成した第６画像Ｍ５６を用いることを特徴とする。

上述したように、１回の撮像から単純ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法により再構成した場合は歯抜け再構成となるため、再構成画像にアーチファクトが発生する。このため、複数回撮像するＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｐａｓｓ）を後行画像として用いた。

ここでは、一回目の収集が終了すると（ＳＴ１）、すぐに収集された一回分の枚数（例えばここでは４０枚）の撮影画像データ４２から、第５の三次元画像データ５５を再構成し（ＳＴ３１）、再構成された第５の三次元画像データ５５に対応する第５画像Ｍ５５をすぐに表示する（ＳＴ３２）。この第５画像Ｍ５５の再構成処理と並行して２回目、３回目の収集が行われる（ＳＴ３３）。ついで、複数回（ここでは３回）の収集が終わると、収集された多数（例えば１２０枚）の画像から、第６の三次元画像データ５６を再構成し（ＳＴ３４）、第６の三次元画像データ５６に対応する第６画像Ｍ５６を表示する（ＳＴ３５）。

本実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置においても上記第１実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置と同様の効果を得られる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置について図２１を参照して説明する。なお、本実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置において、第１および第２の三次元画像データ５２に代えて、第７画像Ｍ５７および第８画像Ｍ５８を再構成し、表示すること以外は、上記第１実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置と同様であるため説明を省略する。

本実施形態では、図２１に示されるように、本実施形態においては、先行画像として、ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法により１００枚の撮影画像から再構成した第７画像Ｍ５７を用い、後行画像としてＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法により多数、ここでは４００〜８００枚の撮影画像から再構成した第８画像Ｍ５８を用いることを特徴とする。

上述したように、Ｌｏｗ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｉｍａｇｉｎｇ手法は、非常に多くの方向の投影画像を用いて再構成することにより、ＣＴ値の低い（低濃度である）オブジェクトを可視化できる。ＬＣＩでは４００〜８００方向を用いることにより、血管からの血液が漏れている様子までを可視化することができる。

ここでは、画像の収集（ＳＴ１）が終了すると、１００枚の撮影画像から、上記同様に、ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法により第７の三次元画像データ５７を再構成し（ＳＴ４１）、これに対応する第７画像Ｍ５７を表示する（ＳＴ４２）。この手法には、１分程度の時間を要する。一方で、４００〜８００枚の撮影画像を用いて、第８の三次元画像データ５８を再構成し（ＳＴ４３）、これに対応する第８画像Ｍ５８を表示する（ＳＴ４４）。

本実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置においても上記第１実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置と同様の効果を得られる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置について図２２を参照して説明する。なお、本実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置において、第８画像Ｍ５８補正処理を施すこと以外は、上記第４実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置と同様であるため説明を省略する。

本実施形態では、図２２に示されるように、本実施形態においては、先行画像として、ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法により１００枚の撮影画像から再構成した第６画像Ｍ５６を用い、後行画像としてＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法により多数の、ここでは４００〜８００枚の撮影画像から再構成した第８画像Ｍ５８を用いることを特徴とする。ここでは第８の三次元画像データ５８を再構成する際に、ｂｅａｍ ｈａｒｄｉｎｇ補正処理がなされる。

ここでは、画像の収集（ＳＴ１）が終了すると、１００枚の撮影画像４２から、上記と同様に、ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法により第７画像を再構成し（ＳＴ４１）、これを表示する（ＳＴ４２）。この手法には、１分程度の時間を要する。一方で、４００〜８００枚の撮影画像を用いて、ｂｅａｍ ｈａｒｄｉｎｇ補正処理をし（ＳＴ５１）、この補正処理後の撮影画像から、第８の三次元画像データ５８を再構成する（ＳＴ４３）。この手法には、３分程度の時間を要する。この第８画像の三次元データ５８を再構成している間には、第７画像Ｍ５７が表示されている。第８の三次元画像データ５８が構成されたら、これに対応する第８画像Ｍ５８をモニタ２２ａに表示する（ＳＴ４４）。

すなわち、この実施形態では、まずは補正（ｂｅａｍ ｈａｒｄｉｎｇ）なしで再構成した血管の画像を表示し、ユーザーが血管を観察している間にバックグラウンドで残りの画像を補正と再構成し、再構成できたら更新して表示することにより今度は血管からの血液の漏れを観察できる。

本実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置においても上記第１実施形態にかかる医療用画像処理装置、画像処理方法及びＸ線診断装置と同様の効果を得られる。

したがって、オペレータの手技の流れに合致するため、必要な画像を必要なタイミングで表示することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。変形例として、例えば以下の実施形態がある。

もちろん、表示方法も上記実施形態に限られるものではない。例えば複数の画像を多ウィンドウまたは同一ウィンドウにおいて並列して表示し、あるいはしてもよい。すなわち、例えば第１画像Ｍ５１を表示中に第２画像Ｍ５２の再構成処理が終了したら、表示されている第１画像Ｍ５１に並べて第２画像Ｍ５２を表示する。この形態であってもワークフローを妨げず、適切な画像を提供するという効果が得られる。

なお、複数の画像を並列して表示する際には、複数の表示画像の観察角度を合わせる（同一方向から観察した画像とする）ことや、一方の画像を進めると（回転させると）他方の表示画像も回転することとして動作を連携させることも可能である。

たとえば、後行画像表示した後に、再度先行画像の表示に戻るようにユーザが操作できるボタンなどのインターフェイスを備えていてもよい。

また上述した実施形態では、動く臓器として心臓血管を動かない臓器として骨と大動脈を例にとって述べたがこれに限定されるものではない。また、被検体の心拍情報を得るためにＥＣＧ信号の収集を行なったが、例えば左室容積変化曲線など他の生体情報であってもよい。

一方、特定の動作状態として、拡張末期の画像を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば収縮末期であってもよい。

更に、上記の実施例では、撮影系を回動させながら所定間隔でＸ線撮影を行なって得られた投影データの中から拡張末期に得られた投影データを選択して再構成処理したが、所定心拍時相（拡張末期）においてのみＸ線撮影を行なうこととしてもよい。この場合被検体に対するＸ線の被曝量が減少する利点を有している。

第１の三次元画像データ５１と第２の三次元画像データ５２を得る再構成の手法は、一方を動き補正を用いる手法とし、他方を動き補正をしない手法としたが、これに限られるものではなく、第１の三次元画像データ５１のいずれかが他方よりも分解能が高い画像を用いることとしてもよい。たとえば、第１の三次元画像データ５１は８ｂｉｔ画像とし、第２の三次元画像データ５２は８ｂｉｔ以上の画像であることを特徴とする手法を用いてもよい。

上述の実施例では表示画像Ｍ５４は、再構成によって得られた第３の三次元画像データ５３を、ボリュームデータをボリュームレンダリング処理した三次元画像データや、ＭＩＰ画像データあるいはＭＰＲ画像データなどの２次元画像データを生成する場合について述べたが、これらに限定されない。

さらに、上記実施形態においては、第１の三次元画像データ５１表示中に第２の三次元画像データ５２が再構成されたら自動的に第２の三次元画像データ５２に切り替わる場合について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、後からできたＣｏｒｏｎａｒｙＴｒｅｅは表示可能であることをユーザーに通知する手段を備え、第１画像Ｍ５１を表示中に第二の画像が再構成された時点で、ユーザに、更新可能であることを通知することとしてもよい。例えば、表示画面にメッセージ等で通知し、ボタン等のインターフェイスを用いてユーザが入力すると第二画像Ｍ52を表示することとする。また、第２の三次元画像データ５２再構成が終了した際に第１の三次元画像データ５１を操作していた場合にのみこのユーザへの通知及びユーザの入力をすることとしてもよい。

第１画像Ｍ５１と第２画像Ｍ５２は別Ｗｉｎｄｏｗに並べて表示する機能を有してもよい。

再構成処理は、複数の演算手段（ＣＰＵなど）を備えるコンピューターを用いて並列処理させてもよい。複数のコンピューターを用いても良い。

複数の補正処理が必要な場合における第１の補正をした画像を先行画像とし、第２の補正をした画像を後行画像としてもよい。すなわち、第一の補正が終わりしだい画像表示をし、次に第一と第二の補正が終わりしだい画像表示をするようにしてもよい。

本実施例の他、動き補正しないで全フレームから再構成した画像を表示しても良い。

さらに各手順の順番や位置づけについても、上記各実施形態に限定されるものではない。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１実施形態にかかるＸ線診断装置の構成を示すブロック図。 同実施形態にかかるＸ線撮影装置の構成を示す説明図。 ｃｏｒｏｎａｒｙ３Ｄ手法を説明するフロー図。 ｃｏｒｏｎａｒｙ３Ｄ手法の説明図。 ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法の説明図。 ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法の説明図。 ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｐａｓｓ ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法の説明図。 本発明の第１実施形態にかかる画像処理方法の全体的な動作概要を示す説明図。 同実施形態にかかる画像処理方法の手順を示すフロー図。 同実施形態にかかる画像処理方法の手順を示すフロー図。 同実施形態にかかる第１画像を示す説明図。 同実施形態にかかる第２の３次元画像の再構成処理の概要を示す説明図。 同実施形態にかかる第２画像を示す説明図。 本発明の第２実施形態にかかる画像処理方法の全体的な動作概要を示す説明図。 同実施形態にかかる画像処理方法の手順を示すフロー図。 同実施形態にかかる画像処理方法の手順を示すフロー図。 同実施形態にかかる第３画像を示す説明図。 同実施形態にかかる第４画像を示す説明図。 本発明の第３実施形態にかかる画像処理方法の全体的な動作概要を示す説明図。 同実施形態にかかる画像処理方法の手順を示すフロー図。 本発明の第４実施形態にかかる画像処理方法の全体的な動作概要を示す説明図。 本発明の第５実施形態にかかる画像処理方法の全体的な動作概要を示す説明図。

符号の説明

Ｐ…被検体、１…Ｘ線診断装置、５…入力デバイス、１０…Ｘ線撮影装置、
１１…Ｘ線管、１２…Ｘ線検出器、１２…検出器、１３…Ｃアーム、１４…スタンド、
１５…高電圧発生部、１６…寝台、２０…医療用画像処理装置、２１…制御部、
２２ａ…モニタ、２２…表示部、２３…入力部、２４…記憶部、２５…画像再構成部、
４２…撮影画像データ、５１…第１の三次元画像データ、５２…第２の三次元画像データ、
５３…第３の三次元画像データ、５４…第４の三次元画像データ、
５５…第５の三次元画像データ、５６…第６の三次元画像データ、
５７…第７の三次元画像データ、５８…第８の三次元画像データ、Ｍ４２…撮影画像、
Ｍ５１…第１画像、Ｍ５２…第２画像、Ｍ５３…第３画像、Ｍ５４…第４画像、Ｍ５５…画像、Ｍ５６…第６画像、Ｍ５７…第７画像、Ｍ５８…第８画像。

Claims (10)

1. 被検体の画像データを、複数の処理方法を用いて画像化処理する医療用画像処理装置であって、
   被検体の撮影画像データに基づいて前記複数の処理方法のうち特定の処理方法で前被検体の先行画像を構成する先行構成手段と、
   前記先行構成手段とは異なる処理方法で前記被検体の後行画像を構成する後行構成手段と、
   前記先行構成手段で構成した先行画像を表示した後に前記後行構成手段で構成した後行画像を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする医療用画像処理装置。
2. 前記先行画像を構成する際に用いる撮影画像データの数が、前記後行画像を構成する際に用いる撮影画像データの数よりも少ないことを特徴とする請求項１記載の医療用画像処理装置。
3. 前記先行画像及び前記後行画像のうちの少なくとも一方は、前記被検体の複数方向からの撮影画像に基づいて、ｃｏｒｏｎａｒｙ ｔｒｅｅ手法、ＶＣＴ手法、ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法、ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｐａｓｓ ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＶＣＴ手法、及び動き補正処理を伴う手法、のうち少なくともいずれかの手法を用いて３次元再構成されることを特徴とする請求項１記載の医療用画像処理装置。
4. 前記先行画像を構成する手順の少なくとも一部と、前記後行画像を構成する手順の一部が共通することを特徴とする請求項１記載の医療用画像処理装置。
5. 前記先行画像及び前記後行画像は、前記被検体内にデバイスを配して前記被検体の関心領域の治療をする血管内治療時に表示され、
   前記先行画像を構成する処理は前記後行画像を構成する処理よりも先に終わることを特徴とする請求項１記載の医療用画像処理装置。
6. 被検体の撮影画像データに基づいて特定の処理方法で被検体の先行画像を構成し、
   前記特定の処理方法とは異なる処理方法で前記被検体の後行画像を構成し、
   先行画像を表示した後に後行画像を表示することを特徴とする画像処理方法。
7. 被検体に対してＸ線の照射と検出を複数回行なうことにより前記被検体の撮影画像を複数取得し、
   先に取得した所定の撮影画像である先行撮影画像に基づいて被検体の前記先行画像を構成し、
   前記先行撮影画像よりも後に撮影した後行撮影画像の取得後に、前記先行撮影画像と前記後行撮影画像とから、前記後行画像を構成することを特徴とする画像処理方法。
8. 前記先行画像の構成処理は前記後行画像の構成処理よりも先に終わることを特徴とする請求項６記載の画像処理方法。
9. 被検体に対してＸ線の照射と検出を行ない被検体の撮影画像データを得る撮影手段と、
   前記撮影画像データに基づいて前記被検体の先行画像を構成する先行構成手段と、
   先行構成手段とは異なる処理方法で前記被検体の後行画像を構成する後行構成手段と、
   を備えたことを特徴とするＸ線診断装置。
10. 前記撮影手段を前記被検体の周囲に設定された所定の回動経路に沿って複数回回動させる移動手段をさらに備え、
    前記先行構成手段において、前記撮影手段が被検体の周囲で回動しながら被検体に対してＸ線の照射と検出を行なうことにより得られる前記被検体の所定の動作状況における前記被検体のデータから、前記先行画像が構成され、
    前記後行構成手段において、前記所定の動作状況における被検体のデータに動き補正処理がなされて前記後行画像が生成されることを特徴とする請求項９記載のＸ線診断装置。

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