JP2010178849A - 医用画像処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】４次元の画像データに基づく灌流に関する解析画像を参酌しての診断を速やかに開始することを可能とする。
【解決手段】記憶部１２は、被検体の体軸を含む一部分を少なくとも含んだ３次元領域における血流などの灌流の経時的変化を表した４次元画像データを記憶する。制御部１５は、灌流のＴＴＰ値のコロナルスライスに関する分布を解析する。制御部１５は、コロナルスライス内で体軸に直交した直線上での体軸を挟んだ両側でのＴＴＰ値どうしの差分値を算出する。制御部１５は、算出した複数の差分値のうちの最大値が算出された直線の位置でコロナルスライスに直交するアキシャルスライスに関して、ＴＴＰ値の分布およびＴＴＰ値とは異なる１種類または複数種類の特徴値（例えば、血流量、血液量および平均通過時間）の分布の少なくとも一方を解析する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ（computed tomography）装置やＭＲＩ（magnetic resonance imaging）装置により得られた画像に基づく脳血流解析（CT-perfusionやMR-perfusion）に好適な医用画像処理装置に関する。
Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出器の多列化が進んでおり、３２０列のＸ線検出器を備えた超多列システムも登場している。このような超多列システムでは、例えば脳などの被検査部位を多数のスライスでほぼ同時に撮像できる。そこで例えばCT-perfusionでは、多数スライスの同時撮像を複数のタイミングで繰り返し行って得られる４次元の画像データに基づいて、動脈と被検査部位との時系列造影剤濃度カーブを求める。そしてさらに、被検査部位の血流量、血液量、ならびに血液の平均通過時間分布を解析し、それらを画像として表示する。多列ＣＴシステムを利用したCT-Perfusionでは、多数のスライスのそれぞれについて上記の解析を行い、全スライスの解析が終了してからその結果を表示する。
特開２００７−１３０４６２
３２０列などの超多列システムで得られる４次元の画像データはデータ量が膨大なため、上記のようなPerfusion解析には非常に多くの時間を要する。このため、急性脳梗塞（Acute Stroke）などの急性期症例の診断に適用しづらいという不具合があった。
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、４次元の画像データに基づく灌流に関する解析画像を参酌しての診断を速やかに開始することを可能とすることにある。
本発明の第１の態様による医用画像処理装置は、被検体の体軸を含む一部分を少なくとも含んだ３次元領域における灌流の経時的変化を表した医用画像データを記憶する記憶手段と、前記灌流の第１の特徴値の前記体軸に沿った第１のスライスに関する分布を解析する第１の解析手段と、前記第１のスライス内で前記体軸に直交した直線上での前記体軸を挟んだ両側での前記第１の特徴値どうしの差分値を算出する算出手段と、前記算出手段で算出される複数の差分値のうちの最大値が算出された前記直線の位置で前記第１のスライスに直交する第２のスライスに関して、前記第１の特徴値の分布および前記第１の特徴値とは異なる１種類または複数種類の第２の特徴値の分布の少なくとも一方を解析する第２の解析手段とを備える。
本発明の第２の態様による医用画像処理装置は、被検体の体軸を含む一部分を少なくとも含んだ３次元領域における血液中の造影剤濃度の経時的変化を表した医用画像データを記憶する記憶手段と、前記造影剤濃度がピーク値に到達するまでの基準時点からの経過時間の分布を１つのコロナルスライスに関して表したコロナル画像を生成するコロナル画像生成手段と、前記コロナル画像内で前記体軸に直交した直線上での前記体軸を挟んだ両側での前記経過時間どうしの差分値を算出する算出手段と、前記算出手段で算出される複数の差分値のうちの最大値が算出された前記直線の位置に相当するアキシャルスライスに関して、前記血液の流量、前記血液の量、ならびに前記血液の平均通過時間のうちの１つの分布を表したアキシャル画像を生成するか、あるいは前記血液の流量、前記血液の量、ならびに前記血液の平均通過時間のうちの少なくとも２つの分布をそれぞれ表した少なくとも２つのアキシャル画像を生成するアキシャル画像生成手段とを備える。
本発明によれば、４次元の画像データに基づく灌流に関する解析画像を参酌しての診断を速やかに開始することを可能とすることができる。
本発明の一実施形態に係る医用画像処理装置の構成を示すブロック図。 ４次元画像データに基づく脳血流解析のための処理のフローチャート。 ＴＴＰ画像の一例を示す図。 Perfusion解析の結果を表すアキシャル画像の表示例を示す図。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本実施形態に係る医用画像処理装置１の構成を示すブロック図である。
この医用画像処理装置１は、Ｘ線ＣＴ装置２と通信ネットワーク３を介して通信可能である。Ｘ線ＣＴ装置２は、多列のＸ線検出器を備え、３次元領域内の多数のスライスをほぼ同時に撮像する機能を備える。そしてＸ線ＣＴ装置２は、多数スライスの同時撮像を複数のタイミングで繰り返し行って、４次元画像データを生成する機能を備える。医用画像処理装置１は、Ｘ線ＣＴ装置２で生成される画像データに基づいて、医用診断のための各種の解析処理を行う。医用画像処理装置１が行う解析処理には、４次元画像データに基づく脳血流解析のための処理を少なくとも含む。
医用画像処理装置１は、データ送受信部１１、記憶部１２、表示部１３、操作部１４および制御部１５を含む。
データ送受信部１１は、通信ネットワーク３を介してデータを送受信するための通信デバイスを含む。この通信デバイスとしては、汎用規格に準拠した既存のＬＡＮボードなどが利用できる。データ送受信部１１は、Ｘ線ＣＴ装置２と通信ネットワーク３を介して通信する。そしてデータ送受信部１１は、制御部１５の制御の下に、Ｘ線ＣＴ装置２で生成された画像データをＸ線ＣＴ装置２から読み出す。
記憶部１２は、例えば半導体メモリやハードディスクなどの記憶デバイスを含む。記憶部１２は、Ｘ線ＣＴ装置２から読み出された画像データや、解析処理の結果として作成される解析結果画像を表したデータを記憶する。
表示部１３は、例えば液晶表示器などの表示デバイスを含む。表示部１３は、記憶部１２に記憶されたデータが表す画像やユーザに対して提示するべき各種の情報を制御部１５の制御の下に表示する。
操作部１４は、キーボードやマウスなどの入力デバイスを含む。操作部１４は、ユーザにより医用画像処理装置１の各種の機能を操作するための各種の指示や情報をユーザの操作に応じて入力する。
制御部１５は、医用画像処理装置１の各部を制御して、Ｘ線ＣＴ装置２からの画像データの読み出しや、この読み出した画像データに基づく解析処理などの各種の機能を実現する。制御部１５は、４次元画像データに基づく脳血流解析のために、次の機能を備える。この機能の１つは、灌流の第１の特徴値の被検体の体軸に沿った第１のスライスに関する分布を解析する。上記の機能の１つは、第１のスライス内で体軸に直交した直線上での体軸を挟んだ両側での第１の特徴値どうしの差分値を算出する。上記の機能のもう１つは、上記の複数の差分値のうちの最大値が算出された直線の位置で第１のスライスに直交する第２のスライスに関して、第１の特徴値の分布および第１の特徴値とは異なる１種類または複数種類の第２の特徴値の分布の少なくとも一方を解析する。なお本実施形態においては、灌流を造影剤が投与された血流とし、第１および第２のスライスをコロナルスライスおよびアキシャルスライスとし、第１の特徴値を造影剤の濃度に関するＴＴＰ（time to peak）値とし、第２の特徴値を血流量、血液量および平均通過時間としている。
なお、医用画像処理装置１は、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして使用して実現できる。そして制御部１５が有する各種の機能は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサに各種の機能を実現するために記述されたプログラムを実行させることにより実現できる。このときに医用画像処理装置１は、上記のプログラムが上記のコンピュータ装置に予めインストールされて実現されても良いし、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリなどのようなリムーバブルな記録媒体に記録して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布し、このプログラムを上記のコンピュータ装置に適宜インストールして実現されても良い。なお、上記の各機能は、その一部または全てをロジック回路などのハードウェアにより実現することも可能である。また上記の各部のそれぞれは、ハードウェアとソフトウェア制御とを組み合わせて実現することも可能である。
次に以上のように構成された医用画像処理装置１の動作について説明する。
図２は４次元画像データに基づく脳血流解析のための処理における制御部１５の処理手順を示すフローチャートである。
ステップＳａ１において制御部１５は、データ送受信部１１を動作させてＸ線ＣＴ装置２で生成された４次元画像データをＸ線ＣＴ装置２から読み込み、この４次元画像データを記憶部１２に保存する。
ステップＳａ２において制御部１５は、脳血流解析のための各種条件を設定する。ここで設定する条件には、例えば動脈・静脈ＲＯＩ（region of interest）がある。
ステップＳａ３において制御部１５は、４次元画像データの撮像対象となっている３次元領域のＹ軸方向中心に位置するコロナル面に関するコロナル画像を、４次元画像データの全時相分作成する。これらのコロナル画像は、上記コロナル面内におけるＣＴ値の分布、すなわち造影剤濃度の分布を表す。
ステップＳａ４において制御部１５は、ステップＳａ３で生成した複数のコロナル画像に基づいて、同じコロナル面に関するＴＴＰ画像を作成する。ＴＴＰ画像は、造影剤濃度がピーク値に到達するまでの基準時点からの所要時間を表したＴＴＰ値の上記コロナル面内での分布を表す画像である。ＴＴＰ値は、上記のコロナル面内の同一位置に関する造影剤濃度の経時変化を表す濃度曲線を求め、この濃度曲線にピークが表れる時点までの基準時点からの所要時間を計測することにより求まる。なお基準時点は、コロナル面内の各位置におけるＴＴＰ値をそれぞれ求める際に共通のものが適用されれば、任意であって良い。このように作成されるＴＴＰ画像では、どんな症例でも異常部位で左右差が発生する。
そこでステップＳａ５において制御部１５は、ＴＴＰ値の左右差が最大となるＺ軸方向（体軸方向）位置Ｚｄｅｆを検索する。具体的には、制御部１５はまず、図３に示すような複数のＺ軸方向位置Ｚ1，Ｚ2…，Ｚnを定める。これらのＺ軸方向位置Ｚ1〜Ｚnをどのように定めるかは任意であるが、典型的には複数のアキシャルスライスのＺ軸方向位置に合わせるか、複数のアキシャルスライスの内の一部のスライスのＺ軸方向位置に合わせる。そして制御部１５は、これらＺ軸方向位置Ｚ1〜Ｚnに関して、ＴＴＰ画像の中心線（体軸に平行する線、または脳の左右半球を分ける中心線）ＣＬを挟んだ左右でのＴＴＰ値の差分値をそれぞれ算出する。この差分値は例えば、左右領域それぞれのＴＴＰ値の平均値の差分値として求めれば良い。そして制御部１５は、Ｚ軸方向位置Ｚ1〜Ｚnのそれぞれに関する差分値のうちから最大値を選出し、この最大値として選出された差分値が求められたＺ軸方向位置をＺｄｅｆとして決定する。
ステップＳａ６において制御部１５は、Ｚ軸方向位置Ｚｄｅｆについてのアキシャル面について、血流量、血液量および平均通過時間を解析する。なお、ここで解析するのは、血流量、血液量および平均通過時間のうちの１つまたは２つのみであっても良いし、血流に関する他の特徴値を解析しても良い。
ステップＳａ７において制御部１５は、上記のような解析結果を示す画像を生成し、表示部１３に表示させる。ここではそれぞれ解析された血流量、血液量および平均通過時間のアキシャル面内での分布を表したアキシャル画像がそれぞれ生成され、これら３つのアキシャル画像が表示部１３で表示される。図４は表示部１３での表示例を示す図である。図４では、３つのアキシャル画像を並べて同時に表示する例を示している。ただし、ここでのアキシャル画像の表示形態は任意であって良い。例えば、３つのアキシャル画像のうちの１つのみを表示部１３で表示しておき、ユーザによる変更指示に応じて表示部１３で表示するアキシャル画像を変更しても良い。
このようにＺ軸方向位置Ｚｄｅｆに関する解析結果を示したアキシャル画像を表示部１３に表示させた状態で制御部１５は、Ｚ軸方向位置Ｚｄｅｆ以外のＺ軸方向位置のアキシャル面についてのPerfusion解析とこの解析の結果を表すアキシャル画像の生成とを開始する。この後に残りのアキシャル面をどの順番でPerfusion解析およびアキシャル画像生成の対象とするかは任意である。しかし、次の２つのいずれかとすることが、臨床的には好ましい。
(1) Ｚ軸方向位置Ｚｄｅｆに近い位置のアキシャル面を優先する。
(2) 互いに隣り合わない一部のアキシャル面を優先し、その他のアキシャル面を後から処理する。
上記(1)であると、Ｚ軸方向位置Ｚｄｅｆ付近の領域が優先的に処理されるので、この領域の血流の傾向を重点的に参酌して診断する場合に有益である。これに対して上記の(2)であると、上記(1)に比べて広い領域が処理されるので、広い領域における血流の傾向を参酌して診断する場合に有益である。そこで、上記の(1)または(2)を固定的に適用しても良いが、いずれかをユーザの要求により選択的に適用するようにすると、ユーザニーズに応じた柔軟な運用が可能となって便利となる。
表示部１３でのアキシャル画像の表示と、新たなアキシャル画像の生成を並行して行いながら、さらに制御部１５はステップＳａ９およびステップＳａ１０において、表示するアキシャル画像のスライスの変更が要求されるか、あるいは診断の終了が要求されるのを待ち受ける。
ユーザが操作部１４を操作してスライス変更を要求したならば、制御部１５はステップＳａ９からステップＳａ１１へ進む。ステップＳａ１１において制御部１５は、新たに表示するべきアキシャル画像が生成済みであるか否かを確認する。そして該当するアキシャル画像が生成済みであるならば、制御部１５はステップＳａ１２において当該アキシャル画像を表示するように表示部１３での表示画像を変更する。こののちに制御部１５は、ステップＳａ９およびステップＳａ１０の待ち受け状態に戻る。しかしながら、新たに表示するべきアキシャル画像がまだ生成できていなければ、制御部１５はステップＳａ１２の処理を行うことなく、ステップＳａ９およびステップＳａ１０の待ち受け状態に戻る。もちろんこの場合には、要求された画像の生成が済んでいないことをユーザに報知するための動作を行っても良い。
そして、ユーザが操作部１４を操作して診断終了を要求したならば、ステップＳａ９およびステップＳａ１０の待ち受け状態をステップＳａ１０から抜け出して、図２に示す処理を終了する。
かくして本実施形態によれば、１スライスについての解析とその解析の結果を表すアキシャル画像の生成とが終了したことに応じて、ここで生成されたアキシャル画像が他のスライスについての同様の処理が終了するのに先立って表示される。従ってユーザは、全てのスライスについての処理が完了するのを待つことなく非常に速やかにPerfusion解析の結果を確認することができる。そして本実施形態では、病変があるスライスでは、左右半球で解析結果の値が異なる性質を利用し、１スライスのコロナル画像から病原がある可能性の高いアキシャルスライスを検出するので、最初に表示されるアキシャル画像に基づいて有益な医用診断を行える可能性が高い。この結果、本実施形態の医用画像処理装置１を使用することによって、急性脳梗塞などの急性期症例の診断も適正に行うことが可能となる。
本実施形態ではさらに、先の１スライスのアキシャル画像に基づく医用診断がユーザにより行われている間に、バックグラウンドで残りのアキシャルスライスについても解析および画像生成を行う。従って、上記のように選出したアキシャルスライスだけからでは適切な医用診断が行えない場合であっても、他のアキシャルスライスについてのPerfusion解析の結果を参酌しての医用診断が行える。
この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。
脳血流解析のために使用する４次元画像データは、ＭＲＩ装置などのＸ線ＣＴ装置２とは異なる種類のモダリティで生成されても良い。
４次元画像データに基づく脳血流解析のための機能は、Ｘ線ＣＴ装置２などのモダリティの機能として実装することもできる。
ＴＴＰ画像に代えて、造影剤濃度の最大値、造影剤濃度が上昇し始めるまでの基準時点からの所要時間（appearance time）、血流量、あるいは平均通過時間のいずれかのコロナル面内での分布を表した画像を使用しても良い。
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。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。
１…医用画像処理装置、２…Ｘ線ＣＴ装置、３…通信ネットワーク、１１…データ送受信部、１２…記憶部、１３…表示部、１４…操作部、１５…制御部。

Claims (5)

  1. 被検体の体軸を含む一部分を少なくとも含んだ３次元領域における灌流の経時的変化を表した医用画像データを記憶する記憶手段と、
    前記灌流の第１の特徴値の前記体軸に沿った第１のスライスに関する分布を解析する第１の解析手段と、
    前記第１のスライス内で前記体軸に直交した直線上での前記体軸を挟んだ両側での前記第１の特徴値どうしの差分値を算出する算出手段と、
    前記算出手段で算出される複数の差分値のうちの最大値が算出された前記直線の位置で前記第１のスライスに直交する第２のスライスに関して、前記第１の特徴値の分布および前記第１の特徴値とは異なる１種類または複数種類の第２の特徴値の分布の少なくとも一方を解析する第２の解析手段とを具備したことを特徴とする医用画像処理装置。
  2. 前記第２の解析手段は、前記第２のスライスに関する前記分布の解析を終了したのちに、前記第２のスライスに平行し、かつ前記第２のスライスとは異なる１つまたは複数の第３のスライスに関して、前記第１の特徴値の分布および前記第１の特徴値とは異なる１種類または複数種類の第２の特徴値の分布の少なくとも一方を解析することを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
  3. 前記第２の解析手段で解析された前記特徴値の分布を表した画像を生成する生成手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の医用画像処理装置。
  4. 前記第１の特徴値は、前記医用画像データにおける画素値がピーク値に到達するまでの基準時点からの経過時間、前記画素値が前記ピーク値よりも小さな既定値まで上昇するまでの前記基準時点からの経過時間、前記ピーク値の大きさ、前記灌流の量および前記灌流の平均通過時間のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
  5. 被検体の体軸を含む一部分を少なくとも含んだ３次元領域における血液中の造影剤濃度の経時的変化を表した医用画像データを記憶する記憶手段と、
    前記造影剤濃度がピーク値に到達するまでの基準時点からの経過時間の分布を１つのコロナルスライスに関して表したコロナル画像を生成するコロナル画像生成手段と、
    前記コロナル画像内で前記体軸に直交した直線上での前記体軸を挟んだ両側での前記経過時間どうしの差分値を算出する算出手段と、
    前記算出手段で算出される複数の差分値のうちの最大値が算出された前記直線の位置に相当するアキシャルスライスに関して、前記血液の流量、前記血液の量、ならびに前記血液の平均通過時間のうちの１つの分布を表したアキシャル画像を生成するか、あるいは前記血液の流量、前記血液の量、ならびに前記血液の平均通過時間のうちの少なくとも２つの分布をそれぞれ表した少なくとも２つのアキシャル画像を生成するアキシャル画像生成手段とを具備したことを特徴とする医用画像処理装置。
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