JP2010213760A - Image processing device, and image processing program - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、画像処理装置および画像処理プログラムに関する。 The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing program.
従来より、X線CT装置やMRI装置などによって灌流(Perfusion)画像を生成して、所定の組織(例えば、頭部の脳組織や、腹部の肝臓組織、膵臓組織など)の毛細血管における血流動態を解析することが行なわれている。 Conventionally, a perfusion image is generated by an X-ray CT apparatus, an MRI apparatus, or the like, and blood flow in capillaries of a predetermined tissue (for example, brain tissue of the head, liver tissue of the abdomen, pancreatic tissue, etc.). Analysis of dynamics is being conducted.
例えば、灌流画像の生成機能を有するX線CT装置は、非イオン性ヨード造影剤を投与した被検体の頭部を時系列に沿って撮影したX線CT画像からCT値の経時的濃度変化を算出する。そして、X線CT装置は、算出したCT値の経時的濃度変化から脳組織内の毛細血管を通過する血流動態を定量的に表す指標(インデックス)であるCBP、CBV、MTTを脳組織上にマッピングしたマップ画像を灌流画像として生成する。 For example, an X-ray CT apparatus having a function of generating a perfusion image shows a change in CT value over time from an X-ray CT image obtained by photographing a head of a subject administered with a nonionic iodine contrast agent in time series. calculate. Then, the X-ray CT apparatus calculates CBP, CBV, and MTT, which are indexes (indexes) that quantitatively represent blood flow dynamics passing through capillaries in the brain tissue from the change in the calculated CT value over time. A map image mapped to is generated as a perfusion image.
CBPとは、毛細血管内の単位体積および単位時間当たりの血流量のことであり、CBVとは、毛細血管内の単位体積当たりの血流量のことであり、MTTとは、毛細血管の血液平均通過時間のことである。医師は、CBP、CBV、MTTをマッピングしたマップ画像を参照することで、脳梗塞の診断および治療方針の決定などを行なう。 CBP is the blood flow per unit volume and unit time in the capillary, CBV is the blood flow per unit volume in the capillary, and MTT is the blood average of the capillary. It is the transit time. A doctor refers to a map image in which CBP, CBV, and MTT are mapped to diagnose a cerebral infarction and determine a treatment policy.
ここで、マップ画像を生成する方法の代表例としては、繰り返し最小二乗法に基づくマップ画像の生成法がある。 Here, as a representative example of a method for generating a map image, there is a map image generation method based on an iterative least square method.
繰り返し最小二乗法においては、組織内毛細血管に対する血流の入力元となる動脈(入力動脈)におけるCT値の濃度変化曲線(TDC:Time density curve)から、組織内毛細血管におけるTDCへと移行するための移行係数が決定される。 In the iterative least square method, a transition from a CT value concentration change curve (TDC: Time density curve) in an artery (input artery), which is an input source of blood flow to the capillary in the tissue, shifts to TDC in the capillary in the tissue. The transition factor for is determined.
すなわち、繰り返し最小二乗法においては、入力動脈のTDCが入力された場合に、組織内毛細血管のTDCが出力されるための理想的な移行係数が、出力誤差の総和が最小となるまで繰り返して実行される。そして、出力誤差の総和が最小となった移行係数に基づく解析モデルにより、入力動脈のTDCから、組織内毛細血管のCBP、CBV、MTTが算出される。なお、繰り返し最小二乗法においては、出力誤差の総和である最小二乗和(Err)がインデックスとして算出され、Errを診断対象となる組織上にマッピングしたマップ画像も生成される。 That is, in the iterative least square method, when the TDC of the input artery is input, the ideal transition coefficient for outputting the TDC of the capillary in the tissue is repeated until the sum of output errors is minimized. Executed. Then, CBP, CBV, and MTT of intracapillary capillaries are calculated from the TDC of the input artery using an analysis model based on the transition coefficient that minimizes the sum of output errors. In the iterative least square method, the least square sum (Err), which is the sum of output errors, is calculated as an index, and a map image in which Err is mapped on the tissue to be diagnosed is also generated.
また、繰り返し最小二乗法においては、脳組織などのように入力動脈が複数ある場合、各毛細血管において、Errが最小となる入力動脈が支配血管として選択されてマップ画像が生成される。 In the iterative least square method, when there are a plurality of input arteries such as brain tissue, a map image is generated by selecting an input artery having the smallest Err as a dominant blood vessel in each capillary blood vessel.
ここで、繰り返し最小二乗法を用いた具体例としては、入力動脈のTDCから組織内毛細血管のTDCへ移行するための伝達関数を、矩形関数で近似するbox-MTF法(box-Modulation Transfer Functional Method)が知られている(例えば、特許文献1および2参照)。 Here, as a specific example using the iterative least square method, a box-MTF method (box-Modulation Transfer Functional) which approximates a transfer function for transferring from the TDC of the input artery to the TDC of the capillary in the tissue by a rectangular function. Method) is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
ところで、上記した従来の技術は、灌流画像を用いた画像診断が適切に行なえない場合があるといった課題があった。 By the way, the above-described conventional technique has a problem that image diagnosis using a perfusion image may not be performed properly.
例えば、上記した従来の技術においては、入力動脈が複数ある場合、数学的に算出された最小二乗和が最小となる入力動脈が支配血管として選択されるが、必ずしも最小二乗和の小さい入力動脈が生理学的に適切な支配血管とは限らず、灌流画像の正確性が保証されない場合がある。 For example, in the conventional technique described above, when there are a plurality of input arteries, the input artery having the smallest mathematically calculated least square sum is selected as the dominant blood vessel, but the input artery having a smaller least square sum is not necessarily selected. It is not necessarily a physiologically relevant dominant blood vessel, and the accuracy of the perfusion image may not be guaranteed.
また、上記した従来の技術においては、動脈におけるTDCから移行係数が決定されるが、造影開始時刻の遅延、撮影時における被検体の体動、被検体の病変(例えば、被検体が循環器系の疾患により撮影時において息止めが困難)などの影響によって、動脈におけるTDCが適切でない場合、灌流画像の正確性が保証されない場合がある。 In the above-described conventional technique, the transfer coefficient is determined from the TDC in the artery. However, the delay of the contrast start time, the body motion of the subject at the time of imaging, the lesion of the subject (for example, the subject is in the circulatory system) If the TDC in the artery is not appropriate due to the influence of the above disease, it is difficult to guarantee the accuracy of the perfusion image.
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、灌流画像を用いた適切な画像診断を保証することが可能となる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。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and provides an image processing apparatus and an image processing program capable of assuring appropriate image diagnosis using a perfusion image. For the purpose.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項1記載の本発明は、造影剤を投与した被検体の所定の組織を時系列に沿って撮影した複数の医用画像から生成された当該所定の組織の毛細血管における血流動態を表す灌流画像に対して画像処理を行なう画像処理装置であって、前記複数の医用画像にて測定された前記所定の組織の動脈における造影剤濃度の経時的変化から当該複数の医用画像にて測定された当該所定の組織の毛細血管における造影剤濃度の経時的変化を出力するための移行係数が最小二乗法に基づいて決定されることにより前記灌流画像が生成された場合に、当該決定された移行係数による出力誤差の総和である最小二乗和を、当該灌流画像の同一位置にある画素の画素値として配置した最小二乗和画像を生成する最小二乗和画像生成手段と、前記最小二乗和画像生成手段によって生成された前記最小二乗和画像において、所定の画素値以上である画素の領域を抽出する領域抽出手段と、前記領域抽出手段によって抽出された前記領域を前記灌流画像に位置合わせしたうえで重畳した重畳画像を所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention according to claim 1 is generated from a plurality of medical images obtained by photographing a predetermined tissue of a subject administered with a contrast agent in time series. An image processing apparatus that performs image processing on a perfusion image representing blood flow dynamics in capillaries of a predetermined tissue, the contrast agent concentration in an artery of the predetermined tissue measured in the plurality of medical images The perfusion is performed by determining a transition coefficient based on a least square method for outputting a temporal change in contrast agent concentration in capillaries of the predetermined tissue measured in the plurality of medical images from a temporal change When an image is generated, the least square sum image in which the least square sum that is the sum of output errors based on the determined transition coefficient is arranged as the pixel value of the pixel at the same position of the perfusion image is generated. Extracted by a square sum image generating means, a region extracting means for extracting a region of a pixel having a predetermined pixel value or more in the least square sum image generated by the least square sum image generating means, and the region extracting means. And a display control means for controlling the superimposed image to be displayed on a predetermined display unit after aligning the region with the perfusion image.
また、請求項6に係る発明は、造影剤を投与した被検体の所定の組織を時系列に沿って撮影した複数の医用画像から生成された当該所定の組織の毛細血管における血流動態を表す灌流画像に対して画像処理を行なう画像処理方法をコンピュータに実行させる画像処理プログラムであって、前記複数の医用画像にて測定された前記所定の組織の動脈における造影剤濃度の経時的変化から当該複数の医用画像にて測定された当該所定の組織の毛細血管における造影剤濃度の経時的変化を出力するための移行係数が最小二乗法に基づいて決定されることにより前記灌流画像が生成された場合に、当該決定された移行係数による出力誤差の総和である最小二乗和を、当該灌流画像の同一位置にある画素の画素値として配置した最小二乗和画像を生成する最小二乗和画像生成手順と、前記最小二乗和画像生成手順によって生成された前記最小二乗和画像において、所定の画素値以上である画素の領域を抽出する領域抽出手順と、前記領域抽出手順によって抽出された前記領域を前記灌流画像に位置合わせしたうえで重畳した重畳画像を所定の表示部に表示するように制御する表示制御手順と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
The invention according to
請求項1または6の発明によれば、灌流画像を用いた適切な画像診断を保証することが可能となる。
According to the invention of
以下に添付図面を参照して、この発明に係る画像処理装置および画像処理プログラムの実施例を詳細に説明する。なお、以下では、本発明に係る画像処理装置が、X線CT装置に組み込まれている場合を実施例として説明する。 Exemplary embodiments of an image processing apparatus and an image processing program according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a case where the image processing apparatus according to the present invention is incorporated in an X-ray CT apparatus will be described as an example.
まず、本実施例で用いる主要な用語を説明する。本実施例で用いる「マップ画像」とは、毛細血管における血流動態を表す「灌流(Perfusion)画像」のことである。具体的には、「マップ画像」とは、造影剤(例えば、非イオン性ヨード造影剤など)を投与した被検体の頭部や腹部などを時系列に沿って撮影されたX線CT画像におけるCT値の経時的濃度変化に基づいて算出された「CBP」、「CBV」、「MTT」を撮影された組織上にマッピングした画像のことである。 First, main terms used in this embodiment will be described. The “map image” used in the present embodiment is a “perfusion image” representing blood flow dynamics in a capillary vessel. Specifically, the “map image” is an X-ray CT image obtained by photographing a head or abdomen of a subject administered with a contrast agent (for example, a nonionic iodine contrast agent) in time series. This is an image obtained by mapping “CBP”, “CBV”, and “MTT” calculated on the basis of a change in density of CT values over time on an imaged tissue.
また、「CBP」、「CBV」および「MTT」は、組織内の毛細血管を通過する血流動態を定量的に表す指標(インデックス)のことであり、具体的には、「CBP」とは、毛細血管内の単位体積および単位時間当たりの血流量のことであり、「CBV」とは、毛細血管内の単位体積当たりの血流量のことであり、「MTT」とは、毛細血管の血液平均通過時間のことである。 In addition, “CBP”, “CBV”, and “MTT” are indices (indexes) that quantitatively represent blood flow dynamics passing through capillaries in a tissue. Specifically, “CBP” , “CBV” refers to the blood flow per unit volume in the capillary and “MTT” refers to the blood in the capillary. It is the average transit time.
また、「繰り返し最小二乗法」とは、「マップ画像」を生成する方法の代表例であり、「繰り返し最小二乗法」では、組織内毛細血管に対する血流の入力元となる動脈(入力動脈)におけるCT値の濃度変化曲線(TDC:Time density curve)から、組織内毛細血管におけるTDCへと移行するための移行係数が算出され、「マップ画像」が生成される。 The “repetitive least squares method” is a representative example of a method of generating a “map image”. In the “repeated least squares method”, an artery (input artery) that is a source of blood flow to the capillary in the tissue A transition coefficient for shifting to the TDC in the intracapillary capillary is calculated from the density change curve (TDC: Time density curve) of the CT value, and a “map image” is generated.
具体的には、「繰り返し最小二乗法」においては、入力動脈のTDCが入力された場合に、組織内毛細血管のTDCが出力されるための理想的な移行係数が、出力誤差が最小となるまで繰り返して実行される。そして、「繰り返し最小二乗法」においては、出力誤差の総和が最小となった移行係数に基づく解析モデルにより、入力動脈のTDCから、組織内毛細血管のCBP、CBV、MTTが算出され、「マップ画像」が生成される。 Specifically, in the “iterative least squares method”, when the TDC of the input artery is input, the ideal transition coefficient for outputting the TDC of the capillary in the tissue has the minimum output error. It is executed repeatedly. In the “iterative least squares method”, the CBP, CBV, and MTT of the capillary in the tissue are calculated from the TDC of the input artery by the analysis model based on the transition coefficient that minimizes the sum of the output errors. An “image” is generated.
なお、「繰り返し最小二乗法」においては、決定された移行係数による出力誤差の総和である最小二乗和(Err)がインデックスとして算出され、Errを診断対象となる組織上にマッピングしたマップ画像も生成される。 In the “iterative least square method”, the least square sum (Err), which is the sum of output errors based on the determined transition coefficient, is calculated as an index, and a map image in which Err is mapped on the tissue to be diagnosed is also generated. Is done.
次に、本実施例におけるX線CT装置の構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施例におけるX線CT装置の構成を説明するための図である。図1に示すように、本実施例におけるX線CT装置は、架台装置10と、寝台装置20と、コンソール装置30とを有する。
Next, the configuration of the X-ray CT apparatus in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the X-ray CT apparatus in the present embodiment. As shown in FIG. 1, the X-ray CT apparatus according to the present embodiment includes a
架台装置10は、被検体PにX線を照射して投影データを収集する装置であり、高電圧発生部11と、X線管12と、X線検出器13と、データ収集部14と、回転フレーム15と、架台駆動部16とを有する。
The
回転フレーム15は、X線管12とX線検出器13とを被検体Pを挟んで対向するように支持し、架台駆動部16によって被検体Pを中心した円軌道にて高速に回転する円環状のフレームである。
The rotating frame 15 supports the
X線管12は、高電圧発生部11により供給される高電圧により被検体PにX線ビームを照射する真空管である。
The
X線検出器13は、X線管12から照射され被検体Pを透過したX線の強度分布を示すX線強度分布データを検出する装置であり、例えば、チャンネル方向(図1に示すY軸方向)に配列されたX線検出素子である検出素子列が被検体Pの体軸方向(図1に示すZ軸方向)に沿って複数列配列されている。
The
データ収集部14は、DAS(data acquisition system)であり、X線検出器13により検出されたX線強度分布データに対して、増幅処理やA/D変換処理などを行なって投影データを生成し、生成した投影データを後述するコンソール装置30に送信する。
The
高電圧発生部11は、後述するスキャン制御部33の制御のもと、X線管12に高電圧を供給する装置である。
The
架台駆動部16は、後述するスキャン制御部33の制御のもと、回転フレーム15を回転駆動させることで、X線管12とX線検出器13とを被検体Pを中心とした円軌道上で旋回させる。
The
寝台装置20は、被検体Pを載せる装置であり、天板22と、寝台駆動装置21とを有する。天板22は、被検体Pが載置される板であり、寝台駆動装置21は、後述するスキャン制御部33の制御のもと、天板22をZ軸方向へ移動することにより、被検体Pを回転フレーム15内に移動させる。
The
コンソール装置30は、操作者によるX線CT装置の操作を受け付けるとともに、架台装置10によって収集された投影データから被検体Pの内部形態を表すX線CT画像を再構成するとともに、再構成されたX線CT画像に対して画像処理を行なう装置であり、入力装置31と、表示装置32と、スキャン制御部33と、前処理部34と、投影データ記憶部35と、画像再構成部36と、画像記憶部37と、画像処理部38と、システム制御部39とを有する。
The
入力装置31は、X線CT装置の操作者が各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボードなどを有し、操作者(例えば、画像診断を行なう医師)から受け付けた指示や設定の情報を、システム制御部39に転送する。
The
例えば、入力装置31は、造影剤が投与された被検体Pの腹部X線CT画像からマップ画像を生成する場合の生成方法の各種パラメータ設定や、生成されたマップ画像を画像処理する場合の各種パラメータ設定などを、操作者から受け付けて、システム制御部39に転送する。
For example, the
表示装置32は、操作者によって参照されるモニタであり、システム制御部39による制御のもと、X線CT画像やマップ画像などを操作者に表示したり、入力装置31を介して操作者から各種設定を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)を表示したりする。
The
前処理部34は、データ収集部14によって生成された投影データに対して、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正などの補正処理を行なう。
The preprocessing unit 34 performs correction processing such as logarithmic conversion processing, offset correction, sensitivity correction, and beam hardening correction on the projection data generated by the
投影データ記憶部35は、前処理部34によって補正処理された投影データを記憶する。 The projection data storage unit 35 stores the projection data corrected by the preprocessing unit 34.
画像再構成部36は、投影データ記憶部35が記憶する補正済み投影データを逆投影処理することでX線CT画像を再構成する。これにより、画像再構成部36は、例えば、造影剤が投与された被検体Pの腹部臓器(例えば、膵臓)を時系列に沿って撮影したX線CT画像を再構成する。
The
画像記憶部37は、画像再構成部36が再構成したX線CT画像を記憶する。
The
画像処理部38は、画像再構成部36が再構成したX線CT画像を画像記憶部37から読み出して、画像処理を行なう処理部である。具体的には、本実施例における画像処理部38は、造影剤が投与された被検体Pの膵臓などを時系列に沿って撮影したX線CT画像から、繰り返し最小二乗法によりマップ画像を生成する。
The
例えば、本実施例における画像処理部38は、繰り返し最小二乗法として、入力動脈のTDCから組織内毛細血管のTDCへ移行するための移行係数である伝達関数を、矩形関数で近似するbox-MTF法(box-Modulation Transfer Functional Method)によりマップ画像を生成する。
For example, the
なお、本発明は、box-MTF法以外でも、繰り返し最小二乗法を用いてマップ画像を生成する場合であるならば、適用可能である。 Note that the present invention can be applied to cases other than the box-MTF method in which a map image is generated using an iterative least square method.
ここで、画像記憶部37は、画像処理部38が画像処理した画像(例えば、マップ画像)も記憶する。
Here, the
スキャン制御部33は、システム制御部39のもと、高電圧発生部11、架台駆動部16、データ収集部14および寝台駆動装置21の動作を制御する。具体的には、スキャン制御部33は、システム制御部39のもと、架台駆動部16および高電圧発生部11を制御することにより、被検体Pの撮影時において、回転フレーム15を回転させたり、X線管12からX線を照射させたりする。
The
また、スキャン制御部33は、システム制御部39のもと、データ収集部14の増幅処理やA/D変換処理などを制御する。また、スキャン制御部33は、システム制御部39のもと、被検体Pの撮影時において、寝台駆動装置21を制御することにより、天板22を移動させる。
Further, the
システム制御部39は、操作者が入力装置31を介して入力した各種設定パラメータや、予め設定されたパラメータに基づいて、架台装置10、寝台装置20およびコンソール装置30の動作を制御することで、X線CT装置の全体制御を行う。具体的には、システム制御部39は、スキャン制御部33を制御することで、架台装置10から投影データを収集する。また、システム制御部39は、前処理部34、画像再構成部36および画像処理部38を制御することで、コンソール装置30における画像処理全体を制御する。また、システム制御部39は、画像記憶部37が記憶する各種画像を、表示装置32に表示するように制御する。
The
ここで、本実施例におけるX線CT装置は、生成したマップ画像を表示装置32に表示する際に、以下、詳細に説明する画像処理部38の機能により、マップ画像を用いた適切な画像診断を保証することが可能となることに主たる特徴がある。以下、この主たる特徴について図2〜図8を用いて説明する。
Here, when displaying the generated map image on the
なお、図2は、本実施例における画像処理部の構成を説明するための図であり、図3は、最小二乗和画像生成部の構成を説明するための図であり、図4は、クラスタリング画像生成部を説明するための図であり、図5は、警告領域抽出部を説明するための図であり、図6は、重畳画像生成部を説明するための図であり、図7は、TDC作成部およびシステム制御部を説明するための図であり、図8は、システム制御部の変形例を説明するための図である。 2 is a diagram for explaining the configuration of the image processing unit in the present embodiment, FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the least square sum image generation unit, and FIG. 4 is a clustering diagram. FIG. 5 is a diagram for explaining the warning area extracting unit, FIG. 6 is a diagram for explaining the superimposed image generating unit, and FIG. 7 is a diagram for explaining the image generating unit. FIG. 8 is a diagram for explaining a TDC creation unit and a system control unit, and FIG. 8 is a diagram for explaining a modification of the system control unit.
図2に示すように、本実施例における画像処理部38は、マップ画像生成部38aと、最小二乗和画像生成部38bと、クラスタリング画像生成部38cと、警告領域抽出部38dと、重畳画像生成部38eと、TDC作成部38fとを有する。
As shown in FIG. 2, the
マップ画像生成部38aは、box-MTF法によりマップ画像を生成する。具体的には、マップ画像生成部38aは、画像記憶部37が記憶する時系列に沿った複数のX線CT画像からbox-MTF法により伝達関数(移行係数)を決定し、決定した伝達関数(移行係数)からCBP、CBVおよびMTTの各インデックスをマッピングしたマップ画像を生成する。なお、マップ画像生成部38aは、CBP、CBVおよびMTTそれぞれをマッピングした3種類のマップ画像を生成する場合であってもよいし、操作者が指定したインデックス(例えば、CBP)をマッピングしたマップ画像のみを生成する場合であってもよい。
The map
最小二乗和画像生成部38bは、マップ画像を生成する際に繰り返し最小二乗法によって決定された移行係数による出力誤差の総和である最小二乗和(Err)を、マップ画像の同一位置にある画素の画素値としてマッピングした最小二乗和画像を生成する。例えば、最小二乗和画像生成部38bは、図3に示すように、最小二乗和が大きい画素ほど、輝度値が高くなるように画素値を設定して、最小二乗和画像を生成する。
The least squares sum
図2に戻って、クラスタリング画像生成部38cは、最小二乗和画像生成部38bが生成した最小二乗和画像において、所定の画素値以上である画素の領域をクラスタとして抽出したクラスタリング画像を生成する。
Returning to FIG. 2, the clustering
具体的には、クラスタリング画像生成部38cは、最小二乗和画像において、所定の画素値以上である画素の画素値を、例えば「1」とし、所定の画素値未満である画素の画素値を例えば「0」とする2値化処理を行なう。そして、クラスタリング画像生成部38cは、2値化処理後の画像において、膨張処理および縮小処理を行なうことで、2値化処理後の画像におけるノイズを除去(穴埋め、枝除去)する。これにより、クラスタリング画像生成部38cは、例えば、図4に示すように、所定の画素値以上を有する画素の領域をクラスタとして抽出したクラスタリング画像を生成する。
Specifically, the clustering
図2に戻って、警告領域抽出部38dは、クラスタリング画像生成部38cが生成したクラスタリング画像において所定の画素値以上の領域として抽出されたクラスタのうち、所定の条件を満たすクラスタを、警告領域として抽出する。例えば、警告領域抽出部38dは、図5に示すように、クラスタリング画像の6つのクラスタそれぞれの面積を算出し、算出した面積の大きい順にクラスタを「クラスタ(1)〜(6)」としてラベリングする。そして、警告領域抽出部38dは、操作者から設定されたパラメータに基づいて、図5に示すように上位3つの「クラスタ(1)〜(3)」を、信頼度が低い「警告領域(1)〜(3)」として抽出する。
Returning to FIG. 2, the warning
なお、操作者から警告領域を抽出するために設定されるパラメータとしては、「面積に対する閾値」である場合であってもよい。この場合、警告領域抽出部38dは、面積が閾値以上であるクラスタを警告領域として抽出する。
The parameter set for extracting the warning area from the operator may be a “threshold for area”. In this case, the warning
また、本実施例では、警告領域抽出部38dが、クラスタの面積に基づいて、警告領域を抽出する場合について説明したが、警告領域を抽出する際の条件は、操作者によって任意に設定可能である。例えば、警告領域を抽出する際の条件は、各クラスタに対応する最小二乗和画像の画素値の平均値に対する閾値である場合であってもよい。
In the present embodiment, the case where the warning
図2に戻って、重畳画像生成部38eは、警告領域抽出部38dが抽出した警告領域を、マップ画像生成部38aが生成したマップ画像に位置合わせしたうえで重畳した重畳画像を生成する。例えば、重畳画像生成部38eは、図6に示すように、警告領域抽出部38dが抽出した警告領域を「網掛け」にしてマスクしたうえで、マップ画像と重畳した重畳画像が生成する。
Returning to FIG. 2, the superimposed
そして、重畳画像生成部38eは、生成した重畳画像を画像記憶部37に格納し、システム制御部39は、画像記憶部37から重畳画像を読み出して、表示装置32にて重畳画像を表示するように制御する。
The superimposed
なお、本実施例では、警告領域抽出部38dが抽出した警告領域とマップ画像とを重畳した重畳画像を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、クラスタリング画像生成部38cが生成したクラスタリング画像のクラスタすべてを警告領域として「網掛け」したうえで、マップ画像と重畳した重畳画像を生成し、生成した重畳画像を表示する場合であってもよい。
In the present embodiment, a case has been described in which a superimposed image in which a warning area extracted by the warning
図2に戻って、TDC作成部38fは、システム制御部39の制御により表示装置32に表示された重畳画像を参照した操作者が入力装置31を介して警告領域のいずれかを指定した場合、当該関心領域におけるTDCを作成し、作成したTDCを画像記憶部37に格納する。
Returning to FIG. 2, when the operator who refers to the superimposed image displayed on the
例えば、図7の(A)に示すように、操作者が入力装置31を介して警告領域(2)を指定したとする。警告領域(2)が指定された場合、TDC作成部38fは、図7の(B)に示すように、マップ画像を生成した際に用いた時系列に沿った複数のX線CT画像の警告領域(2)におけるCT値の平均値を算出し、算出した平均値を時系列に沿ってプロットしたTDCを作成する。
For example, assume that the operator designates the warning area (2) via the
システム制御部39は、TDC作成部38fによって作成された関心領域のTDCを、画像記憶部37から読み出して、表示装置32にて表示するように制御する。これにより、図7の(B)に示す警告領域(2)のTDCが、操作者によって参照される。
The
ここで、操作者が、図7の(B)に示す警告領域(2)のTDC形状を参照して、TDC形状が不適切な形状であることから、解析不適当として判断したとする。この場合、操作者は、入力装置31を介して、警告領域(2)を解析対象外領域として指定する。
Here, it is assumed that the operator refers to the TDC shape of the warning area (2) shown in FIG. 7B and determines that the analysis is inappropriate because the TDC shape is inappropriate. In this case, the operator designates the warning area (2) as the non-analysis area via the
そして、警告領域(2)が解析対象外領域として指定された場合、システム制御部39は、警告領域(2)と同一座標にあるマップ画像の領域が除去された重畳画像を表示するように制御する。具体的には、システム制御部39は、図7の(C)に示すように、警告領域(2)を黒塗りにすることで、警告領域(2)のマップ画像を非表示とするように制御する。
When the warning area (2) is designated as the non-analysis area, the
なお、本実施例では、TDC作成部38fが警告領域のTDCを作成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、TDC作成部38fが操作者から指定された任意の関心領域のTDCを作成する場合であってもよい。すなわち、警告領域以外で指定した関心領域のTDCを参照した操作者は、当該関心領域が解析対象外領域であるか否かを判断し、システム制御部39は、解析対象外領域として判断された関心領域のマップ画像を非表示とするように制御する。
In the present embodiment, the case where the
また、本実施例では、操作者が指定した領域のTDCを参照して解析対象外領域を指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、図6に示す警告領域が網掛けで表示された重畳画像を参照した操作者により解析対象外領域が指定される場合であってもよい。例えば、図8に示すように、最も面積が大きい警告領域(1)が操作者によって解析対象外領域として指定された場合、システム制御部39は、解析対象外領域として判断された警告領域(1)のマップ画像を非表示とするように制御する。
Further, in this embodiment, the case where the non-analysis target area is specified with reference to the TDC of the area specified by the operator has been described. However, the present invention is not limited to this, for example, as shown in FIG. It may be a case where the non-analysis target area is designated by the operator who refers to the superimposed image in which the warning area is displayed with shading. For example, as shown in FIG. 8, when the warning area (1) having the largest area is designated as the non-analysis area by the operator, the
続いて、図9および図10を用いて、本実施例におけるX線CT装置の処理の流れについて説明する。図9は、本実施例におけるX線CT装置の重畳画像表示処理を説明するためのフローチャートであり、図10は、本実施例におけるX線CT装置のマップ画像非表示処理を説明するためのフローチャートである。 Subsequently, a processing flow of the X-ray CT apparatus in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a flowchart for explaining the superimposed image display process of the X-ray CT apparatus in this embodiment, and FIG. 10 is a flowchart for explaining the map image non-display process of the X-ray CT apparatus in this embodiment. It is.
図9に示すように、本実施例におけるX線CT装置の最小二乗和画像生成部38bは、マップ画像生成部38aにより造影剤が投与された被検体Pの所定の組織を時系列に沿って撮影した複数のX線CT画像から繰り返し最小二乗法に基づいてマップ画像が生成されると(ステップS101肯定)、繰り返し最小二乗法よって決定された移行係数による出力誤差の総和である最小二乗和をマッピングした最小二乗和画像を生成する(ステップS102)。
As shown in FIG. 9, the least square sum
そして、クラスタリング画像生成部38cは、最小二乗和画像を2値化処理、膨張処理および縮小処理することで、最小二乗和が所定の画素値以上となる領域をクラスタとして抽出したクラスタリング画像を生成する(ステップS103)。
Then, the clustering
そののち、警告領域抽出部38dは、クラスタリング画像にて抽出されたクラスタの面積に基づいて、警告領域を抽出し(ステップS104)、重畳画像生成部38eは、警告領域とマップ画像との重畳画像(警告領域が「網掛け」にてマスクされた重畳画像)を生成する(ステップS105)。
After that, the warning
続いて、システム制御部39は、生成された重畳画像を表示装置32にて表示するように制御し(ステップS106)、処理を終了する。
Subsequently, the
ここで、図10に示すように、重畳画像を参照した操作者により、入力装置31を介して警告領域が指定された場合(ステップS201肯定)、TDC作成部38fは、指定された警告領域のTDCを作成する(ステップS202)。具体的には、TDC作成部38fは、マップ画像を生成した際に用いた時系列に沿った複数のX線CT画像の指定された警告領域におけるCT値の平均値を算出し、算出した平均値を時系列に沿ってプロットしたTDCを作成する。
Here, as illustrated in FIG. 10, when a warning area is designated via the
そして、システム制御部39は、操作者が指定した警告領域のTDCを表示装置32に表示するように制御し(ステップS203)、TDCを参照した操作者により、警告領域が解析対象外領域として指定されたか否かを判定する(ステップS204)。
Then, the
ここで、TDCを参照した操作者により、警告領域が解析対象外領域として指定されなかった場合(ステップS204否定)、システム制御部39は、処理を終了する。
Here, when the warning area is not designated as the non-analysis area by the operator who refers to the TDC (No in step S204), the
一方、TDCを参照した操作者により、警告領域が解析対象外領域として指定された場合(ステップS204肯定)、システム制御部39は、解析対象外領域として指定された警告領域に対応するマップ画像の領域を非表示とするように制御し(ステップS205)、処理を終了する。
On the other hand, when the warning area is designated as the non-analysis area by the operator who refers to the TDC (Yes in step S204), the
上述してきたように、本実施例では、造影剤が投与された被検体Pの所定の組織を時系列に沿って撮影した複数のX線CT画像からマップ画像生成部38aにより繰り返し最小二乗法に基づいてマップ画像が生成されると、最小二乗和画像生成部38bは、繰り返し最小二乗法にて決定された移行係数による出力誤差の総和である最小二乗和をマッピングした最小二乗和画像を生成する。そして、クラスタリング画像生成部38cは、最小二乗和画像を2値化処理、膨張処理および縮小処理することで、最小二乗和が所定の画素値以上である領域をクラスタとして抽出したクラスタリング画像を生成し、警告領域抽出部38dは、クラスタリング画像にて抽出されたクラスタの面積に基づいて、警告領域を抽出し、システム制御部39は、重畳画像生成部38eが生成した警告領域とマップ画像との重畳画像を表示装置32にて表示するように制御する。
As described above, in the present embodiment, the map
従って、操作者である医師は、警告領域を参照することで、警告領域におけるマップ画像が生理学的に適切な支配血管により生成されたか否かを判断することができ、上記した主たる特徴の通り、マップ画像を用いた適切な画像診断を保証することが可能となる。 Therefore, a doctor who is an operator can determine whether or not the map image in the warning area is generated by a physiologically appropriate dominant blood vessel by referring to the warning area. As described above, It is possible to ensure appropriate image diagnosis using the map image.
また、本実施例では、重畳画像を参照した操作者により、入力装置31を介して警告領域が指定された場合、TDC作成部38fは、指定された警告領域のTDCを作成し、システム制御部39は、操作者が指定した警告領域のTDCを表示装置32に表示するように制御する。そして、TDCを参照した操作者により、警告領域が解析対象外領域として指定された指定された場合、システム制御部39は、解析対象外領域として指定された警告領域に対応するマップ画像の領域を非表示とするように制御する。
In this embodiment, when a warning area is designated via the
従って、操作者である医師は、指定した警告領域のTDCの形状を参照して、参照したTDCが適切でない場合、警告領域を画像診断の対象外としてマップ画像から除去することができ、マップ画像を用いた適切な画像診断をさらに保証することが可能となる。 Therefore, the doctor who is an operator can refer to the shape of the TDC of the designated warning area, and if the referenced TDC is not appropriate, the doctor can remove the warning area from the map image as the outside of the image diagnosis target. It is possible to further ensure appropriate image diagnosis using the.
なお、上記した実施例では、医用画像としてX線CT装置によって撮影されたX線CT画像から繰り返し最小二乗法により生成されたマップ画像を画像処理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、医用画像としてMRI装置によって撮影されたMRI画像から繰り返し最小二乗法により生成されたマップ画像を画像処理する場合であってもよい。 In the above-described embodiment, a case has been described in which a map image generated by an iterative least-squares method is processed from an X-ray CT image captured by an X-ray CT apparatus as a medical image, but the present invention is not limited thereto. The map image generated by the repetitive least squares method from the MRI image photographed by the MRI apparatus as a medical image may be processed.
例えば、MRI装置は、Gd−DTPA(Gadolinium-diethylenetriaminepentaacetic acid) などの造影剤を投与した被検体の所定の組織に対し、縦緩和(T1 )やサセプタビリティ効果(T2 *)を強調するパルスシーケンスを用いたダイナミックスキャンを行い、このダイナミックスキャンにより得られた時系列に沿った複数のMRI画像における造影剤濃度の経時的変化からマップ画像を繰り返し最小二乗法により生成する。そして、MRI装置は、最小二乗和画像を生成して、上述した実施例と同様に画像処理を実行する。これにより、MRI画像から生成されたマップ画像を用いた適切な画像診断を保証することが可能となる。 For example, the MRI apparatus uses a pulse sequence that emphasizes longitudinal relaxation (T1) and susceptibility effect (T2 *) for a predetermined tissue of a subject administered with a contrast agent such as Gd-DTPA (Gadolinium-diethylenetriaminepentaacetic acid). The used dynamic scan is performed, and a map image is repeatedly generated by the least square method from the temporal change in contrast agent concentration in a plurality of MRI images along the time series obtained by the dynamic scan. Then, the MRI apparatus generates a least square sum image and executes image processing in the same manner as in the above-described embodiment. Thereby, it is possible to ensure appropriate image diagnosis using the map image generated from the MRI image.
また、上記した実施例では、画像処理部38がX線CT装置に組み込まれてい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、X線CT装置とネットワークにより接続されている画像処理装置に画像処理部38の機能を組み込んでおき、X線CT装置によって再構成されたX線CT画像を受信した画像処理装置が、最小二乗和画像を生成して、上述した実施例と同様に画像処理を実行する場合であってもよい。また、本発明は、X線CT装置においてマップ画像を生成し、X線CT装置によって生成されたマップ画像を受信した画像処理装置が、最小二乗和画像を生成して、上述した実施例と同様に画像処理を実行する場合であってもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、例えば、マップ画像生成部38aおよび最小二乗和画像生成部38bを統合するなど、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、CPUおよび当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
Each component of each illustrated device is functionally conceptual and does not necessarily need to be physically configured as illustrated. That is, the specific form of distribution / integration of each device is not limited to the illustrated one. For example, all or a part of the map
以上のように、本発明に係る画像処理装置および画像処理プログラムは、造影剤を投与した被検体の所定の組織を時系列に沿って撮影した複数の医用画像から生成された当該所定の組織内の毛細血管における血流動態を表す灌流画像(マップ画像)に対して画像処理を行なう場合に有用であり、特に、灌流画像(マップ画像)を用いた適切な画像診断を保証することが可能となることに適する。 As described above, the image processing apparatus and the image processing program according to the present invention are provided in the predetermined tissue generated from a plurality of medical images obtained by photographing a predetermined tissue of a subject to which a contrast agent is administered in time series. It is useful when image processing is performed on perfusion images (map images) representing blood flow dynamics in capillaries of blood vessels, and in particular, appropriate image diagnosis using perfusion images (map images) can be guaranteed. Suitable for becoming.
10 架台装置
11 高電圧発生部
12 X線管
13 X線検出器
14 データ収集部
20 寝台装置
21 寝台駆動装置
22 天板
30 コンソール装置
31 入力装置
32 表示装置
33 スキャン制御部
34 前処理部
35 投影データ記憶部
36 画像再構成部
37 画像記憶部
38 画像処理部
38a マップ画像生成部
38b 最小二乗和画像生成部
38c クラスタリング画像生成部
38d 警告領域抽出部
38e 重畳画像生成部
38f TDC作成部
39 システム制御部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記複数の医用画像にて測定された前記所定の組織の動脈における造影剤濃度の経時的変化から当該複数の医用画像にて測定された当該所定の組織の毛細血管における造影剤濃度の経時的変化を出力するための移行係数が最小二乗法に基づいて決定されることにより前記灌流画像が生成された場合に、当該決定された移行係数による出力誤差の総和である最小二乗和を、当該灌流画像の同一位置にある画素の画素値として配置した最小二乗和画像を生成する最小二乗和画像生成手段と、
前記最小二乗和画像生成手段によって生成された前記最小二乗和画像において、所定の画素値以上である画素の領域を抽出する領域抽出手段と、
前記領域抽出手段によって抽出された前記領域を前記灌流画像に位置合わせしたうえで重畳した重畳画像を所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 An image for performing image processing on a perfusion image representing blood flow dynamics in capillaries of a predetermined tissue generated from a plurality of medical images taken in time series of a predetermined tissue of a subject administered with a contrast agent A processing device comprising:
Change over time in contrast agent concentration in capillaries of the predetermined tissue measured in the plurality of medical images from change over time in arteries of the predetermined tissue measured in the plurality of medical images When the perfusion image is generated by determining a transition coefficient for outputting the perturbation image based on the least square method, a least square sum that is a sum of output errors due to the determined transition coefficient is calculated as the perfusion image. A least square sum image generating means for generating a least square sum image arranged as a pixel value of pixels at the same position of
In the least square sum image generated by the least square sum image generation means, an area extraction means for extracting an area of a pixel that is a predetermined pixel value or more;
Display control means for controlling to display a superimposed image superimposed on the perfusion image after aligning the area extracted by the area extraction means on a predetermined display unit;
An image processing apparatus comprising:
前記表示制御手段は、前記作成手段によって作成された前記関心領域における造影剤濃度変化情報を前記所定の表示部にて表示するように制御することを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。 When the operator who refers to the superimposed image displayed on the predetermined display unit by the control of the display control unit specifies a region of interest through a predetermined input unit, the plurality of images used for generating the perfusion image Further comprising a creation means for creating contrast agent concentration change information depicting a state of a change in contrast agent concentration over time in the region of interest of the medical image of
3. The image according to claim 1, wherein the display control unit performs control so that contrast medium concentration change information in the region of interest created by the creating unit is displayed on the predetermined display unit. 4. Processing equipment.
前記複数の医用画像にて測定された前記所定の組織の動脈における造影剤濃度の経時的変化から当該複数の医用画像にて測定された当該所定の組織の毛細血管における造影剤濃度の経時的変化を出力するための移行係数が最小二乗法に基づいて決定されることにより前記灌流画像が生成された場合に、当該決定された移行係数による出力誤差の総和である最小二乗和を、当該灌流画像の同一位置にある画素の画素値として配置した最小二乗和画像を生成する最小二乗和画像生成手順と、
前記最小二乗和画像生成手順によって生成された前記最小二乗和画像において、所定の画素値以上である画素の領域を抽出する領域抽出手順と、
前記領域抽出手順によって抽出された前記領域を前記灌流画像に位置合わせしたうえで重畳した重畳画像を所定の表示部に表示するように制御する表示制御手順と、
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。 An image for performing image processing on a perfusion image representing blood flow dynamics in capillaries of a predetermined tissue generated from a plurality of medical images taken in time series of a predetermined tissue of a subject administered with a contrast agent An image processing program for causing a computer to execute a processing method,
Change over time in contrast agent concentration in capillaries of the predetermined tissue measured in the plurality of medical images from change over time in arteries of the predetermined tissue measured in the plurality of medical images When the perfusion image is generated by determining a transition coefficient for outputting the perturbation image based on the least square method, a least square sum that is a sum of output errors due to the determined transition coefficient is calculated as the perfusion image. A least square sum image generation procedure for generating a least square sum image arranged as a pixel value of pixels at the same position of
In the least square sum image generated by the least square sum image generation procedure, a region extraction procedure for extracting a region of pixels that are equal to or greater than a predetermined pixel value;
A display control procedure for controlling to display a superimposed image superimposed on the perfusion image after aligning the region extracted by the region extraction procedure;
An image processing program for causing a computer to execute.
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