JP2012147934A - Ｘ線診断装置、画像処理装置及び画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】血管造影画像における血管コントラストを予測して表示できる画像処理装置を提供することにある。
【解決手段】一実施形態に係る画像処理装置は、表示部、データベース、入力部、取得部、計算部及び制御部を備える。表示部は、予め取得されたＸ線画像を表示する。データベースは、参照造影剤濃度及び参照Ｘ線条件と血管コントラストとの関係を記述した対応表を保持する。入力部は、造影剤濃度の予定値及び血管造影画像の撮影時に適用予定のＸ線条件を入力する。取得部は、前記入力された予定値及びＸ線条件で前記データベースの前記参照造影剤濃度の前記Ｘ線条件を参照して血管コントラストを取得する。計算部は、前記取得された血管コントラストと前記Ｘ線画像に設定される関心領域の平均画素値とに基づいて、前記関心領域の予測平均画素値を算出する。制御部は、前記算出された予測平均画素値を有する部分画像を前記関心領域上に重ねて、前記表示部に前記Ｘ線画像を表示させる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線診断装置、画像処理装置及び画像処理プログラムに関する。

Ｘ線診断装置を用いた血管造影検査や血管内治療では、血管の形状及び位置を把握するために、造影剤を使用している。被検体に注入する造影剤の濃度は、通常、一手技中で固定とされる。被検体に造影剤を注入した状態で撮影される血管造影画像における血管コントラストは撮影条件（例えば、被検体、Ｘ線条件及び撮影角度等）によって異なるので、使用する造影剤が必ずしも適正な濃度であるとは限らない。このため、被検体によっては、必要以上に濃い造影剤を使用している場合がある。或いは、造影剤の濃度が低いために血管造影画像において所望の血管コントラストが得られず、造影剤の濃度及び注入速度等の造影剤条件を変えて再度Ｘ線撮影する場合がある。

特開２００９−２２５号公報

このような不要な造影剤の被検体への注入により、被検体が腎症を発生する可能性が増大する問題がある。従って、Ｘ線診断装置においては、造影剤の使用量を低減するために、血管造影画像の撮影前に、血管造影画像における血管コントラストを予測して表示できることが求められている。

本実施形態は、上記問題点を解決するためになされたものであり、血管造影画像の撮影前に、血管造影画像における血管コントラストを予測して表示することができるＸ線診断装置、画像処理装置及び画像処理プログラムを提供することを目的とする。

一実施形態に係る画像処理装置は、表示部、データベース、入力部、取得部、計算部及び制御部を備える。表示部は、予め取得されたＸ線画像を表示する。データベースは、参照造影剤濃度及び参照Ｘ線条件と血管コントラストとの関係を記述した対応表を保持する。入力部は、造影剤濃度の予定値及び血管造影画像の撮影時に適用予定のＸ線条件を入力する。取得部は、前記入力された予定値及びＸ線条件で前記データベースの前記参照造影剤濃度の前記Ｘ線条件を参照して血管コントラストを取得する。計算部は、前記取得された血管コントラストと前記Ｘ線画像に設定される関心領域の平均画素値とに基づいて、前記関心領域の予測平均画素値を算出する。制御部は、前記算出された予測平均画素値を有する部分画像を前記関心領域上に重ねて、前記表示部に前記Ｘ線画像を表示させる。

第１の実施形態に係るＸ線診断装置を概略的に示すブロック図。 図１のＸ線診断装置の外観の一例を示す斜視図。 図１に示したモニタ装置に表示されるＸ線画像の一例を示す図。 図１に示したモニタ装置に表示される入力画面の一例を示す図。 図４に示したスライダが操作された後の入力画面を示す図。 図４に示したスライダが操作されるのに伴ってＲＯＩの濃淡が変化することを説明する図。 図１のＸ線診断装置の画像処理の一例を概略的に示すフローチャート。 第２の実施形態に係るＸ線診断装置を概略的に示すブロック図。 図８に示した血管径出力装置を概略的に示すブロック図。 図８のＸ線診断装置の画像処理の一例を概略的に示すフローチャート。

以下、必要に応じて図面を参照しながら、実施形態に係るＸ線診断装置、画像処理装置及び画像処理プログラムを説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００を概略的に示すブロック図であり、図２は、このＸ線診断装置１００の外観を概略的に示す斜視図である。図１に示されるＸ線診断装置１００は、図２に示されるように、略Ｃ字型のＣアーム１３０を備え、このＣアーム１３０は、アーム支持部２０６により回動可能且つ移動可能に支持されている。アーム支持部２０６は、支柱２０５に設けられている。

Ｃアーム１３０の一端には、Ｘ線を発生するＸ線発生部１１０が設けられ、他端には、Ｘ線発生部１１０から照射され被検体（図１に示される）１３２を透過したＸ線を検出するＸ線検出部１２０が設けられている。これらＸ線発生部１１０及びＸ線検出部１２０は、寝台２０２に載置される被検体１３２を挟んで互いに対向して配置される。寝台２０２には、図１に示される天板１３１が移動可能に設けられており、この天板１３１上に被検体１３２が載置される。寝台２０２は、図２に示される支柱２０１により支持されている。また、寝台２０２には、操作部１７０が設けられている。

一方、天井には、例えば２本のスライドレールを備えた支持部２０３が設けられている。この支持部２０３によりモニタ保持部２０４がスライドレールに沿って移動可能に支持されている。このモニタ保持部２０４には、複数のモニタ装置１５３が保持されている。モニタ装置１５３としては、ＣＲＴ（cathode-ray tube）ディスプレイや液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等を用いることができる。

図１に示されるように、Ｃアーム１３０及び天板１３１は、機構部１６０により駆動される。この機構部１６０は、Ｃアーム・天板機構制御部１６１、天板移動機構１６２及びＣアーム回動・移動機構１６３を備える。Ｃアーム・天板機構制御部１６１は、システム制御部１０１からの移動制御指示に従ってＣアーム１３０及び天板１３１をそれぞれ駆動するための駆動信号を生成する。天板移動機構１６２は、Ｃアーム・天板機構制御部１６１からの駆動信号により作動されて、天板１３１を移動させる。Ｃアーム回動・移動機構１６３は、Ｃアーム・天板機構制御部１６１からの駆動信号により作動されて、Ｃアーム１３０を移動させるとともに、このＣアーム１３０を被検体１３２の体軸周りに回動させる。

天板１３１に載置されている被検体１３２には、心電図（ＥＣＧ：electrocardiogram）モニタ端子１３３が装着される。ＥＣＧモニタ端子１３３からの信号は、ＥＣＧ計測部１３４へ送られる。ＥＣＧ計測部１３４は、ＥＣＧモニタ端子１３３からの信号に基づいて被検体１３２の心電図のデータを生成してシステム制御部１０１に送出する。

さらに、Ｘ線診断装置１００は、被検体１３２に造影剤を注入するインジェクタ１９０を備えている。一例では、インジェクタ１９０は、被検体１３２の血管に造影剤を注入するための注入ヘッド、及びこの注入ヘッドの動作を制御する注入制御部を備える。さらに、注入ヘッドは、造影剤が充填されるシリンダを有する。インジェクタ１９０には、シリンダに充填されている造影剤の濃度、及び造影剤を被検体に注入する速度（注入速度）等の造影剤条件が設定されている。インジェクタ１９０は、システム制御部１０１からの注入制御指令に従って造影剤の注入を実行する。なお、造影剤の注入動作は、ユーザがインジェクタ１９０を直接操作することにより実行されてもよい。

Ｘ線発生部１１０には、高電圧発生部１１５が接続されている。この高電圧発生部１１５は、Ｘ線発生部１１０に高電圧を印加する。具体的には、Ｘ線発生部１１０は、Ｘ線制御部１１６及び高電圧発生器１１７を備える。Ｘ線制御部１１６は、システム制御部１０１からＸ線条件指令を受け取り、このＸ線条件指令で指定される電圧を発生させるための電圧印加制御信号を生成して高電圧発生器１１７に送出する。一例として、Ｘ線条件は、Ｘ線発生部１１０内のＸ線管１１１の電極間に印加する管電圧、Ｘ線照射時間及びＸ線照射タイミング等を含む。高電圧発生器１１７は、Ｘ線制御部１１６から受け取った電圧印加制御信号に応じた高電圧を発生してＸ線発生部１１０に印加する。

Ｘ線発生部１１０は、Ｘ線管１１１及びＸ線絞り器１１２を備える。Ｘ線管１１１は、高電圧発生器１１７から高電圧を印加されることによりＸ線を発生する。Ｘ線絞り器１１２は、Ｘ線管１１１と被検体１３２との間に配置され、Ｘ線管１１１から被検体１３２に向けて照射されたＸ線の照射野を限定する。

Ｘ線検出部１２０は、Ｘ線発生部１１０から照射され被検体１３２を透過したＸ線を検出する。具体的には、Ｘ線検出部１２０は、平面検出器１２１、ゲートドライバ１２２及び投影データ生成部１２５を備える。平面検出器１２１は、２次元配列された複数の半導体検出素子を有する。ゲートドライバ１２２は、平面検出器１２１に蓄積された電荷を読み出すための駆動パルスを生成する。被検体１３２を透過したＸ線は、平面検出器１２１の半導体検出素子により電荷に変換されて蓄積される。蓄積された電荷は、ゲートドライバ１２２が供給する駆動パルスによって順次読み出される。
投影データ生成部１２５は、平面検出器１２１から読み出された電荷を、Ｘ線検出量に応じた投影データに変換する。具体的には、投影データ生成部１２５は、電荷・電圧変換器１２３及びＡ／Ｄ変換器１２４を備える。電荷・電圧変換器１２３は、平面検出器１２１から読み出された各電荷を電圧信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１２４は、電荷・電圧変換器１２３から出力される電圧信号をデジタル信号に変換して投影データとして出力する。

画像データ生成部１４０は、投影データ生成部１２５から投影データを順次受け取り、受け取った投影データに基づいて被検体１３２のＸ線画像データ（以下、単に画像データと称す）を生成する。具体的には、画像データ生成部１４０は、画像データ記憶回路１４１及び画像演算回路１４２を備える。画像データ記憶回路１４１は、投影データ生成部１２５で生成された投影データを順次記憶する。画像演算回路１４２は、画像データ記憶回路１４１に記憶されている投影データに対してフィルタリング処理等の画像処理を施して画像データを生成する。生成された画像データは、画像データ記憶回路１４１に記憶される。さらに、画像演算回路１４２は、必要に応じて、画像データに対して合成処理等の画像処理を施す。

画像データ生成部１４０は、計算部１４３をさらに備える。この計算部１４３は、Ｘ線画像に設定される関心領域（ＲＯＩ：Region Of Interest）の平均画素値を計算する。本実施形態では、ＲＯＩは、ユーザが操作部１７０を操作することにより、モニタ装置１５３に表示されているＸ線画像に設定される。ＲＯＩの平均画素値は、ＲＯＩに含まれる複数画素の画素値の平均値を指す。さらに、計算部１４３は、算出したＲＯＩの平均画素値と後述する血管コントラストとに基づいて、ＲＯＩの予測平均画素値を計算する。後述するように、本実施形態のＸ線診断装置１００は、血管造影画像の撮影前に、血管造影画像における血管コントラストを予測して、予測結果をＲＯＩの濃淡として造影剤注入前のＸ線画像に表示することができる。計算部１４３により計算されるＲＯＩの予測平均画素値は、血管コントラストを予測表示する際にＲＯＩ内の各画素の画素値として使用される。

画像データ記憶回路１４１には、表示部１５０が接続されている。この表示部１５０は、画像データ生成部１４０により生成された画像データをＸ線画像として表示する。具体的には、表示部１５０は、表示用データ生成回路１５１、変換回路１５２及び複数のモニタ装置１５３を備える。表示用データ生成回路１５１は、画像データ記憶回路１４１に記憶されている画像データを受け取り、各モニタ装置１５３で表示させるための表示用データを生成する。変換回路１５２は、表示用データ生成回路１５１により生成された表示用データを映像信号に変換して各モニタ装置１５３に送出する。各モニタ装置１５３は、図３に示すように、被検体１３２のＸ線画像３００を表示する。

システム制御部１０１は、Ｘ線診断装置１００内の各部を制御する。システム制御部１０１には、操作部（入力部ともいう）１７０が接続されている。操作部１７０は、例えば、キーボード及びマウス等の各種入力デバイスを備え、これら入力デバイスの操作に応じた操作信号をシステム制御部１０１に送出する。例えば、操作部１７０は、図３に示されるように、モニタ装置１５３に表示されているＸ線画像３００にＲＯＩ３０１をユーザが設定するために使用される。ＲＯＩ３０１の形状は、図３に示される正方形の例に限らず、長方形や円形等の任意の形状とすることができる。

さらに、操作部１７０は、造影剤濃度の予定値、注入速度の予定値、血管径の予定値、及びＸ線条件等といったユーザからの入力を受け付ける。これらの予定値は、血管造影画像における血管コントラストの予測に使用される。ユーザは、血管造影画像の撮影時に注入する予定の造影剤の濃度を造影剤濃度の予定値として入力し、血管造影画像の撮影時に造影剤を被検体１３２に注入する予定の速度を注入速度の予定値として入力し、さらに、ＲＯＩに含まれる検査又は治療対象の血管径を血管径の予定値として入力する。操作部１７０から入力されたＸ線条件は、システム制御部１０１を介してＸ線制御部１１６に送出され設定される。

さらに、システム制御部１０１には、血管コントラスト取得部１８０が接続されている。血管コントラスト取得部１８０は、操作部１７０から入力された造影剤濃度の予定値、注入速度の予定値、血管径の予定値、及びＸ線条件を受け取る。これらの造影剤濃度の予定値、注入速度の予定値、血管径の予定値、及びＸ線条件は、条件記憶部１８２に記憶される。
血管コントラスト取得部１８０は、条件記憶部１８２に記憶されている造影剤濃度の予定値、注入速度の予定値、血管径の予定値、及びＸ線条件で臨床データベース１８１を参照して、血管コントラストを取得する。臨床データベース１８１には、造影剤濃度、注入速度、血管径及びＸ線条件と血管コントラストとの関係を記述した対応表が保持されている。血管コントラストは、下記数式（１）により定義される。

ここで、Ｃは血管コントラストを示し、Ｐ０は造影剤注入前のＸ線画像のＲＯＩの平均画素値を示し、Ｐ１は造影剤注入後のＸ線画像のＲＯＩの平均画素値を示す。即ち、血管コントラストは、Ｘ線条件及び撮影角度等の撮影条件を固定した状態で造影剤の注入前と注入後のＸ線画像データを収集し、造影剤の注入前と注入後のＸ線画像の同じ位置にＲＯＩを設定し、造影剤注入前のＸ線画像のＲＯＩの平均画素値と造影剤注入後のＸ線画像のＲＯＩの平均画素値との差を造影剤注入前のＸ線画像のＲＯＩの平均画素値で割ることにより得られる。臨床データベース１８１の対応表は、造影剤濃度、注入速度、血管径及びＸ線条件の組み合わせを様々に変更してＸ線撮影を行い、造影剤濃度、注入速度、血管径及びＸ線条件の組み合わせ毎の血管コントラストを算出することにより作成される。

次に、造影剤濃度、注入速度及び血管径の予定値を入力する方法の一例を説明する。
一例では、ユーザは、図４に示すようなモニタ装置１５３に表示される入力画面４００により造影剤濃度、注入速度及び血管径の予定値を入力する。この入力画面４００には、造影剤濃度の予定値を入力するためのスライダ４０１、注入速度の予定値を入力するためのスライダ４０２、及び血管径の予定値を入力するためのスライダ４０３が表示されている。ユーザが操作部１７０のマウス等を用いてスライダ４０１、４０２、４０３を動かすことにより、入力する造影剤濃度、注入速度及び血管径の予定値を連続的に変更することができる。

図４では、簡単にするために、スライダ４０１、４０２、４０３の各々が０から１００までの範囲の値を指定する例が示されている。この例では、各スライダの値が大きいほど入力する予定値が大きくなる。通常、注入する造影剤濃度が高いほど血管造影画像における血管コントラストは大きくなり、同様に、造影剤を注入する速度が速いほど、また、造影剤が流通される血管径が太いほど、血管造影画像における血管コントラストは大きくなる。

本実施形態では、入力される造影剤濃度、注入速度及び血管径の予定値が変更されると、変更後の造影剤濃度、注入速度及び血管径の予定値で臨床データベース１８１が参照されて血管コントラストが取得され、この血管コントラストに応じて造影剤注入前のＸ線画像３００のＲＯＩの濃淡が変化する。例えば、図５に示されるようにスライダ４０１、４０２、４０３の値がより大きい値に変更されると、血管コントラスト取得部１８０により取得される血管コントラストはより大きくなり、その結果、図６に示されるように、Ｘ線画像３００のＲＯＩ３０１がより濃く（黒く）表示されるようになる。

次に、図１及び図７を参照して、血管造影画像の撮影前に、血管造影画像における血管コントラストを予測して表示する一連の動作を説明する。

図７のステップＳ７０１では、画像データ生成部１４０が、被検体１３２の画像データを生成する。
具体的には、まず、寝台２０２の天板１３１上に被検体１３２が載置される。システム制御部１０１から移動制御指示がＣアーム・天板機構制御部１６１へ与えられると、Ｃアーム・天板機構制御部１６１は、天板移動機構１６２及びＣアーム回動・移動機構１６３のそれぞれに駆動信号を送出する。天板移動機構１６２が駆動信号により作動され、天板１３１が所望の位置に調整される。また、Ｃアーム回動・移動機構１６３が駆動信号により作動され、Ｃアーム１３０が所望の位置及び角度に調整される。

システム制御部１０１は、Ｘ線制御部１１６及びＸ線発生部１１０にＸ線照射指令を送出する。これにより、Ｘ線制御部１１６は、予め設定されるＸ線条件で指定される電圧を発生するための電圧印加制御信号を生成して高電圧発生器１１７に送出する。高電圧発生器１１７は、Ｘ線制御部１１６からの電圧印加制御信号に応じた高電圧を発生してＸ線発生部１１０に印加する。Ｘ線発生部１１０は、高電圧発生器１１７から印加された高電圧によりＸ線を発生し、Ｘ線発生部１１０からのＸ線は、被検体１３２に向けられる。

Ｘ線管１１１から照射されたＸ線は、Ｘ線絞り器１１２を通過し、被検体１３２を透過して平面検出器１２１に入射する。平面検出器１２１に入射したＸ線は、半導体検出素子により電荷に変換され蓄積される。蓄積された電荷は、ゲートドライバ１２２からの駆動パルスによって読み出される。読み出された電荷は、電荷・電圧変換器１２３によって電圧信号に変換される。電荷・電圧変換器１２３からの電圧信号は、Ａ／Ｄ変換器１２４によってデジタル信号に変換されて投影データとして出力される。画像データ生成部１４０は、このようにして収集された投影データに基づいて、被検体１３２の画像データを生成する。

このステップＳ７０１のＸ線撮影は、例えば位置合わせのために、被検体１３２に造影剤を注入せずに行われる。このステップＳ７０１で生成される画像データは、被検体１３２に関する造影剤注入前の（即ち、非造影の）画像データである。なお、本実施形態では、血管コントラストの予測に用いる造影剤注入前の画像データが透視画像（静止画像）のデータである場合を例に挙げて説明しているが、これに限らず、透視画像を連続的に撮影した動画像のデータであってもよい。

ステップＳ７０２では、画像データ生成部１４０で生成された被検体１３２の画像データが、表示部１５０のモニタ装置１５３にＸ線画像として表示される。ステップＳ７０３では、ユーザにより操作部１７０が操作されて、Ｘ線画像にＲＯＩが設定される。ユーザは、例えば検査又は治療対象の血管を含むように、Ｘ線画像にＲＯＩを設定する。ステップＳ７０４では、計算部１４３が、Ｘ線画像のＲＯＩの平均画素値を計算する。

ステップＳ７０５では、システム制御部１０１が、造影剤を用いる次回のＸ線撮影に適用されるＸ線条件を取得するとともに、造影剤濃度の予定値、注入速度の予定値、及び血管径の予定値の各々の初期値を取得する。一例では、ステップＳ７０５で取得されるＸ線条件は、ステップＳ７０１の造影剤注入前のＸ線撮影に適用されたＸ線条件と同じＸ線条件とされる。さらに、造影剤濃度及び注入速度の予定値の初期値は、インジェクタ１９０に設定されている造影剤濃度及び注入速度の値とする。本実施形態では、血管径の予定値の初期値は、システム制御部１０１に予め設定されている値とする。

ステップＳ７０６では、取得されたＸ線条件、造影剤濃度の予定値、注入速度の予定値及び血管径の予定値が条件記憶部１８２に記憶される。ステップＳ７０７では、血管コントラスト取得部１８０が、条件記憶部１８２に記憶されているＸ線条件、造影剤濃度、注入速度及び血管径の予定値で臨床データベース１８１を参照して、これらのＸ線条件、造影剤濃度、注入速度及び血管径の予定値で特定される血管コントラストを取得する。

ステップＳ７０８では、計算部１４３が、ステップＳ７０４で算出されたＲＯＩの平均画素値とステップＳ７０７で取得された血管コントラストとに基づいて、ＲＯＩの予測平均画素値を計算する。計算部１４３は、例えば上記数式（１）に従って、ステップＳ７０７で取得された血管コントラストＣとステップＳ７０４で算出されたＲＯＩの平均画素値Ｐ０とから、ＲＯＩの予測平均画素値Ｐ１を算出する。

ステップＳ７０９では、システム制御部１０１は、モニタ装置１５３に、算出された予測平均画素値を有する部分画像をＸ線画像のＲＯＩ上に重ねて表示させる。例えば、画像データ生成部１４０は、システム制御部１０１の指示に従って、Ｘ線画像のＲＯＩ内の各画素の画素値をステップＳ７０８で算出された予測平均画素値に置き換えた画像データを生成して表示部１５０に送出する。

ステップＳ７１０では、ユーザにより操作部１７０が操作されて、造影剤濃度、注入速度、血管径のうちの少なくとも１つの予定値が変更されたか否かが判断される。一例では、ステップＳ７０５で造影剤濃度、注入速度及び血管径の予定値の初期値が取得された直後には、図４に示されるスライダ４０１、４０２、４０３の各々はその初期値に応じた値にセットされる。ユーザは、スライダ４０１、４０２、４０３を動かすことで、造影剤濃度、注入速度及び血管径の予定値を入力若しくは変更する。造影剤濃度、注入速度、血管径のうちの少なくとも１つの予定値が変更された場合、ステップＳ７０６に戻り、変更後の造影剤濃度、注入速度、血管径の予定値が条件記憶部１８２に記憶される。

変更後の造影剤濃度、注入速度、血管径の予定値が条件記憶部１８２に記憶されると、上述したステップＳ７０７以降の処理が再び行われる。即ち、血管コントラスト取得部１８０が条件記憶部１８２に記憶されているＸ線条件、造影剤濃度の予定値、注入速度の予定値、及び血管径の予定値で臨床データベース１８１を参照して、血管コントラストを新たに取得し（ステップＳ７０７）、計算部１４３が、ステップＳ７０４で算出された平均画素値とステップＳ７０７で新たに取得された血管コントラストとに基づいて、ＲＯＩの予測平均画素値を再計算する（ステップＳ７０８）。次に、表示部１５０が、再計算された予測平均画素値を有する部分画像をＸ線画像のＲＯＩ上に重ねて表示する（ステップＳ７０９）。

ユーザは、表示されているＲＯＩの濃淡を確認しながら、所望の血管コントラストが得られるように、造影剤濃度、注入速度、及び血管径の予定値を調整する。即ち、所望の血管コントラストが得られるまで、ステップＳ７０６からステップＳ７１０が繰り返される。

ステップＳ７１０において造影剤濃度、注入速度及び血管径のいずれの予定値も変更されない場合、図７に示される一連の動作が終了となる。

このようにして、Ｘ線診断装置１００は、ユーザが指定した条件下での造影剤を用いたＸ線撮影により生成される血管造影画像における血管コントラストを予測して、予測結果をＲＯＩの濃淡として造影剤注入前のＸ線画像に表示することができる。ユーザは、表示されるＲＯＩの濃淡を確認して、所望の血管コントラストが得られる造影剤濃度及び注入速度の予定値を、血管造影を行う際の造影剤濃度及び注入速度として決定する。

以上のように、本実施形態に係るＸ線診断装置１００は、Ｘ線条件、造影剤濃度、注入速度及び血管径と血管コントラストとの関係を記述した対応表を保持する臨床データベース１８１を備えることにより、ユーザにより指定される条件下で血管造影画像を撮影した場合に得られる血管コントラストを予測し、予測結果を造影剤注入前のＸ線画像に設定されるＲＯＩの濃淡として表示することができる。ユーザは、表示されるＲＯＩの濃淡を確認することで、適切な造影剤濃度及び注入速度を血管造影画像の撮影前に決定することができるようになり、その結果、不要な造影剤の被検者への注入を回避することができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、血管径の初期値は予め設定されている。これに対し、第２の実施形態では、Ｘ線画像に設定されたＲＯＩに含まれる血管を検出し、検出した血管の直径を血管径の初期値として使用する。

図８は、第２の実施形態に係るＸ線診断装置８００を概略的に示している。図８に示されるＸ線診断装置８００は、図１に示されるＸ線診断装置１００の構成に加えて、ＲＯＩに含まれる血管を検出してその血管の直径を出力する血管径出力装置８０１を備えている。血管径出力装置８０１は、ＲＯＩ内で複数の血管を検出した場合、検出された血管のうちの最も太い血管の直径を出力する。

図９は、血管径出力装置８０１をより詳細に示している。血管径出力装置８０１は、図９に示されるように、Ｘ線画像入力部９０１、ＣＴ（Computed Tomography）画像入力部９０２、画像位置合わせ部９０３及び血管径判断部９０４を備えている。Ｘ線画像入力部９０１には、画像データ生成部１４０で生成されたＸ線画像データが供給される。ＣＴ画像入力部９０２には、図示しないＸ線ＣＴ装置で撮影された３次元ＣＴ画像データが供給される。ＣＴ画像入力部９０２は、３次元ＣＴ画像データを血管径判断部９０４へ与えるとともに、３次元ＣＴ画像データを２次元ＣＴ画像データに投影して画像位置合わせ部９０３へ与える。画像位置合わせ部９０３は、Ｘ線画像データ及び２次元ＣＴ画像データを用いて位置合わせを行う。位置合わせは、Ｘ線画像データの骨及び臓器の位置とＣＴ画像の骨及び臓器の位置とを合わせることによりなされる。

血管径判断部９０４は、画像位置合わせ部９０３から位置合わせ結果及び２次元画像データを受け取り、ＣＴ画像入力部９０２から３次元ＣＴ画像データを受け取り、さらに、システム制御部１０１からＲＯＩの位置を示すＲＯＩ位置情報を受け取る。血管径判断部９０４は、ＲＯＩ位置情報に基づいて２次元ＣＴ画像におけるＲＯＩの位置を決定し、２次元ＣＴ画像におけるＲＯＩの位置から３次元ＣＴ画像におけるＲＯＩの位置を決定する。血管径判断部９０４は、３次元ＣＴ画像におけるＲＯＩに含まれる血管を検出し、検出した血管の直径を出力する。

血管径判断部９０４の血管検出方法の一例を簡単に説明する。まず、血管径判断部９０４は、３次元ＣＴ画像データから血管領域を抽出し、抽出した血管領域以外の情報を消去した３次元ＣＴ画像データを生成する。即ち、血管径判断部９０４は、血管領域以外の領域の画素値を０にした３次元ＣＴ画像データを生成する。次に、血管径判断部９０４は、この３次元ＣＴ画像のＲＯＩから０以外の画素値を有する画素を探索する。ＲＯＩ内に０以外の画素値を有する画素の領域を発見した場合、血管径判断部９０４は、その領域を血管と判断する。ＲＯＩ内に０以外の画素値を有する画素が存在しない場合、血管径判断部９０４は、ＲＯＩ内に０以外の画素値を有する画素の領域が含まれるようになるまで、ＲＯＩのサイズを拡大する。ＲＯＩのサイズの変更は、モニタ装置１５３にシステム制御部１０１に送出され、モニタ装置１５３に表示されているＸ線画像に反映される。

なお、血管径出力装置８０１は、Ｘ線ＣＴ画像データを使用する例に限らず、予め収集されたＭＲ（Magnetic Resonance）画像、３次元血管造影画像（3-dimensional angiographic picture）等を使用してもよい。また、血管径出力装置８０１は、図９に示される例に限定されず、ＲＯＩに含まれる血管を検出してその直径を出力することができれば、いかなる形態であってもよい。

図１０は、Ｘ線診断装置８００の画像処理の一例を示している。図１０に示される一連の画像処理は、図７のステップＳ７０３とステップＳ７０４との間にステップＳ１００１が追加されたものである。ここでは、図７と同じ部分についてはその説明を適宜省略し、図７と異なる部分について説明する。

図１０では、ステップＳ７０１において、画像データ生成部１４０が、被検体１３２に関する造影剤注入前の画像データを生成する。ステップＳ７０２では、表示部１５０のモニタ装置１５３が、Ｘ線画像データに基づくＸ線画像を表示する。ステップＳ７０３では、ユーザによりＸ線画像にＲＯＩが設定される。図１０のステップＳ７０３においてＸ線画像にＲＯＩが設定されると、ステップＳ１００１に進む。

ステップＳ１００１では、血管径出力装置８０１が、設定されたＲＯＩ内に含まれる血管を検出し、その血管の直径（血管径）を取得する。次に、ステップＳ７０４においてＲＯＩの平均画素値が計算される。ステップＳ７０５では、システム制御部１０１が、Ｘ線条件、並びに、造影剤濃度の予定値、注入速度の予定値及び血管径の予定値の各々の初期値を取得する。本実施形態では、ステップＳ７０５で取得される血管径の予定値の初期値は、ステップＳ１００１で取得された血管径とする。

図１０のステップＳ７０６以降の処理は、図７を参照して上述した処理と同じであるので説明を省略する。なお、血管径出力装置８０１によりＲＯＩ内の血管径が正確に取得されるので、血管径の予定値を血管径出力装置８０１により取得された血管径に固定するために、ステップＳ７１０において血管径の予定値を変更不可能としてもよい。

以上のように、本実施形態に係るＸ線診断装置８００は、ＲＯＩに含まれる血管の直径を取得する血管径出力装置８０１を備えることにより、ＲＯＩ内の血管径が正確に取得されるようになり、血管造影を行う際の最適な造影剤濃度及び注入速度をより正確に決定することができるようになる。

なお、上述した第１及び第２の実施形態では、臨床データベース（データ記憶部ともいう）１８１が保持する対応表において、血管コントラストがＸ線条件、造影剤濃度、注入速度及び血管径に対応付けられている例を説明したが、これに限定されない。一例では、対応表において、血管コントラストは、造影剤濃度及びＸ線条件のみに対応付けられていてもよい。他の例では、対応表において、血管コントラストは、造影剤濃度とともに、造影剤の製造元等のような他の条件に対応付けられていてもよい。

また、第１及び第２の実施形態では、Ｘ線画像にＲＯＩを１箇所だけ設定する例を説明しているが、これに限定されず、Ｘ線画像に複数のＲＯＩが設定されてもよい。さらに、設定されたＲＯＩは、ユーザの操作により、Ｘ線画像の任意の位置に適宜変更されてもよい。例えば、第２の実施形態においてＲＯＩの位置が変更された場合、変更後のＲＯＩに含まれる血管のうちの最も太い血管の直径が検出され、血管径を入力するスライダ４０３が、検出された血管径に応じた値に自動的に変更される。

上述した実施形態では、Ｘ線診断装置が上記画像処理を実行する画像処理装置を含む構成として説明したが、画像処理装置を別個に独立した構成とすることもできる。一実施形態に係る画像処理装置は、画像データ生成部１４０、表示部１５０、操作部１７０、血管コントラスト取得部１８０、臨床データベース１８１、条件記憶部１８２、及びこれら各部を制御する制御部（システム制御部１０１に対応する。）を備える。この画像処理装置は、予め取得された被検体に関する造影剤注入前のＸ線画像のデータを外部から受け取り、受け取ったＸ線画像のデータを基に上述した画像処理を実行する。

また、本実施形態に係る画像処理装置の各機能は、上述した画像処理を実行するための命令を備える制御プログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、この制御プログラムをメモリ上で展開することによって実現することもできる。この制御プログラムは、磁気ディスク（例えばハードディスク等）、光ディスク（例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の記録媒体に記録される。記録媒体は、上記の例に限定されず、コンピュータが読み取り可能な記録媒体であればよく、いずれの形態の記録媒体であってもよい。さらに、制御プログラムは、記録媒体に予め記録される例に限らず、インターネット等の通信ネットワーク経由でダウンロードすることによって提供されてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００…Ｘ線診断装置、１０１…システム制御部、１１０…Ｘ線発生部、１１１…Ｘ線管、１１２…Ｘ線絞り器、１１５…高電圧発生部、１１６…Ｘ線制御部、１１７…高電圧発生器、１２０…Ｘ線検出部、１２１…平面検出器、１２２…ゲートドライバ、１２３…電荷・電圧変換器、１２４…Ａ／Ｄ変換器、１２５…投影データ生成部、１３０…Ｃアーム、１３１…天板、１３２…被検体、１３３…ＥＣＧモニタ端子、１３４…ＥＣＧ計測部、１４０…画像データ生成部、１４１…画像データ記憶回路、１４２…画像演算回路、１４３…計算部、１５０…表示部、１５１…表示用データ生成回路、１５２…変換回路、１５３…モニタ装置、１６０…機構部、１６１…Ｃアーム・天板機構制御部、１６２…天板移動機構、１６３…Ｃアーム回動・移動機構、１７０…操作部、１８０…血管コントラスト取得部、１８１…臨床データベース、１８２…条件記憶部、１９０…インジェクタ、４０１，４０２，４０３…スライダ、８００…Ｘ線診断装置、８０１…血管径出力装置、９０１…Ｘ線画像入力部、９０２…ＣＴ画像入力部、９０３…画像位置合わせ部、９０４…血管径判断部。

Claims (8)

1. 予め取得されたＸ線画像を表示する表示部と、
   参照造影剤濃度及び参照Ｘ線条件と血管コントラストとの関係を記述した対応表を保持するデータベースと、
   造影剤濃度の予定値及び血管造影画像の撮影時に適用予定のＸ線条件を入力する入力部と、
   前記入力された予定値及びＸ線条件で前記データベースの前記参照造影剤濃度及び前記参照Ｘ線条件を参照して血管コントラストを取得する取得部と、
   前記取得された血管コントラストと前記Ｘ線画像に設定される関心領域の平均画素値とに基づいて、前記関心領域の予測平均画素値を算出する計算部と、
   前記算出された予測平均画素値を有する部分画像を前記関心領域上に重ねて、前記表示部に前記Ｘ線画像を表示させる制御部と、
   を具備することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記データベースは、前記参照造影剤濃度及び参照Ｘ線条件と血管コントラストとの関係を記述した対応表の代わりに、参照造影剤濃度、参照注入速度、参照血管径、及び参照Ｘ線条件と、血管コントラストとの関係を記述した対応表を保持し、
   前記入力部は、注入速度の予定値及び血管径の予定値をさらに入力し、
   前記取得部は、前記入力された造影剤濃度の予定値、注入速度の予定値、血管径の予定値、及びＸ線条件で前記データベースを参照して、血管コントラストを取得することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記関心領域に含まれる血管を検出して当該血管の直径を出力する血管径出力装置をさらに具備し、
   前記血管の直径を前記血管径の予定値として用いることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記関心領域は、前記Ｘ線画像に複数設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像処理装置。
5. 前記入力部は、前記Ｘ線画像の前記関心領域の位置を変更可能とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
6. 参照造影剤濃度及び参照Ｘ線条件と血管コントラストとの関係を記述した対応表を保持するデータベースを備えるコンピュータに、
   予め取得されたＸ線画像を表示する機能と、
   造影剤濃度の予定値を入力する機能と、
   前記入力された予定値及びＸ線条件で前記データベースの前記参照造影剤濃度及び前記参照Ｘ線条件を参照して血管コントラストを取得する機能と、
   前記取得された血管コントラストと前記Ｘ線画像に設定される関心領域の平均画素値とに基づいて、前記関心領域の予測平均画素値を算出する機能と、
   前記算出された予測平均画素値を有する部分画像を前記関心領域上に重ねて、前記Ｘ線画像を表示させる機能と、
   を実行させるための画像処理プログラム。
7. Ｘ線を発生するＸ線発生部と、
   前記Ｘ線発生部から発生され被検体を透過したＸ線を検出する検出部と、
   前記検出されたＸ線に基づいてＸ線画像データを生成する画像データ生成部と、
   前記Ｘ線画像データをＸ線画像として表示する表示部と、
   参照造影剤濃度及び参照Ｘ線条件と血管コントラストとの関係を記述した対応表を保持するデータベースと、
   造影剤濃度の予定値及びＸ線条件を入力する入力部と、
   前記入力された予定値及びＸ線条件で前記データベースの前記参照造影剤濃度及び前記参照Ｘ線条件を参照して血管コントラストを取得する取得部と、
   前記取得された血管コントラストと前記Ｘ線画像に設定される関心領域の平均画素値とに基づいて、前記関心領域の予測平均画素値を算出する計算部と、
   前記算出された予測平均画素値を有する部分画像を前記関心領域上に重ねて、前記表示部に前記Ｘ線画像を表示させる制御部と、
   を具備することを特徴とするＸ線診断装置。
8. 被検体に関する非造影のＸ線画像のデータを記憶する画像記憶部と、
   複数の造影剤濃度に関するデータ及び複数のＸ線条件に関するデータを、前記複数の造影剤濃度及び前記複数のＸ線条件にそれぞれ対応付けられる複数の画像コントラストに関するデータとともに記憶するデータ記憶部と、
   前記被検体に注入予定の造影剤濃度及び造影画像の撮影時に適用予定のＸ線条件に対応付けられている画像コントラストのデータを前記データ記憶部から取得する取得部と、
   前記取得された画像コントラストに従って前記Ｘ線画像の関心領域内の平均画素値から造影画素値を計算する計算部と、
   前記計算された造影画素値を有する部分画像を前記Ｘ線画像の前記関心領域上に重ねて表示する表示部と、
   を具備することを特徴とする画像処理装置。

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