JP2013252449A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】血管の画像診断における手間の削減や効率の向上を実現する。
【解決手段】記憶部は、複数のスキャン時刻に関する複数のボリュームデータセットを記憶する。投影ボリュームデータセット発生部１６は、複数のボリュームデータセットを時間投影処理して投影ボリュームデータセットを発生する。領域決定部２０は、複数のスキャン時刻に沿って特定の画素値変化を示す投影ボリュームデータセット内の第１ボクセル領域を特定し、特定した第１ボクセル領域を対象領域に決定する。あるいは領域決定部２０は、投影ボリュームデータセット内の第１ボクセル領域以外の第２ボクセル領域を対象領域に決定知る。表示画像発生部２２は、対象領域に関する表示画像のデータを投影ボリュームデータセットから発生する。
【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、複数のスキャン時刻に関する複数のボリュームデータセットを画像処理する画像処理装置に関する。

近年のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、多列化や高速化が進んでいる。これによりＸ線コンピュータ断層撮影装置は、広範囲な同一位置を複数のスキャン時刻で繰り返しスキャンすることにより、複数のボリュームデータセットを収集（いわゆるダイナミックスキャン）できる。これら複数のボリュームデータセットを用いて、造影剤による血管内の時間的な画素値変化を動画表示することができる。しかし、血管領域を動画表示で観察する際、骨領域が観察の邪魔になる。そのため、複数のボリュームデータセットごとに骨領域を除去しなければならないが、全てのボリュームデータについて骨領域を除去するのに要する時間が膨大になってしまう。

また、動画表示だと表示画像が切り替わる度に前の表示画像に描出されていた情報が消えてしまう。そのため、血管全体の形状を把握するには、ユーザの記憶に頼るしかない。

実施形態の目的は、血管の画像診断における手間の削減や効率の向上を実現する画像処理装置を提供することにある。

本実施形態に係る画像処理装置は、複数のスキャン時刻に関する複数のボリュームデータセットを記憶する記憶部と、前記複数のボリュームデータセットに時間投影処理を施して単一の投影ボリュームデータセットを発生する第１発生部と、前記複数のスキャン時刻に沿って特定の画素値変化を示す、前記投影ボリュームデータセット内のボクセル領域を特定する特定部と、前記投影ボリュームデータセットに３次元画像処理を施して前記特定されたボクセル領域を示す単一の第１画像のデータを発生する第２発生部と、を具備する。

本発明の第１実施形態に係る、対象領域に限定した時間投影処理の概要を示す図。 第１実施形態に係る画像処理装置の構成を示す図。 図２の制御部の制御のもとに行なわれる、対象領域に限定した時間投影処理の典型的な流れを示す図。 図２のステップＳＡ９を説明するための、骨由来の時間濃度曲線の典型例を示す図。 図２のステップＳＡ９を説明するための、脳由来の時間濃度曲線の典型例を示す図。 図２のステップＳＡ９を説明するための、血管由来の時間濃度曲線の典型例を示す図。 図２のステップＳＡ９を説明するための、境目由来の時間濃度曲線の典型例を示す図。 図２の表示部による血流の動画表示処理を説明するための図。 本発明の第２実施形態に係る、対象領域に限定した時間投影処理の概要を示す図。 第２実施形態に係る画像処理装置の構成を示す図。 図１０の制御部の制御のもとに行なわれる、対象領域に限定した時間投影処理の典型的な流れを示す図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る画像処理装置を説明する。第１実施形態と第２実施形態とに係る画像処理装置は、複数のスキャン時刻に沿った複数の血管領域の診断における手間の削減や効率の向上を目的としている。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像処理装置による処理の概要を示す図である。第１実施形態に係る画像処理装置は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置や磁気共鳴イメージング装置により発生された複数のスキャン時刻ｔｓ〜ｔｅに関する複数のボリュームデータセットＶＤｓ（図示せず）〜ＶＤａ〜ＶＤｂ〜ＶＤｃ〜ＶＤｅ（図示せず）のデータを記憶している。なおスキャン時刻ｔａ、ｔｂ、及びｔｃは、スキャン開始時刻ｔｓとスキャン終了時刻ｔｅとの間の時刻であり、これらスキャン時刻の間にはｔｓ＜ｔａ＜ｔｂ＜ｔｃ＜ｔｅの関係がある。複数のボリュームデータセットＶＤｓ〜ＶＤｅは、被検体の同一撮影部位（例えば、頭部）を繰り返しスキャンする（いわゆるダイナミックスキャン）ことにより発生されたものである。スキャン中、被検体には造影剤が注入される。注入された造影剤は、造影剤の注入部に近い脳血管から徐々に造影されていく。やがて造影剤はその濃度を薄めながら脳血管の隅々まで行き渡りやがて頭部から排出される。従ってボリュームデータセットＶＤｓ〜ＶＤｅは、骨領域ＨＲｓ（図示せず）〜ＨＲａ〜ＨＲｂ〜ＨＲｃ〜ＨＲｅ（図示せず）や脳領域（図示せず）だけでなく、造影剤に由来する血管領域ＫＲｓ（図示せず）〜ＫＲａ〜ＫＲｂ〜ＫＲｃ〜ＫＲｅ（図示せず）を含んでいる。血管領域の位置と画素値とは、スキャン時刻の経過とともに刻々と変化する。

このような複数のボリュームデータセットＶＤｓ〜ＶＤｅに画像処理をして単一のボリュームデータセットＶＤｐを発生する。単一ボリュームデータセットＶＤｐを発生するための画像処理としては、複数のスキャン時刻に沿った時間的な画素値投影処理（以下、時間投影処理と呼ぶことにする）がある。以下、時間投影処理により発生されたボリュームデータセットを投影ボリュームデータセットと呼ぶことにする。投影ボリュームデータセットＶＤｐの各ボクセルの画素値は、スキャン時刻ｔｓ〜ｔｅ間に当該ボクセルが取った画素値のうちの最大値、最小値、平均値、又は中央値を有する。なお、図１における投影ボリュームデータセットＶＤｐは、最大値を取っている。複数の投影ボリュームデータセットＶＤｐは、骨領域ＨＲｐや血管領域ＫＲｐを含む。

血管領域ＫＲｐを画像診断するために、投影ボリュームデータセットＶＤｐをそのまま３次元画像処理して発生された表示画像では、血管領域ＫＲｐが骨領域ＨＲｐの影に隠れてしまうため血管領域ＫＲｐを観察しづらい。そこで第１実施形態に係る画像処理装置は、投影ボリュームデータセットＶＤｐの各ボクセル位置の画素値の時間変化に基づいて、投影ボリュームデータセットＶＤｐの中から３次元画像処理の対象領域（図１では血管領域ＫＲｐ）を決定する。そして、血管領域ＫＲｐ（対象領域）に限定して投影ボリュームデータセットＩｐを３次元画像処理することにより、血管領域ＫＲｐに関する表示画像Ｉｐのデータを発生する。発生される表示画像Ｉｐには、骨領域が描出されないため、血管領域を観察しやすい。なお、対象領域は、血管領域に限定する必要はない。例えば、骨領域や脳領域、臓器領域等のあらゆる領域を対象領域に決定することが可能である。

次に、第１実施形態に係る画像処理装置の構成について説明する。図２は、第１実施形態に係る画像処理装置１の構成を示す図である。図１に示すように、画像処理装置１は、制御部１０を中枢として、記憶部１２、操作部１４、投影ボリュームデータセット発生部１６、時間濃度曲線作成部１８、領域決定部２０、表示画像発生部２２、及び表示部２４を備える。

記憶部１２は、複数のスキャン時刻に関する複数のボリュームデータセットを記憶する。複数のボリュームデータセットは、複数のスキャン時刻に関連付けられて記憶されている。上記のように、これら複数のボリュームデータセットは、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置や磁気共鳴イメージング装置がダイナミックスキャンすることにより発生されたものである。以下、説明を具体的に行なうため、ボリュームデータセットは、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置により発生されるとする。なお記憶されている複数のボリュームデータセットは、互いに位置合わせされているものとする。また、記憶部１２は、処理対象を限定した時間投影処理のための専用プログラムを記憶している。

操作部１４は、ユーザからの各種指令や情報入力を受け付ける。操作部１４としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスが適宜利用可能である。

投影ボリュームデータセット発生部１６は、複数のボリュームデータセットを画像処理、すなわち時間投影処理して投影ボリュームデータセットを発生する。投影ボリュームデータセットのボクセルの画素値は、複数のボリュームデータセットの同一座標にある複数のボクセルの画素値のうちの代表値を有する。代表値の種類は、時間投影処理の種類に対応する。時間投影処理の種類としては、例えば、最大値投影処理、最小値投影処理、平均値投影処理、中央値投影処理等がある。すなわち、時間的な最大値投影処理における代表値は最大値であり、時間的な最小値投影処理における代表値は最小値であり、時間的な平均値投影処理における代表値は平均値であり、時間的な中央値投影処理における代表値は中央値である。時間投影処理の種類は、ユーザにより操作部１４を介して任意に設定可能である。発生された投影ボリュームデータセットは、記憶部１２に記憶される。時間投影処理の詳細については、後述する。

時間濃度曲線作成部１８は、複数のボリュームデータセットからボクセル毎に時間濃度曲線を作成する。時間濃度曲線は、ある座標の画素値の時間変化を、横軸を時間に規定して表した曲線である。作成された時間濃度曲線のデータは、その座標に関連付けられて記憶部１２に記憶される。

領域決定部２０は、投影ボリュームデータセットの３次元画像処理の対象領域を決定する。より詳細には、領域決定部２０は、時間濃度曲線を参照することにより、複数のスキャン時刻に沿って特定の画素値変化を示す投影ボリュームデータセット内のボクセル領域を特定し、特定した第１ボクセル領域を対象領域に決定する。あるいは領域決定部２０は、投影ボリュームデータセット内の第１ボクセル領域以外の第２ボクセル領域を対象領域に決定してもよい。対象領域としては、ボリュームデータセットうちの血管領域や臓器領域等の骨領域以外の領域である。対象領域の決定処理の詳細については、後述する。

表示画像発生部２２は、投影ボリュームデータセットを３次元画像処理して処理対象領域に関する表示画像のデータを発生する。３次元画像処理としては、平行投影法又は透視投影法によるボリュームレンダリングや空間的な画素値投影処理、ＭＰＲ（multi planar reconstruction）処理やＣＰＲ（curved planar reconstruction）処理、ＳＰＲ（streched CPR）処理が適当である。

表示部２４は、表示画像を表示する。表示部２４は、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等の表示デバイスが適宜利用可能である。

制御部１０は、記憶部１２に記憶されている専用プログラムを読みだして自身のメモリ上に展開し画像処理装置１の各部を制御することによって、処理対象を限定した時間投影処理を実行する。

次に制御部１０の制御のもとに行なわれる処理対象を限定した時間投影処理の詳細について説明する。図３は、処理対象を限定した時間投影処理の典型的な流れを示す図である。なお、図３における時間投影処理は、臨床的に有用である時間的な最大値投影処理であるとする。しかしながら第１実施形態に係る時間投影処理は、これに限定する必要はなく、最小値投影処理、平均値投影処理、中央値投影処理も最大値投影処理と同様に実施可能である。

制御部１０は、操作部１４を介して処理の開始指示がなされることを待機している。ユーザにより操作部１４を介して処理の開始指示がなされることを契機として制御部１０は、記憶部１２に記憶されている複数のボリュームデータセットＶＤｓ〜ＶＤｅをスキャン時刻順に配列する（ステップＳＡ１）。各ボリュームデータセットは、Ｌ×Ｍ×Ｎ個のボクセルからなるとする。Ｌ、Ｍ、Ｎの数は、幾つであっても構わない。

スキャン時刻順に配列し終わると制御部１０は、スキャン時刻ｔｓに関するボリュームデータセットＶＤｓを時間投影処理用のメモリエリア（以下、時間投影エリアと呼ぶことにする）に書き込む（ステップＳＡ２）。この時間投影エリアは、例えば記憶部１２のメモリエリアであるとする。書き込みにより時間投影エリアには、ボリュームデータセットＶＤｓと同一のデータがコピーされる。

書き込みが行なわれると制御部１０は、全てのボリュームデータＶＤｉ（ｓ＜ｉ≦ｅ）にステップＳＡ４〜ステップＳＡ６が行われたか否かを判定する（ステップＳＡ３）。

ステップＳＡ３において全てのボリュームデータセットＶＤｉにステップＳＡ４〜ステップＳＡ６が行なわれていないと判定すると（ステップＳＡ３：ＮＯ）制御部１０は、記憶部１２からボリュームデータセットＶＤｉを読み込む（ステップＳＡ４）。典型的には、スキャン時刻順にボリュームデータセットＶＤｉが１つずつ読み込まれる。読み込んだボリュームデータセットＶＤｉは、制御部１０により投影ボリュームデータセット発生部１６と時間濃度曲線作成部１８とに供給される。ステップＳＡ４〜ステップＳＡ６の処理は、１つのボリュームデータセットごとに繰り返し行なわれる。

読み込みが行なわれると制御部１０は、投影ボリュームデータセット発生部１６に置換処理を行なわせる（ステップＳＡ５）。置換処理において投影ボリュームデータセット発生部１６は、時間投影エリアとボリュームデータセットＶＤｉとの同一座標ｊ（例えばｊ＝（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，０，０））にあるボクセルの画素値の大きさを比較し、大きい方の画素値を時間投影エリアの座標ｊのボクセルの画素値に置き換える。ステップＳＡ５と次のステップＳＡ６とは、１座標ごとに行なわれる。

置換えが行なわれると制御部１０は、時間濃度曲線作成部１８にプロット処理を行なわせる（ステップＳＡ６）。プロット処理において時間濃度曲線作成部１８は、座標ｊの時間濃度曲線を作成するために、ボリュームデータセットＶＤｉの座標ｊにあるボクセルの画素値を時間濃度曲線作成用のメモリエリア（以下、ＴＤＣメモリと呼ぶことにする）にプロットする。ＴＤＣメモリは、例えば、記憶部１２のメモリエリアである。

プロットが行われると制御部１０は、時間投影エリアの全ての座標ｊ（（０，０，０）〜（Ｌ，Ｍ，Ｎ）の全ての座標）についてステップＳＡ５とステップＳＡ６とを行なったか否かを判定する（ステップＳＡ７）。

ステップＳＡ７において全ての座標ｊについてステップＳＡ５とステップＳＡ６とを行なっていないと判定すると（ステップＳＡ７：ＮＯ）、制御部１０は、ステップＳＡ５とステップＳＡ６とにおける処理対象の座標ｊを次の座標に変更して（ステップＳＡ８）、再び投影ボリュームデータセット発生部１６と時間濃度曲線作成部１８とにステップＳＡ５とステップＳＡ６とをそれぞれ行なわせる。

ステップＳＡ７において全ての座標ｊについてステップＳＡ５とステップＳＡ６とが行なわれたと判定すると制御部１０は、ステップＳＡ３に進み、異なるボリュームデータセットＶＤｉでステップＳＡ４〜ステップＳＡ７を繰り返す。全てのボリュームデータセットＶＤｓ〜ＶＤｅについてステップＳＡ４〜ステップＳＡ７が繰り返し行なわれることによって投影ボリュームデータセット発生部１６により投影ボリュームデータセットが発生され、時間濃度曲線作成部１８により全座標ｊ分の時間濃度曲線が作成される。投影ボリュームデータセットと時間濃度曲線のデータとは、制御部１０により領域決定部２０に供給される。

ステップＳＡ３において全てのボリュームデータセットＶＤｓ〜ＶＤｅについてステップＳＡ４〜ステップＳＡ７が行なわれたと判定すると（ステップＳＡ３：ＹＥＳ）、制御部１０は、ステップＳＡ９に進む。ステップＳＡ９において制御部１０は、領域決定部２０に領域決定処理を行なわせる（ステップＳＡ９）。領域決定処理において領域決定部２０は、作成された時間濃度曲線に基づいて、投影ボリュームデータセット内の３次元画像処理の対象領域を決定する。対象領域の座標のデータは、記憶部１２に記憶される。

以下、領域決定部２０による対象領域の決定処理について詳細に説明する。対象領域の決定処理には、大別して、骨領域以外の領域を対象領域に決定する方法（方法１）と、血管領域を対象領域に決定する方法（方法２）とがある。以下、方法１と方法２とを説明する。なお、対象領域の決定処理として、方法１を用いるか、あるいは方法２を用いるかは、ユーザにより操作部１４を介して選択可能である。なお、いずれの方法も、１ボクセル毎に行なわれる。

（方法１） まず、投影ボリュームデータセットを構成する各ボクセルを骨領域とそれ以外の領域とに二分する。図４は、骨に由来する時間濃度曲線の典型例を示す図である。骨は造影剤により造影されないので、骨由来の時間濃度曲線は、スキャン時刻の経過に伴う画素値の変化が少ない。すなわち、骨由来の画素値は、非常に狭い画素値幅（例えば、１０ＨＵ以内）内で変化する。また骨由来の画素値は、血管や脳等の組織の画素値に比して高く、略１５０ＨＵ以上をとる。

このような骨由来の時間濃度曲線に特有な性質を利用して、領域決定部２０は、処理対象のボクセルの時間濃度曲線を解析することにより、処理ボクセルが骨領域であるか否かを判定する。すなわち、処理ボクセルの時間濃度曲線が、設定した画素値幅Ｄ１（すなわち最低画素値と最大画素値との差、例えば、１０ＨＵ）内に位置し、且つ当該時間濃度曲線の最低画素値が設定値Ｖ１以上（例えば、１５０ＨＵ）であれば、処理ボクセルは骨領域であると判定する。骨領域であると判定された場合、処理ボクセルは、非対象領域に決定され、その旨のコードが割り付けられる。一方、骨領域でないと判定された場合、処理ボクセルは、対象領域に決定され、その旨のコードが割り付けられる。なお画素値幅Ｄ１や設定値Ｖ１は、ユーザにより操作部１４を介して任意に設定可能である。

なお、骨領域と同様の方法により、脳領域も非対象領域に決定することが可能である。図５は、脳由来の時間濃度曲線の典型例を示す図である。図５に示すように、脳は造影剤によりほとんど造影されない。従って脳由来の時間濃度曲線は、骨由来の時間濃度曲線と同様に、スキャン時刻の経過に伴う画素値の変化が少ない。すなわち、脳由来の時間濃度曲線の画素値は、非常に狭い画素値幅内で変化する。また脳由来の画素値は、血管や骨等の組織由来の画素値に比して低くい。すなわち、処理ボクセルの時間濃度曲線が、設定した画素値幅Ｄ２（例えば、１０ＨＵ）内に位置し、且つ当該時間濃度曲線の最低画素値が設定値Ｖ２以上（例えば、０ＨＵ）であれば、処理ボクセルは脳領域であると判定する。画素値幅Ｄ２や設定値Ｖ２は、ユーザにより操作部１４を介して任意に設定可能である。

（方法２） まず、投影ボリュームデータセットを構成する各ボクセルを血管領域とそれ以外の領域とに二分する。図６は、血管に由来する時間濃度曲線の典型例を示す図である。血管は造影剤により造影されるので、血管由来の時間濃度曲線は、スキャン時刻の経過に伴って画素値が特有のパターンに従って変化する。この特有のパターンにより血管由来の時間濃度曲線は、ある決まった形状、すなわち、上に凸の形状を有する。換言すれば、スキャン開始時刻からスキャン終了時刻にかけて、画素値は、上昇してから下降する。より詳細には、造影剤が流入すると画素値が最小値Ｖ３（造影されていない血管領域の画素値）から最大値Ｖ４まで急激に上昇する。最大値Ｖ４を迎えると画素値は、緩やかに下降しやがて元の最低値Ｖ３に戻る。最低値Ｖ３と最大値Ｖ４との差Ｄ３は、ボクセルの位置や造影剤の種類によって異なるが、概ね略１００ＨＵ以上である。

このような血管由来の時間濃度曲線に特有な性質を利用して、領域決定部２０は、処理ボクセルの時間濃度曲線を解析することにより、処理ボクセルが血管領域であるか否かを判定する。すなわち、処理ボクセルの時間濃度曲線を開始点からトレースすることにより、スキャン開始時刻からスキャン終了時刻にかけて画素値が上昇して下降しているか否かを判定する。上昇して下降している場合、処理ボクセルは、血管領域であると判定され、その旨のコードが割りつけられる。上昇して下降していない場合、処理ボクセルは、血管領域でないと判定され、その旨のコードが割りつけられる。血管領域の判定方法は他の方法でもよい。例えば、時間濃度曲線内の画素値の最小値と最大値との差分を算出し、算出した差分値が設定値（例えば、１００ＨＵ）以上であるか否かを判定する。設定値以上であれば、処理ボクセルは、血管領域であると判定され、対象領域に決定される。一方、設定値以下であれば処理ボクセルは、血管領域でないと判定され、非対象領域に決定される。なお設定値は、デフォルトでは、１００ＨＵに設定されているが、ユーザにより操作部１４を介して任意に設定可能である。

骨と脳との間や血管と脳との間等の境目由来の時間濃度曲線は、補間の関係により、図７に示すように、スキャン時刻の経過に伴って画素値が上下に激しく変化する。このような時間濃度曲線が見られた場合、処理ボクセルの時間濃度曲線のみを用いて対象領域とするか否かを判定するのではなく、その周辺のボクセルの時間濃度曲線を加味してもよい。

時間濃度曲線を構成する複数の画素値の平均値を算出し、算出した平均値が設定値以上の場合、処理ボクセルを対象領域又は非対象領域に決定してもよい。

対象領域が決定されると制御部１０は、表示画像発生部２２に３次元画像処理を行なわせる（ステップＳＡ１０）。３次元画像処理において表示画像発生部２２は、対象領域に関する表示画像のデータを投影ボリュームデータセットに基づいて発生する。より詳細には、対象領域に限定して投影ボリュームデータセットを３次元画像処理し、表示画像のデータを発生する。

３次元画像処理におけるレイトレーシングでは、光点からボリュームデータセットを貫きスクリーン上のピクセルへ伸びるレイを仮定する。レイトレーシングにおいては、レイが貫く複数のボクセルのうち、ステップＳＡ９において決定された対象領域上のボクセルの画素値を用いてピクセルの画素値が算出される。ピクセルの画素値を算出する際、ステップＳＡ９において決定された非対象領域のボクセルの画素値は用いられない。なお、ボクセルが対象領域に属するか非対象領域に属するかは、ステップＳＡ９においてボクセルに割り付けられたコードを参照することにより確認される。

ステップＳＡ１０において発生される表示画像は、時間的な最大値投影処理に基づく画像である。従って表示画像は、スキャン開始時刻ｔｓからスキャン終了時刻ｔｅまでの間に造影剤が流入した血管を一枚の画像に描出する。すなわち表示画像には、比較的早く造影剤が到達する脳血管だけでなく、遅れて造影剤が到達する遅延血管もが描出される。それ故、ユーザは、脳血管の全体形状を一枚の画像（表示画像）で把握できる。

一般に、骨由来の画素値範囲は、他の組織由来の画素値範囲から外れている。また、上記の骨領域の検出処理は、血管領域の検出処理に比して、処理が単純である。これらの要因により、骨領域の検出能は、血管領域や脳領域の検出能に比して高い。それ故、方法１（骨領域以外の領域を対象領域に決定する方法）を用いれば、血管診断に邪魔な骨領域のみを高精度に除去することができる。従ってユーザは、方法１に基づく表示画像を観察することにより、血管領域を脳領域との位置関係を参照しながら血管領域を観察できる。一方、方法２（血管領域を対象領域に決定する方法）を用いれば、血管診断に最も必要な血管領域以外の領域を除去することができる。従ってユーザは、方法２に基づく表示画像を観察することにより、血管領域のみを詳細に観察できる。

表示画像のデータが発生されると制御部１０は、表示部２４に表示処理を行なわせる（ステップＳＡ１１）。表示処理において表示部２４は、発生された表示画像を表示する。

表示画像が表示されると制御部１０は、処理対象を限定した時間投影処理を終了する。

かくして第１実施形態に係る画像処理装置１は、血管の画像診断における手間の削減や効率の向上を実現する。

なお上記構成では、表示画像のデータを発生するために、投影ボリュームデータセットを発生するとした。しかし、投影ボリュームデータセットは、表示画像のデータを発生する上での中間生成物でしかない。そのため、投影ボリュームデータセットを発生せずに表示画像のデータが発生できるのであれば、必ずしも投影ボリュームデータセットを発生する必要はない。例えば、３次元画像処理におけるレイトレーシングにおいて投影ボリュームデータセットを仮想的に発生すればよい。

（変形例）
変形例に係る画像処理装置１は、ステップＳＡ１０において発生された表示画像に対して、個々のボリュームデータセットＶＤｉから発生された表示画像Ｉｉをスキャン時刻順に合成して表示することで、血液の流れを動画表示することができる。以下、変形例に係る画像処理装置１を説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

表示画像発生部２２は、図３のステップＳＡ１０において、血管領域のみが描出される表示画像（以下、全体血管画像と呼ぶことにする）のデータを発生する。全体血管画像は、脳血管の全体を描出している画像である。

また、表示画像発生部２２は、複数のボリュームデータセットＶＤｓ〜ＶＤｅをそれぞれ３次元画像処理して同一断面に関する複数の表示画像（以下、部分血管画像と呼ぶことにする）Ｉｓ〜Ｉｅのデータを発生する。この際、表示画像発生部２２は、記憶部１２に記憶されている対象領域の座標のデータを読み出し、読み出した座標に限定して、複数のボリュームデータセットＶＤｓ〜ＶＤｅをそれぞれ３次元座標処理して複数の部分血管画像を発生する。３次元画像処理は、典型的には、空間的な最大値投影処理である。複数の部分血管画像Ｉｓ〜Ｉｅの断面は、ステップＳＡ１０において発生される全体血管画像の断面と同一である。複数の部分血管画像Ｉｓ〜Ｉｅのそれぞれのデータは、スキャン時刻に関連付けられて記憶部１２に記憶される。

表示部２４は、記憶部１２から全体血管画像と複数の部分血管画像とを読みだして、全体血管画像に部分血管画像をスキャン時刻順に合成して表示する。これにより、血流の流れが動画表示される。図８は、表示部２４による血流の動画表示を説明するための図である。図８に示すように、全体血管画像上の全体血管領域ＺＲに部分血管画像の部分血管領域ＢＲａ，ｂ，ｃがスキャン時刻順に重ね合わせられる。全体血管領域ＺＲと部分血管領域ＢＲａ，ｂ，ｃとは、異なる色や輝度、明度等で表示される。

かくして変形例に係る画像処理装置１によれば、血管の画像診断における手間の削減や効率の向上を実現する。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態に係る画像処理装置について説明する。なお以下の説明において、第２実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

図９は、本発明の第２実施形態の概要を示す図である。図９に示すように、第２実施形態に係る画像処理装置は、複数のボリュームデータセットＶＤｓ（図示せず）〜ＶＤａ〜ＶＤｂ〜ＶＤｃ〜ＶＤｅ（図示せず）をそれぞれ３次元画像処理して複数の３次元画像Ｉｓ（図示せず）〜Ｉａ〜Ｉｂ〜Ｉｃ〜Ｉｅ（図示せず）のデータを発生する。各３次元画像Ｉｓ〜Ｉａ〜Ｉｂ〜Ｉｃ〜Ｉｅは、骨領域ＨＳｓ（図示せず）〜ＨＳａ〜ＨＳｂ〜ＨＳｃ〜ＨＳｅ（図示せず）や血管領域ＫＳｓ（図示せず）〜ＫＳａ〜ＫＳｂ〜ＫＳｃ〜ＫＳｅ（図示せず）を含む。

血管領域を画像診断するために、複数の３次元画像のデータをそのまま時間投影処理して発生された表示画像では、血管領域が骨領域の影に隠れてしまうため血管領域を観察しづらい。そこで第２実施形態に係る画像処理装置は、複数の３次元画像の同一座標にある複数のピクセルの画素値の時間変化に基づいて、時間投影処理の対象領域（例えば、血管領域ＫＳａ，ｂ，ｃ）を決定する。そして、血管領域ＫＳａ，ｂ，ｃ（対象領域）に限定して複数の３次元画像Ｉｓ〜Ｉｅのデータを時間投影処理し、血管領域ＫＳｐに関する単一の表示画像Ｉｐのデータを発生する。発生される表示画像Ｉｐには、骨領域が描出されないため、血管領域を観察しやすい。なお、処理対象領域は、血管領域に限定する必要はない。例えば、骨領域や脳領域、臓器領域等のあらゆる領域を対象領域に決定することが可能である。

次に、第２実施形態に係る画像処理装置の構成について説明する。図１０は、第２実施形態に係る画像処理装置２の構成を示す図である。図１０に示すように、画像処理装置２は、制御部３０を中枢として、記憶部１２、操作部１４、３次元画像発生部３２、時間濃度曲線作成部１８、領域決定部２０、表示画像発生部３４、及び表示部２４を備える。

３次元画像発生部３２は、複数のボリュームデータセットをそれぞれ３次元画像処理して同一断面に関する複数の３次元画像のデータを発生する。断面の位置や向きは、ユーザにより操作部１４を介して任意に設定可能である。発生された複数の３次元画像のデータは、複数のスキャン時刻にそれぞれ関連付けられて記憶部１２に記憶される。３次元画像処理としては、平行投影法又は透視投影法によるボリュームレンダリングや空間的な画素値投影、ＭＰＲ処理やＣＰＲ処理、ＳＰＲ処理が適当である。

時間濃度曲線作成部１８は、複数の３次元画像から座標毎に時間濃度曲線を作成する。作成された時間濃度曲線のデータは、その座標に関連付けられて記憶部１２に記憶される。

領域決定部２０は、複数の３次元画像の同一断面から、後述の時間投影処理の対象領域を決定する。より詳細には、領域決定部２０は、時間濃度曲線を参照することにより、複数のスキャン時刻に沿って特定の画素値変化を示す当該断面上の第１ピクセル領域を特定し、特定した第１ピクセル領域を対象領域に決定する。あるいは、領域決定部２０は、同一断面上の第１ピクセル領域以外の第２ピクセル領域を対象領域に決定しても良い。

表示画像発生部３４は、複数の３次元画像のデータを画像処理、すなわち時間投影処理して対象領域に関する単一の表示画像のデータを発生する。表示画像のピクセルの画素値は、複数の３次元画像の同一座標にある複数のピクセルの画素値のうちの代表値を有する。代表値の種類は、時間投影処理の種類に対応する。時間投影処理の種類としては、例えば、最大値投影処理、最小値投影処理、平均値投影処理、中央値投影処理等がある。すなわち、時間的な最大値投影処理における代表値は最大値であり、時間的な最小値投影処理における代表値は最小値であり、時間的な平均値投影処理における代表値は平均値であり、時間的な中央値投影処理における代表値は中央値である。時間投影処理の種類は、ユーザにより操作部１４を介して任意に設定可能である。発生された表示画像のデータは、記憶部１２に記憶される。

具体的には、表示画像発生部３４は、時間投影処理部３４２と抽出処理部３４４とを有する。時間投影処理部３４２は、複数の３次元画像のデータを時間投影処理して単一の３次元画像（以下、投影３次元画像と呼ぶことにする）のデータを発生する。発生される投影３次元画像の断面は、複数の３次元画像の断面と同一である。抽出処理部３４４は、投影３次元画像に含まれる対象領域を抽出して、対象領域に関する表示画像のデータを発生する。

制御部３０は、記憶部１２に記憶されている専用プログラムを読みだして制御部３０のメモリ上に展開し画像処理装置２の各部を制御することによって、処理対象を限定した時間投影処理を実行する。

次に制御部３０の制御のもとに行なわれる処理対象を限定した時間投影処理の詳細について説明する。図１１は、処理対象を限定した時間投影処理の典型的な流れを示す図である。なお、図１１における時間投影処理は、臨床的に有用である時間的な最大値投影処理であるとする。しかしながら第２実施形態における時間投影処理は、これに限定する必要はなく、最小値投影処理、平均値投影処理、及び中央値投影処理も最大値投影処理と同様に実施可能である。

制御部３０は、操作部１４を介して処理の開始指示がなされることを待機している。ユーザにより操作部１４を介して処理の開始指示がなされることを契機として制御部３０は、記憶部１２に記憶されている複数のボリュームデータセットＶＤｓ〜ＶＤｅをスキャン時刻順に配列する（ステップＳＢ１）。

スキャン時刻順に配列し終わると制御部３０は、３次元画像発生部３２に３次元画像の発生処理を行なわせる（ステップＳＢ２）。３次元画像の発生処理において３次元画像発生部３２は、複数のボリュームデータセットＶＤｓ〜ＶＤｅをそれぞれ３次元画像処理して複数の３次元画像Ｉｓ〜Ｉｅのデータを発生する。各３次元画像は、Ｌ×Ｍ個のピクセルからなるとする。なおＬとＭの数は、幾つであっても構わない。

３次元画像のデータが発生されると制御部３０は、３次元画像Ｉｓのデータを時間投影エリアに書き込む（ステップＳＢ３）。書き込みにより時間投影エリアには、３次元画像Ｉｓのデータと同一のデータがコピーされる。

書き込みが行なわれると制御部３０は、全ての３次元画像ＶＤｉ（ｓ＜ｉ≦ｅ）にステップＳＢ５〜ステップＳＢ７が行われたか否かを判定する（ステップＳＢ４）。

ステップＳＢ４において全ての３次元画像ＩｉにステップＳＢ５〜ステップＳＢ７が行なわれていないと判定すると（ステップＳＢ４：ＮＯ）、制御部３０は、記憶部１２から３次元画像ＶＤｉを読み込む（ステップＳＢ４）。典型的には、スキャン時刻順に３次元画像Ｉｉが１つずつ読み込まれる。読み込んだ３次元画像Ｉｉは、制御部３０により投影表示画像発生部３４の時間投影処理部３４２に供給される。ステップＳＢ５〜ステップＳＢ７の処理は、１つの３次元画像ごとに繰り返し行なわれる。

読み込みが行なわれると制御部３０は、時間投影処理部３４２に置換処理を行なわせる（ステップＳＢ６）。置換処理において時間投影処理部３４２は、時間投影エリアと３次元画像Ｉｉとの同一座標ｊにあるピクセルの画素値の大きさを比較し、大きい方の画素値を時間投影エリアの座標ｊのピクセルの画素値に置き換える。ステップＳＢ６と次のステップＳＢ７とは、１座標ごとに行なわれる。

置換えが行なわれると制御部３０は、時間濃度曲線作成部１８にプロット処理を行なわせる（ステップＳＢ７）。プロット処理において時間濃度曲線作成部１８は、座標ｊの時間濃度曲線を作成するために、３次元画像Ｉｉの座標ｊのピクセルの画素値をＴＤＣメモリにプロットする。

プロットが行われると制御部３０は、時間投影エリアの全ての座標ｊ（（０，０）〜（Ｌ，Ｍ）の全ての座標）についてステップＳＢ６とステップＳＢ７とを行なったか否かを判定する（ステップＳＢ８）。

ステップＳＢ８おにおいて全ての座標ｊについてステップＳＢ６とステップＳＢ７とを行なっていないと判定すると（ステップＳＢ８：ＮＯ）、制御部３０は、ステップＳＢ６とステップＳＢ７とにおける処理対象の座標ｊを次の座標に変更して（ステップＳＢ９）、再び時間投影処理部３４２と時間濃度曲線作成部１８とにステップＳＢ６とステップＳＢ７とをそれぞれ行なわせる。

ステップＳＢ８において全ての座標ｊについてステップＳＢ６とステップＳＢ７とが行なわれたと判定すると制御部３０は、ステップＳＢ４に進み、異なる３次元画像ＩｉでステップＳＢ５〜ステップＳＢ８を繰り返す。全ての３次元画像についてステップＳＢ５〜ステップＳＢ８が繰り返し行なわれることによって時間投影処理部３４２により投影３次元画像のデータが発生され、時間濃度曲線作成部１８により全ての座標ｊについての時間濃度曲線が作成される。

ステップＳＢ４において全ての３次元画像についてステップＳＢ５〜ステップＳＢ８が行なわれたと判定すると（ステップＳＢ４：ＹＥＳ）、制御部３０は、ステップＳＢ１０に進む。ステップＳＢ１０において制御部３０は、領域決定部２０に領域決定処理を行なわせる（ステップＳＢ１０）。領域決定処理において領域決定部２０は、作成された時間濃度曲線に基づいて、上述の方法１又は方法２に従って、投影３次元画像内の時間投影処理の対象領域を決定する。決定された対象領域の座標のデータは、記憶部１２に記憶される。

対象領域が決定されると制御部３０は、抽出処理部３４４に抽出処理を行なわせる（ステップＳＢ１１）。抽出処理において抽出処理部３４４は、投影３次元画像から対象領域を抽出することにより、抽出された対象領域に関する表示画像のデータを発生する。

表示画像のデータが発生されると制御部３０は、表示部２４に表示処理を行なわせる（ステップＳＢ１２）。表示処理において表示部２４は、発生された表示画像を表示する。

表示画像が表示されると制御部３０は、対象領域を限定した時間投影処理を終了する。

このように第２実施形態に係わる画像処理装置２は、対象領域を限定した時間投影処理を複数の３次元画像のデータに実行して表示画像のデータを発生することができる。

かくして第２実施形態に係る画像処理装置２は、血管の画像診断における手間の削減や効率の向上を実現する。

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。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…画像処理装置、１０…制御部、１２…記憶部、１４…操作部、１６…投影ボリュー
ムデータセット発生部、１８…時間濃度曲線作成部、２０…領域決定部、２２…表示画像
発生部、２４…表示部

Claims (9)

1. 複数のスキャン時刻に関する複数のボリュームデータセットを記憶する記憶部と、
   前記複数のボリュームデータセットに時間投影処理を施して単一の投影ボリュームデータセットを発生する第１発生部と、
   前記複数のスキャン時刻に沿って特定の画素値変化を示す、前記投影ボリュームデータセット内のボクセル領域を特定する特定部と、
   前記投影ボリュームデータセットに３次元画像処理を施して前記特定されたボクセル領域を示す単一の第１画像のデータを発生する第２発生部と、
   を具備する画像処理装置。
2. 前記複数のボリュームデータデータセットに基づいて前記複数のスキャン時刻に沿う画素値の時間変化を示す時間濃度曲線を作成する作成部をさらに備え、
   前記特定部は、前記時間濃度曲線に基づいて前記特定の画素値変化を示す前記ボクセル領域を特定する、
   請求項１記載の画像処理装置。
3. 複数のスキャン時刻に関する複数のボリュームデータセットを記憶する記憶部と、
   前記複数のボリュームデータセットに時間投影処理を施して単一の投影ボリュームデータセットを発生する第１発生部と、
   前記複数のスキャン時刻に沿って特定の画素値変化を示す、前記投影ボリュームデータセット内の第１ボクセル領域を特定する特定部と、
   前記投影ボリュームデータセットに３次元画像処理を施して、前記投影ボリュームデータセットのうちの前記第１ボクセル領域を除く第２ボクセル領域を示す単一の表示画像のデータを発生する第２発生部と、
   を具備する画像処理装置。
4. 前記複数のボリュームデータデータセットに基づいて前記複数のスキャン時刻に沿う画素値の時間変化を示す時間濃度曲線を作成する作成部をさらに備え、
   前記特定部は、前記時間濃度曲線に基づいて前記特定の画素値変化を示す前記第１ボクセル領域を特定する、
   請求項３記載の画像処理装置。
5. 複数のスキャン時刻に関する複数のボリュームデータセットを記憶する記憶部と、
   前記複数のボリュームデータセットに３次元画像処理を施して同一の断面に関する複数の表示画像のデータをそれぞれ発生する第１発生部と、
   前記断面の中から前記複数のスキャン時刻に沿って特定の画素値変化を有するピクセル領域を特定する特定部と、
   前記複数の表示画像に時間投影処理を施して、前記特定されたピクセル領域を示す単一の表示画像のデータを発生する第２発生部と、
   を具備する画像処理装置。
6. 前記複数の表示画像のデータに基づいて前記複数のスキャン時刻に沿う画素値の時間変化を示す時間濃度曲線を作成する作成部をさらに備え、
   前記特定部は、前記時間濃度曲線に基づいて前記特定の画素値変化を示す前記第ピクセル領域を特定する、
   請求項５記載の画像処理装置。
7. 前記特定の画素値変化は、解剖学的部位に応じた画素値の時間変化を有する、請求項１、３、又は５記載の画像処理装置。
8. 前記特定の画素値変化は、解剖学的部位に応じた特定の画素値範囲に制限された画素値の時間変化である、請求項７記載の画像処理装置。
9. 前記特定の画素値範囲は、解剖学的部位に応じた特定の画素値と前記特定の画素値からの画素値幅とにより規定される、請求項８記載の画像処理装置。

Images