JP2014000483A - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及び画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のボリュームの診断効率を向上すること。
【解決手段】Ｘ線管１３は、Ｘ線を発生する。Ｘ線検出器１４は、Ｘ線管１３から発生され被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。回転フレーム１１は、Ｘ線管１３とＸ線検出器１４とを被検体Ｐの周囲で連続回転させる。再構成部３４は、Ｘ線検出器１４からの出力に基づいて被検体Ｐの同一スキャン領域に関しスキャン時刻の異なる複数の時系列ボリュームのデータを再構成する。画像処理部３５は、再構成された複数のボリュームのデータの時間方向における最大値、平均値、中央値、又は最小値に対応する単一のボリュームのデータを生成する。画像処理部３５は、複数の第１ボリュームのデータのうち、当該複数のボリュームのデータの所定の領域に関する時間濃度曲線に基づいて決定される所定の期間内に関するボリュームのデータに基づいて、当該単一のボリュームのデータを生成する。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、被検体の同一スキャン領域に関しスキャン時刻の異なる複数のボリュームのデータを生成するＸ線コンピュータ断層撮影装置及び画像処理装置に関する。

Ｘ線コンピュータ断層撮影装置において、同一スキャン領域に関しスキャン時刻の異なる複数のボリュームのデータを生成するための４ＤＣＴスキャンという技術がある。近年、この４ＤＣＴスキャンにより、血管画像と血流に関する機能画像（perfusion）とを重ね合わせることが可能となってきた。この重ね合わせ処理は、画像診断上有用である。血管画像は、ＣＴＡ（ＣＴアンジオグラフィ）で最も良く血管像が描出されている時刻（例えば、ＴＤＣのピーク付近）に関する。機能画像は、複数のボリュームに基づいて計算される。より詳細には、機能画像は、組織（例えば、脳組織）の血流動態を表すインデックス（ＣＢＰ、ＣＢＶ、ＭＴＴ等）をボクセルごとに計算し、計算したインデックスの値に応じた色情報をピクセルに割り付けることにより生成される（例えば特許文献１参照）。

しかし血管画像を生成する際、処理対象となるボリュームによって血流動態が異なるため、ユーザは、全てのボリュームについて、血管画像生成のための最適な位置（又は範囲）を指定する必要がある。また、全てのボリュームのうちの所定の期間内に関するボリュームのデータに基づいて血管画像のデータを生成する場合、生成された血管画像には、その所定の期間内に造影剤が到達していない血管に関する情報は含まれない。そのため機能は回復していても血管が描出されないという現象が生じてしまう。

また、スキャン時刻の異なる複数のボリュームに基づいてＴＤＣベースの（例えばdeconvolution法などのアルゴリズムに基づく）機能解析を実行する場合、処理対象となるデータ量が多いため、処理時間が問題となる。

特開２００３−１９０１４８号公報

目的は、複数のボリュームの診断効率を向上することが可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置及び画像処理装置を提供することにある。

本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを前記被検体の周囲で連続回転させる回転機構部と、前記Ｘ線検出器からの出力に基づいて前記被検体の同一スキャン領域に関しスキャン時刻の異なる複数の第１ボリュームのデータを再構成する再構成部と、前記再構成された複数の第１ボリュームのデータの時間方向における最大値、平均値、中央値、又は最小値に対応する単一の第２ボリュームのデータを生成する画像処理部と、具備し、前記画像処理部は、前記複数の第１ボリュームのデータのうち、前記複数の第１ボリュームのデータの所定の領域に関する時間濃度曲線に基づいて決定される所定の期間内に関する第１ボリュームのデータに基づいて前記第２ボリュームのデータを生成する。

本発明の第１施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置及び画像処理装置の構成を示す図。 図１の画像処理部による最大値ボリュームのデータの生成処理の流れを示す図示す図。 図２のステップＳＡ１及びＳＡ２の処理を説明するための図。 図２のステップＳＡ１及びＳＡ２の処理を説明するための他の図。 図１の画像処理部による最大値ボリュームのデータの生成処理を説明するための図。 第１実施形態の最大値ボリュームのデータの応用例の流れを示す図。 図５のステップＳＢ１０にて表示される画像を示す図。 第１実施形態の最大値ボリュームのデータの他の応用例における色情報割付処理を示す図。 図１の画像処理部に対し、時間方向に関する投影処理の範囲と空間方向に関する投影処理の範囲とを指定するための画面インターフェースを示す図。 本発明の第２実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置及び画像処理装置の構成を示す図。 図９の投影データ処理部による最大値投影データセットの生成処理の流れを示す図。 図１０のステップステップＳＣ１及びＳＣ２の処理を説明するための図。

以下、図面を参照しながら本発明の第１及び第２実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置と呼ぶ）１の構成を示す図である。Ｘ線ＣＴ装置１は、ガントリ１０とコンピュータ装置２０とから構成される。ガントリ１０は、円環又は円板状の回転フレーム１１を回転可能に支持する。回転フレーム１１は、撮影領域中に天板１２に載置された被検体Ｐを挟んで対向するようにＸ線管１３とＸ線検出器１４とを有する。回転フレーム１１は、一定の角速度でＸ線管１３とＸ線検出器１４とを連続回転させる。Ｘ線管１３は、高電圧発生装置１５からの高電圧の印加及びフィラメント電流の供給を受けてＸ線を発生する。典型的には、Ｘ線管１３は、大きなコーン角を有し、一般的には四角錐形状を有するコーンビームＸ線を発生する。Ｘ線検出器１４には、データ収集部（ＤＡＳ；Data Acquisition System）３２が接続される。Ｘ線検出器１４は、列方向とチャンネル方向との両方向に関して稠密に分布される複数の検出素子を有する。チャンネル方向に沿って１列に配列される複数の検出素子の列を検出素子列と呼ぶ。検出素子列は、列方向（被検体の体軸方向）に沿って複数配列される。検出素子列は、例えば、３２０列配列される。

コンピュータ装置２０は、画像処理装置３０と、表示部２２と、入力部２３とから構成される。表示部２２は、画像を表示する。入力部２３は、ユーザからの指示をコンピュータ２０に入力する。画像処理装置３０は、制御部３１を中枢として、データ収集部３２、前処理部３３、再構成部３４、画像処理部３５、記憶部４０を有する。

データ収集部３２は、Ｘ線検出器１４からチャンネルごとに読み出される電流信号を増幅し、デジタル信号に変換する。データ収集部３２から出力されるデータは、入射Ｘ線の強度を反映しており生データと呼ばれる。

前処理部３３は、データ収集部３２から出力される生データに対して、対数変換処理やＸ線検出器１４の感度補正等の処理を行なう。前処理部３３から出力されるデータは、投影データと呼ばれる。投影データは、記憶部４０に記憶される。

再構成部３４は、前処理部３３又は記憶部４０からの投影データに画像再構成処理を行い、被検体の特定の撮影部位に関するボリュームのデータを生成する。第１実施形態では、制御部３１の制御により４ＤＣＴスキャン（同一スキャン領域を連続してスキャンする）が行なわれる。従って再構成部３４は、スキャン時刻の異なる複数のボリューム（以下、時系列ボリュームと呼ぶ）のデータを生成する。なお、この複数の時系列ボリュームのボクセル値は、ＣＴ値であるとする。なお、再構成部３４は、画像のノイズ低減のためのフィルタ処理等も行なっても良い。再構成された複数の時系列ボリュームのデータは、スキャン時刻を示すコードに関連付けて記憶部４０に記憶される。

画像処理部３５は、時系列投影機能、空間投影機能、色情報割付機能、断面画像の生成機能、時間濃度曲線の作成機能、機能画像の生成機能、及び血管の抽出機能を有する。以下、個々の機能について説明する。

時系列投影機能において画像処理部３５は、スキャン時刻の異なる複数の時系列ボリュームのデータの時間方向における最大値、平均値、中央値、又は最小値に対応する単一のボリュームのデータを生成する。例えば、画像処理部３５は、複数の時系列ボリュームのデータから単一の最大値ボリュームのデータを生成する。より詳細には、画像処理部３５は、複数の時系列ボリュームの同一位置にある複数のボクセル値を比較し、これら複数のボクセル値のうちの最大値を特定する。特定された最大値を最大値ボリュームの当該同一位置のボクセル値に設定する。この処理を各位置について行なうことにより、最大値ボリュームのデータを生成する。なお、ここでいう「位置」とは、時系列ボリューム及び最大値ボリュームの座標を意味する。

空間投影処理（レンダリング）機能において画像処理部３５は、最大値ボリュームのデータ又は時系列ボリュームのデータの空間方向における最大値、平均値、中央値、又は最小値に対応する表示画像のデータを生成する。具体的には、画像処理部３５は、最大値ボリュームのデータ又は時系列ボリュームのデータを所望の投影点から投影軌跡に沿って最大値投影、最小値投影、中央値、又は平均値投影し、最大値投影画像、最小値投影画像、中央値投影画像、又は平均値投影画像のデータを生成する。また、空間投影処理は、ボリューム全体について行なわなくともよい。すなわち、空間投影処理は、厚みつき最大値投影（スラブＭＩＰ）、厚みつき平均値投影、厚みつき中央値投影、あるいは厚みつき最小値投影等であってもよい。空間投影処理により生成された各種画像は、表示部２２に表示される。

色情報割付処理において画像処理部３５は、最大値ボリュームのデータ又は断面画像のデータを構成するボクセル又はピクセルに色情報を割り付け、カラー画像のデータを生成する。色情報割付処理により生成されたカラー画像は、表示部２２に表示される。

断面画像の生成処理において画像処理部３５は、ボリュームのデータに関する任意の位置及び向きの断面に関する断面画像データを生成する。

時間濃度曲線の作成処理において画像処理部３５は、複数の時系列ボリュームのデータの特定領域に関する時間濃度曲線を作成する。

機能画像の生成機能において画像処理部３５は、複数の時系列ボリュームのデータに基づいて、例えば、脳組織部分における血流動態を表したＣＢＰ（脳組織の毛細血管内の単位体積及び単位時間あたりの血流量［ml/100ml/min］）、ＣＢＶ（脳組織内の単位体積あたりの血流量［ml/100ml］）、ＭＴＴ（毛細血管の血液平均通過時間［秒］）等のインデックス値を２次元マップ又は３次元マップとした機能画像のデータを生成する。このインデックス値は、以下のように算出される。まず、画像処理部３５は、画像の脳動脈部分に設定された関心領域内における造影剤の時間的な濃度変化と、画像の脳組織部分における造影剤の時間的な濃度変化とを算出する。画像処理部３５は、算出した脳動脈部分の濃度変化と脳組織部分の濃度変化とを対応付ける伝達関数を算出する。そして画像処理部３５は、算出した伝達関数から上記のインデックス値を算出する。詳細については、例えば特許文献１に記載されている。

血管抽出機能において画像処理部３５は、最大値ボリュームのデータや表示画像のデータ等に閾値処理等をして血管部分のデータを抽出する。

上記構成を有するＸ線ＣＴ装置１は、制御部３１の制御により４ＤＣＴスキャン（同一スキャン領域を連続してスキャンする）を行う。以下、説明を具体的に行なうため、スキャン対象は、被検体の頭部であるとする。

血流動態を調べるために頭部をスキャンする場合、よく知られているように、眼窩と外耳孔とを結ぶ線、すなわちＯＭライン（外眼角耳孔線：OrbitoMeatal line）を位置決めの基準とする。典型的には、このＯＭラインと頭頂とがスキャン領域に含まれるように位置決めされる。このＯＭラインと頭頂との間の長さは、個人差はあるが大人の場合、概ね１２〜１４ｃｍ程度であり、小児の場合でも概ね８ｃｍ以上である。一方、Ｘ線検出器１４は、３２０列の検出素子列を備える。このＸ線検出器１４がカバー可能なスキャン領域のスライス方向に関する長さは、概ね１６ｃｍである。すなわち、このＸ線検出器１４を用いれば、天板１２又はガントリ１０を移動することなく、定位置でＸ線管１４とＸ線検出器１６とを回転させて４ＤＣＴスキャンするだけで、当該スキャン領域の全体を再構成するために必要な投影データを全て収集することが可能である。

このような４ＤＣＴスキャンにより生成された複数の投影データセットに基づいて再構成部３４は、被検体の複数の時系列ボリュームのデータを生成する。４ＤＣＴスキャン中、被検体は固定され、且つ、天板１２とガントリ１０との移動はない。従って、４ＤＣＴスキャンにより生成される複数の時系列ボリュームは、互いに位置整合している。時系列ボリュームのデータは、それぞれの辺がＬ×Ｍ×Ｎ個のボクセルからなる直方体であるとする。Ｌ、Ｍ、Ｎの数は、幾つであっても構わない。

以下、画像処理部３５による最大値ボリュームのデータの生成処理について詳細に説明する。４ＤＣＴにより、被検体の頭部に関する時間的に連続した複数の時系列ボリュームのデータＶＤ1〜ＶＤnが生成される。４ＤＣＴスキャンは、造影剤注入直後あるいは注入
直前から行われるとする。この時系列ボリュームのデータは、被検体中における造影剤の時間的な濃度変化を表した画像データである。なお、添え字（1〜n）は、1＜nであり、生
成された時刻（順番）を示す。この添え字をボリューム番号と呼ぶことにする。ボリューム番号１は造影剤注入直後あるいは直前の時刻であり、ボリューム番号nは頭部に流れた造影剤が十分に薄まる時刻である。また、座標iにおける時系列ボリュームのデータＶＤ1
、ＶＤ２、…ＶＤn各々のボクセルを、それぞれボクセルＶＸi1、ＶＸi2、…ＶＸinと記載することにする。

図２は、最大値ボリュームのデータ生成処理の流れを示す図である。まず、入力部２３等からの開始要求を受けて制御部３１は、画像処理部３５に最大値ボリュームのデータの生成処理を行なわせる。最大値ボリュームのデータの生成処理において、まず画像処理部３５は、複数の時系列ボリュームのデータＶＤ1〜ＶＤnを再構成部３４又は記憶部４０か
ら読み込む。次に画像処理部３５は、読み込んだ複数の時系列ボリュームのデータＶＤ1〜ＶＤnの座標iにおけるボクセルＶＸi1〜ＶＸinのＣＴ値に基づいて所定のＣＴ値を決定する（ステップＳＡ１）。例えば、所定のＣＴ値は、ボクセルＶＸi1〜ＶＸinのＣＴ値のうちの最大値（最大ＣＴ値）である。

ステップＳＡ１において決定された最大ＣＴ値は、最大値ボリュームのデータにおける座標iのボクセルのＣＴ値として、例えば画像処理部３５等のメモリに定義された計算上の３次元空間の座標iに設定される（ステップＳＡ２）。

図３Ａ及び図３Ｂは、ステップＳＡ１及びＳＡ２の処理を具体的に説明するための図である。図３Ａは、座標i（例えば（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，０，０））におけるボクセルＶＸi1〜ＶＸinを示す図である。図３Ａに示すように、これらボクセルＶＸi1〜ＶＸinは、生成された時刻（ボリューム番号）は異なるが、全て同じ座標iにおけるボクセルである。まず複数の時系列ボリュームのデータＶＤ1〜ＶＤm〜ＶＤn（1＜m＜n）各々の、座標i（例えば（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，０，０））におけるボクセルＶＸi1〜ＶＸinのＣＴ値が特定される。次に、特定された複数のＣＴ値から最大ＣＴ値が特定され、特定された最大ＣＴ値は、最大値ボリュームのデータの座標iにおけるＣＴ値に設定される。図３Ｂに示す例では、時系列ボリュームのデータＶＤmのボクセルＶＸimのＣＴ値ｉmaxが最大であり、このＣＴ値ｉmaxが最大値ボリュームのデータの座標iにおけるＣＴ値に設定される。

ステップＳＡ２の処理が終了すると、画像処理部３５は、最大値ボリュームのデータの全ての座標（（０，０，０）〜（Ｌ，Ｍ，Ｎ）の全ての座標）についてＣＴ値が設定されたか否かを判定する（ステップＳＡ３）。ステップＳＡ４において否と判定すると（ステップＳＡ３：ＮＯ）、画像処理部３５は、座標iを変更し（ステップＳＡ４）する。そして画像処理部３５は、変更後の座標について再びステップＳＡ１〜ステップＳＡ２の処理を行なう。全ての座標についてこれらの処理が行われると（ステップＳＡ３：ＹＥＳ）、最大値ボリュームのデータの全ての座標についてＣＴ値が設定されたことになる。即ち、最大値ボリュームのデータが生成される。最大値ボリュームのデータが生成されると最大値ボリュームのデータ生成処理は終了する。

上記の最大値ボリュームのデータの生成処理おいて画像処理部３５は、複数の時系列ボリュームのデータＶＤ1〜ＶＤnを処理して最大値ボリュームのデータを生成する。

最大値ボリュームのデータの生成処理は、図４に示すように、４次元画像データ（複数の時系列ボリュームのデータＶＤ1〜ＶＤn）を単一の３次元画像データ（最大値ボリュームのデータ）に変換する新たな方法であるといえる。より詳細には、この処理は、複数のボリュームのデータＶＤ1〜ＶＤnの同じ座標iにおけるボクセルＶＸi1〜ＶＸin各々のＣＴ値のうちの最大ＣＴ値ｉmaxを、最大値ボリュームのデータの座標iにおけるボクセルＶのＣＴ値とする方法である。このような考えから、最大値ボリュームのデータの生成処理は、時系列ＭＩＰ処理と言い換えることができる。

このように最大値ボリュームのデータは、４ＤＣＴによって生成された全ての時系列ボリュームのデータに基づくため、比較的早く造影剤が到達する血管に比して遅れて造影剤が到達する遅延血管に関する情報も含む。さらに、最大ＣＴ値に基づいて生成されるので、最大値ボリュームのデータに描出されている血管部分は、時系列加算平均処理によるボリュームのデータに描出されている血管部分に比して、コントラストが良い。なお、時系列加算処理とは、時系列ボリュームのデータＶＤ1〜ＶＤnの同じ座標iにおけるボクセルＶＸi1〜ＶＸinのＣＴ値の加算平均を、最大値ボリュームのデータの座標iにおけるボクセルのＣＴ値に設定する処理である。

なお、上記の説明では、時系列ＭＩＰ処理をボリュームデータの全座標について行なうとした、しかしながらこれに限定する必要はなく、血管部分や脳組織、ボリュームのデータの中心を含む概球形領域、あるいは立方体領域等の特定領域についてのみ行なうとしてもよい。

また、ステップＳＡ２にて所定のＣＴ値は、複数のボクセルのＣＴ値の最大値であるとしたが、最小値或いは平均値等であってもよい。また、所定のＣＴ値として、例えば、腫瘍、石灰化等の病変部のＣＴ値であってもよい。

次に第１実施形態の応用例を図５に示す処理の流れに従って説明する。まず、制御部３１は、同一スキャン領域に関しスキャン時刻の異なる複数の時系列ボリュームのデータを再構成部３４又は記憶部４０から読み込む（ステップＳＢ１）。次に制御部３１は、最大値ボリュームのデータの生成処理の処理対象とする時系列ボリュームを指定するか否かを判断する（ステップＳＢ２）。

入力部２３等からの指定要求を受けると制御部３１は、画像処理部３５に時間濃度曲線の作成処理を行なわせる。時間濃度曲線の作成処理において画像処理部３５は、既存の技術を用いて、複数の時系列ボリュームの特定領域（例えば、動脈部分等）に関する時間濃度曲線（Time Density Curve：ＴＤＣ）を作成する（ステップＳＢ３）。なお、時間濃度曲線とは、複数の時系列ボリュームの特定領域におけるＣＴ値の経時的変化を表す曲線である。作成された時間濃度曲線は、制御部３１により表示部２２に表示される。時間濃度曲線が表示されると、制御部３１は、ユーザにより入力部２３を介して最大値ボリュームのデータの生成処理の対象とする時系列ボリュームの時間範囲（期間）が指定されるのを待機する。ユーザは、時間濃度曲線を観察することにより動脈相及び静脈相を判別することができる。例えば動脈相に対応する時間範囲が指定されることにより、得られる最大値ボリュームのデータは、主に動脈部分を描出する。

ユーザにより入力部２３を介して時系列ボリュームのデータの時間範囲が指定されることを契機として、制御部３１は、画像処理部３５に最大値ボリュームのデータの生成処理を行なわせる。画像処理部３５は、ステップＳＢ３にて指定された、あるいは全ての時系列ボリュームデータに対して最大値ボリュームのデータの生成処理を行なうことにより、最大値ボリュームのデータを生成する（ステップＳＢ５）。最大値ボリュームのデータの生成処理は、上記の方法と同様である。なお、処理対象とする時系列ボリュームのデータの時間範囲が指定された場合は、上記の時系列ボリュームのデータＶＤ1〜ＶＤnを、指定された範囲内の時系列ボリュームのデータとすればよい。

最大値ボリュームのデータが生成されると、制御部３１は、画像処理部３５に最大値ボリュームのデータから所望断面の断面画像のデータを生成させる（ステップＳＢ６）。断面画像のデータが生成されると制御部３１は、画像処理部３５に血管抽出処理を行なわせる。血管抽出処理において画像処理部３５は、断面画像に対して血管部分と他の部分とを区別するＣＴ値を閾値とした閾値処理をし、断面画像から血管部分を抽出する（ステップＳＢ７）。血管部分が抽出されると、制御部３１は、画像処理部３５に色情報割り付け処理を行なわせる。色情報割り付け処理において画像処理部３５は、血管部分に相当するピクセルに色情報を割り付ける（ステップＳＢ８）。色情報としては、単一色の、例えば赤色等である。

また制御部３１は、ステップＳＢ６〜ステップＳＢ８とは別に、画像処理部３５に機能画像生成処理を行なわせる。機能画像生成処理において画像処理部３５は、既知の技術（例えば、特許文献１参照）を用いて、複数の時系列ボリュームのデータに基づいてステップＳＢ７の断面と同一断面の機能画像のデータを生成する（ステップＳＢ９）。機能画像とは、複数の時系列ボリュームのデータに基づいて血流に関するインデックスの値をボクセル毎に計算し、計算されたインデックスの値に応じてボクセルに色情報を割り付けた画像である。例えば、血流に関するインデックスは、ＣＢＰ［ml/100ml/min］、ＣＢＶ［ml/100ml］、ＭＴＴ［秒］等が適当である。これらインデックスに関する機能画像の生成
法は、特許文献１に記載されている方法と同様なので、ここでは説明を省略する。

ステップＳＢ８及びステップＳＢ９が終了すると、制御部３１は、表示部２２に血管部分と機能画像とを重ねてカラー表示する（ステップＳＢ１０）。図６は、ステップＳＢ１０で表示される画像の一例を示す図である。図６に示すように、この画像に描出されている脳組織部分は、インデックス値に応じて色分けされる。また、血管部分は、最大値ボリュームのデータに由来するため、血管部分のコントラストや血管の走行状態が良好に描出されている。

以上で図５に示した処理の流れが終了する。

なお、第１実施形態の別の応用例として、最大値ボリュームのデータに含まれる血管部分と脳組織部分とに色情報を割り付けてカラー表示してもよい。この場合、画像処理部３５は、最大値ボリュームのデータに含まれる血管部分と脳組織部分とが区別されるように、色情報を最大値ボリュームのデータを構成するボクセルに割り付ける。具体的には脳組織部分は脳組織を走行する毛細血管部分であり、血管部分は脳動脈や脳静脈のような毛細血管以外の血管部分である。

図７を参照しながら別の応用例における色情報の割付処理を説明する。図７は、最大値ボリュームのデータのボクセルに割り付ける不透明度とＣＴ値との関係を示すオパシティーカーブ及びヒストグラムを示す図である。通常、脳組織のＣＴ値として考えられるＣＴ値の範囲は、とても狭く数十ＨＵである。脳組織の最大ＣＴ値よりも高いＣＴ値を有するボクセル（血管部分）には不透明度“１”を、脳組織のＣＴ値の最小ＣＴ値よりも小さいＣＴ値を有するボクセル（水や脂肪部分（図示せず））には不透明度“０”を割り付ける。そして脳組織部分のボクセルには、ＣＴ値に応じて“０”から“１”へと直線的に変化するように不透明度を割り付ける。色情報は、ボクセルが有する不透明度に応じて割り付けられる。具体的には、血管部分には例えば赤色等の１色を、脳組織部分には不透明度に応じて段階的に赤色以外の８色程度を割り付ける。血管部分及び脳組織部分以外のボクセルには、色情報を割り付けない。

この様に色情報が割り付けられた最大値ボリュームのデータに基づく断面画像に描出される脳組織部分は、ＣＴ値に応じて色分けされる。最大値ボリュームのデータにおける脳組織部分は、その座標の時系列の最大ＣＴ値を有している。従って、ユーザは、最大値ボリュームのデータに由来する断面画像を観察することで、脳組織の血流情報を色情報で判断することが可能となる。つまり、この断面画像は、血管の走行状態を示す血管画像及び脳組織の機能画像として活用できる。

上記構成によりＸ線ＣＴ装置１は、複数のボリュームのデータに基づいて単一のボリュームデータを生成する。ある局面において、ユーザは、生成された単一のボリュームのデータに基づく単一の画像のみを観察するだけで、複数のボリュームのデータに基づく複数の画像を観察したのと略同等な効果を得ることができる。かくして第１実施形態によれば、複数のボリュームのデータの診断効率を向上することが可能となる。

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。

また、表示部２２は、画像処理部３５に対し、時間方向に関する投影処理と空間方向に関する投影処理とを選択的に実行させる画面インターフェースを表示してもよい。この画面インターフェースは、ボリュームのリストの表示領域と、時系列投影処理ボタンと、空間投影処理ボタンとを有する。リスト表示領域には、処理対象の候補となる複数のボリュームが表示される。例えば、リスト表示領域には、最大値ボリュームに関する情報、複数の時系列ボリュームに関する情報が表示される。複数の時系列のボリュームに関する情報は、例えば、シリーズ毎あるいは検査毎に表示される。時系列投影処理ボタンは、処理対象のボリュームのデータに時系列投影処理を行なうためのボタンである。空間投影処理ボタンは、処理対象のボリュームのデータに空間投影処理を行なうためのボタンである。例えば、入力部２３を介して、複数の時系列ボリュームが選択され、時系列投影処理ボタンが押されると、画像処理部３５は、選択された複数の時系列ボリュームのデータを時系列投影処理する。

また、表示部２２は、画像処理部３５に対し、時間方向に関する投影処理の範囲と空間方向に関する投影処理の範囲との少なくとも一方を指定するための画面インターフェースを表示してもよい。図８は、この画面インターフェースの表示例を示す図である。図８に示すように画面インターフェースは、指定領域Ｒ１、指定領域Ｒ２、実行ボタンＢＢ、及び表示領域Ｒ３を有する。指定領域Ｒ１は、時間方向に関する範囲を指定するための領域である。具体的には、指定領域Ｒ１には、タイムチャートＣＨと２つのカーソルＴＣ１とＴＣ２とが表示される。タイムチャートＣＨは、スキャンシーケンスを管電流の時間変化として表している。２つのカーソルＴＣ１とＴＣ２とは、タイムチャートＣＨ上で時間範囲を指定するためカーソルである。２つのカーソルＴＣ１とＴＣ２とで挟まれる範囲ｄＴが、時間投影処理における時間範囲に設定される。指定領域Ｒ２は、空間方向に関する範囲を指定するための領域である。具体的には、指定領域Ｒ２には、断面画像ＣＩと２つのカーソルＩＣ１とＩＣ２とが表示される。断面画像ＣＩは、カーソルＴＣ１とＴＣ２とによって指定された時間範囲内に関する画像である。この断面画像ＣＩは、アキシャル断面、コロナル断面、サジタル断面、或いは任意の断面に関する画像である。２つのカーソルＩＣ１とＩＣ２とは、断面画像ＣＩ上で空間範囲を指定するためのカーソルである。２つのカーソルＩＣ１とＩＣ２とで挟まれる範囲ｄＳが、空間投影処理における空間範囲に設定される。入力部２３を介して実行ボタンＢＢが押されることにより、画像処理部３５は、指定された時間範囲及び空間範囲で投影処理を行なう。表示領域Ｒ３には、指定された時間範囲及び空間範囲での投影処理により発生された画像が表示される。

また、Ｘ線ＣＴ装置１が４ＤＣＴスキャンするスキャン領域は、被検体の頭部であるとした。しかしながらこれに限定する必要はなく、頭部以外のあらゆる部位をスキャン領域としてもよい。しかし、Ｘ線検出器１４が多列であるという特徴を活かすのであれば、スキャン領域は、被検体が天板１２に載置された状態においてスライス方向に関する長さが８ｃｍ以上である肝臓等の大きな臓器が好ましい。なぜなら、Ｘ線ＣＴ装置１は、上述のように、天板１２又はガントリ１０を移動することなしにこの大きな臓器の全体を４ＤＣＴスキャンすることが可能であるため、４ＤＣＴスキャンにより生成される複数の時系列ボリュームのデータの位置合わせが不要だからである。

（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態に係るＸ線ＣＴ装置５０の構成を示す図である。なお以下の説明において、第１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、重複説明は必要な場合にのみ行なう。

図９に示すように、Ｘ線ＣＴ装置５０は、ガントリ１０とコンピュータ装置７０とから構成される。コンピュータ装置７０は、画像処理装置８０と、表示部２２と、入力部２３とから構成される。画像処理装置８０は、制御部３１を中枢として、データ収集部３２、前処理部３３、再構成部３４、画像処理部３５、投影データ処理部３６、及び記憶部４０を有する。

データ収集部３２は、Ｘ線検出器１４の各検出素子から読み出される電流信号を増幅し、デジタル信号に変換する。データ収集部３２から出力されるデータは、入射Ｘ線の強度を反映しており生データと呼ばれる。

前処理部３３は、データ収集部３２から出力される生データに対して、対数変換処理やＸ線検出器１４の感度補正等の処理を行なう。前処理部３３から出力されるデータは、投影データと呼ばれる。ここで、一つのボリュームのデータを再構成するために必要な投影データの集合を一単位として投影データセットと呼ぶことにする。また、第２実施形態においても、制御部３１の制御により４ＤＣＴスキャンが行なわれる。従って前処理部３３は、同一スキャン領域に関しスキャン時刻の異なる複数の投影データセット（時系列投影データセット）を生成する。生成される複数の時系列投影データセットは、スキャン時刻を示すコードに関連付けて記憶部４０に記憶される。時系列投影データセットとは、例えば、Ｘ線管１３が回転角度０°に位置した時の時刻である。各投影データの位置は、ビュー数（Ｘ線管の回転角度：view）及び当該投影データに対応する検出素子の位置（チャンネル番号及び列番号）によって規定される。

投影データ処理部３６は、複数の投影データセットの時間方向における最大値、平均値、中央値、又は最小値に対応する単一の投影データセットを生成する。例えば、投影データ処理部３６は、複数の投影データセットから単一の最大値投影データセットを生成する。具体的には、投影データ処理部３６は、複数の投影データセット上の同一位置（ビュー、チャンネル数、列数）にある複数の投影データの値を比較し、これら複数の投影データの値のうちの最大値を特定する。特定された最大値を、投影データ処理部３６は、最大値投影データセットの当該同一位置の投影データの値に設定する。この処理を各位置について行なうことにより、投影データ処理部３６は、最大値投影データセットを生成する。生成された投影データセットは、記憶部４０に記憶される。

再構成部３４は、投影データ処理部３６又は記憶部４０からの最大値投影データセットに再構成処理を行い最大値ボリュームのデータを、平均値投影データセットに再構成処理を行い平均値ボリュームのデータを、中央値投影セータセットに再構成処理を行ない中央値ボリュームのデータを、又は最小値投影データセットに再構成処理を行い最小値ボリュームのデータを生成する。記憶部４０は、生成されたボリュームのデータを記憶する。

以下、投影データ処理部３６による最大値投影データセットの生成処理について詳細に説明する。４ＤＣＴにより、被検体の頭部に関する時間的に連続した複数の時系列投影データセットＰＳ1〜ＰＳnが生成される。４ＤＣＴスキャンは、造影剤注入直後あるいは注入直前から行われるとする。この添え字を投影データセット番号と呼ぶことにする。投影データセット番号（1〜n）は、1＜nであり、生成された時刻（順番）を示す。投影データセット番号１は、造影剤注入直後あるいは直前の時刻である。また、投影データセット番号nは、頭部に流れた造影剤が十分に薄まる時刻である。また、時系列投影データセットＰＳ1、ＰＳ２、…ＰＳn各々の位置（view,channel,row）における投影データを、それぞれ投影データＰＤ1（view,channel,row）、ＰＤ2（view,channel,row）、…、ＰＤn（view,channel,row）と記載することにする。

上述のように、４ＤＣＴスキャン中、被検体は固定され、且つ、天板１２とガントリ１０との移動はない。従って、同一位置における複数の時系列投影データセットＰＳ1、ＰＳ２、…ＰＳnの投影データ値は、互いにスキャン時刻の異なる同一軌跡のＸ線パスに由来する。

図１０は、最大値投影データセットの生成処理の流れを示す図である。まず、入力部２３等からの開始要求を受けて制御部３１は、投影データ処理部３６に最大値投影データセットの生成処理を行なわせる。最大値投影データセットの生成処理において、まず投影データ処理部３６は、複数の時系列投影データＰＳ1〜ＰＳnを記憶部４０から読み込む。

次に投影データ処理部３６は、読み込んだ複数の時系列投影データセットＰＳ1〜ＰＳnの位置（view,channel,row）＝（i,j,k）における投影データＰＤ1（i,j,k）〜ＰＤn（i,j,k）の値に基づいて所定の投影データ値を決定する（ステップＳＣ１）。例えば、所定の投影データ値は、投影データＰＤ1（i,j,k）〜ＰＤn（i,j,k）の値のうちの最大値（最大投影データ値）である。

ステップＳＣ１において決定された最大投影データ値は、最大値投影データセットの位置（i,j,k）における投影データ値に設定される（ステップＳＣ２）。

図１１は、ステップＳＣ１及びＳＣ２の処理を具体的に説明するための図である。図１１は、列番号row＝kにおける時系列投影データセット（サイノグラム）ＰＳ1〜ＰＳnを示す図である。図１１に示す時系列投影データセットは、一例として、フル再構成を用いる場合の投影データセットである。すなわち、一つの時系列投影データセットは、０°〜３６０°分の投影データの集合により構成されている。まず、投影データ処理部３６は、時系列投影データセットＰＳ1〜ＰＳm〜ＰＳn（1＜m＜n）各々の、位置（例えば（view、channel、row）＝（i，j，k））における投影データＰＤ1（i，j，k）〜ＰＤm（i，j，k）〜ＰＤn（i，j，k）の値が特定される。次に、特定された複数の投影データ値から最大投影データ値が特定され、特定された最大投影データ値は、最大値投影データセットＭＰＳの位置（i，j，k）における投影データ値に設定される。図１１に示す例では、時系列投影データＰＳ2の位置（i，j，k）の投影データ値が最大であり、この投影データ値が最大値投影データセットの位置（i，j，k）における投影データ値に設定される。

ステップＳＣ２の処理が終了すると、投影データ処理部３６は、最大値投影データセットの全ての位置についてＣＴ値が設定されたか否かを判定する（ステップＳＣ３）。ステップＳＣ３において否と判定すると（ステップＳＣ３：ＮＯ）、投影データ処理部３６は、位置（i，j，k）を変更する（ステップＳＣ４）。そして投影データ処理部３６は、変更後の位置について再びステップＳＣ１〜ステップＳＣ２の処理を行なう。全ての位置についてこれらの処理が行われると（ステップＳＣ３：ＹＥＳ）、最大値投影データセットの全ての位置について投影データ値が設定されたことになる。即ち、最大値投影データセットが生成される。最大値投影データセットが生成されると最大値投影データセットの生成処理は終了する。

生成された最大値投影データセットは、再構成部３４により、最大値ボリュームのデータに再構成される。再構成される最大値ボリュームのデータは、４ＤＣＴによって生成された全ての時系列投影データセットに基づくため、比較的早く造影剤が到達する血管に比して遅れて造影剤が到達する遅延血管に関する情報も含む。

上記構成によりＸ線ＣＴ装置５０は、複数の投影データセットに基づいて単一の投影データセットを生成する。そしてＸ線ＣＴ装置５０は、生成された単一の投影データセットに基づいてボリュームのデータを生成する。ある局面において、ユーザは、生成されたボリュームのデータに基づく画像のみを観察するだけで、複数のボリュームのデータに基づく複数の画像を観察したのと略同等な効果を得ることができる。かくして第２実施形態によれば、複数のボリュームのデータの診断効率を向上することが可能となる。

また、第１及び第２実施形態に係る各機能は、当該処理を実行する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、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。

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…Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、１０…ガントリ、１１…回転フレーム、１２…天板、１３…Ｘ線管、１４…Ｘ線検出器、１５…高電圧発生装置、２０…コンピュータ装置、２２…表示部、２３…入力部、３０…画像処理装置、３１…制御部、３２…データ収集部、３３…前処理部、３４…再構成部、３５…画像処理部、４０…記憶部。

Claims (14)

1. Ｘ線を発生するＸ線管と、
   前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを前記被検体の周囲で連続回転させる回転機構部と、
   前記Ｘ線検出器からの出力に基づいて前記被検体の同一スキャン領域に関しスキャン時刻の異なる複数の第１ボリュームのデータを再構成する再構成部と、
   前記再構成された複数の第１ボリュームのデータの時間方向における最大値、平均値、中央値、又は最小値に対応する単一の第２ボリュームのデータを生成する画像処理部と、
   を具備し、
   前記画像処理部は、前記複数の第１ボリュームのデータのうち、前記複数の第１ボリュームのデータの所定の領域に関する時間濃度曲線に基づいて決定される所定の期間内に関する第１ボリュームのデータに基づいて前記第２ボリュームのデータを生成するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
2. 前記第２ボリュームのデータに基づいて断面画像のデータを生成する断面画像生成部と、
   前記生成された断面画像から閾値処理により血管部分を抽出する血管抽出部と、
   前記抽出された血管部分と血流動態を表すインデックスに関する機能画像とを重ね合わせて表示する表示部と、
   をさらに具備する請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
3. 前記第２ボリュームのデータに含まれる血管部分と組織部分とに対して異なる色情報を割り付ける色情報割付部をさらに具備する請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
4. 前記画像処理部は、前記複数の第１ボリュームのデータの同一位置における複数のボクセルのボクセル値のうちの最大値、平均値、中央値、又は最小値を前記第２ボリュームのデータにおける前記同一位置のボクセルのボクセル値に設定することで、前記第２ボリュームのデータを生成する請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
5. 前記スキャン領域の前記被検体の体軸方向に関する長さは、８ｃｍ以上である、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
6. 前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器と前記回転機構部とを制御して、前記被検体の前記同一スキャン領域を連続的にスキャンさせる制御部をさらに備える請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
7. 前記画像処理部に対し、時間方向に関する投影処理と空間方向に関する投影処理とを選択的に実行させるための選択部をさらに具備する請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
8. 前記画像処理部に対し、時間方向に関する投影処理における時間範囲と空間方向に関する投影処理における空間範囲との少なくとも一方を指定する指定部をさらに具備する請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
9. 前記画像処理部は、前記複数の第１ボリュームのデータのうち、前記複数の第１ボリュームのデータの動脈部分と静脈部分に関する時間濃度曲線に基づいて決定される動脈部分と静脈部分に対応する期間内に関する第１ボリュームのデータに基づいて動脈部分と静脈部分に対応する前記第２ボリュームのデータを生成することを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
10. Ｘ線を発生するＸ線管と、
    前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
    前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを前記被検体の周囲で連続回転させる回転機構部と、
    前記Ｘ線検出器からの出力に基づいて前記被検体の同一スキャン領域に関しスキャン時刻の異なる複数の第１ボリュームのデータを再構成する再構成部と、
    前記再構成された複数の第１ボリュームのデータを処理して単一の第２ボリュームのデータを生成する画像処理部と、を具備し、
    前記画像処理部は、前記複数の第１ボリュームのデータのうち、前記複数の第１ボリュームのデータの所定の領域に関する時間濃度曲線に基づいて決定される所定の期間内に関する第１ボリュームのデータに基づいて前記第２ボリュームのデータを生成するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
11. Ｘ線を発生するＸ線管と、
    前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
    前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを前記被検体の周囲で連続回転させる回転機構部と、
    前記Ｘ線検出器の出力に基づいて前記被検体の同一スキャン領域に関しスキャン時刻の異なる複数の第１投影データセットを生成する第１投影データ生成部と、
    前記生成された複数の第１投影データセットの時間方向における最大値、平均値、中央値、又は最小値に対応する単一の第２投影データセットを生成する第２投影データ生成部と、
    前記生成された第２投影データセットに基づいてボリュームデータを再構成する再構成部と、を具備し、
    前記画像処理部は、前記複数の第１投影データセットのうち、前記複数の第１投影データセットの所定の領域に関する時間濃度曲線に基づいて決定される所定の期間内に関する第１投影データセットに基づいて前記第２投影データセットを生成するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
12. 前記第２投影データ生成部は、前記複数の第１投影データセットの同一位置における複数の投影データ値のうちの最大値、平均値、中央値、又は最小値を、前記第２投影データセットの前記同一位置における投影データ値に設定することで、前記第２投影データセットを生成する請求項１１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
13. 被検体の同一スキャン領域に関し、スキャン時刻の異なる複数の第１ボリュームのデータを記憶する記憶部と、
    前記複数の第１ボリュームのデータの時間方向における最大値、平均値、中央値、又は最小値に対応する単一の第２ボリュームのデータを生成する画像処理部と、を具備し、
    前記画像処理部は、前記複数の第１ボリュームのデータのうち、前記複数の第１ボリュームのデータの所定の領域に関する時間濃度曲線に基づいて決定される所定の期間内に関する第１ボリュームのデータに基づいて前記第２ボリュームのデータを生成する画像処理装置。
14. 被検体の同一スキャン領域を連続してスキャンすることにより生成された、スキャン時刻の異なる複数の第１投影データセットを記憶する記憶部と、
    前記複数の第１投影データセットの時間方向における最大値、平均値、中央値、又は最小値に対応する単一の第２投影データセットを生成する投影データ処理部と、
    前記生成された第２投影データセットに基づいて前記被検体に関するボリュームのデータを再構成する再構成部と、を具備し、
    前記画像処理部は、前記複数の第１投影データセットのうち、前記複数の第１投影データセットの所定の領域に関する時間濃度曲線に基づいて決定される所定の期間内に関する第１投影データセットに基づいて前記第２投影データセットを生成する画像処理装置。

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