JP2022001227A - 医用画像処理装置、ｘ線診断装置、および医用画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】血管走行とデバイスとを１つの画像に描出すること。【解決手段】実施形態に係る医用画像処理装置は、Ｘ線画像取得部と、参照画像生成部とを備える。Ｘ線画像取得部は、デバイスと造影血管とが描出されたＸ線画像を取得する。参照画像生成部は、Ｘ線画像を示す第１の領域と、Ｘ線画像から抽出された造影血管を示す第２の領域と、を有する参照画像を生成する。【選択図】 図１

Description

本明細書および図面に開示の実施形態は、医用画像処理装置、Ｘ線診断装置、および医用画像処理プログラムに関する。

カテーテル治療を行う場合、ユーザは、Ｘ線診断装置による被検体の造影剤投与後のＸ線撮像にもとづくＸ線透視画像（以下、コントラスト画像という）をリアルタイムに表示させ、コントラスト画像に描出されるカテーテルやガイドワイヤ、塞栓コイルなどのデバイスの位置を確認しながら手技を行うことがある。

この場合、ユーザによる血管走行とデバイスとの位置関係の把握を支援するための参照画像が提示されることがある。たとえば、下肢ＣＴＯ（Chronic Total Occlusion、慢性完全閉塞病変）治療における双方向性アプローチ（ランデブーテクニックとも呼ばれる）による手技や、動脈瘤のコイル塞栓術後評価では、血管走行とデバイスとの位置関係の把握することが重要である。

この種の参照画像としては、ＤＳＡ(Digital Subtraction Angiography)画像が用いられることが多い。ＤＳＡ画像は、造影剤投与の前後においてそれぞれ、たとえば被検体の同一領域を時系列的にＸ線診断装置で撮影することで得られる。具体的には、造影剤投与後の各時相のコントラスト画像から、マスク画像をそれぞれ差し引くことで得られる各時相に対応した複数の差分画像がＤＳＡ画像とされる。

しかし、ＤＳＡ画像では、差分処理によってデバイスが消えてしまう。このため、ＤＳＡ画像を参照しながら手技を行う場合、ユーザは、デバイスの位置を想像によって補わなければならず、不便である。

特開２０１５−１５０３７１号公報

本明細書および図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、血管走行とデバイスとを１つの画像に描出することである。ただし、本明細書および図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

実施形態に係る医用画像処理装置は、Ｘ線画像取得部と、参照画像生成部とを備える。Ｘ線画像取得部は、デバイスと造影血管とが描出されたＸ線画像を取得する。参照画像生成部は、Ｘ線画像を示す第１の領域と、Ｘ線画像から抽出された造影血管を示す第２の領域と、を有する参照画像を生成する。

第１の実施形態に係る医用画像処理装置の一構成例を示すブロック図。 医用画像処理装置の処理回路のプロセッサにより、血管走行とデバイスとを１つの画像に描出した参照画像を生成するための処理を実行する際の概略的な手順の一例を示すフローチャート。 （ａ）は下肢ＣＴＯ治療の双方向性アプローチによる手技におけるマスク画像の一例を示す説明図、（ｂ）はコントラスト画像の一例を示す説明図、（ｃ）はＤＳＡ画像の一例を示す説明図。 第１の設定方法により設定された第１の領域と第２の領域にもとづいて生成される参照画像の一例を示す説明図。 第２の設定方法により設定された第１の領域と第２の領域にもとづいて生成される参照画像の一例を示す説明図。 第３の設定方法により設定された第１の領域と第２の領域にもとづいて生成される参照画像の一例を示す説明図。 図４に示した第１の設定方法で設定された第１の領域と第２の領域に対して設定された遷移領域の一例を示す説明図。 （ａ）は図７に示す例におけるｙ座標と式（１）の係数αとの関係の一例を示す説明図、（ｂ）は他の例を示す説明図。 参照画像６０の全領域を遷移領域として扱う場合について説明するための図。 図９に示す例におけるｙ座標と式（１）の係数αとの関係を示す説明図。 第２実施形態に係る医用画像処理装置を含むＸ線診断装置の一構成例を示すブロック図。

以下、図面を参照しながら、医用画像処理装置、Ｘ線診断装置、および医用画像処理プログラムの実施形態について詳細に説明する。

（構成および動作の概略）
図１は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置１０の一構成例を示すブロック図である。医用画像処理装置１０は、たとえば一般的なパーソナルコンピュータやワークステーションなどにより構成され、入力インターフェース１１、ディスプレイ１２、記憶回路１３、ネットワーク接続回路１４、および処理回路１５を有する。

入力インターフェース１１は、たとえばトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、テンキーなどの一般的な入力装置により構成され、ユーザの操作に対応した操作入力信号を処理回路１５に出力する。ディスプレイ１２は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成される。

記憶回路１３は、たとえば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等の、プロセッサにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有し、処理回路１５が利用するプログラムやパラメータデータやその他のデータを記憶する。なお、記憶回路１３の記録媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は、ネットワーク１００を介した通信によりダウンロードされてもよいし、光ディスクなどの可搬型記憶媒体を介して記憶回路１３に与えられてもよい。

ネットワーク接続回路１４は、ネットワーク１００の形態に応じた種々の情報通信用プロトコルを実装する。ネットワーク接続回路１４は、この各種プロトコルに従ってネットワーク１００を介して他の電気機器と接続する。ネットワーク１００は、電気通信技術を利用した情報通信網全般を意味し、病院基幹ＬＡＮ（Local Area Network）などの無線／有線ＬＡＮやインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワークおよび衛星通信ネットワークなどを含む。

医用画像処理装置１０は、Ｘ線アンギオ装置、Ｘ線ＴＶ装置などのＸ線診断装置１０１、画像サーバ１０２などと、ネットワーク１００を介して互いにデータ送受信可能に接続される。

画像サーバ１０２は、たとえばＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System：医用画像保管通信システム）に備えられる画像の長期保管用のサーバであり、たとえばネットワーク１００を介して接続されたＸ線診断装置１０１で生成されたＸ線透視画像やＤＳＡ画像などの医用画像を記憶する。

なお、図１には、医用画像処理装置１０とＸ線診断装置１０１とがネットワーク１００を介して接続される場合の例を示したが、ネットワーク１００を介さず直接接続されてもよい。直接接続に用いられる規格は、たとえばＡＴＡ（Advanced Technology Attachment）規格、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）規格、ＬＴＯ（Linear Tape-Open）規格のほか、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格、ＩＥＥＥ１３９４規格などの有線通信規格であってもよいし、赤外線通信などの無線通信規格であってもよい。

Ｘ線診断装置１０１が生成するコントラスト画像をリアルタイムに取得して利用する場合、医用画像処理装置１０は、たとえばＸ線診断装置１０１の撮像系が設置される検査室に設けられる。

処理回路１５は、医用画像処理装置１０を統括制御する機能を実現する。また、処理回路１５は、記憶回路１３に記憶された医用画像処理プログラムを読み出して実行することにより、血管走行とデバイスとを１つの画像に描出するための処理を実行するプロセッサである。

具体的には、図１に示すように、処理回路１５のプロセッサは、Ｘ線画像取得機能２１、位置取得機能２２、ＤＳＡ画像生成機能２３、および参照画像生成機能２４を実現する。これらの各機能は、それぞれプログラムの形態で記憶回路１３に記憶されている。

Ｘ線画像取得機能２１は、デバイスと造影血管とが描出されたＸ線画像（コントラスト画像）を取得する。コントラスト画像は、Ｘ線診断装置１０１が生成するライブ画像をリアルタイムに取得されてもよいし、Ｘ線診断装置１０１による検査終了後にＸ線診断装置１０１または画像サーバ１０２からポストプロセスで取得されてもよい。Ｘ線画像取得機能２１は、Ｘ線画像取得部の一例である。

位置取得機能２２は、デバイスの少なくとも注目箇所の位置を取得する。デバイスがカテーテルである場合、注目箇所はたとえばカテーテルの先端などであり、デバイスが塞栓コイルである場合、注目箇所はたとえば塞栓コイルの仮想的な外接球の球面や中心などとするとよい。位置取得機能２２は、位置取得部の一例である。

また、たとえばタングステンなどの放射線不透過性材料によって構成された放射線不透過性のマーカがカテーテルの先端に設けられている場合は、位置取得機能２２は、コントラスト画像からマーカを検出することでカテーテルの先端の位置を取得することができる。また、カテーテルの先端から所定の異なる距離（たとえば先端から１０、２０、３０ｃｍ）のそれぞれにマーカが設けられる場合は、コントラスト画像からこれらの複数のマーカを検出することにより、位置取得機能２２は、カテーテルの先端位置と、カテーテルの走行方向の情報とを取得することができる。また、カテーテルの本体が放射線不透過性材料を含んで構成される場合は、位置取得機能２２は、コントラスト画像に含まれるカテーテルの全体の位置を検出し取得することができる。

ＤＳＡ画像生成機能２３は、造影剤投与後の被検体の時系列的な複数のコントラスト画像の各コントラスト画像と、造影剤投与前の被検体の画像にもとづくマスク画像とを差分することにより、複数のＤＳＡ画像を生成する。ＤＳＡ画像は、造影血管を示す画像の一例である。ＤＳＡ画像生成機能２３は、ＤＳＡ画像生成部の一例である。

なお、ＤＳＡ画像生成機能２３は、各コントラスト画像とマスク画像との位置ずれ量にもとづいて、たとえば各コントラスト画像を基準に、すなわち各コントラスト画像に合わせこむように、マスク画像を位置合わせ変換してから、各コントラスト画像とマスク画像とを差分することにより、複数のＤＳＡ画像を生成するとよい。

また、画像の位置合わせ変換は、アフィン変換を用いる方法や、エッジ検出を用いたパターンマッチングや特徴量を用いたパターンマッチング、画像どうしの相関を用いる方法、解剖学的な特徴点（Anatomical Landmark）を利用した方法など、従来各種のものが知られており、これらのうち任意のものを使用することが可能である。また、位置合わせ変換は、線形変換であってもよいし非線形変換であってもよい。この場合、コントラスト画像とマスク画像とを線形位置合わせ及び／または非線形位置合わせしてから差分をとることでＤＳＡ画像が生成される。

また、ＤＳＡ画像３３は、機械学習により構築された学習済みモデルを利用してコントラスト画像から生成されてもよい。この場合、ＤＳＡ画像生成機能２３は、コントラスト画像にもとづいて当該コントラスト画像に描出された造影血管を示すＤＳＡ画像を出力する学習済みモデルに対して、Ｘ線画像取得機能２１により取得されたコントラスト画像３２を入力することにより、ＤＳＡ画像３３を生成する。

機械学習としては、たとえばＣＮＮ（畳み込みニューラルネットワーク）や畳み込み深層信念ネットワーク（ＣＤＢＮ：Convolutional Deep Belief Network）などの、多層のニューラルネットワークを用いた深層学習を用いることができる。この場合、学習済みモデルは、コントラスト画像を学習用データ、コントラスト画像に対応するＤＳＡ画像を教師データとするトレーニングデータセットを多数用いて深層学習を行うことにより構築することができる。

参照画像生成機能２４は、Ｘ線画像（コントラスト画像）を示す第１の領域と、当該Ｘ線画像から抽出された造影血管を示す第２の領域と、を有する参照画像を生成する。たとえば、参照画像生成機能２４は、参照画像の第１の領域には、コントラスト画像の第１の領域に対応する部分を割り当て、参照画像の第２の領域には、ＤＳＡ画像の第２の領域に対応する部分を割り当てることで、参照画像を生成する。この場合、参照画像は、ＤＳＡ画像を部分的に利用した画像（部分ＤＳＡ画像）ということができる。参照画像生成機能２４は、参照画像生成部の一例である。

図２は、医用画像処理装置１０の処理回路１５のプロセッサにより、血管走行とデバイスとを１つの画像に描出した参照画像を生成するための処理を実行する際の概略的な手順の一例を示すフローチャートである。図２において、Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

まず、ステップＳ１において、Ｘ線画像取得機能２１は、デバイスと造影血管とが描出されたコントラスト画像を取得する。Ｘ線診断装置１０１からリアルタイムにコントラスト画像を取得可能な場合は、Ｘ線画像取得機能２１は、リアルタイムに所定のフレームレートで順次コントラスト画像を取得する。

次に、ステップＳ２において、位置取得機能２２は、デバイスの少なくとも注目箇所の位置を取得する。Ｘ線診断装置１０１からリアルタイムにコントラスト画像を取得可能な場合は、位置取得機能２２は、コントラスト画像が取得されるごとにデバイスの少なくとも注目箇所の位置を取得して当該位置を更新してもよい。

次に、ステップＳ３において、ＤＳＡ画像生成機能２３は、複数のコントラスト画像のそれぞれとマスク画像とを差分することにより、複数のＤＳＡ画像を生成する。Ｘ線診断装置１０１からリアルタイムにコントラスト画像を取得可能な場合は、ＤＳＡ画像生成機能２３は、コントラスト画像が取得されるごとにＤＳＡ画像を生成するとよい。

次に、ステップＳ４において、参照画像生成機能２４は、デバイスの少なくとも注目箇所の位置にもとづいて、第１の領域と第２の領域とを設定する。Ｘ線診断装置１０１からリアルタイムにコントラスト画像を取得可能な場合は、参照画像生成機能２４は、コントラスト画像が取得されるごとに、またはデバイスの少なくとも注目箇所の位置が更新されるごとに、第１の領域と第２の領域とを設定するとよい。

なお、ステップＳ２、Ｓ３、およびＳ４の処理は、順序を入れ替えて実行されもよいし、並行処理されてもよい。

次に、ステップＳ５において、参照画像生成機能２４は、コントラスト画像を示す第１の領域と、当該Ｘ線画像から抽出された造影血管を示す第２の領域と、を有する参照画像を生成する。

以上の手順により、血管走行とデバイスとを１つの画像に描出した参照画像を生成することができる。

コントラスト画像には、デバイスと造影血管とが描出される。しかしながら、コントラスト画像には骨などの背景画像も描出されているため、コントラスト画像に描出された造影血管は不鮮明である。一方、ＤＳＡ画像には、鮮明に造影血管が描出されるものの、デバイスは描出されない。

そこで、本実施形態に係る医用画像処理装置１０は、コントラスト画像を示す第１の領域と、当該Ｘ線画像から抽出された造影血管を示す第２の領域と、を有する参照画像を生成する。

（動作の具体例）
続いて、下肢ＣＴＯ治療の双方向性アプローチによる手技中にユーザに提示する参照画像の生成方法について具体的に説明する。

双方向性アプローチによる手技では、血流障害物（ＣＴＯ）内へ、血流上流側と下流側の２方向からそれぞれデバイスを侵入させる。例えば、これら２つのデバイスとして、血流上流側からはガイドワイヤを、血流下流側からはマイクロカテーテルを進めていき、ガイドワイヤを操作して対側のマイクロカテーテル内に挿入する手技が行われる。なお、血流上流側にマイクロカテーテルを配置し、血流下流側にガイドワイヤを配置されてもよい。

ガイドワイヤを対側のマイクロカテーテルに挿入するとき、血管走向とマイクロカテーテルの位置関係を把握することが重要である。

図３（ａ）は下肢ＣＴＯ治療の双方向性アプローチによる手技におけるマスク画像３１の一例を示す説明図であり、（ｂ）はコントラスト画像３２の一例を示す説明図であり、（ｃ）はＤＳＡ画像３３の一例を示す説明図である。

マスク画像（背景画像）３１は、造影剤投与前の複数のＸ線透視画像の平均画像でもよいし、造影剤投与前の所定の瞬間に撮影された１のＸ線透視画像でもよい。

双方向性アプローチによる手技中であるため、マスク画像３１には、下肢４０の血管４１の血流上流側から血流障害物４２に向かって挿入されたガイドワイヤ５１が描出されるとともに、ガイドワイヤ５１とは逆方向に、血流下流側から血流障害物４２に向かって血管４１に挿入されたマイクロカテーテル５２が描出される（図３（ａ）参照）。また、マスク画像３１には、図示しない骨などの画像も描出されている。

コントラスト画像（造影画像）３２は、血管４１のうち、造影された血管（造影血管）４１ａと、マイクロカテーテル５２が描出される（図３（ｂ）参照）。このため、コントラスト画像３２を参照することで、ユーザはマイクロカテーテル５２の位置を容易に把握することができる。

なお、コントラスト画像３２において、血流障害物により造影剤が届かずに造影されていない血管（非造影血管）４１ｂは、極めて不鮮明であり判別困難である。また、コントラスト画像３２には、マスク画像３１と同様に骨などの背景も描出されてしまう。このため、コントラスト画像３２に描出された造影血管４１ａも、非造影血管４１ｂほどではないものの、判別性に欠ける。

ＤＳＡ画像（差分画像）３３は、ＤＳＡ画像生成機能２３により、コントラスト画像３２とマスク画像３１とを差分することで生成された画像である。このため、ＤＳＡ画像３３には、造影血管４１ａが非常に鮮明に描出される（図３（ｃ）参照）。したがって、ＤＳＡ画像３３を参照することで、ユーザは血管走行を容易に把握することができる。しかしながら、ＤＳＡ画像３３には、マイクロカテーテル５２が描出されない。

そこで、本実施形態に係る医用画像処理装置１０は、マイクロカテーテル５２が描出されその位置の把握が容易であるコントラスト画像３２を割り当てた第１の領域と、造影血管４１ａが非常に鮮明に描出されて血管走行の把握が容易であるＤＳＡ画像３３を割り当てた第２の領域と、を有する参照画像を生成することで、マイクロカテーテル５２と血管走行との位置関係の把握を支援する。

（第１の領域と第２の領域の設定方法）
続いて、下肢ＣＴＯ治療の双方向性アプローチによる手技中における第１の領域と第２の領域の設定方法について説明する。ここでは、第１の領域と第２の領域の設定方法として３つの方法の例を説明する。

図４は、第１の設定方法により設定された第１の領域６１と第２の領域６２にもとづいて生成される参照画像６０の一例を示す説明図である。

第１の設定方法は、マイクロカテーテル５２の先端５２ｔの位置にもとづいて参照画像６０を２分する境界線７１を設定する方法である。

下肢の観察中、画像の上側に頭、画像の下側に足が位置するように画像生成される。このため、血流下流側から血管４１に挿入されたマイクロカテーテル５２は、先端５２ｔからみて画像の下側の領域にあると推測される。したがって、位置取得機能２２によりマイクロカテーテル５２の先端５２ｔの位置が取得されると、参照画像生成機能２４は、先端５２ｔを通り参照画像６０を左右に横断する境界線７１を設定し、境界線７１の下側をマイクロカテーテル５２が描出されその位置の把握が容易であるコントラスト画像３２を割り当てる第１の領域６１とし、境界線７１の上側を血管走行の把握が容易であるＤＳＡ画像３３を割り当てる第２の領域６２とするとよい（図４参照）。

また、位置取得機能２２によりマイクロカテーテル５２の先端５２ｔの位置に加えてマイクロカテーテル５２の走行方向（図４に示す例では先端５２ｔから下側）の情報が取得される場合は、参照画像生成機能２４は、マイクロカテーテル５２が第１の領域６１に属するように境界線７１と第１の領域６１および第２の領域６２とを設定するとよい。この場合、境界線７１は参照画像６０を左右に横断する場合に限られず、マイクロカテーテル５２の走行方向に応じて、参照画像６０を上下に横断してもよいし、斜めに横断してもよい。また、境界線７１は、直線には限られず、曲線であってもよい。

第１の設定方法は、Ｘ線診断装置１０１が生成するコントラスト画像３２をリアルタイムに取得して利用する場合であっても適用可能である。この場合、参照画像生成機能２４は、コントラスト画像３２が取得されるごとに、境界線７１を設定して第１の領域６１と第２の領域６２を設定し、第１の領域６１にコントラスト画像３２、第２の領域６２にＤＳＡ画像３３を割り当てることで、参照画像６０を生成する。

図５は、第２の設定方法により設定された第１の領域６１と第２の領域６２にもとづいて生成される参照画像６０の一例を示す説明図である。

第２の設定方法は、マイクロカテーテル５２の全体の位置にもとづいて参照画像６０を２分する境界線７１を設定する方法である。

位置取得機能２２によりマイクロカテーテル５２の全体の位置が取得された場合は、参照画像生成機能２４は、マイクロカテーテル５２の全体を含むように境界線７１を設定することにより第１の領域６１と第２の領域６２を設定する。このとき、境界線７１は、先端５２ｔを通る直線（図５参照）または曲線と、この直線または曲線の両端からマイクロカテーテル５２の長さ方向に沿って延在する直線（図５参照）または曲線とにより構成される。境界線７１のうち、マイクロカテーテル５２の長さ方向に沿って延在する部分は、マイクロカテーテル５２から所定の距離だけ離れた位置に設定されるとよい。

第２の設定方法により生成された参照画像６０は、第１の設定方法により生成された参照画像６０よりも、背景画像が描出されてしまう第１の領域６１を狭くすることができる。このため、ユーザにとってよりマイクロカテーテル５２と血管走行との位置関係の把握が容易となる。

第２の設定方法は、第１の設定方法と同様に、Ｘ線診断装置１０１が生成するコントラスト画像３２をリアルタイムに取得して利用する場合であっても適用可能である。

図６は、第３の設定方法により設定された第１の領域６１と第２の領域６２にもとづいて生成される参照画像６０の一例を示す説明図である。

第３の設定方法は、マイクロカテーテル５２の先端５２ｔの位置と、参照画像６０内に含まれる全ての造影血管４１ａの位置とにもとづいて境界線７１を設定する方法である。

血管４１の造影剤の染まり具合は、造影剤投与時点からの経過時間に応じて、時相ごとに異なる。このため、参照画像６０内に含まれる全ての造影血管４１ａの位置を特定するためには、複数のコントラスト画像３２の情報を集約する必要があり、造影剤投与後の全ての時相のコントラスト画像３２の情報を集約することが好ましい。したがって、第３の設定方法は、ポストプロセスに好適であり、リアルタイム処理には向かない。

図６の左側の造影血管４１ａの位置が特定されると、参照画像生成機能２４は、先端５２ｔを通る直線（図５参照）または曲線と、特定された造影血管４１ａとマイクロカテーテル５２との間に上下方向に延在する直線または曲線と、で境界線７１を設定する（図６参照）。特定された造影血管４１ａとマイクロカテーテル５２との間に上下方向に延在する直線は、特定された造影血管４１ａとマイクロカテーテル５２との距離に応じた位置に設定されるとよい。特定された造影血管４１ａとマイクロカテーテル５２との距離は、特定された造影血管４１ａとマイクロカテーテル５２の先端５２ｔとの左右方向に沿った距離で代表させてもよい。特定された造影血管４１ａとマイクロカテーテル５２との距離に応じた位置は、たとえば当該距離の１／２、１／３、１／４などだけマイクロカテーテル５２から離れた位置とすることができる。

第３の設定方法により生成された参照画像６０は、第１の設定方法により生成された参照画像６０よりも、背景画像が描出されてしまう第１の領域６１を狭くすることができる。このため、第２の設定方法には劣るものの、第１の設定方法に比べ、ユーザにとってよりマイクロカテーテル５２と血管走行との位置関係の把握が容易となる。

上記説明では、第１の領域６１にコントラスト画像３２の原画像を割り当てる場合の例を示したが、第１の領域６１にはコントラスト画像３２の高周波成分画像を割り当ててもよい。参照画像生成機能２４は、たとえばコントラスト画像３２とコントラスト画像３２の低周波画像との差分をとることにより、第１の領域６１の高周波成分画像を生成することができる。

高周波成分画像は、デバイスや骨のエッジ部分などの輪郭成分が残った画像となる。このため、コントラスト画像３２の原画像よりも画像の見た目がＤＳＡ画像３３に近くなり、参照画像６０における両画像の違和感が薄くなる。したがって、第１の領域６１にコントラスト画像３２の高周波成分画像を割り当てる場合、参照画像６０は全体としてユーザにとって見やすい画像となる。

また、この場合、ＤＳＡ画像３３と同様の方法で第１の領域６１に割り当てる高周波成分画像を生成することでより一層ユーザの違和感を低減することができる。たとえば、ＤＳＡ画像３３が、コントラスト画像３２とマスク画像３１のＸ線強度の自然対数を求めてからこれらの差分をとることにより生成される場合は、高周波成分画像もまた、コントラスト画像３２とその低周波成分画像の自然対数を求めてから差分をとることで生成されるとよい。また、ＤＳＡ画像３３が、コントラスト画像３２とマスク画像３１をそのまま差分することで生成される場合は、高周波成分画像もまた、コントラスト画像３２とその低周波成分画像をそのまま差分することで生成されるとよい。

このように、ＤＳＡ画像３３と同様の方法で第１の領域６１に割り当てる高周波成分画像を生成することで、第１の領域６１の高周波成分画像と第２の領域６２のＤＳＡ画像３３の階調、明るさ等の見た目が近くなるため、参照画像６０は全体としてユーザにとってより一層見やすい画像となる。

また、ここまで下肢ＣＴＯ治療の双方向性アプローチによる手技中にユーザに提示する参照画像６０の生成方法について説明したが、この参照画像６０の生成方法は、その他様々な治療手技や検査手技に適用可能である。たとえば、本生成方法は、脳動脈瘤その他の動脈瘤のコイル塞栓術後評価にも適用することができる。この場合、位置取得機能２２は、上述の通り塞栓コイルの仮想的な外接球の球面や中心などの位置を取得するとよい。参照画像生成機能２４は、塞栓コイルの位置にもとづいて、第１の領域６１には塞栓コイルが描出され、第２の領域６２にはＤＳＡ画像３３が割り当てられて造影血管４１ａが描出されるように、第１の領域６１および第２の領域６２を設定すればよい。たとえば、第１の領域６１は、塞栓コイルを包含する球形であってもよい。

（遷移領域）
続いて、第１の領域６１と第２の領域６２との遷移領域６３について説明する。

参照画像生成機能２４は、参照画像６０に第１の領域６１と第２の領域６２との遷移領域６３を設定してもよい。この場合、参照画像生成機能２４は、遷移領域６３において、第２の領域６２に近い位置ほど、強くマスク画像３１の成分でコントラスト画像３２を減弱するように、減弱画像を生成する。

遷移領域６３は、図４−６に示した第１−第３の設定方法のいずれにも設定することができる。以下、図４に示した第１の設定方法で設定された第１の領域６１と第２の領域６２の遷移領域６３について説明する。

図７は、図４に示した第１の設定方法で設定された第１の領域６１と第２の領域６２に対して設定された遷移領域６３の一例を示す説明図である。以下の説明では、図７に示すように画像横方向をｘ軸、縦方向をｙ軸、左下の角を原点とするｘｙ座標を用いる。

図７には、領域の遷移がｙ座標にのみ依存し、ｘ座標には依存しない。場合の例を示してある。また、参照画像６０の上端のｙ座標をＥとする。

遷移領域６３は、下端Ｌを境界線７１とし、上端Ｈを下端Ｌから第２の領域６２方向に所定幅の位置としてもよいし（図７参照）、境界線７１を上端Ｈとしてもよいし、境界線７１をまたぐように設定されてもよい。

コントラスト画像３２の画素値をContrast(x,y)、マスク画像３１の画素値をMask(x,y)、０＜β＜１とすると、参照画像６０内の画素値（ｘ，ｙ）は、次の式（１）のように一般化される。

遷移領域６３は、第１の領域６１と第２の領域６２とをなめらかに接続するために設けられる領域である。ＤＳＡ画像３３とコントラスト画像３２とは、マスク画像３１との差分をとった画像か否かの関係にある。このため、遷移領域６３に割り当てられる減弱画像は、第２の領域６２に近い位置ほど、強くマスク画像３１の成分でコントラスト画像３２を減弱するように生成されるとよい。したがって、式（１）のβは、第２の領域６２に近いほど１に近くなるように設定されるとよい。

図８（ａ）は図７に示す例におけるｙ座標と式（１）の係数αとの関係の一例を示す説明図であり、（ｂ）は他の例を示す説明図である。

図８（ａ）に示すように、式（１）のβは、第２の領域６２に近いほど１に近くなるように直線的に設定されてもよい。また、図８（ｂ）に示すように、第１の領域６１と遷移領域６３の境界、および遷移領域６３と第２の領域６２の境界の違和感を低減するように、βは曲線的に設定されてもよい。図８（ｂ）に示す例では、βの値は、ルックアップテーブルとして、または多項式近似式として記憶回路１３に記憶されるとよい。

コントラスト画像３２の高周波成分画像を第１の領域６１に割り当てる場合も、同様に、低周波成分画像の画素値をLowFreq(x,y)とすれば、参照画像６０内の画素値（ｘ，ｙ）は次の式（２）のように一般化される。

遷移領域６３を設定し、第２の領域６２に近い位置ほど、強くマスク画像３１の成分でコントラスト画像３２を減弱するように生成された減弱画像を遷移領域６３に割り当てることで、第１の領域６１と第２の領域６２の画像をグラデーション的に接続することができる。このため、境界線７１付近の違和感を大幅に低減させることができ、参照画像６０の全体としての見やすさを向上させることができる。

なお、遷移領域６３は、境界線７１のうち、少なくともマイクロカテーテル５２の先端５２ｔに最も近い境界線（直線の場合は先端に最も近いところを通る直線、曲線の場合は先端から所定距離内にある境界線部分など）に設定されるとよい。

図９は、参照画像６０の全領域を遷移領域６３として扱う場合について説明するための図である。また、図１０は、図９に示す例におけるｙ座標と式（１）の係数αとの関係を示す説明図である。

図９および図１０に示すように、式（１）、式（２）の態様の変形例として、参照画像６０の全領域を遷移領域６３として扱ってもよい。この場合、全領域についてα(x,y)=βとなる。変形例において、βは０＜β＜１であってもよいし、さらに０および／または１を含んでもよい。図１０には、βが０＜β＜１である場合の例を示した。この場合、全領域に、減弱画像（コントラスト画像３２がマスク画像３１の成分で減弱を受けた画像）が割り当てられることになる。

また、この変形例において、ユーザの注目度が高いと推測されるマイクロカテーテル５２の先端５２ｔの位置（図９および図１０のｙ座標ｔｐの位置）が変曲点となるようにα、すなわちβ、を設定するとよい。

本実施形態に係る医用画像処理装置１０は、コントラスト画像３２を示す第１の領域６１と、当該コントラスト画像３２から抽出された造影血管４１ａを示す第２の領域６２と、を有する参照画像６０を生成する。このため、第１の領域６１にはデバイスが描出され、第２の領域６２には鮮明な造影血管４１ａが描出される。したがって、医用画像処理装置１０によれば、１の参照画像６０に、鮮明な造影血管４１ａの血管走行と、デバイスとの両者を描出することができる。よって、ユーザは、参照画像６０を確認することにより、容易かつ確実に血管走向とデバイスの位置関係を把握することができる。

（第２の実施形態）
図１１は、第２実施形態に係る医用画像処理装置を含むＸ線診断装置８０の一構成例を示すブロック図である。Ｘ線診断装置８０は、被検体をＸ線撮影することによりＸ線画像を生成する撮影装置８１と、医用画像処理装置１０の一例としてのコンソール装置８２とを備える。

この第２実施形態に示すＸ線診断装置８０は、自身で被検体を撮影してマスク画像３１およびコントラスト画像３２を取得可能な点で第１実施形態に示す医用画像処理装置１０と異なる。他の構成および作用については図１に示す医用画像処理装置１０と実質的に異ならないため、同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。

撮影装置８１は、たとえばＸ線アンギオ装置の撮影系により構成され、撮影台に臥位で載置された被検体の撮影対象部位をＸ線撮影するためのＸ線管、Ｘ線検出器等を含む撮影系を有し、Ｘ線撮影により得たＸ線画像をコンソール装置８２に与える。

医用画像処理装置１０の一例としてのコンソール装置８２の処理回路１５ｘのＸ線画像取得機能２１ｘ、位置取得機能２２ｘ、ＤＳＡ画像生成機能２３ｘ、および参照画像生成機能２４ｘは、医用画像処理装置１０のＸ線画像取得機能２１、位置取得機能２２、ＤＳＡ画像生成機能２３、および参照画像生成機能２４と同様の構成および作用を有するため説明を省略する。

第２実施形態に係る医用画像処理装置としてのコンソール装置８２を含むＸ線診断装置８０によっても、第１実施形態に係る医用画像処理装置１０と同様に、１の参照画像６０に、鮮明な造影血管４１ａの血管走行と、デバイスとの両者を描出することができる。このため、ユーザは、参照画像６０を確認することにより、容易かつ確実に血管走向とデバイスの位置関係を把握することができる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、血管走行とデバイスとを１つの画像に描出することができる。

なお、上記実施形態において、「プロセッサ」という文言は、たとえば、専用または汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、または、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（たとえば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサがたとえばＣＰＵである場合、プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出して実行することにより、各種機能を実現する。また、プロセッサがたとえばＡＳＩＣである場合、記憶回路にプログラムを保存するかわりに、当該プログラムに相当する機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行するハードウェア処理により各種機能を実現する。あるいはまた、プロセッサは、ソフトウェア処理とハードウェア処理とを組み合わせて各種機能を実現することもできる。

また、上記実施形態では処理回路の単一のプロセッサが各機能を実現する場合の例について示したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサが各機能を実現してもよい。また、プロセッサが複数設けられる場合、プログラムを記憶する記憶回路は、プロセッサごとに個別に設けられてもよいし、１つの記憶回路が全てのプロセッサの機能に対応するプログラムを一括して記憶してもよい。

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、実施形態同士の組み合わせ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同様に、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ものである。

１０ 医用画像処理装置
２１、２１ｘ Ｘ線画像取得機能
２２、２２ｘ 位置取得機能
２３、２３ｘ ＤＳＡ画像生成機能
２４、２４ｘ 参照画像生成機能
３１ マスク画像
３２ コントラスト画像
３３ ＤＳＡ画像
４０ 下肢
４１ 血管
４１ａ 造影血管
４２ 血流障害物（ＣＴＯ）
５１ ガイドワイヤ
５２ マイクロカテーテル
５２ｔ 先端
６０ 参照画像
６１ 第１の領域
６２ 第２の領域
６３ 遷移領域
７１ 境界線
８０ Ｘ線診断装置

Claims (18)

1. デバイスと造影血管とが描出されたＸ線画像を取得するＸ線画像取得部と、
   前記Ｘ線画像を示す第１の領域と、前記Ｘ線画像から抽出された前記造影血管を示す第２の領域と、を有する参照画像を生成する参照画像生成部と、
   を備えた医用画像処理装置。
2. 前記デバイスの少なくとも注目箇所の位置を取得する位置取得部、
   をさらに備え、
   前記参照画像生成部は、
   前記デバイスの少なくとも前記注目箇所の位置にもとづいて前記第１の領域と前記第２の領域とを設定する、
   請求項１記載の医用画像処理装置。
3. 前記デバイスは、
   血流上流側から血流障害物に向かって血管に挿入された第１のデバイスに対し、血流下流側から当該血流障害物に向かって当該血管に挿入されて、先端が当該血流障害物内に位置した第２のデバイスであり、
   前記位置取得部は、
   前記第２のデバイスの少なくとも先端の位置を取得し、
   前記参照画像生成部は、
   前記第２のデバイスの少なくとも先端の位置にもとづいて前記第１の領域と前記第２の領域とを設定する、
   請求項２記載の医用画像処理装置。
4. 前記参照画像生成部は、
   前記先端の位置にもとづいて前記参照画像を横断する境界線を設定することにより、前記第１の領域と前記第２の領域とを設定する、
   請求項３記載の医用画像処理装置。
5. 前記位置取得部は、
   前記Ｘ線画像に描出された前記第２のデバイスの全体の位置を取得し、
   前記参照画像生成部は、
   前記第２のデバイスの全体を含むよう前記第１の領域を設定し、他の領域を前記第２の領域に設定することで、前記第１の領域と前記第２の領域とを設定する、
   請求項３記載の医用画像処理装置。
6. 前記Ｘ線画像取得部は、
   リアルタイムに所定のフレームレートで順次前記Ｘ線画像を取得し、
   前記位置取得部は、
   前記Ｘ線画像が取得されるごとに前記第２のデバイスの少なくとも先端の位置を更新し、
   前記参照画像生成部は、
   前記Ｘ線画像が取得されるごとに、または前記第２のデバイスの少なくとも先端の位置が更新されるごとに、前記第１の領域と前記第２の領域とを設定する、
   請求項４または５に記載の医用画像処理装置。
7. 前記参照画像生成部は、
   時系列的に取得された複数の前記Ｘ線画像のそれぞれに描出された前記造影血管にもとづいて、前記参照画像内に含まれる全ての前記造影血管の位置を特定し、特定された前記全ての前記造影血管が前記第２の領域に含まれるように、かつ前記第２のデバイスの少なくとも先端の位置が前記第１の領域に含まれるように、前記第１の領域と前記第２の領域とを設定する、
   請求項３記載の医用画像処理装置。
8. 前記デバイスは、
   動脈瘤のコイル塞栓術を実施した結果、前記動脈瘤内に留置された塞栓コイルであり、
   前記位置取得部は、
   前記塞栓コイルの位置を取得し、
   前記参照画像生成部は、
   前記塞栓コイルの位置にもとづいて、前記Ｘ線画像を示す前記第１の領域には前記塞栓コイルが描出され、前記第２の領域には前記造影血管が描出されるように、前記第１の領域および前記第２の領域を設定する、
   請求項２記載の医用画像処理装置。
9. 前記参照画像生成部は、
   前記参照画像に前記第１の領域と前記第２の領域との遷移領域を設定し、前記遷移領域において、前記第２の領域に近い位置ほど強くマスク画像の成分で前記Ｘ線画像を減弱するように、減弱画像を生成する、
   請求項１ないし８のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
10. 前記参照画像生成部は、
    前記第１の領域において、前記Ｘ線画像の高周波成分画像を生成する、
    請求項１ないし９のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
11. 前記参照画像生成部は、
    前記第１の領域において、前記Ｘ線画像の高周波成分画像を生成し、前記遷移領域において、前記第２の領域に近い位置ほど強く前記マスク画像の成分で前記Ｘ線画像を減弱するとともに、前記第１の領域に近い位置ほど強く前記Ｘ線画像の高周波成分画像の成分で前記Ｘ線画像を減弱するように、前記減弱画像を生成する、
    請求項９に記載の医用画像処理装置。
12. 前記デバイスと前記造影血管とが描出された前記Ｘ線画像と、造影剤投与前に撮影されたマスク画像と、を線形位置合わせ及び／または非線形位置合わせしてから差分することにより、前記第２の領域に用いられる前記造影血管を示す画像を生成するＤＳＡ画像生成部、
    をさらに備えた請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
13. デバイスと造影血管とが描出されたＸ線画像にもとづいて当該Ｘ線画像に描出された造影血管を示す画像を出力する学習済みモデルに対して前記Ｘ線画像取得部により取得された前記Ｘ線画像を入力することにより、前記第２の領域に用いられる前記造影血管を示す画像を生成するＤＳＡ画像生成部、
    をさらに備えた請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
14. デバイスと造影血管とが描出されたＸ線画像を取得するＸ線画像取得部と、
    前記Ｘ線画像をマスク画像の成分を位置に依存した程度により減弱させた減弱画像を生成する参照画像生成部と、
    を備えた医用画像処理装置。
15. 被検体をＸ線撮影することにより、デバイスと造影血管とが描出されたＸ線画像を生成する撮影装置と、
    前記撮影装置が撮影した前記Ｘ線画像を取得するＸ線画像取得部と、
    前記Ｘ線画像を示す第１の領域と、前記Ｘ線画像から抽出された前記造影血管を示す第２の領域と、を有する参照画像を生成する参照画像生成部と、
    を備えたＸ線診断装置。
16. 被検体をＸ線撮影することにより、デバイスと造影血管とが描出されたＸ線画像を生成する撮影装置と、
    前記撮影装置が撮影した前記Ｘ線画像を取得するＸ線画像取得部と、
    前記Ｘ線画像をマスク画像の成分を位置に依存した程度により減弱させた減弱画像を生成する参照画像生成部と、
    を備えたＸ線診断装置。
17. コンピュータに、
    デバイスと造影血管とが描出されたＸ線画像を取得するステップ、および
    前記Ｘ線画像を示す第１の領域と、前記Ｘ線画像から抽出された前記造影血管を示す第２の領域と、を有する参照画像を生成するステップ、
    を実行させるための医用画像処理プログラム。
18. コンピュータに、
    デバイスと造影血管とが描出されたＸ線画像を取得するステップ、および
    前記Ｘ線画像をマスク画像の成分を位置に依存した程度により減弱させた減弱画像を生成するステップ、
    を実行させるための医用画像処理プログラム。

Images