JP5159299B2 - X-ray CT apparatus and medical image processing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、心臓の動きの同期状態の評価を行う心臓再同期療法実行機能を有するX線CT装置及び医用画像処理装置に関するものである。 The present invention relates to an X-ray CT apparatus and a medical image processing apparatus having a cardiac resynchronization therapy execution function for evaluating a synchronized state of heart motion.
心臓の電気伝導系に異常があり電気信号の伝わりが悪いと左心室の動きに遅れや全く動かない部分が発生することがある。このような場合、左心室の異常部分に電気的刺激を与えて動きを活性化する方法として心臓再同期療法(特許文献1)が知られている。 If the electrical conduction system of the heart is abnormal and the transmission of electrical signals is poor, the left ventricle may be delayed or may not move at all. In such a case, cardiac resynchronization therapy (Patent Document 1) is known as a method of activating movement by applying electrical stimulation to an abnormal portion of the left ventricle.
ところで、これまでの心臓再同期療法では、左心室内壁(心臓内膜)の動きの同期状態を評価する手段として超音波診断装置が用いられている。この方法は、患者の心臓部分に対し超音波を送受波し、目的とする部分の画像を生成してモニター上に表示するようにしている。
ところが、これまで用いられた超音波診断装置では、患者の外から超音波を送受波するため、観察視野が狭く同期状態を評価できる範囲が限られてしまい、また、超音波を送受波する超音波探触子の取付け位置から得られる心臓部分の解剖学的情報が不足するため、安定して精度の高い同期状態の評価を下すのが難しい。さらに、超音波診断装置の操作者の熟練度などによって目的とする部分が見えないことがあり、観察結果に再現性がなく利用しづらいという問題もある。 However, since the ultrasonic diagnostic apparatus used so far transmits and receives ultrasonic waves from the outside of the patient, the range in which the observation field is narrow and the synchronization state can be evaluated is limited, and an ultrasonic wave that transmits and receives ultrasonic waves is limited. Since there is a lack of anatomical information about the heart portion obtained from the mounting position of the acoustic probe, it is difficult to evaluate a synchronized state with high accuracy and stability. Furthermore, the target portion may not be visible depending on the skill level of the operator of the ultrasonic diagnostic apparatus, and there is a problem that the observation result is not reproducible and difficult to use.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、心臓の動きの同期状態の評価を安定して行うことができる心臓再同期療法実行機能を有するX線CT装置及び医用画像処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an X-ray CT apparatus and a medical image processing apparatus having a cardiac resynchronization therapy execution function capable of stably evaluating the synchronization state of heart motion. With the goal.
本発明にかかるX線CT装置は、被検体にX線を曝射し、前記被検体を透過するX線により画像データを取得するX線CT装置において、前記画像データより心臓の少なくとも1心拍分について取込まれる複数ボリュームの画像データより、左心室内腔の心筋壁上の複数の領域の各々について所定位置からの距離変化量を算出し、前記領域各々について前記距離変化量の周期的変化の位相のずれ量を求めるずれ量算出手段と、前記位相のずれ量を表すパラメータマップ又は変化グラフを生成する表示画像生成手段と、を具備したことを特徴としている。 X-ray CT apparatus according to the present invention radiates X-rays to a subject, wherein the X-ray CT apparatus for obtaining image data by X-rays transmitted through the subject, at least one heartbeat of the heart than the previous SL image data A distance change amount from a predetermined position is calculated for each of a plurality of regions on the myocardial wall of the left ventricular lumen from image data of a plurality of volumes captured for the minute, and the periodic change of the distance change amount for each of the regions of being a deviation amount calculation means for calculating a phase shift amount, and a display image generating means for generating a parameter map or change the graph represents the displacement amount before Symbol phase, characterized by comprising a.
また、本発明にかかる医療用画像処理装置は、X線CT装置により収集された医用画像に基づいて画像を表示する医用画像処理装置において、心臓の少なくとも1心拍分について取込まれる複数ボリュームの画像データより、左心室内腔の心筋壁上の複数の領域の各々について所定位置からの距離変化量を算出し、前記領域各々について前記距離変化量の周期的変化の位相のずれ量を求めるずれ量算出手段と、前記位相のずれ量を表すパラメータマップ又は変化グラフを生成する表示画像生成手段と、を具備したことを特徴としている。 The medical image processing apparatus according to the present invention, the medical image processing apparatus that displays an image based on the medical image acquired by the X-ray CT apparatus, a plurality volumes to be taken for at least one heartbeat of the heart A shift for calculating the amount of change in distance from a predetermined position for each of a plurality of regions on the myocardial wall of the left ventricular lumen from the image data, and determining the amount of phase shift of the periodic change of the distance change for each of the regions is the amount calculating means, a display image generating means for generating a parameter map or change the graph represents the displacement amount before Symbol phase, characterized by comprising a.
本発明によれば、心臓の動きの同期状態の評価を安定して行うことができる心臓再同期療法実行機能を有するX線CT装置及び医用画像処理装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the X-ray CT apparatus and medical image processing apparatus which have a cardiac resynchronization therapy execution function which can perform the evaluation of the synchronous state of a heart motion stably can be provided.
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態にかかるX線CT装置の概略構成を示している。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of an X-ray CT apparatus according to a first embodiment of the present invention.
この場合、X線CT装置は、架台装置10、寝台装置20、及びコンソール部30を備えている。架台装置10は、回転架台(ガントリ)11を有し、この回転架台11を挟んでX線源12とX線検出器13が対向して配置されている。また、架台装置10には、高電圧発生部14、架台駆動部15、絞り駆動部16及びデータ収集部(DAS)17が設けられている。
In this case, the X-ray CT apparatus includes a
回転架台11は、X線源12とX線検出器13とを保持するもので、架台駆動部15によりX線源12とX線検出器13を結ぶ直線の中間点に位置する回転軸を中心にして回転される。架台駆動部15は、後述する制御部31により出力された架台制御信号に基づいて回転架台11を回転させる。
The
高電圧発生部14は、制御部31からの制御信号に基づいて、撮影条件に従った高電圧をX線源12に供給する。この場合、X線源12は、高電圧発生部14から供給された高電圧によって、ファン状やコーン状などのX線ビームを曝射する。絞り駆動部16は、撮影条件に従ってX線遮蔽板を移動させ、X線のスライス方向の曝射範囲を調整する。
The
X線検出器13は、X線源12から曝射され、被検体Pを透過したX線ビームを検出し、検出信号を出力する。ここで、X線CT装置が、例えばシングルスライスCT装置の場合、X線検出器13は、ファン状又は直線状に、例えば1000チャンネルのX線検出素子を1列に並べて構成されている。また、これらX線検出素子は、複数のチャンネル、例えば24チャンネル毎に一纏めしたユニットに構成され、これらユニットが複数配列されている。
The
一方、寝台装置20は、被検体Pが載置される寝台天板21を有している。寝台天板21は、寝台駆動部23を有する寝台基台22により支持されている。
On the other hand, the couch device 20 has a
寝台駆動部23は、制御部31から出力された寝台移動制御信号に基づいて、回転架台11の1回転当たりの寝台天板21の移動量を演算し、スキャン時に、演算された移動量で寝台天板21を移動させる。この場合、寝台天板21は、被検体Pを載せた状態で、寝台駆動部23により上下方向に移動されるとともに、被検体Pの体軸方向に移動可能となっている。
The
コンソール部30は、制御部31を有している。制御部31には、上述した高電圧発生部14、架台駆動部15、絞り駆動部16、データ収集部17及び寝台駆動部23が接続されている。また、コンソール部30は、制御部31の他に、コンソールI/F(インターフェース)ユニット32、再構成処理部33、画像記憶部34、画像処理部35、表示装置36及び入力部37を有している。
The
制御部31は、装置全体を制御する。この場合、制御部31は、高電圧発生部14に対して、X線ビーム発生を制御するX線ビーム発生制御信号を出力し、また、架台駆動部15に対して、診断開始の指示、及び回転架台11の駆動を制御する架台制御信号を出力する。さらに、制御部31は、データ収集部17に対して、データの収集駆動を制御するデータ収集制御信号を出力し、絞り駆動部16に対して、X線ビームの絞りを制御する絞り制御信号を出力する。そして、寝台駆動部23に対して、診断開始の指示、及び寝台移動を制御する寝台移動制御信号を出力する。
The
コンソールI/Fユニット32は、架台装置10でX線検出器13の検出信号を収集したデータ収集部17からの送信データを受信する。再構成処理部33は、コンソールI/Fユニット32を介して入力されるデータ収集部17の収集データに基づいて被検体Pに対する画像を再構成し画像データを出力する。画像記憶部34は、再構成処理部33で再構成された断層画像データを一時的に記憶する。画像処理部35は、画像記憶部34に記憶されたデータからCT画像データを生成し、表示装置36に表示させる。また、画像処理部35は、心臓の動きの同期状態の評価を行うための心臓再同期療法実行機能を有している。画像処理部35での心臓再同期療法実行機能についての詳細は後述する。入力部37は、各種撮影条件の設定や心臓再同期療法の開始指示などを入力する。
The console I /
画像処理部35は、心臓再同期療法実行機能として図2に示すようにずれ量算出手段351と、表示画像生成手段を構成するパラメータマップ生成手段352及び重合わせ表示手段353を有している。ずれ量算出手段351は、画像記憶部34の画像データに基づいて心臓の左心室内腔の所定位置、例えば心筋の動きの中心軸(心軸)から心筋壁の各領域(位置)までの距離の時間方向(心拍位相方向)における変化量を求め、この距離変化量の周期的変化、つまり距離変化量を周期関数化して周期的変化を求め、周期がずれている非同期領域を検出するとともに、そのずれ量を算出する。パラメータマップ生成手段352は、非周期領域検出手段351で検出される非周期領域での周期のずれ量を表す例えば2次元(又は3次元)のパラメータマップを生成する。重合わせ表示手段353は、パラメータマップ生成手段352で生成されるパラメータマップを、CT画像データより得られる心臓の3次元画像上に重ね合わせ表示装置36に表示させる。
As shown in FIG. 2, the
次に、このように構成された実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described.
まず、入力部37により心臓検査のための各種の撮影条件を設定する。この状態から制御部31より高電圧発生部14にX線ビーム発生制御信号が出力されると、X線源12よりX線が曝射される。X線ビームは、被検体Pを透過し、X線検出器13で検出される。X線検出器13は、X線ビームを検出すると、検出信号を出力する。この検出信号は、データ収集部17で収集され、コンソール部30のコンソールI/Fユニット32を介して再構成処理部33に入力される。再構成処理部33は、データ収集部17からの収集データに基づいて被検体Pに対する画像(ここでは心臓のCT画像)を再構成し、画像記憶部34に記憶させる。
First, various imaging conditions for cardiac examination are set by the
この状態で、入力部37より心臓再同期療法の開始指示を入力すると、図3に示すフローチャートが実行される。
In this state, when an instruction to start cardiac resynchronization therapy is input from the
まず、ステップ301で、画像記憶部34に記憶された心臓のCT画像データを画像処理部35のずれ量算出手段351に取込む(第1の手段)。この場合、CT画像データは、少なくとも1心拍分について複数ボリューム(例えば20ボリューム以上)を取込む。次に、ステップ302で、CT画像データを表示装置36に表示させ、図4(a)に示す左心室内腔41を検出する。そして、ステップ303に進み、左心室内腔41における心筋の動きの中心である心軸42を検出する(第2の手段)。また、ステップ304で、心軸42からの距離の測定基準となる心筋壁として心筋内壁43を検出する。この場合、心筋壁は、心筋内壁43でなく左心室内腔41の外壁、或いは内壁と外壁の中間位置であってもよい。
First, in
次に、ステップ305に進み、1心拍分の各ボリュームについて左心室心筋の正規化を行う。この場合、ステップ304で検出した心筋内壁43を複数の領域に分割し、それぞれの領域を全てのボリュームについて対応づけする。そして、ステップ306で、全てのボリュームについて対応づけられた(正規化された)心筋内壁43の各領域(左心室心筋各位置)における心軸42からの距離を計算する。
Next, proceeding to step 305, the left ventricular myocardium is normalized for each volume for one heartbeat. In this case, the myocardial
次に、ステップ307に進む。ステップ307では、正規化された心筋内壁43の各領域について、1心拍分の心軸42からの距離変化量をカーブとしてプロットし、例えば、図4(b)に示す距離の変化グラフを作成する。この場合、図4(b)では、変化グラフa1が心筋内壁43の領域b1に対応し、変化グラフa2が心筋内壁43の領域b2に対応しており、同様にして変化グラフanが心筋内壁43の領域bnに対応している。なお、上述では、1心拍分であるが、複数心拍分ある場合は、各心拍ごとのプロット結果を平均化又は近似化して変化グラフを作成する。
Next, the process proceeds to step 307. In
次に、ステップ308で、心軸42からの距離変化量のカーブ(変化グラフ)をフーリエ変換などにより周期関数化する(第3の手段)。そして、ステップ309で、変化量周期関数から正(又は負)のピークを検出する。この場合、正及び負のピークを検出するようにしても良い。
Next, in
次に、ステップ310に進む。ステップ310では、ステップ309で検出された正(又は負)のピークの時間を、心筋内壁43の各領域のそれぞれの値として設定し、これらの各領域に設定された値について有意差があるものをずれとして検出する。この場合、有意差の判断には、例えば、超音波診断などで心筋の異常の判断基準として用いられている(心拍数×(1/20)msec)などの相対的な値や、心筋内壁43の各領域全体から統計的に求められる統計的標準偏差値がしきい値として用いられる。
Next, the process proceeds to step 310. In
ここで、後者の統計的標準偏差値を採用した場合、心筋内壁43の各領域で最も多数となる周期を、例えば統計的標準偏差値「100」とし、その値(周期)に対してずれがある領域を「同期していない(非同期)」領域と判断して、このときの位相(周期)のずれ量を数値化する(第4の手段)。
Here, when the latter statistical standard deviation value is adopted, the most frequent period in each region of the myocardial
次に、ステップ311に進む。ステップ311では、パラメータマップ生成手段352において、ステップ310で数値化された位相(周期)のずれ量から2次元(又は3次元)のパラメータマップを生成する。この場合、位相(周期)のずれ量に相当する数値を、例えばカラーの階調と対応させ、このカラー表示により心筋内壁43の非周期領域での位相(周期)のずれの程度を表すようにしている。なお、位相(周期)のずれ量は、色分けにより表示することもできる。
Next, the process proceeds to step 311. In
そして、ステップ312に進む。ステップ312では、重合わせ表示手段353により、図5に示すようにパラメータマップ生成手段352で生成された2次元(又は3次元)のパラメータマップ51をCT画像データより得られる心臓の3次元画像52上に重ね合わせ、表示装置36に表示させる。この場合、心臓の3次元画像52は、画像記憶部34に記憶されたデータから生成される1ボリューム分の心臓CT画像データが用いられる。この場合、心臓の3次元画像52は、冠状動脈53、冠状静脈54が表示されているものが望ましい。
Then, the process proceeds to step 312. In
したがって、このようにすれば、被検体にX線を曝射し、前記被検体を透過するX線により画像データを取得するX線診断装置であって、取得された画像データより心臓の少なくとも1心拍分について複数ボリュームの画像データを取り込み、この画像データより心臓の左心室内腔の動きの中心となる心軸を検出するとともに、心軸から左心室内腔の心筋壁の異なる各領域位置までの距離変化量を周期関数化し、この周期関数に基づいて周期のずれている心筋壁の領域を検出するとともに、そのずれ量を求めるようにした。これにより、左心室内腔の心筋壁のうちで周期のずれている領域を正確に知ることができるので、この結果から精度の高い同期状態の評価を安定して行うことができる。 Therefore, in this way, an X-ray diagnostic apparatus that exposes a subject to X-rays and obtains image data by X-rays transmitted through the subject, wherein at least one of the heart is obtained from the obtained image data. Capture multiple volumes of image data for the heart rate, detect the heart axis that is the center of the heart's left ventricular chamber movement from this image data, and from the heart axis to different region positions on the myocardial wall of the left ventricular lumen The distance change amount is converted into a periodic function, and a region of the myocardial wall whose period is shifted is detected based on the periodic function, and the shift amount is obtained. As a result, it is possible to accurately know the region of the myocardial wall in the left ventricular cavity that is out of period, and from this result, it is possible to stably evaluate the synchronized state with high accuracy.
また、周期のずれ量を表す2次元又は3次元のパラメータマップ51を生成し、このパラメータマップをCT画像データより得られる心臓の3次元画像52上に重ね合わせて表示するようにした。これにより、心臓の動きの同期性を可視化して表示できるので、パラメータマップ51を冠状動脈53や冠状静脈54などが表示される心臓の3次元画像52に重ね合わせることで、解剖情報と同期評価情報を同時に観察することができるようになり、治療施行の際に異常部分に電気的刺激を与えるための電極の設置位置のガイドとして利用できるなど、治療計画に役立てることができる。
Also, a two-dimensional or three-
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、上述した実施の形態では、周期のずれ量をパラメータマップで表示するようにしたが、変化グラフにより表すようにしても良い。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the implementation stage, it can change variously in the range which does not change the summary. For example, in the above-described embodiment, the period deviation amount is displayed in the parameter map, but may be represented by a change graph.
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。 Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. If the above effect is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
P…被検体、10…架台装置
11…回転架台、12…X線源
13…X線検出器、14…高電圧発生部
15…架台駆動部、16…絞り駆動部
17…データ収集部、20…寝台装置
21…寝台天板、22…寝台基台
23…寝台駆動部、30…コンソール部
31…制御部、32…コンソールI/Fユニット
33…再構成処理部、34…画像記憶部
35…画像処理部、351…ずれ量算出手段
352…パラメータマップ生成手段
353…重合わせ表示手段、36…表示装置
37…入力部、41…左心室内腔
42…心軸、43…心筋内壁
51…パラメータマップ、52…3次元画像
P ... object 10 ...
Claims (7)
前記画像データより心臓の少なくとも1心拍分について取込まれる複数ボリュームの画像データより、左心室内腔の心筋壁上の複数の領域の各々について所定位置からの距離変化量を算出し、前記領域各々について前記距離変化量の周期的変化の位相のずれ量を求めるずれ量算出手段と、
前記位相のずれ量を表すパラメータマップ又は変化グラフを生成する表示画像生成手段と、
を具備したことを特徴とするX線CT装置。 In an X-ray CT apparatus that exposes X-rays to a subject and acquires image data by X-rays transmitted through the subject,
A distance change amount from a predetermined position is calculated for each of a plurality of regions on the myocardial wall of the left ventricular cavity from image data of a plurality of volumes taken for at least one heartbeat of the heart from the image data, A deviation amount calculating means for obtaining a phase deviation amount of the periodic change of the distance change amount ,
Display image generation means for generating a parameter map or a change graph representing the phase shift amount;
An X-ray CT apparatus comprising:
前記複数の領域の各々は、前記複数のボリュームについて対応づけされることを特徴とする請求項3記載のX線CT装置。 Myocardial wall of the left ventricle cavity is divided into a plurality of regions,
The X-ray CT apparatus according to claim 3 , wherein each of the plurality of regions is associated with the plurality of volumes.
心臓の少なくとも1心拍分について取込まれる複数ボリュームの画像データより、左心室内腔の心筋壁上の複数の領域の各々について所定位置からの距離変化量を算出し、前記領域各々について前記距離変化量の周期的変化の位相のずれ量を求めるずれ量算出手段と、
前記位相のずれ量を表すパラメータマップ又は変化グラフを生成する表示画像生成手段と、を具備したことを特徴とする医用画像処理装置。 In a medical image processing apparatus that displays an image based on a medical image collected by an X-ray CT apparatus,
A distance change amount from a predetermined position is calculated for each of a plurality of regions on the myocardial wall of the left ventricular cavity from image data of a plurality of volumes captured for at least one heartbeat of the heart, and the distance change for each of the regions A deviation amount calculating means for obtaining a phase deviation amount of the periodic change of the quantity;
A medical image processing apparatus, comprising: a display map generating unit configured to generate a parameter map or a change graph representing the phase shift amount.
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