JP5405046B2

JP5405046B2 - 画像処理装置、画像診断装置および画像処理方法

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Publication number: JP5405046B2
Application number: JP2008123129A
Authority: JP
Inventors: 聡杉浦
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2028-05-09
Also published as: JP2009028511A

Description

本発明は、画像処理装置、画像診断装置および画像処理方法に係り、特に、心筋血流動態を示す心筋パフュージョン像を表示させる画像処理装置、画像診断装置および画像処理方法に関する。

磁気共鳴イメージング(MRI: magnetic resonance imaging)は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数のRF (radio frequency)信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生するNMR (nuclear resonance)信号から画像を再構成する撮像法である。

虚血性心疾患の診断において、心筋血流動態をMRIで評価する方法として、造影剤を静脈から注入し、初回循環のうちに心電同期を併用した左室短軸のマルチスライスダイナミック縦緩和(T1)強調撮像を行い、心筋が造影される過程を観察する方法（心筋パフュージョン）がある（例えば特許文献１参照）。得られた画像は、心臓左室短軸の各断層を放射状の複数の領域に分割され、心基部から心尖部に向かって同心円状に配置した展開図に変換された後、表示される。

図１は、従来の心筋パフュージョン撮影において各ダイナミック時相で得られた各断層についてのＭＲ画像を示す図である。

図１に示す１−１、２−１、３−１、１−２、２−２、３−２、…、１−３０、２−３０、３−３０は、心筋パフュージョン撮影によって収集されたＭＲ画像であり、スライス数が心尖部から心基部に向かってスライス１、２、３の合計３断層で、ダイナミック時相数が３０の場合の例を示す。

そして、これらのＭＲ画像上の心筋を複数の小領域に放射状に分割し、各小領域内の平均の画像値に基づいてダイナミックカーブ、すなわち画像値の時間変化を表したグラフが生成される。例えば、小領域ＡについてダイナミックカーブＡが生成され、小領域ＢについてダイナミックカーブＢが生成される。

図２は、図１に示す小領域内におけるダイナミックカーブに基づいて作成された従来の心筋血流情報を表す展開図である。

図２に示すように小領域ごとに縦軸を画像の信号値、横軸を時間とするダイナミックカーブが計算される。図２には、図１に示す小領域Ａおよび小領域Ｂにそれぞれ対応するダイナミックカーブＡおよびダイナミックカーブＢが示されている。さらに、各ダイナミックカーブＡ、Ｂ、…に基づいて種々のパラメータが計算され、得られたパラメータ値を色またはグレースケールに対応付けた展開図が生成される。例えば図２では、画像信号の最大値およびダイナミックカーブの最大勾配までの時間がそれぞれパラメータとして計算され、それぞれ展開図１および展開図２として表示されている。このような展開図はブルズアイ(Bull’s Eye)と呼ばれる。Bull’s Eyeでは、同心円の内側が心尖部、外側が心基部に対応している。

図３は、図２に示すような従来の心筋血流情報を表す展開図と心筋の左室短軸ＭＲ画像との対応関係を示す図である。

心筋における左室短軸方向の各ＭＲ断層画像と展開図における小領域との関係は図３のようになる。例えば、展開図の内側の各小領域がそれぞれ心筋の心尖部において分割された領域に、展開図の中間部分の各小領域がそれぞれ心筋の中間部において分割された領域に、展開図の外側の各小領域がそれぞれ心筋の心基部において分割された領域に対応している。
特開２００６−８７６２６号公報

図４は、心臓を輪切りにして心内膜下虚血の病症を模式的に示した図である。

心内膜下虚血では、血液が心筋の内側に供給されず、心筋の内側から外側に向かって病状が進行する。しかしながら、従来のBull’s Eyeでは各スライスは放射状に分割するのみであり、心筋の厚さ方向には分割されない。このため、虚血の厚さ方向の範囲を表す正確な血流動態の情報を得ることができない。

特に、磁気共鳴イメージング装置では、一般に核医学検査などの方法に比べて空間分解能の高いデータが収集可能であり、心内膜下虚血を描出できるメリットがあると報告されているにも関わらず、従来の展開図表示では、心筋の厚さ方向の情報が欠落しているため、心内膜下虚血を評価することができないという課題がある。これは、磁気共鳴イメージング装置に限らず、空間分解能が高い画像データを収集することが可能な他の医用画像診断装置においても共通の課題である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、心筋の厚さ方向における心筋血流動態に関する情報を表示させることが可能な画像処理装置、画像診断装置および画像処理方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る画像処理装置は、被検体の心臓におけるスライス画像データを取得する画像データ取得手段と、前記スライス画像データに基づいて心筋の厚さ方向に分割された複数の分割領域の各分割領域について血流動態情報を取得し、前記複数の血流動態情報を表示させるために前記厚さ方向に分割された展開図フォーマットの展開図画像データを生成する展開図画像生成手段と、前記展開図画像データを表示させる表示手段と、を備えることを特徴とするものである。

また、上述した課題を解決するために、本発明に係る画像処理装置は、被検体の心臓におけるスライス画像データを取得する画像データ取得手段と、前記スライス画像データを少なくとも心筋の厚さ方向に分割して得られる分割領域内において画素値に基づく所望の情報を演算し、前記所望の情報を表示させるために前記厚さ方向に分割された展開図フォーマットの展開図画像データを生成する展開図画像生成手段と、前記展開図画像データを表示させる表示手段と、を備えることを特徴とするものである。

また、上述した課題を解決するために、本発明に係る画像診断装置は、被検体の心臓のイメージングを行うことにより前記心臓におけるスライス画像データを収集する画像収集手段と、前記スライス画像データに基づいて心筋の厚さ方向に分割された複数の分割領域の各分割領域について血流動態情報を取得し、前記複数の血流動態情報を表示させるために前記厚さ方向に分割された展開図フォーマットの展開図画像データを生成する展開図画像生成手段と、前記展開図画像データを表示させる表示手段と、を備えることを特徴とするものである。

また、上述した課題を解決するために、本発明に係る画像処理方法は、被検体の心臓におけるスライス画像データを取得するステップと、前記スライス画像データに基づいて心筋の厚さ方向に分割された複数の分割領域の各分割領域について血流動態情報を取得し、前記複数の血流動態情報を表示させるために前記厚さ方向に分割された展開図フォーマットの展開図画像データを生成するステップと、前記展開図画像データを表示させるステップと、を有することを特徴とするものである。

また、上述した課題を解決するために、本発明に係る画像処理方法は、被検体の心臓におけるスライス画像データを取得するステップと、前記スライス画像データを少なくとも心筋の厚さ方向に分割して得られる分割領域内において画素値に基づく所望の情報を演算し、前記所望の情報を表示させるために前記厚さ方向に分割された展開図フォーマットの展開図画像データを生成するステップと、前記展開図画像データを表示させるステップと、を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、心筋の厚さ方向における心筋血流動態に関する情報を表示させることができる。

本発明に係る画像処理装置、画像診断装置および画像処理方法の実施の形態について添付図面を参照して説明する。

図５は本発明に係る画像処理装置を備えた画像診断装置の一例としての磁気共鳴イメージング装置の実施の形態を示す構成図である。

磁気共鳴イメージング装置２０は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２１と、この静磁場用磁石２１の内部に設けられたシムコイル２２、傾斜磁場コイル２３およびRFコイル２４とを図示しないガントリに内蔵した構成である。

また、磁気共鳴イメージング装置２０には、制御系２５が備えられる。制御系２５は、静磁場電源２６、傾斜磁場電源２７、シムコイル電源２８、送信器２９、受信器３０、シーケンスコントローラ３１およびコンピュータ３２を具備している。制御系２５の傾斜磁場電源２７は、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙおよびＺ軸傾斜磁場電源２７ｚで構成される。また、コンピュータ３２には、入力装置３３、表示装置３４、演算装置３５および記憶装置３６が備えられる。

静磁場用磁石２１は静磁場電源２６と接続され、静磁場電源２６から供給された電流により撮像領域に静磁場を形成させる機能を有する。尚、静磁場用磁石２１は超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源２６と接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。また、静磁場用磁石２１を永久磁石で構成し、静磁場電源２６が設けられない場合もある。

また、静磁場用磁石２１の内側には、同軸上に筒状のシムコイル２２が設けられる。シムコイル２２はシムコイル電源２８と接続され、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて静磁場が均一化が図られるように構成される。

傾斜磁場コイル２３は、Ｘ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙおよびＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚで構成され、静磁場用磁石２１の内部において筒状に形成される。傾斜磁場コイル２３の内側には寝台３７が設けられて撮像領域とされ、寝台３７には被検体Ｐがセットされる。RFコイル２４はガントリに内蔵されず、寝台３７や被検体Ｐ近傍に設けられる場合もある。

また、傾斜磁場コイル２３は、傾斜磁場電源２７と接続される。傾斜磁場コイル２３のＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙおよびＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚはそれぞれ、傾斜磁場電源２７のＸ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙおよびＺ軸傾斜磁場電源２７ｚと接続される。

そして、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙおよびＺ軸傾斜磁場電源２７ｚからそれぞれＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙおよびＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚに供給された電流により、撮像領域にそれぞれＸ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸方向の傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場Ｇｚを形成することができるように構成される。

RFコイル２４は、送信器２９および受信器３０と接続される。RFコイル２４は、送信器２９からRF信号を受けて被検体Ｐに送信する機能と、被検体Ｐ内部の原子核スピンのRF信号による励起に伴って発生したNMR信号を受信して受信器３０に与える機能を有する。

一方、制御系２５のシーケンスコントローラ３１は、傾斜磁場電源２７、送信器２９および受信器３０と接続される。シーケンスコントローラ３１は傾斜磁場電源２７、送信器２９および受信器３０を駆動させるために必要な制御情報、例えば傾斜磁場電源２７に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報を記憶する機能と、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９および受信器３０を駆動させることによりＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場ＧｚおよびRF信号を発生させる機能を有する。

また、シーケンスコントローラ３１は、受信器３０におけるNMR信号の検波およびＡ／Ｄ変換により得られた複素データである生データ(raw data)を受けてコンピュータ３２に与えるように構成される。

このため、送信器２９には、シーケンスコントローラ３１から受けた制御情報に基づいてRF信号をRFコイル２４に与える機能が備えられる一方、受信器３０には、RFコイル２４から受けたNMR信号を検波して所要の信号処理を実行するとともにＡ／Ｄ変換することにより、デジタル化された複素データである生データを生成する機能と生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える機能とが備えられる。

また、コンピュータ３２の記憶装置３６に保存されたプログラムを演算装置３５で実行することにより、コンピュータ３２には各種機能が備えられる。ただし、プログラムによらず、各種機能を有する特定の回路を磁気共鳴イメージング装置２０に設けてもよい。

図６は、図５に示す磁気共鳴イメージング装置２０におけるコンピュータ３２の機能ブロック図である。

コンピュータ３２は、プログラムによりシーケンスコントローラ制御部４０、ｋ空間データベース４１、画像再構成部４２、画像データベース４３、表示制御部４４、撮影条件設定部４５として機能する。尚、図６の例では、表示制御部４４が磁気共鳴イメージング装置２０のコンピュータ３２に内蔵された画像処理装置として動作する。

撮影条件設定部４５は、入力装置３３からの指示情報に基づいてパルスシーケンス等の撮影条件を設定し、設定した撮影条件をシーケンスコントローラ制御部４０に与える機能を有する。そのために、撮影条件設定部４５は、撮影条件の設定用画面情報を表示装置３４に表示させる機能を備えている。

シーケンスコントローラ制御部４０は、入力装置３３またはその他の構成要素からの撮影開始指示情報に基づいてシーケンスコントローラ３１に撮影条件設定部４５において設定されたシーケンス情報を含む撮影条件を与えることにより駆動制御させる機能を有する。また、シーケンスコントローラ制御部４０は、シーケンスコントローラ３１から生データを受けてｋ空間データベース４１に形成されたｋ空間(フーリエ空間)に配置する機能を有する。このため、ｋ空間データベース４１には、受信器３０において生成された各生データがｋ空間データとして保存され、ｋ空間データベース４１に形成されたｋ空間にｋ空間データが配置される。

画像再構成部４２は、ｋ空間データベース４１からｋ空間データを取り込んでフーリエ変換処理等の画像再構成処理を施すことにより、被検体Ｐの画像データを再構成して画像データベース４３に書き込む機能を有する。このため、画像データベース４３には、被検体Ｐの画像データが保存される。

表示制御部４４は、磁気共鳴イメージング装置２０において収集された心筋のスライス画像データに基づいて心筋断層像の周方向のみならず厚さ方向における心筋血流動態に関する情報を表示させることが可能な心筋パフュージョン像の展開図データを作成する画像処理装置としての機能と、作成した展開図データを表示装置３４に与えることにより心筋の展開図を表示装置３４に表示させる機能とを有する。そのために、表示制御部４４は、展開図画像フォーマット生成部４４１、心筋像分割領域形成部４４２、パラメータ演算部４４３、展開図画像表示制御部４４４を備えている。

展開図画像フォーマット生成部４４１は、少なくとも心筋の厚さ方向における心筋血流動態に関する情報を表示させることが可能な所望の展開図画像のフォーマットを作成する機能を有する。展開図画像フォーマット生成部４４１は、例えば、心筋の周方向（厚さ方向と交わる方向）および厚さ方向にそれぞれ分割された複数の分割領域内における心筋の画像パラメータを表示させるためのブルズアイと呼ばれる展開図画像フォーマットを生成することができる。ただし、心筋の厚さ方向に分割しない展開図画像フォーマットを生成し、心筋の厚さ方向における心筋血流動態に関する情報を表示させるようにすることもできる。

心筋像分割領域形成部４４２は、画像データベース４３から心筋のスライス画像データを読み込んで、少なくとも心筋の厚さ方向に分割することによって分割領域を形成する機能を有する。実用的な例としては、心筋像データに対して心内膜の内側の点から放射状の分割を行なうと共に心筋の厚さ方向の分割を行なうことで心筋像データの分割領域を形成することができる。

図７は、図６に示すコンピュータ３２の心筋像分割領域形成部４４２において形成される心筋像データの分割領域の一例を示す図である。

例えば図７に示すように、心内膜５１と外膜輪郭５２で囲まれた領域を放射状にn分割する。図７は放射状の分割数n=32の場合の例を示している。さらに分割されたそれぞれの放射状領域を径方向すなわち心筋の厚さ方向にm分割する。図７は心筋の厚さ方向の分割数m=3とし、心筋を内層、中層および外層の３層に分割した例を示している。全ての放射状領域をこのように心筋の厚さ方向に分割すると１スライス分の心筋像データはn×m個の分割領域に分割されることとなる。従って、スライス数をｋ枚とすると左室心筋全体に対応する心筋像データはk×n×m個の分割領域に分割されることとなる。なお、心筋像データを心筋の厚さ方向に分割する際、分割数mを設定してm等分するだけでなく、心筋の膜厚に対する割合として心筋の厚さ方向における分割位置を設定することもできる。

図８は、図６に示すコンピュータ３２の心筋像分割領域形成部４４２において形成される心筋像データの分割領域の別の一例を示す図である。

例えば図８に示すように、心内膜５１と外膜輪郭５２で囲まれた領域を放射状にn分割し、各放射状領域の心筋の厚さ方向における分割位置を、心筋の厚さに対する所望の割合（％）として指定することも可能である。すなわち、図８の例では、心筋の厚さに対して心内膜５１側から30%の位置を境界として各放射状領域が２分割される。

パラメータ演算部４４３は、心筋像分割領域形成部４４２で分割された心筋の各分割領域について画素値に基づく所望の情報をパラメータとして演算する機能を有する。画素値に基づく所望の情報の一例としては、分割領域内における画素値の平均値の時相変化に基づいて得られるパラメータが挙げられる。平均画素値の時間変化を表したグラフは、ダイナミックカーブとも呼ばれる。ダイナミックカーブに関するパラメータとしては、最大勾配、最大値、最大値までの時間、最大勾配までの時間、所定の積分値が挙げられる。一方、非ダイナミック撮影によって画像データが収集された場合には、画素値の最大値、平均値、最小値、特異値等の値を画素値に基づくパラメータとして演算することができる。

展開図画像表示制御部４４４は、パラメータ演算部４４３により得られたダイナミックカーブに関するパラメータ等の画素値に基づく所望の情報に基づいて、展開図画像フォーマット生成部４４１において作成された展開図画像フォーマットの各分割領域に対応するパラメータの値を所望の色を用いたカラースケールまたはグレースケールで表示装置３４に表示させるための展開図画像データを作成する機能と、作成した展開図画像データを表示装置３４に与えることにより表示装置３４に心筋の展開図画像を表示させる機能を有する。

図９は、図６に示すコンピュータ３２の展開図画像表示制御部４４４において作成される展開図画像データの第１の例を示す図である。

心筋像分割領域形成部４４２において、図９に示すように複数のスライス位置における心筋像データがそれぞれ心筋の厚さ方向および放射状に分割され、スライス位置ごとに複数の分割領域が作成される。図９の例では、心尖部６１、中間部６２および心基部６３における各心筋像データがそれぞれ心筋の厚さ方向に内層６４、中層６５および外層６６の３つの領域に分割されている。また、パラメータ演算部４４３では、心筋像データの各分割領域に対応するパラメータ等の情報が演算される。

一方、展開図画像フォーマット生成部４４１では、所望の展開図画像フォーマット６７が作成される。例えば図９に示すように、複数のスライスについて心筋の厚さ方向および周方向にそれぞれ分割された全ての分割領域を単一の展開図画像データとして表示できるような展開図画像フォーマット６７を作成することができる。すなわち、図９に示す展開図画像フォーマット６７のように、心尖部６１側の分割領域が内側、心基部６３側の分割領域が外側となるように配置され、さらに、内層６４側の分割領域が内側、外層６６側の分割領域が外側となるように配置される。

そして、展開図画像表示制御部４４４によって、パラメータの値に応じて予め設定されたカラー又は輝度値が各分割領域に割当てられることにより展開図画像データが作成される。

図１０は、図６に示すコンピュータ３２の展開図画像表示制御部４４４において作成される展開図画像データの第２の例を示す図である。

図１０に示すように複数の展開図画像データ７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃが表示されるように展開図画像フォーマットを作成することもできる。図１０の例では、異なるスライス位置において互に対応する複数の内層のパラメータが共通の展開図画像データ７１Ａとして、異なるスライス位置において互に対応する複数の中層のパラメータが共通の展開図画像データ７１Ｂとして、異なるスライス位置において互に対応する複数の外層のパラメータが共通の展開図画像データ７１Ｃとして、それぞれ表示されるように展開図画像フォーマットが作成されている。また、各展開図画像データ７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃにおいて、心筋の心尖部６１側の分割領域が内側となる一方、心基部６３側の分割領域が外側となるように配置されている。

図１１は、図６に示すコンピュータ３２の展開図画像表示制御部４４４において作成される展開図画像データの第３の例を示す図である。

図１１に示すように、スライスごとに展開図画像データ８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃが表示されるように展開図画像フォーマットを作成することもできる。図１１の例では、心尖部６１、中間部６２および心基部６３にそれぞれ対応する展開図画像データ８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃが作成され、各展開図画像データ８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃにおいて内層６４側の分割領域が内側、外層６６側の分割領域が外側となるように配置されている。

図１２は、図６に示すコンピュータ３２の展開図画像表示制御部４４４において作成される展開図画像データの第４の例を示す図である。

図１２に示すように、心筋の厚さ方向における分割領域の境界線を心筋の厚みに対する割合として決定し、心筋の厚さ方向において対応する分割領域ごとに展開図画像データ９１Ａ、９１Ｂが表示されるように展開図画像フォーマットを作成することもできる。図１２の例では、心筋の厚みに対して心内膜側から30%の部分に相当する各スライスの分割領域におけるパラメータから第１の展開図画像データ９１Ａが作成され、残りの70%の部分に相当する各スライスの分割領域におけるパラメータから第２の展開図画像データ９１Ａが作成されている。また、各展開図画像データ９１Ａ、９１Ｂにおいて、心尖部６１側の分割領域が内側に、心基部６３側の分割領域が外側となるように配置されている。

尚、撮影目的によっては、図１２に示す展開図画像データ９１Ａ、９１Ｂのいずれか一方を表示してもよい。さらに、GUI (Graphical User Interface)技術によってスクロールバーや数値入力ボックス等のユーザインターフェースが表示された設定画面を通じて、操作者が心筋の厚みに対する割合を指定できるようにすることができる。この場合、設定された心筋の厚みに対する割合に追従してリアルタイムに展開図画像データ９１Ａ、９１Ｂを更新させて表示装置３４に表示させることもできる。

このように、異なるスライスに対応する心筋の画像パラメータを単一またはスライスごとに別々の展開図画像として表示させるような展開図画像フォーマットを作成することが可能である。この他、ダイナミック撮影を行う場合には、複数時相分のスライス画像データが収集されるため、異なる時相ごとに対応する心筋の画像パラメータを単一または時相ごとに別々の展開図画像として表示させるような展開図画像フォーマットを作成することも可能である。

また、心筋の厚さ方向に分割された分割領域内の各パラメータから求められる単一のパラメータまたはいずれか１つのパラメータを用いて展開図画像データを作成し、心筋の厚さ方向における心筋血流動態に関する情報として表示させても良い。従って、展開図画像データは必ずしも心筋の厚さ方向に分割されていなくてもよい。さらに、複数のスライスに対応する複数のパラメータから求められる単一のパラメータまたはいずれか１つのパラメータを用いて展開図画像データを作成し、心筋の厚さ方向における心筋血流動態に関する情報として表示させても良い。

これらの表示方法により、心筋の厚さ方向の血流動態の情報を得ることができる。これにより、心内膜下虚血の病状をより詳細に知ることができる。さらに、心内膜下虚血の部位をより容易に把握できるように、展開図画像データの分割領域内におけるパラメータ値に応じて特定の分割領域を強調表示、選択表示または識別表示させることもできる。例えば、予めパラメータに閾値を設定し、閾値を超える部分のみを選択的に表示させたり、別のカラーを用いて強調表示させることができる。この場合、心筋の厚さ方向のみならず、周方向における血流動態の情報としても同時に表示させることができる。これにより操作者は、心筋の厚さ方向および周方向における心内膜下虚血部分の範囲や位置を容易に視認することが可能となる。パラメータと閾値との比較判定処理機能や強調表示処理、選択表示処理、識別表示処理機能は、展開図画像表示制御部４４４に備えることができる。

次に磁気共鳴イメージング装置２０の動作および作用について説明する。

図１３は、図５に示す磁気共鳴イメージング装置２０により心臓の画像データを収集し、収集した画像データに基づいて心筋の厚さ方向における血流動態情報を表示させる展開図画像データの表示制御処理を行う際の流れを示すフローチャートである。尚、図１３に示すフローチャートにおける各ステップは、必ずしも記載された順序に沿って時系列的に処理されなくても良い。すなわち、図１３に示すフローチャートは、並列的または個別的に実行することが可能な処理も含んでいる。

ステップＳ１において、被検体Ｐの心臓の生データのダイナミック収集および各時相におけるスライス画像データの再構成が行われる。

そのために、寝台３７には被検体Ｐがセットされる。また、予め静磁場電源２６により励磁された静磁場用磁石２１(超伝導磁石)の撮像領域に静磁場が形成される。また、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて撮像領域に形成された静磁場が均一化される。次に、入力装置３３からシーケンスコントローラ制御部４０にシーケンスの選択情報とともに動作開始指令が与えられる。このため、シーケンスコントローラ制御部４０は入力装置３３により入力された情報に従って撮影条件設定部４５から取得したシーケンスをシーケンスコントローラ３１に与える。

シーケンスコントローラ３１は、シーケンスコントローラ制御部４０から受けたシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９および受信器３０を駆動させることにより被検体Ｐがセットされた撮像領域に傾斜磁場を形成させるとともに、RF信号を発生させる。

これにより、被検体Ｐの内部において生じたNMR信号が、RFコイル２４により受信されて順次受信器３０に与えられる。受信器３０は、RFコイル２４からNMR信号を受けて、A/D変換を含む信号処理を実行することにより、デジタルデータのNMR信号である生データを生成する。受信器３０は、生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える。シーケンスコントローラ３１は、生データをシーケンスコントローラ制御部４０に与え、シーケンスコントローラ制御部４０はｋ空間データベース４１に形成されたｋ空間に生データを配置する。

この結果、被検体Ｐの心臓の各スライスにおける各時相の生データがｋ空間データベース４１に蓄積される。次に、画像再構成部４２は、ｋ空間データベース４１に蓄積された生データに画像再構成処理を施すことにより、各時相のスライス画像データを再構成し、画像データベース４３に保存する。

次に、ステップＳ２において、展開図画像フォーマット生成部４４１は、所望の展開図画像フォーマットを生成する。

一方、ステップＳ３において、心筋像分割領域形成部４４２は、画像データベース４３から取得したスライス画像データである心筋像データに対して、心内膜の内側の点から放射状の分割を行なうと共に心筋の厚さ方向の分割を行なう。

次に、ステップＳ４において、パラメータ演算部４４３は、心筋像データの分割領域毎に画素値に基づくパラメータを演算する。例えば、分割領域ごとに平均画素値が演算される。次に、分割領域毎の平均画素値を各時相の序列に従って配置することによって分割領域毎の平均画素値の時相変化であるダイナミックカーブを取得する。さらに、分割領域毎の平均画素値の時相変化を基に、分割領域毎のダイナミックカーブに関するパラメータを演算する。

次に、ステップＳ５において、展開図画像表示制御部４４４は、分割領域毎のパラメータを、展開図画像フォーマット生成部４４１によって形成される分割領域にそれぞれ配置することによって展開図画像データを生成し、生成した展開図画像データを表示装置３４に表示させる。

これにより操作者は、表示装置３４に表示された心筋の展開図画像を目視することによって、容易に心筋の厚さ方向における心筋血流動態情報を知ることができる。

つまり以上のような磁気共鳴イメージング装置２０は、心臓のスライス画像データから心筋の厚さ方向の血流動態情報を表示させることが可能な展開図フォーマットの展開図画像データを生成するようにしたものである。このため従来不可能であった心筋の厚さ方向における血流動態情報を容易に得ることが可能である。そして、心内膜下虚血部分の詳細な範囲や位置を早期かつ容易に知ることができる。

なお、磁気共鳴イメージング装置２０に限らずＸ線CT (computed tomography)装置等の空間分解能の高い医用画像診断装置に図６に示す表示制御部４４に相当する画像処理装置を内蔵することによっても、心臓のスライス画像データから心筋の厚さ方向の血流動態情報を求めて表示させることができる。或いは、上述の機能を有する画像処理装置とネットワークを介して置医用画像診断装置、画像サーバまたは他の画像処理装置と接続することもできる。

また、上述の例では、心臓の左室短軸の横断像を撮像する場合について説明したが、他の断面におけるデータ収集を行った後、断面変換処理を行って心臓の左室短軸の横断像を取得するようにしてもよい。

また、上述の例では、心筋パフュージョン画像の処理および表示を行う場合を示したが、心臓検査に使用されるその他の画像、例えば心筋遅延造影画像の展開表示にも上述した展開図フォーマットの作成および展開図フォーマットに従った展開図画像データの作成を行うことができる。

また、心臓のスライス画像データは、被検体Ｐに造影剤の注入を伴って収集される造影スライス画像データである場合が多いが、被検体Ｐに造影剤の注入を伴わずに収集される非造影スライス画像データであってもよい。

例えば、磁気共鳴イメージング装置２０において、ASL (Arterial spin labeling)パルスの印加を行って血流にタグ付けを行って非造影で血流からのNMR信号を選択的に収集し、収集したNMR信号から心臓の非造影スライス画像データを生成することができる。より具体的には、ASLパルスの印加を伴って収集されたNMR信号から生成された画像データとASLパルスの印加を伴わずに収集されたNMR信号から生成された画像データとの差分を取ることにより心臓の非造影血流画像データを得ることができる。ASLパルスの印加を伴う撮影は、非ダイナミック撮影とすることも可能であるから、スライス画像データも特定の時相におけるデータとなる場合がある。この場合であっても、特定の時相における単一のスライス画像データを心筋の厚さ方向に分割して得られる分割領域内において画素値に基づくパラメータを演算し、得られたパラメータを用いて展開図画像データを作成すれば、心筋の厚さ方向における血流動態情報を表示させることが可能となる。

従来の心筋パフュージョン撮影において各ダイナミック時相で得られた各断層についてのＭＲ画像を示す図。図１に示す小領域内におけるダイナミックカーブに基づいて作成された従来の心筋血流情報を表す展開図。図２に示すような従来の心筋血流情報を表す展開図と心筋の左室短軸ＭＲ画像との対応関係を示す図。心臓を輪切りにして心内膜下虚血の病症を模式的に示した図。本発明に係る画像処理装置を備えた画像診断装置の一例としての磁気共鳴イメージング装置の実施の形態を示す構成図。図５に示す磁気共鳴イメージング装置におけるコンピュータの機能ブロック図。図６に示すコンピュータの心筋像分割領域形成部において形成される心筋像データの分割領域の一例を示す図。図６に示すコンピュータの心筋像分割領域形成部において形成される心筋像データの分割領域の別の一例を示す図。図６に示すコンピュータの展開図画像表示制御部において作成される展開図画像データの第１の例を示す図。図６に示すコンピュータの展開図画像表示制御部において作成される展開図画像データの第２の例を示す図。図６に示すコンピュータの展開図画像表示制御部において作成される展開図画像データの第３の例を示す図。図６に示すコンピュータの展開図画像表示制御部において作成される展開図画像データの第４の例を示す図。図５に示す磁気共鳴イメージング装置により心臓の画像データを収集し、収集した画像データに基づいて心筋の厚さ方向における血流動態情報を表示させる展開図画像データの表示制御処理を行う際の流れを示すフローチャート。

符号の説明

２０磁気共鳴イメージング装置
２１静磁場用磁石
２２シムコイル
２３傾斜磁場コイル
２４ RFコイル
２５制御系
２６静磁場電源
２７傾斜磁場電源
２８シムコイル電源
２９送信器
３０受信器
３１シーケンスコントローラ
３２コンピュータ
３３入力装置
３４表示装置
３５演算装置
３６記憶装置
３７寝台
４０シーケンスコントローラ制御部
４１画像再構成部
４２ｋ空間データベース
４３画像データベース
４４表示制御部
４４１展開図画像フォーマット生成部
４４２心筋像分割領域形成部
４４３パラメータ演算部
４４４展開図画像表示制御部
４５撮影条件設定部
５１心内膜
５２外膜輪郭
６１心尖部
６２中間部
６３心基部
６４内層
６５中層
６６外層
６７展開図画像フォーマット
７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ展開図画像データ
８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃ展開図画像データ
９１Ａ、９１Ｂ展開図画像データ
Ｐ被検体

Claims

被検体の心臓におけるスライス画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記スライス画像データに基づいて心筋の厚さ方向に分割された複数の分割領域の各分割領域について血流動態情報を取得し、前記複数の血流動態情報を表示させるために前記厚さ方向に分割された展開図フォーマットの展開図画像データを生成する展開図画像生成手段と、
前記展開図画像データを表示させる表示手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
被検体の心臓におけるスライス画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記スライス画像データを少なくとも心筋の厚さ方向に分割して得られる分割領域内において画素値に基づく所望の情報を演算し、前記所望の情報を表示させるために前記厚さ方向に分割された展開図フォーマットの展開図画像データを生成する展開図画像生成手段と、
前記展開図画像データを表示させる表示手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
前記展開図画像生成手段は、複数の時相に対応する複数のスライス画像データに基づいて複数の時相についての展開図画像データを生成するように構成されることを特徴とする請求項１または２記載の画像処理装置。
前記展開図画像生成手段は、互にスライス位置が異なる複数のスライス画像データに基づいて複数のスライス位置についての展開図画像データを生成するように構成されることを特徴とする請求項１または２記載の画像処理装置。
前記展開図画像生成手段は、前記心臓の心基部から心尖部に向かって同心円状かつ放射状に分割された展開図フォーマットの展開図画像データを生成するように構成されることを特徴とする請求項１または２記載の画像処理装置。
前記画像データ取得手段は、前記被検体に造影剤の注入を伴って収集された造影スライス画像データを取得するように構成されることを特徴とする請求項１または２記載の画像処理装置。
前記画像データ取得手段は、前記被検体に造影剤の注入を伴わずに収集された非造影スライス画像データを取得するように構成されることを特徴とする請求項１または２記載の画像処理装置。
前記画像データ取得手段は、前記非造影スライス画像データとしてArterial spin labelingパルスの印加を伴って磁気共鳴画像データを収集するように構成されることを特徴とする請求項７記載の画像診断装置。
前記展開図画像生成手段は、前記スライス画像データを少なくとも心筋の厚さ方向に分割して得られる複数の分割領域内においてそれぞれ画素値に基づく所望の情報を演算し、前記複数の分割領域に対応する複数の所望の情報に基づいて得られる血流動態情報を表示させる展開図フォーマットの展開図画像データを生成するように構成されることを特徴とする請求項２記載の画像診断装置。
前記展開図画像生成手段は、複数のスライス画像データをそれぞれ少なくとも心筋の厚さ方向に分割して得られる複数の分割領域内においてそれぞれ画素値に基づく所望の情報を演算し、複数のスライス画像データについての前記複数の分割領域に対応する複数の所望の情報に基づいて得られる血流動態情報を表示させる展開図フォーマットの展開図画像データを生成するように構成されることを特徴とする請求項２記載の画像診断装置。
前記展開図画像生成手段は、前記画素値に基づく所望の情報として平均画素値の時相変化に基づいて得られるパラメータを演算するように構成されることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
前記展開図画像生成手段は、複数のスライスについて前記心筋の厚さ方向に分割された複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の画素値に基づく所望の情報を、前記心筋の内層側の分割領域が内側となる一方、外層側の分割領域が外側となるように配置する展開図フォーマットに従って単一の展開図画像データとして生成するように構成されることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
前記展開図画像生成手段は、複数のスライスについて前記心筋の厚さ方向に分割された複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の画素値に基づく所望の情報を、前記心筋の内層側の分割領域が内側となる一方、外層側の分割領域が外側となるように配置する展開図フォーマットに従ってスライスごとに異なる複数の展開図画像データとして生成するように構成されることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
前記展開図画像生成手段は、複数のスライスについて前記心筋の厚さ方向に分割された複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の画素値に基づく所望の情報を、前記心筋の心尖部側が内側となる一方、心基部側が外側となるように配置する展開図フォーマットに従って、単一のスライス内における前記心筋の厚さ方向に分割された分割領域ごとに異なる一方、異なる複数のスライス内において互に対応する複数の分割領域については共通の複数の展開図画像データとして生成するように構成されることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
前記展開図画像生成手段は、前記心筋の厚さに対して所望の割合の位置において分割された分割領域内において前記画素値に基づく所望の情報を演算するように構成されることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
前記展開図画像生成手段は、前記画素値に基づく所望の情報の値に応じて特定の分割領域が強調表示、識別表示または選択表示されるように前記展開図画像データを生成するように構成されることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
被検体の心臓のイメージングを行うことにより前記心臓におけるスライス画像データを収集する画像収集手段と、
前記スライス画像データに基づいて心筋の厚さ方向に分割された複数の分割領域の各分割領域について血流動態情報を取得し、前記複数の血流動態情報を表示させるために前記厚さ方向に分割された展開図フォーマットの展開図画像データを生成する展開図画像生成手段と、
前記展開図画像データを表示させる表示手段と、
を備えることを特徴とする画像診断装置。
前記画像収集手段は、前記スライス画像データとして磁気共鳴画像データを収集するように構成されることを特徴とする請求項１７記載の画像診断装置。
被検体の心臓におけるスライス画像データを取得するステップと、
前記スライス画像データに基づいて心筋の厚さ方向に分割された複数の分割領域の各分割領域について血流動態情報を取得し、前記複数の血流動態情報を表示させるために前記厚さ方向に分割された展開図フォーマットの展開図画像データを生成するステップと、
前記展開図画像データを表示させるステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
被検体の心臓におけるスライス画像データを取得するステップと、
前記スライス画像データを少なくとも心筋の厚さ方向に分割して得られる分割領域内において画素値に基づく所望の情報を演算し、前記所望の情報を表示させるために前記厚さ方向に分割された展開図フォーマットの展開図画像データを生成するステップと、
前記展開図画像データを表示させるステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。