JP5525761B2

JP5525761B2 - 画像診断装置、画像処理方法、及び、ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP5525761B2
Application number: JP2009132446A
Authority: JP
Inventors: 確足立
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2009-06-01
Filing date: 2009-06-01
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2029-06-01
Also published as: JP2010274059A

Description

この発明は、画像診断装置及び画像処理方法に関し、特に、血管近傍の断層画像を基に、血管内部の画像を診断する画像診断装置及び画像処理方法に関する。

近年のＸ線ＣＴスキャナは、検査時間の短縮や検査精度の向上の観点からＸ線検出器の多列化が進んでいる。その多列化により、体軸方向に広い範囲での投影データを得ることが可能となった。

１枚のＣＴ画像は、連続的に収集される投影データを例えば６０度ごとに分割し、３６０度分の投影データが蓄積された時点で画像再構成を行う。さらに、６０度分の投影データが収集された時点で、古い投影データを削除し、新たに画像再構成を行う。この繰り返しによりリアルタイムにＣＴ画像を得ることが可能となった。つまり、体軸方向の広い範囲をほぼ同時刻に撮影することが可能となった。

このリアルタイム画像再構成技術を利用し、造影撮影タイミングを自動化する方法がある。関心領域（ＲＯＩ）への造影剤の流入状態を連続的にモニタし、ＲＯＩのＣＴ値が設定閾値に達すると自動的に撮影が開始される方法である。この方法により目的部位のＣＴ値のピークに合わせた造影撮影が可能となった。

臓器全体の造影状態の監視や異なる血管群の造影状態の監視を行うことにより最適な造影タイミングで被検体の検査データを収集するＸ線ＣＴ装置としては、ＲＯＩ指定部が、被検体の３次元データに基づき、被検体の臓器中に複数の関心領域を指定し、スキャン開始条件設定部が、検査スキャンを開始するためのスキャン開始条件を設定し、ＣＴ値判定部が、被検体に造影剤を注入した後にＲＯＩ指定部により指定された複数の関心領域のＣＴ値がスキャン開始条件設定部で設定されたスキャン開始条件に達したかどうかを判定し、スキャン制御部４７は、複数の関心領域のＣＴ値がスキャン開始条件に達した場合に被検体の検査スキャンを開始させるものがある（例えば、特許文献１）。

血管の内壁に生じる血栓は、例えば発生場所によりその成分が異なるものの、一般的に、その血栓のＣＴ値は周囲の組織のＣＴ値に対して大差がなく、ＣＴ値を基に、血管の内壁に生じた血栓を抽出するのは困難を伴う。

動脈の血栓の大きさを、画像処理技術を用いて、簡易に、しかも高い確度で測定できる血栓部画像抽出方法としては、血管と直交する垂直断面内の血管を含む近傍領域を抽出し、この近傍領域に平滑化処理を行い、平滑化された近傍領域から領域拡張処理により血栓部の近似領域を抽出し、この血栓部の近似領域から円弧処理により、円弧領域（血栓部の領域）を抽出するものがある（例えば、特許文献２）。

特開２０００−１７５９００号公報特開２００４−５７３４０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたＸ線ＣＴ装置では、臓器中に指定された各関心領域（ＲＯＩ）のＣＴ値を、ＲＯＩに造影剤が流れた場合のＣＴ値（スキャン開始条件）と比較し、各ＲＯＩのＣＴ値がスキャン開始条件に達したと判定した場合、検査スキャンを開始するものであり、各ＲＯＩのＣＴ値から、例えば、血管中の血液の流量の変化を判定することはできないという問題点があった。

また、上記特許文献２に記載された画像処理技術では、血管の周囲に付着する血栓部の断面は、円形をなすという、実験的および経験的な事実に基づき血栓部の領域を抽出している。それに加えて、血栓部には濃度斑と呼ばれる明るさの濃淡が存在するという前提に基づいて血栓部の領域を抽出している。一方で、血管内の発生場所に応じて、その形状や成分が異なる種々の血栓部が存在する。したがって、血栓部の断面形状や血栓部の濃度斑に基づき血栓部の領域を抽出する上記画像処理技術では、種々の血栓部の領域を確実に抽出することができないという問題点があった。

この発明は、上記の問題を解決するものであり、血管内に生じる種々の血栓部を確実に抽出することが可能な画像診断装置、画像処理方法、及び、Ｘ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、この発明は、血管内が血栓部により狭くなっている場合、血栓部での血液の流量の変化を、関心領域間で対応付けられた区域のＣＴ値の関係に基づいて捉えることが可能なことに着目した。
具体的に、この発明の第１の形態は、被検体の３次元データに基づいて、前記被検体の血管を含む前記血管近傍の画像を抽出する血管抽出部と、前記血管の軸方向に、予め定められた間隔をおいて前記血管の軸に対して交わる面に関心領域を設け、当該関心領域を複数の区域に分割し、かつ、前記関心領域間で前記区域を対応付ける関心領域制御部と、前記関心領域間で対応付けられた前記区域の画像のＣＴ値の関係に基づいて当該区域の変化量を求める変化量算出部と、を有することを特徴とする画像診断装置である。
また、この発明の他の形態は、被検体の３次元データに基づいて、被検体の血管を含む前記血管近傍の画像を抽出するステップと、前記抽出された血管の画像に対する始点及び終点の情報を受けて、前記始点から前記終点までの前記血管に対して予め定められた方向から直線を下ろしたとき、前記直線が最短距離で前記血管と交わる点から形成される基準線を作成するステップと、前記基準線の方向に予め定められた間隔をおいて前記基準線に対して交わる面で前記血管近傍を断面にしたときの断層画像をそれぞれ生成するステップと、前記各断層画像に関心領域をそれぞれ設け、当該関心領域を複数の区域に分割し、かつ、前記関心領域間で前記区域を対応させるステップと、前記区域の画像のＣＴ値に基づいて、前記関心領域間で対応付けられた前記区域の画像のＣＴ値の関係に基づいて当該区域の変化量を求めるステップと、を有することを特徴とする画像処理方法である。

この発明によると、血管内に生じる種々の血栓部を抽出するときの確実性を高めることが可能となる。

また、この発明の第１の形態によると、関心領域間で対応付けられた区域の画像のＣＴ値の関係に基づいて当該区域の変化量を求めることにより、血液の流量の変化に対応する血管近傍の画像の変化を捉えることが可能となる。

この発明の第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の機能ブロック図である。画像診断装置の機能ブロック図である。始点および終点を含む各位置に設けられた関心領域を示す図である。図３において各関心領域をＸ軸方向から見たときの各関心領域の図である。湾曲した血管の画像に対して設けられた関心領域を示す図である。被検体の３次元データを基に、被検体の血管を含む血管近傍の画像を処理する方法のフロー図である。関心領域の形態を指定する方法のフロー図である。関心領域を設定する方法のフロー図である。血管近傍の画像を表示する方法のフロー図である。この発明の第２実施形態に係る関心領域において、二以上の区域を統合し又は統合した区域を分割した場合の区域の形態を示す図である。８分円の外形形状の区域、及び、区域の画像を示す図である。

［第１の実施の形態］
（構成）
この発明の第１の実施形態に係る画像診断装置の構成について図１を参照して説明する。図１は、画像診断装置の構成を示すブロック図である。

第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置１０は、システム制御部１１、操作部１２、架台・寝台制御部１３、寝台移動部１５、Ｘ線制御装置１７、高電圧発生装置１９、Ｘ線ビーム発生源２１、検出器２３、回転架台２５、データ収集部２７、収集データ記憶装置２９、画像再構成処理部３１、表示部３３を有している。このＸ線ＣＴ装置１０は、Ｘ線ビーム発生源２１を被検体Ｐの回りに回転させながらＸ線ビームを曝射させるものである。

システム制御部１１は、Ｘ線ビームの検出のタイミングを示す検出制御信号をデータ収集部２７に対して出力する。システム制御部１１は、データ収集のためのデータ収集制御信号をデータ収集部２７に対して出力する。

操作部１２は、マウス、キーボード等であり、各種の情報を入力する。システム制御部１１は、中央処理装置（ＣＰＵ）等から構成され、操作部１２から入力されたスライス厚、回転速度、寝台移動量等を架台・寝台制御信号として架台・寝台制御部１３に対して出力する。システム制御部１１は、Ｘ線ビーム発生を制御するＸ線ビーム発生制御信号をＸ線制御装置１７に対して出力する。

架台・寝台制御部１３は、システム制御部１１により出力された架台、寝台制御信号に基づき回転架台２５を回転させると共に、寝台移動信号を寝台移動部１５に対して出力する。

Ｘ線制御装置１７は、システム制御部１１により出力されたＸ線ビーム発生制御信号に基づき、高電圧発生装置１９による高電圧発生のタイミングを制御する。高電圧発生装置１９は、Ｘ線ビームを曝射させるための高電圧をＸ線制御装置１７からの制御信号に従ってＸ線ビーム発生源２１に供給する。

Ｘ線ビーム発生源２１は、高電圧発生装置１９から供給された高電圧によってスライス方向に厚みを持った扇状のＸ線ビームを被検体に向けて多方向から曝射する。検出器２３は、Ｘ線ビーム発生源２１から曝射され、被検体を透過したＸ線ビームを検出する。

検出器２３は、多チャンネルの検出素子を有し且つスライス方向に複数配列された２次元検出器からなる。各列については、例えば、１，０００チャンネル程度の検出素子がＸ線ビーム発生源２１の焦点を中心として円弧状に配置される。

回転架台２５は、Ｘ線ビーム発生源２１と検出器２３とを保持する。回転架台２５は、図示しない架台回転機構により、Ｘ線ビーム発生源２１と検出器２３との中間点を通る回転軸を中心にして回転される。なお、Ｘ線ビーム発生源２１と検出器２３とが被検体の周囲を１回転しながら、被検体の複数スライス（複数断面）の投影データを収集することを１回のスキャン動作と称する。

データ収集部２７は、システム制御部１１により出力されたデータ収集制御信号に基づき被検体の複数スライスの投影データを同時に収集して出力する。収集データ記憶装置２９は、データ収集部２７によって収集された被検体の複数スライスの投影データを記憶する。

画像再構成処理部３１は、収集データ記憶装置２９に記憶された複数スライスの投影データに基づき被検体の複数の断層画像を同時に再構成する。表示部３３は、画像再構成処理部３１で再構成された被検体の複数の断層画像を同時にモニタ上に表示する。

また、システム制御部１１は、スキャン制御部４７、血管抽出部４８、変化量算出部４９、および、関心領域制御部５０を有している。

スキャン制御部４７は、リアルプレップスキャンにより被検体に投与した造影剤濃度をモニタすることにより、所定のスキャン開始条件を満たした場合には、リアルプレップスキャンを停止し、リアルプレップスキャンとスキャン条件の異なる本スキャンを自動的に開始させる。また、スキャン制御部４７は、リアルプレップススキャンでは低線量のＸ線曝射を行い、本スキャンでは比較的多線量のＸ線曝射を行う。ここで、スキャン開始条件とは、例えば、後記する変化量算出部４９により求められる区域の変化量が予め定められた値を超えたことを条件とする。

血管抽出部４８は、画像再構成処理部３１で得られた被検体の３次元データを基に、被検体の血管を含む血管近傍の画像を抽出する。血管近傍の画像を抽出する方法としては、例えば、造影剤注入器４４により、造影剤を血管に注射し、血流に乗って造影剤が目的の臓器の血管に到着したときの画像と、到着直前の画像との間で画像間処理を行う方法があるが、この方法に限定するものではない。

次に、関心領域制御部５０について図２及び図３を参照して説明する。図２は画像診断装置の機能ブロック図、図３は始点および終点を含む各位置に設けられた関心領域を示す図、図４は、図３において各関心領域をＸ軸方向から見たときの各関心領域の図である。

関心領域制御部５０は、血管の軸方向に予め定められた間隔をおいて血管の軸に対して交わる面で血管近傍を断面にしたときの断層画像をそれぞれ生成し、各断層画像に対し、複数の区域に分割した関心領域（ＲＯＩ）をそれぞれ設け、かつ、血管の軸方向で隣り合う関心領域間で区域を対応付ける。変化量算出部４９は、関心領域間で対応付けられた区域の画像のＣＴ値の関係に基づいて区域の変化量を求める。区域の変化量の算出については後述する。

関心領域制御部５０は、関心領域設定部５１、基準線作成部５２、補助線作成部５３、断層画像生成部５４、区域分割部５５、および、区域変更部５６を有する。

関心領域設定部５１は、血管の軸方向の線上における予め定められた始点及び終点の位置、並びに、始点及び終点において関心領域の予め定められた外形形状を受けて、始点及び終点を含む位置での関心領域を生成する。ここで、血管の軸方向の線とは、血管の中心軸の線、及び、血管の中心軸の線と並行する線を含む。血管の中心軸の線と並行する線とは、例えば、血管の中心軸の線と並行な血管の外壁や内壁に沿った線を含む。始点及び終点の位置を予め定める方法は、例えば、前記抽出された血管近傍の画像を表示部３３に表示させ、血管近傍の画像が表示された表示部３３の画面上の位置を、マウス等のポインティングデバイスを含む操作部１２の操作で指定することにより、指定された画面上の位置に対応する血管の軸方向の線上の位置に始点及び終点を定める方法がある。以上の方法により、血管の軸方向の線上に、複数の始点及びそれに対応する複数の終点を定めることが可能となる。

なお、始点及び終点の位置を予め定める方法としてはこれに限らない。例えば、始点から終点までの長さが定められている場合は、始点の位置を定めることにより、終点の位置が自動的に定められる。また、キーボート入力により、始点及び終点の３次元座標の位置を定めるようにしても良い。

また、関心領域設定部５１は、始点及び終点における関心領域の外形形状を予め定める。予め用意された複数の外形形状を表示部３３に表示させ、表示部３３の画面上の位置を、マウス等のポインティングデバイスを含む操作部１２の操作で指定することにより、指定された画面上の位置に対応する外形形状を選択する方法がある。選択可能な外形形状としては、円形、楕円形、正方形等がある。なお、関心領域設定部５１は、関心領域の外形形状を定めるときに、関心領域の大きさも定めるようにしても良く、関心領域の外形形状のみを定め、断層画像を生成したとき（後述する）に、断層画像の大きさに対応させて関心領域の大きさを定めるようにしても良い。関心領域設定部５１は、前記始点及び終点の情報、並びに、関心領域の外形形状等の情報をメモリ（図示省略）に記憶させる。

基準線作成部５２は、血管の軸方向の線上における始点及び終点の情報を受けて、始点から終点までの血管に対して予め定められた方向から平行な直線を下ろしたとき、直線が最短距離で血管と交わる点を結ぶことで形成される基準線を作成する。基準線とは、つまり、ある方向から血管に当てたとき輝度が高い点を結んだ線に相当する。基準線を図３において太い一点鎖線Ｌ１で示す。ここで、血管の軸は血管の中心軸を含み、中心軸と並行な軸をいい、血管の外壁や内壁に沿った線である基準線を含む。基準線（血管の軸）方向に対して直交する方向が予め定められた方向となる。血管の軸方向の線上に定められた始点、終点、及び、始点と終点との間に予め定められた間隔をおいて設けられた中間点、並びに、予め定められた方向を図３において、Ｌ１１、Ｌ１４、及び、Ｌ１２、Ｌ１３、並びに、ＤＲで示す。

補助線作成部５３は、基準線Ｌ１に対して所定長さ離れた位置に補助線を作成する。補助線を基準線Ｌ１に対してどちらの方向に離しても良い。ここで、血管の軸方向（基準線Ｌ１の方向）をＸ軸方向とし、Ｘ軸に直交する面をＹ−Ｚ平面とすると、基準線Ｌ１に対して、予め定められた方向ＤＲ（図３でＹ軸方向）とは反対の方向に所定長さＳだけ離れた位置に作成された補助線を、図３において太い二点鎖線Ｌ２で示す。

断層画像生成部５４は、補助線Ｌ２に対して直交する面と同じ面で血管近傍を断面にしたときの断層画像をそれぞれ生成する。直交する面、及び、同じ面を図３においてそれぞれＰ１で示す。なお、基準線Ｌ１と補助線Ｌ２とは互いに並行となるから、補助線Ｌ２に対して直交する面と前記基準線Ｌ１に対して直交する面とは同じである。したがって、前記同じ面は、前記基準線Ｌ１に対して直交する面を含む。なお、補助線Ｌ２（基準線Ｌ１）に対して直交する面で断面にしたときの断層画像を生成したが、断面にするときの面は直交する面に限らず、補助線Ｌ２に交わる面であれば良い。

断層画像生成部５４は、始点Ｌ１１、終点Ｌ１４、及び、中間点Ｌ１２、Ｌ１３の各位置で、血管近傍を断面にしたときの断層画像を生成する。予め定められた間隔Ｐを狭くしていくに応じて、後述する軸方向で隣り合う関心領域間で対応付けられた区域の画像のＣＴ値の関係に基づいて区域の変化量を求めるときの精度を向上させることが可能となる。断層画像生成部５４は、間隔Ｐを予め定めておき、操作部１２の操作により、又は、始点Ｌ１１から終点Ｌ１４までの長さに応じて、間隔Ｐを変更可能になっている。なお、図３に示す間隔Ｐは、説明の都合上、広くしている。

関心領域設定部５１は、各断層画像に関心領域（ＲＯＩ）をそれぞれ設ける。関心領域は分割された複数の区域を有する。例えば、関心領域の中心を断層画像の中心に合わせることにより、関心領域を断層画像に設ける。ここで、関心領域の外形形状が円形の場合は、その円形の中心を関心領域の中心とする。また、断層画像の中心を次のように求める。例えば、前記直交する面Ｐ１をＹ−Ｚ平面とし、Ｙ軸方向における断層画像の両端をＹ１、Ｙ２とし、Ｚ軸方向における断層画像の両端をＺ１、Ｚ２としたとき、断層画像の中心（ＯＹ、ＯＺ）をＯＹ＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２、ＯＺ＝（Ｚ１＋Ｚ２）／２の式で求めることができる。以上のようにして、基準線Ｌ１上の始点Ｌ１１、終点Ｌ１４、及び、中間点Ｌ１２、Ｌ１３の各位置を含む前記直交する面Ｐ１で断面にした断層画像の中心に、その中心を合わせることにより、各断層画像に対応させて設けられた関心領域を図３及び図４においてＲ１、Ｒ４、Ｒ２、Ｒ３でそれぞれ示す。

関心領域設定部５１は、断層画像に関心領域を設ければ良く、上記の例に限定されない。例えば、基準線Ｌ１と関心領域との位置関係（Ｙ−Ｚ面上の座標関係）が定められている場合、その位置関係を基に断層画像に関心領域を設けることができる。

例えば、始点Ｌ１１を含むＹ軸方向の線上にある点であって、関心領域Ｒ１の外形形状上の点をＡ１とし、Ｌ１１とＡ１との相互の位置関係式Ａ１＝Ｌ１１＋αが予め定められている場合、Ｌ１１＋αの位置にＡ１が位置にするように、関心領域Ｒ１を設けることが可能となる。同じく、中間点Ｌ１２を含むＹ軸方向の線上にある点であって、関心領域Ｒ２の外形形状上の点をＡ２とし、Ｌ１２とＡ２との相互の位置関係式Ａ２＝Ｌ１２＋βが予め定められている場合、Ｌ１２＋βの位置にＡ２が位置にするように、関心領域Ｒ２を設けることが可能となる。同じく、始点Ｌ１３を含むＹ軸方向の線上にある点であって、関心領域Ｒ３の外形形状上の点をＡ３とし、Ｌ１３とＡ３との相互の位置関係式Ａ３＝Ｌ１３＋γが予め定められている場合、Ｌ１３＋γの位置にＡ３が位置にするように、関心領域Ｒ３を設けることが可能となる。同じく、終点Ｌ１４を含むＹ軸方向の線上にある点であって、関心領域Ｒ４の外形形状上の点をＡ４とし、Ｌ１４とＡ４との相互の位置関係式Ａ４＝Ｌ１４＋δが予め定められている場合、Ｌ１４＋δの位置にＡ４が位置にするように、関心領域Ｒ４を設けることが可能となる。関心領域の外形形状を血管の内壁に沿うように設定した場合、上記のα、β、γ、δは、血管の壁厚の寸法に相当する。

区域分割部５５は、例えば、関心領域の外形形状に応じて、各関心領域を複数の区域に分割する。なお、区域分割部５５は、関心領域設定部５１が関心領域の外形形状を予め定めるとき、区域の個数、及び、区域の外形形状等を予め定める。一般的に、区域の個数に応じて、血管中の血栓の位置を表示部３３に鮮明に表示させることが可能となる。関心領域の外形形状が円形である場合、関心領域を４分割した４分円の外形形状である各区域を図３及び図４においてI〜IVで示す。また、図３及び図４では、関心領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及び、Ｒ４の外形形状において、区域Iと区域IIの境界点をＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、区域Iと区域IIIの境界点をＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、区域IIIと区域IVの境界点をＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、及び、区域IIと区域IVの境界点をＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４で示す。なお、区域の外形形状は、４分円に限定されない。例えば、区域分割部５５は、関心領域の外形形状が円形である場合、関心領域を関心領域の中心に同心円状に分割するようにしても良い。この場合、区域の外形形状は、関心領域の中心に環形状となる。

関心領域設定部５１は、血管の軸方向で隣り合う関心領域間で区域を対応付ける。関心領域設定部５１は、例えば、血流の方向（Ｘ軸の方向）と同じ方向である血管の軸方向で対向する区域を対応付ける。血管の軸方向で対応付けられた区域を図３及び図４において同じ番号I〜IVを付して示す。また、血管内に生じた血栓部を図３及び図４において、網掛けで示した部分ＴＨで示す。

以上のようにして、血管の軸方向（Ｘ軸方向）に予め定められた間隔Ｐで関心領域Ｒ１〜Ｒ４を設け、関心領域を複数の区域I〜IVに分割し、軸方向で隣り合う関心領域間で区域を対応付ける。区域の対応付けは血管の軸（Ｘ軸）を基にしている。例えば、血管の軸方向で各関心領域Ｒ１〜Ｒ４を見たとき、各境界点Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４から図３において時計方向に区域I、区域III、区域IV、区域IIの順番に配置される。それにより、血管の軸方向で隣り合う関心領域間で各区域I〜IVをそれぞれ対応付けることができる。また、血管の軸が湾曲している場合にも、血管の軸を基に区域を対応付ける。例えば、血管の軸方向で各関心領域Ｒを見たとき、各境界点Ａから図５において時計方向に区域I、区域III、区域IV、区域IIの順番に配置される。それにより、血管の軸方向で隣り合う関心領域間で各区域I〜IVを対応付けることができる。なお、図５においても、図３と同様に、説明の都合上、関心領域が設けられる間隔を広くしている。

次に、変化量算出部４９について説明する。変化量算出部４９は、関心領域Ｒ１からＲ４において、各区域の画像の輝度値を算出し、血管の軸方向で隣り合う関心領域間で対応付けられた区域の画像のＣＴ値の関係に基づいて区域の変化量を求める。

例えば、血管の軸方向で隣り合う関心領域Ｒ１、Ｒ２において、関心領域Ｒ１の区域I、II、III、IVの画像の各画素（ｉ＝１〜ｎ）の輝度値をそれぞれIｇ_１ｉ、IIｇ_１ｉ、IIIｇ_１ｉ、IVｇ_１ｉ、関心領域Ｒ２の区域I、II、III、IVの画像の各画素の輝度値をそれぞれIｇ_２ｉ、IIｇ_２ｉ、IIIｇ_２ｉ、IVｇ_２ｉとすると、関心領域Ｒ１、Ｒ２間で対応付けられた区域I、II、III、IVの画像の輝度値の変化量ΔIｇ_１２、ΔIIｇ_１２、ΔIIIｇ_１２、ΔIVｇ_１２は、次の式で求めることができる。
ΔIｇ_１２＝（ΣIｇ_２ｉ−ΣIｇ_１ｉ）／ｎ
ΔIIｇ_１２＝（ΣIIｇ_２ｉ−ΣIIｇ_１ｉ）／ｎ
ΔIIIｇ_１２＝（ΣIIIｇ_２ｉ−ΣIIIｇ_１ｉ）／ｎ
ΔIVｇ_１２＝（ΣIVｇ_２ｉ−ΣIVｇ_１ｉ）／ｎ

同様の式により、関心領域Ｒ２、Ｒ３間で対応付けられた区域I、II、III、IVの画像の輝度値の変化量ΔIｇ_２３、ΔIIｇ_２３、ΔIIIｇ_２３、ΔIVｇ_２３を求める。また、関心領域Ｒ３、Ｒ４間で対応付けられた区域I、II、III、IVの画像の輝度値の変化量ΔIｇ_３４、ΔIIｇ_３４、ΔIIIｇ_３４、ΔIVｇ_３４を求める。

上式で求めたΔIｇ_１２、ΔIIｇ_１２、ΔIIIｇ_１２、ΔIVｇ_１２、ΔIｇ_２３、ΔIIｇ_２３、ΔIIIｇ_２３、ΔIVｇ_２３、ΔIｇ_３４、ΔIIｇ_３４、ΔIIIｇ_３４、ΔIVｇ_３４は、区域の画像の各画素の輝度値の平均値の差を示す。

以下の説明において、「血管の軸方向で隣り合う関心領域間で対応付けられた区域の画像のＣＴ値の関係に基づいて区域の変化量」とは、上記の「各画素の輝度値の平均値の差」をいう。これに限らず、「血管の軸方向で隣り合う関心領域間で対応付けられた区域の画像のＣＴ値の関係に基づいて区域の変化量」を「各画素の輝度値の総和の差」としても良い。なお、区域の変化量としては、区域のＣＴ値の変化量であっても良い。

例えば、血管の軸方向で隣り合う関心領域Ｒ１、Ｒ２において、「各画素の輝度値の総和の差」は次の式で求めることができる。
ΔIｇ_１２＝ΣIｇ_２ｉ−ΣIｇ_１ｉ
ΔIIｇ_１２＝ΣIIｇ_２ｉ−ΣIIｇ_１ｉ
ΔIIIｇ_１２＝ΣIIIｇ_２ｉ−ΣIIIｇ_１ｉ
ΔIVｇ_１２＝ΣIVｇ_２ｉ−ΣIVｇ_１ｉ

また、「各画素の輝度値の平均値の差」をさらに、関心領域間の間隔Ｐで除した値としても良い。例えば、血管の軸方向で隣り合う関心領域Ｒ１、Ｒ２において、前記除した値は次の式で求めることができる。
ΔIｇ_１２＝（ΣIｇ_２ｉ−ΣIｇ_１ｉ）／（ｎ・Ｐ）
ΔIIｇ_１２＝（ΣIIｇ_２ｉ−ΣIIｇ_１ｉ）／（ｎ・Ｐ）
ΔIIIｇ_１２＝（ΣIIIｇ_２ｉ−ΣIIIｇ_１ｉ）／（ｎ・Ｐ）
ΔIVｇ_１２＝（ΣIVｇ_２ｉ−ΣIVｇ_１ｉ）／（ｎ・Ｐ）

骨、水、空気の各ＣＴ値を１０００［ＨＵ］、０［ＨＵ］、−１０００「ＨＵ」とし、また、血液のＣＴ値は２５０〜４００［ＨＵ］、血栓部（プラーク）のＣＴ値は４０〜５０[ＨＵ]としたとき、血液等を２５６階調の輝度値を表したとき、血液の輝度値は約６０〜１００、血栓部の輝度値は約１０〜１２となる。

各区域I〜IVの画像の面積は等しく、各区域I〜IVの画像の画素数も等しい。例えば、血管内に血栓部が生じてなく、血管内全体が血液で占められている場合、血管の軸方向で隣り合う関心領域間で対応付けられた区域の画像の輝度の変化量は０となる（各画素の輝度値の平均値の差がない）。血栓部が生じていない血管内を図４（ａ）、（ｄ）に示す。

一方で、血管内に血栓部が生じている場合、血栓部の画像の断面積が大きさくなるに応じて、血管内を占める血液の画像の断面積が小さくなり、血管内を占める血液の画像の画素数が減少し、血管の軸方向で隣り合う関心領域間で対応付けられた区域の画像の輝度の変化量が大きくなる（各画素の輝度値の平均値の差が大きくなる）。血管内に生じた血栓部を図４（ｂ）、（ｃ）にＴＨで示す。

以上のことから、血栓部の画像の画素数（断面積）の変化量は、輝度の変化量の絶対値に相対していることが認められる。なお、血液の輝度値は約６０〜１００であるから、輝度の変化量を、輝度値６０以上の画素数の変化として捉えても良く、血栓部の輝度値は約１０〜１２であるから、輝度の変化量を、輝度値１２以下の画素数の変化として捉えても良い。

関心領域制御部５０は、変化量算出部４９により求められた血管の軸方向で隣り合う関心領域間で対応付けられた区域の画像の輝度の変化量をメモリ（図示省略）に記憶させる。画像再構成処理部３１は、メモリに記憶された前記輝度の変化量を基に、血栓部の画像を作成し、表示部３３に表示させる。

なお、変化量算出部４９が関心領域の各区域の画像の画素の輝度値を算出し、血管の軸方向で隣り合う関心領域間で対応付けられた区域の画像の輝度の変化量を求める場合、画素の輝度値の変換処理をしていない（画素の輝度値に対する重付け係数はすべて等しくした）。

これに限らず、変化量算出部４９は、血管の軸方向で隣り合う関心領域間で対応付けられた区域の画像の輝度の変化量を受けて、各区域の画像に対して平滑化又は鮮鋭化の処理をするようにしても良い。

区域の画像に対する平滑化の処理に関しては、変化量算出部４９は、血管の中心軸から内壁の方へ所定長さ隔てた境界線を予め定めておき、血管の内壁から境界線までの所定領域の画像において、画素の輝度値の重付け係数を大きくする。また、変化量算出部４９は、操作部１２の操作により、所定長さを変更する。

例えば、操作部１２の操作により、変化量算出部４９が前記所定長さを変更し、境界線を血管の内壁に近づけた位置に定め、境界線から血管の内壁までの所定領域の画像において、画素の輝度値の重付け係数を大きくすれば、区域全体の画像の輝度の変化量に対して、所定領域の画像の輝度の変化量が大きな割合を占め、血管の内壁に生じ始めた血栓部の画像を明確に表示部３３に表示させることが可能となる。また、例えば、操作部１２の操作により、変化量算出部４９が前記所定長さを変更し、境界線を血管の内壁からある程度離れた位置に定め、境界線から血管の中心軸までの所定領域の画像において、画素の輝度値の重付け係数を大きくすれば、区域全体の画像の輝度の変化量に対して、所定領域の画像の輝度の変化量が大きな割合を占め、所定の大きさ以上に成長した血栓部の画像を明確に表示部３３に表示させることが可能となる。

区域の画像に対する鮮鋭化の処理に関しては、変化量算出部４９は、血管の中心軸方向（血流方向）での輝度の変化量（一次微分）の傾きを求める（二次微分）。それにより、血管の内壁に生じ始めた血栓部の画像、及び、急激に大きくなった血栓部の画像をさらに明確に表示部３３に表示させることが可能となる。

（動作）
次に、被検体の３次元データを基づく画像処理方法について、図６から図９を参照して説明する。図６は被検体の３次元データを基に、被検体の血管を含む血管近傍の画像を処理する方法のフロー図である。

先ず、画像再構成処理部３１は、モダリティにより取得された被検体の３次元データを基に、被検体の血管を含む血管近傍の画像を抽出する（ステップＳ１０１）。画像再構成処理部３１は、抽出された血管近傍の画像を表示部３３に表示させる（ステップＳ１０２）。

次に、操作部１２の操作により、関心領域設定部５１は、関心領域の形態を指定する（ステップＳ１０３）。関心領域の形態の指定については後述する。次に、関心領域設定部５１は、関心領域の設定をする（ステップＳ１０４）。関心領域の設定についても後述する。次に、画像再構成処理部３１は、血管内の画像を表示部３３に表示させる（ステップＳ１０５）。

次に、関心領域の形態の指定について図７を参照して説明する。図７は関心領域の形態を指定する方法のフロー図である。

関心領域設定部５１は、操作部１２による表示部３３の画面上の操作により、表示部３３の画面に表示された血管の画像に対する始点及び終点をそれぞれ指定する（ステップＳ２０１）。次に、関心領域設定部５１は、操作部１２の入力により、始点及び終点における関心領域の外形形状を指定する（ステップＳ２０２）。次に、関心領域設定部５１は、操作部１２の入力により、関心領域を分割する区域の形態を指定する（ステップＳ２０３）。それにより、関心領域を分割する個数、各区域の外形形状が定められる。例えば、４分円や８分円の区域の外形形状が定められる。関心領域設定部５１は、以上のようにして定められた関心領域の形態をメモリ（図示省略）に記憶させる。全部の関心領域の指定を終了した場合（ステップＳ２０４；Ｙ）、関心領域の形態の指定を終了する。全部の関心領域の指定を終了していない場合（ステップＳ２０４；Ｎ）、血管の画像に対する始点及び終点をそれぞれ指定する（ステップＳ２０１）に戻る。

次に、関心領域の設定について図８を参照して説明する。図８は関心領域を設定する方法のフロー図である。

先ず、基準線作成部５２は、指定された関心領域の形態の情報を読み出す（ステップＳ３０１）。基準線作成部５２は、血管の画像に対する始点及び終点の情報を受けて、始点から前記終点までの血管に対して予め定められた方向から直線を下ろしたとき、直線が最短距離で血管と交わる点から形成される基準線を作成する（ステップＳ３０２）。血管の軸（血管の外壁や内壁に沿った線と並行な線）に対して直交する方向が予め定められた方向となる。

補助線作成部５３は、基準線に対して所定長さ離れた位置に補助線を作成する（ステップＳ３０３）。断層画像生成部５４は、補助線の方向に予め定められた間隔をおいて補助線に対して直交する面と同じ面で血管近傍を断面にしたときの断層画像をそれぞれ生成する（ステップＳ３０４）。なお、補助線を作成せず、基準線を用いて、基準線の方向に予め定められた間隔をおいて基準線に対して直交する面で血管近傍を断面にしたときの断層画像を生成するようにしても良い。

次に、関心領域設定部５１は、指定された関心領域の外形形状を読み出して、各断層画像に関心領域を設ける（ステップＳ３０５）。区域分割部５５は、指定された区域の形態を読み出して、関心領域を複数の区域に分割し、血管の軸方向で隣り合う関心領域間で区域を対応させる（ステップＳ３０６）。

全部の関心領域の設定、及び、関心領域の各区域の設定が終了した場合（ステップＳ３０７；Ｙ）、全部の関心領域の設定を終了する。全部の関心領域の設定、及び、関心領域の各区域の設定が終了していない場合（ステップＳ３０７；Ｎ）、指定された関心領域の形態の情報を読み出す（ステップＳ３０１）に戻る。

次に、血管近傍の画像の表示について図９を参照して説明する。図９は血管近傍の画像を表示する方法のフロー図である。

先ず、変化量算出部４９は、区域の画像の輝度値を基に、軸方向で隣り合う関心領域間で対応付けられた前記領域の画像の輝度の変化量を求める（ステップＳ４０１）。画像再構成処理部３１は、輝度の変化量を受けて、血管近傍の画像を平滑化する（ステップＳ４０２）。次に、画像再構成処理部３１は、平滑化した血管近傍の画像を作成し、表示部３３に表示させる（ステップＳ４０３）。なお、画像再構成処理部３１は、血管近傍の画像の平滑化ばかりでなく、鮮鋭化をしても良く、また、平滑化に代えて鮮鋭化をしても良い。全部の設定を終了していない場合（ステップＳ４０４；Ｎ）、以上のステップＳ４０１〜Ｓ４０３を繰り返す。全部の設定を終了した場合（ステップＳ４０４；Ｙ）、血管近傍の画像の表示を終了する。

以上で、第１実施形態に係る画像診断装置について説明した。なお、前記第１実施形態として、平面形状の関心領域を示したが、立体形状（例えば、円筒、球体、立方体等）の関心領域であっても良い。この場合においても、立体形状の関心領域を予め定められた間隔をおいて血管の軸方向に設ければ良い。また、例えば、関心領域が円筒の立体形状を有する場合、関心領域を複数に分割する区域は、その断面形状が４分円の立体形状を有することとなる。関心領域設定部５１は、平面形状の関心領域と立体形状の関心領域とを相互に変更可能にしても良い。

また、前記第１実施形態として、モダリティとしてＸ線ＣＴ装置を示したが、これに限らず、超音波診断装置、及び、ＭＲＩ（ｍａｇｎｅｔｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅｉｍａｇｉｎｇ）であっても良い。また、画像診断装置をモダリティと一体化させて示したが、モダリティと別体化させても良い。

［第２の実施の形態］
次に、この発明の第２実施形態に係る画像診断装置の構成について図２、図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、関心領域において、二以上の区域を統合し又は統合した区域を分割した場合の区域の形態を示す図、図１１は、８分円の外形形状の区域、及び、区域の画像を示す図である。

区域変更部５６は、分割された複数の区域のいずれかの二以上を一以上の区域に統合し、統合された区域を二以上の区域に分割する。区域変更部５６は、統合した各区域が同じ外形形状を有するように統合し、また、分割した各区域が同じ外形形状を有するように分割する。４分円の外形形状の区域、４分円の外形形状の区域を統合した２分円の外形形状の区域、及び、４分円の外形形状の区域を分割した８分円の外形形状の区域を、図１０（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示す。

なお、区域変更部５６は、統合された区域のいずれかの二以上を、一以上の区域にさらに統合しても良い。また、区域変更部５６は、分割された複数の区域のいずれかの二以上をさらに二以上の区域に分割しても良い。この場合においても、区域変更部５６は、統合した各区域が同じ外形形状を有するように統合し、また、分割した各区域が同じ外形形状を有するように分割する。

また、区域変更部５６は、操作部１２による操作を受けて、又は、変化量算出部４９により求められた輝度の変化量を受けて、区域の統合又は分割をする。４分円の外形形状の区域I〜IVを分割した８分円の外形形状の区域Iａ〜IVｂ、及び、各区域Iａ〜IVｂの画像を図１１（ａ）〜（ｃ）に示す。なお、血管の軸方向で隣り合う関心領域を図１１では、関心領域Ｒ１、Ｒ２、及び、関心領域Ｒ２、Ｒ３で示す。

図１１（ａ）〜（ｃ）によれば、関心領域Ｒ１、Ｒ２間で対応する区域IIIｂの画像の輝度の変化量が大きく（各画素の輝度値の平均値の差が大きく）、また、関心領域Ｒ２、Ｒ３間で対応する区域IIIａの画像の輝度の変化量が大きい（各画素の輝度値の平均値の差が大きい）。

反対には、関心領域Ｒ１、Ｒ２間で対応する区域IIｂの画像の輝度の変化量が大きく（各画素の輝度値の平均値の差が大きく）、また、関心領域Ｒ２、Ｒ３間で対応する区域IIａの画像の輝度の変化量が大きい（各画素の輝度値の平均値の差が大きい）。以上のように、区域を４分円から８分円の外形形状に分割することにより、血流方向が血管の軸方向と並行でなく、ねじれるようになり、それに伴い、血管の軸方向に対し、血栓部がねじれるようにして生じていることを表示部３３に表示させることが可能となる。

１０Ｘ線ＣＴ装置（モダリティ）１１システム制御部１２操作部
１３架台・寝台制御部１５寝台移動部１７Ｘ線制御装置
１９高電圧発生装置２１Ｘ線ビーム発生源２３検出器２５回転架台
２７データ収集部２９収集データ記憶装置３１画像再構成処理部
３３表示部４７スキャン制御部４８血管抽出部４９変化量算出部
５０関心領域制御部５１関心領域設定部５２基準線作成部
５３補助線作成部５４断層画像生成部５５区域分割部
５６区域変更部

Claims

被検体の３次元データに基づいて、前記被検体の血管を含む前記血管近傍の画像を抽出する血管抽出部と、
前記血管の軸方向に、予め定められた間隔をおいて前記血管の軸に対して交わる面に関心領域を設け、当該関心領域を複数の区域に分割し、かつ、前記関心領域間で前記区域を対応付ける関心領域制御部と、
前記関心領域間で対応付けられた前記区域の画像のＣＴ値の関係に基づいて当該区域の変化量を求める変化量算出部と、
を有する
ことを特徴とする画像診断装置。
前記関心領域制御部は、前記軸方向の線上における予め定められた始点及び終点の位置に、予め定められた外形形状の前記関心領域をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
前記関心領域制御部は、前記血管に対して予め定められた方向から直線を下ろしたとき、前記直線が最短距離で前記血管と交わる点を結んで形成される基準線に基づいて、当該基準線に対して所定長さ離れた位置に補助線を作成し、当該補助線に対して交わる面と同じ面で前記血管近傍を断面にしたときの前記断層画像をそれぞれ生成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像診断装置。
前記関心領域制御部は、前記変化量算出部により求められた前記変化量を受けて、前記分割された前記複数の区域のいずれかの二以上を、一以上の区域に統合し、当該統合された前記区域を二以上の区域に分割することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像診断装置。
さらに、前記変化量算出部は、前記区域の変化量を受けて、前記区域の画像に対して平滑化又は鮮鋭化の処理をすることを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
前記請求項１から請求項５のいずれかに記載の画像診断装置を備え、前記変化量算出部により求められた前記変化量に基づいて、プレップスキャンにより被検体に投与した造影剤濃度をモニタすることにより前記プレップスキャンとスキャン条件の異なる本スキャンの開始タイミングを計るＸ線ＣＴ装置。
被検体の３次元データに基づいて、前記被検体の血管を含む前記血管近傍の画像を抽出するステップと、
前記血管の軸方向に、予め定められた間隔をおいて前記血管の軸に対して交わる面に関心領域を設け、当該関心領域を複数の区域に分割し、かつ、前記関心領域間で前記区域を対応付けるステップと、
前記関心領域間で対応付けられた前記区域の画像のＣＴ値の関係に基づいて当該区域の変化量を求めるステップと、
を有する
ことを特徴とする画像処理方法。
被検体の３次元データに基づいて、被検体の血管を含む前記血管近傍の画像を抽出するステップと、
前記抽出された血管の画像に対する始点及び終点の情報を受けて、前記始点から前記終点までの前記血管に対して予め定められた方向から直線を下ろしたとき、前記直線が最短距離で前記血管と交わる点から形成される基準線を作成するステップと、
前記基準線の方向に予め定められた間隔をおいて前記基準線に対して交わる面で前記血管近傍を断面にしたときの断層画像をそれぞれ生成するステップと、
前記各断層画像に関心領域をそれぞれ設け、当該関心領域を複数の区域に分割し、かつ、前記関心領域間で前記区域を対応させるステップと、
前記区域の画像のＣＴ値に基づいて、前記関心領域間で対応付けられた前記区域の画像のＣＴ値の関係に基づいて当該区域の変化量を求めるステップと、
を有する
ことを特徴とする画像処理方法。