JP5542597B2 - 画像処理装置、ｘ線ｃｔ装置、及び画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明の一態様としての本実施形態は、画像データを画像処理する画像処理装置、Ｘ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置、及び画像処理方法に関するものである。

医用画像診断装置によって取得される診断画像上の高吸収体（石灰化領域及びステント等）の画素は、ハレーションを伴う高い画素値となることから、高吸収体を含む画像ではその周辺を詳細に観察することは困難である。そこで、診断画像から高吸収体を削除することを目的として、同一の心位相に相当する非造影画像と造影画像とでサブトラクション処理を行なうことで診断画像としての差分画像を生成する方法がある。

特開２００９−２２５９７９号公報

しかしながら、従来技術によると、サブトラクション処理の対象の画像を生成するまで、サブトラクション処理が適切に行なえる画像であるかが不明であるため、作業効率が非常に悪いという問題がある。

特に、冠動脈の非造影画像及び造影画像を位置合わせしてサブトラクション処理する場合、同一心位相の非造影画像及び造影画像をそれぞれ再構成してサブトラクション処理するが、再構成された非造影画像及び造影画像の心位相が適切でないため、差分画像上で高吸収体が適切に削除されない場合がある。この場合は、差分画像上で高吸収体が適切に削除されるまで、心位相の非造影画像及び造影画像をそれぞれ再構成してサブトラクション処理する工程を繰り返さなければならない。よって、作業効率が非常に悪い。

本実施形態の画像処理装置は、上述した課題を解決するために、被検体の撮像によって収集されたビュー毎の第１生データと、前記被検体の撮像によって収集された前記ビュー毎の第２生データとを記憶する記憶手段と、１つの画像データを生成するための複数ビューに相当する複数の前記第１生データを第１生データセットとし、前記第１生データセットを基に第１画像データを生成する第１画像再構成手段と、前記第１画像データを基に特定領域を抽出する領域抽出手段と、前記特定領域の画像データを展開した前記複数ビューに相当する複数の生データを、基準生データセットとして設定する基準生データ設定手段と、前記基準生データセットの前記特定領域と、複数の前記第２生データの前記特定領域とを比較することで、前記第２生データの前記複数ビュー分の集合としての第２生データセットが前記基準生データセットに類似するときの心位相を決定する心位相決定手段と、前記決定された心位相の第２生データセットを基に第２画像データを生成する第２画像再構成手段と、前記第１画像データと前記第２画像データとを基にサブトラクション処理を行なって、差分画像データを生成する差分画像生成手段と、を有する。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、上述した課題を解決するために、被検体の撮像によって収集されたビュー毎の第１生データと、前記被検体の撮像によって収集された前記ビュー毎の第２生データとを記憶する記憶手段と、１つの画像データを生成するための複数ビューに相当する複数の前記第１生データを第１生データセットとし、前記第１生データセットを基に第１画像データを生成する第１画像再構成手段と、前記第１画像データを基に特定領域を抽出する領域抽出手段と、前記特定領域の画像データを展開した前記複数ビューに相当する複数の生データを、基準生データセットとして設定する基準生データ設定手段と、前記基準生データセットの前記特定領域と、複数の前記第２生データの前記特定領域とを比較することで、前記第２生データの前記複数ビュー分の集合としての第２生データセットが前記基準生データセットに類似するときの心位相を決定する心位相決定手段と、前記決定された心位相の第２生データセットを基に第２画像データを生成する第２画像再構成手段と、前記第１画像データと前記第２画像データとを基にサブトラクション処理を行なって、差分画像データを生成する差分画像生成手段と、を有する。

本実施形態の画像処理方法は、上述した課題を解決するために、被検体の撮像によって収集されたビュー毎の第１生データと、前記被検体の撮像によって収集された前記ビュー毎の第２生データとを記憶するステップと、１つの画像データを生成するための複数ビューに相当する複数の前記第１生データを第１生データセットとし、前記第１生データセットを基に第１画像データを生成するステップと、前記第１画像データを基に特定領域を抽出するステップと、前記特定領域の画像データを展開した前記複数ビューに相当する複数の生データを、基準生データセットとして設定するステップと、前記基準生データセットの前記特定領域と、複数の前記第２生データの前記特定領域とを比較することで、前記第２生データの前記複数ビュー分の集合としての第２生データセットが前記基準生データセットに類似するときの心位相を決定するステップと、前記決定された心位相の第２生データセットを基に第２画像データを生成するステップと、前記第１画像データと前記第２画像データとを基にサブトラクション処理を行なって、差分画像データを生成するステップと、を有する。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置を示すハードウェア構成図。 本実施形態のＸ線ＣＴ装置の機能を示すブロック図。 Ｘ線検出器上に配置される生データを用いたパターンマッチング処理を説明するための図。 生データの画像を用いて生データのパターンマッチング処理を説明するための図。 生データに基づく石灰化領域のサイノグラムの比較処理を説明するための図。 本実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作を示すフローチャート。

本実施形態の画像処理装置、Ｘ線ＣＴ装置、及び画像処理方法について、添付図面を参照して説明する。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置には、Ｘ線源とＸ線検出器とが一体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプと、リング状に多数の検知素子がアレイされ、Ｘ線源のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転タイプとして説明する。

また、入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。

加えて、近年では、Ｘ線源とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線ＣＴ装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本実施形態のＸ線ＣＴ装置では、従来からの一管球型のＸ線ＣＴ装置であっても、多管球型のＸ線ＣＴ装置であってもいずれにも適用可能である。ここでは、一管球型のＸ線ＣＴ装置として説明する。

図１は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置を示すハードウェア構成図である。

図１は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１を示す。Ｘ線ＣＴ装置１は、大きくは、スキャナ装置１１及び画像処理装置１２によって構成される。Ｘ線ＣＴ装置１のスキャナ装置１１は、通常は検査室に設置され、患者Ｏの部位（被検体）に関するＸ線の透過データを生成するために構成される。一方、画像処理装置１２は、通常は検査室に隣接する制御室に設置され、透過データを基に投影データを生成して再構成画像の生成・表示を行なうために構成される。

Ｘ線ＣＴ装置１のスキャナ装置１１は、Ｘ線管（Ｘ線源）２１、絞り２２、Ｘ線検出器２３、ＤＡＳ（ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）２４、回転部２５、高電圧電源２６、絞り駆動装置２７、回転駆動装置２８、インジェクタ（造影剤注入装置）２９、天板３０、天板駆動装置３１、及びコントローラ３２を設ける。

Ｘ線管２１は、高電圧電源２６から供給された管電圧に応じて金属製のターゲットに電子線を衝突させることで制動Ｘ線を発生させ、Ｘ線検出器２３に向かって照射する。Ｘ線管２１から照射されるＸ線によって、ファンビームＸ線やコーンビームＸ線が形成される。Ｘ線管２１は、高電圧電源２６を介したコントローラ３２による制御によって、Ｘ線の照射に必要な電力が供給される。

絞り２２は、絞り駆動装置２７によって、Ｘ線管２１から照射されるＸ線のスライス方向の照射範囲を調整する。すなわち、絞り駆動装置２７によって絞り２２の開口を調整することによって、スライス方向のＸ線照射範囲を変更できる。

Ｘ線検出器２３は、チャンネル（ＣＨ）方向に複数チャンネル、スライス方向に１列のＸ線検出素子（電荷蓄積素子）を有する１次元アレイ型のＸ線検出器２３（シングルスライス型検知器ともいう。）である。又は、Ｘ線検出器２３は、マトリクス状、すなわち、チャンネル（ＣＨ）方向に複数チャンネル、スライス方向に複数列のＸ線検出素子を有する２次元アレイ型のＸ線検出器２３（マルチスライス型検知器ともいう。）である。Ｘ線検出器２３のＸ線検出素子は、Ｘ線管２１から照射されたＸ線を検知する。

ＤＡＳ２４は、Ｘ線検出器２３の各Ｘ線検出素子が検知する透過データの信号を増幅してデジタル信号に変換する。ＤＡＳ２４の出力データは、スキャナ装置１１のコントローラ３２を介して画像処理装置１２に供給される。

回転部２５は、Ｘ線管２１、絞り２２、Ｘ線検出器２３、及びＤＡＳ２４を一体として保持する。回転部２５は、Ｘ線管２１とＸ線検出器２３とを対向させた状態で、Ｘ線管２１、絞り２２、Ｘ線検出器２３、及びＤＡＳ２４を一体として患者Ｏの周りに回転できるように構成されている。なお、回転部２５の回転中心軸と平行な方向をｚ軸方向、そのｚ軸方向に直交する平面をｘ軸方向、ｙ軸方向で定義する。

高電圧電源２６は、コントローラ３２による制御によって、Ｘ線の照射に必要な電力をＸ線管２１に供給する。

絞り駆動装置２７は、コントローラ３２による制御によって、絞り２２におけるＸ線のスライス方向の照射範囲を調整する機構を有する。

回転駆動装置２８は、コントローラ３２による制御によって、回転部２５がその位置関係を維持した状態で空洞部の周りを回転するように回転部２５を回転させる機構を有する。

インジェクタ２９は、コントローラ３２による制御によって、患者Ｏの患部に挿入されたカテーテル（カテーテルチューブ、図示しない）に対して造影剤を注入する装置である。

天板３０は、患者Ｏを載置可能である。

天板駆動装置３１は、コントローラ３２による制御によって、天板３０をｙ軸方向に沿って昇降動させると共に、ｚ軸方向に沿って進入／退避動させる機構を有する。回転部２５の中央部分は開口を有し、その開口部の天板３０に載置された患者Ｏが挿入される。

コントローラ３２は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、及びメモリによって構成される。コントローラ３２は、Ｘ線検出器２３、ＤＡＳ２４、高電圧電源２６、絞り駆動装置２７、回転駆動装置２８、インジェクタ２９、及び天板駆動装置３１等の制御を行なってスキャンを実行させる。

Ｘ線ＣＴ装置１の画像処理装置１２は、コンピュータをベースとして構成されており、病院基幹のＬＡＮ（ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークＮと相互通信可能である。画像処理装置１２は、大きくは、ＣＰＵ４１、メモリ４２、ＨＤＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｃ ｄｒｉｖｅ）４３、入力装置４４、及び表示装置４５等の基本的なハードウェアから構成される。ＣＰＵ４１は、共通信号伝送路としてのバスを介して、画像処理装置１２を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続されている。なお、画像処理装置１２は、記憶媒体ドライブ４６を具備する場合もある。

ＣＰＵ４１は、半導体で構成された電子回路が複数の端子を持つパッケージに封入されている集積回路（ＬＳＩ）の構成をもつ制御装置である。医師等のオペレータによって入力装置４４が操作等されることにより指令が入力されると、ＣＰＵ４１は、メモリ４２に記憶しているプログラムを実行する。又は、ＣＰＵ４１は、ＨＤＤ４３に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送されてＨＤＤ４３にインストールされたプログラム、又は記憶媒体ドライブ４６に装着された記憶媒体から読み出されてＨＤＤ４３にインストールされたプログラムを、メモリ４２にロードして実行する。

メモリ４２は、ＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）等の要素を兼ね備える構成をもつ記憶装置である。メモリ４２は、ＩＰＬ（ｉｎｉｔｉａｌ ｐｒｏｇｒａｍ ｌｏａｄｉｎｇ）、ＢＩＯＳ（ｂａｓｉｃ ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ ｓｙｓｔｅｍ）及びデータを記憶したり、ＣＰＵ４１のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いられたりする。

ＨＤＤ４３は、磁性体を塗布又は蒸着した金属のディスクが着脱不能で内蔵されている構成をもつ記憶装置である。ＨＤＤ４３は、画像処理装置１２にインストールされたプログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）等も含まれる）や、データを記憶する記憶装置である。また、ＯＳに、オペレータに対する情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力装置４４によって行なうことができるＧＵＩ（ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供させることもできる。

入力装置４４は、オペレータによって操作が可能なポインティングデバイスであり、操作に従った入力信号がＣＰＵ４１に送られる。

表示装置４５は、図示しない画像合成回路、ＶＲＡＭ（ｖｉｄｅｏ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、及びディスプレイ等を含んでいる。画像合成回路は、画像データに種々のパラメータの文字データ等を合成した合成データを生成する。ＶＲＡＭは、合成データを、ディスプレイに表示する表示画像データとして展開する。ディスプレイは、液晶ディスプレイやＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ ｒａｙ ｔｕｂｅ）等によって構成され、表示画像データを表示画像として順次表示する。

記憶媒体ドライブ４６は、記憶媒体の着脱が可能となっており、記憶媒体に記憶されたデータ（プログラムを含む）を読み出して、バス上に出力し、また、バスを介して供給されるデータを記憶媒体に書き込む。このような記憶媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。

画像処理装置１２は、スキャナ装置１１のＤＡＳ２４から入力された生データに対して対数変換処理や、感度補正等の補正処理（前処理）を行なって投影データを生成する。また、画像処理装置１２は、前処理された投影データに対して散乱線の除去処理を行なう。画像処理装置１２は、Ｘ線曝射範囲内の投影データの値に基づいて散乱線の除去を行なうものであり、散乱線補正を行なう対象の投影データ又はその隣接投影データの値の大きさから推定された散乱線を、対象となる投影データから減じて散乱線補正を行なう。画像処理装置１２は、補正された投影データを再構成することで造影ＣＴ画像データと、単純ＣＴ画像データとをそれぞれ生成して記憶する。

図２は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１の機能を示すブロック図である。

画像処理装置１２のＣＰＵ４１がプログラムを実行することによって、Ｘ線ＣＴ装置１は、図２に示すように、スキャン実行部５１、生データ収集部５２、非造影画像再構成部５３、非造影画像抽出部５４、領域抽出部５５、基準生データ設定部５６、心位相決定部５７、造影画像再構成部５８、及び差分画像生成部５９として機能する。なお、Ｘ線ＣＴ装置１の構成要素５１乃至５９の全部又は一部は、Ｘ線ＣＴ装置１にハードウェアとして備えられるものであってもよい。

スキャン実行部５１は、コントローラ３２を介してスキャナ装置１１の動作を制御して、患者Ｏの所要部位、例えば冠動脈について造影剤の注入前のスキャン（非造影スキャン）を実行する機能と、患者Ｏの所要部位について造影剤の注入後のスキャン（造影スキャン）を実行する機能とを有する。

生データ収集部５２は、スキャン実行部５１によって実行される非造影スキャンによって、ビューｖ（ｖ＝１，２，…，Ｖ）毎に非造影生データを収集する機能と、スキャン実行部５１によって実行される造影スキャンによって、ビューｖ毎に非造影生データを収集する機能とを有する。生データ収集部５２によって収集された非造影生データ及び非造影生データは、ＨＤＤ４３等の記憶装置に記憶される。

非造影画像再構成部５３は、生データ収集部５２によって収集された非造影生データを基に非造影投影データを生成し、ハーフ再構成処理に必要な複数ビューｖｓに相当する複数の非造影投影データを非造影投影データセットとし、非造影投影データセットを基に、非造影画像データ（非造影断面画像データ、又は非造影３次元画像データ）を生成する機能を有する。ハーフ再構成処理に必要な複数ビューｖｓは、１８０度＋αの範囲に含まれる全てのビューの集合であってもよいし、１８０度＋αの範囲に含まれる離間したビューの集合であってもよい。非造影画像再構成部５３は、複数ビューｖｓが１８０度＋αの範囲に含まれる全てのビューの集合であっても、又は、１８０度＋αの範囲に含まれる離間したビューの集合であっても、一般的な逆投影を用いて画像データを再構成する。しかし、非造影画像再構成部５３は、複数ビューｖｓが１８０度＋αの範囲に含まれる離間したビューの集合である場合、逐次近似再構成を用いて画像データを生成してもよい。逐次近似再構成は代数的な手法であり、逆投影で再構成を行なう場合と異なり、均等な間隔のビューデータがなくとも画像データを生成することができる。

非造影画像再構成部５３は、心位相ｐ（ｐ＝１，２，…，Ｐ）毎に複数の非造影画像データを生成する。非造影画像再構成部５３によって生成された非造影投影データや非造影画像データは、ＨＤＤ４３等の記憶装置に記憶される。

非造影画像抽出部５４は、非造影画像再構成部５３によって生成された、複数の心位相１〜Ｐに相当する複数の非造影画像データの中から、心位相β（β＝１，２，…，Ｐ）の非造影画像データを抽出する機能を有する。例えば、非造影画像抽出部５４は、入力装置４４を介して入力される入力情報を基に、心位相βの非造影画像データを抽出する。

なお、非造影画像再構成部５３は、生データ収集部５２によって収集される非造影生データに基づくモーションマップから検出される動きの小さい非造影投影データセットを基に、非造影画像データのみを再構成してもよい。その場合、非造影画像抽出部５４は不要となる。

領域抽出部５５は、非造影画像抽出部５４によって抽出された心位相βの非造影画像データを基に、特定領域、例えば高吸収体（石灰化領域及びステント等）や病変部位等を抽出する機能を有する。領域抽出部５５は、心位相βの非造影画像データの閾値処理を基に特定領域を抽出してもよいし、入力装置４４を介して入力される入力情報を基に、特定領域を抽出してもよい。

基準生データ設定部５６は、領域抽出部５５によって抽出された特定領域のみの画像データを展開した複数ビューｖｓに相当する複数の生データ（又は投影データ）を、基準生データセットとして設定する機能を有する。以下、ハーフ再構成処理に必要な複数ビューｖｓに相当する基準生データセットをＳＲｓ［ｖｓ］と表現し、基準生データセットＳＲｓ［ｖｓ］を構成するビューｖの基準生データをＳＲ［ｖ］と表現するものとする。

心位相決定部５７は、基準生データ設定部５６によって設定された基準生データセットＳＲｓ［ｖｓ］の特定領域と、生データ収集部５２によって収集された造影生データの特定領域とを比較することで、造影生データの複数ビューｖｓ分の集合としての造影生データセットが基準生データセットＳＲｓ［ｖｓ］に最も類似するときの心位相γ（γ＝１，２，…，Ｐ）を決定する機能を有する。以下、ハーフ再構成処理に必要な複数ビューｖｓに相当する造影生データセットをＣＲｓ［ｖｓ］と表現し、造影生データセットＣＲｓ［ｖｓ］を構成するビューｖ及び心位相ｐの情報をもつ造影生データをＣＲ［ｖ，ｐ］と表現するものとする。

例えば、心位相決定部５７は、基準生データセットＳＲｓ［ｖｓ］の特定領域と、複数の造影生データＣＲ［１，１］〜ＣＲ［Ｖ，Ｐ］の各特定領域とを同一ビューｖ（又は対向するビュー）同士でパターンマッチング処理を行なう（図３及び図４を用いて説明）ことで、心位相γを決定する。なお、基準生データセットＳＲｓ［ｖｓ］の特定領域と複数の造影生データＣＲ［１，１］〜ＣＲ［Ｖ，Ｐ］の各特定領域とを比較する際、ハーフ再構成処理に必要な全てのビューｖｓについて同一ビューｖ（又は対向するビュー）同士を比較してもよいし、全てのビューｖｓのうち一部のビューについて同一ビューｖ（又は対向するビュー）同士を比較してもよい。

また、例えば、心位相決定部５７は、基準生データセットＳＲｓ［ｖｓ］に基づく特定領域のサイノグラムと、複数の造影生データＣＲ［１，１］〜ＣＲ［Ｖ，Ｐ］に基づく特定領域のサイノグラムとのパターンマッチング処理を行なう（図５を用いて説明）ことで、心位相γを決定する。

図３は、Ｘ線検出器２３上に配置される生データを用いたパターンマッチング処理を説明するための図である。

図３は、生データを、マトリクス状のＸ線検出素子を有するＸ線検出器２３上に配置した模式図である。図３の左列は、基準生データセットＳＲｓ［ｖｓ］を構成するビュー１（ｖ＝１）の基準生データＳＲ［１］を示す。図３の右列は、心位相ｐが異なる、ビュー１（又はビュー１に対向するビュー）の造影生データＣＲ［１，１］〜ＣＲ［１，Ｐ］を示す。

心位相決定部５７は、図３の左列の基準生データＳＲ［１］の特定領域をテンプレートパターンとして、図３の右列の複数の造影生データＣＲ［１，１］〜ＣＲ［１，Ｐ］のテンプレートパターンとの一致度を評価する。図３に示す例では、造影生データ［１，３］の一致度が最も高い。

また、図示しないが、ビュー２，３，…の場合についてもビュー１の場合と同様にパターンマッチング処理を行なう。パターンマッチング処理は、一般的に用いられる残差マッチングや、有村らによる相関値を用いる方法を使ってもよい（日本放射線技術学会誌 第５８巻 第８号 １０４７項）。

図４は、生データの画像を用いて生データのパターンマッチング処理を説明するための図である。

図４は、生データの画像を示す図である。図４の左列は、基準生データセットＳＲｓ［ｖｓ］を構成するビュー２（ｖ＝２）の基準生データＳＲ［２］の画像を示す。図４の右列は、心位相ｐが異なる、ビュー２（又はビュー２に対向するビュー）の造影生データＣＲ［２，１］〜ＣＲ［２，Ｐ］の画像を示す。

心位相決定部５７は、図４の左列の基準生データの画像中の特定領域をテンプレートパターンとして、図４の右列に示す複数の造影生データＣＲ［２，１］〜ＣＲ［２，Ｐ］のテンプレートパターンとの一致度を評価する。図４に示す例では、造影生データ［２，３］を一致度が最も高い。

図５は、生データに基づく石灰化領域のサイノグラムの比較処理を説明するための図である。

図５は、生データに基づく特定領域、例えば、石灰化領域のサイノグラムを示す図である。図５の左列は、基準生データセットＳＲｓ［ｖｓ］に基づく石灰化領域のサイノグラムを示す。図５の右列は、複数の造影生データＣＲ［１，１］〜ＣＲ［Ｖ，Ｐ］に基づく石灰化領域のサイノグラムを示す。

心位相決定部５７は、図５の左列の基準生データセットＳＲｓ［ｖｓ］の石灰化領域のサイノグラムをテンプレートパターンとし、図５の右列に示す複数の造影生データＣＲＣＲ［１，１］〜ＣＲ［Ｖ，Ｐ］に基づく石灰化領域のサイノグラムから、テンプレートパターンとの一致度が最も高いパターンを有する部分を決定する。なお、類似する石灰化領域のパターンの抽出を容易にするために、領域抽出部５５によって抽出された石灰化領域の平均ＣＴ値を閾値として予め算出しておき、心位相決定部５７は、閾値を超える石灰化領域のサイノグラムを生成することが望ましい。

また、心位相決定部５７は、両サイノグラムの振幅や振動数等を基に、心位相γを決定してもよい。基準生データセットＳＲｓ［ｖｓ］の特定領域のサイノグラムの振幅・振動数との一致度が低いということは、造影画像データ上の特定領域が非造影画像データ上の特定領域から離れていることと同義といえるので、サブトラクション処理には適しない。また別の方法として、心位相決定部５７は、Ｓｉｎ関数を近似して残差二乗和を算出してもよい。この場合、基準生データセットＳＲｓ［ｖｓ］に基づく特定領域のサイノグラムと、複数の造影生データＣＲ［１，１］〜ＣＲ［Ｖ，Ｐ］に基づく特定領域のサイノグラムとの位相差を揃えるために、心位相決定部５７は、同一ビューｖ（又は対向するビュー）同士を比較するだけでなく、心位相ｐをずらして比較する場合もある。

造影画像再構成部５８は、心位相決定部５７によって決定された心位相γの造影生データセットＣＲｓ［ｖｓ］を生データ収集部５２から取得し、造影生データセットＣＲｓ［ｖｓ］を基に造影投影データセットを生成する機能と、造影投影データセットを基に、心位相γの造影画像データ（造影断面画像データ、又は造影３次元画像データ）を生成する機能とを有する。なお、非造影画像再構成部５３における説明と同様に、造影画像再構成部５８は、造影生データセットＣＲｓ［ｖｓ］の複数ビューｖｓが１８０度＋αの範囲に含まれる離間したビューの集合である場合は、逐次近似再構成を行なってもよい。

また、造影画像再構成部５８で取得される造影生データセットＣＲｓ［ｖｓ］の全体としては基準生データセットＳＲｓ［ｖｓ］と最も類似していても、個々のビューの造影生データの中には、一致度が高い造影生データや、一致度が低い造影生データが混在する。よって、造影画像再構成部５８は、造影生データセットＣＲｓ［ｖｓ］の中の一致度が高い造影生データＣＲ［ｖ，ｐ］のみを用いて逐次近似再構成を行なうこともできる。

差分画像生成部５９は、非造影画像抽出部５４によって抽出された心位相βの非造影画像データと、造影画像再構成部５８によって生成された心位相γの造影画像データとを位置合わせしてサブトラクション処理を行なって、差分画像データを生成する機能を有する。差分画像生成部５９によって生成された差分画像データは、ＨＤＤ４３等の記憶装置に記憶される。また、差分画像生成部５９によって生成された差分画像データは、表示装置４５を介して表示される。

なお、画像処理装置１２は、上述のとおり、非造影画像データ及び造影画像データを生成できるＸ線ＣＴ装置１に適用可能であるが、その場合に限定されない。画像処理装置１２は、非造影画像データ及び造影画像データを生成できるＭＲＩ（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ）装置にも適用できる。

続いて、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１の動作について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、Ｘ線ＣＴ装置１は、コントローラ３２を介してスキャナ装置１１の動作を制御して、患者Ｏの所要部位、例えば冠動脈について非造影スキャンを実行し、ビューｖ毎に非造影生データを収集する（ステップＳＴ１）。Ｘ線ＣＴ装置１は、患者Ｏの所要部位について造影スキャンを実行し、ビューｖ毎に造影生データを収集する（ステップＳＴ２）。

Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ１によって収集された非造影生データを基に非造影投影データを生成し、ハーフ再構成処理に必要な複数ビューｖｓに相当する複数の非造影投影データを非造影投影データセットとし、非造影投影データセットを基に、非造影画像データ（非造影断面画像データ、又は非造影３次元画像データ）を生成する（ステップＳＴ３）。ステップＳＴ３は、心位相ｐ毎に複数の非造影画像データを生成する。Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ３によって生成された、複数の心位相１〜Ｐに相当する複数の非造影画像データの中から、心位相βの非造影画像データを抽出する機能を有する（ステップＳＴ４）。

Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ４によって抽出された心位相βの非造影画像データを基に、特定領域、例えば高吸収体（石灰化領域及びステント等）を抽出する（ステップＳＴ５）。Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ５によって抽出された特定領域のみの画像データを展開した複数ビューｖｓに相当する複数の生データ（又は投影データ）を、基準生データセットとして設定する（ステップＳＴ６）。

Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ６によって設定された基準生データセットＳＲｓ［ｖｓ］の特定領域と、ステップＳＴ２によって収集された造影生データの特定領域とを比較することで、造影生データの複数ビューｖｓ分の集合としての造影生データセットが基準生データセットＳＲｓ［ｖｓ］に最も類似する心位相γを決定する（ステップＳＴ７）。

Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ７によって決定された心位相γの造影生データセットＣＲｓ［ｖｓ］を取得し、造影生データセットＣＲｓ［ｖｓ］を基に造影投影データセットを生成する。また、Ｘ線ＣＴ装置１は、造影投影データセットを基に、心位相γの造影画像データ（造影断面画像データ、又は造影３次元画像データ）を生成する（ステップＳＴ８）。

Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ４によって抽出された心位相βの非造影画像データと、ステップＳＴ８によって生成された心位相γの造影画像データとを位置合わせしてサブトラクション処理を行なって、差分画像データを生成する（ステップＳＴ９）。ステップＳＴ９によって生成された差分画像データは、ＨＤＤ４３等の記憶装置に記憶される。また、ステップＳＴ９によって生成された差分画像データは、表示装置４５を介して表示される（ステップＳＴ１０）。

なお、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１では、サブトラクション処理の対象を非造影画像データと造影画像データとして説明したが、その場合に限定されるものではない。例えば、サブトラクション処理の対象を、経過観察における術前画像と術後画像とすることもできる。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置１によると、サブトラクション処理の対象の生データセットを適切な心位相で抽出して再構成することができるので、従来技術のような再構成処理の繰り返しを回避でき、操作者及び装置の作業効率を向上させることができる。

１ Ｘ線ＣＴ装置
１１ スキャナ装置
１２ 画像処理装置
２９ インジェクタ
３２ コントローラ
４１ ＣＰＵ
４２ メモリ
４３ ＨＤＤ
５１ スキャン実行部
５２ 生データ収集部
５３ 非造影画像再構成部
５４ 非造影画像抽出部
５５ 領域抽出部
５６ 基準生データ設定部
５７ 心位相決定部
５８ 造影画像再構成部
５９ 差分画像生成部

Claims (13)

1. 被検体の撮像によって収集されたビュー毎の第１生データと、前記被検体の撮像によって収集された前記ビュー毎の第２生データとを記憶する記憶手段と、
   １つの画像データを生成するための複数ビューに相当する複数の前記第１生データを第１生データセットとし、前記第１生データセットを基に第１画像データを生成する第１画像再構成手段と、
   前記第１画像データを基に特定領域を抽出する領域抽出手段と、
   前記特定領域の画像データを展開した前記複数ビューに相当する複数の生データを、基準生データセットとして設定する基準生データ設定手段と、
   前記基準生データセットの前記特定領域と、複数の前記第２生データの前記特定領域とを比較することで、前記第２生データの前記複数ビュー分の集合としての第２生データセットが前記基準生データセットに類似するときの心位相を決定する心位相決定手段と、
   前記決定された心位相の第２生データセットを基に第２画像データを生成する第２画像再構成手段と、
   前記第１画像データと前記第２画像データとを基にサブトラクション処理を行なって、差分画像データを生成する差分画像生成手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記第１生データを、被検体への造影剤の注入前のスキャンによって収集されたビュー毎の非造影生データとし、前記第２生データを、前記造影剤の注入後のスキャンによって収集された前記ビュー毎の造影生データとすることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記領域抽出手段は、前記非造影画像データを基に前記特定領域としての石灰化領域又はステントを抽出することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記第１画像再構成手段は、複数の心位相に相当する複数の第１生データセットを基に複数の第１画像データを生成し、
   前記領域抽出手段は、前記複数の第１画像データから抽出された第１画像データを基に前記特定領域を抽出することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の画像処理装置。
5. 前記第１画像再構成手段は、前記第１生データを基に動き量が最小の心位相を検出し、前記最小の心位相の第１生データセットを基に前記第１画像データを生成することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の画像処理装置。
6. 前記心位相決定手段は、前記基準データセットと複数の前記第２生データとを同一ビュー同士又は対向するビュー同士で比較して前記ビュー毎に前記特定領域のパターンマッチング処理を行なうことで、前記基準データセットに類似するときの心位相を決定することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の画像処理装置。
7. 前記心位相決定手段は、前記基準データセットと複数の前記第２生データとを同一ビュー同士又は対向するビュー同士で比較する際、前記複数ビューのうち一部のビューについてのみ比較することを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記心位相決定手段は、前記基準データセットに基づく前記特定領域のサイノグラムと、複数の前記第２生データに基づく前記特定領域のサイノグラムとを比較してパターンマッチング処理を行なうことで、前記基準データセットに類似する心位相を決定することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の画像処理装置。
9. 前記第２画像再構成手段は、前記抽出された第２生データセットを構成する前記ビュー毎の第２生データ全体を用いて、前記第２画像データを生成することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の画像処理装置。
10. 前記第２画像再構成手段は、前記抽出された第２生データセットを構成する前記ビュー毎の第２データの一部を用いて、前記第２画像データを生成することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の画像処理装置。
11. 前記第２画像再構成手段は、前記ビュー毎の第２データの一部を用いて逐次近似再構成を行なうことで、前記第２画像データを生成することを特徴とする請求項１０に記載の画像処理装置。
12. 被検体の撮像によって収集されたビュー毎の第１生データと、前記被検体の撮像によって収集された前記ビュー毎の第２生データとを記憶する記憶手段と、
    １つの画像データを生成するための複数ビューに相当する複数の前記第１生データを第１生データセットとし、前記第１生データセットを基に第１画像データを生成する第１画像再構成手段と、
    前記第１画像データを基に特定領域を抽出する領域抽出手段と、
    前記特定領域の画像データを展開した前記複数ビューに相当する複数の生データを、基準生データセットとして設定する基準生データ設定手段と、
    前記基準生データセットの前記特定領域と、複数の前記第２生データの前記特定領域とを比較することで、前記第２生データの前記複数ビュー分の集合としての第２生データセットが前記基準生データセットに類似するときの心位相を決定する心位相決定手段と、
    前記決定された心位相の第２生データセットを基に第２画像データを生成する第２画像再構成手段と、
    前記第１画像データと前記第２画像データとを基にサブトラクション処理を行なって、差分画像データを生成する差分画像生成手段と、
    を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
13. 被検体の撮像によって収集されたビュー毎の第１生データと、前記被検体の撮像によって収集された前記ビュー毎の第２生データとを記憶するステップと、
    １つの画像データを生成するための複数ビューに相当する複数の前記第１生データを第１生データセットとし、前記第１生データセットを基に第１画像データを生成するステップと、
    前記第１画像データを基に特定領域を抽出するステップと、
    前記特定領域の画像データを展開した前記複数ビューに相当する複数の生データを、基準生データセットとして設定するステップと、
    前記基準生データセットの前記特定領域と、複数の前記第２生データの前記特定領域とを比較することで、前記第２生データの前記複数ビュー分の集合としての第２生データセットが前記基準生データセットに類似するときの心位相を決定するステップと、
    前記決定された心位相の第２生データセットを基に第２画像データを生成するステップと、
    前記第１画像データと前記第２画像データとを基にサブトラクション処理を行なって、差分画像データを生成するステップと、
    を有することを特徴とする画像処理方法。