JP6392040B2 - 画像処理装置、及び、ｘ線診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、画像処理装置、及び、Ｘ線診断装置に関する。

患者の体内の血流情報を得る手法として、造影剤及びＸ線診断装置を用いた透視が知られている（例えば、特許文献１参照）。透視では例えば、造影剤投与の前後において被検体の同一領域をＸ線診断装置により時系列的に撮像することでＤＳＡ(Digital Subtraction Angiography)画像が得られる。具体的には、造影剤投与後の各時相の画像から造影剤投与前の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。

特許第５１４０３０９号公報

しかしながら、造影剤が注入される血管には常に血液が流れているため、造影剤の流入は一時的である。このため、術者は、ＤＳＡ画像の直近数フレームの染まり具合を残像として頭の中でイメージしつつ、ＤＳＡ画像の最新フレームの染まり具合と残像とを対比しながら、血管の走行領域及び分岐点を確認していた。より長い時間に亘って造影剤を多く注入すれば、血管の走行領域及び分岐点をより長時間に亘って視認できるが、それでは患者への負担が大きくなってしまう。

従って、（造影剤の量に拘らずに）血管の走行領域及び分岐点を従来よりも良好に観察可能にする新たな技術が要望されていた。

本発明の一実施形態に係る画像処理装置は、パラメータ値取得部と、パラメータ画像生成部とを有する。
パラメータ値取得部は、同一の被検体に対する時系列的なＤＳＡ画像の画像データを順次取得し、順次取得した複数のＤＳＡ画像の画像データにおける、被検体の同一領域に対応する画素毎の画素値の時間変化に基づいて、画素毎にパラメータ値を取得する。
パラメータ画像生成部は、最新時相の前記ＤＳＡ画像の画像データを取得する都度、パラメータ値に応じた色が被検体の同一領域に対応する画素毎に割り当てられるようにパラメータ画像の画像データを順次生成する。

本発明の第１の実施形態におけるＸ線診断装置１０の構成の一例を示すブロック図。 パラメータ画像の生成過程におけるパラメータ値の取得方法の一例として、造影剤濃度の時間変化の算出方法を示す模式図。 ＴＴＡをパラメータとしたパラメータ画像の生成方法の一例を示す模式図。 互いに同じ時相に対応するＤＳＡ画像と、パラメータ画像との重み付け平均により生成される合成画像の一例を示す模式図。 ポストプロセスとして、ユーザの操作に従って合成画像を表示する方法の一例を示す模式図。 第１の実施形態のＸ線診断装置によりリアルタイムで実行される透視に追従して合成画像が更新表示される場合の動作の一例を示すフローチャート。 第２の実施形態において、選択された時相のＤＳＡ画像と、最新時相に対応するパラメータ画像との合成により生成される最新時相の合成画像の一例を示す模式図。 第２の実施形態のＸ線診断装置によりリアルタイムで実行される透視に追従して合成画像が更新表示される場合の動作の一例を示すフローチャート。 第３の実施形態において、リアルタイムで実行される透視に追従して合成画像が更新表示される場合のＸ線診断装置の動作の一例を示すフローチャート。 第４の実施形態において、全時相のＤＳＡ画像から得られる統一的なパラメータ画像と、ある時相γでのＤＳＡ画像との重み付け平均により生成される時相γの合成画像の一例を示す模式図。 第５の実施形態において、区間の選択、及び、造影剤濃度の時間変化に基づくパラメータ値の決定方法の一例を示す模式図。 第５の実施形態において、リアルタイムで実行される透視に追従して合成画像が更新表示される場合のＸ線診断装置の動作の一例を示すフローチャート。 第６の実施形態において、１回目の透視で保存されるパラメータ画像と、２回目の透視の最新のＸ線画像との合成により生成される合成画像の一例を示す模式図。 第６の実施形態のＸ線診断装置によりリアルタイムで実行される透視に追従して合成画像が更新表示される場合の動作の一例を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態におけるＸ線診断装置１０の構成の一例を示すブロック図である。後述の第２〜第６の実施形態においても、Ｘ線診断装置１０のハードウェア上の構成は、第１の実施形態と共通である。ここでは一例として、Ｘ線診断装置１０の構成要素を、寝台装置２０、Ｘ線発生／検出系(X-ray generating and detecting system)３０と、計算機系(computing system)４０の３つに分けて説明する。

第１に、寝台装置２０は、支持台２１と、天板２２と、支持台２１内に配置される天板移動機構２３とを有する。天板２２上には、被検体Ｐが載置される。ここでは一例として、被検体Ｐにはガイドワイヤ操作装置２００がセットされているが、これについては第６の実施形態で説明する。

支持台２１は、天板２２を水平方向（装置座標系のＺ軸方向）に移動可能に支持する。天板移動機構２３は、後述の計算機系４０のシステム制御部４２ａの制御の下、天板２２を装置座標系のＺ軸方向に移動させることで、後述のＸ線検出器３６と絞り装置３５との間に被検体Ｐの撮像領域を配置させる。

ここでは一例として、上記装置座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を以下のように定義する。まず、鉛直方向をＹ軸方向とし、天板２２は、その上面の法線方向がＹ軸方向となるように配置される。天板２２の水平移動方向をＺ軸方向とし、天板２２は、その長さ方向がＺ軸方向となるように配置される。Ｘ軸方向は、これらＹ軸方向、Ｚ軸方向に直交する方向である。

第２に、Ｘ線発生／検出系３０は、高電圧発生器３１と、Ｃアーム動作機構３２と、Ｃアーム３３と、Ｘ線管３４と、絞り装置３５と、Ｘ線検出器３６とを有する。

Ｃアーム３３は、Ｘ線管３４、絞り装置３５、Ｘ線検出器３６を保持するアームである。Ｃアーム３３によって、Ｘ線管３４及び絞り装置３５と、Ｘ線検出器３６とは、被検体Ｐを挟んで互いに対向するように配置される。

Ｃアーム動作機構３２は、システム制御部４２ａの制御の下、撮像領域に応じてＣアーム３３を回転及び移動させる。
高電圧発生器３１は、高電圧を発生して、発生した高電圧をＸ線管３４に供給する。
Ｘ線管３４は、高電圧発生器３１から供給される高電圧を用いてＸ線を発生する。

絞り装置３５は、例えば複数の絞り羽根をスライドさせることでＸ線が被検体Ｐの撮像領域に対して選択的に照射されるように絞り込み、絞り羽根の開度を調整することでＸ線照射範囲を制御する。

Ｘ線検出器３６は、例えばマトリクス状に配列された多数のＸ線検出素子（図示せず）によって、被検体Ｐを透過したＸ線を電気信号に変換して蓄積し、蓄積した電気信号を後述の投影データ生成部４２ｂに入力する。

第３に、計算機系４０は、撮像制御装置４２と、記憶装置４４と、画像処理装置４６と、モニタ４７と、入力装置４８とを有する。

撮像制御装置４２は、Ｘ線診断装置１０の撮像動作を制御するものである。撮像制御装置４２は、システム制御部４２ａと、投影データ生成部４２ｂと、ＤＳＡ画像生成部４２ｃと、これらを互いに接続する通信配線としてのシステムバスＳＢとを有する。

システム制御部４２ａは、撮像条件の設定、撮像動作、表示処理においてＸ線診断装置１０全体を制御する。
投影データ生成部４２ｂは、被検体Ｐを透過したＸ線からＸ線検出器３６によって変換された電気信号を用いてＸ線画像の投影データを生成する。投影データ生成部４２ｂは、生成した投影データを記憶装置４４に保存する。

ＤＳＡ画像生成部４２ｃは、造影剤投与前のＸ線画像の投影データ（マスク画像の画像データ）と、造影剤投与後の各時相のＸ線画像の投影データとを記憶装置４４から取得し、両者の差分を算出することで、各時相に対応するＤＳＡ画像の画像データを生成する。ＤＳＡ画像生成部４２ｃは、ＤＳＡ画像の画像データを記憶装置４４に保存する。

モニタ４７は、画像表示や、撮像条件の設定画面の表示、画像処理条件の設定画面の表示等を実行する。ここでの「画像表示」とは、上記Ｘ線画像や、ＤＳＡ画像や、後述のパラメータ画像や、これらの合成画像の表示である。

入力装置４８は、ユーザが撮像条件や画像処理条件等の各種コマンドを入力するためのキーボード、マウスＭＳ（後述の図５参照）、操作ボタンなどを有し、入力された内容をシステム制御部４２ａ及び画像処理装置４６に転送する。

画像処理装置４６は、パラメータ値取得部４６ａと、パラメータ画像生成部４６ｂと、合成画像生成部４６ｃと、表示制御部４６ｄと、これらを互いに接続する通信配線としてのシステムバスＳＢとを有する。

パラメータ値取得部４６ａは、造影剤投与の前後の同一被検体に対する撮像（透視）により得られた時系列的な複数のＤＳＡ画像の画像データを記憶装置４４から取得する。

また、パラメータ値取得部４６ａは、各ＤＳＡ画像の画像データにおける、被検体の同一領域に対応する画素毎の画素値の時間変化に基づいて、パラメトリックイメージング用のパラメータ値を画素毎に取得する（後述の図２参照）。

上記パラメトリックイメージング(Parametric Imaging)とは、例えば、単数又は複数のパラメータをカラー又はグレースケールで画像化する処理である。パラメトリックイメージングは、広義には、投影データ生成部４２ｂにより生成されるＸ線画像の投影データも含む。Ｘ線画像の投影データの場合、各画素の画素値は、パラメータとしてのＸ線透過率の値を示すからである。

パラメトリックイメージングは、狭義には、Ｘ線画像の投影データを元にして、Ｘ線透過率以外のパラメータの値を画素毎に算出し、カラー画像にすることである。本実施形態では、狭義のパラメトリックイメージングについて説明する。また、以下の説明では、狭義のパラメトリックイメージングにより生成される画像を「パラメータ画像」と称する。

パラメータ画像生成部４６ｂは、パラメータ値に応じた有彩色が被検体Ｐの同一領域に対応する画素毎に割り当てられように、パラメータ画像の画像データを生成する。パラメータ画像の画像データは、各画素が例えば赤、緑、青の３原色に対してそれぞれ画素値を有する画像データである。ここでは一例として、一連の時系列的なＤＳＡ画像のセットに対して、一のパラメトリック画像の画像データが生成されるものとする。

合成画像生成部４６ｃは、ＤＳＡ画像とパラメータ画像との合成画像を示す合成画像データを生成する。
表示制御部４６ｄは、モニタ４７に合成画像を表示させる。

Ｘ線診断装置１０の主な特徴は画像処理装置４６の機能にあるため、以下、画像処理装置４６の詳細機能の説明に先立って、ＤＳＡ画像やパラメータ画像の生成方法について説明する。

図２は、パラメータ画像の生成過程におけるパラメータ値の取得方法の一例として、造影剤濃度の時間変化の算出方法を示す模式図である。図２の上段は、各時相のＤＳＡ画像を示し、図２の中段は、一画素に着目した造影剤濃度の時間変化の一例を示す。図２の下段は、一画素に着目した造影剤濃度の時間変化の別の例を示す。
１つの造影剤濃度の時間変化曲線にパラメータを多数挿入すると煩雑となるので、各パラメータの説明の便宜上、時間変化曲線を２つ示したものである。

例えば、Ｘ線診断装置１０の撮像により、同一の被検体Ｐの同一の撮像領域に対して、造影剤投与前の時刻ｔ＝０、造影剤投与後の時刻ｔ＝１，２，３，４，５で順に６のＸ線画像の投影データが投影データ生成部４２ｂにより生成される場合を考える。この場合、造影剤投与後の各Ｘ線画像から、ｔ＝０のＸ線画像（マスク画像）をそれぞれ差し引くことで、ｔ＝１，２，３，４，５にそれぞれ対応する５コマのＤＳＡ画像（差分画像）の画像データが得られる（図２の上段参照）。

なお、図２の上段では、ｔ＝１を時相１(Time Phase 1)、ｔ＝２を時相２(Time Phase 2)としている（以下同様）。また、例えば複数の血管が交差している領域では、造影剤の注入は１回でも、図２の中段のように、造影剤濃度の複数の極大値が観察される場合もある。

ここで、パラメータ値取得部４６ａは、５コマのＤＳＡ画像を通して、同位置の画素毎に画素値の時相変化（ｔ＝１〜５まで）を算出することで、画素毎の造影剤濃度の時間変化を算出する。図２の中段は、各ＤＳＡ画像（この例では、画素数５×５）の左下の一画素に着目した造影剤濃度の時間変化の一例であり、その縦軸は造影剤濃度(Intensity of Contrast Medium)を示し、その横軸は時相（経過時刻ｔ）を示す（図２の下段も同様である）。

より詳細には、造影剤は、Ｘ線吸収率が体組織よりも高いので、造影剤濃度が高い位置に対応するＸ線検出素子の受線量は少なく、造影剤はＸ線画像において周囲よりも暗く投影される。ＤＳＡ画像の各画素値は、（造影剤投与前の）マスク画像における同位置の画素値との差分であるから、同位置の一画素に着目し、この画素の画素値の時相変化に符号反転等の適切な処理を施せば、造影剤濃度の時間変化と等価になる。

パラメータ画像に用いられるパラメータとしては、図２の中段に示すＴＴＰ(Time To Peak)、ＰＨ(Peak Height)、ＴＴＡ(Time To Arrival)や、図２の中段の斜線領域の面積に相当するＡＵＣ(Area Under Curve)や、図２の下段に示すＷＩＤＴＨ，ＴＴＦＭ(Time To First Moment)等がある。

ＴＴＰは、どの時相で造影剤濃度がピークに達するかを示す。
ＰＨは、造影剤濃度のピーク値を示す。
ＡＵＣは、ＤＳＡ画像の最初の時相から最後の時相までの造影剤濃度の時間積分値を示す。
ＴＴＡは、造影剤濃度の時間変化曲線において、造影剤濃度が閾値ＴＨを最初に超えた時相（時刻）である。
ＷＩＤＴＨは、造影剤濃度が閾値ＴＨを超えている期間（時間幅）である。
ＴＴＦＭは、ＴＴＡのタイミング（造影剤濃度が閾値ＴＨを最初に超えるタイミング）から、造影剤濃度の時間積分値に対する重心(CENTER OF MASS)までの期間（時間幅）である。

ここで、リアルタイムで透視を実行しながらＤＳＡ画像、パラメータ画像及び合成画像を順次生成して更新表示する場合、透視の終了前の途中の時相においても、画素の色を決定可能なパラメータが望ましい。

そのようなパラメータとしては、上記ＴＴＡや、Wash-in、Wash-out等がある。Wash-inは、造影剤濃度の時間変化曲線において、傾き（時間微分値）が正の所定値に達する最初の時相（時刻）である。Wash-outは、造影剤濃度の時間変化曲線において、傾き（時間微分値）が負の所定値に達する最初の時相（時刻）である。或いは、ＡＵＣが所定の面積を超える時相も、透視終了前の途中の時相で画素の色を決定可能なパラメータである。

ここでは一例として、パラメータ値取得部４６ａは、造影剤濃度の時間変化に基づいて、各画素に対してＴＴＡをパラメータ値として取得する。但し、パラメータ画像のパラメータとしては、ＴＴＰ、ＰＨ、ＡＵＣ、Wash-in、Wash-out等の上述のパラメータや、他のパラメータを使ってもよい。

例えばＴＴＰの場合、厳密には、透視が終了しないとピークの時相を決定できない。最後の時相でピーク濃度となる場合もあり得るからである。一方、造影剤投与後の全時相のＸ線画像の撮像が終了後の処理であるポストプロセスの場合、ＴＴＰの値は問題なく定められる。そこで、リアルタイムで透視を実行しながらの画像表示の場合、例えば造影剤濃度の時間変化曲線における現時点までの範囲でのピークの時相に基づいてＴＴＰを定めてもよい。

図３は、ＴＴＡをパラメータとしたパラメータ画像の生成方法の一例を示す模式図である。図３の上段は、例えば画素数５×５として、ＤＳＡ画像の複数コマを通して同位置となる画素毎に算出されたＴＴＡの値の一例を示す。

図３の中段は、パラメータ画像生成部４６ｂに記憶されたＴＴＡ用のカラーテーブルの一例を示す。ここでは一例として、造影剤の投与後に１００フレーム撮像する場合、即ち、１時相〜１００時相までのＤＳＡ画像が生成される場合を示す。また、ここでは一例として、パラメータ画像の生成に用いられるＤＳＡ画像の数（時相）に拘らず、カラーテーブルは統一されるものとする。

より詳細には、第１の実施形態では、例えばリアルタイムで透視を実行しながら、順次生成されるＤＳＡ画像を取得しつつ、最新の時相のＤＳＡ画像と、最新のパラメータ画像との合成画像を更新表示する場合を考える。

即ち、造影剤投与後において、第３時相のＸ線画像の撮像直後では、第１時相〜第３時相までの３つのＤＳＡ画像と、図３の中段に示す統一的なカラーテーブルとに基づいて、第３時相に対応するパラメータ画像が生成される。そして、第３時相のＤＳＡ画像と、第３時相に対応するパラメータ画像との合成画像が表示制御部４６ｄに表示される。

その後、第４時相のＸ線画像の撮像直後では、第１〜第４時相までの４つのＤＳＡ画像と、統一的なカラーテーブルとに基づいて、第４時相に対応するパラメータ画像が生成され、第４時相のＤＳＡ画像と、第４時相に対応するパラメータ画像との合成画像が表示される。以下、同様である。

このように、最新時相のＤＳＡ画像及び最新時相に対応するパラメータ画像の生成と、これら２画像の合成画像の生成及び表示がリアルタイムで順次繰り返される。
但し、本実施形態はリアルタイムで透視を実行しながらの画像表示処理に限定されるものではない。造影剤投与後の全時相のＸ線画像の撮像が終了後の処理（ポストプロセス）であってもよい。

なお、撮像時間及びフレーム数は、通常、透視の開始前に決定されるので、パラメータ画像生成部４６ｂがフレーム数に応じてカラーテーブルを決定すればよい。カラーテーブルを統一する理由は、パラメータ値のみによって各画素に色を割り当てないと、却って分かりづらいからである。例えばある位置の１画素に関して、ＴＴＡのパラメータ値は、造影剤濃度が閾値を超える最初の時相以降では同じとなるのに、その後も時相毎に違う色が割り当てられると、却って分かりにくいからである。

従って、更新表示であるものの、例えば全画素について最終時相の前にＴＴＡが表れれば、最後の時相に対応するパラメータ画像と、最後から２番目の時相に対応するパラメータ画像は同じになる。

図３では一例として、ＴＴＡの値が小さい順に、赤色(RED)、黄色(YELLOW)、緑色(GREEN)、青色(BLUE)、紫色(PURPLE)が割り当てられる。カラーの割り当て方法は任意であるが、有彩色が含まれるように割り当てることが望ましい。グレーススケール表示では、血管部分を周囲から識別しづらいからである。

ここでは便宜上、グレースケールの横方向のバーでカラーテーブルを示すが、実際には有彩色によるカラーバーとしてカラーテーブルを記憶してもよい。或いは、パラメータ画像生成部４６ｂは、所定のビット数表示における赤、緑、青の３原色の各値のセットが各々のＴＴＡの値に対して示されるテーブルデータとして、カラーテーブルを記憶してもよい。

図３の下段は、図３の上段の各画素のＴＴＡの値と、図３の中段のカラーテーブルとに従って規定される各画素の色を示す。即ち、各画素の色を図３下段に示すカラーで表示したものがＴＴＡのパラメータ画像である。

次に、ＤＳＡ画像とパラメータ画像との合成画像の生成方法について説明する。
ＤＳＡ画像は白黒の濃淡画像であり、パラメータ画像は、（ＤＳＡ画像の画素値に基づく）有彩色によるカラー画像である。ここで、パラメータ画像は、複数の時相のＤＳＡ画像に基づいて生成される以上、パラメータ画像とＤＳＡ画像は、被検体の同一領域を示す同サイズの画像である。従って、合成に際しては、例えば両画像の４角を一致させるように位置合わせすればよく、位置ズレの問題は生じない。

ここで、合成とは、複数の画像の情報がそれぞれ含まれるように、１画像を生成する意味であり、少なくとも両画像の平均や、挿入（以下の第３の例参照）を含む上位概念であるものとする。合成方法としては、例えば、以下の手法が挙げられる。

第１に、ＤＳＡ画像とパラメータ画像の単純平均を合成画像とする方法である。例えば、各画素の画素値を赤、緑、青の３原色により０〜２５５の２５６段階の輝度レベルで表す場合を考える。一例として、第α時相に対応するパラメータ画像の左下の角の画素βの画素値を、赤色に相当する(255, 0, 0)とする。

また、一例として、第α時相のＤＳＡ画像の左下の角の画素β’の画素値を(128, 128, 128)とする。ＤＳＡ画像はグレースケールだから、赤、緑、青の各画素値が等しくなる。この場合、合成画像の左下の角の画素β”の画素値は、(192, 64, 64)となる。このような処理を全画素に対して実行することで、合成画像の画像データが得られる。

第２に、ＤＳＡ画像とパラメータ画像の重み付け平均を合成画像としてもよい。重み係数は、入力装置４８を介して自由に設定できるものとする。例えば、上記左下の角の画素β，β’間で、パラメータ画像の方が３：１で重みが大きくなるように重み付け平均をとる場合を考える。その場合、（255×3＋128×１）／(3+1)≒223であり、（0×3＋128×1）／(3+1)＝32であるから、合成画像の左下の角の画素β”の画素値は、(223, 32, 32)となる。

第３に、ＤＳＡ画像から血管領域を抽出した血管画像（血管領域以外は例えば画素値ゼロ）を生成し、パラメータ画像に血管画像を挿入することで合成画像を生成してもよい。ここでの挿入とは、両画像を位置合わせ後、血管画像において画素値がゼロではない画素（血管領域の画素）については、血管画像の画素値を用い、他の画素についてはパラメータ画像の画素値を用いることである。この場合、カラーのパラメータ画像内に白黒の血管画像が混入した合成画像となる。

ここでは一例として、第２の例の重み付け平均が合成画像として用いられるものとする。

図４は、互いに同じ時相に対応するＤＳＡ画像と、パラメータ画像との重み付け平均により生成される合成画像の一例を示す模式図である。図４の上段の左側は、時相６０のＤＳＡ画像の一例を示し、図４の上段の右側は、時相１〜時相６０の６０フレームのＤＳＡ画像に基づいて生成されたパラメータ画像(PARAMETER IMAGE)の一例を示す。図４の下段は、これら２画像の合成画像(COMPOSITE IMAGE)の一例を示す。

図４の上段、下段において、破線の楕円で囲った領域は、血流が少ない低灌流領域、即ち、病変候補領域ＬＳ１である。上記病変候補領域とは、病変領域、及び、病変領域なのか正常なのかが判定できない領域の双方を指すものとする。病変領域とは例えば、血管が細くなった狭窄領域や、血管が詰まった閉塞領域などを指す。

図４の上段の左側に示すように、ＤＳＡ画像ではグレースケールなので、病変候補領域ＬＳ１と、その周囲の正常領域との違いが分かりにくい。

図４の上段の右側のパラメータ画像は、本来は図３の中段のカラーマップに応じた有彩色によるカラー表示であるが、ここでは便宜上、例えばＴＴＡが小さい画素ほど黒色が濃くなるようにグレースケールの模式図としている。この模式図の例では、例えばＴＴＡをパラメータとするパラメータ画像において病変候補領域ＬＳ１が血管として認識できない。

上記のように病変候補領域ＬＳ１が血管として認識できなくなる理由として、例えば以下の場合がある。
第１に、病変候補領域ＬＳ１が低灌流であるため、時相６０迄では、病変候補領域ＬＳ１の各画素の造影剤濃度が閾値ＴＨを超えない場合である。
第２に、病変候補領域ＬＳ１内において時相６０迄に閾値ＴＨを超える画素があっても、透過度の値を決めるＰＨ値（被検体Ｐを透過し、Ｘ線検出器３６により検出された線量）が低いため、他のカラー領域よりも透過率が高くなる結果、色が見えなくなる場合である。パラメータ値の色表現では、透過度も含めて色が決定するからである。

図４の下段の合成画像では、グレースケールのＤＳＡ画像との平均処理により、合成画像の彩度は、パラメータ画像の彩度よりも若干下がる。それでも、正常領域の血管は、有彩色によりカラーで映る。なお、重み付け平均において、パラメータ画像の重み係数をＤＳＡ画像の重み係数よりも大きくすれば、合成画像の彩度を上げることができる。

一方、病変候補領域ＬＳ１の血管は、ＤＳＡ画像に含まれる血流情報により、合成画像ではグレースケールで反映される。図４の例では、パラメータ画像内の病変候補領域ＬＳ１の画素値はゼロであり、血管として認識されていないからである。

従って、合成画像では、病変候補領域ＬＳ１の血管は、周囲の正常領域の血管から区別し易くなる。病変候補領域ＬＳ１はほぼグレースケールで色が薄くなる一方、その周囲の正常な血管はカラーで明瞭に映るからである。

ここで、表示制御部４６ｄは、リアルタイムで順次生成される合成画像を、モニタ４７上で時系列順に（動画のように）表示させることができるが、画像表示は、自動で時系列順に表示される態様に限定されるものではない。例えばポストプロセスの場合、表示制御部４６ｄは、ユーザの操作に従って、合成画像をモニタ４７に表示させることができる。

図５は、ポストプロセスとして、ユーザの操作に従って合成画像を表示する方法の一例を示す模式図である。図５の左側において、上段は時相５の合成画像の一例であり、中段は時相３０の合成画像の一例であり、下段は時相６０の合成画像の一例である。
ここでは一例として、ポストプロセスとして、モニタ４７上には現在時相３０の合成画像が表示されているものとする。表示制御部４６ｄは、図５の右側中段に示すマウスＭＳのマウスホイールＷＨの回転に従って、モニタ４７に表示されている合成画像の時相を時系列順に進め、或いは、時系列順に戻す。

即ち、ユーザは、マウスホイールＷＨを前に回転させることで、現在表示されている時相よりも進んだ時相の合成画像の表示に切り替えることができる。その場合、時相３１、時相３２、時相３３…と順に合成画像の表示が切り替わり、ユーザがマウスホイールＷＨを止めた時点の時相で、合成画像の表示が一旦固定される。

同様に、ユーザは、マウスホイールＷＨを後ろに回転させることで、現在表示されている時相よりも過去の時相の合成画像の表示に戻すことができる。
また、表示制御部４６ｄは、合成画像に限らず、各時相のＤＳＡ画像やパラメータ画像についても、図５のようにユーザの操作に従って表示させることができる。

図６は、第１の実施形態のＸ線診断装置１０によりリアルタイムで実行される透視に追従して、合成画像が更新表示される場合の動作の一例を示すフローチャートである。以下、前述の各図を参照しながら、図６に示すフローチャートのステップ番号に従って、Ｘ線診断装置１０の動作を説明する。

［ステップＳ１］管電流、管電圧、撮像時間、造影剤投与後の撮像間隔、造影剤投与後のフレーム数などの一部の撮像条件や、合成画像の生成条件が入力装置４８を介してユーザにより入力される。上記合成画像の生成条件とは、パラメータ画像のパラメータとして何を用いるか、パラメータ画像とＤＳＡ画像との重み付け平均における重み係数などである。

システム制御部４２ａ（図１参照）は、入力された撮像条件に従って、全撮像条件を決定する。また、パラメータ値取得部４６ａは、入力された条件に従ってパラメータを決定し（この例ではＴＴＡ）、パラメータ画像生成部４６ｂは、決定されたパラメータや、フレーム数などの撮像条件に応じて、全時相に亘って統一されるカラーマップを決定する。

カラーマップに関しては、時相数やパラメータの種類に応じて多数のカラーマップを撮像前に記憶装置４４に保存しておき、これらカラーマップの中で撮像条件及び合成画像の生成条件が最も近いものをパラメータ画像生成部４６ｂが読み出す構成としてもよい。
この後、ステップＳ２に進む。

［ステップＳ２］まず、天板２２やＣアーム３３等の位置が固定されることで、被検体Ｐの撮像領域が同一領域に固定される。そして、造影剤の投与前に、被検体Ｐの撮像領域に対して、公知の動作によりＸ線画像の投影データが生成される。
具体的には、高電圧発生器３１は、システム制御部４２ａの制御に従って高電圧をＸ線管３４に供給し、Ｘ線管３４はＸ線を発生し、絞り装置３５によって被検体Ｐに対するＸ線照射範囲が制御される。

Ｘ線検出器３６は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出して電気信号に変換し、これを投影データ生成部４２ｂに入力する。投影データ生成部４２ｂは、入力された電気信号からＸ線画像の投影データを生成して、記憶装置４４に記憶させる。このようにして、造影剤投与の前において、各画素の輝度がＸ線検出器３６のＸ線検出素子（図示せず）毎の受線量に応じた輝度となるように、被検体Ｐの関心領域に対して投影データ（マスク画像の画像データ）が生成される。

なお、後述の造影剤投与後のＸ線画像は複数必要であるが、造影剤投与前のＸ線画像は１つのみでもよいし、複数画像の平均画像でもよい。
この後、ステップＳ３に進む。

［ステップＳ３］天板２２やＣアーム３３の位置は固定されたまま、不図示の造影剤投与装置の遠隔操作によって被検体Ｐに造影剤が投与された後、ステップＳ２と同一の撮像領域に対して、以下のサブフローのステップＳ３ａ〜ステップＳ３ｅに従って、造影剤投与後の透視が実行される。

ステップＳ３ａでは、上述のようにＸ線診断装置１０の各部が動作して、１のＸ線画像の投影データが生成される。即ち、最新時相のＸ線画像の投影データが生成される。なお、ここでは分かり易くするために、ステップＳ３ａ〜３ｅに分けているに過ぎない。即ち、ステップＳ３ａの撮像動作は、ステップＳ３ｂ〜Ｓ３ｄのパラメータ画像及び合成画像の生成及び表示処理の進行具合に拘らず、ステップＳ１で設定された撮像間隔に従って、ステップＳ３ｂ〜Ｓ３ｅの演算処理とは独立して実行される。
この後、ステップＳ３ｂに進む。

ステップＳ３ｂでは、ＤＳＡ画像生成部４２ｃは、ステップＳ３ａで生成される最新時相のＸ線画像の投影データと、マスク画像との差分により最新時相のＤＳＡ画像の画像データを生成し、記憶装置４４に保存する。この後、ステップＳ３ｃに進む。

ステップＳ３ｃでは、パラメータ値取得部４６ａ及び合成画像生成部４６ｃは、記憶装置４４から最新時相のＤＳＡ画像の画像データを取得する。なお、少なくとも透視が終了するまで、パラメータ値取得部４６ａ及び合成画像生成部４６ｃは、前回までに取得した全部のＤＳＡ画像の画像データと、今回取得した最新時相のＤＳＡ画像の画像データとを記憶する。

パラメータ値取得部４６ａは、造影剤投与後の第１時相〜最新時相までの各ＤＳＡ画像の画像データに基づいて、最新時相までの造影剤濃度の時相変化を画素毎に算出する（図２参照）。

次に、パラメータ値取得部４６ａは、造影剤濃度の時相変化に基づいて、画素毎に、パラメータとしてのＴＴＡを決定し、決定したＴＴＡをパラメータ画像生成部４６ｂに入力する。早い時相では、ＴＴＡが未決定の画素が多く、最終時相まで進んでもＴＴＡが決定されない画素も存在しうる。

この後、パラメータ画像生成部４６ｂは、パラメータ値取得部４６ａから入力される各画素のＴＴＡと、カラーマップとに基づいて、最新時相に対応するパラメータ画像の画像データを生成する（図３参照）。

パラメータ画像生成部４６ｂは、最新時相に対応するパラメータ画像の画像データを合成画像生成部４６ｃに入力すると共に、記憶装置４４に保存する。なお、ＴＴＡが未決定の画素については、例えば、赤、緑、青の画素値を(0, 0, 0)として取り扱えばよい。この後、ステップＳ３ｄに進む。

ステップＳ３ｄでは、合成画像生成部４６ｃは、ステップＳ１で設定された重み係数に従って、最新時相のＤＳＡ画像の画像データと、最新時相に対応するパラメータ画像とを合成することで、最新時相の合成画像の画像データを生成する（図４の下段参照）。合成画像生成部４６ｃは、最新時相の合成画像の画像データを表示制御部４６ｄに入力すると共に、記憶装置４４に保存する。

表示制御部４６ｄは、最新時相の合成画像の画像データをモニタ４７に入力し、モニタ４７の表示画像を最新時相の合成画像に切り替えさせる。この後、ステップＳ３ｅに進む。

ステップＳ３ｅでは、最終時相のＸ線画像の撮像が終了しているか否かが判定され、終了していなければステップＳ３ａに戻り、終了していればステップＳ４に進む。

即ち、ステップＳ１で設定された造影剤投与後のＸ線画像のフレーム数（ＤＳＡ画像の時相数）だけ、ステップＳ３ａ〜ステップＳ３ｅの処理が繰り返されることで、モニタ４７には最新時相の合成画像が更新表示される。

なお、任意の時刻においてモニタ４７に表示させる画像は、合成画像のみに限定されるものではない。例えば、任意の時刻において、ＤＳＡ画像、パラメータ画像、合成画像の３つをモニタ４７上に並べて表示してもよい。即ち、表示制御部４６ｄは、最新時相のＤＳＡ画像と、最新時相に対応するパラメータ画像と、最新時相の合成画像の３つをモニタ４７に更新表示させてもよい。

［ステップＳ４］このステップＳ４に到達する時点では、最終時相の撮像が終了しており、最終時相の合成画像の表示もなされている。システム制御部４２は、透視の動作を終了させるようにＸ線診断装置１０の各部を制御する。

以上が図６のフローの説明である。なお、パラメータ画像及び合成画像の生成及び表示は、上述のようなリアルタイムの処理ではなく、透視終了後のポストプロセスとして実行されてもよい（この点、後述の第２〜第５の実施形態についても同様である）。

ポストプロセスの場合、パラメータ値取得部４６ａ及び合成画像生成部４６ｃは全時相のＤＳＡ画像の画像データを記憶装置４４から一括的に取得し、パラメータ値取得部４６ａ及びパラメータ画像生成部４６ｂは、上記同様に全時相のパラメータ画像を生成し、合成画像生成部４６ｃは、上記同様に全時相の合成画像を生成する。この場合、ユーザが重み係数などの画像処理条件を変える都度、全時相のパラメータ画像及び全時相の合成画像の生成及び時系列表示が繰り返される。

以上が第１の実施形態の動作説明である。以下、従来技術と第１の実施形態との違いについて説明する。

従来技術では、血流の時間的情報が反映されたパラメータ画像をＤＳＡ画像などの他の画像に重ね合わせるという発想は、全く存在しなかった。仮に、過去の撮像画像と、リアルタイムの透視画像との重ね合わせ画像を生成するとしても、従来技術では両画像は被検体の全く同じ領域の画像とはならないので、位置合わせにおいて完全一致させることができない。

一方、第１の実施形態では、被検体Ｐの同一領域に対するマスク画像及び造影剤投与後のＸ線画像という統一的な元の画像データから、互いに異なる情報を持つ２種類の画像データが生成される。即ち、血管の領域情報を示すＤＳＡ画像と、血流の時間情報を示すパラメータ画像とが生成され、両者が合成される。

生成元のデータが同じである以上、合成に際して、両画像間の位置ずれは生じない。即ち、合成画像において、グレースケールのＤＳＡ画像の血管領域と、パラメータ画像に血管領域とは完全合致し、両者の合成によって血流情報が部分的に失われることはない。

また、図４で説明したように、合成画像では、病変候補領域ＬＳ１の血管は、周囲の正常領域の血管から区別し易くなる。病変候補領域ＬＳ１はほぼグレースケールで色が薄くなる一方、その周囲の正常な血管はカラーで明瞭に映るからである。また、合成画像では、カラー（有彩色）の変化によって、パラメータ画像と同様に血流の時間情報も観察可能である。

さらに、例えばパラメータ値をＴＴＡとした場合、パラメータ値の算出、パラメータ画像の生成、合成画像の生成はリアルタイムで実行可能なので、図６のように透視しながらリアルタイムで病変候補領域ＬＳ１を判別しうる。ポストプロセスの場合には、造影剤投与前後の撮像が終了後の投影データに基づいて、時系列的な合成画像を動画のように時系列に表示することもできるし、ある時相で止めて静止画のように表示することもできる。

また、ポストプロセスの場合、ユーザは、例えばマウスホイールＷＨの回転操作によって、現在表示されている合成画像（或いはＤＳＡ画像等）の時相を進めたり、戻したりすることができる（図５参照）。

また、第１の実施形態では、ＴＴＡをパラメータとして用いるので、リアルタイムの透視に適用し易い。ＴＴＰの場合、厳密には、透視が終了しないと造影剤濃度のピーク時刻が決められないが、ＴＴＡの場合、任意の位置の画素の造影剤濃度がある時相で閾値ＴＨを超えたら、以降の時相では当該画素の色を確定できるからである。

このように第１の実施形態によれば、造影剤の流入が一過性であるために、ＤＳＡ画像において一時的にしか血管を視認できない場合にも、造影剤の量を増やさずに、血管の走行領域及び分岐点を従来よりも良好に観察できる。この結果、ユーザの利便性は大いに向上すると共に、被検体の負担軽減にも繋がる。

＜第２の実施形態＞
第２〜第５の実施形態は、どのＤＳＡ画像又はパラメータ画像が最新時相の合成画像の生成元として用いられるかの違いを除いて、第１の実施形態と同様である。第２〜第５の実施形態では、他の実施形態との違いのみを説明する。

第２の実施形態では、最新時相の合成画像の生成元の２画像の内、一方は第１の実施形態と同様に最新時相に対応するパラメータ画像であるが、他方は選択された１つの時相のＤＳＡ画像に統一される。

図７は、第２の実施形態において、選択された時相のＤＳＡ画像と、最新時相に対応するパラメータ画像との合成により生成される最新時相の合成画像の一例を示す模式図である。図７の上段の左側は、選択された時相のＤＳＡ画像の一例を示し、図７の上段の右側は、最新時相に対応するパラメータ画像の一例を示す。図７の下段は、これら２画像の合成画像の一例を示す。

図７の上段、下段において、破線の楕円で囲った領域は、病変候補領域ＬＳ２（この例では腫瘍）である。図７の上段の左側に示すように、選択されたＤＳＡ画像は、造影剤により、病変候補領域ＬＳ２が前後の時相よりも濃く（識別し易く）投影されたものである。

図７の上段の右側のパラメータ画像は、図４と同様に、便宜上、ＴＴＡが小さい画素ほど黒色が濃くなるようにグレースケールの模式図としている。この模式図の例では、病変候補領域ＬＳ２がどの領域なのかが識別しづらい。しかし、実際には例えばＴＴＡをパラメータとするカラー画像であるため、病変候補領域ＬＳ２の周囲の血流の時間変化は、有彩色の色の変化により視認し易い。

図７の下段に示すように、合成画像では、生成元のＤＳＡ画像により、病変候補領域ＬＳ２の位置が視認可能である。また、合成画像では、生成元のパラメータ画像により、血流の時間変化が有彩色の変化として表れるので、病変候補領域ＬＳ２に流入する血管や、病変候補領域ＬＳ２から流出する血管を有彩色の変化によって識別可能である。

ポストプロセスの場合、ユーザは、入力装置４８を介して、腫瘍などの病変候補領域ＬＳ２が造影剤によって最も濃く投影された時相のＤＳＡ画像を選択できる。

リアルタイムで透視を実行しながらの合成画像の更新表示の場合、Ｘ線診断装置１０の各部は例えば以下のように動作する。

ユーザの入力により１つの時相のＤＳＡ画像が選択されるまでは、表示制御部４６ｄは、第１の実施形態と同様にして、最新時相のＤＳＡ画像、パラメータ画像、合成画像の３つをそれぞれモニタ４７に更新表示させる。ユーザの入力により１つの時相のＤＳＡ画像が選択された後、合成画像生成部４６ｃは、合成画像の生成元の一方を選択されたＤＳＡ画像に固定し、同様にして合成画像の画像データを順次生成する。より詳細には、図８のフローとなる。

図８は、第２の実施形態のＸ線診断装置１０によりリアルタイムで実行される透視に追従して合成画像が更新表示される場合の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図８に示すフローチャートのステップ番号に従って、Ｘ線診断装置１０の動作を説明する。

［ステップＳ１１、Ｓ１２］第１の実施形態のステップＳ１、Ｓ２と同様である。この後、ステップＳ１３に進む。

［ステップＳ１３］ステップＳ１２と同一の撮像領域に対して、以下のサブフローのステップＳ１３ａ〜ステップＳ１３ｇに従って、透視及び画像表示が実行される。なお、表示制御部４６ｄは、最新時相のＤＳＡ画像、パラメータ画像、合成画像の３つをそれぞれモニタ４７に更新表示させる。

ステップＳ１３ａ〜ステップＳ１３ｃは、第１の実施形態のステップＳ３ａ〜Ｓ３ｃと同様である。この後、ステップＳ１３ｄに進む。

ステップＳ１３ｄでは、合成画像生成部４６ｃは、入力装置４８を介して１つのＤＳＡ画像が選択されたか否かを判定し、選択されている場合にはステップＳ１３ｆに進む。それ以外の場合、ステップＳ１３ｅに進む。

ステップＳ１３ｅの処理内容は、第１の実施形態のステップＳ３ｄと同様である。

ステップＳ１３ｆでは、合成画像生成部４６ｃは、ステップＳ１１で設定された重み係数に従って、ユーザにより選択された時相のＤＳＡ画像の画像データと、パラメータ画像生成部４６ｂから入力される最新時相に対応するパラメータ画像とを合成することで、最新時相の合成画像の画像データを生成する（図７参照）。合成画像生成部４６ｃは、最新時相の合成画像の画像データを表示制御部４６ｄに入力すると共に、記憶装置４４に保存する。

表示制御部４６ｄは、最新時相の合成画像の画像データをモニタ４７に入力し、モニタ４７の表示画像を最新時相の合成画像に切り替えさせる。この後、ステップＳ１３ｇに進む。

ステップＳ１３ｇでは、最終時相のＸ線画像の撮像が終了しているか否かが判定され、終了していなければステップＳ１３ａに戻り、終了していればステップＳ１４に進む。

［ステップＳ１４］第１の実施形態のステップＳ４と同様である。
以上が図８のフローの説明である。
なお、合成画像の生成元の一方となるＤＳＡ画像の選択は、ユーザによるマニュアル処理ではなく、所定のタイミングで合成画像生成部４６ｃによって自動的に実行される構成としてもよい。所定のタイミングとは、例えば、造影剤投与後、透視終了までの半分の時間が経過した時点など、ステップＳ２１で設定しておけばよい。具体的には、合成画像生成部４６ｃは、撮像部位（胸、頭などの被検体のどこを撮像するか）の情報と、当該撮像部位の正常なＤＳＡ画像の例を多数記憶しておく。そして、合成画像生成部４６ｃは例えば、正常なＤＳＡ画像との差が大きいＤＳＡ画像を選択することができる。

以上、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、第２の実施形態では、合成画像の生成元の一方は、病変候補領域ＬＳ２が濃く投影された時相でＤＳＡ画像が固定されるので、合成画像では、病変候補領域ＬＳ２の位置が識別し易くなる。

そして、順次生成される最新時相のＤＳＡ画像の血流情報が反映されたパラメータ画像と、選択されたＤＳＡ画像との合成によって順次生成される合成画像が時系列的に表示される。従って、順次更新される合成画像を時系列的に観察することで、病変候補領域ＬＳ２に流入する血管や、病変候補領域ＬＳ２から流出する血管を有彩色の変化によって識別可能となる。この結果、腫瘍に流入する血管や、奇形部から流出する血管を把握し易くなる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態は、以下の点を除いて第２の実施形態と同様であるので、違いのみを説明する。即ち、第３の実施形態では、最新時相の合成画像の生成元の２画像の一方は、選択された１つの時相のＤＳＡ画像ではなく、選択された区間の（時間的に連続的な複数の）ＤＳＡ画像の平均画像に統一される。

ポストプロセスの場合、ユーザは、入力装置４８を介して、腫瘍などの病変候補領域が造影剤によって最も濃く投影された区間を選択できる。

図９は、第３の実施形態において、リアルタイムで実行される透視に追従して合成画像が更新表示される場合のＸ線診断装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。ここでは一例として、ユーザの入力によりＤＳＡ画像の区間が選択されるまでは、第１の実施形態と同様に動作し、区間の選択後、第３の実施形態の動作モードに切り替わる。

［ステップＳ２１、Ｓ２２］第２の実施形態のステップＳ１１、Ｓ１２と同様である。この後、ステップＳ２３に進む。

［ステップＳ２３］ステップＳ２２と同一の撮像領域に対して、以下のサブフローのステップＳ２３ａ〜ステップＳ２３ｇに従って、透視及び画像表示が実行される。ステップＳ２３ａ〜Ｓ２３ｃ、Ｓ２３ｅ、Ｓ２３ｇの各処理は、第２の実施形態のステップＳ１３ａ〜Ｓ１３ｃ、Ｓ１３ｅ、Ｓ１３ｇと同様である。

ステップＳ２３ｄでは、合成画像生成部４６ｃは、入力装置４８を介して、ＤＳＡ画像の区間が選択されたか否かを判定し、選択されている場合にはステップＳ２３ｆに進む。それ以外の場合、ステップＳ２３ｅに進む。

ステップＳ２３ｆでは、合成画像生成部４６ｃは、ステップＳ１１で設定された重み係数に従って、ユーザにより選択された区間内の（複数の）ＤＳＡ画像を平均したＤＳＡ画像の画像データと、パラメータ画像生成部４６ｂから入力される最新時相に対応するパラメータ画像とを合成することで、最新時相の合成画像の画像データを生成する。合成画像生成部４６ｃは、最新時相の合成画像の画像データを表示制御部４６ｄに入力すると共に、記憶装置４４に保存する。

［ステップＳ２４］第２の実施形態のステップＳ１４と同様である。以上が図９のフローの説明である。
なお、ＤＳＡ画像の区間の選択は、ユーザによるマニュアル処理ではなく、前述同様に、合成画像生成部４６ｃによって自動的に実行される構成としてもよい。
以上、第３の実施形態においても、第２の実施形態と同様の効果が得られる。

＜第４の実施形態＞
第４の実施形態では、最新時相の合成画像の生成元の２画像の内、一方は第１の実施形態と同様に最新時相のＤＳＡ画像であるが、他方は全時相のＤＳＡ画像から得られる１つのパラメータ画像に統一される。

ポストプロセスの場合、全フレームの撮像後、全時相のＤＳＡ画像から得られる１つのパラメータ画像（最終時相に対応するパラメータ画像）を生成し、これを合成画像の生成元の一方とすればよい。

リアルタイムでの合成画像の更新表示の場合、かかる処理は実行できない。しかし、例えば全画素の５０％や６０％や７０％などの所定割合の画素について、造影剤濃度が閾値ＴＨを超えてＴＴＡが確定した時相までを仮の全時相として統一的なパラメータ画像を生成し、以降の合成画像の生成元の一方を当該統一的なパラメータ画像に固定してもよい。

図１０は、第４の実施形態において、全時相のＤＳＡ画像から得られる統一的なパラメータ画像と、ある時相γでのＤＳＡ画像との重み付け平均により生成される時相γの合成画像の一例を示す模式図である。図１０の上段の左側は、時相γのＤＳＡ画像の一例を示し、図１０の上段の右側は、統一的なパラメータ画像の一例を示す。図１０の下段は、これら２画像の合成画像の一例を示す。

図１０の上段、下段において、重なり領域ＯＶ１，ＯＶ２は、３次元的には離れた２つの血管が、平面画像上では重なって投影された領域である。

図１０の上段の左側に示すように、時相γのＤＳＡ画像では、造影剤がまだ毛細血管側まで進行しておらず、太い血管のみが投影されている。
図１０の上段の右側のパラメータ画像は、図４と同様に便宜上、ＴＴＡが小さい画素ほど黒色が濃くなるようにグレースケールの模式図としている

図１０の下段の合成画像では、グレースケールのＤＳＡ画像との平均処理により、時相γの時点において造影剤が流れている血管領域を把握できる。また、パラメータ画像から反映された色の違いによって、重なり領域ＯＶ１，ＯＶ２ではそれぞれ、画像の奥行き方向に異なる位置に２つの血管が存在することが識別できる。

合成画像の生成元の一方であるパラメータ画像を順次更新する場合、例えばＴＴＡは、途中までの時相では、造影剤濃度が閾値ＴＨを超えない画素に関して、カラーマップに基づく有彩色を決定できない。しかし、合成画像の生成元の一方を最終時相に対応するパラメータ画像に固定すれば、全時相の血流変化情報が反映される。最終時相に対応するパラメータ画像は、全時相のＤＳＡ画像から得られる画素毎の造影剤濃度の時間変化に基づいて生成されるからである。

従って、第４の実施形態は、最初の時相から最後の時相までの合成画像の時系列表示において、生成元の一方のパラメータ画像からの情報量が常に最大化される結果、血流変化情報を観察し易くなり、ポストプロセスの場合に適している。

また、各時相の合成画像の生成元の他方は、第１の実施形態と同様に各時相のＤＳＡ画像であるため、ＤＳＡ画像に基づく現在表示されている時相で観察可能な血流と、その周辺の血流の時間変化情報とを同時に観察できる。このような合成画像を時系列順に表示することで、血管の分岐点や、血管の重なりなどを把握し易くなる。

＜第５の実施形態＞
第５の実施形態は、以下の点を除いて第４の実施形態と同様であるので、違いのみを説明する。即ち、第５の実施形態では、最新時相の合成画像の生成元の２画像の一方は、最終時相に対応するパラメータ画像ではなく、選択された区間の複数のパラメータ画像の平均画像に統一される。

図１１は、第５の実施形態において、区間の選択、及び、造影剤濃度の時間変化に基づくパラメータ値の決定方法の一例を示す模式図である。ここでは一例として、造影剤投与後に１００フレームが撮像され、１００時相のＤＳＡ画像が生成されるものとする。図１１の上段は、時系列的なＤＳＡ画像の一部であり、ここでは一例として、時相１、時相２２、時相４２、時相５３、時相７０の各ＤＳＡ画像の模式図を示す。

図１１の下段は、全時相のＤＳＡ画像を通して、右下の角の１画素に着目した造影剤濃度の時間変化の一例を図２の中段と同様に示す。前述のように、着目画素の画素値の時相変化に符号反転等の適切な処理を施せば、造影剤濃度の時間変化と等価になる。

例えば時相２０〜時相３０の区間が入力装置４８を介して選択される場合、パラメータ値取得部４６ａは、時相２０〜時相３０の区間においてパラメータ値（この例ではＴＴＡ）を決定する。より詳細には、時相２０〜時相３０の区間では、時相２２において造影剤濃度が閾値ＴＨを超えるので、右下の角の１画素のＴＴＡのパラメータ値は２２となる。

例えば時相３０〜時相４０の区間が入力装置４８を介して選択される場合、始めの時相３０の時点で、造影剤濃度が閾値ＴＨを超えている。この場合、パラメータ値取得部４６ａは、時相３０〜時相４０の区間における右下の角の１画素のＴＴＡのパラメータ値を３０とする。同様の処理が、残り時相３０〜時相４０の区間の全ての画素について同様に実行され、全画素についてパラメータ値が決定される。

パラメータ画像生成部４６ｂは、以上のようにして各画素について１つずつ決定された選択区間でのパラメータ値と、カラーマップとに基づいて、１つの統一的なパラメータ画像の画像データを生成する。

ポストプロセスの場合、例えば表示制御部４６ｄは、全時相にそれぞれ対応するパラメータ画像を時系列順にモニタ４７に表示させる。この場合、ユーザは、入力装置４８を介して、合成画像の生成元とするパラメータ画像の区間を時相で選択できる。

図１２は、第５の実施形態において、リアルタイムで実行される透視に追従して合成画像が更新表示される場合のＸ線診断装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。ここでは一例として、ユーザの入力によりＤＳＡ画像の区間が選択されるまでは、第１の実施形態と同様に動作し、区間の選択後、第５の実施形態の動作モードに切り替わる。

［ステップＳ５１、Ｓ５２］第２の実施形態のステップＳ１１、Ｓ１２と同様である。この後、ステップＳ５３に進む。

［ステップＳ５３］ステップＳ５２と同一の撮像領域に対して、以下のサブフローのステップＳ５３ａ〜ステップＳ５３ｈに従って、透視及び画像表示が実行される。ステップＳ５３ａ，Ｓ５３ｂ，Ｓ５３ｅ，Ｓ５３ｈの各処理は、第２の実施形態の図８のステップＳ１３ａ，Ｓ１３ｂ，Ｓ１３ｅ，Ｓ１３ｇとそれぞれ同様である。

ステップＳ５３ｃでは、パラメータ値取得部４６ａは、入力装置４８を介して、パラメータ画像の区間が選択されたか否かを判定し、選択されている場合にはステップＳ５３ｆに進む。それ以外の場合、ステップＳ５３ｄに進む。

ステップＳ５３ｄでは、パラメータ値取得部４６ａ及びパラメータ画像生成部４６ｂは、第１の実施形態と同様にして、最新時相に対応するパラメータ画像の画像データを生成し、記憶装置４４に保存すると共に合成画像生成部４６ｃに入力する。この後、ステップＳ５３ｅに進む。

ステップＳ５３ｆの処理内容は、以下の２つの場合に分かれる。

第１に、区間が初めて選択された場合、パラメータ値取得部４６ａは、前述のように、選択された区間のＤＳＡ画像の画像データに基づいて、画素毎にパラメータ値を決定し、パラメータ画像生成部４６ｂに入力する。パラメータ画像生成部４６ｂは、選択区間での各画素のパラメータ値とカラーマップとに基づいて、１つの統一的なパラメータ画像の画像データを生成する。パラメータ画像生成部４６ｂは、統一的なパラメータ画像の画像データを記憶装置に４４に保存すると共に合成画像生成部４６ｃに入力する。
この後、ステップＳ５３ｇに進む。

第２に、区間が初めて選択された後、ステップＳ５３ｇ、Ｓ５３ｈを経て次の時相の撮像後に再度このステップＳ５３ｆに戻ってくる場合、実質的な処理がなされずにステップＳ５３ｇに進む。この場合、統一的なパラメータ画像の画像データを生成済みだからである。

ステップＳ５３ｇでは、合成画像生成部４６ｃは、ステップＳ１１で設定された重み係数に従って、最新時相のＤＳＡ画像の画像データと、統一的なパラメータ画像とを合成することで、最新時相の合成画像の画像データを生成する。合成画像生成部４６ｃは、最新時相の合成画像の画像データを表示制御部４６ｄに入力すると共に、記憶装置４４に保存する。

［ステップＳ２４］第２の実施形態のステップＳ１４と同様である。以上が図１２のフローの説明である。

第５の実施形態は、始めの数フレームや、終わりの数フレームを除いた途中の時相のパラメータ画像のみを観察したい場合に有効である。以上、第５の実施形態においても、第４の実施形態と同様の効果が得られる。

＜第６の実施形態＞
第１〜第５の実施形態では、ＤＳＡ画像とパラメータ画像との合成画像を生成する例を述べた。第６の実施形態では、合成画像の生成において、ＤＳＡ画像の代わりに、デバイスが投影された非造影画像が用いられる。ここでのデバイスとは、ガイドワイヤなどの血管内に挿入される手術器具である。

第６の実施形態では、まず、造影剤投与を伴った１回目の透視によって、ＤＳＡ画像及びパラメータ画像が生成及び保存される。このとき、Ｃアーム３３や天板２２等の位置を固定する等により、同一の被検体Ｐの同一の撮像領域を再度透視できるようにしておく。
次に、同一の被検体Ｐの同一の撮像領域に対する非造影の２回目の透視において、リアルタイムで順次生成される最新のＸ線画像と、１回目の透視終了後に保存されたパラメータ画像との合成画像と更新表示される。２回目の透視は、例えばガイドワイヤを被検体Ｐ内で操作するものであり、合成画像がロードマップとして用いられる。

図１３は、第６の実施形態において、１回目の透視で保存されるパラメータ画像と、２回目の透視の最新のＸ線画像との合成により生成される合成画像の一例を示す模式図である。図１３の上段の左側は、非造影の２回目の透視における最新のＸ線画像の一例を示す。非造影なので、血管は投影されないが、図中の一点鎖線の枠は、操作すべきガイドワイヤＧＷの周辺領域（関心領域）である。

図１３の上段の右側は、造影剤を用いた１回目の透視の全時相のＤＳＡ画像から得られる画素毎の造影剤濃度の時間変化から生成されたパラメータ画像の一例を示す。図４と同様に便宜上、ＴＴＡが小さい画素ほど黒色が濃くなるようにグレースケールの模式図としている。

図１３の下段は、これら２画像の合成画像の一例を示す。なお、図１３の下段は、ここでは一例として、図１３の上段の左側の最新のＸ線画像において一点鎖線で囲った領域のみを示す。合成方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。

第１に、２回目の透視においてリアルタイムで順次生成される最新のＸ線画像から、操作すべきデバイス（この例ではガイドワイヤＧＷ）の領域をパターンマッチングなどの公知の画像処理手法によって抽出する。そして、両画像を位置合わせした後、抽出されたデバイスの画素領域のみを（グレースケールの画素値のまま）パラメータ画像の同位置に挿入する。なお、前述のように、パラメータ画像が生成される１回目の透視も、非造影の２回目の透視もＣアーム３３や天板２２等の位置は固定されるので、位置ズレはほとんど生じない。

第２に、ＤＳＡ画像とパラメータ画像の単純平均を合成画像としてもよい。
第３に、ＤＳＡ画像とパラメータ画像の重み付け平均を合成画像としてもよい。重みは、入力装置４８を介して自由に設定できるものとする。

図１３の下段では一例として、重み付け平均の合成画像を示す。また、ここでは便宜上、図１３の上段の右側のパラメータ画像も、図１３の下段の合成画像もグレースケールで示すが、実際には有彩色のカラー表示となる。カラー表示される血管内に、黒く投影されたガイドワイヤＧＷが映るので、合成画像では、ガイドワイヤＧＷの位置を認識し易い。

また、血流の時間変化がカラーの変化として合成画像に表れるので、色が近い領域は、現在のガイドワイヤＧＷの先端位置に直接繋がった血管領域、即ち、ガイドワイヤＧＷを進めることが可能な領域として判断することができる。

また、２次元の合成画像上で交差又は枝分かれしているように見える血管に関して、有彩色が大きく違う場合には３次元的には離れた２つの血管として判断でき、色が殆ど同じ血管場合には血管の分岐点として判断できる。以上の結果、ガイドワイヤＧＷを進めるべき方向が明瞭になる。

図１４は、第６の実施形態のＸ線診断装置１０によりリアルタイムで実行される透視に追従して合成画像が更新表示される場合の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図１４に示すステップ番号に従って、第６の実施形態の動作を説明する。

［ステップＳ６１］造影の１回目の透視、及び、非造影の２回目の透視の各撮像条件の一部や、合成画像の生成条件が入力装置４８を介してユーザにより入力される。

システム制御部４２ａ（図１参照）は、入力された撮像条件に従って、１回目の透視の全撮像条件を決定する。また、パラメータ値取得部４６ａは、入力された条件に従ってパラメータを決定し（この例ではＴＴＡ）、パラメータ画像生成部４６ｂは、決定されたパラメータや、フレーム数などの撮像条件に応じて、全時相に亘って統一されるカラーマップを決定する。
この後、ステップＳ６２に進む。

［ステップＳ６２］被検体Ｐの撮像領域は、１回目の透視開始から、２回目の透視終了まで固定される。ステップＳ６２では、造影剤の投与前に、前述同様にＸ線画像の投影データ（マスク画像の画像データ）が生成され、記憶装置４４に保存される。その後、不図示の造影剤投与装置の遠隔操作によって被検体Ｐに造影剤が投与された後、前述同様に時系列的な多数の時相の投影データが生成され、記憶装置４４に保存される。
この後、ステップＳ６３に進む。

［ステップＳ６３］ＤＳＡ画像生成部４２ｃは、前述同様の処理により、造影剤投与後の全時相にそれぞれ対応するＤＳＡ画像の画像データを生成し、記憶装置４４に保存する。また、パラメータ値取得部４６ａは、ＤＳＡ画像の画素毎に、最初の時相から最終時相までの造影剤濃度の時相変化を算出してパラメータ画像生成部４６ｂに入力する。パラメータ画像生成部４６ｂは、前述同様の処理により、最初の時相から最終時相までの造影剤濃度の時相変化に基づく（１つの統一的な）パラメータ画像を生成し、記憶装置４４に保存する。
この後、ステップＳ６４に進む。

［ステップＳ６４］天板２２やＣアーム３３の位置が固定されたまま、同一の被検体Ｐの血管内に挿入されたガイドワイヤＧＷがステップＳ６２の撮像領域近くまで挿入された後、同一の撮像領域に対して、以下のサブフローのステップＳ６４ａ〜ステップＳ６４ｄに従って、非造影の２回目の透視が実行される。

ステップＳ６４ａでは、前述同様にＸ線診断装置１０の各部が動作して、Ｘ線画像の投影データが生成され、記憶装置４４に保存される。この後、ステップＳ６４ｂに進む。

ステップＳ６４ｂでは、合成画像生成部４６ｃは、ステップＳ６１で設定された合成画像の生成条件に従って、ステップＳ６３で保存されたパラメータ画像と、ステップＳ６４ａで生成及び保存された最新のＸ線画像とを合成した最新時相の合成画像の画像データを生成する（図１３参照）。合成画像生成部４６ｃは、最新時相の合成画像の画像データを表示制御部４６ｄに入力すると共に、記憶装置４４に保存する。この後、ステップＳ６４ｃに進む。

ステップＳ６４ｃでは、表示制御部４６ｄは、最新時相の合成画像の画像データをモニタ４７に入力し、モニタ４７の表示画像を最新時相の合成画像に切り替えさせる。この後、ステップＳ６４ｄに進む。

ステップＳ６４ｄでは、システム制御部４２ａは、２回目の透視の終了指令が入力装置４８を介して入力されたか否かを判定し、入力されていなければステップＳ６４ａに戻り、入力されていればステップＳ６５に進む。

即ち、２回目の透視の終了指令が入力されるまで、リアルタイムでＸ線画像を順次生成し、統一的なパラメータ画像と最新のＸ線画像との合成画像がロードマップとして更新表示される処理が順次繰り返される。

また、２回目の透視の間に、術者は、更新表示される合成画像をロードマップとして参照しながらガイドワイヤ操作装置２００を操作することで、ガイドワイヤＧＷを目的部位まで進める。

なお、ここでは分かり易くするために、ステップＳ６４ａ〜６４ｅに分けているに過ぎない。即ち、ステップＳ６４ａの撮像動作は、ステップＳ６４ｂ、Ｓ６４ｃの合成画像の更新表示処理の進行具合に拘らず、設定された撮像間隔に従って独立して実行される。

［ステップＳ６５］システム制御部４２ａは、透視の動作を終了させるようにＸ線診断装置１０の各部を制御する。
以上が第６の実施形態の動作説明である。以下、従来技術と第６の実施形態との違いについて説明する。

従来技術では、１回目の透視で保存された血管が造影されたＸ線画像と、（例えばガイドワイヤが投影された）非造影の２回目の透視の最新のＸ線画像との差分により、血管を白抜きにした差分画像が生成される。従来のロードマップは、このような差分画像を最新のＸ線画像に重ねることで生成されるので、グレースケールである。

これに対し第６の実施形態では、１回目の透視の全時相の血流情報が反映されたパラメータ画像と、２回目の非造影の透視の最新のＸ線画像との合成画像がロードマップとして更新表示される。第６の実施形態では、カラー表示される血管内に、黒く投影されたガイドワイヤＧＷが映るので、合成画像では、色の違いによって、ガイドワイヤＧＷを識別し易い。

また、血流の時間変化がカラーの変化として合成画像に表れるので、色が近い領域は、現在のガイドワイヤＧＷ先端位置に直接繋がった血管領域、即ち、ガイドワイヤＧＷを進めることは可能な領域として判断し易い。

また、２次元の合成画像上で交差又は枝分かれしているように見える血管に関しては、有彩色が大きく違う場合には３次元的には離れた２つの血管として判断でき、色が殆ど同じ血管場合には血管の分岐点として判断できる。

従って、ガイドワイヤＧＷを進めるべき方向が明瞭となるので、術者は、従来よりも手際よくガイドワイヤＧＷを操作できると期待される。この結果、２回目の透視の早期終了も期待できるので、被曝線量の低下による患者に対する負担軽減も期待しうる。

以上説明した各実施形態によれば、（例えば造影剤の流入が一過性であるために、ＤＳＡ画像において一時的にしか血管を視認できないような場合であっても、造影剤の量に拘らずに）血管の走行領域及び分岐点を従来よりも良好に観察可能にすることができる。

＜実施形態の補足事項＞
［１］上記の各実施形態では、ＤＳＡ画像生成部４２ｃがＤＳＡ画像の画像データを生成し、画像処理装置４６（のパラメータ値取得部４６ａ等）が記憶装置４４から造影剤投与前後の各Ｘ線画像の投影データを取得する例を述べた。本発明の実施形態は、かかる態様に限定されるものではない。例えば、ＤＳＡ画像生成部４２ｃが撮像制御装置４２内ではなく、画像処理装置４６内に配置され、同様にＤＳＡ画像の画像データを生成する構成でもよい。

［２］上記の各実施形態では、Ｘ線診断装置１０に画像処理装置４６が搭載される例を述べた。本発明の実施形態は、かかる態様に限定されるものではない。画像処理装置４６は、例えば、造影剤投与の前後の血流像の撮像が可能なＸ線ＣＴ装置(X-ray Computed Tomography Apparatus)や磁気共鳴イメージング装置などの他の画像診断装置に搭載されてもよい。

［３］上記の各実施形態では、表示制御部４６ｄの表示制御機能により、画像処理装置４６に接続されたモニタ４７に合成画像等が表示される例を述べた。本発明の実施形態は、かかる態様に限定されるものではない。モニタ４７が画像処理装置４６の一部である構成としてもよい。

［４］第１の実施形態の図６のステップＳ３ａ〜Ｓ３ｅの処理をプログラムコード化することで、画像処理プログラムを作成してもよい。図１の画像処理装置４６は、かかる画像処理プログラムがインストールされたものとして解釈してもよい。第２〜第６の実施形態についても同様に、画像処理プログラムを作成してもよい。

また、図１では撮像制御装置４２及び画像処理装置４６をハードウェアとして説明したが、撮像制御装置４２及び画像処理装置４６をそれぞれ、第１ＣＰＵ(Central Processor Unit)、第２ＣＰＵとして構成してもよい。この場合、第２ＣＰＵの各部は、上記画像処理プログラムによりパラメータ値取得機能（４６ａ）、パラメータ画像生成機能（４６ｂ）、合成画像生成機能（４６ｃ）、表示制御機能（４６ｄ）として働き、全体として画像処理装置４６として機能する。

［５］請求項の用語と実施形態との対応関係を説明する。なお、以下に示す対応関係は、参考のために示した一解釈であり、本発明を限定するものではない。
被検体Ｐに対するＸ線撮像を実行することでＸ線画像の投影データ及びＤＳＡ画像の画像データを生成する寝台装置２０、Ｘ線発生／検出系３０、撮像制御装置４２は、請求項記載のＸ線撮像部の一例である。

［６］本発明の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：Ｘ線診断装置，
２０：寝台装置， ２１：支持台， ２２：天板，
３０：Ｘ線発生／検出系， ３３：Ｃアーム， ３４：Ｘ線管， ３５：絞り装置，
４０：計算機系， ４６：画像処理装置， ＳＢ：システムバス， Ｐ：被検体

Claims (8)

1. 同一の被検体に対する撮像によりリアルタイムで生成される時系列的なＤＳＡ画像の画像データを順次取得し、前記撮像と並行して、前記順次取得したＤＳＡ画像の画像データにおける、前記被検体の同一領域に対応する画素毎の画素値の時間変化に基づいて、画素毎にパラメータ値を取得するパラメータ値取得部と、
   前記時系列的なＤＳＡ画像の画像データの取得と並行して、取得された最新時相のＤＳＡ画像の画像データが反映されるように、前記パラメータ値に応じた色を前記被検体の同一領域に対応する画素毎に割り当てたパラメータ画像の画像データを順次生成するパラメータ画像生成部と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記パラメータ画像をモニタに表示させる表示制御部をさらに備え、
   前記表示制御部は、前記順次生成されるパラメータ画像の画像データにもとづく前記パラメータ画像を前記モニタに順次表示させ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ＤＳＡ画像と前記順次生成されるパラメータ画像との合成画像の合成画像データを生成する合成画像生成部、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 前記合成画像生成部は、前記最新時相のＤＳＡ画像と、前記順次生成されるパラメータ画像との合成画像の合成画像データを、前記合成画像データとして順次生成する
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記合成画像生成部は、複数の前記合成画像に共通の生成元として選択された１つの代表的な前記ＤＳＡ画像と、前記順次生成されるパラメータ画像との合成画像の合成画像データを、前記合成画像データとして順次生成する
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
6. 前記合成画像生成部は、複数の前記合成画像に共通の生成元となる２つの時相間の連続した前記ＤＳＡ画像を平均したＤＳＡ画像と、前記順次生成されるパラメータ画像との合成画像の合成画像データを、前記合成画像データとして順次生成する
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
7. 前記パラメータ値取得部は、造影剤濃度が閾値を超える最初の時相を前記パラメータ値として取得する
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
8. 造影剤投与の前後において被検体を透過したＸ線を検出することでＸ線画像の投影データを生成し、造影剤投与後の時系列的な複数のＸ線画像と、造影剤投与前のＸ線画像との各差分に基づいて前記被検体に対する時系列的な複数のＤＳＡ画像の画像データを生成するＸ線撮像部と、
   請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像処理装置と
   を備えることを特徴とするＸ線診断装置。