JP6552798B2 - 医用画像処理装置、ｘ線診断装置及び医用画像処理プログラム - Google Patents

医用画像処理装置、ｘ線診断装置及び医用画像処理プログラム Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置、Ｘ線診断装置及び医用画像処理プログラムに関する。
Ｘ線診断装置における血管撮像法の１つとしてディジタルサブトラクションアンギオグラフィ(DSA: Digital Subtraction Angiography)が知られている。DSAは、被検体への造影剤注入前後におけるＸ線画像データの差分(subtraction)画像データを診断用に収集する技術である。すなわち、造影剤の注入前においてＸ線画像データが差分画像データを生成するためのマスク(mask)画像データとして収集される。一方、造影剤を投与することによってＸ線造影(contrast)画像データが収集される。そして、Ｘ線造影画像データとマスク画像データとの間における差分処理によってDSA画像データが診断用に生成される。
このようなDSA画像データを生成すれば、血管の観察に不要な陰影が除去された画像データを取得することができる。すなわち、造影剤によって染影された血管が選択的に描出された診断画像データを得ることができる。このため、血管の診断に有用な画像を表示させることができる。
米国特許第８０５０４７４号明細書
本発明は、血管が複雑に分岐している場合であっても、目的とする血管を容易に視認することが可能なＸ線診断画像を生成できる医用画像処理装置、Ｘ線診断装置及び医用画像処理プログラムを提供することを目的とする。
本発明の実施形態に係る医用画像処理装置は、画像データ取得部と、範囲設定部と、血管画像生成部とを備える。画像データ取得部は、被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データ及び前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データの少なくとも一方を取得する。範囲設定部は、取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データにおいて着目範囲を設定する。血管画像生成部は、取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する。前記範囲設定部は、前記画像化領域内において、前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間が特定の時間範囲内となる位置を前記着目範囲として設定し、前記画像化領域における参照画像を通じた入力装置の操作によって指定された血管上の異なる２点において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる各時間の間における期間を、前記特定の時間範囲に設定するように構成される。前記血管画像生成部は、カラーの変化が周期的に複数回繰返されるカラースケールを、前記着目範囲において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間の範囲に対応付けて作成し、前記カラースケールに従ってカラーの画素値を有する血管画像データを生成するように構成される。
また、本発明の実施形態に係る医用画像処理装置は、画像データ取得部と、範囲設定部と、血管画像生成部とを備える。画像データ取得部は、被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データ及び前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データの少なくとも一方を取得する。範囲設定部は、取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データにおいて着目範囲を設定する。血管画像生成部は、取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する。前記範囲設定部は、入力装置の操作によって指定された前記着目範囲内の位置における血管をトラッキングすることによって連結した着目血管領域を検出し、前記着目血管領域と連結していない血管領域を前記着目範囲から除外するように構成される。
また、本発明の実施形態に係る医用画像処理装置は、画像データ取得部と、範囲設定部と、血管画像生成部とを備える。画像データ取得部は、被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データ及び前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データの少なくとも一方を取得する。範囲設定部は、取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データにおいて着目範囲を設定する。血管画像生成部は、取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する。前記範囲設定部は、前記画像化領域内において、前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間が特定の時間範囲内となる位置を前記着目範囲として設定し、前記画像化領域における参照画像を通じた入力装置の操作によって指定された血管上の異なる２点において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる各時間の間における期間を、前記特定の時間範囲に設定し、かつ入力装置の操作によって指定された前記着目範囲内の位置における血管をトラッキングすることによって連結した着目血管領域を検出し、前記着目血管領域と連結していない血管領域を前記着目範囲から除外するように構成される。
また、本発明の実施形態に係るＸ線診断装置は、撮影系と、範囲設定部と、血管画像生成部とを備える。撮影系は、被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データを少なくとも収集する。範囲設定部は、前記Ｘ線造影画像データ又は前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データにおいて着目範囲を設定する。血管画像生成部は、前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する。前記範囲設定部は、前記画像化領域内において、前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間が特定の時間範囲内となる位置を前記着目範囲として設定し、前記画像化領域における参照画像を通じた入力装置の操作によって指定された血管上の異なる２点において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる各時間の間における期間を、前記特定の時間範囲に設定するように構成される。前記血管画像生成部は、カラーの変化が周期的に複数回繰返されるカラースケールを、前記着目範囲において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間の範囲に対応付けて作成し、前記カラースケールに従ってカラーの画素値を有する血管画像データを生成するように構成される。
また、本発明の実施形態に係るＸ線診断装置は、撮影系と、範囲設定部と、血管画像生成部とを備える。撮影系は、被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データを少なくとも収集する。範囲設定部は、前記Ｘ線造影画像データ又は前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データにおいて着目範囲を設定する。血管画像生成部は、前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する。前記範囲設定部は、入力装置の操作によって指定された前記着目範囲内の位置における血管をトラッキングすることによって連結した着目血管領域を検出し、前記着目血管領域と連結していない血管領域を前記着目範囲から除外するように構成される。
また、本発明の実施形態に係るＸ線診断装置は、撮影系と、範囲設定部と、血管画像生成部とを備える。撮影系は、被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データを少なくとも収集する。範囲設定部は、前記Ｘ線造影画像データ又は前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データにおいて着目範囲を設定する。血管画像生成部は、前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する。前記範囲設定部は、前記画像化領域内において、前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間が特定の時間範囲内となる位置を前記着目範囲として設定し、前記画像化領域における参照画像を通じた入力装置の操作によって指定された血管上の異なる２点において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる各時間の間における期間を、前記特定の時間範囲に設定し、かつ入力装置の操作によって指定された前記着目範囲内の位置における血管をトラッキングすることによって連結した着目血管領域を検出し、前記着目血管領域と連結していない血管領域を前記着目範囲から除外するように構成される。
また、本発明の実施形態に係る医用画像処理プログラムは、コンピュータを、画像データ取得部、範囲設定部及び血管画像生成部として機能させる。画像データ取得部は、被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データ及び前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データの少なくとも一方を取得する。範囲設定部は、取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データにおいて着目範囲を設定する。血管画像生成部は、取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する。前記範囲設定部は、前記画像化領域内において、前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間が特定の時間範囲内となる位置を前記着目範囲として設定し、前記画像化領域における参照画像を通じた入力装置の操作によって指定された血管上の異なる２点において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる各時間の間における期間を、前記特定の時間範囲に設定する。前記血管画像生成部は、カラーの変化が周期的に複数回繰返されるカラースケールを、前記着目範囲において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間の範囲に対応付けて作成し、前記カラースケールに従ってカラーの画素値を有する血管画像データを生成する。
また、本発明の実施形態に係る医用画像処理プログラムは、コンピュータを、画像データ取得部、範囲設定部及び血管画像生成部として機能させる。画像データ取得部は、被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データ及び前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データの少なくとも一方を取得する。範囲設定部は、取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データにおいて着目範囲を設定する。血管画像生成部は、取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する。前記範囲設定部は、入力装置の操作によって指定された前記着目範囲内の位置における血管をトラッキングすることによって連結した着目血管領域を検出し、前記着目血管領域と連結していない血管領域を前記着目範囲から除外する。
また、本発明の実施形態に係る医用画像処理プログラムは、コンピュータを、画像データ取得部、範囲設定部及び血管画像生成部として機能させる。画像データ取得部は、被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データ及び前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データの少なくとも一方を取得する。範囲設定部は、取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データにおいて着目範囲を設定する。血管画像生成部は、取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する。前記範囲設定部は、前記画像化領域内において、前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間が特定の時間範囲内となる位置を前記着目範囲として設定し、前記画像化領域における参照画像を通じた入力装置の操作によって指定された血管上の異なる２点において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる各時間の間における期間を、前記特定の時間範囲に設定し、かつ入力装置の操作によって指定された前記着目範囲内の位置における血管をトラッキングすることによって連結した着目血管領域を検出し、前記着目血管領域と連結していない血管領域を前記着目範囲から除外する。
本発明の第１の実施形態に係るＸ線診断装置及び医用画像処理装置の構成図。 造影剤の濃度プロファイルに基づいて血管への造影剤の流入時刻又は到達時刻を同定する方法を示す図。 着目領域についてのみパラメトリック画像データを生成した場合の例を示す図。 着目領域におけるパラメトリック画像データを表示させるためのカラースケールの第１の例を示す図。 着目領域におけるパラメトリック画像データを表示させるためのカラースケールの第２の例を示す図。 図５(C)に示すカラースケールの配色例を示す図。 図１に示すＸ線診断装置の動作及び医用画像処理装置における処理を示すフローチャート。 着目領域内におけるパラメトリック画像データを生成する場合におけるデータ処理の流れのバリエーションを示すフローチャート。 パラメトリック画像データの生成対象となる着目範囲を時間的に設定する方法の第１の例を説明する図 パラメトリック画像データの生成対象となる着目範囲を時間的に設定する方法の第２の例を説明する図
本発明の実施形態に係る医用画像処理装置、Ｘ線診断装置及び医用画像処理プログラムについて添付図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るＸ線診断装置及び医用画像処理装置の構成図である。
Ｘ線診断装置１は、撮影系２、制御系３、データ処理系４及びコンソール５を備えている。撮影系２は、Ｘ線管６、Ｘ線検出器７、Ｃ型アーム８、土台９及び寝台１０を有する。また、データ処理系４は、A/D (analog to digital)変換器１１、医用画像処理装置１２、D/A (digital to analog)変換器１３及び表示装置１４を有する。尚、A/D変換器１１は、Ｘ線検出器７と一体化される場合もある。
Ｘ線管６及びＸ線検出器７は、寝台１０を挟んで対向配置するようにＣ型アーム８の両端に固定される。Ｃ型アーム８は、土台９によって保持される。土台９は、モータ９Ａ及び回転機構９Ｂを備え、モータ９Ａ及び回転機構９Ｂの駆動により、Ｃ型アーム８とともにＸ線管６及びＸ線検出器７を所望の位置にプロペラのように高速に回転させることができる。
Ｘ線検出器７としては、平面検出器(FPD: flat panel detector)やイメージインテンシファイアテレビ(I.I.-TV: image intensifier TV)を用いることができる。また、Ｘ線検出器７の出力側は、データ処理系４のA/D変換器１１と接続される。
制御系３は、撮影系２を構成する各構成要素に制御信号を出力することによって撮影系２を駆動制御する装置である。制御系３は入力装置としてのコンソール５と接続され、制御系３への撮像条件等の指示情報は、コンソール５から入力することができる。
そして、撮影系２は、制御系３による制御下において回転可能なＸ線管６から寝台１０にセットされた被検体Ｏに向けて互いに異なる角度でＸ線を順次曝射し、複数の方向から被検体Ｏを透過したＸ線をＸ線検出器７によりＸ線投影データとして順次収集できるように構成される。Ｘ線検出器７により収集されたＸ線投影データは、Ｘ線画像データとしてA/D変換器１１に出力される。
また、寝台１０にセットされた被検体Ｏの近傍には、被検体Ｏに造影剤を注入するための造影剤注入装置１５が設けられる。そして、造影剤注入装置１５から被検体Ｏの血管内に造影剤を注入することによって、被検体ＯのＸ線造影撮影を行うことができる。これにより、撮影系２には、被検体Ｏの複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データを少なくとも収集する機能が備えられる。もちろん、撮影系２には、非造影のＸ線透視画像データを収集する機能も備えられる。また、造影剤注入装置１５についても、制御系３により制御することができる。
次に医用画像処理装置１２の構成及び機能について説明する。
医用画像処理装置１２の入力側には、A/D変換器１１の出力側に接続される。また、医用画像処理装置１２の出力側には、D/A変換器１３を介して表示装置１４が接続される。また、医用画像処理装置１２は、コンソール５と接続される。そして、医用画像処理装置１２には、コンソール５の操作によってデータ処理に必要な指示情報を入力することができる。
尚、図１に例示されるようなＸ線診断装置１に内蔵された医用画像処理装置１２とは別に、独立したシステムとして同様な医用画像処理装置をネットワークを介してＸ線診断装置１と接続してもよい。独立した医用画像処理装置をＸ線診断装置１と接続する場合には、医用画像処理装置に、Ｘ線診断装置１から必要なＸ線画像データを取得する画像データ取得部が備えられる。一方、医用画像処理装置１２がＸ線診断装置１に内蔵される場合には、撮影系２において撮影されたＸ線画像データを取得する画像データ取得部としての機能が、医用画像処理装置１２に備えられる。
医用画像処理装置１２は、画像メモリ１６、サブトラクション部１７、フィルタリング部１８、アフィン変換部１９、着目範囲設定部２０及びパラメトリック画像生成部２１を有する。パラメトリック画像生成部２１は、更に、時相特定部２２、カラーコーディング部２３、カラースケール調整部２４及び表示処理部２５を有する。
このような機能を有する医用画像処理装置１２は、コンピュータに医用画像処理プログラムを読込ませることによって構築することができる。医用画像処理プログラムは、汎用コンピュータを医用画像処理装置１２として利用できるように情報記録媒体に記録してプログラムプロダクトとして流通させることもできる。但し、医用画像処理装置１２を構成するために回路を用いてもよい。
画像メモリ１６は、撮影系２によって収集されたＸ線画像データを保存するための記憶装置である。従って、非造影でＸ線撮影を行えば、非造影のＸ線画像データが画像メモリ１６に保存され、造影剤を被検体Ｏに注入してＸ線撮影を行えば、Ｘ線造影画像データが画像メモリ１６に保存される。
サブトラクション部１７は、画像メモリ１６から読み込んだ非造影のＸ線画像データと、時系列のＸ線造影画像データとの差分（サブトラクション）処理によって造影血管が描出された時系列のDSA画像データを生成する機能を有する。
フィルタリング部１８は、高周波強調フィルタ、ローパスフィルタ及び平滑化フィルタ等の所望のフィルタ処理を任意のデータに対して実行する機能を有する。
アフィン変換部１９は、コンソール５から入力される指示情報に従ってＸ線画像データの拡大、縮小、回転移動及び平行移動等のアフィン変換処理を実行する機能を有する。
着目範囲設定部２０は、被検体Ｏの複数の血管を含む画像化領域における時系列のＸ線造影画像データ及び時系列のDSA画像データの少なくとも一方を取得する画像データ取得部としての機能と、取得したＸ線造影画像データ又はDSA画像データにおいて画像化領域内に着目領域を設定する機能を有する。時系列のＸ線造影画像データは、画像メモリ１６から取得することができる。一方、時系列のDSA画像データは、サブトラクション部１７から取得することができる。
着目領域は、コンソール５の操作によって関心領域(ROI: region of interest)としてマニュアル設定することができる。すなわち、入力装置の操作によって指定された領域を着目領域として設定することができる。
パラメトリック画像生成部２１は、時系列のDSA画像データ又は時系列のＸ線造影画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得する機能と、造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有するパラメトリック画像データを血管画像データとして生成する機能を有する。
更に、パラメトリック画像生成部２１は、画像化領域又は着目範囲設定部２０において設定された着目領域における造影剤の濃度の時間変化を取得し、着目領域における造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有するパラメトリック画像データを生成することができるように構成されている。
そのために、時相特定部２２は、造影剤の濃度の時間変化を表すプロファイルに基づいて、造影剤の濃度が特定の条件となる時相を特定する機能を有している。また、カラーコーディング部２３は、時相特定部２２により特定された時相に対応するカラーを割り当てる機能を有している。カラースケール調整部２４は、カラーコーディング部２３におけるカラーコーディングに用いられるカラースケールを決定する機能を有する。
カラーを割り当てるための特定の条件は、着目する血管に造影剤が流入又は到達した時点に対応する造影剤の濃度や逆に着目する血管から造影剤が流出した時点に対応する造影剤の濃度など、診断目的に応じて決定することができる。例えば、特定の条件となる時間は、造影剤の濃度が最大値、最大値の所定の割合又は閾値となる時間とすることができる。
図２は、造影剤の濃度プロファイルに基づいて血管への造影剤の流入時刻又は到達時刻を同定する方法を示す図である。
図２において横軸は、時相方向を示し、縦軸は、造影剤の濃度を表すDSA画像データ又は造影画像データの画像信号の強度を示す。図２に示すように時系列のDSA画像データ又は造影画像データの血管領域に対応するピクセル（画素）に着目すると、時間的に信号強度が変化するカーブとして造影剤の濃度変化プロファイルを取得することができる。
典型的な濃度変化プロファイルは、造影剤の流入に伴って値が次第に増加し、造影剤の流出に伴って値が次第に減少するカーブとなる。従って、濃度変化プロファイルの値に対してカーブの立ち上がりを検出するための閾値THを設定すれば、造影剤の濃度が閾値THに達した時相Tthとして、着目する血管への造影剤の流入開始時相を同定することが可能となる。
但し、ノイズが大きい場合には、造影剤の流入開始時相が誤って同定される恐れがある。そこで、ノイズの影響が抑制されるように、造影剤の濃度プロファイルの最大値の５パーセントから１０パーセントの範囲の所定の割合を閾値としてもよい。或いは、造影剤が血管に到達した時相として、図２に示すように造影剤の濃度が最大値MAXとなった時相Tmaxや最大値MAXの５０パーセントに達した時相Tmax/2を濃度プロファイルから検出するようにしてもよい。以降では、主として造影剤の到達時相を同定する場合を例に説明する。
図２に示すような造影剤の濃度プロファイルに基づく時相の特定を必要な画素に対して実行し、特定された時相に応じたカラーを割り当てると、造影剤の到達時刻等に応じたカラーで各血管が描出されたパラメトリック画像データを生成することができる。
カラーの割り当てには幾つかの方法がある。例えば造影剤の到達時相の中で最も早い時相に赤に割り当てる一方、最も遅い時相に青を割り当てる方法が挙げられる。この場合、最も早い時相と最も遅い時相との間における時相には、赤から緑を経由して青に至る線形の変化を有する色相を割り当てることができる。或いは、時相変化に特定の周期を設定し、時相周期の中で赤から緑を経由し、更に青を経由して赤に至る色相の線形変化を割り当てるようにしてもよい。そして、線形に変化する色相の割り当て処理を、時相方向に周期毎に繰返し実行することもできる。色相の割り当て処理を時相方向に繰返す方法については具体例を後述する。
更に、パラメトリック画像を動画として表示するためのカラーの割り当て方法もある。動画を作成する場合には、色相として割り当てられた時相方向におけるカラーの変化を再生時間の経過とともに時相方向に移動する方法を用いることができる。例えば、再生時刻tにおいて造影剤の到達時相Tが赤で表示される場合であれば、再生時刻t+Δtにおいて造影剤の到達時相T+ΔTが赤で表示されるようにカラーの変化を時間方向にシフトさせればよい。
このようなカラーの割り当て及び割り当てたカラーの時間的な変化を行えば、特定のカラーが造影剤の到達時相に合わせて移動するようにパラメトリック画像を表示させることができる。このため、例えば赤い部分に注目すれば、血液の流れに沿って視線が自然に移動することになる。その結果、血液の流れを容易に把握することが可能となる。
尚、Ｘ線造影画像の画像化領域全体についてパラメトリック画像データの生成処理を適用すれば、赤から緑を経由して青に至る色相を線形に割り当てるカラーコーディングの場合には、全体としての血流の把握に有用である。しかしながら、特定の部位における詳細な血流を把握することが困難となる恐れがある。また、パラメトリック画像を動画として表示させる場合には、赤等の注目すべきカラーが複数の血管に散在しているため、視線を向けるべきカラーを容易に峻別することが困難となる恐れもある。
そこで、着目範囲設定部２０において設定された着目領域に限定してパラメトリック画像データを生成することができる。特に、例えば赤から緑を経由して青に至る色相を線形に割り当てるカラーコーディングを行う場合であっても、着目領域における造影剤の到達時相差はＸ線造影画像の撮影時間全体に比べれば十分に短くなる。このため、カラースケールを着目領域における造影剤の到達時相に応じて決定すれば、特定の部位における細かい血流であっても大きく色を変化させることができる。また、パラメトリック画像を動画として表示させる場合には、視線を向けるべき赤等の特定のカラーが着目領域のみに存在するため、視線を向けるべき対象を容易に特定することが可能となる。
着目領域におけるパラメトリック画像データを生成する場合には、DSA画像データを生成するための差分処理を、着目領域のみについて実行するようにしてもよい。その場合には、着目領域の特定情報が、着目範囲設定部２０からサブトラクション部１７に通知される。そして、サブトラクション部１７では、着目領域における非造影のＸ線画像データと、着目領域における時系列のＸ線造影画像データとの差分処理によって造影血管が描出された時系列のDSA画像データが生成される。
逆に、画像化領域におけるDSA画像データ及びパラメトリック画像データを生成し、パラメトリック画像データを参照画像データとしてＸ線造影画像データ又はDSA画像データに着目領域を設定するようにしてもよい。
また、画像化領域又は着目領域におけるパラメトリック画像データの生成処理に当たり、移動平均化処理によって複数の画素を代表する画素について造影剤の濃度の時間変化を求めるようにしてもよい。つまり、平滑化処理を伴って、造影剤の濃度変化を求める対象となる画像データのマトリクスサイズを縮小することができる。また、ローパスフィルタ処理によってノイズを除去した画像データに基づいて造影剤の濃度変化を求めるようにしてもよい。これは、空間方向における造影剤の濃度プロファイルに対する移動平均化処理及びローパスフィルタ処理ということもできる。
移動平均化処理及びローパスフィルタ処理は、空間方向に限らず、時間方向に実行することもできる。移動平均化処理及びローパスフィルタ処理を時間方向に実行する場合には、時間方向における造影剤の濃度プロファイルに対して処理が実行されることとなる。
従って、時間方向及び空間方向の少なくとも一方における移動平均処理後の造影剤の濃度の時間変化に基づいて、パラメトリック画像データを生成することができる。また、時間方向及び空間方向の少なくとも一方におけるローパスフィルタ処理後の造影剤の濃度の時間変化に基づいて、パラメトリック画像データを生成することができる。これにより、ノイズが除去された平滑なパラメトリック画像データを生成することが可能となる。
また、Ｘ線造影画像データの撮影間隔に相当する造影剤の濃度のサンプリング間隔よりも短いデータ間隔を有する造影剤の濃度の時間変化に基づいて、パラメトリック画像データを生成することもできる。造影剤の濃度のサンプリング間隔よりも短いデータ間隔を有する造影剤の濃度の時間変化は、補間処理、特定の関数を用いたカーブフィッティング処理又は重心算出処理等の任意の処理によって取得することができる。これにより、より高精度に各画素における造影剤の到達時刻等を同定することが可能となる。特に、移動平均化処理及びローパスフィルタ処理の少なくとも一方を行う場合は一層効果的である。
上述のようなパラメトリック画像データの生成処理によって、造影剤の到達時相等の特定の時相がカラーで表示される血管画像データを生成することができる。しかしながら、画像化領域内において血管が複雑に分岐している場合には、着目血管の判別が困難となる恐れがある。そのような場合には、上述したように、着目範囲設定部２０において着目領域を設定し、着目領域におけるパラメトリック画像データを生成することが効果的である。
図３は、着目領域についてのみパラメトリック画像データを生成した場合の例を示す図である。
図３に示すように、Ｘ線造影画像データの撮影領域に対応する画像化領域内において、着目血管を含む所望のROIをパラメトリック画像データの生成対象となる着目領域に設定することができる。ROIを設定するための参照画像には、Ｘ線造影画像、DSA画像又は画像化領域全体のパラメトリック画像を用いることができる。着目領域が設定されると、図３に示すように着目領域内の血管のみが造影剤の到達時相等に応じたカラーで表示されるパラメトリック画像が生成及び表示される。このため、血管が複雑に分岐している場合であっても、容易に着目血管を視認することが可能となる。
但し、図３に例示されるように、着目領域であるROI内に着目血管以外の血管が含まれる場合もある。この場合、着目血管でない血管であるにも関わらず、カラーで表示されることになる。
そこで、コンソール５の操作によって指定された着目領域内の位置における血管をトラッキングすることによって、連結した着目血管領域を検出し、着目血管領域と連結していない血管領域を着目領域から除外することができる。この場合、着目領域を、連結した着目血管領域自体に更新するようにしても良いし、着目血管領域と連結していない血管領域を着目領域から単に除外した領域を、新たな着目領域に設定するようにしてもよい。
図示された例では、カーソルによって血管上の位置が指定されている。このため、指定された位置に存在する血管が着目血管として認識され、連続性のある着目血管領域が抽出されている。そして、着目血管領域と連続性のない血管領域が、カラー表示の対象から除外されている。このように、着目領域内において孤立している血管をカラー表示の対象から除外することができる。このため、一層容易に着目血管を視認することが可能となる。
血管のトラッキングは、例えば、第１の閾値処理及び第２の閾値処理によって簡易に行うことができる。第１の閾値処理は、着目領域において造影剤の濃度が最大値等の特定の条件となる時間に対する閾値処理である。一方、第２の閾値処理は、着目領域の隣接する画素位置間における、造影剤の濃度が最大値等の特定の条件となる時間の差に対する閾値処理である。
従って、DSA画像データにおいて造影剤の濃度が最大値となる時間を、造影剤の到達時間とみなしてパラメトリック画像データを生成する場合には、第１の閾値処理及び第２の閾値処理は、第１の閾値TH1及び第２の閾値TH2を用いて、それぞれ式(1-1)及び式(1-2)のように表すことができる。
P(x, y)>TH1 (1-1)
ΔT(x, y)<TH2 (1-2)
但し、式(1-1)及び式(1-2)において、P(x, y)は着目領域内の画素位置(x, y)におけるDSA画像データの最大画素値であり、ΔT(x, y)は着目領域内の画素位置(x, y)における隣接する少なくとも１つの画素位置との間における造影剤の到達時間の差である。
尚、造影剤の到達時間の差ΔT(x, y)を求める対象となる隣接する画素位置は、第１の閾値TH1を用いた第１の閾値処理によって抽出された注目する血管領域内の画素位置に限定される。つまり、式(1-1)及び式(1-2)で示される連立不等式を満たす画素位置(x, y)として、着目領域内において連続性を有する血管領域を抽出することができる。
具体的には、式(1-1)で示される第１の閾値処理によって造影剤の最大濃度に相当する画素値P(x, y)が第１の閾値TH1を超える位置として着目領域内の血管領域を抽出することができる。
一方、式(1-2)で示す第２の閾値処理によって、血管領域のうち隣接する画素位置間における造影剤の到達時間の差ΔT(x, y)が第２の閾値TH2未満となる領域として連続性を有する血管領域を抽出することができる。つまり、式(1-2) で示される第２の閾値処理によって血管の連続性の有無を判定することができる。また、隣接する画素位置間において画素値の差が小さいノイズ領域が連続する血管領域として誤認識されるエラーを第２の閾値処理によって回避することができる。尚、造影剤の到達時間の差として、造影剤の濃度が特定の条件となる時間の差を用いることができる。
このような血管のトラッキング機能及び着目領域の更新機能は、例えば、着目範囲設定部２０に設けることができる。
着目領域におけるパラメトリック画像データを表示させるためのカラースケールは、画像化領域におけるパラメトリック画像データを表示させるためのカラースケールと異なるカラースケールにすることが視認性を向上させる観点から好適である。そこで、カラースケール調整部２４には、着目領域において造影剤の濃度が最大値等の特定の条件となる時間の範囲に対応するカラースケールを作成する機能が設けられる。
図４は、着目領域におけるパラメトリック画像データを表示させるためのカラースケールの第１の例を示す図である。
図４(A)は着目領域内の２次元の各位置(xi, yj)(i=1, 2, 3, ..., m;j=1, 2, 3, ..., n)における造影剤の濃度プロファイル及び濃度プロファイルの最大値MAXに基づいて特定された造影剤の到達時相Tmax(xi,yj)を示している。造影剤の注入位置に近い上流側の血管内には相対的に早く造影剤が到達する。従って、特定される時相も相対的に早い時相となる。一方、造影剤の注入位置から離れた下流側の血管内には、造影剤の到達時刻が相対的に遅くなる。従って、特定される時相も相対的に遅い時相となる。
図４(B)は、画像化領域内における造影剤の濃度プロファイルに基づいて特定され得る全ての造影剤の到達時相Tallに対応できるようにカラーを割り当てたカラースケールの例を示す。図４(B)に示すカラースケールを用いて着目領域内におけるパラメトリック画像データを作成することもできる。
しかしながら、着目領域内において特定される時相の範囲は、画像化領域内において特定され得る時相の範囲よりも限定的である。そこで、図４(C)に示すように、着目領域において造影剤の濃度が特定の条件となる時間の範囲にカラーを対応付けたカラースケールを作成し、着目領域に応じたカラースケールに従ってカラーの画素値を有するパラメトリック画像データを生成することができる。
すなわち、図４(C)に示すように、着目領域において造影剤の濃度が最大値等の特定の条件となる時間の最小値又は最小値にマージン時間を加えた時間をT1とする一方、着目領域において造影剤の濃度が最大値等の特定の条件となる時間の最大値又は最大値にマージン時間を加えた時間をT2とすると、時間T1から時間T2までの期間にカラーを割り当てたカラースケールを作成することができる。このようなカラースケールを用いて着目領域のパラメトリック画像データを生成すれば、着目領域内における時相の範囲をカバーし、かつカラーの相違による時相の分解能を向上させたパラメトリック画像データを取得することができる。
尚、図４(B)に示すように、画像化領域において造影剤の濃度が特定の条件となる時間の範囲Tallに初期のカラーを対応付けた初期のカラースケールを時間方向に縮小することによって、図４(C)に示すように、着目領域において造影剤の濃度が特定の条件となる時間の範囲にカラーを対応付けたカラースケールを作成することもできる。つまり、着目領域内における時間の範囲に合わせて、カラースケールにおける時間の変化に対するカラーの変化の割合を大きくすることができる。これにより、簡易な処理で着目領域に対応するカラースケールを作成することができる。
図５は、着目領域におけるパラメトリック画像データを表示させるためのカラースケールの第２の例を示す図である。
図５の(A)及び(B)は、図４の(A)及び(B)と同様の図である。図５(C)に示すようにカラーの変化が周期的に複数回繰返されるカラースケールを、着目領域において造影剤の濃度が特定の条件となる時間の範囲に対応付けて作成することもできる。つまり、色相の連続的な変化が周期的に繰返されるカラースケールを作成することができる。この場合、カラーの変化の周期、位相及び初期位相をカラースケールの条件として任意に設定することができる。図５(C)に示すようなカラースケールを用いれば、カラーの相違による時間分解能を一層向上させることができる。
図６は、図５(C)に示すカラースケールの配色例を示す図である。
図６において直交する３軸は、それぞれR値、G値及びB値を示す。図６に示すようなR値の最大値、G値の最大値及びB値の最大値を頂点とする色三角形の辺に沿って、色相の変化の１周期T内の各時相に対応するR値、G値及びB値を決定することができる。すなわち、相対時刻がゼロ及びTの時には、G値及びB値がいずれもゼロでR値が最大値、相対時刻がT/3の時には、R値及びB値がいずれもゼロでG値が最大値、相対時刻が2T/3の時には、R値及びG値がいずれもゼロでB値が最大値となるように配色を行うことができる。
このような配色を行うと、時相が遅くなるにつれて、色が赤から緑を経由して青に変化し、再び赤に戻るパラメトリック画像データを生成することができる。尚、赤、緑及び青の間の色については、例えば、R値、G値及びB値が線形に変化するように時相に割り当てることができる。或いは、色三角形の中心と辺上の点を結ぶ線分の角度が線形に変化するようにR値、G値及びB値を時相に割り当てることもできる。
このような配色によって作成されたカラースケールに従ってパラメトリック画像データを生成すると、造影剤の到達時刻の差が僅かであっても、色の相違として血管を区別することが可能となる。すなわち、造影剤の到達時刻を詳細に把握することができる。
尚、人間が注意を引く色は赤である。従って、図６に例示されるように、造影剤の到達時刻が最も早い初期時相の色を赤に設定することが視認性の向上に繋がる。すなわち、カラースケールの初期時相に対応するカラー値をR値の最大値とすることが効果的である。また、別の例として、注目する時相が赤になるように初期時相を調整することも有用である。
また、図４及び図５に例示されるカラースケールは、上述したように、動的に変化させることもできる。すなわち、着目領域において造影剤の濃度が最大値等の特定の条件となる時間の範囲に対応付けられるカラーが時間的に変化するカラースケールを作成し、当該カラースケールに従って時間的にカラーが変化する動画としてパラメトリック画像データを生成することができる。この場合、血液が流れるようにカラーが移動するパラメトリック画像データを生成することができる。このため、血液が流れる様子を容易に確認することが可能となる。
尚、画像化領域内の着目領域外の領域には、任意の画像データを表示することができる。例えば、着目領域におけるパラメトリック画像データを、画像化領域全体における任意の時相のDSA画像データ又はＸ線造影画像データと合成表示させることができる。この場合、パラメトリック画像生成部２１において、着目領域内においては造影剤の濃度が最大値等の特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、着目領域外においては造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データが生成されることになる。すなわち、着目領域内がパラメトリック画像データであり、着目領域外がある時相におけるDSA画像データ又はＸ線造影画像データである血管画像データが生成される。
但し、着目領域内におけるパラメトリック画像データと、画像化領域内におけるＸ線造影画像データ又はDSA画像データを、それぞれ血管画像データとして並列表示させるようにしてもよい。この場合には、造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有する着目領域内における第１の血管画像データと、造影剤の濃度に対応する画素値を有する画像化領域における第２の血管画像データが並列表示できるように別々に生成される。
また、着目領域内におけるパラメトリック画像データに所望の画像データを重畳表示させることができる。このため、パラメトリック画像生成部２１には、パラメトリック画像データとともに表示させる画像データを生成する機能も設けられる。
表示処理部２５は、上述したような着目領域内におけるパラメトリック画像データと他の画像データとを合成する表示処理を行う機能を有する。すなわち、表示処理部２５は、指定された表示条件に従って、着目領域内におけるパラメトリック画像データに、対応するＸ線造影画像データ又はDSA画像データ等を重畳表示するための画像合成処理並びに着目領域内におけるパラメトリック画像データと、着目領域外におけるＸ線造影画像データ又はDSA画像データ等を合成表示するための画像合成処理の一方又は双方を実行する機能を有している。
次にＸ線診断装置１及び医用画像処理装置１２の動作および作用について説明する。
図７は、図１に示すＸ線診断装置１の動作及び医用画像処理装置１２における処理を示すフローチャートである。
まずステップＳ１において、非造影でＸ線画像データが収集される。具体的には、制御系３による制御下において撮影系２が所定の位置に移動し、寝台１０にセットされた被検体Ｏに向けてＸ線管６からＸ線が曝射される。そして、被検体Ｏを透過したＸ線がＸ線検出器７によりＸ線投影データとして収集される。Ｘ線検出器７により収集されたＸ線投影データは、Ｘ線画像データとしてA/D変換器１１を通じて医用画像処理装置１２に出力される。
Ｘ線画像データは、１フレーム分収集してもよいし、複数フレーム分収集してもよい。複数フレームのＸ線画像データを収集し、フィルタリング部１８において複数フレームのＸ線画像データを加算平均すれば、ノイズが低減された１フレームの非造影Ｘ線画像データを生成することができる。そして、このように取得された非造影Ｘ線画像データは、画像メモリ１６に保存される。
次に、ステップＳ２において、Ｘ線造影画像データが連続収集される。そのために、制御系３による制御下において造影剤注入装置１５が動作し、被検体Ｏに造影剤が注入される。そして、造影剤の注入開始から予め設定された時間が経過すると、Ｘ線造影画像データの撮影が開始される。そして、予め決められた期間において、継続的にＸ線造影画像データの撮影が行われる。これにより、画像メモリ１６には、時系列のＸ線造影画像データが順次保存される。
Ｘ線造影撮影が完了すると、ステップＳ３において、コンソール５の操作によってＸ線造影画像データの画像化領域内において着目血管を含む着目領域が設定される。そのためのユーザインターフェースとして、着目範囲設定部２０は、代表的な１フレーム又は時系列の複数フレームのＸ線造影画像データ又はDSA画像データを表示装置１４に表示させる。DSA画像データを表示させる場合には、サブトラクション部１７における非造影Ｘ線画像データとＸ線造影画像データとの間における差分処理によってDSA画像データが生成される。
これにより、図３に示すようにＸ線造影画像又はDSA画像を参照画像として着目血管を含むROIを設定することができる。そして、ROIを着目領域としてパラメトリック画像データを生成するための処理が医用画像処理装置１２において開始される。ここでは、着目領域についてのみDSA画像データを生成し、生成した着目領域のDSA画像データに基づいてパラメトリック画像データを生成する場合を例に説明する。
その場合には、ステップＳ４において、サブトラクション部１７により着目領域のDSA画像データが生成される。すなわち、着目領域の非造影Ｘ線画像データをマスク画像データとして時系列の着目領域のＸ線造影画像データのサブトラクション処理を実行することによって、時系列の着目領域のDSA画像データが順次生成される。
次に、ステップＳ５において、時相特定部２２により、着目領域内における造影剤濃度の時間変化が取得される。具体的には、コンソール５の操作によって指定された時相期間における時系列の着目領域のDSA画像データが時相特定部２２に取り込まれる。そして、時相特定部２２において図４(A)又は図５(A)に示すような造影剤の濃度の時間変化を示す濃度プロファイルが画素位置ごとに生成される。
尚、造影剤の濃度プロファイルの生成の前処理又は後処理として、フィルタリング部１８において空間方向及び時間方向の一方又は双方にローパスフィルタ処理及び移動平均処理の一方又は双方を実行することができる。これにより、ノイズが低減された平滑な造影剤の濃度プロファイルを生成することができる。併せて、時相特定部２２において、補間処理、重心の計算又はカーブフィッティングによってサンプリング間隔よりもデータ間隔が短い造影剤の濃度プロファイルを生成することもできる。
次に、ステップＳ６において、時相特定部２２により、造影剤の濃度プロファイルに基づいて造影剤の到達時相が着目領域内の画素位置ごとに同定される。具体的には、造影剤の濃度プロファイルに対するピーク検出処理や閾値処理等のデータ処理によって造影剤の到達時相を着目領域内の画素位置ごとに同定することができる。
尚、ピーク検出処理や閾値処理等のデータ処理によって時相が特定された後に、特定された時相近傍の期間についてのみ補間処理、重心の計算又はカーブフィッティングによる連続的な濃度プロファイルの取得を実行するようにしてもよい。その場合には、取得された連続的な濃度プロファイルに対して再度、ピーク検出処理や閾値処理等のデータ処理によって、真の造影剤の到達時相が検出される。
次に、ステップＳ７において、時相特定部２２により求められた造影剤の到達時相の２次元マップをカラーコーディングするためのカラースケールがカラースケール調整部２４において作成される。カラースケール調整部２４では、図４(B)及び図５(B)に示すような画像化領域において取り得る時相の範囲に対応するカラースケールに限らず、図４(C)及び図５(C)に示すような着目領域における時相の範囲に対応するように色相の変化率を増加させたカラースケールを作成することができる。
図４(C)に示すように着目領域における時相とカラーとを一対一で対応付ける場合には、着目領域内において特定された時相の最小値と最大値との間における各時相にカラーを割り当てることにより、カラースケールを作成することができる。一方、図５(C)に示すように、色相が連続的かつ周期的に繰返し変化するカラースケールを作成する場合には、コンソール５の操作によって色相が変化する周期や初期の位相等の条件が設定される。
更に、時間的にカラーが変化するカラースケールを作成することもできる。その場合には、カラーの変化速度等の条件が設定される。
次に、ステップＳ８において、カラースケール調整部２４により作成されたカラースケールに基づく造影剤の到達時相の２次元マップのカラーコーディングがカラーコーディング部２３において実行される。但し、カラーコーディングは着目領域に対してのみ実行される。すなわち、カラースケールに従って、造影剤の到達時相に対応するR値、G値及びB値が着目領域内における各画素に画素値として割り当てられる。これにより、着目領域のパラメトリック画像データが生成される。生成されたパラメトリック画像は表示装置１４に表示させることができる。この結果、表示装置１４には、図３に示すように着目領域内の血管のみがカラーで表示されたパラメトリック画像が表示される。
但し、図３に例示されるように、ROI内において関心のない血管がカラー表示される場合がある。そこで、ROI内において関心のない孤立した血管をカラー表示の対象から除外することができる。
その場合には、ステップＳ９において、コンソール５の操作によって着目血管が指定される。すなわち、コンソール５から着目範囲設定部２０に、着目血管上の位置情報が入力される。例えば、図３に示すようにカーソルを着目血管の上に合わせることにより、着目血管を指定することができる。
そうすると、ステップＳ１０において、着目範囲設定部２０が、指定された着目血管のトラッキングを行う。この結果、着目領域内において連結した着目血管の領域が特定される。逆に、着目血管と繋がっていない血管も特定される。
次に、ステップＳ１１において、着目範囲設定部２０は、着目血管と繋がっていない血管領域を着目領域から除外する。この結果、着目領域とともにパラメトリック画像が更新され、孤立する血管がカラー表示対象から除外される。このため、ユーザは一層容易に着目血管を観察することが可能となる。
尚、図７には、DSA画像を参照画像としてパラメトリック画像の生成対象及び表示対象となるROIを設定する場合の流れを示したが、上述したように、DSA画像の画像化領域全体について一旦パラメトリック画像を生成し、画像化領域全体のパラメトリック画像を参照画像としてROIを設定することもできる。
図８は、着目領域内におけるパラメトリック画像データを生成する場合におけるデータ処理の流れのバリエーションを示すフローチャートである。
まずステップＳ２０の判定において、ユーザは、Ｘ線造影撮影の画像化領域におけるパラメトリック画像を表示させるか否かを任意に決定することができる。画像化領域におけるパラメトリック画像を表示させる場合には、ステップＳ２１において画像化領域における造影剤の到達時相等の造影剤の濃度が特定の条件となる時間が時相特定部２２により画素位置ごとに同定される。そして、ステップＳ２２において、同定された画素位置ごとの時間に基づくカラーコーディングによって画像化領域におけるパラメトリック画像を表示装置１４にカラー表示させることができる。これにより、ステップＳ２３において、ユーザは、表示装置１４に表示された画像化領域におけるパラメトリック画像を参照画像としてコンソール５を操作することにより、画像化領域内に着目領域に対応するROIを設定することができる。
一方、画像化領域におけるパラメトリック画像を表示させない場合には、ステップＳ２４において、画像化領域におけるDSA画像が表示装置１４に表示される。尚、DSA画像の代わりにＸ線造影画像を表示させてもよい。そうすると、ステップＳ２５において、ユーザは、表示装置１４に表示された画像化領域におけるDSA画像を参照画像としてコンソール５を操作することにより、画像化領域内に着目領域に対応するROIを設定することができる。
ROIが設定されると、ステップＳ２６において、画像化領域内又はROI内における造影剤の到達時相等の造影剤の濃度が特定の条件となる時間が時相特定部２２により画素位置ごとに同定される。尚、時間の同定をROI内に限定すれば、データ処理量の低減化に繋がる。一方、画像化領域全体について造影剤の濃度が特定の条件となる時間を同定する場合には、ステップＳ２５におけるROIの設定前に時間の同定を行うこともできる。
次に、ステップＳ２７の判定において、ユーザは、ROI内におけるパラメトリック画像データのカラーコーディング用のカラースケールをROIに合わせて最適化するか否かを任意に決定することができる。カラースケールをROIに合わせて最適化する場合には、ステップＳ２８において、カラースケール調整部２４により図４(B)及び図５(B)に示すような通常のカラースケールが図４(C)及び図５(C)に示すようなROI内における時相の範囲に対応するように色相の変化率を増加させたカラースケールに変更される。
そして、ステップＳ２９において、図４(B)、図４(C)、図５(B)又は図５(C)に例示されるようなカラースケールを用いたカラーコーディング部２３におけるカラーコーディングによってROI内におけるパラメトリック画像が表示装置１４にカラー表示される。これにより、ROI内に限定したパラメトリック画像を血管画像データとして表示することができる。すなわち、被検体Ｏへの造影剤の注入期間中に生成されたＸ線造影画像データ又は差分画像データに基づいて、注入期間中において着目領域内を造影剤が流れている期間における造影剤の濃度の時間変化に基づいて血管画像データを生成することができる。
つまり以上のようなＸ線診断装置１及び医用画像処理装置１２は、着目領域のみを対象としてパラメトリック画像データを生成できるようにしたものである。更に、Ｘ線診断装置１及び医用画像処理装置１２は、着目領域において造影剤の到達時相の判別を容易に行えるように、着目領域に対応した適切なカラースケールを作成できるようにしたものである。
このため、Ｘ線診断装置１及び医用画像処理装置１２によれば、血管が複雑に分岐している場合であっても、着目血管を容易に辿ることができる。特に、カラースケールに割り当てられるカラーを時間的に変化させることによって、血液が流れているように血管画像を動画として表示させることもできる。その場合において関心のない血管のカラーが変化すると、関心のない血管に着目してしまう恐れがあるが、関心のない血管をカラー表示の対象外とすることができる。このため、関心のある血管の観察に集中することが可能となる。この効果は、着目血管における血液の流れが相対的に遅く、他の血管における血液の流れが相対的に速い場合に顕著である。
（第２の実施形態）
第２の実施形態におけるＸ線診断装置では、着目範囲設定部２０の詳細機能が第１の実施形態におけるＸ線診断装置１と相違する。第２の実施形態におけるＸ線診断装置の他の構成及び機能については第１の実施形態と同様であるため、着目範囲設定部２０の詳細機能についてのみ説明する。
第１の実施形態では、着目範囲設定部２０においてDSA画像等の参照画像上における着目領域としてパラメトリック画像データの生成対象となる着目範囲を設定したが、着目時間として着目範囲を設定することもできる。つまり、パラメトリック画像データの生成対象となる着目範囲は、空間的に特定する代わりに時間的に特定することができる。そこで、第２の実施形態では、着目範囲設定部２０が、着目する時間範囲として着目範囲を設定できるように構成される。
図９は、パラメトリック画像データの生成対象となる着目範囲を時間的に設定する方法の第１の例を説明する図である。
図９に示すように、Ｘ線造影画像データの撮影領域に対応する画像化領域において血管が描出されたＸ線造影画像、DSA画像又はパラメトリック画像を参照画像として、着目する血管の上流側における位置PT1と下流側における位置PT2とを入力装置の操作によってマニュアルで指定することができる。そうすると、指定された上流側の位置PT1における造影剤の到達時相T1と、下流側の位置PT2における造影剤の到達時相T2とを、各位置PT1, PT2における造影剤の濃度の時間変化に基づいて特定することができる。
そして、特定した造影剤の第１の到達時相T1と、造影剤の第２の到達時相T2との間における時相を、造影剤の到達時相とする画素位置をパラメトリック画像データの生成処理の対象とすることができる。そうすると、図９に示すように、第１の時相T1から第２の時相T2までの期間に造影剤が到達した血管のみがカラーで表示されるパラメトリック画像を生成及び表示させることができる。
図１０は、パラメトリック画像データの生成対象となる着目範囲を時間的に設定する方法の第２の例を説明する図である。
パラメトリック画像データの生成対象となる画素位置を特定するための造影剤の到達時相の範囲は、位置ではなく時相の範囲として直接指定することもできる。すなわち、入力装置の操作によって指定された時間範囲を、パラメトリック画像データの生成対象となる着目時間として設定することができる。
具体例として、図１０に示すように、造影剤の到達時相を制限するための時相の下限値T1、時相の上限値T2並びに時相の範囲を任意に調整するためのスクロールバーをグラフィカルユーザインタフェース(GUI: graphical user interface)として設けることができる。
図１０に示す例では、入力装置の操作によって時相の下限値T1を調整するためのスクロールバーをスライドさせることにより、時相の下限値T1を調整することができる。同様に、入力装置の操作によって時相の上限値T2を調整するためのスクロールバーをスライドさせることにより、時相の上限値T2を調整することができる。更に、時相の下限値T1と時相の上限値T2との間における時相区間として設定される時間範囲自体も、スクロールバーをスライドさせることによって時相方向に調整することができる。
このように、Ｘ線造影画像データの撮影領域となる画像化領域内において、造影剤の濃度が最大値等の特定の条件となる時間が特定の時間範囲内となる位置を、パラメトリック画像データの生成対象となる着目範囲として設定することができる。換言すれば、時系列の複数フレームのＸ線造影画像データの収集時間中における一部の着目時間として間接的に着目領域を設定することができる。
そして、図９に例示されるように、Ｘ線造影画像データの画像化領域におけるDSA画像等の参照画像を通じた入力装置の操作によって指定された血管上の異なる２点において、造影剤の濃度が最大値等の特定の条件となる各時間の間における期間を、パラメトリック画像データの生成対象となる着目範囲を決定するための特定の時間範囲に設定することができる。或いは、図１０に例示されるように、入力装置の操作によって直接指定された時間範囲を特定の時間範囲として設定することもできる。
（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
例えば、第１の実施形態と第２の実施形態とを組合わせることができる。すなわち、パラメトリック画像データの生成対象となる着目範囲を、Ｘ線造影画像データの画像化領域内において空間的かつ時間的に設定することができる。この場合、DSA画像等の参照画像上において空間的に設定された着目領域内に存在し、かつ造影剤の濃度が最大値等の特定の条件となる時間が別途設定された特定の時間範囲内となる位置がパラメトリック画像データの生成対象となる。この場合においても、指定された血管のトラッキングによる非着目血管の着目範囲からの除外を行うことができる。
１ Ｘ線診断装置
２ 撮影系
３ 制御系
４ データ処理系
５ コンソール
６ Ｘ線管
７ Ｘ線検出器
８ Ｃ型アーム
９ 土台
９Ａ モータ
９Ｂ 回転機構
１０ 寝台
１１ A/D変換器
１２ 医用画像処理装置
１３ D/A変換器
１４ 表示装置
１５ 造影剤注入装置
１６ 画像メモリ
１７ サブトラクション部
１８ フィルタリング部
１９ アフィン変換部
２０ 着目範囲設定部
２１ パラメトリック画像生成部
２２ 時相特定部
２３ カラーコーディング部
２４ カラースケール調整部
２５ 表示処理部
Ｏ 被検体

Claims (17)

  1. 被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データ及び前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データの少なくとも一方を取得する画像データ取得部と、
    取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データにおいて着目範囲を設定する範囲設定部と、
    取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する血管画像生成部と、
    を備え、
    前記範囲設定部は、前記画像化領域内において、前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間が特定の時間範囲内となる位置を前記着目範囲として設定し、前記画像化領域における参照画像を通じた入力装置の操作によって指定された血管上の異なる２点において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる各時間の間における期間を、前記特定の時間範囲に設定するように構成され、
    前記血管画像生成部は、カラーの変化が周期的に複数回繰返されるカラースケールを、前記着目範囲において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間の範囲に対応付けて作成し、前記カラースケールに従ってカラーの画素値を有する血管画像データを生成するように構成される医用画像処理装置。
  2. 被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データ及び前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データの少なくとも一方を取得する画像データ取得部と、
    取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データにおいて着目範囲を設定する範囲設定部と、
    取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する血管画像生成部と、
    を備え、
    前記範囲設定部は、入力装置の操作によって指定された前記着目範囲内の位置における血管をトラッキングすることによって連結した着目血管領域を検出し、前記着目血管領域と連結していない血管領域を前記着目範囲から除外するように構成される医用画像処理装置。
  3. 被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データ及び前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データの少なくとも一方を取得する画像データ取得部と、
    取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データにおいて着目範囲を設定する範囲設定部と、
    取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する血管画像生成部と、
    を備え、
    前記範囲設定部は、前記画像化領域内において、前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間が特定の時間範囲内となる位置を前記着目範囲として設定し、前記画像化領域における参照画像を通じた入力装置の操作によって指定された血管上の異なる２点において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる各時間の間における期間を、前記特定の時間範囲に設定し、かつ入力装置の操作によって指定された前記着目範囲内の位置における血管をトラッキングすることによって連結した着目血管領域を検出し、前記着目血管領域と連結していない血管領域を前記着目範囲から除外するように構成される医用画像処理装置。
  4. 前記血管画像生成部は、前記被検体への前記造影剤の注入期間中に生成された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて、前記注入期間中において前記着目範囲内を前記造影剤が流れている期間における前記造影剤の濃度の時間変化に応じた前記血管画像データを生成するように構成される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
  5. 前記血管画像生成部は、前記着目範囲において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間の範囲にカラーを対応付けたカラースケールを作成し、前記カラースケールに従ってカラーの画素値を有する血管画像データを生成するように構成される請求項２又は３記載の医用画像処理装置。
  6. 前記血管画像生成部は、前記画像化領域において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間の範囲に初期のカラーを対応付けた初期のカラースケールを時間方向に縮小することによって前記着目範囲において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間の範囲にカラーを対応付けた前記カラースケールを作成するように構成される請求項５記載の医用画像処理装置。
  7. 前記血管画像データの前記着目範囲内に、対応する前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データを重畳表示する表示部を更に有する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
  8. 前記範囲設定部は、入力装置の操作によって指定された領域を前記着目範囲として設定するように構成される請求項２記載の医用画像処理装置。
  9. 前記範囲設定部は、前記着目範囲において前記造影剤の最大濃度に対する第１の閾値処理と、前記着目範囲の隣接する画素位置間における、前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間の差に対する第２の閾値処理によって前記血管のトラッキングを行うように構成される請求項２又は３記載の医用画像処理装置。
  10. 前記血管画像生成部は、前記着目範囲において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間の範囲に対応付けられるカラーが時間的に変化するカラースケールを作成し、前記カラースケールに従って時間的にカラーが変化する動画として前記血管画像データを生成するように構成される請求項１又は５記載の医用画像処理装置。
  11. 前記血管画像生成部は、前記着目範囲内における、前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有する第１の血管画像データと、前記画像化領域における、前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する第２の血管画像データとを並列表示できるように別々に生成するように構成される請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
  12. 被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データを少なくとも収集する撮影系と、
    前記Ｘ線造影画像データ又は前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データにおいて着目範囲を設定する範囲設定部と、
    前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する血管画像生成部と、
    を備え、
    前記範囲設定部は、前記画像化領域内において、前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間が特定の時間範囲内となる位置を前記着目範囲として設定し、前記画像化領域における参照画像を通じた入力装置の操作によって指定された血管上の異なる２点において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる各時間の間における期間を、前記特定の時間範囲に設定するように構成され、
    前記血管画像生成部は、カラーの変化が周期的に複数回繰返されるカラースケールを、前記着目範囲において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間の範囲に対応付けて作成し、前記カラースケールに従ってカラーの画素値を有する血管画像データを生成するように構成されるＸ線診断装置。
  13. 被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データを少なくとも収集する撮影系と、
    前記Ｘ線造影画像データ又は前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データにおいて着目範囲を設定する範囲設定部と、
    前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する血管画像生成部と、
    を備え、
    前記範囲設定部は、入力装置の操作によって指定された前記着目範囲内の位置における血管をトラッキングすることによって連結した着目血管領域を検出し、前記着目血管領域と連結していない血管領域を前記着目範囲から除外するように構成されるＸ線診断装置。
  14. 被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データを少なくとも収集する撮影系と、
    前記Ｘ線造影画像データ又は前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データにおいて着目範囲を設定する範囲設定部と、
    前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する血管画像生成部と、
    を備え、
    前記範囲設定部は、前記画像化領域内において、前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間が特定の時間範囲内となる位置を前記着目範囲として設定し、前記画像化領域における参照画像を通じた入力装置の操作によって指定された血管上の異なる２点において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる各時間の間における期間を、前記特定の時間範囲に設定し、かつ入力装置の操作によって指定された前記着目範囲内の位置における血管をトラッキングすることによって連結した着目血管領域を検出し、前記着目血管領域と連結していない血管領域を前記着目範囲から除外するように構成されるＸ線診断装置。
  15. コンピュータを、
    被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データ及び前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データの少なくとも一方を取得する画像データ取得部、
    取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データにおいて着目範囲を設定する範囲設定部、及び
    取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する血管画像生成部、
    として機能させる医用画像処理プログラムであって、
    前記範囲設定部は、前記画像化領域内において、前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間が特定の時間範囲内となる位置を前記着目範囲として設定し、前記画像化領域における参照画像を通じた入力装置の操作によって指定された血管上の異なる２点において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる各時間の間における期間を、前記特定の時間範囲に設定し、
    前記血管画像生成部は、カラーの変化が周期的に複数回繰返されるカラースケールを、前記着目範囲において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間の範囲に対応付けて作成し、前記カラースケールに従ってカラーの画素値を有する血管画像データを生成する医用画像処理プログラム。
  16. コンピュータを、
    被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データ及び前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データの少なくとも一方を取得する画像データ取得部、
    取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データにおいて着目範囲を設定する範囲設定部、及び
    取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する血管画像生成部、
    として機能させる医用画像処理プログラムであって、
    前記範囲設定部は、入力装置の操作によって指定された前記着目範囲内の位置における血管をトラッキングすることによって連結した着目血管領域を検出し、前記着目血管領域と連結していない血管領域を前記着目範囲から除外する医用画像処理プログラム。
  17. コンピュータを、
    被検体の複数の血管を含む画像化領域におけるＸ線造影画像データ及び前記Ｘ線造影画像データと非造影のＸ線画像データとの差分処理によって生成される差分画像データの少なくとも一方を取得する画像データ取得部、
    取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データにおいて着目範囲を設定する範囲設定部、及び
    取得された前記Ｘ線造影画像データ又は前記差分画像データに基づいて造影剤の濃度の時間変化を取得し、前記着目範囲内においては前記造影剤の濃度が特定の条件となる時間に対応する画素値を有し、前記着目範囲外においては前記造影剤の濃度に対応する画素値を有する血管画像データを生成する血管画像生成部、
    として機能させる医用画像処理プログラムであって、
    前記範囲設定部は、前記画像化領域内において、前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる時間が特定の時間範囲内となる位置を前記着目範囲として設定し、前記画像化領域における参照画像を通じた入力装置の操作によって指定された血管上の異なる２点において前記造影剤の濃度が前記特定の条件となる各時間の間における期間を、前記特定の時間範囲に設定し、かつ入力装置の操作によって指定された前記着目範囲内の位置における血管をトラッキングすることによって連結した着目血管領域を検出し、前記着目血管領域と連結していない血管領域を前記着目範囲から除外する医用画像処理プログラム。
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