JP6664873B2 - 画像処理装置、x線診断装置、及び、画像処理プログラム - Google Patents

画像処理装置、x線診断装置、及び、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、画像処理装置、X線診断装置、及び、画像処理プログラムに関する。
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。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)画像が生成される。
具体的には、造影剤投与後の各時相のコントラスト画像から、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。ここで、上記マスク画像とは、基準として用いられる造影剤投与前のX線画像であり、上記コントラスト画像とは、造影剤を含んだX線画像の意味である。DSA画像では、血管の観察に不要な陰影が除去され、造影剤によって染影された血管が選択的に描出されるため、DSA画像は血管の診断に有用である。
米国特許出願公開第2010/0329523A1号明細書
脳動静脈奇形(Cerebral arteriovenous malformation)や硬膜動静脈瘻(Dural arteriovenous fistula)等の診断を行う場合、DSA画像だけでは、診断に有用な血管画像が得られないことがある。具体的には、造影剤が疾患部に流入する血管の特定や血管の区別が困難となる場合がある。
このため、造影剤が疾患部に流入する血管を、より明瞭に識別可能な血管画像を取得する新技術が要望されていた。
以下、本発明の実施形態が取り得る態様の数例を、態様毎に説明する。
(1)一実施形態の画像処理装置は、血流画像取得部と、着目領域設定部と、再生区間選択部とを有する。
血流画像取得部は、同一の被検体に対する造影剤投与後の時系列的な複数のX線画像の投影データ、又は、これら複数のX線画像の投影データから得られる時系列的な複数のDSA画像の画像データを、時系列的な複数の血流画像の画像データとして取得する。
着目領域設定部は、上記時系列的な複数の血流画像上に基づくカラー画像上で着目領域を設定する。
再生区間選択部は、上記時系列的な複数の血流画像の画像データから、着目領域と同位置に該当する領域の各画素の画素値をそれぞれ取得し、これら各画素の画素値の時間変化から得られる着目領域の血流情報に基づいて、血流画像取得部が取得した血流画像の中から、連続した複数の血流画像を再生区間として選択する。
(2)別の一実施形態では、X線診断装置は、X線撮像部と、上記(1)の画像処理装置とを有する。
X線撮像部は、造影剤投与後の複数のタイミングにおいて同一の被検体を透過したX線をそれぞれ検出することで、時系列的な複数のX線画像の投影データを生成する。
画像処理装置は、上記時系列的な複数のX線画像の投影データ、又は、上記時系列的な複数のX線画像の投影データから得られる時系列的な複数のDSA画像の画像データを時系列的な複数の血流画像の画像データとして取得し、これら複数の血流画像の中から連続した複数の血流画像を再生区間として選択する。
本実施形態におけるX線診断装置の構成の一例を示すブロック図。 パラメトリック画像の生成過程における血流情報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(Time To Arrival)をパラメータとしたパラメトリック画像の生成方法の一例を示す模式図。 パラメトリック時相画像の生成において用いられる周期的カラー割当てテーブルデータの一例を示す模式図。 任意時相の一例として図4の周期的カラー割当てテーブルデータの1周期に15個の任意時相(t’=0〜t’=14)を割り当てることで生成されるパラメトリック時相画像の模式図。 時系列的に撮像されるX線画像から派生的に得られる画像に基づいて着目領域を設定する方法の一例を示す模式図。 時系列的に撮像されるX線画像から派生的に得られる画像に基づいて着目領域を設定する方法の別の例を示す模式図。 再生区間選択部によるDSA画像の再生区間の自動選択方法の一例を示す模式図。 再生区間のDSA画像と、パラメトリック時相画像とを時系列的に並行再生する表示態様の第1の例を示す模式図。 再生区間のDSA画像と、パラメトリック時相画像とを時系列的に並行再生する表示態様の第2の例を示す模式図。 再生区間のDSA画像と、パラメトリック時相画像とを時系列的に並行再生する表示態様の第3の例を示す模式図。 再生区間のDSA画像と、パラメトリック時相画像とを時系列的に並行再生する表示態様の第4の例を示す模式図。 再生区間のDSA画像の表示期間においてパラメトリック時相画像の2周期分を表示する場合の表示例を示す模式図。 本実施形態のX線診断装置が着目領域マニュアル設定モードに設定されている場合の動作の一例を示すフローチャート。 本実施形態のX線診断装置が着目領域自動設定モードに設定されている場合の動作の一例を示すフローチャート。
X線診断装置では、DSA画像を時系列順に連続表示することでDSA画像を動画像のように再生できる。しかし、治療領域などの着目領域の血流が鮮明なDSA画像は、DSA画像の全フレーム数(全時相)の内、例えば数%である。従って、着目領域の血流を目視で容易且つ効率的に確認可能にするためには、着目領域の血流が鮮明なDSA画像のみを再生し、他の時相のDSA画像を再生しないことが望ましい。
上記着眼点に従えば、DSA画像の全時相の中から再生区間の開始時相、終了時相がユーザの操作によって選択される構成が考えられるが、この構成ではユーザの操作が煩雑である。そこで以下の実施形態では、着目領域の血流が鮮明なDSA画像が含まれるように、DSA画像の再生区間がX線診断装置内の画像処理装置によって自動選択される。DSA画像の再生区間を自動選択とするという技術思想は、従来には全く存在しないものであり、この自動選択の手法については図6〜図8で詳述する。
さらに、以下の実施形態では、着目領域の血流をより判断し易くするため、モニタの一領域上での再生区間のDSA画像の時系列的表示に並行して、モニタの別領域上でDSA画像の派生画像が時系列順に表示される。以下の実施形態の例では、DSA画像の派生画像は、DSA画像の各画素値の時間変化に基づいて生成される多時相のパラメトリック時相画像であって、DSA画像とは異なる観点から血流を見易くしたカラー画像である。パラメトリック時相画像の生成方法については、図2〜図5で詳述する。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。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。
<本実施形態の構成>
図1は、本実施形態におけるX線診断装置10の構成の一例を示すブロック図である。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、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には造影剤投与装置200がセットされる。
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44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。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、他の構成要素の機能を簡単に説明後、画像解析装置46の機能について詳細に説明する。
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43c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、X線検出器36によって被検体Pを透過したX線から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し、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(マスク画像)の投影データと、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。
なお、上記「投影」とは例えば、3次元の対象物を2次元画像に描写することを意味し、上記投影データとは、2次元画像の画像データの意味である。「画像データ」とは、広義には2次元画像の画像データも3次元画像の画像データも含むが、狭義には3次元画像の画像データを含まない。ここでは区別のため、2次元画像の画像データを「画像データ」と称し、3次元画像の画像データについては「ボリュームデータ」と称する。以下の例では説明の簡単化のため、2次元画像の例について先に説明する。
モニタ47は、DSA画像の表示や、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。
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、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、DSA画像の各画素の画素値の時間変化に基づいて一連の時系列的なパラメトリック時相画像を生成し、DSA画像とパラメトリック時相画像とをモニタ47上に並行表示させるものである。
ここで、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線透過率以外の血流情報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「パラメトリック画像」と称する。また、以下の説明では、一のパラメトリック画像から生成される時系列的なカラー画像の各々を「パラメトリック時相画像」と称する。パラメトリック画像、及び、パラメトリック時相画像の生成方法については後述する。
画像処理装置46は、血流画像取得部46aと、派生画像生成部46bと、着目領域設定部46cと、再生区間選択部46dと、表示制御部46e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。
血流画像取得部46aは、造影剤投与の前後の同一被検体P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。
派生画像生成部46bは、各DSA画像の画像データにおける、被検体P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血流情報パラメータ値を画素毎に取得する(後述の図2参照)。
派生画像生成部46bは、血流情報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、パラメトリック画像の画像データを生成する。パラメトリック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。派生画像生成部46bは、一のパラメトリック画像から、時系列的な複数のパラメトリック時相画像の画像データを生成する。
着目領域設定部46cは、時系列的な複数のDSA画像から得られる複数のパラメトリック時相画像に対して、共通の着目領域(Target Region)を設定する。
なお、以下の実施形態では一例として、DSA画像、パラメトリック画像、パラメトリック時相画像、の各画像サイズ(縦横の画素数)が同じ場合を述べるので、これら3種類の画像間において、同じ行番号及び同じ列番号の画素同士は、被検体Pの同位置に該当する。従って、以下の実施形態の例では、パラメトリック時相画像上で設定される着目領域は、複数のDSA画像においても同位置に共通に設定される。
再生区間選択部46dは、全時相のDSA画像の画像データから、着目領域と同位置に該当する領域の各画素の画素値をそれぞれ取得し、これら各画素の画素値の時間変化から得られる着目領域の血流情報に基づいて、全時相のDSA画像の中から、着目領域の血流が鮮明に表れている連続した複数のDSA画像(の画像データ)を再生区間として選択する。ここでの「連続」とは、再生区間の各DSA画像の時相が連番となることである。
表示制御部46dは、モニタ47上の互いに異なる表示領域においてそれぞれ、再生区間内のDSA画像を時系列的に連続表示させると同時に、時系列的な複数のパラメトリック時相画像を連続表示させる。
<本実施形態の原理説明>
図2は、パラメトリック画像の生成過程における血流情報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。図2の上段では画素数4×4の例を示すが、これは説明の簡単化のための一例にすぎず、画素数はさらに多くてもよい(図3〜図5についても同様)。
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,…,15で順に15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,…,15にそれぞれ対応する15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)。
ここで、パラメータ値取得部46aは、15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=1〜15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の下段は、各DSA画像(この例では、画素数4×4)の右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。
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、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。
パラメトリック画像に用いられる血流情報パラメータとしては、図2の下段に示すTTP(Time To Peak)、PH(Peak Height)、TTA(Time To Arrival)、WIDTH,TTFM(Time To First Moment)や、図2の下段の斜線領域の面積に相当するAUC(Area Under Curve)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。図2の下段では一例として、閾値THがピーク値の50%である場合を示す。なお、ピーク値の50%は閾値THの一例にすぎず、閾値THは例えば、ピーク値の30%でも40%でも60%でもよい。
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(Time To First Moment)は、TTAのタイミングから、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。
図3は、TTAをパラメータとしたパラメトリック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4×4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、派生画像生成部46bに記憶されたTTA用のカラー割当てテーブルデータの一例を示す。
ここでは一例として、TTAの値が1の画素には赤色(RED)、TTAの値が2の画素には朱色(VERMILION)、TTAの値が3の画素には赤橙色(GRENADINE)、TTAの値が4の画素にはオレンジ色(ORANGE)、TTAの値が5の画素には黄色(YELLOW)、TTAの値が6の画素には黄緑色(YELLOW-GREEN)、TTAの値が7の画素には緑色(GREEN)、TTAの値が8の画素には青緑色(TURQUISE)、TTAの値が9の画素にはシアン色(CYAN)、TTAの値が10の画素には水色(AQUA)、TTAの値が11の画素には青色(BLUE)、TTAの値が12の画素には紺色(MAZARINE)、TTAの値が13の画素には紫色(PURPLE)、TTAの値が14の画素には赤紫色(MAGENTA)、TTAの値が15の画素にはピンク色(PINK)、がそれぞれ割り当てられる。
図3では便宜上、グレースケールの横方向のバーでカラー割当てテーブルデータを図示しているが、カラー割当てテーブルデータは、実際には各パラメータ値に対して互いに異なる有彩色を与える。カラーの割り当て方法は任意であるが、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く、有彩色が含まれるように割り当てることが望ましいからである。上記のカラー割り当ての例では、赤、緑、青の3原色が用いられるが、例えば赤、緑、青の3原色の各値の内、1つの値が常に0となるようにしてもよいし、2つの値が常に0となるようにしてもよい。
或いは、派生画像生成部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、カラー割当てテーブルデータを記憶してもよい。例えば8ビットの場合、TTA=1に対しては、赤、緑、青の各値として(255, 0, 0)が割り当てられる。
図3の下段は、図3の上段の各画素のTTAの値と、図3の中段のカラー割当て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画像が、TTAを血流情報パラメータとするパラメトリック画像である。
なお、派生画像生成部46bは、TTP用のカラー割当てテーブル、PH用のカラー割当てテーブル等の他の血流情報パラメータ用のカラー割当てテーブルも記憶している。上記の例では、TTAをパラメータとしてパラメトリック画像を生成しているが、前述のTTPやPHをパラメータとして、パラメトリック画像を生成してもよい。
以上のように派生画像生成部46bは、時系列的な複数のDSA画像に対して一のパラメトリック画像の画像データを生成する。
次に、派生画像生成部46bは、一のパラメトリック画像の画像データから、時系列的な多数のパラメトリック時相画像の画像データを生成する。この点は、本実施形態の別の特徴であり、以下の図4及び図5を用いて説明する。
図4は、パラメトリック時相画像の生成において用いられる周期的カラーテーブルデータの一例を示す模式図である。
図4の上段は、図3の下段と同じパラメトリック画像であり、各画素の枠内の下段はパラメトリック画像の色を示し、各画素の枠内の上段は各画素の行列位置を示す。各画素の枠内の上段において、末尾の数字は列番号を示し、末尾から3番目の文字は行番号を示す。従って、1行目1列目の画素は符号PX1_1で表記され、1行目2列目の画素は符号PX1_2で表記され、1行目3列目の画素は符号PX1_3で表記され、以下同様である。
図4の下段は、周期的カラー割当てテーブルデータに基づいて、任意時相t’の経過に伴って連続的に変化する各画素の色を示す模式図である。図4の下段では便宜上、周期的カラー割当てテーブルデータがグレースケールで図示されているが、実際には連続変化する有彩色で構成される。周期的カラー割当てテーブルデータは、任意時相t’の経過に伴って、例えば赤色、朱色、赤橙色、オレンジ色、黄色、緑色、緑色、青緑色、シアン色、水色、青色、紺色、紫色、赤紫色、ピンク色、赤色、…の順のように周期的且つ連続的に変化する有彩色を与える。
パラメトリック時相画像は、縦横の画素数がパラメトリック画像と同じであり、パラメトリック画像の各画素の色を周期的カラー割当てテーブルデータに従って連続変化させることで生成される。ここでは一例として、任意時相t’=0(最初の時相)のパラメトリック時相画像は、パラメトリック画像と同一になる。
この例ではパラメトリック画像の画素数が16であるが、画素毎にTTAの値がそれぞれ異なる場合、任意時相t’=0におけるパラメトリック時相画像の各画素の色は、16通りに異なる。或いは、TTAの値が同じ複数の画素が存在する場合、任意時相t’=0におけるパラメトリック時相画像において、同一の色の複数の画素が存在する。図4の上段の例では、3行目3列目の画素PX3_3と、4行目4列目の画素PX4_4とで、TTAの値が同じであるため、パラメトリック時相画像において同一の色となる場合を示す。
派生画像生成部46bは、最初の時相の色がそれぞれ異なるが、1周期長が共通である多種の周期的カラー割当てテーブルデータを記憶している。例えば、画素PX1_1の場合、TTAの値が1なので、パラメトリック画像の色は赤色である。従って、派生画像生成部46bは、画素PX1_1に対しては赤色から始まる周期的カラー割当てテーブルデータを選択し、選択した周期的カラー割当てテーブルデータによって各任意時相のパラメトリック時相画像における画素PX1_1の色を決定する。
画素PX1_2の場合、TTAの値が2なので、パラメトリック画像の色は朱色である。従って、派生画像生成部46bは、画素PX1_2に対しては朱色から始まる周期的カラー割当てテーブルデータを選択し、選択した周期的カラー割当てテーブルデータによって各任意時相t’のパラメトリック時相画像における画素PX1_2の色を決定する。
派生画像生成部46bは、各任意時相t’のパラメトリック時相画像の他の位置の画素の色も上記同様に決定する。このように派生画像生成部46bは、連続的な色変化を持つ周期的カラー割当てテーブルデータに基づいて各画素の色を順次変化させることで、時系列的な複数のパラメトリック時相画像の画像データを生成する。
ここで、任意時相t’は、DSA画像の時相とは異なる概念である。DSA画像は、造影剤投与後の時系列的なX線画像からマスク画像を差し引いたものであるため、時系列的な複数のDSA画像の時相は、造影剤投与後の時系列的な複数のX線画像の撮像時刻tにそれぞれ対応する。従って、DSA画像は、例えば造影剤投与のタイミングをt=0の起点として、造影剤投与のタイミングからの経過時間に従って、時相を厳密に定義できる。しかし、各パラメトリック時相画像の任意時相t’は、各X線画像の撮像時刻tにそれぞれ対応するものではない。
より具体的には、派生画像生成部46bは、周期的カラー割当てテーブルデータの1周期内に100の任意時相t’=0〜t’=99を割り当てることで1周期当たり100のパラメトリック時相画像を生成することもでき、1周期内に10の任意時相を割り当てることで1周期当たり10のパラメトリック時相画像を生成することもできる。パラメトリック時相画像の生成において時相の割当ては任意となるため、任意時相(仮の時相)t’と表現したものである。
図5は、任意時相の一例として図4の周期的カラー割当てテーブルデータの1周期に15個の任意時相(t’=0〜t’=14)を割り当てることで生成されるパラメトリック時相画像の模式図である。
ここで、パラメトリック時相画像は任意時相t’の経過に伴って各画素の色が変化するところ、周期的カラー割当てテーブルデータの1周期長は、全画素を通して同じである。このため、パラメトリック時相画像の画像データに関しては、周期的カラー割当てテーブルデータの1周期内に割り当てる任意時相t’の数と同数生成すれば十分である。これは、ある任意時相t’=αのパラメトリック時相画像は、周期的カラー割当てテーブルデータの1周期長が任意時相t’=αから経過後のパラメトリック時相画像と同じになるからである。
図5の例では、周期的カラー割当てテーブルデータの1周期に15個の任意時相t’が割り当てられるため、任意時相t’=0のパラメトリック時相画像は、任意時相t’=15,t’=30の各パラメトリック時相画像と同じになる。
従って、派生画像生成部46bは、周期的カラー割当てテーブルデータの1周期に相当する一連のパラメトリック時相画像の画像データを生成し、表示制御部46eに転送する。表示制御部46eは、これらパラメトリック時相画像を時系列順にモニタ47に再生させる動作を繰り返すことで、無限に続く動画像のように表示させることができる。
次に、着目領域の血流が鮮明なDSA画像の選択(再生区間の自動選択)において、着目領域がどこかが重要となるが、着目領域は、入力装置48を介してユーザにより設定される場合と、着目領域設定部46cによって自動設定される場合とがある。着目領域設定部46cによる着目領域の自動設定手法は、本実施形態の別の特徴であり、以下の図6及び図7を用いて説明する。
図6は、時系列的に撮像されるX線画像から派生的に得られる画像に基づいて着目領域を設定する方法の一例を示す模式図である。
図7は、時系列的に撮像されるX線画像から派生的に得られる画像に基づいて着目領域を設定する方法の別の例を示す模式図である。
図6及び図7の各最上段において、横軸は撮像時刻tを示す。
例えば血管拡張手術の前において、造影剤投与前後に同一の被検体Pの同一領域が時系列的に撮像されると仮定する。即ち、t=0においてX線画像(マスク画像)が撮像されると同時に造影剤が投与され、t=1〜5においてX線画像(コントラスト画像)がそれぞれ撮像されると仮定する。本明細書では一例として、コントラスト画像とは、造影剤投与後に撮像されたX線画像であって、他の画像を用いた画像処理がなされていないX線画像を指すものとする。
次に、t=0で投与された造影剤の効果が消失後、手術中において、造影剤投与前後に同一の被検体Pの同一領域が時系列的に撮像されると仮定する。即ち、t=0’においてマスク画像が撮像されると同時に造影剤が投与され、t=1’〜5’においてコントラスト画像がそれぞれ撮像されると仮定する。
さらに、t=0’で投与された造影剤の効果が消失後、手術後において、造影剤投与前後に同一の被検体Pの同一領域が時系列的に撮像されると仮定する。即ち、t=0”においてマスク画像が撮像されると同時に造影剤が投与され、t=1”〜5”においてコントラスト画像がそれぞれ撮像されると仮定する。
図6及び図7の各最上段は、この状態を示す。
そして、図2と同様に、造影剤投与後の時刻t=1,2,3,4,5の各コントラスト画像から、造影剤投与前の時刻t=0のマスク画像をそれぞれ差し引くことで、時刻t=1,2,3,4,5にそれぞれ対応する手術前の時相1〜5のDSA画像が生成される。
同様に、造影剤投与後の時刻t=1’〜5’の各コントラスト画像から、造影剤投与前の時刻t=0’のマスク画像をそれぞれ差し引くことで、時刻t=1’〜5’にそれぞれ対応する手術中の時相1’〜5’のDSA画像が生成される。
同様に、造影剤投与後の時刻t=1”〜5”の各コントラスト画像から、造影剤投与前の時刻t=0”のマスク画像をそれぞれ差し引くことで、時刻t=1”〜5”にそれぞれ対応する手術後の時相1”〜5”のDSA画像が生成される。
図6の上から2段目は、この状態を示す。
この後、図6の例では、手術前の時相1〜5の5個のDSA画像における各画素の画素値の時間変化に基づいて、例えばTTAなどの血流情報パラメータが算出され、手術前のパラメトリック画像PI1が生成される。同様にして、手術後の時相1”〜5”の5個のDSA画像に基づいて、手術後のパラメトリック画像PI2が生成される。
図6の上から3段目は、この状態を示す。
着目領域設定部46cは、同位置の画素同士で、手術後のパラメトリック画像PI2の各画素値から、手術前のパラメトリック画像PI1の各画素値をそれぞれ差し引くことでパラメトリック差分画像SBαを生成する。
図6の上から4段目は、この状態を示す。
着目領域設定部46cは、パラメトリック差分画像SB1に対して閾値処理を施すことで、パラメトリック差分画像SBαにおいて画素値が閾値以上の画素領域を血流変化領域として抽出する。
着目領域設定部46cは、例えば、この血流変化領域を包含する最小の長方形領域を着目領域TR1として算出する。或いは、血流変化領域を包含する最小の長方形領域を縦横に例えば110%ずつ拡大した領域を着目領域TR1としてもよい。ここでの拡大割合110%は、単なる数値例にすぎず、本実施形態を限定するものではない。図6の最下段は、この状態を示す。
なお、着目領域TR1は、長方形状に限定されるものではなく、例えば円形でも6角形でもよい。
また、血管拡張手術の場合、血流変化領域は血流改善領域であり、上記のように手術後のパラメトリック画像PI2から、手術前のパラメトリック画像PI1を差し引いた差分画像に閾値処理を施すことで抽出可能である。一方、血管塞栓手術の場合、血流変化領域は血流閉塞領域であり、手術前のパラメトリック画像PI1から、手術後のパラメトリック画像PI2を差し引いた差分画像に閾値処理を施すことで同様に抽出可能である
また、着目領域TR1の決定に用いられる画像、即ち、血流変化領域の抽出に用いられる画像は、手術前後のパラメトリック画像PI1,PI2に限定されるものではない。
例えば、手術後の時相1”〜5”の5個のDSA画像の1つと、手術前の時相1〜5の5個のDSA画像の1つとの差分画像に対して上記同様に閾値処理を施すことで血流変化領域を抽出し、着目領域TR1を決定してもよい。
或いは、手術前の全時相のDSA画像から生成されるピークトレース画像(PEAK TRACE IMAGE)と、手術後の全時相のDSA画像から生成されるピークトレース画像との差分画像を用いて、上記同様に着目領域TR1を決定してもよい。
ここで、ピークトレース画像とは、例えば全時相のDSA画像から得られる同位置の画素毎の画素値の時間変化に基づいて(図2の下段参照)、画素毎にPHを求め、どの画素もPHの時相の画素値となる画像である。即ち、ピークトレース画像は、血管領域を最大値の輝度レベルで表す画像である。
或いは、手術前の撮像時刻t=1〜5のコントラスト画像の内の1つと、手術後の撮像時刻t=1”〜5”のコントラスト画像の内の1つとの差分画像を用いて、上記同様に着目領域TR1を決定してもよい。
また、手術前後に撮像された画像や、手術前後の撮像画像からの派生画像に限らず、手術中に撮像された画像に基づいて、着目領域TR1の決定に用いられる差分画像を生成することもできる。
例えば、手術中の時相1’〜5’の5個のDSA画像から生成される手術中のパラメトリック画像から、手術前のパラメトリック画像PI1を差し引くことで第1の差分画像を生成する。次に、手術後のパラメトリック画像PI2から、上記の手術中のパラメトリック画像を差し引くことで第2の差分画像を生成する。そして、第1の差分画像における画素値が閾値以上の領域と、第2の差分画像における画素値が閾値以上の領域を合成し、この合成領域を包含するように着目領域を決定してもよい。
別の例としては、着目領域設定部46cは、図7のように、手術中の各DSA画像と、手術前のいずれか1つのDSA画像との各差分画像に基づいて、手術中の血流の変化の経過を判定することで、着目領域TR2を決定することができる。
具体的には例えば、着目領域設定部46cは、手術前の全DSA画像から、血管が最も広範囲に映っている1つを選択する。次に、着目領域設定部46cは、手術中の全時相1’〜5’の5個のDSA画像からそれぞれ、選択した手術前のDSA画像を差し引くことで、差分画像SB1,SB2,SB3,SB4,SB5をそれぞれ生成する。
図7の上から3段目は、この状態を示す。
差分画像SB1は、手術開始からあまり時間が経過していない時相1’のDSA画像と、手術前のDSA画像との差分であるから、差分画像SB1上には、血流変化領域があまり表れていない。
これに対し、差分画像SB3は、手術開始からある程度の時間が経過した時相3’のDSA画像と手術前のDSA画像との差分であるから、差分画像SB3上には、血流変化領域がある程度表れている。
さらに、差分画像SB5は、手術終了間際の時相5’のDSA画像と、手術前のDSA画像との差分であるから、差分画像SB5上には、血流変化領域が顕著に表れている。
そこで、着目領域設定部46cは、各差分画像SB1〜SB5に同じ閾値処理を施すことで、画素値が閾値以上となる血流変化領域をそれぞれ抽出し、差分画像SB1〜SB5毎に抽出された5個の血流変化領域の合算領域を算出する。着目領域設定部46cは例えば、この合算領域を包含する最小の長方形領域を着目領域TR2として決定できる。
図7の最下段は、この状態を示す。
次に、着目領域に基づいてDSA画像の再生区間を決定する手法について説明する。この点は、本実施形態の別の特徴であり、以下の図8を用いて説明する。
図8は、再生区間選択部46dによるDSA画像の再生区間の自動選択方法の一例を示す模式図である。図8の最上段において、横軸は撮像時刻tを示す。ここでは一例として、造影剤投与前のt=0での撮像後、造影剤投与後のt=1〜200に亘って合計201のX線画像が撮像されると仮定する。図8の最上段は、この状態を示す。
この場合、前述同様に、撮像時刻t=1〜200にそれぞれ対応する時相1〜200のDSA画像が生成される。図8の上から2段目は、この状態を示す。
この後、前述同様に、DSA画像の各画素値の時間変化に基づいて、パラメトリック画像を生成するため血流情報パラメータが同位置の画素毎に算出される。ここでは一例として、血流情報パラメータとしてTTAが算出されるものとする。
そして、図7で述べたように着目領域TR3が着目領域設定部46cにより選択される。再生区間選択部46dは、着目領域TR3の各画素の血流情報パラメータの値を取得する。図8の上から3段目は、この状態を示す。
再生区間選択部46dは例えば、着目領域TR3の全画素を通して、TTAの最小値及び最大値を抽出する(図8の最下段参照)。再生区間選択部46dは、TTAが最も早い時相を再生区間の開始時相とし、着目領域TR3の全画素の中でTTAが最も遅い時相を再生区間の終了時相とする。
即ち、ここでは一例として、再生区間選択部46dは、着目領域TR3のTTAの値の最大値及び最小値にそれぞれ該当する2つの時相間のDSA画像を再生区間(REPRODUCTION SECTION)として選択する。図8の例では、時相70から時相84の15のDSA画像が再生区間として選択される。
なお、着目領域TR3の全画素のTTAの代わりに、TTPなどの血流到達時間に依存して変化する他の血流情報パラメータを用いて再生区間を選択してもよい。血流到達時間が反映された血流情報パラメータの着目領域内での最小値及び最大値にそれぞれ該当する2つの時相間であれば、DSA画像の全時相の中で、着目領域の血管が鮮明に写っているからである。
但し、血流情報パラメータの着目領域内での最小値及び最大値にそれぞれ該当する2つの時相間は、再生区間の選択方法の一例に過ぎない。より厳密には、例えばTTPはピーク値なので、着目領域内のTTPの最小値の時相よりも少し前の時相が、着目領域に造影剤が流入する時相と考えられる。従って、例えば図8の例では、再生区間選択部46dは、着目領域TR3のTTAの値の最小値に該当する時相よりも少し前の時相と、着目領域TR3のTTAの値の最大値に該当する時相よりも少し後の時相との間を再生区間として選択してもよい(TTPなどの他の血流情報パラメータについても同様である)。
<本実施形態の表示態様>
図9は、再生区間のDSA画像と、パラメトリック時相画像とを時系列的に並行再生する表示態様の第1の例を示す模式図である。図9に示すように、表示制御部46eは、例えば、自動選択された再生区間のDSA画像をモニタ47上の左半分で時系列順に再生せると同時に、1周期分のパラメトリック時相画像をモニタ47上の右半分で時系列順に再生させる。
ここでは一例として、図8の例のように時相70〜84のDSA画像が再生区間として選択され、図5の例のように1周期長に対して15のパラメトリック時相画像が生成されるものとする。
また、ここでは一例として、表示制御部46eは、再生区間のDSA画像を時系列順に表示する1期間においてパラメトリック時相画像の1周期分が時系列順に表示されるように、DSA画像及びパラメトリック時相画像の再生のフレームレートを制御する。
即ち、時相70〜84の15個のDSA画像がモニタ47の左側で順次表示される期間に、任意時相t’=0からt’=14までの15個のパラメトリック時相画像がモニタ47の右側で順次表示される。再生区間のDSA画像の表示期間において複数周期のパラメトリック時相画像を表示する場合については、図13で説明する。
図9の上段は、再生区間のDSA画像の表示開始時のモニタ47の表示状態を示し、時相70のDSA画像と、任意時相t’=0のパラメトリック時相画像とが並行表示される。図9の中段は、再生区間のDSA画像の表示の中間時点のモニタ47の表示状態を示し、時相77のDSA画像と、任意時相t’=7のパラメトリック時相画像とが並行表示される。図9の下段は、再生区間のDSA画像の表示終了時のモニタ47の表示状態を示し、時相84のDSA画像と、任意時相t’=14のパラメトリック時相画像とが並行表示される。
ここで、DSA画像は、コントラスト画像とマスク画像との差分画像であるから、各画素が一の画素値(輝度レベルの値)のみを有するので、フルカラーではなく、例えばグレースケールで表示される。
図9の上段に示すように、再生区間の始めのDSA画像では、画像下側ほど造影剤により色が濃く、着目領域外において、一部の血管は画像に写っていない。図9の中段に示すように、再生区間の中間のDSA画像では、画像下側の造影剤は流れて色が薄くなり、着目領域外の画像上側において、再生区間の始めには写っていなかった血管が画像に写っている。図9の下段に示すように、再生区間の終期のDSA画像では、画像下側の造影剤は流れて色がさらに薄くなっている。
一方、パラメトリック時相画像は、図9では便宜上、グレースケールで示すが、実際には図3〜図5で説明したように、例えばフルカラーで表示される。即ち、一のパラメトリック時相画像における各画素は、例えば、赤、緑、青の3原色に対する3つの輝度レベル値を1セットの画素値として有する。パラメトリック時相画像は、着目領域のみならず、画像全体の血液の流れを連続的な色の変化によって目視で追従し易いという利点を有する。
再生区間のDSA画像がグレースケールで順次表示される期間において、上記利点を有するフルカラーのパラメトリック時相画像がDSA画像の隣で再生されるので、観察者は、両者の対比によって血液の流れを目視で判別し易くなる。
さらに、図9では一例として、着目領域設定部46cにより設定された着目領域の外縁が太線の破線枠で囲われることで、各DSA画像及び各パラメトリック時相画像において着目領域が識別表示される。これにより、再生中の注目領域の視認性が向上するので、観察者は、着目領域の血液の流れを目視でさらに判断し易くなる。
上記の例では、再生区間のDSA画像の数と、パラメトリック時相画像の1周期の画像数とが同数なので、1のDSA画像の表示期間に1のパラメトリック時相画像が表示されるように、パラメトリック時相画像の再生のフレームレートが制御される。
再生区間のDSA画像の数と、パラメトリック時相画像の1周期の画像数とが異なる場合でも、表示制御部46eは、再生区間のDSA画像を順次表示する1期間内でパラメトリック時相画像の1周期分を順次表示させる。例えば、パラメトリック時相画像の1周期の画像数が、再生区間のDSA画像の数の2倍である場合、表示制御部46eは、1のDSA画像の表示期間に、2のパラメトリック時相画像が順次表示されるようにパラメトリック時相画像の再生のフレームレートを制御する。
なお、画面領域の使い方について、図9は一態様にすぎない。モニタ47の形状に応じて、例えばモニタ47の上半分で再生区間のDSA画像を、モニタ47の下半分でパラメトリック時相画像を並行再生してもよい。また、着目領域の識別態様について、図9は一例にすぎず、別の例を図10〜図12で示す。
図10は、再生区間のDSA画像と、パラメトリック時相画像とを時系列的に並行再生する表示態様の第2の例を示す模式図である。図10では、モニタ47の左半分のDSA画像の表示において、着目領域以外の領域が黒などの均一な固定色で遮蔽される。これにより、DSA画像において着目領域以外が表示されないため、着目領域のみに集中して観察し易くなる。その他の点は、図9と同様である。
図11は、再生区間のDSA画像と、パラメトリック時相画像とを時系列的に並行再生する表示態様の第3の例を示す模式図である。図11では、DSA画像のみならず、パラメトリック時相画像も、着目領域以外の領域が黒などの均一な固定色で遮蔽される。これにより、DSA画像及びパラメトリック時相画像の各着目領域が識別的に表示される。その他の点は、図9と同様である。
図12は、再生区間のDSA画像と、パラメトリック時相画像とを時系列的に並行再生する表示態様の第4の例を示す模式図である。図12では、DSA画像及びパラメトリック時相画像の各着目領域のみが表示され、両者の着目領域を合わせた画像領域がモニタ47の幅に合致するように、各着目領域が拡大表示される。
図12では横長の画面の例を示すが、これは拡大表示の一例に過ぎない。モニタ47の画面が縦長の場合、表示制御部46eは例えば、画面の横幅と着目領域の横幅とが合致するように、上側にDSA画像の着目領域を表示すると共に、下側にパラメトリック時相画像の着目領域を表示する。
以上の図9〜図12の例では、再生区間のDSA画像の表示期間において1周期のパラメトリック時相画像が表示されるが、再生区間のDSA画像の表示期間において複数周期のパラメトリック時相画像を順次表示してもよい。
図13は、再生区間のDSA画像の表示期間においてパラメトリック時相画像の2周期分を表示する場合の表示例を示す模式図である。図13は、パラメトリック時相画像の再生のフレームレートを除いて、図9と同様である。
図9と同様に、時相70〜84のDSA画像が再生区間として選択され、1周期長に対して15のパラメトリック時相画像が生成される場合を考える。この場合、図13の例では、表示制御部46eは、時相70〜84のDSA画像がモニタ47の左側で表示される期間において任意時相t’=0〜t’=29の30のパラメトリック時相画像がモニタ47の右側で表示されるように、再生のフレームレートを制御する。
図13の上段は、再生区間のDSA画像の表示開始時のモニタ47の表示状態を示し、時相70のDSA画像と、任意時相t’=0のパラメトリック時相画像とが並行表示される。
図13の中段は、再生区間のDSA画像の表示の中間時点のモニタ47の表示状態を示し、時相77のDSA画像と、任意時相t’=15のパラメトリック時相画像とが並行表示される。この例では1周期がt’=0〜14に対応するから、任意時相t’=15は、2周期目の最初の画像となる。
図13の下段は、再生区間のDSA画像の表示終了時のモニタ47の表示状態を示し、時相84のDSA画像と、任意時相t’=29のパラメトリック時相画像(2周期目の最後の画像)とが並行表示される。
図10〜図12の表示態様の場合も、図13の表示例と同様に、再生区間のDSA画像の表示期間においてパラメトリック時相画像の2周期分を表示することができる(図示せず)。
従って、時相が連続するN個のDSA画像が再生区間として選択される場合、N個のDSA画像を時系列順に表示する期間において表示されるパラメトリック時相画像の数は、N個でもよいし、3N個でもよいし、任意である。
同様に、時相が連続するN個のDSA画像が再生区間として選択される場合、N個のDSA画像を時系列順に表示する期間において何周期分のパラメトリック時相画像を表示するかも任意である。即ち、再生区間のDSA画像の表示期間において、パラメトリック時相画像の3周期分を順次表示してもよいし、さらに4周期以上のパラメトリック時相画像を順次表示してもよい。
<本実施形態の動作説明>
図14は、本実施形態のX線診断装置10が着目領域マニュアル設定モードに設定されている場合の動作の一例を示すフローチャートである。着目領域が自動選択される場合の動作例については、次の図15で説明する。以下、前述の各図を参照しながら、図14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]システム制御部42a(図1参照)は、入力装置48を介して入力された撮像領域、管電流、管電圧、X線パルス幅等の一部の撮像条件に基づいて、造影剤投与の前後における各時相での全撮像条件を設定する。
この後、ステップS2に進む。
[ステップS2]造影剤投与の前後において、同一の被検体Pの同一領域に対して、公知の動作により時系列的なX線画像の投影データが生成される。
具体的には、造影剤投与前において、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(マスク画像)の投影データを生成して、生成した投影データをDSA画像生成部42cに入力すると共に記憶装置44に保存する。
この後、天板22やCアーム33の位置は固定されたまま、造影剤投与装置200の遠隔操作によって被検体Pに造影剤が投与された後、マスク画像と同一の撮像領域に対して、複数のタイミングで上記同様にX線画像(コントラスト画像)が撮像される。そして、コントラスト画像の投影データがDSA画像生成部42cに入力されると共に記憶装置44に記憶される。
このように造影剤投与の前後において、各画素の輝度がX線検出器36のX線検出素子毎の受線量に応じた輝度となるように、被検体Pの同一領域に対して多時相の投影データが生成される。DSA画像生成部42cは、マスク画像及びコントラスト画像の投影データに基づいて、時系列的な多時相のDSA画像の画像データを生成し、これを記憶装置44に保存する。
この後、ステップS3に進む。
[ステップS3]画像処理装置46の血流画像取得部46aは、時系列的な多時相のDSA画像の画像データを記憶装置44から取得し、これを保存すると共に派生画像生成部46bに入力する。派生画像生成部46bは、図2及び図3で説明したように、DSA画像における同位置の画素毎の画素値の時相変化(時間変化)を算出することで、一のパラメトリック画像の画像データを生成する。
この後、ステップS4に進む。
[ステップS4]派生画像生成部46bは、ステップS3で生成された一のパラメトリック画像の画像データから、少なくとも1周期分のパラメトリック時相画像の画像データを生成する。パラメトリック時相画像の生成方法については、図4及び図5で説明済みである。
ここで、以下の3点を考慮すれば、派生画像生成部46bは、1周期当たりに何個のパラメトリック時相画像を生成するかを、例えばDSA画像の全時相数に応じて決定することが望ましい。
第1に、着目領域の血流が鮮明に表れている区間は、一般にはDSA画像の全時相の数%であることが多い。
第2に、パラメトリック時相画像を連続表示する時のフレームレートは、再生区間のDSA画像を連続表示するときのフレームレートより早すぎても、画像データの生成の負荷が多くなるだけとなる。
第3に、1周期当たりのパラメトリック時相画像の数が少なすぎると、再生区間のDSA画像を連続表示する時のフレームレートよりも、パラメトリック時相画像のフレームレートが遅すぎて、両者を対比観察するときに違和感が生じ得る。
例えば、派生画像生成部46bが、DSA画像の全時相数の10%の数のパラメトリック時相画像を周期的カラー割当てテーブルデータの1周期当たりに生成する場合を考える。この場合、DSA画像の再生区間において1周期分のみのパラメトリック時相画像を再生すれば、DSA画像とパラメトリック時相画像の各フレームレートが互いに近くなる可能性が高い。両者のフレームレートが近ければ、DSA画像とパラメトリック時相画像との対比観察において自然な動画表示を演出できる。
パラメトリック時相画像の生成後、ステップS5に進む。
[ステップS5]表示制御部46eは、血流画像取得部46aから全時相のDSA画像の画像データを取得してモニタ47に転送し、モニタ47の一領域(例えば上半分又は左半分)において全時相のDSA画像を連続表示させる。同時に、表示制御部46eは、派生画像生成部46bから少なくとも1周期分のパラメトリック時相画像の画像データを取得してモニタ47に転送し、モニタ47の別の領域(例えば下半分又は右半分)においてパラメトリック時相画像を連続表示させる。
この後、ステップS6に進む。
[ステップS6]ユーザは、モニタ47を観察しながら、入力装置48を介して、不図示のマウスによる領域指定、2点間指定、1点指定等の操作により、着目領域を例えばパラメトリック時相画像上で選択する。着目領域設定部46cは、このようにユーザにより入力された着目領域の情報に従って、パラメトリック時相画像上で着目領域を設定し、設定した着目領域の位置情報を再生区間選択部46d及び表示制御部46eに入力する。
なお、着目領域設定部46cは、全DSA画像に対しても、パラメトリック時相画像上の着目領域と同位置となる領域を、着目領域として共通に設定する。この例ではDSA画像、パラメトリック時相画像間で画像サイズが同じなので、DSA画像に対する着目領域の設定処理において、DSA画像−パラメトリック時相画像間での位置合わせは不要である。しかし、例えばパラメトリック画像及びパラメトリック時相画像の生成時にDSA画像の画素数が縮小される場合でも、パラメトリック時相画像上の着目領域と同位置となるように(被検体Pの同一領域となるように)、全DSA画像に対しても共通に着目領域が設定される。
この後、ステップS7に進む。
[ステップS7]再生区間選択部46dは、着目領域の各画素の血流情報パラメータの値を取得し、例えば着目領域内での血流情報パラメータの最大値及び最小値にそれぞれ該当する2つの時相間のDSA画像を再生区間として選択する。再生区間選択部46dは、は、選択した再生区間の情報を表示制御部46eに入力する。再生区間の自動選択方法の詳細については、図8で説明済みである。
なお、前述のように、着目領域の全画素のTTAの代わりに、TTPなどの血流到達時間に依存して変化する他の血流情報パラメータを用いて再生区間を選択してもよい。また、再生区間選択部46dは、前述のように、血流情報パラメータの最大値及び最小値の時相間よりも少し間隔を広げて再生区間を選択してもよい、
この後、ステップS8に進む。
[ステップS8]表示制御部46eは、再生区間の各DSA画像の画像データにおいて着目領域が識別態様となるように、画像処理を実行する。また、表示制御部46eは、派生画像生成部46bから入力されるパラメトリック時相画像の画像データにおいて、着目領域が識別態様となるように、画像処理を実行する。表示制御部47は、着目領域を識別態様に変更した再生区間のDSA画像の画像データ、及び、着目領域を識別態様に変更したパラメトリック時相画像の画像データをモニタ47に入力する。
この後、表示制御部47は、着目領域が識別態様となるように、再生区間のDSA画像をモニタ47の一領域に時系列順に表示させると同時に、パラメトリック時相画像をモニタ47の別領域に時系列順に表示させる。この表示方法については、図9〜図13で説明済みである。
以上が図14のフローの説明であるが、以下2点を補足する。
第1に、ステップS5〜S8の処理の実行時期は、手術後における造影剤投与前後の透視の終了後(図6及び図7の各上段の例では、t=5”の後)に限定されるものではない。ステップS5〜S8の処理は、例えば治療箇所の最終確認のため、手術前の撮像が終了後、手術前(図6及び図7の各上段の例では、t=5とt=0’の間)に実行されてもよい。
或いは、ステップS5〜S8の処理は、手術中の撮像が一旦終了後(図6及び図7の各上段の例では、t=5’とt=0”の間))に実行されてもよい。従って、図14のステップS2の透視は例えば、手術前にのみ実行されてもよいし、手術前及び手術中に実行されてもよいし、手術前、手術中及び手術後にそれぞれ実行されてもよい。
第2に、ここでは一例として、ステップS2では透視を想定しているので、全DSA画像の縦横の画素数は同じである。このため、DSA画像から派生的に生成されるパラメトリック画像及びパラメトリック時相画像の縦横の画素数も、DSA画像と同じである。従って、全DSA画像に共通に設定された着目領域は、位置ズレが全く生じることなく、着目領域設定部46cによってパラメトリック画像及び全パラメトリック時相画像にも共通に設定される。
次に、X線診断装置10が着目領域自動設定モードに設定されている場合について説明する。
図15は、本実施形態のX線診断装置10が着目領域自動設定モードに設定されてい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15に示すフローチャートのステップ番号に従って、着目領域自動設定モードでのX線診断装置10の動作を説明する。
[ステップS21〜ステップS24]図14のステップS1〜S4の処理とそれぞれ同様であるので、重複する説明を省略する。この後、ステップS25に進む。
[ステップS25]着目領域設定部46cは、例えば手術前のパラメトリック画像と、手術後のパラメトリック画像との差分画像に閾値処理を施すことで血流変化領域を抽出する。そして、着目領域設定部46cは、例えば、抽出した血流変化領域を包含する最小の長方形領域を着目領域として算出し、カラー画像上で(この例ではパラメトリック時相画像上で)着目領域を設定する。なお、これは着目領域の自動設定方法の一例にすぎず、その詳細は図6及び図7で説明済みである。
着目領域設定部46cにより着目領域が自動設定された後、ステップS26に進む。
[ステップS26,S27]図14のステップS7,S8の処理とそれぞれ同様であるので、重複する説明を省略する。
以上が本実施形態のX線診断装置10の動作説明である。
<本実施形態の効果>
着目領域の血流が鮮明なDSA画像は、DSA画像の全フレーム数(全時相)の内、例えば数%であるが、DSA画像の全時相の中から再生区間を観察者自身が選択する構成では、操作が煩雑である。そこで本実施形態では、着目領域の血流が鮮明なDSA画像が含まれるように、DSA画像の再生区間がX線診断装置内の画像処理装置46の再生区間選択部46dによって自動選択される(図14のステップS7及び図15のステップS26)参照。
上記再生区間の自動選択に際しては、例えば、着目領域内での血流情報パラメータの最大値及び最小値にそれぞれ該当する2つの時相間が選択されるので、着目領域の血流が鮮明なDSA画像を確実に選択することができる(図8参照)。
そして、モニタ47の一領域で、再生区間のみのDSA画像の時系列的に再生されるので、観察者は、着目領域の血流を目視で効率的に確認できる。
さらに、本実施形態では、再生区間のDSA画像の時系列表示に並行して、モニタ47の別領域でパラメトリック時相画像が時系列順に再生される。パラメトリック時相画像は、着目領域のみならず、画像全体の血液の流れを連続的な色の変化によって目視で追従し易いという利点を有するので、観察者は、両者の対比によって血液の流れを目視で判別し易くなる。
その上、図9〜図13で説明したように、再生区間のDSA画像及びパラメトリック時相画像の並行表示では、着目領域が識別表示されるため、再生中の注目領域の視認性が向上する。この結果、観察者は、着目領域の血液の流れを目視でさらに判断し易くなる。
以上説明した実施形態によれば、造影剤が疾患部に流入する血管を、従来技術よりも明瞭に識別可能な血管画像を取得できる。
<本実施形態の補足事項>
[1]上記実施形態では、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(の血流画像取得部46a)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]造影剤投与後の時系列的なコントラスト画像において血流がある程度鮮明であれば、DSA画像の代わりにコントラスト画像を血流画像として用いてもよい。即ち、各撮像時刻のコントラスト画像に対して、上記同様にマニュアル又は自動抽出により着目領域が設定され、上記同様に着目領域の血流が鮮明なコントラスト画像が再生区間として自動選択されてもよい。この場合、上記同様に着目領域を識別態様としつつ、再生区間のコントラスト画像と、パラメトリック時相画像とがモニタ47上の別々の領域で並行再生される。
[3]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。
[4]上記の各実施形態では、表示制御部46e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。
[5]図14のステップS3〜S8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。図15のステップS23〜S27の処理に関しても同様に、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血流画像取得機能(46a)、派生画像生成機能(46b)、着目領域設定機能(46c)、再生区間選択機能(46d)、表示制御機能(46e)として働き、全体として画像処理装置46として機能する。
[6]上記実施形態では、2次元画像としてのDSA画像及びパラメトリック時相画像の並行表示の例を述べた。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。例えば画像処理装置46が画像保管通信システムの画像処理サーバに搭載され、X線CT装置などにより生成された造影剤投与前後の同一被検体Pの同一領域の時系列的な多数のボリュームデータを画像処理装置46が取得する場合を考える。
この場合、例えば、モニタ47を裸眼式3次元表示装置として構成し、上記同様の処理を3次元的に実行することで、着目領域を識別態様としつつ、再生区間の3次元の各DSA画像、及び、3次元の各パラメトリック時相画像を立体的に並行表示してもよい。
具体的には、各撮像時刻のボリュームデータからマスク画像のボリュームデータを差し引くことで、各時相のDSA画像ボリュームデータが生成される。次に、ある時相γのDSA画像のボリュームデータの例えば中央の断面の各画素値に基づいて、当該時相γの2次元のDSA画像の画像データが生成される。
そして、時相γのDSA画像のボリュームデータの全断面の画素値から得られる奥行き情報と、時相γの2次元のDSA画像とに基づいて、時相γの複数の2次元視差画像が生成される。これら複数の2次元視差画像を1セットとして、時相γの立体表示用のDSA画像データとすればよい。
他の時相についても同様にして、立体表示用のDSA画像データを生成できる。パラメトリック時相画像についても同様に、立体表示用の画像データを生成できる。視差画像の生成方法や、裸眼式の3次元画像表示装置については、例えば特開2007−94022号公報などに記載の従来技術を用いればよい。
[7]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。
[8]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 (23)

  1. 被検体に対する造影剤投与後の時系列的な複数の血流画像を示す複数の第1の画像データを取得する血流画像取得部と、
    前記複数の第1の画像データにおける画素値の時間変化に基づく血流情報パラメータ値を各画素に割り当てた第2の画像データを生成する派生画像生成部と、
    前記第2の画像データ上で複数の画素を含む着目領域を設定する着目領域設定部と、
    前記着目領域に含まれる画素に割り当てられた複数の血流情報パラメータ値に基づいて、前記複数の第1の画像データのうちの複数個を再生区間として選択する再生区間選択部と
    を備えた画像処理装置。
  2. 前記再生区間選択部は、
    前記複数個の第1の画像データとして連続した複数の画像データを選択する、
    請求項1記載の画像処理装置。
  3. 前記着目領域設定部は、
    記第2の画像データ上の点を少なくとも2点設定し、この2点に応じて前記着目領域を設定する、
    請求項1または2に記載の画像処理装置。
  4. 前記着目領域設定部は、
    ユーザによる、前記第2の画像データ上において領域を指定する操作に基づいて前記着目領域を設定する、
    請求項1ないし3のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  5. 前記第2の画像データは、前記時系列的な複数の血流画像に基づいて生成されたカラー画像である、
    請求項1ないしのいずれか1項に記載の画像処理装置。
  6. 前記複数の第1の画像データは、
    前記被検体に対する造影剤投与後の時系列的な複数のX線画像の投影データ、又は、前記複数のX線画像の投影データから得られる時系列的な複数のDSA画像の画像データである、
    請求項1ないしのいずれか1項に記載の画像処理装置。
  7. 前記着目領域設定部は、前記着目領域に関して入力された情報を受けて、前記入力された情報に応じて前記着目領域を設定する、
    請求項1ないしのいずれか1項に記載の画像処理装置。
  8. 前記着目領域設定部は、前記時系列的な複数の血流画像間の差分画像に対して閾値処理を施し、前記閾値処理の結果に基づいて前記着目領域を設定する、
    請求項1または2に記載の画像処理装置。
  9. 画像処理装置に接続されたモニタ上で、前記再生区間内の複数の血流画像を時系列順に連続表示させる表示制御部、
    をさらに備えた請求項1ないしのいずれか1項に記載の画像処理装置。
  10. 前記表示制御部は、前記着目領域以外の領域を固定色で遮蔽表示にするか、又は、前記着目領域の外縁に枠を重畳表示することで、前記着目領域を前記モニタ上で識別表示させる、
    請求項記載の画像処理装置。
  11. 前記表示制御部は、前記血流画像における前記着目領域以外の領域を表示せずに、前記着目領域を前記モニタに拡大表示させる、
    請求項または10に記載の画像処理装置。
  12. 前記第2の画像データとして、時系列的な複数のパラメトリック時相画像の画像データを生成する派生画像生成部をさらに備え、
    前記血流画像取得部は、前記時系列的な複数のDSA画像の画像データを前記時系列的な複数の血流画像の画像データとして取得し、
    前記派生画像生成部は、前記時系列的な複数のDSA画像を通して同位置に該当する画素毎に画素値の時間変化を算出し、前記画素値の時間変化に基づいて前記血流情報パラメータ値を画素毎に算出し、前記血流情報パラメータ値に応じて時相毎に変化する有彩色のパターンを前記同位置の画素毎に割り当てることで、前記第2の画像データとして前記時系列的な複数のパラメトリック時相画像の画像データを生成し、
    前記表示制御部は、前記モニタ上の互いに異なる表示領域においてそれぞれ、前記再生区間内の複数のDSA画像を連続表示させると同時に、前記時系列的な複数のパラメトリック時相画像を連続表示させる、
    請求項ないし11のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  13. 前記血流画像取得部は、各位置の画素を通して、前記時相毎に変化する有彩色のパターンの1周期の長さを揃えることで、前記時系列的な複数のパラメトリック時相画像の画像データを生成し、
    前記表示制御部は、前記再生区間内の全てのDSA画像を時系列順に連続表示させる期間と、前記時系列的な複数のパラメトリック時相画像の1周期分を時系列順に連続表示させる期間とが合致するように、前記時系列的な複数のパラメトリック時相画像のフレームレートを制御する、
    請求項12記載の画像処理装置。
  14. 前記血流画像取得部は、各位置の画素を通して、前記時相毎に変化する有彩色のパターンの1周期の長さを揃えることで、前記時系列的な複数のパラメトリック時相画像の画像データを生成し、
    前記表示制御部は、前記再生区間内の全てのDSA画像を時系列順に連続表示させる期間と、前記時系列的な複数のパラメトリック時相画像の複数周期分を時系列順に連続表示させる期間とが合致するように、前記時系列的な複数のパラメトリック時相画像のフレームレートを制御する、
    請求項12記載の画像処理装置。
  15. 前記再生区間選択部は、
    前記着目領域に含まれる画素に割り当てられた前記複数の血流情報パラメータ値の最大値および最小値に基づいて前記再生区間を選択する、
    請求項1ないし14のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  16. 被検体に対する造影剤投与後の時系列的な複数の血流画像を示す複数の第1の画像データを取得する血流画像取得部と、
    前記複数の第1の画像データに基づいて生成された各画素の画素値の時間変化情報である第2の画像データ上で着目領域を設定する着目領域設定部と、
    前記着目領域の血流情報に基づいて、前記複数の第1の画像データのうちの複数個を再生区間として選択する再生区間選択部と
    を備え、
    前記着目領域設定部は、
    記第2の画像データ上の点を少なくとも2点設定し、この2点に応じて前記着目領域を設定する、
    像処理装置。
  17. 被検体に対する造影剤投与後の時系列的な複数の血流画像を示す複数の第1の画像データを取得する血流画像取得部と、
    前記複数の第1の画像データに基づいて生成された各画素の画素値の時間変化情報である第2の画像データ上で着目領域を設定する着目領域設定部と、
    前記着目領域の血流情報に基づいて、前記複数の第1の画像データのうちの複数個を再生区間として選択する再生区間選択部と
    を備え、
    前記着目領域設定部は、前記時系列的な複数の血流画像間の差分画像に対して閾値処理を施し、前記閾値処理の結果に基づいて前記着目領域を設定する、
    像処理装置。
  18. 被検体に対する造影剤投与後の時系列的な複数の血流画像を示す複数の第1の画像データを取得する血流画像取得部と、
    前記複数の第1の画像データに基づいて生成された各画素の画素値の時間変化情報である第2の画像データ上で着目領域を設定する着目領域設定部と、
    前記着目領域の血流情報に基づいて、前記複数の第1の画像データのうちの複数個を再生区間として選択する再生区間選択部と、
    画像処理装置に接続されたモニタ上で、前記再生区間内の複数の血流画像を時系列順に連続表示させる表示制御部と、
    前記第2の画像データとして、時系列的な複数のパラメトリック時相画像の画像データを生成する派生画像生成部と、
    を備え、
    前記血流画像取得部は、前記時系列的な複数のDSA画像の画像データを前記時系列的な複数の血流画像の画像データとして取得し、
    前記派生画像生成部は、前記時系列的な複数のDSA画像を通して同位置に該当する画素毎に画素値の時間変化を算出し、前記画素値の時間変化に基づいて血流情報パラメータ値を画素毎に算出し、前記血流情報パラメータ値に応じて時相毎に変化する有彩色のパターンを前記同位置の画素毎に割り当てることで、前記第2の画像データとして前記時系列的な複数のパラメトリック時相画像の画像データを生成し、
    前記表示制御部は、前記モニタ上の互いに異なる表示領域においてそれぞれ、前記再生区間内の複数のDSA画像を連続表示させると同時に、前記時系列的な複数のパラメトリック時相画像を連続表示させる、
    像処理装置。
  19. 造影剤投与後の複数のタイミングにおいて前記被検体を透過したX線をそれぞれ検出することで、前記複数の第1の画像データを生成するX線撮像部と、
    請求項1ないし18のいずれか1項に記載の画像処理装置と
    を備えたX線診断装置。
  20. コンピュータを、
    被検体に対する造影剤投与後の時系列的な複数の血流画像を示す複数の第1の画像データを取得する血流画像取得部と、
    前記複数の第1の画像データにおける画素値の時間変化に基づく血流情報パラメータ値を各画素に割り当てた第2の画像データを生成する派生画像生成部と、
    前記第2の画像データ上で複数の画素を含む着目領域を設定する着目領域設定部と、
    前記着目領域に含まれる画素に割り当てられた複数の血流情報パラメータ値に基づいて、前記複数の第1の画像データのうちの複数個を再生区間として選択する再生区間選択部と
    として機能させるための画像処理プログラム。
  21. コンピュータを、
    被検体に対する造影剤投与後の時系列的な複数の血流画像を示す複数の第1の画像データを取得する血流画像取得部、
    前記複数の第1の画像データに基づいて生成された各画素の画素値の時間変化情報である第2の画像データ上で着目領域を設定する着目領域設定部、および
    前記着目領域の血流情報に基づいて、前記複数の第1の画像データのうちの複数個を再生区間として選択する再生区間選択部、
    として機能させるための画像処理プログラムであって、
    前記着目領域設定部は、
    前記第2の画像データ上の点を少なくとも2点設定し、この2点に応じて前記着目領域を設定する、
    画像処理プログラム。
  22. コンピュータを、
    被検体に対する造影剤投与後の時系列的な複数の血流画像を示す複数の第1の画像データを取得する血流画像取得部、
    前記複数の第1の画像データに基づいて生成された各画素の画素値の時間変化情報である第2の画像データ上で着目領域を設定する着目領域設定部、および
    前記着目領域の血流情報に基づいて、前記複数の第1の画像データのうちの複数個を再生区間として選択する再生区間選択部、
    として機能させるための画像処理プログラムであって、
    前記着目領域設定部は、前記時系列的な複数の血流画像間の差分画像に対して閾値処理を施し、前記閾値処理の結果に基づいて前記着目領域を設定する、
    画像処理プログラム。
  23. コンピュータを、
    被検体に対する造影剤投与後の時系列的な複数の血流画像を示す複数の第1の画像データを取得する血流画像取得部、
    前記複数の第1の画像データに基づいて生成された各画素の画素値の時間変化情報である第2の画像データ上で着目領域を設定する着目領域設定部、
    前記着目領域の血流情報に基づいて、前記複数の第1の画像データのうちの複数個を再生区間として選択する再生区間選択部、
    画像処理装置に接続されたモニタ上で、前記再生区間内の複数の血流画像を時系列順に連続表示させる表示制御部、および
    前記第2の画像データとして、時系列的な複数のパラメトリック時相画像の画像データを生成する派生画像生成部、
    として機能させるためのプログラムであって、
    前記血流画像取得部は、前記時系列的な複数のDSA画像の画像データを前記時系列的な複数の血流画像の画像データとして取得し、
    前記派生画像生成部は、前記時系列的な複数のDSA画像を通して同位置に該当する画素毎に画素値の時間変化を算出し、前記画素値の時間変化に基づいて血流情報パラメータ値を画素毎に算出し、前記血流情報パラメータ値に応じて時相毎に変化する有彩色のパターンを前記同位置の画素毎に割り当てることで、前記第2の画像データとして前記時系列的な複数のパラメトリック時相画像の画像データを生成し、
    前記表示制御部は、前記モニタ上の互いに異なる表示領域においてそれぞれ、前記再生区間内の複数のDSA画像を連続表示させると同時に、前記時系列的な複数のパラメトリック時相画像を連続表示させる、
    画像処理プログラム。
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