JPH0765154A

JPH0765154A - 血管像の定量解析装置及びその定量解析方法

Info

Publication number: JPH0765154A
Application number: JP5216684A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ozawa; 政広小澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1995-03-10

Abstract

(57)【要約】【目的】シネフィルムよりもデータ点数が少ないデジタ
ルアンギオ像であっても、精度良く、簡便に、且つ即時
に血管の狭窄程度を計測できるようにする。【構成】造影された血管像の血管部分を指示する指示手
段と、指示された血管部分を当該血管部分の走行方向に
追跡して血管の仮の中心線を抽出する仮の中心線抽出手
段と、抽出された仮の中心線を成す仮の中心点毎の濃度
プロファイルに基づいて血管辺縁を抽出する辺縁抽出手
段と、抽出された血管辺縁のデータに基づいて血管の中
心線を決める中心線決定手段と、抽出された血管辺縁と
決定された中心線とのデータに基づいて血管の走行状態
に関する量（狭窄率など）を算出する算出手段と、算出
した量を表示する表示手段とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、血管像の定量解析装
置及びその定量解析方法に係り、とくに、デジタル量で
表されたアンギオ画像から血管の狭窄率を定量的に解析
する装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の医療診断において、血管の狭窄の
程度を定量的に把握することは重要な診断項目の一つに
なっている。従来、血管径や狭窄率を定量解析するため
に、シネフィルム（Ｘ線フィルム）をディジタイズ（デ
ジタル化）した画像やデジタルアンギオ画像などのＸ線
造影画像が収集され、使用されている。

【０００３】このようなＸ線画像を用いて狭窄程度を定
量解析する方法の内、比較的簡単な方法は、血管の正常
部分と狭窄部分の夫々において血管走行方向に対して垂
直な線分を操作者に引かせることにより、その垂直線分
の濃度プロファイルを抽出し、この濃度プロファイルに
基づき血管辺縁を決定し、狭窄率を算出するものであ
る。

【０００４】この解析方法における血管辺縁の決定につ
いては、種々にプロセスが提案されている。この内、比
較的簡便で実用に供されているものに、“Reiber”らが
提案している１次微分と２次微分の荷重和を用いるもの
（Reiber JHC, Serruys PW:Quantitative Coronary Art
eriography, Kluwer Academic Publishers, Netherlan
d, 1991)がある。この方法は図３５に示すように、濃度
プロファイル曲線を演算し、その曲線の１次微分と２次
微分の曲線を求め、それらの曲線の和や差を演算する。
そして、１次微分及び２次微分の和の曲線上の最大値を
持つ点を血管の左側の辺縁と、２次微分から１次微分を
引いた曲線上で最大値の点を右側の辺縁と決定するもの
である。

【０００５】これに対して、最近では、血管上で狭窄部
分を挟んだ前後の正常部位を操作者が指定するだけで、
指定した部位間の濃度プロファイル曲線が自動的に求
め、辺縁を決定して狭窄率を算出するという解析装置が
知られている。この解析装置は、指定点や濃度プロファ
イルの情報などを基礎にして血管の自動追跡を行う手法
を導入し、上記の狭窄率算出を実現している。この血管
の自動追跡についても様々な方法が提案されているが、
多くは血管断面が持つ形状的特徴に依存している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の血管像の定量解析技術には、以下の種々の面
で、現代の医療診断における高度な要求には応えきれな
い未解決の課題が放置されている。

【０００７】近年、ＩＶＲ（Interventional Radiolog
y）の普及により、狭窄率計測をＩＶＲ術中に行いたい
というニーズがあり、簡単な操作による即時計測が求め
られている。この即時計測に応えるのに、シネフィルム
に拠る計測は、データがアナログ量で取扱い難いから不
向きであり、デジタルアンギオ像による計測が有効であ
る。

【０００８】また、上述した濃度プロファイルの１次微
分と２次微分の荷重和による辺縁を決定する方法（この
方法はシネフィルム像に好適に適用される）をデジタル
アンギオ画像に適用しようとしても、データ点数が不足
するなど、その適用は不適で、得られた狭窄率の精度が
低いという問題がある。とくに、解析対象の血管が細い
場合、シネフィルムに拠る計測のようにディジタイズす
る前に画像を拡大できればよいが、デジタルアンギオ像
では濃度プロファイル曲線における血管表現のためのデ
ータ点数が十分ではない。このため、少ないデータによ
る曲線から１次微分や２次微分を求めても、高精度な狭
窄率計測は期待できない。

【０００９】さらに、前述した血管の自動追跡も、即時
計測という短時間での処理となると、精度の良い追跡は
困難である。というのは、血管の狭窄は血流が変化する
血管分岐部分の近傍で起こることが多いので、血管の自
動追跡が分岐によって惑わされることが多く、この血管
分岐の吟味に時間が掛かるからで、短時間に追跡を行う
にはその吟味が粗くなり、追跡誤りを生じ易くなる。

【００１０】さらに、現在の解析装置は、狭窄率を計測
できる箇所が１回の解析当り１箇所である。このため、
一度計測した部位の近傍に在る別の狭窄部分を計測した
いときも、融通性は無く、最初から再計測する必要があ
り、全体の計測に時間が掛かるとともに、同じ操作を繰
り返すことにより操作量も比例的に増えるという問題が
あった。

【００１１】この発明は、上述した従来技術の問題に鑑
みてなされたもので、収集したアンギオ像を用いて、血
管の狭窄程度を高精度に、簡単に、且つ短時間の内に定
量解析できる定量解析装置を提供することを、目的とす
る。とくに、ＩＶＲ術中でも狭窄率などを計測可能にす
ることを目的とする。また、シネフィルムよりもデータ
量が少ないデジタルアンギオ像であっても、高精度に計
測できるようにすることを目的とする。さらに、この発
明の別の目的は、１回の解析で任意数の血管部位の狭窄
率などを計測できるようにすることである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
め、この発明に係る血管像の定量解析装置は、造影され
た血管像の血管部分を指示する指示手段と、この指示手
段により指示された血管部分を当該血管部分の走行方向
に追跡して血管の仮の中心線を抽出する仮の中心線抽出
手段と、この抽出手段により抽出された仮の中心線を成
す仮の中心点毎の濃度プロファイルに基づいて血管辺縁
を抽出する辺縁抽出手段と、この抽出手段により抽出さ
れた血管辺縁のデータに基づいて血管の中心線を決める
中心線決定手段と、上記辺縁抽出手段により抽出された
血管辺縁と上記中心線決定手段により決定された中心線
とのデータに基づいて血管の走行状態に関する量を算出
する算出手段と、この算出手段により算出された量を表
示する表示手段とを備えたことを要部とする。

【００１３】上記各構成要素は種々の態様を採ることが
できる。

【００１４】例えば、前記指示手段は、前記血管部分の
両端を２箇所の点で指示する手段である。また、前記算
出手段は、前記血管部分の血管径及び狭窄率の内、少な
くとも一方を算出する手段である。さらに、前記仮の中
心線抽出手段は、前記追跡始点及び追跡終点の位置情報
に基づいて血管追跡のためのスキャン方向を決定するス
キャン方向決定手段を含む。

【００１５】また、前記仮の中心線抽出手段は、現在の
追跡点から前記追跡終点へ向かう追跡方向を決める機構
と、その追跡方向に依存した領域を決める機構と、その
領域内又はその領域の近傍に前記追跡終点が現れたか否
かを判定する機構と、上記追跡終点が上記領域内又はそ
の領域の近傍に現れていないときには、その領域内の画
素点の画素濃度値が予め設定された濃度判定条件を満た
すか否かを判断する機構と、その判定条件を満たす画素
点の内、画素濃度値のプロファイル上の振幅変動が最も
大きい点を次の追跡点と決める機構と、上記追跡終点が
上記領域に現れたときには追跡を止める機構とを備えた
ことを要部とする。前記領域は、例えば、現在の追跡点
から追跡終点に向かって広がる扇状の領域である。

【００１６】さらに、前記辺縁抽出手段は、前記スキャ
ン方向に直交する方向における前記仮の中心点毎の濃度
プロファイルを作成する機構と、その濃度プロファイル
上の血管のバックグラウンド領域を決定する機構と、上
記濃度プロファイル上の血管中心を決める機構と、上記
バックグラウンド領域の濃度値と上記血管中心の濃度値
との間の変更可能な一定割合を閾値として決める機構
と、上記閾値に最も近い濃度値を持つ上記濃度プロファ
イル上の位置を当該プロファイル上の血管辺縁と決める
機構とを備えたことを要部とする。例えば、前記バック
グラウンド領域を決定する機構は、前記血管中心の濃度
値とその血管中心の位置から最も近く且つ前記濃度プロ
ファイル上で一次微分最大値を持つ位置の濃度値との差
の変更可能な一定割合値を用いて上記バックグラウンド
領域を決める機構である。

【００１７】さらに、前記指示手段は、前記血管部分を
３箇所以上の離れた点で指示する手段であって、上記血
管部分を上記３箇所以上の指示点位置で分割して複数の
血管分割部分を形成する分割手段を付加し、この分割手
段により分割された複数の血管分割部分の各々について
前記仮の中心線抽出手段、辺縁抽出手段及び中心線決定
手段を適用させるように構成するとともに、上記辺縁抽
出手段により抽出された上記複数の血管分割部分の各々
の辺縁同士を接続し且つ上記中心線決定手段により決定
された上記複数の血管分割部分の各々の中心線同士を接
続する接続手段を付加したことを要部とする。

【００１８】さらに、前記算出手段は、前記血管部分の
狭窄率を算出する手段であって、前記表示手段は、上記
狭窄率とともに、上記狭窄率の算出に用いた狭窄部分又
は参照血管部分の位置を表示する手段である。さらに、
前記表示手段により表示された狭窄部分又は参照血管部
分において狭窄率算出位置をマニュアルで任意に指定可
能な算出位置指定手段と、この算出位置指定手段により
指定された狭窄率算出位置における血管径及び狭窄率の
内の少なくとも一方を前記辺縁抽出手段により抽出され
た血管辺縁と前記中心線決定手段により決定された中心
線とのデータに基づいて演算する演算手段とを付加す
る。

【００１９】一方、この発明に係る血管像の定量解析方
法では、造影された血管像の血管部分を指示し、その指
示された血管部分を当該血管部分の走行方向に追跡して
血管の仮の中心線を抽出し、その抽出された仮の中心線
を成す仮の中心点毎の濃度プロファイルに基づいて血管
辺縁を抽出し、この後、その抽出された血管辺縁のデー
タに基づいて血管の中心線を決め、上記血管辺縁と血管
の中心線とのデータに基づいて血管の走行状態に関する
量を算出し、その算出された量を表示する。

【００２０】

【作用】例えばＸ線デジタルアンギオ像として取得され
た、造影血管像の血管走行方向に沿った血管部分が指示
手段により指示される。この指示は２箇所又は３箇所以
上の点に拠る。指示が２箇所の場合は、その２つの指示
点を両端とした一つの血管部分が指示され、指示が３箇
所以上の場合は、分割手段により、隣り合う２つの指示
点を両端とする複数の血管分割部分が指示される。

【００２１】いま、指示点が２箇所の場合、指示された
血管部分について仮の中心線抽出手段により血管走行方
向に追跡され、血管の仮の中心線が抽出される。抽出さ
れた仮の中心線は複数の仮の中心点でなる。この仮の中
心点毎の濃度プロファイルに基づいて血管辺縁が辺縁抽
出手段により抽出される。この抽出手段により抽出され
た血管辺縁のデータに基づいて血管の中心線が中心線決
定手段により決められる。抽出された血管辺縁と決定さ
れた中心線とのデータに基づいて血管の走行状態に関す
る量（例えば、血管径の変化曲線や狭窄率）が算出手段
により算出され、この算出値が表示手段で表示される。

【００２２】一方、指示点が３箇所以上のときは、複数
の血管分割部分の各々について、仮の中心線が抽出さ
れ、血管辺縁が抽出され、さらに中心線が決定される。
そして、抽出された血管辺縁及び決定された中心線が接
続手段により血管分割部分同士で接続される。この接続
された血管部分について、前述と同様に、血管径の変化
曲線や狭窄率が算出され、表示される。

【００２３】さらに別の態様では、表示された狭窄部分
又は参照血管部分において狭窄率算出位置がマニュアル
で任意に指定でき、この狭窄率算出位置における血管径
及び狭窄率の内の少なくとも一方が、抽出された血管辺
縁と決定された中心線とのデータに基づいて演算手段に
より演算される。このため、算出位置を変えるだけで、
狭窄率などが一度生成したデータを使って容易に演算さ
れる。

【００２４】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１〜図２８
（各部の処理の変形例を示す図も含む）を参照して説明
する。

【００２５】図１には、被検体に造影剤を注入してＸ線
を曝射し、デジタルアンギオ像を得るＸ線診断装置の概
略を示す。このＸ線診断装置は、この発明に係る血管像
の定量解析装置を実施したものである。

【００２６】図１に示すＸ線診断装置は、Ｘ線を曝射す
るＸ線管１１、被検体を載置するテーブル１２、被検体
を透過してきたＸ線を受け、このＸ線を可視光に変換す
るイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）１３、及び
Ｉ．Ｉ．１３の出力光を電気量の画像信号に変換するＴ
Ｖカメラ１４を有する。Ｘ線管１１は、図示しない高電
圧発生器を介してＸ線制御器に接続されている。テーブ
ル１２は寝台上をスライド可能になっており、診断位置
を選択できる。

【００２７】ＴＶカメラ１４の出力端はＡ／Ｄ変換器１
５を介してフレームメモリ１６に接続されている。これ
により、Ａ／Ｄ変換器１５でデジタル化された画像デー
タがフレームメモリ１６の各画素を構成するメモリ領域
に各々書き込まれる。フレームメモリ１６の読出し端は
画像合成器１７、Ｄ／Ａ変換器１８を介してモニタ１９
に接続されている。これにより、フレームメモリ１６に
格納された画像データがフレーム毎にモニタ１９に送ら
れ、例えば造影剤を注入して撮影した血管像がほぼリア
ルタイムに表示される。画像合成器１７は、後述する血
管像の解析に係る画像のデータと上記血管像の透視デー
タとを合成するものである。

【００２８】上記フレームメモリ１６の読出し端は画像
処理メモリ２０にも接続され、血管像の解析のために画
像データが画像処理メモリ２０に転送される。この転送
及び画像処理のために、フレームメモリ１６及び画像処
理メモリ２０のメモリ動作を制御する画像処理プロセッ
サ２１が設けられている。この画像処理プロセッサ２１
はＣＰＵ（中央処理装置）２１ａを有し、入力器２２を
介してオペレータから指令される入力情報に応答し、後
述するように所定の画像データ解析を行うようになって
いる。この画像処理プロセッサ２１に拠る解析結果は、
グラフィック描画メモリ２３を介して前記画像合成器１
７に送られる。これにより、血管の定量解析としての狭
窄率計測に伴う途中データや計測結果などが画像合成器
１７、Ｄ／Ａ変換器１８を介してモニタ１９に送られ、
モニタ１９に重畳表示や分割表示されるようになってい
る。

【００２９】このＸ線診断装置では、上記画像処理メモ
リ２０、画像処理プロセッサ２１、入力装置２２、及び
グラフィック描画メモリ２３が本発明に係る血管像の定
量解析装置の要部を成している。

【００３０】上記画像処理プロセッサ２１は図２に示す
手順を予め内蔵しており、この手順にしたがって狭窄率
を計測する。なお、この図２に示す手順は血管指定点数
が２つの場合に適用されるもので、この手順の流れに沿
う概略を図３に模式的に示す。以下、図２に手順にした
がって説明する。

【００３１】まず、図２のステップＳ１において対象血
管が指定される。具体的には、ＣＰＵ２１ａがグラフィ
ック描画メモリ２３に位置指定用のカーソルを描画す
る。このカーソルは、画像合成器１７、Ｄ／Ａ変換器１
８を介してモニタ１９に表示される（以下、とくに断ら
ない限り、グラフィック描画メモリ２３に描画された図
形、アノテーションなどは画像と共にモニタ１９に表示
されるものとする）。モニタ１９に表示された入力器２
２のマウスなどを用いて任意にモニタ上を移動可能にな
っている。そこで、操作者は対象血管上でカーソルを移
動させ、解析対象となる狭窄部分を挟むように、その前
後の正常部位２箇所Ｐｓ，Ｐｅ（図３（ａ）参照）をカ
ーソルで各々マークする。これによりカーソル設定され
た画像データは、画像処理メモリ２０に転送され、記憶
される。

【００３２】なお、上述のように２箇所指定される指示
点Ｐｓ，Ｐｅの内、第１指示点Ｐｓが追跡開始点、第２
指示点Ｐｅが追跡終点とし、、追跡開始点Ｐｓが狭窄部
分よりも末梢側の正常部位の位置に、追跡終点Ｐｅが狭
窄部分よりも心臓に近い基幹血管側の正常部位の位置に
くるように、操作者は入力器２２を操作することを約束
事とする。これにより、後述する血管の自動追跡は血管
の末梢側から心臓側に向かって行われるため、血管Ｂの
分岐部分においても図４（ａ）に示すように追跡を失敗
することが無い（つまり、同図（ｂ）に示す如く正しく
２点Ｐｓ，Ｐｅ間を追跡できる）。

【００３３】次いで、画像処理プロセッサ２１はステッ
プＳ２の処理に移行し、画素の配置を考慮したスキャン
方向を決定する。この決定はステップＳ１で入力した２
個の指示点Ｐｓ，Ｐｅの位置関係を読み取って行う。す
なわち、マウスで指定した２個の指示点Ｐｓ，Ｐｅの画
像の水平方向の変位量dxと垂直方向の変位量dyとを読み
取る。そして、水平方向の変位量dxと垂直方向の変位量
dyとを比較する。この結果、水平方向の変位量dxの方が
大きい場合にはスキャン方向を画像の水平方向と決定す
る。また、垂直方向の変位量dyの方が大きい場合にはス
キャン方向を画像の垂直方向と、両者dx，dyが等しい場
合にはスキャン方向を斜め４５度（＋４５度、−４５
度）と夫々決定する。

【００３４】なお、このスキャン方向の決定に際し、必
要に応じて「斜め４５度」のスキャン方向を止め、水平
方向又は垂直方向のいずれかに統一してもよい。また、
図６（ａ）に示すように１画素の形状が正方形でないと
きは、変位量dx，dyの比較結果が斜め４５度のスキャン
方向であると判定したとしても、実際の画像において血
管は斜め４５度の方向に走行している訳ではない（同図
（ｂ）参照；同図（ｃ）は正方画素における斜め４５度
のスキャン方向を示す）。このようなときには、１画素
の縦横の比率ｎ：ｍ（ｎ≠ｍ）の比率を予め演算してお
き、その比率に応じて変位量dx，dyを補正し、この補正
変位量dx′，dy′について上述の変位量比較を行う。具
体的には、変位量dx，dyに対して夫々、ｎ²，ｍ²を乗
じることで補正変位量dx′，dy′を得る。

【００３５】次いでステップＳ３に移行し、後から行う
血管追跡と血管辺縁抽出とに用いる画像データの前処理
としてのスムージングを実行する。このスムージングは
ノイズを除去するためのである。血管追跡用の画像デー
タには、血管を追跡するスキャン方向に直交する方向の
１次元の低域通過フィルタでフィルタリングし、血管辺
縁抽出用の画像データには、２次元の低域通過フィルタ
でフィルタリングする。

【００３６】次いでステップＳ４に移行し、仮の中心線
（仮の中心点の集合体）の抽出を行う。具体的には、上
述のフィルタ処理によりスムージングした画像データを
用いて血管の追跡を行う。この場合の追跡線は、厳密な
意味での血管中心線ではないので、「仮の中心線」と呼
ぶことにする。以下、図７〜図１１に基づいて抽出プロ
セス別に説明する。

【００３７】第１の抽出プロセスを図７（ａ）（ｂ）に
示す。上述の如く決定したスキャン方向ＳＮに直交する
方向ＰＲの濃度プロファイル毎に追跡点（仮の中心点）
を探すことを繰り返す。いま、追跡点が同図（ａ）に示
すようにｉ番目の点Ｐ_ｉまで求められているとする。次
の直交方向ＰＲの追跡点を求めるには、ｉ＋１番目の直
交方向ＰＲの濃度プロファイルＰＬをまず演算する。そ
して、この濃度プロファイルＰＬ上で前の追跡点Ｐ_ｉの
位置をサーチの始点Ｐｘに決定する。このサーチ始点Ｐ
ｘを中心にｉ＋１番目の濃度プロファイルＰＬ上を、極
小値を求めてサーチする（Ｘ線画像がサブトラクション
像ならば最大値を求めてサーチする）。そして、始点Ｐ
ｘの最も近傍の位置でサーチされた極小値をもつ位置Ｐ
_ｉ＋１を、ｉ＋１番目の濃度プロファイルＰＬにおける
仮の中心点（追跡点）とする（図７（ｂ）参照）。この
一連のサーチは、作成する濃度プロファイルＰＬ上にス
テップＳ１で指定した追跡終点Ｐｅが現れるまで繰り返
される。

【００３８】第２の抽出プロセスを図８、図９に基づい
て説明する。この第２の抽出プロセスは、指向性を有し
た扇状の領域を追跡点毎に設定して行うものである。こ
こでは、この扇状の領域を用いる手法を「指向性扇状ト
ラッキング法」と呼ぶことにする。扇状の領域を次の追
跡点の選択範囲に指定する理由は、次の追跡点が、現在
の追跡点から追跡方向に離れるにつれて比例的に広が
る、追跡方向に直交する方向の範囲に存在する確率が最
も高いことに起因している。

【００３９】いま、図８に示すように追跡始点Ｐｓから
追跡終点Ｐｅまで順次、血管Ｂを追跡するとき、ｉ番目
の追跡点（仮の中心点）Ｐ_ｉから次のｉ＋１番目の追跡
点（仮の中心点）Ｐ_ｉ＋１を決めようとしていると仮定
する。まず、追跡点Ｐ_ｉを要とする指向性を持った扇状
の領域Ｒｄを設定する。この扇状領域Ｒｄの形は、図９
に示すように、現在の追跡点Ｐ_ｉから追跡終点Ｐｅに向
かう方向Ｄｄに応じて決める。つまり、方向Ｄｄが画像
の縦軸に対してどの程度傾斜しているかに応じて扇状領
域Ｒｄの形を決めるもので、扇状領域Ｒｄの下端の中心
画素Ｐｃを方向Ｒｄが貫くようにする。これにより、例
えば同図（ａ）のように方向Ｄｄが画像縦軸にほぼ平行
なときは、左右対称な形の扇状領域Ｒｄが設定され、同
図（ｂ）のように傾斜しているときは、その傾斜の程度
に応じて歪な形に設定される。これらの形状データは、
方向Ｄｄに応じて変わるデータとして予めメモリテーブ
ルに記憶させておき、必要に応じて呼び出せばよい。

【００４０】このように扇状領域Ｒｄが決まると、この
領域内で濃度値（画素値）が最小（サブトラクション像
ならば最大）となる点（画素）を探す。この位置の濃度
値が予め設定しておいた設定値よりも小さい（サブトラ
クション像ならば大きい）か否か判定する。

【００４１】この結果、設定値よりも小さい（サブトラ
クション像ならば大きい）と判定した場合、このサーチ
した点を図８に示す如く、次の追跡点Ｐ_ｉ＋１に決め
る。以下、この手順が画像処理プロセッサ２１で繰り返
され、扇状領域Ｒｄを設定しながら、追跡点が決められ
る。そして、追跡が進み、扇状領域Ｒｄ内に追跡終点Ｐ
ｅが含まれたとき、追跡を終了させる。この追跡完了
後、得られた追跡点の間が補間点Ｐｔによって充足され
る（図８参照）。最後に。追跡点Ｐｉ及びそれらの補間
点Ｐｔを結んで仮の中心線Ｌａが得られる（図８、図３
（ｂ）参照）。

【００４２】さらに、第３の抽出プロセスを図１０に基
づき説明する。このプロセスでは、追跡点Ｐ_ｉから一定
距離離Ｌ1 だけ離れた線分領域Ｒｇを設定する。この場
合も、図10（ａ）又は（ｂ）に示すように、線分領域Ｒ
ｇの中点Ｐｃを、追跡点Ｐ_ｉから追跡終点Ｐｅに向かう
方向Ｒｄの線分が通過するように決める。この線分領域
Ｒｇは図９における扇状領域Ｒｄの弧に相当する。これ
により、図９の場合と同様に、追跡点Ｐ_ｉから追跡終点
Ｐｅに向かう方向Ｒｄに応じて線分領域Ｒｇが画像横方
向に移動し、的確なサーチ領域が設定される。そこで、
この線分領域Ｒｇに対して上述したと同様に濃度値が最
小となる点をサーチし、その点の濃度値が設定値以下か
否か判定し、設定値以下のときに次の追跡点Ｐ_ｉ＋１に
する。その線分領域Ｒｇを弧、直前の追跡点Ｐ_ｉを要に
持つ扇状領域内に追跡終点Ｐｅが現れるまで、この処理
を繰り返して追跡点を求め、それらを補間点と伴に結ん
で仮の中心線とする。

【００４３】さらに、第４の抽出プロセスを図１１によ
り説明する。このプロセスは、前述した第２のプロセス
と同じ手順を踏むものの、追跡点Ｐ_ｉから追跡終点Ｐｅ
に向かう追跡方向Ｄｄの画像縦軸に対する傾斜度に応じ
て扇状領域Ｒｄの面積が変えられる（同図（ａ）の場合
よりも同図（ｂ）の方が面積小）。つまり、追跡方向Ｄ
ｄが傾斜しているほど、次の追跡点の選択範囲が狭めら
れ、追跡点がより綿密にサーチされる。この可変面積の
データも予めメモリテーブルに記憶させておけばよい。
そのほかは、第２の抽出プロセスと同様である。

【００４４】仮の中心線は以上の種々の抽出プロセスの
いずれかにより抽出されるが、その抽出プロセスにおけ
る判定結果が「サーチした点の濃度値が設定値よりも大
きい（サブトラクション像ならば小さい）」となると
き、以下の方策が講じられる。この方策を扇状領域Ｒｄ
の場合について図１２〜図１４を参照して説明する。

【００４５】その一つは図１２に示すように、追跡方向
Ｄｄ上に存在する、扇状領域Ｒｄの下端の画素点を次の
追跡点Ｐ_ｉ＋１を決め、２つの追跡点Ｐ_ｉ，Ｐ_ｉ＋１の
間を補間して仮の中心を設定するものである。

【００４６】２つ目は図１３に示すように、上記判定条
件が満たされない場合、その扇状領域Ｒｄはそのままに
し、新たに扇状領域Ｒｄ′を設定する。そして、新たな
扇状領域Ｒｄ′の中から追跡点Ｐ_ｉ＋１を決定し、２つ
の追跡点Ｐ_ｉ，Ｐ_ｉ＋１の間を補間して仮の中心を設定
する。

【００４７】３つ目の方策は図１４（ａ）に示すよう
に、幾つかの扇状領域Ｒｄ．．．Ｒｄについて追跡点を
夫々サーチし、判定条件を満たさない扇状領域Ｒｄでは
同図（ｂ）の実際の血管像ののように、血管径が零（つ
まり、完全狭窄部分）であると決める。そして、そのよ
うな扇状領域Ｒｄの仮の中心で、血管辺縁の決定を行わ
ないように、後述する辺縁抽出処理（図２ステップＳ
５）に指令を送る。

【００４８】以上の適宜な抽出プロセスを用いてステッ
プＳ４では、図３（ｂ）に示すように、血管Ｂに沿って
仮の中心線Ｌａが決められる。

【００４９】これが済むと、画像処理プロセッサ２１は
その処理をステップＳ５に移行させ、血管辺縁の抽出を
行う。つまり、前処理した画像データを用いて仮の中心
点Ｐ（追跡点Ｐｉ及びその補間点Ｐｔから成る）毎に、
スキャン方向に直交する方向の濃度プロファイルを演算
し、この濃度プロファイルに閾値を設定して辺縁を決定
する。なお、この辺縁抽出には、仮の中心点毎に辺縁決
定のための閾値を変化させる手法を用いる。またこの手
法をここでは「血管動的閾値法」と呼ぶことにする。ま
た、辺縁は、仮の中心線Ｌａ（仮の中心点Ｐ．．．Ｐの
集合体：図３（ｂ）参照）の左右両側で個別に決定され
る。

【００５０】この辺縁抽出も種々の態様で実施可能であ
る。

【００５１】第１の辺縁抽出法を図１５〜図１７に基づ
き説明する。画像処理プロセッサ２１は図１５に示す手
順に従って辺縁抽出処理を行う。まず、仮の中心点Ｐ毎
に、図１６に示す濃度プロファイル曲線ＰＬを演算する
（図１５ステップＳ５_１）。次いで、この濃度プロファ
イル曲線ＰＬ上において、最小濃度値を持つ点（すなわ
ち血管中心点）とその隣り合う位置の濃度値の差が極大
値を持つ点（すなわち１次微分最大の点）を決める（図
１５ステップＳ５_２）。このとき、血管中心点の濃度値
をｄ_min，１次微分最大の点の濃度値をｄ₁とする。

【００５２】次いで、バックグラウンド領域を決定する
ための収束判定幅εを次式に基づき演算する（図１５ス
テップＳ５_３）。ここで、バックグラウンド領域は血管
Ｂの背景領域である。

【００５３】

【数１】ε＝（ｄ₁−ｄ_min）×β βは画像の条件により決定される収束判定用のパラメー
タで、予め適宜な値に決めてある。

【００５４】この後、濃度プロファイル曲線ＰＬ上で隣
合う位置の濃度差を順次演算し、この濃度差が収束判定
幅εに収まる点をバックグラウンド領域とする（図１５
ステップＳ５_４）。次いで、決定したバックグラウンド
領域の濃度値ｄ_bを、その領域での近傍の濃度値による
平均値演算などで演算する（図１５ステップＳ５_５）。
そして、血管壁か否かを弁別するための閾値ｄ_thを次式
から求める（図１５ステップＳ５_６）。

【００５５】

【数２】ｄ_th＝ｄ_b−（ｄ_b−ｄ_min）×α αは閾値を決定するパラメータで、予め適宜に決めてあ
る。

【００５６】このように、仮の中心点Ｐ毎にバックグラ
ウンド領域と血管部位の濃度値を反映させた閾値ｄ_thが
決まると、この閾値ｄ_thに最も近い値をもつ点を濃度プ
ロファイル曲線ＰＬからサーチし、サーチした点を辺縁
と決定する（図１５ステップＳ５_７）。これにより、図
１７及び図３（ｃ）に示す如く、辺縁Ｅｄ（具体的には
両側の辺縁Ｅｄ_a，Ｅｄ_b）の位置が決まる。

【００５７】なお、サブトラクション像の場合、図１
６、１７に示した血管濃度プロファイル曲線の正負が上
下反対になるので、上述した説明中、最小値ｄ_minの代
わりに最大値ｄ_maxを用いるなどの考慮を払えば、上述
と同様に処理できる。

【００５８】なお、辺縁Ｅｄ（Ｅｄ_a，Ｅｄ_b）の位置
は通常、上述のように閾値を用いて検出できるが、狭窄
部分のように血管コントラストが低い箇所は、図１８に
示す手法を付加する処理としてもよい。これは直前の濃
度プロファイル曲線で求めた辺縁Ｅｄの位置情報を使う
ものである。

【００５９】この手順を図１８に基づき、ｉ−１番目で
求めた辺縁情報を用いてｉ番目の濃度プロファイル上で
辺縁位置を決める場合を説明する。まず、前述したよう
に、濃度プロファイル曲線で２つの濃度値ｄ₁、ｄ_min
が求められと、それらの差「ｄ₁−ｄ_min」を演算する
処理を図１５の一連の手順に付加する。そして、その濃
度差「ｄ₁−ｄ_min」が一定値よりも小さいか否か判定
し、ＹＥＳ（小さい）となるときは狭窄部分を描出して
いると認識できる。そこで、この場合は、現在辺縁抽出
を行っているｉ番目に対して、直前のｉ−１番目の濃度
プロファイル上で、求めた辺縁Ｅｄ_i-1から中心Ｐ_i-1
までの距離ｒ_i-1に一定値ｋを加えた距離ｒ_ｉ（＝ｒ
_i-1＋ｋ）を演算する。次いで、ｉ番目の濃度プロファ
イルでは、その中心Ｐ_ｉから距離ｒ_ｉ（＝ｒ_i-1＋ｋ）
だけ離れた位置を演算し、この位置をバックグラウンド
領域の位置Ｐｂにする。

【００６０】このようにバックグラウンド領域の位置Ｐ
ｂを設定した後は、図１５と同様に、濃度値ｄ_bの演
算、閾値ｄ_th、及び辺縁の決定を行えばよい（図１５ス
テップＳ５_５〜Ｓ５_７）。

【００６１】さらに上記第１の辺縁抽出法に対しては、
図１９に示す変形も可能である。同図に示すように、い
まｉ番目の濃度プロファイルで辺縁を求める場合、直前
のｉ-1番目の濃度プロファイルで決定した辺縁Ｅｄ_a，
Ｅｄ_bから仮の血管径Ｄ_i-1（仮の中心点Ｐ_i-1の両側
の辺縁Ｅｄ_a，Ｅｄ_b間の距離）を演算する。そして、
この仮の血管径Ｄ_i-1の大小に応じてバックグランド領
域の決定方法を変える。つまり、Ｄ_i-1が一定値よりも
大きいときは狭窄部分ではないと判定して、前述した図
１５〜図１７に係る第１の辺縁抽出法を、Ｄ_i-1が一定
値以下のときは狭窄部分であるから、図１８で示した手
法を組み込んだ辺縁描出法を適用する。これにより、抽
出位置に応じて必要な演算法を的確に選択でき、狭窄部
分以外では無用な演算量の増大を排除するとともに、狭
窄部分ではバックグラウンド領域をより正確に指定し
て、精度良く辺縁を検出できる。

【００６２】続いて、第２の辺縁抽出法を図２０〜図２
３に基づき説明する。この描出法は、血管の分岐部分な
どにおける不自然な辺縁を修正できるようにしたもの
で、前述した第１の辺縁抽出法（及びその変形法）によ
り検出した辺縁データを基に実施するものである。

【００６３】辺縁の決定は既に説明しているように、ス
キャン方向ＳＮに直交する方向ＰＲの濃度プロファイル
ＰＬ毎に行う（図２０（ａ）参照）。このため、血管の
分岐部分や他の造影物体との交差部分で、図２０（ｂ）
に示す如く先の尖ったような不連続な尖鋭部分ＳＨを持
つことがある。この不自然な辺縁Ｅｄを同図（ｂ）中の
点線で示すように、望ましい辺縁Ｅｄ′に修正する。

【００６４】具体的な手順を説明する。まず、画像処理
プロセッサ２１は前述した第１の辺縁抽出法などを使っ
て辺縁を全ての仮の中心点Ｐ．．．Ｐについて検出する
（図２１ステップＳ５_１０）。この後、プロセッサ２１
は、得られた辺縁データの中から不連続部分ＳＨを検出
する（図２１ステップＳ５_１１）。次いで、この不連続
部分ＳＨの不連続点Ｐｎｃ（図２２（ａ）〜（ｄ）参
照）の状態を判定し、この不連続点Ｐｎｃから見たと
き、スキャン方向ＳＮのどららの向き（図２２（ａ）〜
（ｄ）中の矢印Ｓｒ：修正区間サーチ方向参照）に修正
すべきかを決める（図２１ステップＳ５_１２）。

【００６５】次いで、どこまで修正するかを決める（図
２１ステップＳ５_１３）。つまり、図２３に示すよう
に、不連続点Ｐｎｃを持つ濃度プロファイルＰＬ上での
血管中心Ｐｎから両側の辺縁Ｅｄ_a，Ｅｄ_bに垂線を下
ろし、その垂線と両側の辺縁Ｅｄ_a，Ｅｄ_bとの交点間
の距離を仮の径ｌｎとして求める。この仮の径ｌｎは修
正区間サーチ方向Ｓｒに沿って濃度プロファイル毎に順
次求められるとともに、求めた仮の径ｌｎが一定値に収
束する位置を探し、不連続点Ｐｎｃから収束位置までの
修正区間サーチ方向Ｓｒの範囲を修正区間と設定する。

【００６６】こうして修正方向及び修正区間が決められ
ると、その修正区間に該当する辺縁Ｅｄ（Ｅｄ_a，Ｅｄ
_b）の一部を、その血管走行方向前後の辺縁情報を用
い、スプライン補間法などの補間法を使って補間する
（図２１ステップＳ５_１４）。そして、この補間によっ
て修正された辺縁部分を不連続部分ＳＨと置き換える
（図２１ステップＳ５_１５）。

【００６７】これによって、血管の分岐部分などが在っ
て、辺縁に不連続な尖鋭部分（不連続部分）が現れてし
まうような場合でも、図２０（ｂ）に示す辺縁部分Ｅ
ｄ′のように、自動的に自然な辺縁に修正されて表示さ
れる。

【００６８】以上のように辺縁が自動的に決まると、そ
の辺縁データはグラフィック描画メモリ２０に描画さ
れ、モニタ１９上で血管像に重畳表示される（図３
（ｃ）参照）。

【００６９】次いで、画像処理プロセッサ２１は、図２
のステップＳ６に移行し、表示された血管辺縁像に対す
る操作者からのマニュアル修正情報の読取りを試みる。
仮に、自動決定された辺縁が操作者の意思を合わないよ
うな場合、入力器２２を介してマニュアルで修正情報が
与えられることがある。この修正情報が入力された場
合、画像処理プロセッサ２１はそのマニュアルの修正情
報にしたがって辺縁を修正し、表示させる。これによ
り、操作者の診断上の経験などを取り込む余地を残し、
全体として精度の高い辺縁が決定される。

【００７０】なお、このステップＳ６のマニュアル修正
処理は必要に応じて省略した構成にすることもできる。

【００７１】次いで画像処理プロセッサ２１は、図２ス
テップＳ７に係る中心線の抽出処理を行う。この処理を
図２４、図２５により説明する。

【００７２】具体的には、得られた１対の辺縁Ｅｄ_a，
Ｅｄ_bから血管の中心線を求めるもので、最初に、一方
の辺縁Ｅｄ_aから他方の辺縁Ｅｄ_bに向けて図２４
（ａ）の如く垂線Ｌｆを下ろす。

【００７３】次いで、垂線Ｌｆと他方の辺縁Ｅｄ_bとの
交差点Ｐｆを決める。例えば、図２５（ａ）に示すよう
に、Ｘ軸方向をスキャン方向ＳＮとした場合、交差する
他方の側の辺縁Ｅｄ_bの位置データのテーブルを準備し
ておく（図２５（ｂ）参照）。そして、一方の側の辺縁
Ｅｄ_aの始点ＳＴから出発したサーチ点Ｓが座標（Ｘs
，Ｙs ）に在るとき、データテーブルのＹs に相当す
るＸ座標値Ｘd とＸs を比較する。この比較を繰り返し
ながら、Ｘd よりもＸs の方が初めて大きくなる点を交
差点Ｐｆとする。

【００７４】このように交差点Ｐｆが決まると、図２４
（ｂ）に示すように、両辺縁間の点ＳＴ及びＰｆを結ぶ
線分の中点Ｐｍを演算し、その点Ｐｍを中心点に設定す
る。ここで垂線Ｌｆの方向は、始点ＳＴを含む辺縁Ｅｄ
において、始点位置での走行方向を表す方向ベクトルＶ
_Dに直交する方向とする。

【００７５】これにより、中点Ｐｍ．．．Ｐｍを結ぶ線
が中心線ＣＬとして図３（ｄ）に示す如く設定される。

【００７６】次いで、図２のステップＳ８に移行し、画
像処理プロセッサ２１は血管径を計測する。具体的に
は、図２６に示すように、上述のようにして抽出された
中心線ＣＬから両側の辺縁Ｅｄ_a，Ｅｄ_bに対して、中
心線ＣＬにおける方向ベクトルＶ_Dに垂直な垂線Ｌｇを
下ろし、夫々の交差点Ｐｇ，Ｐｇを求める。そして、こ
れらの交差点Ｐｇ，Ｐｇ間の距離を演算し、この距離を
血管径ＤＢとする。この血管径ＤＢは図３（ｅ）に示す
如く、中心線ＣＬ上の適宜な各点で計測される。

【００７７】このように血管Ｂの中心線ＣＬ上の血管径
ＤＢ．．．ＤＢが揃うと、図２のステップＳ９に移行
し、それらの血管径データから狭窄率が演算される。さ
らに、ステップＳ１０にて、演算した狭窄率が数値とし
て図３（ｆ）の如くモニタ１９に表示される。このと
き、中心線ＣＬの位置に対する血管径ＤＢの変化曲線及
び断面積の変化曲線が一緒に表示されるとともに、その
狭窄率の自動演算に用いた正常部分と異常部分の位置を
示す線分カーソルＮＭ，ＡＢが重畳表示される。

【００７８】なお、上述したステップＳ１０の表示処理
では、必要に応じて、図２７に示す狭窄率の再演算及び
再表示の処理を加えることができる。

【００７９】すなわち、操作者は図３（ｆ）に示すよう
に自動的に演算、表示された狭窄率の画面を観察したと
き、別の部位の狭窄率を計測する必要が生じることがあ
る。そのようなとき、操作者は入力器１９を介して正常
部用線分カーソルＮＭ及び狭窄部用線分カーソルＡＢ
を、例えば図２８（ａ）から同図（ｂ）の状態に移動さ
せる。この移動を画像処理プロセッサ２１が検知して
（図２７ステップＳ１０_１）、指示された位置での血管
径ＤＢ，ＤＢを読み取る（同図ステップＳ１０_２）。そ
して、読み取った血管径データから狭窄率を再演算し、
その演算結果を図２８（ｂ）に示すように数値データと
して再表示する（図２７ステップＳ１０_３，Ｓ１
０_４）。

【００８０】これにより、操作者は同じ血管径データを
利用して任意の位置の狭窄率を自在に得ることができる
から、データを無駄無く利用できるとともに、再計測の
手間や時間を省くことができ、また診断も効率的に進め
られる。

【００８１】第１実施例は以上のように構成され、機能
する。これを総括すると、まず、狭窄部分を含む対象血
管上の２点が追跡始点Ｐｓ及び追跡終点Ｐｅとして指定
される（図３（ａ）参照）。これにより追跡始点Ｐｓか
ら追跡終点Ｐｅに向かって血管が追跡される。

【００８２】このとき、現在の追跡点から次の追跡点を
決定する際、好適には、追跡終点Ｐｅに向かう方向に依
存した扇状領域Ｒｄが設定され、この領域Ｒｄ内の画像
濃度値の最大値（又は最小値）を持つ点が次の追跡点と
して決定される。この方法により、無駄なく、より正確
に血管を追跡可能になる。これらの追跡点及びその補間
点により、血管の仮の中心線が決定される（同図（ｂ）
参照）。

【００８３】次に、仮の中心線を形成する仮の中心点毎
に、予め設定した辺縁サーチ方向の濃度プロファイルが
求められ、血管のバックグラウンド領域が自動検出され
る。この検出は、血管中心の濃度値と濃度プロファイル
で１次微分最大の点の濃度値との差（血管コントラス
ト）に基づいている。このため、精度良くバックグラウ
ンド領域が検出される。血管コントラストの低い狭窄部
分では、直前のプロファイルで求めた血管辺縁位置がこ
の検出に用いられる。そして、血管中心の濃度値と上述
の如く毎回決めたバックグラウンド領域の濃度値との間
の一定割合を閾値として決め、この閾値に見合う濃度値
の位置を血管辺縁Ｅｄ（Ｅｄ_a，Ｅｄ_b）として抽出す
る（図３（ｃ）参照）。このような閾値を用いることに
より、バックグラウンド領域の濃度値を正確に反映した
閾値を決めることができ、簡便な処理でありながら、よ
り正確な辺縁を抽出できる。

【００８４】このように狭窄率計測に重要な地位を占め
る血管追跡及び血管辺縁の抽出の精度が向上している。
この精度の高いデータを用いて、その後、最終的な血管
中心線が抽出され（図３（ｄ）参照）、血管径が計測さ
れる（同図（ｅ）参照）。最後に狭窄率が自動的に算出
され、血管径の変化曲線などと共に表示される（同図
（ｆ）参照）。

【００８５】以上の計測の途中で、血管の分岐部分があ
る場合、辺縁が自動的に修正されるし、また辺縁の手動
修正の可能性も残している。これによって、比較的デー
タ点数の少ないデジタルアンギオ画像であっても、狭窄
率の計測精度が向上するとともに、簡単な処理で済み、
またＩＶＲ術中でも即時に狭窄率を計測できるという利
点がある。

【００８６】また、狭窄率が自動計測された後も、操作
者が任意にほかの関心部位を指定することができ、一度
得た血管径データを有効に使って、指定部位の狭窄率を
演算・表示できる。これにより、計測機能がより一層高
められ、使い易い定量解析装置を提供できる。

【００８７】続いて、この発明の第２実施例を図２９〜
図３４に基づいて説明する。上述した第１実施例では対
象血管を指定するのに、狭窄部分を挟む正常部位２点を
指定することとしたが、この第２実施例はその指定位置
が３箇所以上である場合に適用したものである。

【００８８】この第２実施例に係る、血管定量解析装置
を内蔵したＸ線診断装置のハード構成は図１記載のもの
と同一であるが、画像処理プロセッサ２１が図２９に示
す一連の処理を行う点が相違している。以下、図２９の
処理における、第１実施例とは異なるアルゴリズムを中
心に説明する。

【００８９】図２９のステップＳ２１において、画像処
理プロセッサ２１は入力器１９から操作情報を読み込ん
で、対象血管部位を指定する。例えば、図３０（ａ），
（ｂ）に示すように（（ａ）は曲がった血管、（ｂ）は
真っ直ぐな血管を示す）、狭窄部位を含んだ血管Ｂに対
して、カーソルによる３点の指示点ａ，ｂ，ｃを読み込
む。

【００９０】次いでステップＳ２２に移行し、血管を分
割する。例えば図３０（ａ），（ｂ）のように３個の指
示点ａ，ｂ，ｃの場合、隣り合う指示点ａ，ｂで分割血
管Ｂ１を形成し、もう一方の隣り合う指示点ｂ，ｃで分
割血管Ｂ２を形成する。同時に分割数Ｎを記憶する。図
３０（ａ），（ｂ）の場合、共にＮ＝２である。

【００９１】次いでステップＳ２３に移行して、画像処
理プロセッサ２１はＮ＝０か否かを判断する。この判断
でＮＯ、すなわちＮ≠０の場合、ステップＳ２４〜２９
の処理を順次行う。このステップ２４〜２９の処理は、
第１実施例に係る図２のステップＳ２〜Ｓ７の処理（ス
キャン方向の決定、スムージング、仮の中心線の抽出、
血管辺縁の抽出、血管辺縁の手動修正、及び中心線の抽
出）と同一であり、これらの一連の処理が分割血管Ｂ
１，Ｂ２について個別に実施される。

【００９２】そして、スキャン方向の決定から中心線の
抽出までの処理が終わると、ステップＳ３０にて、Ｎ＝
Ｎ−１の処理を行い、ステップＳ２３の処理に戻る。ス
テップＳ２３では、Ｎ＝０か否か、すなわち分割血管が
未だ残っているか否かを判断し、残っている場合はステ
ップＳ２４〜Ｓ３０の処理を繰り返す。

【００９３】これにより、図３０（ａ）や同図（ｂ）の
分割血管Ｂ１，Ｂ２について、個別に、中心線及び辺縁
が抽出される。

【００９４】これに対して、ステップ２３でＹＥＳ、す
なわち全ての分割血管Ｂ１，Ｂ２について中心線の抽出
までの処理が完了したと判断したときは、ステップ３１
に移行し、隣合う分割血管同士の中心線及び辺縁が接続
される。このとき、図３０（ｂ）のようにスキャン方向
ＳＮが分割血管同士で同じ場合、中心線及び辺縁は自然
な接続状態になるが、同図（ａ）のようにスキャン方向
が異なる場合、例えば図３１に示す如く不自然な接続状
態になる。すなわち、接続すべき２本の辺縁Ｅｄ_1a，Ｅ
ｄ_2aが交差したり、接続すべき２本の辺縁Ｅｄ_1b，Ｅｄ
_2bが交じり合わなかったり、さらには中心線ＣＬ₁，Ｃ
Ｌ₂同士が不連続に繋がったりする。

【００９５】そこで、ステップ３１では、このような接
続状態を修正する処理も合わせて行う。この修正処理は
図３２に示すように、基本的には、線分を端点から一定
量削除する処理（同図ステップＳ３１_１）、削除されず
に残った部分を使った補間処理（同図ステップＳ３
１_２）、及び線分の置換え（同図ステップＳ３１_３）の
３つから成る。この内、補間処理及び線分の置換えは、
前述した辺縁の自動修正（図２１参照）の中の処理と同
じであるので、最初の「線分の削除処理」を中心にして
図３３、図３４を参照し、その態様別に説明する。

【００９６】図３３（ａ）に示す手法では、線分ＳＧ
１，ＳＧ２について、夫々の全長の一定割合分ｘ１，ｘ
２だけ各端点Ｐ₀側から削除される。この後、削除した
区間がスプライン補間などにより補間され、同図（ｂ）
に示すように滑らかな線分に置換えられる。

【００９７】また、図３４（ａ）に示す手法は、隣り合
う線分ＳＧ１，ＳＧ２同士が交差している場合に好適
で、夫々の線分ＳＧ１，ＳＧ２の全長の一定割合分ｘ
１，ｘ２だけ、その交差点Ｐcr寄りの部分から削除す
る。削除された区間はスプライン補間などにより、同図
（ｂ）に示す如く、滑らかな線分に置換される。

【００９８】このように血管の中心線及び辺縁が分割血
管相互間で滑らかに接続されると、次に図２９のステッ
プＳ３２〜Ｓ３４の処理が順次実行される。これらステ
ップＳ３２〜Ｓ３４の処理は、図２のステップＳ８〜Ｓ
１０と同じである。

【００９９】このように第２実施例の狭窄率計測によれ
ば、第１実施例のものと同等の効果を得るとともに、３
個以上の点を任意に指定でき、これにより、一回の解析
で２個以上、任意数の血管部位の狭窄率を自動的に且つ
迅速に計測でき、診断能率が一層向上するという特有の
利点も得られる。

【０１００】なお、上記各実施例の辺縁抽出及び辺縁修
正で用いた一定値、判定値、及び判定条件は（請求項２
０〜２６に対応）、画像拡大率に応じて自動的に変更さ
れている値である。例えば、図１８でバックグラウンド
領域決定のために用いる一定値ｋは、画像を２倍に拡大
したときは、一定値ｋも２倍の「２ｋ」に自動変更され
る値である。

【０１０１】また、上記各実施例では狭窄率及び血管径
の変化曲線を求めて表示するようにしたが、これについ
ては、いずれか一方でもよく、例えば血管径のみを求
め、表示することもできる。

【０１０２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る血管
像の定量解析装置は、造影血管像の血管走行方向に沿っ
た血管部分を指示し（この指示は２箇所又は３箇所以上
の点に拠る）、その血管部分を血管走行方向に追跡し
て、血管の仮の中心線が抽出し、この仮の中心線を成す
仮の中心点毎の濃度プロファイルに基づいて血管辺縁を
抽出し、この血管辺縁のデータに基づいて血管の中心線
を決め、血管辺縁と中心線とのデータに基づいて血管の
走行状態に関する量（例えば、血管径の変化曲線や狭窄
率）を算出し、表示することを要部とした。

【０１０３】また、表示された狭窄部分又は参照血管部
分において狭窄率算出位置がマニュアルで任意に指定で
き、この狭窄率算出位置における血管径や狭窄率が血管
辺縁と中心線とのデータに基づいて演算される。このた
め、算出位置を変えるだけで、狭窄率などが一度生成し
たデータを使って容易に演算される。

【０１０４】このように、指向性を持たせた血管追跡法
と比較的少ないデータ点数でも辺縁決定可能な閾値を用
いた血管辺縁決定法とを導入したこと、及び、表示画面
上で算出位置を任意に選択できることから、収集したア
ンギオ像を用いて、血管の狭窄程度を高精度に、簡単
に、且つ短時間の内に定量解析できるとともに、例えば
ＩＶＲ術中でも狭窄率などを即座に計測できる。また、
シネフィルムよりもデータ量が少ないデジタルアンギオ
像であっても、高精度に計測できる。さらに、１回の解
析で任意数の血管部位の狭窄率などを計測でき、操作上
の負担も少なく、診断効率向上にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に係る定量解析装置を適用し
たＸ線診断装置の概略構成を示すブロック図。

【図２】画像処理プロセッサで実施される第１実施例の
狭窄率計測のプロセスを示す概略フローチャート。

【図３】第１実施例に係る狭窄率計測の流れを模式的に
示す図。

【図４】（ａ），（ｂ）は血管追跡方向の適、不適を説
明する図。

【図５】スキャン方向の決定プロセスを説明する図。

【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）はスキャン方向の決定
プロセスを非正方画素、正方画素の観点から説明する
図。

【図７】（ａ），（ｂ）は各々、血管の仮の中心点（追
跡点）を抽出する第１の抽出プロセスを説明する図。

【図８】第２の抽出プロセスを説明する概要図。

【図９】（ａ），（ｂ）は第２の抽出プロセスにおける
扇状領域の形を説明する図。

【図１０】（ａ），（ｂ）は各々、第３の抽出プロセス
の概要を説明する図。

【図１１】（ａ），（ｂ）は各々、第４の抽出プロセス
の概要を説明する図。

【図１２】サーチ点が判定条件を満足しない場合の処理
の概要を説明する図。

【図１３】サーチ点が判定条件を満足しない場合の別の
処理の概要を説明する図。

【図１４】（ａ）はサーチ点が判定条件を満足しない場
合の別の処理の概要を説明する図であり、（ｂ）は同図
（ａ）の処理に対応した血管像の模式図。

【図１５】第１の辺縁抽出法を示す概略フローチャー
ト。

【図１６】第１の辺縁抽出法における収束判定幅εを説
明する図。

【図１７】第１の辺縁抽出法における閾値と辺縁位置と
の関係を説明する図。

【図１８】第１の辺縁抽出法の変形例を示す説明図。

【図１９】第１の辺縁抽出法の別の変形例を示す説明
図。

【図２０】（ａ），（ｂ）は第２の辺縁抽出法の必要性
を説明する図。

【図２１】第２の辺縁抽出法を示す概略フローチャー
ト。

【図２２】（ａ）〜（ｄ）は各々、不連続点と修正方向
の違いを例示する説明図。

【図２３】修正範囲を決める処理を説明する図。

【図２４】（ａ），（ｂ）は各々、血管中心線の抽出プ
ロセスを示す模式図。

【図２５】（ａ）は血管中心線の抽出プロセスにおける
垂線と辺縁との交差点の検出法を表す模式図、（ｂ）は
辺縁の位置データを記憶するデータテーブルの模式図。

【図２６】血管径の計測プロセスを説明する図。

【図２７】表示プロセスの変形例に係る、狭窄率の再演
算とその表示を示す概略フローチャート。

【図２８】（ａ），（ｂ）は狭窄率の計測部位のマニュ
アル変更とその表示状況の様子を説明する図。

【図２９】この発明の第２実施例に係る画像処理プロセ
ッサの処理を示す概略フローチャート。

【図３０】（ａ）は対象血管部位の指定及び分割の一例
を示す模式図、（ｂ）は対象血管部位の指定及び分割の
別の例を示す模式図。

【図３１】線分の接続プロセスにおける不都合を説明す
る図。

【図３２】線分の接続状態を自動修正する手順を示す概
略フローチャート。

【図３３】（ａ），（ｂ）は線分接続の自動修正の一例
を示す説明図。

【図３４】（ａ），（ｂ）は線分接続の自動修正の別の
例を示す説明図。

【図３５】従来の辺縁決定プロセスの一例を示す説明
図。

【符号の説明】

１６フレームメモリ１７画像合成器１８Ｄ／Ａ変換器１９モニタ２０画像処理メモリ２１画像処理プロセッサ２１ａＣＰＵ２２入力器２３グラフィック描画メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 7459−5ＬＧ０６Ｆ 15/70 ３６０

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】造影された血管像の血管部分を指示する
指示手段と、この指示手段により指示された血管部分を
当該血管部分の走行方向に追跡して血管の仮の中心線を
抽出する仮の中心線抽出手段と、この抽出手段により抽
出された仮の中心線を成す仮の中心点毎の濃度プロファ
イルに基づいて血管辺縁を抽出する辺縁抽出手段と、こ
の抽出手段により抽出された血管辺縁のデータに基づい
て血管の中心線を決める中心線決定手段と、上記辺縁抽
出手段により抽出された血管辺縁と上記中心線決定手段
により決定された中心線とのデータに基づいて血管の走
行状態に関する量を算出する算出手段と、この算出手段
により算出された量を表示する表示手段とを備えたこと
を特徴とする血管像の定量解析装置。
【請求項２】前記指示手段は、前記血管部分の両端を
２箇所の点で指示する手段である請求項１記載の血管像
の定量解析装置。
【請求項３】前記算出手段は、前記血管部分の血管径
及び狭窄率の内、少なくとも一方を算出する手段である
請求項２記載の血管像の定量解析装置。
【請求項４】前記指示手段により指示された２箇所の
点は、一方が前記血管部分を追跡する追跡始点であり、
他方が追跡終点である請求項３記載の血管像の定量解析
装置。
【請求項５】前記仮の中心線抽出手段は、前記追跡始
点及び追跡終点の位置情報に基づいて血管追跡のための
スキャン方向を決定するスキャン方向決定手段を含む請
求項４記載の血管像の定量解析装置。
【請求項６】前記スキャン方向決定手段は、画像の水
平方向及び垂直方向の内のいずれかを前記スキャン方向
として選択する機構を備えた請求項５記載の血管像の定
量解析装置。
【請求項７】前記スキャン方向決定手段は、画像の水
平方向、垂直方向、及び斜め４５度の方向の内のいずれ
かを前記スキャン方向として選択する機構を備えた請求
項５記載の血管像の定量解析装置。
【請求項８】前記スキャン方向決定手段は、前記斜め
４５度の方向をスキャン方向として選択したとき、前記
画像の画素の形状が正方か否かを判定する機構と、この
機構により正方でないと判定されたとき、前記斜め４５
度スキャン方向をこのときの画像に応じて修正する機構
とを備えた請求項７記載の血管像の定量解析装置。
【請求項９】前記仮の中心線抽出手段は、前記スキャ
ン方向に直交する方向の１次元フィルタで前記血管造影
像のデータをスムージングするデータ前処理手段を含む
請求項５記載の血管像の定量解析装置。
【請求項１０】前記仮の中心線抽出手段は、前記スキ
ャン方向に直交する方向の画素点の内、現在の追跡点か
ら最も近く且つ画素濃度値の傾きの変化が零となる点を
次の追跡点に決める手段である請求項５記載の血管像の
定量解析装置。
【請求項１１】前記仮の中心線抽出手段は、現在の追
跡点から前記追跡終点へ向かう追跡方向を決める機構
と、その追跡方向に依存した領域を決める機構と、その
領域内又はその領域の近傍に前記追跡終点が現れたか否
かを判定する機構と、上記追跡終点が上記領域内又はそ
の領域の近傍に現れていないときには、その領域内の画
素点の画素濃度値が予め設定された濃度判定条件を満た
すか否かを判断する機構と、その判定条件を満たす画素
点の内、画素濃度値のプロファイル上の振幅変動が最も
大きい点を次の追跡点と決める機構と、上記追跡終点が
上記領域に現れたときには追跡を止める機構とを備えた
請求項５記載の血管像の定量解析装置。
【請求項１２】前記領域は、前記現在の追跡点から追
跡終点に向かって広がる扇状の領域である請求項１１記
載の血管像の定量解析装置。
【請求項１３】前記領域は、前記現在の追跡点から一
定距離だけ前記スキャン方向に離れ且つそのスキャン方
向と垂直な線分上の領域である請求項１１記載の血管像
の定量解析装置。
【請求項１４】前記領域は、前記現在の追跡点から追
跡終点に向かって広がる扇状の領域であり、且つ、その
領域の大きさが前記追跡方向に応じて可変である請求項
１１記載の血管像の定量解析装置。
【請求項１５】前記仮の中心線抽出手段は、前記領域
内の画素点の画素濃度値が前記濃度判定条件を満たさな
い場合、その領域内に在る前記追跡方向上の点を次の追
跡点と決める機構を備えた請求項１１記載の血管像の定
量解析装置。
【請求項１６】前記仮の中心線抽出手段は、前記領域
内の画素点の画素濃度値が前記濃度判定条件を満たさな
い場合、前記追跡線上に当該領域に引き続く新たな領域
を設定する機構と、この新たな領域内の画素点の画素濃
度値が前記濃度判定条件を満たすか否かを判断する機構
と、その判定条件を満たす画素点の内、画素濃度値のプ
ロファイル上の振幅変動が最も大きい点を次の追跡点と
決める機構とを備えた請求項１１記載の血管像の定量解
析装置。
【請求項１７】前記仮の中心線抽出手段は、前記領域
内の画素点の画素濃度値が前記濃度判定条件を満たさな
い場合、前記仮の中心に対する血管径を零と決める機構
を備えた請求項１３又は１４記載の血管像の定量解析装
置。
【請求項１８】前記辺縁抽出手段は、２次元フィルタ
により前記血管造影像のデータをスムージングするデー
タ前処理手段を含む請求項５記載の血管像の定量解析装
置。
【請求項１９】前記辺縁抽出手段は、前記スキャン方
向に直交する方向における前記仮の中心点毎の濃度プロ
ファイルを作成する機構と、その濃度プロファイル上の
血管のバックグラウンド領域を決定する機構と、上記濃
度プロファイル上の血管中心を決める機構と、上記バッ
クグラウンド領域の濃度値と上記血管中心の濃度値との
間の変更可能な一定割合を閾値として決める機構と、上
記閾値に最も近い濃度値を持つ上記濃度プロファイル上
の位置を当該プロファイル上の血管辺縁と決める機構と
を備えた請求項５記載の血管像の定量解析装置。
【請求項２０】前記バックグラウンド領域を決定する
機構は、前記血管中心の濃度値とその血管中心の位置か
ら最も近く且つ前記濃度プロファイル上で一次微分最大
値を持つ位置の濃度値との差の変更可能な一定割合値を
用いて上記バックグラウンド領域を決める機構である請
求項１９記載の血管像の定量解析装置。
【請求項２１】前記バックグラウンド領域を決定する
機構は、直前の前記濃度プロファイル上で決めた血管辺
縁位置から変更可能な一定距離だけ離れた位置を上記バ
ックグラウンド領域として決める機構である請求項１９
記載の血管像の定量解析装置。
【請求項２２】前記辺縁抽出手段は、前記血管中心の
濃度値とその血管中心位置から最も近く且つ前記濃度プ
ロファイル上で一次微分最大値を持つ位置の濃度値との
差を予め設定した変更可能な判定値と比較する機構を備
え、前記バックグラウンド領域を決定する機構は、上記
比較機構により一次微分最大値を持つ位置の濃度値との
差の方が大きいと判断されるとき、上記血管中心の濃度
値とその血管中心の位置から最も近く且つ上記濃度プロ
ファイル上で一次微分最大値を持つ位置の濃度値との差
の変更可能な一定割合値を用いて上記バックグラウンド
領域を決めるとともに、上記比較結果により判定値の方
が大きいと判断されるとき、直前の上記濃度プロファイ
ル上で決めた血管辺縁位置から変更可能な一定距離だけ
離れた位置を上記バックグラウンド領域として決める機
構である請求項１９記載の血管像の定量解析装置。
【請求項２３】前記辺縁抽出手段は、直前に求めた血
管辺縁位置から仮の血管径を求める機構と、その仮の血
管径を予め設定した変更可能な判定値と比較する機構と
を備え、前記バックグラウンド領域を決定する機構は、
上記比較機構により上記仮の血管径の方が大きいと判断
されたとき、上記血管中心の濃度値とその血管中心の位
置から最も近く且つ上記濃度プロファイル上で一次微分
最大値を持つ位置の濃度値との差の変更可能な一定割合
値を用いて上記バックグラウンド領域を決めるととも
に、上記比較結果により上記判定値の方が大きいと判断
されるとき、直前の上記濃度プロファイル上で決めた血
管辺縁位置から変更可能な一定距離だけ離れた位置を上
記バックグラウンド領域として決める機構である請求項
１９記載の血管像の定量解析装置。
【請求項２４】前記辺縁抽出手段は、抽出した辺縁の
不連続な部分を連続する部分に自動的に修正する辺縁自
動修正手段を含む請求項５記載の血管像の定量解析装
置。
【請求項２５】前記辺縁自動修正手段は、上記不連続
な辺縁部分を検出する手段と、検出した辺縁部分を補間
法により得られる辺縁部分に置換する手段とを備える請
求項２４記載の血管像の定量解析装置。
【請求項２６】前記検出手段は、前記辺縁の不連続位
置を探す機構と、その不連続位置を修正区間始点と決め
る機構と、その不連続位置の変化の状態から修正区間終
点を探すためのスキャン方向を決定する機構と、そのス
キャン方向について仮の径を順次求める機構と、その仮
の径が予め設定した変更可能な判定値以下になる点を上
記修正区間終点と決める機構とを備えた請求項２５記載
の血管像の定量解析装置。
【請求項２７】前記辺縁抽出手段は、自動的に抽出さ
れた血管辺縁をマニュアル操作により任意に修正可能な
マニュアル修正手段を含む請求項５記載の血管像の定量
解析装置。
【請求項２８】前記算出手段は、前記血管部分の狭窄
率を算出する手段であって、前記表示手段は、上記狭窄
率とともに、上記狭窄率の算出に用いた狭窄部分又は参
照血管部分の位置を表示する手段である請求項５記載の
血管像の定量解析装置。
【請求項２９】前記表示手段により表示された狭窄部
分又は参照血管部分において狭窄率算出位置をマニュア
ルで任意に指定可能な算出位置指定手段と、この算出位
置指定手段により指定された狭窄率算出位置における血
管径及び狭窄率の内の少なくとも一方を前記辺縁抽出手
段により抽出された血管辺縁と前記中心線決定手段によ
り決定された中心線とのデータに基づいて演算する演算
手段とを付加した請求項２８記載の血管像の定量解析装
置。
【請求項３０】前記指示手段は、前記血管部分を３箇
所以上の離れた点で指示する手段であって、上記血管部
分を上記３箇所以上の指示点位置で分割して複数の血管
分割部分を形成する分割手段を付加し、この分割手段に
より分割された複数の血管分割部分の各々について前記
仮の中心線抽出手段、辺縁抽出手段及び中心線決定手段
を適用させるように構成するとともに、上記辺縁抽出手
段により抽出された上記複数の血管分割部分の各々の辺
縁同士を接続し且つ上記中心線決定手段により決定され
た上記複数の血管分割部分の各々の中心線同士を接続す
る接続手段を付加した請求項１記載の血管像の定量解析
装置。
【請求項３１】前記算出手段は、前記血管部分の血管
径及び狭窄率の内、少なくとも一方を算出する手段であ
る請求項３０記載の血管像の定量解析装置。
【請求項３２】前記仮の中心線抽出手段は、前記追跡
始点及び追跡終点の位置情報に基づいて血管追跡のため
のスキャン方向を決定するスキャン方向決定手段を含む
請求項３１記載の血管像の定量解析装置。
【請求項３３】前記接続手段は、前記複数の血管分割
部分毎に得られる血管中心及び血管辺縁を表す線分を当
該線分の端点から任意の長さだけ削除する機構と、この
削除部分を、非削除部分の線分データに基づいて補間法
により得られる新たな線分に置換する機構とを備えた請
求項３２記載の血管像の定量解析装置。
【請求項３４】前記削除機構は、各線分の長さに応じ
た一定割合の長さを削除する機構である請求項３３記載
の血管像の定量解析装置。
【請求項３５】前記接続手段は、接続する線分同士が
交差するか否かを判断する機構を有するとともに、この
判断機構により交差すると判断されたとき、前記削除機
構はその交差点から上記線分の長さに応じた一定割合の
長さを削除する機構である請求項３３記載の血管像の定
量解析装置。
【請求項３６】前記造影された血管像は、Ｘ線造影像
である請求項１記載の血管像の定量解析装置。
【請求項３７】造影された血管像の血管部分を指示
し、その指示された血管部分を当該血管部分の走行方向
に追跡して血管の仮の中心線を抽出し、その抽出された
仮の中心線を成す仮の中心点毎の濃度プロファイルに基
づいて血管辺縁を抽出し、この後、その抽出された血管
辺縁のデータに基づいて血管の中心線を決め、上記血管
辺縁と血管の中心線とのデータに基づいて血管の走行状
態に関する量を算出し、その算出された量を表示するこ
とを特徴とした血管像の定量解析方法。