JPWO2013094483A1 - 医用画像診断装置及び医用画像診断装置を用いた位相決定方法 - Google Patents

Abstract

特定の運動位相に対応させた断層画像を得るときに、適切な運動位相を決定できる医用画像診断装置及び医用画像診断装置を用いた位相決定方法を提供するために、周期的に運動する対象臓器を含む被検体から取得された物質分布情報と前記物質分布情報とともに計測された運動情報とを記憶する記憶部と、前記物質分布情報と前記運動情報とを用いて、運動位相の異なる複数の断層画像を再構成する画像再構成部と、前記複数の断層画像を重畳して重畳画像を作成する重畳画像作成部と、前記重畳画像に基づいて、前記対象臓器の特定の位置を算出する特定位置算出部と、前記特定の位置に基づいて、前記対象臓器の特定の位相を決定する特定位相決定部と、を備えることを特徴とする。

Description

本発明はX線CT(Computed Tomography)装置を含む医用画像診断装置に係り、特に心臓などの動きのある臓器を撮影及び画像再構成する技術に関する。

動きのある臓器をX線CT装置に代表される医用画像診断装置で撮影した場合、得られた断層画像には動きに起因するアーチファクト、いわゆるモーションアーチファクトが発生する。モーションアーチファクトを低減する方法には、心電計や呼吸センサなどの生体センサを用いて計測された心電情報や呼吸情報に基づいて、投影データの取得タイミングを制御したり、取得した投影データを処理したりする方法がある。心臓の撮影を例に取ると、心電計を用いて計測された心電情報を投影データとともに収集し、収集された投影データの中から任意の心拍位相に対応する投影データを抜き出して画像再構成することで、前記心拍位相に対応した心臓の断層画像を得る方法がある。この方法は心電同期再構成法と呼ばれる。

心電同期再構成法においてモーションアーチファクトを低減するには、画像再構成に用いる投影データに対応する心拍位相を最適位相に指定すること、例えば心臓の動き量が最も小さい心拍位相に指定することが重要である。特許文献1には、心拍位相が相違する複数の画像を再構成し、再構成した複数の画像から心拍位相が相違する複数の差分画像を生成し、生成された差分画像を用いて求めた複数の心拍位相に対応する動き量に基づき特定の心拍位相を決定することが開示されている。すなわち、生成した差分画像の画素値の絶対値総和が最も小さい心拍位相を動き量が小さい心拍位相として決定している。

特開2007-37782号公報

しかしながら、特許文献1では、心拍位相の相違する複数の画像間で生成した差分画像に基づき、特定の心拍位相を決定しているにすぎず、心拍位相の相違する各画像に含まれるモーションアーチファクトやノイズが、決定される心拍位相に及ぼす影響について考慮されていない。モーションアーチファクトやノイズの発生量は画像毎に異なるため、生成した差分画像ではモーションアーチファクトやノイズといった余分な情報が強調される場合がある。すなわち、モーションアーチファクトやノイズが強調された画像に基づき特定の心拍位相を決定すると適切な心拍位相とならない場合がある。

そこで本発明の目的は、特定の運動位相に対応させた断層画像を得るときに、適切な運動位相を決定できる医用画像診断装置及び医用画像診断装置を用いた位相決定方法を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、運動位相の異なる複数の断層画像を用いて作成した重畳画像に基づいて特定の位置を算出し、算出された特定の位置に基づいて特定の運動位相を決定する医用画像診断装置及び医用画像診断装置を用いた位相決定方法である。

具体的には、周期的に運動する対象臓器を含む被検体から取得された物質分布情報と前記物質分布情報とともに計測された運動情報とを記憶する記憶部と、前記物質分布情報と前記運動情報とを用いて、運動位相の異なる複数の断層画像を再構成する画像再構成部と、前記複数の断層画像を重畳して重畳画像を作成する重畳画像作成部と、前記重畳画像に基づいて、前記対象臓器の特定の位置を算出する特定位置算出部と、前記特定の位置に基づいて、前記対象臓器の特定の位相を決定する特定位相決定部と、を備えることを特徴とする。

また、周期的に運動する対象臓器を含む被検体から取得された物質分布情報と前記物質分布情報とともに取得された運動情報とを用いて、運動位相の異なる複数の断層画像を再構成する画像再構成ステップと、前記複数の断層画像を重畳して重畳画像を作成する重畳画像作成ステップと、前記重畳画像に基づいて、前記対象臓器の特定の位置を算出する特定位置算出ステップと、前記特定の位置に基づいて、前記対象臓器の特定の位相を決定する特定位相決定ステップと、を備えることを特徴とする医用画像診断装置を用いた位相決定方法である。

本発明によれば、特定の運動位相に対応させた断層画像を得るときに、適切な運動位相を決定できる医用画像診断装置及び医用画像診断装置を用いた位相決定方法を提供することができる。

本発明のX線CT装置の全体構成を示すブロック図 本発明の実施例1の処理の流れを示す図 異なる心拍位相の断層画像の再構成と重畳画像の作成とについて説明する図 静止位置の算出について説明する図 静止位相の決定について説明する図 実施例1の表示画面の例を示す図 実施例1の表示画面の他の例を示す図 関心領域の設定例を示す図 本発明の実施例2のステップ203の処理の流れを示す図 重み係数の例を示す図 重み係数の他の例を示す図 本発明の実施例3のステップ203の処理の流れを示す図 本発明の実施例4のステップ203の処理の流れを示す図 本発明の実施例5について説明する図

以下、添付図面に従って本発明に係る医用画像診断装置の一つであるX線CT装置の好ましい実施形態について説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

図1はX線CT装置の全体構成を示すブロック図である。図1に示すようにX線CT装置1は、スキャンガントリ部100と操作ユニット120と運動情報計測装置130を備える。

スキャンガントリ部100は、X線管装置101と、回転円盤102と、コリメータ103と、X線検出器106と、データ収集装置107と、寝台装置105と、ガントリ制御装置108と、寝台制御装置109と、X線制御装置110と、入出力装置111と、心電データ取得装置112を備えている。

X線管装置101は寝台装置105上に載置された被検体にX線を照射する装置である。コリメータ103はX線管装置101から照射されるX線の放射範囲を制限する装置である。回転円盤102は、寝台装置105上に載置された被検体が入る開口部104を備えるとともに、X線管装置101とX線検出器106を搭載し、被検体の周囲を回転するものである。X線検出器106は、X線管装置101と対向配置され被検体を透過したX線を検出することにより透過X線の空間的な分布を計測する装置であり、多数の検出素子を回転円盤102の回転方向に1次元に配列したもの、あるいは多数の検出素子を回転円盤102の回転方向と回転軸方向との2次元に配列したものである。データ収集装置107は、X線検出器106で検出されたX線量をデジタルデータとして収集する装置である。ガントリ制御装置108は回転円盤102の回転及び傾斜を制御する装置である。寝台制御装置109は、寝台装置105の上下前後左右動を制御する装置である。X線制御装置110はX線管装置101に入力される電力を制御する装置である。

操作ユニット120は、入力装置121と、画像処理装置122と、表示装置125と、記憶装置123と、システム制御装置124を備えている。入力装置121は、被検体氏名、検査日時、撮影条件等を入力するための装置であり、具体的にはキーボードやポインティングデバイス、タッチパネル等である。画像処理装置122は、データ収集装置107から送出される計測データを演算処理してCT画像の再構成を行う装置である。表示装置125は、画像処理装置122で作成されたCT画像等を表示する装置であり、具体的にはCRT(Cathode-Ray Tube)や液晶ディスプレイ等である。記憶装置123は、データ収集装置107で収集したデータ及び画像処理装置122で作成されたCT画像の画像データ等を記憶する装置であり、具体的にはHDD(Hard Disk Drive)等である。システム制御装置124は、これらの装置及びガントリ制御装置108と寝台制御装置109とX線制御装置110を制御する装置である。またシステム制御装置124は、後述する処理の流れを実行しても良い。

運動情報計測装置130は、被検体の周期的に運動する臓器の運動情報を計測する装置であり、例えば心電計や呼吸センサである。運動情報計測装置130の計測結果はシステム制御装置124へ送信され、記憶装置123に記憶される。運動情報計測装置130が心電計である場合には、心電情報が計測される。

入力装置121から入力された撮影条件、特にX線管電圧やX線管電流等に基づきX線制御装置110がX線管装置101に入力される電力を制御することにより、X線管装置101は撮影条件に応じたX線を被検体に照射する。X線検出器106は、X線管装置101から照射され被検体を透過したX線を多数のX線検出素子で検出し、透過X線の分布を計測する。回転円盤102はガントリ制御装置108により制御され、入力装置121から入力された撮影条件、特に回転速度等に基づいて回転する。寝台装置105は寝台制御装置109によって制御され、入力装置121から入力された撮影条件、特にらせんピッチ等に基づいて動作する。

X線管装置101からのX線照射とX線検出器106による透過X線分布の計測が回転円盤102の回転とともに繰り返されることにより、様々な角度からの投影データが取得される。投影データは、各角度を表すビュー(View)と、X線検出器106の検出素子番号であるチャネル(ch)番号及び列番号と対応付けられる。また投影データの取得と同時に、運動情報計測装置130により運動情報が計測される。取得された様々な角度からの投影データは画像処理装置122に送信される。画像処理装置122は送信された様々な角度からの投影データを逆投影処理することによりCT画像を再構成する。再構成して得られたCT画像は表示装置125に表示される。

なお、X線CT装置1は、図示されないネットワークを介して、院内のサーバや院外のサーバに接続されていても良く、各サーバから必要なデータを適時読み込んでも良い。

図2は、本発明の実施例1の処理の流れを示す図である。以下、図2の各ステップについて、図3〜図8を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では冠動脈を含む心臓を対象臓器とした場合について説明するが、対象臓器は心臓に限定されるものではない。例えば心拍に応じて運動する心臓周辺の臓器であっても良いし、呼吸に応じて運動する臓器であっても良い。

また、本実施例では、心臓を対象臓器とするので、運動情報としては心電情報であるが、呼吸に応じて運動する臓器である場合には、運動情報として呼吸情報を用いても良い。さらに、本実施例では、対象臓器の特定の位置として動きの少ない静止位置を算出し、対象臓器の特定の位相として静止位相を決定するが、これらに限定されるものではない。

(ステップ201)
システム制御装置124は、心電情報301と、心電情報301とともに取得された投影データ302を記憶装置123から読み出す。心電情報と投影データは、ネットワークを介して、院内のサーバや院外のサーバから読み出されても良い。心電情報は、投影データ302の取得と並行して、運動情報計測装置130である心電計により計測される。すなわち、投影データ302の取得と心電情報の計測とは同時に行われる。血管を観察する場合には、投影データは造影撮影により取得されたものが好ましい。

図3に示すように心電情報301と投影データ302とは、心電情報301の心拍位相と投影データ302のビューとが関連付けられている。心拍位相は、隣接するR波間を100％としたときの相対値により表される。

(ステップ202)
システム制御装置124は、画像処理装置122に、心電情報301とともに取得された投影データ302を用いて、異なる心拍位相の断層画像を作成させる。例えば、心拍位相を1％毎に刻むと100枚の断層画像が作成される。本ステップで作成される断層画像には、被検体の動きを比較できるような組織が含まれていることが望ましく、例えば心臓を観察する場合には断層画像中に冠動脈が含まれていることが望ましい。また、心拍位相の差異のみを比較する目的のため、作成される断層画像は心拍位相以外のパラメータが全て一致していることが望ましい。

図3には心臓の断層画像の模擬図として、3つの異なる心拍位相の断層画像303-1〜303-3を示した。図3の断層画像303-1〜303-3は造影撮影により取得された投影データを用いて再構成されたものであり、各断層画像中の左上に表示されている冠動脈の画素値が他に比べて高い。

(ステップ203)
システム制御装置124は、ステップ202で作成された異なる心拍位相の断層画像を用いて、画像処理装置122に重畳画像を作成させる。重畳画像とは、複数の画像中の同一座標の画素の画素値を積算して作成された画像である。すなわち、重畳画像中の座標(x,y)の画素値PVs(x,y)は次式により求められる。

ここで、PV_k(x,y)はk番目の心拍位相に対応する断層画像中の座標(x,y)の画素値を表し、nは重畳画像の作成に用いられる画像の枚数である。図3では、3枚の断層画像303-1〜303-3を用いて、重畳画像304が作成されたことが示されている。

異なる心拍位相の断層画像にはモーションアーチファクトやノイズが含まれており、その発生量は断層画像により異なっている。しかしながら、重畳画像を作成することにより、各断層画像に含まれているモーションアーチファクトやノイズは低減されることになる。

また、重畳画像では、断層画像中の各臓器の軌跡が表示されることになり、動きの少ない部分は明るく表示され、動きの多い部分は暗く表示される。すなわち、重畳画像上で明るく表示された部分は、動きの少ない位置である。

(ステップ204)
システム制御装置124は、ステップ203で作成された重畳画像に基づいて、対象臓器の静止位置を求める。図4を用いて静止位置の算出について説明する。図4には、ステップ203で作成された重畳画像の模擬図として、重畳画像401が示されている。重畳画像401には、対象臓器の軌跡402が含まれている。先に述べたように、重畳画像401上で明るく表示された部分は動きの少ない位置となるので、対象臓器の軌跡402の中で最も明るい画素を静止位置403として算出する。最も明るい画素が複数ある場合には、複数の画素の重心座標を静止位置403として算出する。図4には静止位置403を示すマーカーがXとして示されている。

(ステップ205)
システム制御装置124は、ステップ204で算出された静止位置に基づいて、対象臓器の静止位相を決定する。図5を用いて静止位相の決定について説明する。

本ステップでは、まず異なる心拍位相の各断層画像上で対象臓器を示す領域が抽出される。領域の抽出には、例えば閾値処理が用いられる。対象臓器が造影血管であれば、他の領域に比べて画素値が高いので抽出が容易となる。図5には、異なる心拍位相の断層画像の例として位相1と位相2の断層画像が示されており、各断層画像上には対象臓器を示す領域402-1と領域402-2が示されている。

次に抽出された対象臓器の領域と、ステップ204で算出された静止位置403との距離が計測される。距離の計測は異なる心拍位相の断層画像毎に実行される。その結果、心拍位相毎に距離が求められる。図5には、位相1と位相2の断層画像上で、領域402-1と静止位置403との距離と、領域402-2と静止位置403との距離とがそれぞれ示されている。

そして心拍位相毎に求められた距離に基づいて静止位相が決定される。例えば、最も距離が短い断層画像の心拍位相が静止位相として決定される。図5では、位相1のほうが位相2よりも距離が短いので、位相1が静止位相として決定されることになる。また、心拍位相と距離との関係を多項式曲線で近似し、距離の値が最小値となる心拍位相の値を静止位相として決定しても良い。

以上説明した処理の流れが実行されることにより、運動位相の異なる複数の断層画像を用いて作成された重畳画像に基づいて特定の位置が算出され、算出された特定の位置に基づいて特定の運動位相が決定される。この方法によれば、運動位相の異なる複数の断層画像にモーションアーチファクトやノイズが含まれている場合であっても、重畳画像を作成することによりモーションアーチファクトやノイズの影響が低減されるので、適切な運動位相を決定できることになる。

ステップ205で決定された静止位相を操作者が確認するための画面が表示装置125に表示されても良い。図6に表示画面の一例を示す。図6に示した表示画面は、画像表示部601と、位相表示部602と、距離表示部603とを備える。

画像表示部601には、心拍位相の異なる複数の断層画像の中のいずれかの断層画像が、ステップ204で算出された静止位置403を示すマーカーとともに表示される。図6には、心拍位相が位相1であるときの断層画像が表示されており、断層画像上には抽出された対象臓器402-1と静止位置403を示すマーカーが表示されている。

また画像表示部601に表示される断層画像はシネ表示であっても良い。すなわち静止位置403を示すマーカーは常に表示されながら、心拍位相の異なる複数の断層画像が順次切り替わって表示されても良い。シネ表示の表示速度は必ずしも一定である必要はなく、例えば拡張中期の前後で画像更新速度を遅くするなど、任意の心拍位相について緩急をつけても良い。また画像表示部601には図4に示すような重畳画像401がマーカーとともに表示されても良い。

位相表示部602には、各断層画像に対応する心拍位相がリストとして表示される。リスト中、画像表示部601に表示されている断層画像に対応する心拍位相、またはステップ205で決定された静止位相が強調表示される。図6では、画像表示部601に表示されている断層画像の心拍位相が位相1であるので、位相1が四角で囲われて表示されている。強調表示の形態としては、モノクロ反転表示、色付け表示、点滅表示等であっても良い。なお、画像表示部601に断層画像がシネ表示される場合や重畳画像が表示される場合は、静止位相が強調表示されることが好ましい。

距離表示部603には、画像表示部601に表示されている断層画像上の対象臓器と静止位置403との距離が数値で表示される。図6では、画像表示部601に表示されている断層画像の心拍位相が位相1であるので、対象臓器402-1と静止位置403との距離が表示されている。なお、画像表示部601に断層画像がシネ表示される場合には、断層画像が切り替わる毎に距離の値が更新されてもよい。また、画像表示部601に重畳画像が表示される場合は、静止位相のときの距離が表示されても良い。

また、操作者が入力装置121を用いて、位相表示部602に表示されている心拍位相のリストの中のいずれかの心拍位相を選択したときに、選択された心拍位相に対応する断層画像が画像表示部601に表示されるようにしても良い。

図7に表示画面の他の例を示す。図7に示した表示画面では、異なる心拍位相の断層画像が複数表示される例として、4つの心拍位相の断層画像が静止位置403を示すマーカーとともに表示されている。各断層画像の横には、各断層画像に対応する心拍位相と、断層画像上の対象臓器と静止位置403との距離とが表示される。

ステップ203で重畳画像を作成する際、計算領域が限定されても良い。すなわち、図8に示すような断層画像801上で操作者が入力装置121を用いて設定した関心領域802内においてのみ重畳画像が作成されても良い。計算領域を限定することにより処理の高速化が図れ、また以降のステップにおいて計算領域外の影響を受けずに済むので、静止位置の算出、及び静止位相の決定における計算精度の向上が図れる。なお、対象臓器がいくつかの心拍位相において関心領域802外へ動いたとしても、当該心拍位相では動きが大きいとみなせるので静止位置の計算精度への影響は小さい。

また、ステップ203で重畳画像を作成するに先立って、心拍位相の異なる各断層画像内で対象臓器だけを抽出した2値化画像を作成し、2値化画像を用いて重畳画像を作成しても良い。2値化画像を用いることにより、対象臓器以外の影響を低減することができる。

実施例1ではステップ203において異なる心拍位相の断層画像をそのまま用いて重畳画像を作成することについて説明した。本実施例では、実施例1とは異なる重畳画像を作成する。すなわち、異なる心拍位相の断層画像それぞれに重み係数を乗じてから重畳画像を作成する。本実施例の処理の流れは、ステップ203以外は実施例1と同じであるので、以降では本実施例のステップ203について説明する。

図9は、本発明の実施例2のステップ203の処理の流れを示す図である。以下、図9の各ステップについて詳細に説明する。

(ステップ901)
システム制御装置124は、重み係数を設定する。重み係数は心拍位相毎に設定され、多くの場合0から1の間の値が設定される。

図10に重み係数の一例を示す。心拍に伴う臓器の動きは、一般的に心臓の拡張中期において少ないと言われている。そこで、図10では拡張中期の心拍位相において重み係数を大きくしている。また、より極端に拡張中期の範囲でのみ重み係数を1とし、それ以外の範囲では重み係数を0としても良い。

図11に重み係数の他の例を示す。造影撮影により得られる断層画像では、造影剤注入後の経過時間に応じて同じ血管であっても画素値が異なることがある。つまり対象臓器が血管である場合、造影剤注入後の経過時間に応じた画素値の変化の影響を低減することが好ましい。ところで造影撮影では、本撮影の前に造影剤の流量を計測するためにモニタリングスキャンと呼ばれる予備スキャンが行われ、図11の符号1101で示すような時間濃度曲線(TDC Time Density Curve)が取得される。そこで、図11ではモニタリングスキャンにより取得された時間濃度曲線に基づいて重み係数が設定される。例えば、時間濃度曲線の中の破線部で囲われた範囲の曲線が造影撮影時の心拍位相に対応するのであれば、破線部の曲線を用いて重み係数が設定される。図11の右下に示した重み曲線ではでは、破線部の曲線の濃度値の逆数を重み係数とし、各心拍位相に割り当てている。

(ステップ902)
システム制御装置124は、異なる心拍位相の各断層画像への重み係数の乗算を、画像処理装置122に実行させる。本ステップではステップ901で心拍位相毎に設定された重み係数が用いられる。

(ステップ903)
システム制御装置124は、重み係数が乗じられた断層画像を用いた重畳画像の作成を、画像処理装置122に実行させる。ステップ902とステップ903とで行われる演算は次式により表される。

ここで、PVs(x,y)は重畳画像中の座標(x,y)の画素値、w_kはk番目の心拍位相に対応する断層画像に乗じられる重み係数、PV_k(x,y)はk番目の画像中の座標(x,y)の画素値を表し、nは重畳画像の作成に用いられる画像の枚数である。

以上説明した処理の流れが実行されることにより、異なる心拍位相の断層画像それぞれに重み係数を乗じてから重畳画像が作成される。このような処理を実行することにより、特定の心拍位相の範囲が強調された重畳画像や、あるいは心拍位相間に生じる差異を低減した重畳画像が作成できることになる。例えば、拡張中期の範囲では1、それ以外の範囲では0となるように重み係数が設定された場合、拡張中期の範囲に該当する断層画像だけが重畳画像の作成に用いられるので、拡張中期の範囲に限定して静止位置を算出できる。また図11のように時間濃度曲線に基づいて重み係数が設定された場合、造影剤注入後の経過時間に応じた画素値の変化が抑制された断層画像が重畳画像の作成に用いられるので、静止位置の算出精度を向上することができる。

実施例1ではステップ203において異なる心拍位相の断層画像をそのまま用いて重畳画像を作成することについて説明した。本実施例では、実施例1とは異なる重畳画像を作成する。すなわち、異なる心拍位相の断層画像の間において補間画像を作成し、異なる心拍位相の断層画像と補間画像とを用いて重畳画像を作成する。本実施例の処理の流れは、ステップ203以外は実施例1と同じであるので、以降では本実施例のステップ203について説明する。

図12は、本発明の実施例3のステップ203の処理の流れを示す図である。以下、図12の各ステップについて詳細に説明する。

(ステップ1201)
システム制御装置124は、異なる心拍位相の断層画像の間の補間画像の作成を、画像処理装置122に実行させる。例えば、隣接する心拍位相に対応する各断層画像を用いて、隣接する心拍位相の中間の心拍位相に対応する補間画像を作成する。中間の心拍位相に対応する補間画像の枚数は、異なる心拍位相の断層画像の枚数より1枚少ない枚数となる。

なお本ステップで作成される補間画像は、隣接する心拍位相の中間の心拍位相に対応する補間画像に限定されない。例えば、隣接する心拍位相間を3つあるいは3つ以上に分割する心拍位相に対応する補間画像を作成しても良い。なおステップ202で作成された断層画像が対応する心拍位相と、補間画像が対応する心拍位相との間隔は等間隔であることが望ましい。例えば隣接する心拍位相間を3つに分割して補間画像が作成された場合、心拍位相の方向には断層画像、補間画像、補間画像、断層画像、補間画像、補間画像、断層画像、・・・の順に並び、各画像間の心拍位相幅が等しいことが望ましい。

また、補間画像の作成に用いられる断層画像は、隣接する心拍位相に対応する2枚の断層画像に限定されず、3枚以上の断層画像を用いてもよい。

(ステップ1202)
システム制御装置124は、異なる心拍位相の断層画像と、ステップ1201で作成された補間画像とを用いた重畳画像の作成を、画像処理装置122に実行させる。すなわち、ステップ202で作成された断層画像と、ステップ1201で作成された補間画像とが全て積算されて、重畳画像が作成される。

以上説明した処理の流れが実行されることにより、異なる心拍位相の断層画像と、各断層画像間で作成された補間画像とを用いて重畳画像が作成される。このような処理を実行することにより、異なる心拍位相の断層画像だけでは対象臓器に重なりが生じていない場合であっても静止位置を正確に算出することができる。すなわち、本発明は対象臓器の重なりが大きい箇所を静止位置として算出するので、対象臓器に重なりが生じていないと静止位置を正しく算出できない場合がある。このような場合であっても本実施例を適用することにより、静止位置を正確に算出することができる。

実施例1ではステップ203において異なる心拍位相の断層画像をそのまま用いて重畳画像を作成することについて説明した。本実施例では、実施例1とは異なる重畳画像を作成する。すなわち、異なる心拍位相の断層画像をそのまま用いて作成した重畳画像から平均画像を作成し、平均画像と任意の心拍位相の断層画像との差分画像を作成し、差分画像を重畳画像と置き換える。本実施例の処理の流れは、ステップ203以外は実施例1と同じであるので、以降では本実施例のステップ203について説明する。

図13は、本発明の実施例4のステップ203の処理の流れを示す図である。以下、図13の各ステップについて詳細に説明する。

(ステップ1301)
システム制御装置124は、異なる心拍位相の断層画像をそのまま用いて作成した重畳画像から平均画像を作成する処理を、画像処理装置122に実行させる。平均画像中の座標(x,y)の画素値PVa(x,y)は次式により求められる。

ここで、PV_k(x,y)はk番目の画像中の座標(x,y)の画素値を表し、nは重畳画像の作成に用いられる画像の枚数である。

(ステップ1302)
システム制御装置124は、ステップ1301で作成された平均画像と任意の心拍位相の断層画像とを用いた差分画像の作成を画像処理装置122に実行させる。差分画像中の座標(x,y)の画素値PVd(x,y)は次式により求められる。

本ステップで作成された差分画像は、先に作成されている重畳画像と置き換えられる。すなわち、ステップ204では、本ステップで作成された差分画像に基づいて対象臓器の静止位置が求められる。

なお、本ステップで作成される差分画像は、異なる心拍位相の断層画像をそのまま用いて作成した重畳画像と、任意の心拍位相の断層画像をn倍した画像との差分であっても良い。この場合に求められる画素値は、数4により求められる画素値のn倍となる。しかし、ステップ204において静止位置を算出する際には、差分画像上の画素値の相対比較が行われることになるので、画素値がn倍となっても静止位置の算出精度に影響は及ばない。

以上説明した処理の流れが実行されることにより、異なる心拍位相の断層画像をそのまま用いて作成された重畳画像から作成された平均画像と、任意の心拍位相の断層画像との差分画像が作成され、差分画像が重畳画像と置き換えられる。このような処理を実行することにより、対象臓器の画素値が他に比べて十分高くない場合であっても静止位置を正確に算出することができる。すなわち、対象臓器の画素値が他に比べて十分高くないと、全心拍位相にわたって動きの少ない臓器の影響を受けて静止位置を正しく算出できない場合がある。このような場合であっても本実施例を適用することにより、全心拍位相にわたって動きの少ない臓器の影響が低減され、静止位置を正確に算出することができる。

実施例1では、単一のスライス位置において重畳画像を作成し、重畳画像に基づいて静止位置を算出し、静止位置に基づいて静止位相を決定することについて説明した。本実施例では、複数のスライス位置で重畳画像を作成し、各スライス位置で静止位置及び静止位相を求め、各スライス位置の静止位相に基づいて対象臓器の静止位相を決定する。以下、図14を参照しながら詳細に説明する。

図14は複数のスライス位置毎に断層画像1401〜1403が作成されることを示している。なお、断層画像1401〜1403はスライス位置1〜3における断層画像である。本実施例では、各スライス位置において、実施例1のステップ201〜205がそれぞれ実行される。なお、ステップ201〜205が実行されるにあたり、各スライス位置において同じ臓器を対象臓器として扱うことが望ましい。その結果、スライス位置1〜3において静止位相P1〜P3が算出される。

システム制御装置124は、スライス位置毎に算出された静止位相に基づき、対象臓器の静止位相を決定する。例えば、各スライス位置において算出された静止位相の平均値を対象臓器の静止位相とする。図14の場合は。P1〜P3の平均値(P1＋P2＋P3)/3となる。または、複数のスライス位置の中の特定のスライス位置の静止位相を対象臓器の静止位相としてもよい。例えば、複数のスライス位置の中の中央スライス位置の静止位相としてもよい。図14の場合はスライス位置2の静止位相P2となる。

本実施例によれば、複数のスライス位置での静止位相に基づき対象臓器の静止位相を決定するので、単一のスライス位置の情報に限定されず、より広い範囲の情報を加味した算出結果を得ることができる。

以上、本発明の複数の実施例について説明したが、各実施例を適宜組み合わせても良い。

また、本発明は実施例の記載に限定されるものではない。各実施例のいくつかの処理ステップにおいて、システム制御装置124が画像処理装置122に実行させるとの説明をしたが、システム制御装置124が当該処理ステップを実行しても良い。

なお、本発明の医用画像診断装置の一例としてX線CT装置を説明したが、本発明の医用画像診断装置には、一様磁場中に載置された被検体内にある原子核スピンが発生する核磁気共鳴データを取得し、取得された核磁気共鳴データを用いて断層画像を作成するMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置も含まれる。MRI装置では、核磁気共鳴データが原子核スピンの分布情報として取得される。またX線CT装置では、投影データがX線減弱物の分布情報として取得される。すなわち、MRI装置とX線CT装置とを含む医用画像診断装置では、核磁気共鳴データや投影データが物質分布情報として取得され、取得された物質分布情報が断層画像の作成に用いられる。

1 X線CT装置、100 スキャンガントリ部、101 X線管、102 回転円盤、103 コリメータ、104 開口部、105 寝台、106 X線検出器、107 データ収集装置、108 ガントリ制御装置、109 寝台制御装置、110 X線制御装置、120 操作卓、121 入力装置、122 画像演算装置、123 記憶装置、124 システム制御装置、125 表示装置、130 運動情報計測装置、301 心電情報、302投影データ、303-1〜3 異なる心拍位相の断層画像、304 重畳画像、401 重畳画像、402 対象臓器の軌跡、403 静止位置、601 画像表示部、602 位相表示部、603 距離表示部、801 断層画像、802 関心領域、1401 スライス位置1の断層画像、1402 スライス位置2の断層画像、1403 スライス位置3の断層画像

図11に重み係数の他の例を示す。造影撮影により得られる断層画像では、造影剤注入後の経過時間に応じて同じ血管であっても画素値が異なることがある。つまり対象臓器が血管である場合、造影剤注入後の経過時間に応じた画素値の変化の影響を低減することが好ましい。ところで造影撮影では、本撮影の前に造影剤の流量を計測するためにモニタリングスキャンと呼ばれる予備スキャンが行われ、図11の符号1101で示すような時間濃度曲線(TDC Time Density Curve)が取得される。そこで、図11ではモニタリングスキャンにより取得された時間濃度曲線に基づいて重み係数が設定される。例えば、時間濃度曲線の中の破線部で囲われた範囲の曲線が造影撮影時の心拍位相に対応するのであれば、破線部の曲線を用いて重み係数が設定される。図11の右下に示した重み曲線では、破線部の曲線の濃度値の逆数を重み係数とし、各心拍位相に割り当てている。

システム制御装置124は、スライス位置毎に算出された静止位相に基づき、対象臓器の静止位相を決定する。例えば、各スライス位置において算出された静止位相の平均値を対象臓器の静止位相とする。図14の場合は、P1〜P3の平均値(P1＋P2＋P3)/3となる。または、複数のスライス位置の中の特定のスライス位置の静止位相を対象臓器の静止位相としてもよい。例えば、複数のスライス位置の中の中央スライス位置の静止位相としてもよい。図14の場合はスライス位置2の静止位相P2となる。

1 X線CT装置、100 スキャンガントリ部、101 X線管、102 回転円盤、103 コリメータ、104 開口部、105 寝台、106 X線検出器、107 データ収集装置、108 ガントリ制御装置、109 寝台制御装置、110 X線制御装置、120 操作ユニット、121 入力装置、122 画像演算装置、123 記憶装置、124 システム制御装置、125 表示装置、130 運動情報計測装置、301 心電情報、302投影データ、303-1〜3 異なる心拍位相の断層画像、304 重畳画像、401 重畳画像、402 対象臓器の軌跡、403 静止位置、601 画像表示部、602 位相表示部、603 距離表示部、801 断層画像、802 関心領域、1401 スライス位置1の断層画像、1402 スライス位置2の断層画像、1403 スライス位置3の断層画像

Claims (10)

1. 周期的に運動する対象臓器を含む被検体から取得された物質分布情報と前記物質分布情報とともに計測された運動情報とを記憶する記憶部と、
   前記物質分布情報と前記運動情報とを用いて、運動位相の異なる複数の断層画像を再構成する画像再構成部と、
   前記複数の断層画像を重畳して重畳画像を作成する重畳画像作成部と、
   前記重畳画像に基づいて、前記対象臓器の特定の位置を算出する特定位置算出部と、
   前記特定の位置に基づいて、前記対象臓器の特定の位相を決定する特定位相決定部と、を備えることを特徴とする医用画像診断装置。
2. 請求項1に記載の医用画像診断装置において、
   前記特定位置算出部が算出した特定の位置を示すマーカーを、前記複数の断層画像の中のいずれかの断層画像または前記重畳画像とともに表示する表示部をさらに備えることを特徴とする医用画像診断装置。
3. 請求項2に記載の医用画像診断装置において、
   前記表示部は、前記複数の断層画像の中から選択された複数の断層画像を前記マーカーとともに表示することを特徴とする医用画像診断装置。
4. 請求項1に記載の医用画像診断装置において、
   前記重畳画像作成部は、前記運動位相に対応付けられた重み係数を設定する重み係数設定部と、前記複数の断層画像のそれぞれに前記重み係数を乗じて複数の重み断層画像を作成する重み断層画像作成部とを備え、前記複数の重み断層画像を重畳して前記重畳画像を作成することを特徴とする医用画像診断装置。
5. 請求項4に記載の医用画像診断装置において、
   前記重み係数設定部は、造影撮影に先立って実行されるモニタリングスキャンにより取得される時間濃度曲線に基づいて前記重み係数を設定することを特徴とする医用画像診断装置。
6. 請求項1に記載の医用画像診断装置において、
   前記重畳画像作成部は、前記複数の断層画像の中の隣り合う断層画像間において補間画像を作成する補間画像作成部を備え、前記複数の断層画像と前記補間画像とを用いて前記重畳画像を作成することを特徴とする医用画像診断装置。
7. 請求項1に記載の医用画像診断装置において、
   前記重畳画像作成部は、前記重畳画像を用いて前記複数の断層画像の平均画像を作成する平均画像作成部と、前記平均画像と前記複数の断層画像の中のいずれかの断層画像との間で差分画像を作成する差分画像作成部とを備え、
   前記特定位置算出部は、前記差分画像を用いて前記対象臓器の特定の位置を算出することを特徴とする医用画像診断装置。
8. 請求項1に記載の医用画像診断装置において、
   前記画像再構成部は、異なるスライス位置毎に、運動位相の異なる複数の断層画像を再構成し、
   前記重畳画像作成部は、異なるスライス位置毎に重畳画像を作成し、
   前記特定位置算出部は、異なるスライス位置毎に前記対象臓器の特定の位置を算出し、
   前記特定位相決定部は、異なるスライス位置毎に特定の位相を算出し、異なるスライス位置毎に算出された特定の位相に基づいて前記対象臓器の特定の位相を決定することを特徴とする医用画像診断装置。
9. 請求項1に記載の医用画像診断装置において、
   前記物質分布情報は、前記被検体から取得された投影データまたは核磁気共鳴データであることを特徴とする医用画像診断装置。
10. 周期的に運動する対象臓器を含む被検体から取得された物質分布情報と前記物質分布情報とともに計測された運動情報とを用いて、運動位相の異なる複数の断層画像を再構成する画像再構成ステップと、
    前記複数の断層画像を重畳して重畳画像を作成する重畳画像作成ステップと、
    前記重畳画像に基づいて、前記対象臓器の特定の位置を算出する特定位置算出ステップと、
    前記特定の位置に基づいて、前記対象臓器の特定の位相を決定する特定位相決定ステップと、を備えることを特徴とする医用画像診断装置を用いた位相決定方法。

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