WO2012063831A1 - 画像処理装置及びｘ線診断装置 - Google Patents

Abstract

　実施形態に係る画像処理装置（２００）は、補正部（２３４、２３５、２３６、２３７、２３８）を備える。補正部（２３４、２３５、２３６、２３７、２３８）は、所定のタイミング以前に被検体に投与されて該被検体内に残存する残存造影剤成分の観測値に基づいて、画像に含まれる造影剤成分について、残存造影剤成分と、所定のタイミング以後に前記被検体に新たに投与された新造影剤成分とをそれぞれ特定し、該画像に含まれる造影剤成分の観測値を補正する。

Description

画像処理装置及びＸ線診断装置

　本発明の実施の形態は、画像処理装置及びＸ線診断装置に関する。

　近年、血管内インターベンション（intervention）治療が急速に広まっている。この血管内インターベンション治療においては、例えばヨード（iodine）を主成分とする造影剤が血管内に投与され、Ｘ線診断装置による撮影が行われる。医師は、Ｘ線診断装置により撮影された画像を観察しながら治療を行う。

　この血管内インターベンション治療においては、Ｘ線診断装置によって撮影された画像から被検体内の造影剤濃度を推定することがある。例えば、血管内インターベンション治療の終了を判断するために、組織へ流れ込む造影剤の灌流を測定する場合である。この場合には、狭窄部位に対する治療が行われた後、造影剤が新たに投与されて撮影が行われる。そして、画像処理装置やＸ線診断装置は、造影剤成分の画像上の観測値から、造影剤濃度の時間変化を推定する。

　ここで、例えばヨードを主成分とする造影剤が血管内に投与された場合、いわゆるビームハードニング（Beam　Hardening）問題が発生する。このため、従来の画像処理装置やＸ線診断装置は、造影剤成分の観測値とビームハードニング補正の補正値とを対応付けた補正テーブルを予め記憶し、観測値に対応付けられた補正値に基づいて観測値を補正した上で、被検体内の造影剤濃度を推定する。なお、ビームハードニング問題について簡単に説明すると、ある一定以上の濃度や透過長を有する造影剤に対してＸ線が照射された場合、Ｘ線の吸収率が実際の吸収率よりも高くなり、造影剤成分の観測値が実際の観測値よりも低く観測されてしまうという問題である。このような問題の性質上、補正テーブルが示す補正カーブは線形とならず、非線形となる。

特開２００３－５８０号公報

　しかしながら、従来の技術では、被検体内の造影剤濃度を正確に推定することができないおそれがある。一般に、血管内インターベンション治療においては、複数の段階に分けて造影剤が投与される。投与された造影剤は腎臓を介して排出されるが、投与された量によっては、排出しきれないまま新たに造影剤が投与され、次の段階の撮影が行われることがある。この場合、次の段階で撮影された画像上の観測値は、被検体内に残存する造影剤の影響を受けることになるが、従来の補正はこの影響を考慮せずに行われるため、被検体内の造影剤濃度を正確に推定することができない。

　実施形態に係る画像処理装置は、補正部を備える。補正部は、所定のタイミング以前に被検体に投与されて該被検体内に残存する残存造影剤成分の観測値に基づいて、画像に含まれる造影剤成分について、前記残存造影剤成分と、前記所定のタイミング以後に前記被検体に新たに投与された新造影剤成分とをそれぞれ特定し、該画像に含まれる造影剤成分の観測値を補正する。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の構成を示すブロック図である。 図２は、第１の実施形態における検査に含まれる各段階と画像に含まれる各種成分との関係を説明するための図である。 図３Ａは、第１の実施形態において残存造影剤の影響を考慮した場合の補正値を説明するための図である。 図３Ｂは、第１の実施形態において残存造影剤の影響を考慮した場合の補正値を説明するための図である。 図４は、第１の実施形態に係るサブトラクションを説明するための図である。 図５は、第１の実施形態に係る画像処理部による処理を説明するための図である。 図６は、第１の実施形態に係る画像処理部による処理手順を示すフローチャートである。 図７は、第２の実施形態に係るシステム制御部を説明するための図である。 図８は、第４の実施形態に係る画像処理部の構成を示すブロック図である。 図９は、第４の実施形態に係る体厚別補正テーブル記憶部を説明するための図である。 図１０は、第５の実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。 図１１は、実施形態における表示を説明するための図である。

（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、高電圧発生器１１と、Ｘ線管１２と、Ｘ線絞り装置１３と、天板１４と、Ｃアーム１５と、Ｘ線検出器１６とを備える。また、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、Ｃアーム回転・移動機構１７と、天板移動機構１８と、Ｃアーム・天板機構制御部１９と、絞り制御部２０と、システム制御部２１と、入力部２２と、表示部２３とを備える。また、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、画像データ生成部２４と、画像データ記憶部２５と、画像処理部２６とを備える。

　高電圧発生器１１は、システム制御部２１による制御の下、高電圧を発生し、発生した高電圧をＸ線管１２に供給する。Ｘ線管１２は、高電圧発生部１１から供給される高電圧を用いて、Ｘ線を発生する。

　Ｘ線絞り装置１３は、絞り制御部２０による制御の下、Ｘ線管１２が発生したＸ線を、被検体Ｐの関心領域に対して選択的に照射されるように絞り込む。例えば、Ｘ線絞り装置１３は、スライド可能な４枚の絞り羽根を有する。Ｘ線絞り装置１３は、絞り制御部２０による制御の下、これらの絞り羽根をスライドさせることで、Ｘ線管１２が発生したＸ線を絞り込んで被検体Ｐに照射させる。天板１４は、被検体Ｐを載せるベッドであり、図示しない寝台の上に配置される。なお、被検体Ｐは、Ｘ線診断装置１００に含まれない。

　Ｘ線検出器１６は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。例えば、Ｘ線検出器１６は、マトリックス状に配列された検出素子を有する。各検出素子は、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画像データ生成部２４に送信する。

　Ｃアーム１５は、Ｘ線管１２、Ｘ線絞り装置１３及びＸ線検出器１６を保持する。Ｘ線管１２及びＸ線絞り装置１３とＸ線検出器１６とは、Ｃアーム１５により被検体Ｐを挟んで対向するように配置される。

　Ｃアーム回転・移動機構１７は、Ｃアーム１５を回転及び移動させるための機構であり、天板移動機構１８は、天板１４を移動させるための機構である。Ｃアーム・天板機構制御部１９は、システム制御部２１による制御の下、Ｃアーム回転・移動機構１７及び天板移動機構１８を制御することで、Ｃアーム１５の回転や移動、天板１４の移動を調整する。絞り制御部２０は、システム制御部２１による制御の下、Ｘ線絞り装置１３が有する絞り羽根の開度を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線の照射範囲を制御する。

　画像データ生成部２４は、Ｘ線検出器１６によってＸ線から変換された電気信号を用いて画像データを生成し、生成した画像データを画像データ記憶部２５に格納する。例えば、画像データ生成部２４は、Ｘ線検出器１６から受信した電気信号に対して、電流・電圧変換やＡ（Analog）／Ｄ（Digital）変換、パラレル・シリアル変換を行い、画像データを生成する。画像データ記憶部２５は、画像データ生成部２４によって生成された画像データを記憶する。

　画像処理部２６は、画像データ記憶部２５が記憶する画像データに対して各種画像処理を行う。画像処理部２６による画像処理については後に詳述する。

　入力部２２は、Ｘ線診断装置１００を操作する医師や技師などの操作者から各種指示を受け付ける。例えば、入力部２２は、マウス、キーボード、ボタン、トラックボール、ジョイスティックなどを有する。入力部２２は、操作者から受け付けた指示を、システム制御部２１に転送する。

　表示部２３は、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical　User　Interface）や、画像データ記憶部２５が記憶する画像データなどを表示する。例えば、表示部２３は、モニタを有する。なお、表示部２３は、複数のモニタを有してもよい。

　システム制御部２１は、Ｘ線診断装置１００全体の動作を制御する。例えば、システム制御部２１は、入力部２２から転送された操作者の指示に従って高電圧発生器１１を制御し、Ｘ線管１２に供給する電圧を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線量やＯＮ／ＯＦＦを制御する。また、例えば、システム制御部２１は、操作者の指示に従ってＣアーム・天板機構制御部１９を制御し、Ｃアーム１５の回転や移動、天板１４の移動を調整する。また、例えば、システム制御部２１は、操作者の指示に従って絞り制御部２０を制御し、Ｘ線絞り装置１３が有する絞り羽根の開度を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線の照射範囲を制御する。

　また、システム制御部２１は、操作者の指示に従って、画像データ生成部２４による画像データ生成処理や、画像処理部２６による画像処理、あるいは解析処理などを制御する。また、システム制御部２１は、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩや画像データ記憶部２５が記憶する画像などを、表示部２３のモニタに表示するように制御する。

　ここで、第１の実施形態においては、血管内インターベンション治療を想定する。この血管内インターベンション治療には、いわゆる治療（狭窄部位に対する治療など）が行われる段階の他、治療のための準備が行われる段階や、治療の終了を判断する段階など、各種段階が含まれる。そこで、以下では、血管内インターベンション治療全体を示す場合には「検査」と記載し、いわゆる治療が行われる段階を示す場合には単に「治療」と記載する。

　図２は、第１の実施形態における検査に含まれる各段階と画像に含まれる各種成分との関係を説明するための図である。図２の（Ａ）は、検査に含まれる各段階を示す。図２の（Ｂ）は、画像に含まれる各種成分を示す。

　図２の（Ａ）に示すように、被検体Ｐが検査室に入室し、Ｘ線診断装置１００による検査が開始される。第１の実施形態において、Ｘ線診断装置１００は、システム制御部２１による制御の下、この検査開始直後に『基準フレーム』を収集する。ここで、「検査開始直後」は、被検体Ｐに投与された造影剤の累積量が所定量以下の初期段階を意味する。例えば、検査当日、被検体Ｐに未だ造影剤が投与されていなければ、検査開始直後、被検体Ｐに投与された造影剤の累積量は『０』となるはずである。このため、図２の（Ｂ）に示すように、『基準フレーム』に含まれる成分は『水相当』のみとなる。ここで、『水相当』の成分とは、人体が有する物質（例えば臓器や骨など）に該当するが、Ｘ線の吸収率が極めて『水』に近いことから、ここでは『水相当』と記載する。なお、「所定量」の具体的な値としては『０』が望ましいが、運用の形態に応じて任意に変更し得る。

　次に、図２の（Ａ）に示すように、治療のための準備が行われる。この準備が行われる段階において、被検体Ｐの血管内に、例えば６～１０ｃｃの造影剤が５回にわたり投与されたとする。投与された造影剤は腎臓を介して排出されるが、投与された量によっては、排出しきれない。このため、図２の（Ｂ）に示すように、この段階において仮に画像が収集されたならば、その画像に含まれる成分は、『水相当』のみならず、被検体Ｐ内に残存する造影剤（以下、残存造影剤）の『ヨード』を含む。

　続いて、図２の（Ａ）に示すように、治療のための準備として、血管内にステント（Stent）が挿入され、被検体Ｐの血管内に、再び、例えば６～１０ｃｃの造影剤が５回にわたり投与されたとする。この段階においては、手技時間が１時間を超え、投与された造影剤の量が１００ｃｃを超える状況なども想定され得る。あるいは、例えば心臓の冠状動脈の完全閉塞に対する検査などにおいては、手技時間が２時間を超え、投与された造影剤の量が２００ｃｃを超えることも珍しくはない。

　すると、図２の（Ｂ）に示すように、この段階において仮に画像が収集されたならば、その画像に含まれる成分は、『水相当』のみならず、残存造影剤の『ヨード』を含み、この『ヨード』の部分は、徐々に増加する。

　その後、狭窄部位に対する治療などが行われ（図示を省略）、治療の終了を判断する段階になったとする。なお、治療の終了の判断は、新たに投与された造影剤濃度を推定することにより行われるので、以下では、この段階を「推定段階」と記載し、「推定段階」で投与された造影剤のことを「推定対象としての造影剤」と記載する。

　図２の（Ａ）に示すように、推定段階において、Ｘ線診断装置１００は、システム制御部２１による制御の下、まず推定対象としての造影剤が投与される前に『投与前フレーム』を収集する。この『投与前フレーム』は、推定段階における『第１フレーム』となる。図２の（Ｂ）に示すように、『第１フレーム』に含まれる成分は、『水相当』及び残存造影剤の『ヨード』である。

　また、図２の（Ａ）に示すように、推定段階において、Ｘ線診断装置１００は、システム制御部２１による制御の下、推定対象としての造影剤が投与された後に、１又は複数の『対象フレーム』を収集する。この『対象フレーム』は、推定段階における『第Ｎフレーム』となる。図２の（Ｂ）に示すように、『第Ｎフレーム』に含まれる成分は、『水相当』及び『ヨード』であるが、この『ヨード』には、残存造影剤に対応するものと、推定対象としての造影剤に対応するものとが含まれる。

　その後、例えば治療の終了の判断が行われ、図２の（Ａ）に示すように検査が終了すると、被検体Ｐの血管内に投与された造影剤は、腎臓を介して徐々に排出され、図２の（Ｂ）のように、仮に画像が収集されたならば、その画像に含まれる成分は、やがて『水相当』のみとなる。

　図３Ａ及び図３Ｂは、第１の実施形態において残存造影剤の影響を考慮した場合の補正値を説明するための図である。上述したように、治療の終了の判断は、推定対象として新たに投与された造影剤濃度を推定することにより行われる。このため、従来は、『第Ｎフレーム』から『第１フレーム』をサブトラクションすることで、推定対象として投与された造影剤成分の観測値を算出し、図３Ａに示すように、これを用いて補正テーブルを参照し、観測値に対応付けられた補正値に基づいて観測値を補正していた。

　しかしながら、図２の（Ｂ）を用いて説明したように、『第Ｎフレーム』には、『水相当』及び『ヨード』の成分が含まれ、この『ヨード』の成分には、残存造影剤に対応するものと、推定対象としての造影剤に対応するものとが含まれる。そうであるとすると、『第Ｎフレーム』から『第１フレーム』をサブトラクションすることで得られた観測値に対して行うべき補正は、残存造影剤の影響を考慮して行うべきものである。

　具体的には、『第Ｎフレーム』から『第１フレーム』をサブトラクションすることで得られた観測値に対して行うべき補正は、図３Ｂに示す白抜きの矢印が示す補正値であるべきである。すなわち、図３Ａと図３Ｂとでは、推定対象として投与された造影剤成分の観測値の大きさは異ならないが、補正テーブルが示す補正カーブが非線形であることから、残存造影剤成分の観測値分を原点からオフセットするか否かで、対応付けられる補正値は異なってくる。単に『第Ｎフレーム』から『第１フレーム』をサブトラクションすると、残存造影剤成分の観測値が情報として失われてしまい、図３Ａに示すような補正不足が生じる。

　図４は、第１の実施形態に係るサブトラクションを説明するための図である。図３Ｂを用いて説明したように、『第Ｎフレーム』から『第１フレーム』をサブトラクションすることで得られた観測値に対して行うべき補正は、残存造影剤成分の観測値分を原点からオフセットしたものでなければならない。このため、図３Ｂに示す符号ａの観測値及び符号ｂの観測値を算出することが求められる。ここで、符号ａは、残存造影剤成分の観測値と、推定対象として投与された造影剤成分の観測値との合計値である。また、符号ｂは、残存造影剤成分の観測値である。

　そこで、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、被検体Ｐに投与された造影剤の累積量が所定量以下の初期段階に『基準フレーム』を収集し、収集した『基準フレーム』を用いて、符号ａの観測値及び符号ｂの観測値を算出する。

　まず、『第１フレーム』に含まれる成分は、『水相当』及び残存造影剤の『ヨード』である。一方、『基準フレーム』に含まれる成分は『水相当』のみである。したがって、図４の（Ａ）に示すように、『第１フレーム』から『基準フレーム』をサブトラクションすることで得られた観測値は、符号ｂの観測値、すなわち、残存造影剤成分の観測値となる。

　また、『第Ｎフレーム』に含まれる成分は、『水相当』及び『ヨード』であり、この『ヨード』には、残存造影剤に対応するものと、推定対象としての造影剤に対応するものとが含まれる。一方、『基準フレーム』に含まれる成分は『水相当』のみである。したがって、図４の（Ｂ）に示すように、『第Ｎフレーム』から『基準フレーム』をサブトラクションすることで得られた観測値は、符号ａの観測値、すなわち、残存造影剤成分の観測値と、推定対象として投与された造影剤成分の観測値との合計値となる。

　このように、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、『基準フレーム』を用いて符号ａの観測値及び符号ｂの観測値を算出し、算出した各観測値を用いて補正テーブルを参照し、各観測値に対応付けられた補正値に基づいて観測値を補正する。

　図５は、第１の実施形態に係る画像処理部２６による処理を説明するための図である。第１の実施形態に係る画像処理部２６は、『基準フレーム』、『投与前フレーム』（『第１フレーム』に対応）、及び『対象フレーム』（『第Ｎフレーム』に対応）を画像処理の対象とする。

　図５に示すように、画像処理部２６は、補正テーブル記憶部３０ａを有する。また、画像処理部２６は、基準フレーム対数変換部３１と、投与前フレーム対数変換部３２と、対象フレーム対数変換部３３とを有する。また、画像処理部２６は、投与前フレームサブトラクション部３４と、対象フレーム第１サブトラクション部３５とを有する。また、画像処理部２６は、投与前フレーム補正部３６と、対象フレーム補正部３７と、対象フレーム第２サブトラクション部３８とを有する。

　補正テーブル記憶部３０ａは、造影剤成分の観測値と補正値とを対応付けた補正テーブルを予め記憶する。補正テーブルが示す補正カーブは、図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明したように、非線形である。

　基準フレーム対数変換部３１は、画像データ記憶部２５から『基準フレーム』を読み出し、読み出した『基準フレーム』に対して対数変換処理（log　conversion）を行い、対数変換処理後の『基準フレーム』を投与前フレームサブトラクション部３４及び対象フレーム第１サブトラクション部３５に送る。

　投与前フレーム対数変換部３２は、画像データ記憶部２５から『投与前フレーム』を読み出し、読み出した『投与前フレーム』に対して対数変換処理を行い、対数変換処理後の『投与前フレーム』を投与前フレームサブトラクション部３４に送る。

　対象フレーム対数変換部３３は、画像データ記憶部２５から『対象フレーム』を読み出し、読み出した『対象フレーム』に対して対数変換処理を行い、対数変換処理後の『対象フレーム』を対象フレーム第１サブトラクション部３５に送る。

　投与前フレームサブトラクション部３４は、『投与前フレーム』から『基準フレーム』をサブトラクションすることで、残存造影剤成分の観測値（ｂ）を算出し、算出した残存造影剤成分の観測値（ｂ）を投与前フレーム補正部３６に送る。

　対象フレーム第１サブトラクション部３５は、『対象フレーム』から『基準フレーム』をサブトラクションすることで、残存造影剤成分の観測値と、推定対象として投与された造影剤成分の観測値との合計値（ａ）を算出し、算出した合計値（ａ）を対象フレーム補正部３７に送る。

　投与前フレーム補正部３６は、投与前フレームサブトラクション部３４から送られた残存造影剤成分の観測値（ｂ）を用いて補正テーブル記憶部３０ａを参照し、残存造影剤成分の観測値（ｂ）に対応付けられた補正値（Ｃ（ｂ））を取得する。そして、投与前フレーム補正部３６は、取得した補正値（Ｃ（ｂ））を用いて『投与前フレーム』を補正する。この結果、補正後の『投与前フレーム』は、ビームハードニング問題が解決された値を有する画像となる。その後、投与前フレーム補正部３６は、補正後の『投与前フレーム』を対象フレーム第２サブトラクション部３８に送る。

　対象フレーム補正部３７は、対象フレーム第１サブトラクション部３５から送られた合計値（ａ）を用いて補正テーブル記憶部３０ａを参照し、合計値（ａ）に対応付けられた補正値（Ｃ（ａ））を取得する。そして、対象フレーム補正部３７は、取得した補正値（Ｃ（ａ））を用いて『対象フレーム』を補正する。この結果、補正後の『対象フレーム』は、ビームハードニング問題が解決された値を有する画像となる。その後、対象フレーム補正部３７は、補正後の『対象フレーム』を対象フレーム第２サブトラクション部３８に送る。

　対象フレーム第２サブトラクション部３８は、対象フレーム補正部３７から送られた補正後の『対象フレーム』から、投与前フレーム補正部３６から送られた補正後の『投与前フレーム』をサブトラクションし、推定対象として投与された造影剤成分の観測値を算出する。補正後の『対象フレーム』及び補正後の『投与前フレーム』は、いずれもビームハードニング問題が解決された値を有する画像であるので、対象フレーム第２サブトラクション部３８は、算出した造影剤成分の値に対してさらにビームハードニング問題のための補正を行う必要はない。

　図６は、第１の実施形態に係る画像処理部２６による処理手順を示すフローチャートである。図６に示すように、まず、画像処理部２６は、『基準フレーム』、『投与前フレーム』、及び『対象フレーム』に対して対数変換処理を行う（ステップＳ１０１）。具体的には、基準フレーム対数変換部３１が『基準フレーム』に対して対数変換処理を行い、投与前フレーム対数変換部３２が『投与前フレーム』に対して対数変換処理を行い、対象フレーム対数変換部３３が『対象フレーム』に対して対数変換処理を行う。

　次に、画像処理部２６は、対数変換処理後の『投与前フレーム』から、対数変換処理後の『基準フレーム』をサブトラクションすることで、残存造影剤成分の観測値（ｂ）を算出する（ステップＳ１０２）。具体的には、投与前フレームサブトラクション部３４が、残存造影剤成分の観測値（ｂ）を算出する。

　続いて、画像処理部２６は、算出した残存造影剤成分の観測値（ｂ）を用いて補正テーブル記憶部３０ａを参照し、残存造影剤成分の観測値（ｂ）に対応付けられた補正値（Ｃ（ｂ））を取得する（ステップＳ１０３）。具体的には、投与前フレーム補正部３６が、補正値（Ｃ（ｂ））を取得する。

　そして、画像処理部２６は、取得した補正値（Ｃ（ｂ））を用いて『投与前フレーム』を補正する(ステップＳ１０４)。具体的には、投与前フレーム補正部３６が、『投与前フレーム』を補正する。

　一方、画像処理部２６は、ステップＳ１０１の対数変換処理の後、対数変換処理後の『対象フレーム』から、対数変換処理後の『基準フレーム』をサブトラクションすることで、残存造影剤成分の観測値と、推定対象として投与された造影剤成分の観測値との合計値（ａ）を算出する（ステップＳ１０５）。具体的には、対象フレーム第１サブトラクション部３５が、合計値（ａ）を算出する。

　続いて、画像処理部２６は、算出した合計値（ａ）を用いて補正テーブル記憶部３０ａを参照し、合計値（ａ）に対応付けられた補正値（Ｃ（ａ））を取得する（ステップＳ１０６）。具体的には、対象フレーム補正部３７が、補正値（Ｃ（ａ））を取得する。

　そして、画像処理部２６は、取得した補正値（Ｃ（ａ））を用いて『対象フレーム』を補正する(ステップＳ１０７)。具体的には、対象フレーム補正部３７が、『対象フレーム』を補正する。

　その後、画像処理部２６は、補正後の『対象フレーム』から、補正後の『投与前フレーム』をサブトラクションし、推定対象として投与された造影剤成分の観測値を算出する（ステップＳ１０８）。具体的には、対象フレーム第２サブトラクション部３８が、推定対象として投与された造影剤成分の観測値を算出する。

　なお、第１の実施形態に係る画像処理部２６による処理手順は、図６に示した処理手順に限られない。例えば、画像処理部２６は、ステップＳ１０２～Ｓ１０４の処理手順と、ステップＳ１０５～Ｓ１０７の処理手順とを併行して実行してもよい。また、例えば、画像処理部２６は、『基準フレーム』及び『投与前フレーム』のみで実行することができる画像処理については、対数変換処理を含め、予め実行し、その後、『対象フレーム』が収集された後に、その他の画像処理を実行してもよい。また、『対象フレーム』が順次収集される複数のフレームである場合、例えば、画像処理部２６は、全ての『対象フレーム』が収集された後に画像処理を実行してもよいし、あるいは順次収集される毎に順次画像処理を実行してもよい。このように、画像処理部２６による処理手順は任意に変更することができる。

　このようなことから、第１の実施形態において、Ｘ線診断装置１００は、『対象フレーム』に含まれる残存造影剤成分の観測値に基づいて、この『対象フレーム』に含まれる造影剤成分のうち造影剤濃度の推定対象となる造影剤成分の観測値を補正する。この結果、第１の実施形態によれば、被検体内の造影剤濃度を正確に推定することができる。例えば、残存造影剤の影響を除いた造影剤濃度の正確な時間曲線を得ることができ、灌流解析を正確に行うことができる。

　また、第１の実施形態によれば、血管内インターベンション治療のように、使用する造影剤が症例毎に異なっていても、残存造影剤成分の量を気にすることなく、被検体内の造影剤濃度を正確に推定することができる。

　また、第１の実施形態において、投与前フレームサブトラクション部３４は、『投与前フレーム』から『基準フレーム』をサブトラクションすることで、『対象フレーム』に含まれる残存造影剤成分の観測値を算出する。また、対象フレーム第１サブトラクション部３５は、『対象フレーム』から『基準フレーム』をサブトラクションすることで、残存造影剤成分の観測値と、推定対象として投与された造影剤成分の観測値との合計値を算出する。そして、投与前フレーム補正部３６、対象フレーム補正部３７、及び対象フレーム第２サブトラクション部３８は、残存造影剤成分の観測値に対応付けられる補正値、及び、合計値に対応付けられる補正値に基づいて、『対象フレーム』に含まれる造影剤成分のうち造影剤濃度の推定対象となる造影剤成分の観測値を補正する。

　このように、第１の実施形態によれば、残存造影剤成分の観測値を算出することができ、『投与前フレーム』及び『対象フレーム』を正しく補正した後にサブトラクションすることから、推定対象となる造影剤成分の観測値を正確に得ることができる。

（第２の実施形態）
　次に、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１００を説明する。第２の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、『基準フレーム』を収集した際の収集条件と、『投与前フレーム』及び『対象フレーム』を収集する際の収集条件とを一致させる。

　図７は、第２の実施形態に係るシステム制御部２１を説明するための図である。図７に示すように、第２の実施形態に係るシステム制御部２１は、基準フレーム収集条件記憶部２１ａを備える。基準フレーム収集条件記憶部２１ａは、『基準フレーム』を収集した際の収集条件を記憶する。ここで、収集条件とは、例えば、Ｘ線管１２に供給された電圧、Ｃアーム１５の回転角度、天板１４の位置、Ｘ線の照射範囲、被検体Ｐの心位相、呼吸位相などである。

　システム制御部２１の撮影制御部２１ｂは、『基準フレーム』を収集した際に、高電圧発生器１１、Ｃアーム・天板機構制御部１９、絞り制御部２０などを制御するとともに、上述した各種収集条件を、基準フレーム収集条件記憶部２１ａに格納する。また、システム制御部２１の撮影制御部２１ｂは、『投与前フレーム』及び『対象フレーム』を収集する際には、基準フレーム収集条件記憶部２１ａから収集条件を読み出す。そして、撮影制御部２１ｂは、読み出した収集条件と一致するように、高電圧発生器１１、Ｃアーム・天板機構制御部１９、絞り制御部２０などを制御し、撮影を行う。

　このようなことから、第２の実施形態によれば、『基準フレーム』を収集した際の収集条件と、『投与前フレーム』及び『対象フレーム』を収集する際の収集条件とが一致するので、サブトラクションの精度を高めることができる。

（第３の実施形態）
　次に、第３の実施形態に係るＸ線診断装置１００を説明する。第３の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、サブトラクションを行う際に、画像間の位置合わせを行う。

　図２を用いて説明したように、『基準フレーム』は、例えば検査開始直後に収集されるが、『投与前フレーム』及び『対象フレーム』は、『基準フレーム』が収集されてから、例えば１時間後に収集される。この間、被検体Ｐが動いてしまうおそれもあり、この場合には、サブトラクションの精度が低下するおそれがある。

　このため、第３の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、画像間の位置合わせを行う。具体的には、投与前フレームサブトラクション部３４は、『投与前フレーム』から『基準フレーム』をサブトラクションする前に、まず、『基準フレーム』と『投与前フレーム』との位置合わせを行う。また、対象フレーム第１サブトラクション部３５は、『対象フレーム』から『基準フレーム』をサブトラクションする前に、まず、『基準フレーム』と『対象フレーム』との位置合わせを行う。

　なお、画像間の位置合わせは、公知の技術により実現することができる。例えば、投与前フレームサブトラクション部３４や対象フレーム第１サブトラクション部３５は、一方の画像データを基準として他方の画像データの位置をピクセル単位で移動させ、画像データ間の類似度が最も高くなるまで移動した際の移動量を求める。そして、投与前フレームサブトラクション部３４や対象フレーム第１サブトラクション部３５は、求めた移動量を用いて他方の画像データを補正する。

　このようなことから、第３の実施形態によれば、サブトラクションの精度をより高めることができる。なお、第３の実施形態のように画像間の位置合わせを行う手法は、Ｘ線診断装置１００による撮影がＥＣＧ（Electrocardiogram）同期や呼吸同期などを併用するか否かに関わらず有効である。撮影の対象が例えば心臓などの場合、Ｘ線診断装置１００による撮影は、一般にＥＣＧ同期や呼吸同期などを併用して行われる。一方、撮影の対象が動かない臓器などの場合には、Ｘ線診断装置１００による撮影は、一般にＥＣＧ同期や呼吸同期を併用しないで行われる。この点、いずれの場合にも、『基準フレーム』と、『投与前フレーム』及び『対象フレーム』との位置がずれてしまう可能性はあり、第３の実施形態による手法は有効である。なお、画像間の位置合わせは、第１の実施形態と組み合わせてもよいし、第２の実施形態と組み合わせてもよい。

（第４の実施形態）
　次に、第４の実施形態に係るＸ線診断装置１００を説明する。第４の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、補正テーブルを被検体Ｐの体厚毎に予め記憶し、基準フレームから推定された体厚に応じて補正テーブルを選択し、選択した補正テーブルを用いて対象フレームを補正する。

　図８は、第４の実施形態に係る画像処理部２６の構成を示すブロック図である。図８に示すように、第４の実施形態に係る画像処理部２６は、補正テーブル記憶部３０ａの替わりに体厚別補正テーブル記憶部３０ｂを備える。また、第４の実施形態に係る画像処理部２６は、さらに、体厚算出部３９を備える。

　体厚別補正テーブル記憶部３０ｂは、例えば、図９に示すように、被検体Ｐの体厚毎に補正テーブルを記憶する。図９は、第４の実施形態に係る体厚別補正テーブル記憶部３０ｂを説明するための図である。

　体厚算出部３９は、画像データ記憶部２５から『基準フレーム』を読み出し、読み出した『基準フレーム』から被検体Ｐの体厚を推定する。具体的には、体厚算出部３９は、
　Ｉ＝Ｉ₀exp（－μＬ）
を用いて、被検体Ｐの体厚を推定する。ここで、Ｉは、Ｘ線の観測値、Ｉ₀は、被検体Ｐが存在しない場合（被検体Ｐの体厚が『０』の場合）のＸ線の観測値、μは、物質（水相当）の線吸収係数、Ｌは、体厚である。Ｉ、Ｉ₀、及びμが既知であるので、体厚算出部３９は、各値を上記式に代入することで、被検体Ｐの体厚Ｌを推定することができる。そして、体厚算出部３９は、推定した被検体Ｐの体厚を、投与前フレーム補正部３６及び対象フレーム補正部３７に送る。

　投与前フレーム補正部３６は、投与前フレームサブトラクション部３４から送られた残存造影剤成分の観測値（ｂ）を用いて体厚別補正テーブル記憶部３０ｂを参照する際に、体厚算出部３９から送られた被検体Ｐの体厚も用いる。すなわち、体厚別補正テーブル記憶部３０ｂは、被検体Ｐの体厚毎に記憶されているので、投与前フレーム補正部３６は、まず、被検体Ｐの体厚に応じて補正テーブルを選択し、選択した補正テーブルを用いて投与前フレームを補正する。

　同様に、対象フレーム補正部３７は、対象フレーム第１サブトラクション部３５から送られた合計値（ａ）を用いて補正テーブル記憶部３０を参照する際に、体厚算出部３９から送られた被検体Ｐの体厚も用いる。すなわち、体厚別補正テーブル記憶部３０ｂは、被検体Ｐの体厚毎に記憶されているので、対象フレーム補正部３７は、まず、被検体Ｐの体厚に応じて補正テーブルを選択し、選択した補正テーブルを用いて投与前フレームを補正する。

　このようなことから、第４の実施形態によれば、被検体Ｐの体厚毎に最適な補正が行われるので、より精度の高い補正を行うことができる。また、第４の実施形態によれば、『水相当』の成分の補正を別途行う必要がない。すなわち、一般に、補正カーブは、『水相当』の成分の影響を受ける。このため、例えば既に説明した第１の実施形態などにおいては、『ヨード』の成分の補正とは別に『水相当』の成分の補正を行うことが望ましいとされる。この点、第４の実施形態によれば、体厚に応じて適切に選択された補正テーブルを用いて補正を行うので、『水相当』の成分の補正を別途行うことなく、一度に補正を行うことができる。なお、体厚毎の補正テーブルは、第１の実施形態～第３の実施形態のいずれと組み合わせてもよい。また、上述においては、補正テーブルを体厚毎に記憶する例を説明したが、実施形態はこれに限られるものではない。例えば、Ｘ線診断装置１００は、Ｘ線診断装置に関する条件毎に、又は、体厚と条件との組み合わせ毎に、補正テーブルを記憶してもよい。Ｘ線診断装置に関する条件とは、例えば、Ｘ線管の管電圧、Ｘ線管とＸ線検出器との距離を示すＳＩＤ（Source－Imager　Distance）、被検体とＸ線検出器との距離を示すＰＩＤ（Patient－Imager　Distance）、ＦＯＶ（Field　Of　View）等、あるいはこれらの組み合わせである。これらの条件は、例えば、Ｘ線診断装置１００から取得することができる。

（第５の実施形態）
　次に、第５の実施形態を説明する。第１の実施形態～第４の実施形態においては、開示の技術がＸ線診断装置に適用される場合を説明したが、これに限られるものではない。開示の技術は、例えば、画像処理装置に適用されてもよい。

　図１０は、第５の実施形態に係る画像処理装置２００の構成を示すブロック図である。図１０に示すように、第５の実施形態に係る画像処理装置２００は、画像データ記憶部２００を備える。画像データ記憶部２００は、『基準フレーム』、『投与前フレーム』及び『対象フレーム』を記憶する。これらの画像データは、例えば、Ｘ線診断装置１００にて収集された画像データを、画像処理装置２００が、ネットワークや記憶媒体を介して取得したものである。

　また、第５の実施形態に係る画像処理装置２００は、補正テーブル記憶部２３０を有する。補正テーブル記憶部２３０は、第１の実施形態～第４の実施形態に係る補正テーブル記憶部３０ａ又は体厚別補正テーブル記憶部３０ｂに対応する機能を有する。

　また、画像処理装置２００は、基準フレーム対数変換部２３１と、投与前フレーム対数変換部２３２と、対象フレーム対数変換部２３３とを有する。基準フレーム対数変換部２３１は、第１の実施形態～第４の実施形態に係る基準フレーム対数変換部３１に対応する機能を有する。投与前フレーム対数変換部２３２は、第１の実施形態～第４の実施形態に係る投与前フレーム対数変換部３２に対応する機能を有する。対象フレーム対数変換部２３３は、第１の実施形態～第４の実施形態に係る対象フレーム対数変換部３３に対応する機能を有する。

　また、画像処理装置２００は、投与前フレームサブトラクション部２３４と、対象フレーム第１サブトラクション部２３５とを有する。投与前フレームサブトラクション部２３４は、第１の実施形態～第４の実施形態に係る投与前フレームサブトラクション部３４に対応する機能を有する。対象フレーム第１サブトラクション部２３５は、第１の実施形態～第４の実施形態に係る対象フレーム第１サブトラクション部３５に対応する機能を有する。

　また、画像処理装置２００は、投与前フレーム補正部２３６と、対象フレーム補正部２３７と、対象フレーム第２サブトラクション部２３８とを有する。投与前フレーム補正部２３６は、第１の実施形態～第４の実施形態に係る投与前フレーム補正部３６に対応する機能を有する。対象フレーム補正部２３７は、第１の実施形態～第４の実施形態に係る対象フレーム補正部３７に対応する機能を有する。対象フレーム第２サブトラクション部２３８は、第１の実施形態～第４の実施形態に係る対象フレーム第２サブトラクション部３８に対応する機能を有する。

（その他の実施形態）
　上述した実施形態においては、いわゆる「治療」を含む「検査」を想定したが、これに限られるものではなく、開示の技術は、「治療」を含まない「検査」にも適用することができる。開示の技術は、造影剤を投入した後に、新たに造影剤を投入し、その新たに投入された造影剤の濃度を推定しなければならない場合に、適用することができる。

　さらに、開示の技術は、必ずしも造影剤に限られるものではない。「水相当」と「造影剤」との関係のように、例えば２種以上の「物質」を成分とする画像間でサブトラクションすることによりある成分の観測値を算出するものであって、「造影剤」のように、その補正カーブが非線形となるものであれば、同様の問題が生じ得る。開示の技術は、このような場合にも適用することができる。

　また、図１１は、実施形態における表示を説明するための図である。実施形態において、Ｘ線診断装置１００又は画像処理装置２００は、補正された観測値に基づく解析結果を表示部に表示する場合に、観測値を示す数値情報とともに表示する表示制御部を更に備える。例えば、図１１に示すように、Ｘ線診断装置１００又は画像処理装置２００は、解析結果として心筋パフュージョン画像を表示する場合に、観測値の数値を示すカラースケーラを心筋パフュージョン画像とともに表示する。例えば、カラースケーラには、造影剤濃度の単位である『ｍｌ／ｍｉｎ／ｃｍ²』（１分間に流入する１ｃｍ²あたりの血流量）と、この単位によって示される数値自体とが示される。上述した実施形態によれば、補正によって造影剤濃度を正確に推定することができるため、このようなカラースケーラを表示することも可能である。なお、図１１においては、説明の便宜上、カラーの違いをパターンの違いで示した。

　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、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。

Claims (8)

1. 　所定のタイミング以前に被検体に投与されて該被検体内に残存する残存造影剤成分の観測値に基づいて、画像に含まれる造影剤成分について、前記残存造影剤成分と、前記所定のタイミング以後に前記被検体に新たに投与された新造影剤成分とをそれぞれ特定し、該画像に含まれる造影剤成分の観測値を補正する補正部を備える、画像処理装置。
2. 　前記画像は、被検体に対して造影剤の投与が複数の段階に分けて行われる検査のうち、前記所定のタイミング以後であって新たに造影剤が投与された後に収集された対象画像であり、
   　前記補正部は、
   　前記検査のうち被検体に対して投与された造影剤の累積量が所定量以下の初期段階で収集された初期画像を、前記所定のタイミング以後であって新たに造影剤が投与される前に収集された投与前画像から差し引くことで、前記対象画像に含まれる残存造影剤成分の観測値を算出する残存造影剤算出部と、
   　前記対象画像から前記初期画像を差し引くことで、前記残存造影剤成分の観測値と、前記新造影剤成分の観測値との合計値を算出する合計値算出部と、
   　前記残存造影剤成分の観測値に対応付けられる補正値、及び、前記合計値に対応付けられる補正値に基づいて、前記対象画像に含まれる造影剤成分のうち前記新造影剤成分の観測値を補正する対象画像補正部と
   　を備える、請求項１に記載の画像処理装置。
3. 　前記対象画像補正部は、造影剤成分の観測値と補正値とを対応付けた補正テーブルを、被検体の体厚毎に、又は、医用画像診断装置に関する条件毎に、又は、体厚及び条件の組み合わせ毎に、予め記憶し、該当する補正テーブルに基づいて、前記対象画像に含まれる造影剤成分のうち前記新造影剤成分の観測値を補正する、請求項２に記載の画像処理装置。
4. 　前記残存造影剤算出部は、前記投与前画像と前記初期画像との位置合わせを行った後に該投与前画像から該初期画像を差し引くことで、前記残存造影剤成分の観測値を算出し、
   　前記合計値算出部は、前記対象画像と前記初期画像との位置合わせを行った後に該対象画像から該初期画像を差し引くことで、前記合計値を算出する、請求項２又は３に記載の画像処理装置。
5. 　前記補正部によって補正された観測値に基づく前記画像の解析結果を表示部に表示する場合に、該観測値を示す数値情報とともに表示する表示制御部を更に備える、請求項１に記載の画像処理装置。
6. 　被検体に対して造影剤の投与が複数の段階に分けて行われる検査のうち、被検体に対して投与された造影剤の累積量が所定量以下の初期段階に初期画像を収集する初期画像収集部と、
   　所定のタイミング以後であって新たに造影剤が投与される前に投与前画像を収集する投与前画像収集部と、
   　前記所定のタイミング以後であって新たに造影剤が投与された後に対象画像を収集する対象画像収集部と、
   　前記対象画像に含まれる残存造影剤成分の観測値に基づいて、該対象画像に含まれる造影剤成分のうち前記所定のタイミング以後に新たに投与された造影剤成分の観測値を補正する補正部とを備え、
   　前記補正部は、
   　前記投与前画像から前記初期画像を差し引くことで、前記残存造影剤成分の観測値を算出する残存造影剤算出部と、
   　前記対象画像から前記初期画像を差し引くことで、前記残存造影剤成分の観測値と、前記所定のタイミング以後に新たに投与された造影剤成分の観測値との合計値を算出する合計値算出部と、
   　前記残存造影剤成分の観測値に対応付けられる補正値、及び、前記合計値に対応付けられる補正値に基づいて、前記対象画像に含まれる造影剤成分のうち前記所定のタイミング以後に新たに投与された造影剤成分の観測値を補正する対象画像補正部と
   　を備える、Ｘ線診断装置。
7. 　前記初期画像が収集される際の収集条件を記憶する記憶部をさらに備え、
   　前記投与前画像収集部及び前記対象画像収集部は、前記記憶部を参照し、前記収集条件に従って、前記投与前画像及び前記対象画像を収集する、請求項６に記載のＸ線診断装置。
8. 　前記補正部によって補正された観測値に基づく前記対象画像の解析結果を表示部に表示する場合に、該観測値を示す数値情報とともに表示する表示制御部を更に備える、請求項６に記載のＸ線診断装置。

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