画像処理装置及びプログラム
【課題】心筋の灌流動態の検査を精度よく、かつ、効率的に行なうこと。
【解決手段】実施形態の画像処理装置３０は、取得部３３、補正部３４及び灌流画像生成部３５を備える。取得部３３は、造影剤が投与された被検体の心臓を含む第１の医用画像群を撮影する第１の造影検査の後に、造影剤が再度投与された被検体の心臓を含む第２の医用画像群を撮影する第２の造影検査を行なって心筋灌流データを生成する際に、当該第２の造影検査時に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前の心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。補正部３４は、取得部３３により取得された各画素値を用いて、第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する。灌流画像生成部３５は、補正された第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて、第２の造影検査における被検体の心筋灌流データを算出する。
【解決手段】実施形態の画像処理装置３０は、取得部３３、補正部３４及び灌流画像生成部３５を備える。取得部３３は、造影剤が投与された被検体の心臓を含む第１の医用画像群を撮影する第１の造影検査の後に、造影剤が再度投与された被検体の心臓を含む第２の医用画像群を撮影する第２の造影検査を行なって心筋灌流データを生成する際に、当該第２の造影検査時に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前の心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。補正部３４は、取得部３３により取得された各画素値を用いて、第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する。灌流画像生成部３５は、補正された第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて、第２の造影検査における被検体の心筋灌流データを算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像処理装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、心筋の毛細血管における血液の灌流（Perfusion）を評価するために、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置やＸ線診断装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などにより造影撮影された医用画像を用いて、心筋の灌流動態を定量的に表すデータ（心筋灌流データ）を算出することが行なわれている。また、かかる心筋灌流データを心臓組織上にマッピングしたマップ画像を心筋灌流画像として生成することも行なわれている。
【０００３】
一般的には、心筋の灌流動態を評価する際、安静時検査と負荷時検査との検査を２回行なう検査法が行なわれている。まず、安静時検査においては、安静状態にある被検体に造影剤が注入された後、例えば、Ｘ線ＣＴ画像の撮影が行なわれる。ここで、Ｘ線ＣＴ画像の撮影では、予備撮影及び本撮影が行なわれる。予備撮影は、一定量の造影剤が心臓に到達したか否かを判定するために行なわれる撮影であり、本撮影よりも低線量のＸ線が照射されることで、関心領域（ＲＯＩ：Region Of Interest）を含むＸ線ＣＴ画像がＸ線ＣＴ装置により時系列に沿って順次再構成される。そして、Ｘ線ＣＴ装置は、予備撮影により再構成されたＸ線ＣＴ画像の関心領域における画素値（ＣＴ値、単位［ＨＵ］）が所定の閾値以上となった場合、一定量の造影剤が心臓に到達したと判定する。そして、Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線量を上げて、例えば、ヘリカルスキャンにより心臓全体をスキャンすることで、心臓全体が含まれるボリュームデータを再構成するための本撮影を実行する。そして、予備撮影時に撮影された安静時における時系列に沿った複数のＸ線ＣＴ画像から、安静時の心筋灌流データが算出される。
【０００４】
その後、負荷時検査においては、例えば、運動負荷や薬剤負荷が施された被検体に再度造影剤が注入された後、Ｘ線ＣＴ画像の撮影が行なわれる。そして、予備撮影時に撮影された負荷時における時系列に沿った複数のＸ線ＣＴ画像から、負荷時の心筋灌流データが算出される。そして、医師は、安静時の心筋灌流データと負荷時の心筋灌流データとを比較することで、被検体の心筋における疾患の有無や、疾患の程度の診断を行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２５１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記した従来の検査法では、造影剤が２回投与されることとなる。ここで、例えば、安静時検査と負荷時検査とを１時間程度の間隔をあけて実施すれば、安静時検査で注入した造影剤は排泄され、負荷時検査もほぼ安静時検査と同じ状態で検査することができる。しかし、現実には、安静時検査で注入した造影剤が排泄されるまで注射針を挿入した状態で待機させることは、被検体に対する負担がかかり、かつ、検査効率が悪くなってしまう。
【０００７】
このため、医療現場では、安静時検査が終了したら、なるべく早く負荷時検査を行うことが要求される。しかし、Ｘ線ＣＴ画像などから心筋灌流データを算出する方法は、検査前に被検体の心臓に造影剤が入っていないことを前提としている。したがって、安静時検査終了後、ただちに負荷時検査を行なうと、安静時検査で注入した造影剤が排泄されずに心筋や血液に残存することとなり、負荷時の心筋灌流データに誤差が含まれることとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の画像処理装置は、取得部と、補正部と、算出部とを備える。取得部は、造影剤が投与された被検体の心臓を含む第１の医用画像群を撮影する第１の造影検査の後に、造影剤が再度投与された被検体の心臓を含む第２の医用画像群を撮影する第２の造影検査を行なって前記被検体の心筋組織における血流の灌流動態を示す心筋灌流データを生成する際に、当該第２の造影検査時に投与された造影剤が前記被検体の心臓に到達する前の心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。補正部は、前記取得部により取得された各画素値を用いて、前記第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する。算出部は、前記補正部により補正された前記第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて、前記第２の造影検査における前記被検体の心筋灌流データを算出する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る画像処理装置の構成を説明するための図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る取得部を説明するための図である。
【図３】図３は、取得部の処理に用いられるＲＯＩの一例を説明するための図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る取得部を説明するための図である。
【図６】図６は、第２の実施形態に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７は、第３の実施形態に係る取得部を説明するための図である。
【図８】図８は、第３の実施形態に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、画像処理装置の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態に係る画像処理装置は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置やＸ線診断装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などの医用画像診断装置により造影撮影された医用画像を用いて、心筋組織の灌流動態を定量的に表すデータ（心筋灌流データ）を算出する装置である。心筋灌流データとしては、「ＣＢＰ」、「ＣＢＶ」、「ＭＴＴ」などが挙げられる。なお、「ＣＢＰ」とは、毛細血管内の単位体積および単位時間当たりの血流量のことであり、「ＣＢＶ」とは、毛細血管内の単位体積当たりの血流量のことであり、「ＭＴＴ」とは、毛細血管の血液平均通過時間のことである。
【００１１】
例えば、本実施形態に係る画像処理装置は、造影剤（非イオン性ヨード造影剤など）を投与した被検体の心臓を予備撮影において時系列に沿って撮影されたＸ線ＣＴ画像におけるＣＴ値（画素値）の経時的濃度変化に基づいて、心筋灌流データを算出する。また、本実施形態に係る画像処理装置は、心筋灌流データを心臓組織上にマッピングしたマップ画像を心筋灌流画像として生成する。
【００１２】
ここで、一般的には、心筋の灌流動態を評価する際、第１の造影検査である安静時検査と第２の造影検査である負荷時検査との検査を２回行なう検査法が行なわれる。まず、安静時検査においては、安静状態にある被検体に造影剤が注入された後、医用画像の撮影が行なわれる。そして、安静時における時系列に沿った複数の医用画像（第１の医用画像群）から、安静時の心筋灌流データが算出される。例えば、第１の医用画像群である第１のＸ線ＣＴ画像群の中で予備撮影時に撮影された時系列に沿った複数のＸ線ＣＴ画像から、安静時の心筋灌流データが算出される。
【００１３】
その後、負荷時検査においては、例えば、運動負荷や薬剤負荷が施された被検体に再度造影剤が注入された後、医用画像の撮影が行なわれる。そして、負荷時における時系列に沿った複数の医用画像（第２の医用画像群）から、負荷時の心筋灌流データが算出される。例えば、第２の医用画像群である第２のＸ線ＣＴ画像群の中で予備撮影時に撮影された負荷時における時系列に沿った複数のＸ線ＣＴ画像から、安静時の心筋灌流データが算出される。
【００１４】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る画像処理装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係る画像処理装置の構成を説明するための図である。
【００１５】
図１に示すように、第１の実施形態に係る画像処理装置３０は、医用画像データベース２０に接続され、また、医用画像データベース２０は、医用画像診断装置１０と接続される。
【００１６】
医用画像診断装置１０は、Ｘ線ＣＴ装置や、Ｘ線診断装置、ＭＲＩ装置などの医用画像診断装置である。医用画像データベース２０は、各種の医用画像のデータを管理するシステムであるＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）のデータベースや、医用画像が添付された電子カルテを管理する電子カルテシステムのデータベースなどである。
【００１７】
なお、以下では、医用画像診断装置１０であるＸ線ＣＴ装置が安静時検査と負荷時検査との２回にわたりＸ線ＣＴ画像の予備撮影及び本撮影を行なう場合について説明する。そして、以下では、医用画像診断装置１０であるＸ線ＣＴ装置により撮影されたＸ線ＣＴ画像群が医用画像データベース２０に格納され、第１の実施形態に係る画像処理装置３０が医用画像データベース２０から医用画像診断装置１０であるＸ線ＣＴ装置により撮影されたＸ線ＣＴ画像群を読み出して、安静時の心筋灌流データ及び負荷時の心筋灌流データを算出する場合について説明する。
【００１８】
図１に示すように、第１の実施形態に係る画像処理装置３０は、入力部３１と、表示部３２と、取得部３３と、補正部３４と、灌流画像生成部３５と、表示制御部３６とを有する。
【００１９】
入力部３１は、マウス、キーボードなどを有し、画像処理装置３０の操作者からの各種設定要求を受け付ける。例えば、入力部３１は、画像処理対象となるＸ線ＣＴ画像群の指定を操作者から受け付ける。これにより、画像処理装置３０は、操作者が指定したＸ線ＣＴ画像群を医用画像データベース２０から取得する。ここで、画像処理対象となるＸ線ＣＴ画像は、安静時の心筋灌流データ及び負荷時の心筋灌流データを算出するために医用画像診断装置１０であるＸ線ＣＴ装置により撮影された画像群である。
【００２０】
表示部３２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイなどのモニタを有する。表示部３２は、入力部３１を介して操作者からコマンドを受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、画像処理対象となるＸ線ＣＴ画像や後述する灌流画像生成部３５により生成された心筋灌流画像を表示したりする。
【００２１】
灌流画像生成部３５は、心筋灌流データを算出し、算出した心筋灌流データをマッピングした心筋灌流画像を生成する。表示制御部３６は、表示部３２におけるＧＵＩ表示や画像表示を制御する。
【００２２】
ここで、安静時検査と、負荷時検査とを行なう場合、造影剤が２回投与されることとなる。例えば、安静時検査と負荷時検査とを１時間程度の間隔をあけて実施すれば、安静時検査で注入した造影剤は排泄され、負荷時検査もほぼ安静時検査と同じ状態で検査することができる。しかし、現実には、安静時検査で注入した造影剤が排泄されるまで注射針を挿入した状態で待機させることは、被検体に対する負担がかかり、かつ、検査効率が悪くなってしまう。このため、医療現場では、安静時検査が終了したら、なるべく早く負荷時検査を行うことが要求される。しかし、心筋灌流データを算出する方法は、検査前に被検体の心臓に造影剤が入っていないことを前提としている。したがって、安静時検査終了後、ただちに負荷時検査を行なうと、安静時検査で注入した造影剤が排泄されずに心筋や血液に残存することとなり、負荷時の心筋灌流データに誤差が含まれることとなる。
【００２３】
そこで、第１の実施形態に係る画像処理装置３０は、心筋の灌流動態の検査を精度よく、かつ、効率的に行なうために、図１に示す取得部３３及び補正部３４を有する。
【００２４】
取得部３３は、造影剤が投与された被検体の心臓を含む第１の医用画像群を撮影する安静時検査の後に、造影剤が再度投与された被検体の心臓を含む第２の医用画像群を撮影する負荷時検査を行なって心筋灌流データを生成する際に、当該負荷時検査時に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前の心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。
【００２５】
例えば、取得部３３は、第１のＸ線ＣＴ画像群を撮影する安静時検査の後に、第２のＸ線ＣＴ画像群を撮影する負荷時検査を行なって心筋灌流データを生成する際に、負荷時検査に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前に撮影されたＸ線ＣＴ画像に描出された心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。
【００２６】
以下、取得部３３が実行する処理について、図２を用いて説明する。図２は、第１の実施形態に係る取得部を説明するための図である。図２に示す一例では、Ｘ線ＣＴ装置により安静時検査及び負荷時検査におけるＸ線ＣＴ画像の撮影が行なわれた場合の動脈血（Arterial blood）及び心筋組織（Myocardium）の経時的濃度変化を安静時検査及び負荷時検査のワークフローとともに示している。
【００２７】
例えば、医用画像診断装置１０であるＸ線ＣＴ装置は、安静時検査にて、造影剤がボーラス投与された被検体の心臓を含む「第１のＸ線ＣＴ画像群」を時系列に沿って撮影する。ここで、Ｘ線ＣＴ装置による撮影では、図２に示すように、予備撮影及び本撮影が行なわれる。予備撮影は、一定量の造影剤が心臓に到達したか否かを判定するために行なわれる撮影であり、本撮影よりも低線量のＸ線が照射されることで、関心領域（ＲＯＩ：Region Of Interest）を含むＸ線ＣＴ画像がＸ線ＣＴ装置により時系列に沿って順次再構成される。そして、Ｘ線ＣＴ装置は、予備撮影により再構成されたＸ線ＣＴ画像の関心領域における画素値（ＣＴ値、単位［ＨＵ］）が所定の閾値以上となった場合、一定量の造影剤が心臓に到達したと判定する。そして、Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線量を上げて、例えば、ヘリカルスキャンにより心臓全体をスキャンすることで、心臓全体が含まれるボリュームデータを再構成するための本撮影を実行する。
【００２８】
その後、被検体は、薬剤負荷により心臓に負荷が与えられる。例えば、被検体は、アデノシンが投与されることで、心臓に負荷が与えられる。ここで、負荷薬剤の効力が発揮するためには、例えば、１０分程度の時間が必要とされる。
【００２９】
そして、検査時間を短縮するために、図２に示すように、安静時検査の約１０分後、負荷時検査が開始され、医用画像診断装置１０であるＸ線ＣＴ装置は、「第２のＸ線ＣＴ画像群」を時系列に添って撮影する。なお、医用画像診断装置１０であるＸ線ＣＴ装置は、負荷時検査においても、安静時検査と同様に、図２に示すように、予備撮影及び本撮影を行なう。
【００３０】
ここで、図２に示すように、「Ca(t)」を動脈血の造影剤濃度を示すＣＴ値とし、「Cmyo(t)」を心筋組織の造影剤濃度を示すＣＴ値とする。すなわち、安静時検査の「Ca(t)」は、図２に示すように、Ｘ線ＣＴ画像上の動脈血のＣＴ値から、動脈血そのもののＣＴ値（ＢＬ１）を除いたものである。また、安静時検査の「Cmyo(t)」は、図２に示すように、Ｘ線ＣＴ画像上の心筋組織のＣＴ値から、心筋組織そのもののＣＴ値（ＢＬ２）を除いたものである。なお、心筋組織は、血液に富み、Ｘ線吸収から見ると動脈血と等価と見なすことができる。すなわち、図２に示すように、「ＢＬ１＝ＢＬ２」となる。
【００３１】
安静時検査の「Ca(t)」は、図２に示すように、時系列に沿って上昇した後、プラトーに達して減少し、その後、略一定の値となる。また、安静時検査の「Cmyo(t)」は、図２に示すように、「Ca(t)」より緩やかに上昇した後、プラトーに達して減少し、その後、略一定の値となる。ここで、安静時検査と負荷時検査との間が約１０分である場合、負荷時検査の開始時には、安静時検査で注入した造影剤が排泄されずに心筋組織や動脈血に残存することとなる。ただし、「Ca(t)」及び「Cmyo(t)」の値は、上述したように、略定常状態となっている。
【００３２】
すなわち、負荷時検査の「Ca(t)」は、図２に示すように、Ｘ線ＣＴ画像上の動脈血のＣＴ値から、「動脈血そのもののＣＴ値（ＢＬ１）と動脈血に残存した造影剤に由来するＣＴ値との和」である「ＢＬ３」を除いたものとなる。また、負荷時検査の「Cmyo(t)」は、図２に示すように、Ｘ線ＣＴ画像上の心筋組織のＣＴ値から、「心筋組織そのもののＣＴ値（ＢＬ１）と心筋組織に残存した造影剤に由来するＣＴ値との和」である「ＢＬ４」を除いたものとなる。
【００３３】
換言すれば、「ＢＬ３」及び「ＢＬ４」それぞれは、負荷時検査に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前に撮影されたＸ線ＣＴ画像に描出された心筋組織及び動脈血のＣＴ値である。このため、第１の実施形態では、医用画像診断装置１０であるＸ線ＣＴ装置により、第２の造影検査（負荷時検査）の撮影前にＸ線ＣＴ画像が追加撮影される。すなわち、図２に示すように、負荷時検査の撮影前の「時点Ａ」にて、Ｘ線ＣＴ画像の追加撮影が行なわれる。
【００３４】
「時点Ａ」の追加撮影により撮影されたＸ線ＣＴ画像は、安静時検査の予備撮影及び本撮影にて撮影された第１のＸ線ＣＴ画像群と、負荷時検査の予備撮影及び本撮影にて撮影された第２のＸ線ＣＴ画像群とともに、医用画像データベース２０に格納される。そして、第１の実施形態に係る取得部３３は、負荷時検査の撮影前に撮影されたＸ線ＣＴ画像に描出された心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。
【００３５】
まず、表示制御部３６は、「時点Ａ」の追加撮影により撮影されたＸ線ＣＴ画像を読み出し、表示部３２に表示させる。そして、操作者は、入力部３１を介して、ＢＬ３取得用ＲＯＩと、ＢＬ４取得用ＲＯＩとをＸ線ＣＴ画像上に設定する。そして、取得部３３は、「時点Ａ」の追加撮影により撮影されたＸ線ＣＴ画像に設定されたＢＬ３取得用ＲＯＩからＢＬ３を取得する。また、取得部３３は、「時点Ａ」の追加撮影により撮影されたＸ線ＣＴ画像に設定されたＢＬ４取得用ＲＯＩからＢＬ４を取得する。図３は、取得部の処理に用いられるＲＯＩの一例を説明するための図である。
【００３６】
例えば、取得部３３は、図３に示すように、左心室内腔に設定されたＢＬ３取得用ＲＯＩからＢＬ３を取得する。また、取得部３３は、図３に示すように、左心室心筋に設定されたＢＬ４取得用ＲＯＩからＢＬ４を取得する。なお、第１の実施形態で追加撮影されるＸ線ＣＴ画像は、本撮影と同程度の線量のＸ線を照射することで撮影された画像であっても、予備撮影と同様に低線量のＸ線を照射することで撮影された画像であってもよい。ただし、ＢＬ３及びＢＬ４の取得対象となるＸ線ＣＴ画像が低線量のＸ線を照射して撮影された画像である場合、ＢＬ３及びＢＬ４それぞれを取得するためのＲＯＩを複数設定し、当該設定した複数のＲＯＩから取得されたＣＴ値の平均値を算出することで、より正確なＢＬ３及びＢＬ４を取得することが望ましい。
【００３７】
図１に戻って、補正部３４は、取得部３３により取得された各画素値を用いて、第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する。すなわち、第１の実施形態に係る補正部３４は、取得部３３により取得されたＢＬ３及びＢＬ４を用いて、第２のＸ線ＣＴ画像群の中で予備撮影にて撮影されたＸ線ＣＴ画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する。例えば、補正部３４は、図２に示す第２のＸ線ＣＴ画像群の中で予備撮影にて撮影されたＸ線ＣＴ画像群における動脈血のＣＴ値からＢＬ３を差し引くことで、負荷時検査の「Ca(t)」を算出する。また、補正部３４は、図２に示す第２のＸ線ＣＴ画像群の中で予備撮影にて撮影されたＸ線ＣＴ画像群における心筋組織のＣＴ値からＢＬ４を差し引くことで、負荷時検査の「Cmyo(t)」を算出する。
【００３８】
そして、灌流画像生成部３５は、補正部３４により補正された第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて、第２の造影検査における被検体の心筋灌流データを算出する。そして、灌流画像生成部３５は、第２の造影検査における被検体の心筋灌流画像を生成する。
【００３９】
例えば、灌流画像生成部３５は、補正部３４により算出された第２のＸ線ＣＴ画像群における「Ca(t)」及び「Cmyo(t)」を用いて、負荷時検査における被検体の心筋灌流データを算出する。そして、灌流画像生成部３５は、負荷時検査における被検体の心筋灌流データから負荷時検査における心筋灌流画像を生成する。
【００４０】
なお、灌流画像生成部３５は、安静時検査前に撮影されたＸ線ＣＴ画像や、安静時検査時の予備撮影直後に撮影されたＸ線ＣＴ画像から取得されるＢＬ１及びＢＬ２を用いて、安静時検査における被検体の心筋灌流データを算出し、負荷時検査における被検体の心筋灌流画像を生成する。また、灌流画像生成部３５は、「Cmyo(t)」を「Ca(t)」で除した値（Cmyo(t)/Ca(t)）であるＡＤ（Attenuation density ratio）の推定曲線（ＡＤＣ）を用いて心筋灌流データを算出するが、ＡＤＣに対して平滑化フィルター処理を施した後に、心筋灌流データを算出してもよい。
【００４１】
そして、表示制御部３６は、灌流画像生成部３５により生成された安静時検査及び負荷時検査における心筋灌流画像を表示部３２に表示させる。
【００４２】
次に、図４を用いて、第１の実施形態に係る画像処理装置３０の処理について説明する。図４は、第１の実施形態に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。なお、図４では、画像処理装置３０が、画像処理対象となる画像群を医用画像データベース２０から読み込んだ後の処理について説明する。ここで、本実施形態における画像処理対象となる画像群は、安静時検査の予備撮影及び本撮影にて撮影された第１のＸ線ＣＴ画像群、負荷時検査の予備撮影及び本撮影にて撮影された第２のＸ線ＣＴ画像群、及び負荷時検査の直前に追加撮影されたＸ線ＣＴ画像である。
【００４３】
図４に示すように、第１の実施形態に係る画像処理装置３０は、操作者から画像処理要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、画像処理要求を受け付けない場合（ステップＳ１０１否定）、画像処理装置３０は、待機状態となる。
【００４４】
一方、画像処理要求を受け付けた場合（ステップＳ１０１肯定）、取得部３３は、負荷時検査の直前に撮影されたＸ線ＣＴ画像からＢＬ３及びＢＬ４を取得する（ステップＳ１０２）。
【００４５】
そして、補正部３４は、取得部３３により取得されたＢＬ３及びＢＬ４を用いて、第２のＸ線ＣＴ画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する（ステップＳ１０３）。すなわち、補正部３４は、ＢＬ３及びＢＬ４を用いて、第２のＸ線ＣＴ画像群の中で予備撮影にて撮影されたＸ線ＣＴ画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する。
【００４６】
その後、灌流画像生成部３５は、補正部３４により補正された第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて心筋灌流データを算出することで、負荷時検査における心筋灌流画像を生成し（ステップＳ１０４）、処理を終了する。なお、灌流画像生成部３５は、ステップＳ１０４の処理とともに、安静時検査における心筋灌流データを算出することで、安静時検査における心筋灌流画像を生成する。
【００４７】
上述してきたように、第１の実施形態では、取得部３３は、造影剤が投与された被検体の心臓を含む第１の医用画像群を撮影する第１の造影検査（安静時検査）の後に、造影剤が再度投与された被検体の心臓を含む第２の医用画像群を撮影する第２の造影検査（負荷時検査）を行なって心筋灌流データを生成する際に、当該第２の造影検査時に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前の心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。具体的には、取得部３３は、第２の造影検査の撮影前に撮影されたＸ線ＣＴ画像に描出された心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。
【００４８】
そして、補正部３４は、取得部３３により取得された各画素値を用いて、第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する。そして、灌流画像生成部３５は、補正された第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて、第２の造影検査における被検体の心筋灌流データを算出する。
【００４９】
すなわち、第１の実施形態によれば、第１の造影検査にて投与された造影剤が完全に排泄される前に再度造影剤を投与して第２の造影検査を行なっても、動脈血及び心筋組織に残存している造影剤の濃度を取得することで、第２の造影検査における心筋灌流データに誤差が含まれてしまうことを回避することができる。従って、第１の実施形態によれば、心筋の灌流動態の検査を精度よく、かつ、効率的に行なうことが可能となる。
【００５０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る画像処理装置３０は、図１を用いて説明した第１の実施形態に係る画像処理装置３０と同様に構成されるが、取得部３３の処理対象となる医用画像が第１の実施形態と異なる。図５は、第２の実施形態に係る取得部を説明するための図である。
【００５１】
第２の実施形態に係る取得部３３は、第２の造影検査である負荷時検査の開始直後に撮影された医用画像に描出された心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。例えば、第２の実施形態に係る取得部３３は、図５に示すように、負荷時検査直後の時点「Ｂ」で予備撮影されたＸ線ＣＴ画像からＢＬ３及びＢＬ４を取得する。すなわち、図５に示す時点「Ｂ」で撮影されたＸ線ＣＴ画像は、負荷時検査に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前に撮影されたＸ線ＣＴ画像である。従って、第２の実施形態に係る取得部３３は、図５に示す時点「Ｂ」で撮影されたＸ線ＣＴ画像からＢＬ３及びＢＬ４を取得することが可能である。
【００５２】
第２の実施形態では、ＢＬ３及びＢＬ４の取得対象となるＸ線ＣＴ画像が、低線量のＸ線を照射して撮影された画像であることから、ＢＬ３及びＢＬ４それぞれを取得するためのＲＯＩを複数設定し、当該設定した複数のＲＯＩから取得されたＣＴ値の平均値を算出することで、より正確なＢＬ３及びＢＬ４を取得することが望ましい。
【００５３】
なお、第２の実施形態に係る補正部３４、灌流画像生成部３５及び表示制御部３６の処理は、第１の実施形態で説明した処理と同じであるので説明を省略する。
【００５４】
次に、図６を用いて、第２の実施形態に係る画像処理装置３０の処理について説明する。図６は、第２の実施形態に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。なお、図６では、画像処理装置３０が、画像処理対象となる画像群を医用画像データベース２０から読み込んだ後の処理について説明する。ここで、本実施形態における画像処理対象となる画像群は、安静時検査の予備撮影及び本撮影にて撮影された第１のＸ線ＣＴ画像群、負荷時検査の予備撮影及び本撮影にて撮影された第２のＸ線ＣＴ画像群である。
【００５５】
図６に示すように、第２の実施形態に係る画像処理装置３０は、操作者から画像処理要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ここで、画像処理要求を受け付けない場合（ステップＳ２０１否定）、画像処理装置３０は、待機状態となる。
【００５６】
一方、画像処理要求を受け付けた場合（ステップＳ２０１肯定）、取得部３３は、負荷時検査の直後に予備撮影されたＸ線ＣＴ画像からＢＬ３及びＢＬ４を取得する（ステップＳ２０２）。
【００５７】
そして、補正部３４は、取得部３３により取得されたＢＬ３及びＢＬ４を用いて、第２のＸ線ＣＴ画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する（ステップＳ２０３）。すなわち、補正部３４は、ＢＬ３及びＢＬ４を用いて、第２のＸ線ＣＴ画像群の中で予備撮影にて撮影されたＸ線ＣＴ画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する。
【００５８】
その後、灌流画像生成部３５は、補正部３４により補正された第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて心筋灌流データを算出することで、負荷時検査における心筋灌流画像を生成し（ステップＳ２０４）、処理を終了する。なお、灌流画像生成部３５は、ステップＳ２０４の処理とともに、安静時検査における心筋灌流データを算出することで、安静時検査における心筋灌流画像を生成する。
【００５９】
上述してきたように、第２の実施形態では、取得部３３は、第２の造影検査である負荷時検査の開始直後に撮影された医用画像に描出された心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。すなわち、第１の実施形態では、ＢＬ３及びＢＬ４を取得するために追加撮影が行なわれることが必要となる。追加撮影を行なうことは、被検体に対するＸ線被曝量の増大に繋がる。しかし、第２の実施形態では、検査時に撮影された画像からＢＬ３及びＢＬ４を取得することができる。従って、第２の実施形態によれば、Ｘ線被曝量を増大させることなく、心筋の灌流動態の検査を精度よく、かつ、効率的に行なうことが可能となる。
【００６０】
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る画像処理装置３０は、図１を用いて説明した第１及び第２の実施形態に係る画像処理装置３０と同様に構成されるが、取得部３３の処理が第１及び第２の実施形態と異なる。
【００６１】
すなわち、第３の実施形態に係る取得部３３は、造影剤で染影されていない動脈血の画素値及び第２の造影検査（負荷時検査）時に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前の動脈血の画素値を取得する。そして、第３の実施形態に係る取得部３３は、取得した２つの画素値に基づいて、第２の造影検査（負荷時検査）時に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前の心筋組織の画素値を推定する。
【００６２】
例えば、取得部３３は、安静時検査の開始前に撮影されたＸ線ＣＴ画像、又は、安静時検査時の予備撮影直後に撮影されたＸ線ＣＴ画像からＢＬ１を取得する。また、取得部３３は、第１の実施形態で説明したＸ線ＣＴ画像、又は、第２の実施形態で説明したＸ線ＣＴ画像からＢＬ３を取得する。そして、取得部３３は、ＢＬ１及びＢＬ３に基づいて、ＢＬ４を推定する。図７は、第３の実施形態に係る取得部を説明するための図である。
【００６３】
具体的には、第３の実施形態に係る取得部３３は、図７に示すように、動脈血から心筋組織に流入する造影剤の割合（K1）と、心筋組織から動脈血に流入する造影剤の割合（k2）との比率及び上記の２つのＣＴ値（ＢＬ１及びＢＬ３）に基づいて、ＢＬ４を推定する。
【００６４】
以下、ＢＬ４の推定法について数式を用いて説明する。心筋組織におけるＣＴ値の時間変化率「dCmyo(t)/dt」は、「K1」、「k2」、「Ca(t)」及び「Cmyo(t)」により、以下の式（１）により示される。
【００６５】
【数１】
【００６６】
式（１）は、心筋組織のＣＴ値の時間変化率が、動脈血から心筋組織への造影剤の流入「K1×Ca(t)」から、心筋組織から動脈血への造影剤の流出「k2×Cmyo(t)」を差し引いた値となることを示している。すなわち、式（１）によれば、一定量の造影剤が注入されると「Cmyo(t)」が増加することで「dCmyo(t)/dt」がプラスとなり、造影剤注入が終わると「dCmyo(t)/dt」が「０」となり、その後、「Cmyo(t)」が減少することで「dCmyo(t)/dt」がマイナスとなることを示している。また、式（１）は、「dCmyo(t)/dt」がマイナスとなった後、時間経過とともに「０」に近づくことを示している。
【００６７】
ここで、第２の造影検査（負荷時検査）の開始直前（図２に示す時点「Ａ」）や、第２の造影検査（負荷時検査）の開始直後（図５に示す時点「Ｂ」）では、「dCmyo(t)/dt」は、マイナスであるが、略「０」となる。すなわち、以下に示す式（２）が成り立つ。
【００６８】
【数２】
【００６９】
すなわち、時点「Ａ」や時点「Ｂ」では、「K1×Ca(t)」と「k2×Cmyo(t)」とが略等しいと見なすことができる。
【００７０】
また、「Ca(t)」と「Cmyo(t)」との比率は、「K1」と「k2」との比率となり、「K1」を「k2」で除した値は、実測データから、略一定値（例えば、「０．３２３」となることが知られている。すなわち、以下に示す式（３）が成り立つ。
【００７１】
【数３】
【００７２】
ここで、上述したように「ＢＬ１＝ＢＬ２」が成り立つ。また、負荷時検査開始の直前、又は、直後における「Ca(t)」は、「ＢＬ３」から「ＢＬ１」を差し引いた値である。また、負荷時検査開始の直前、又は、直後における「Cmyo(t)」は、「ＢＬ４」から「ＢＬ２」を差し引いた値である。これらの条件及び式（３）の条件を式（２）に代入すると、以下の式（４）が求められる。
【００７３】
【数４】
【００７４】
すなわち、ＢＬ１及びＢＬ３を取得することで、式（４）からＢＬ４を推定することができる。従って、第３の実施形態に係る取得部３３は、ＢＬ１及びＢＬ３を取得し、取得したＢＬ１及びＢＬ３を式（４）に代入することで、ＢＬ４を推定する。
【００７５】
なお、式（４）にて用いられる「K1」と「k2」との比率は、実測データにより随時修正することが可能である。
【００７６】
そして、補正部３４は、取得部３３により取得されたＢＬ３及び取得部３３により取得されたＢＬ４を用いて補正処理を行なう。
【００７７】
なお、第３の実施形態に係る灌流画像生成部３５及び表示制御部３６の処理は、第１の実施形態で説明した処理と同じであるので説明を省略する。
【００７８】
次に、図８を用いて、第３の実施形態に係る画像処理装置３０の処理について説明する。図８は、第３の実施形態に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。なお、図８では、画像処理装置３０が、画像処理対象となる画像群を医用画像データベース２０から読み込んだ後の処理について説明する。ここで、本実施形態における画像処理対象となる画像群は、例えば、安静時検査の予備撮影及び本撮影にて撮影された第１のＸ線ＣＴ画像群、負荷時検査の予備撮影及び本撮影にて撮影された第２のＸ線ＣＴ画像群である。
【００７９】
図８に示すように、第３の実施形態に係る画像処理装置３０は、操作者から画像処理要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ３０１）。ここで、画像処理要求を受け付けない場合（ステップＳ３０１否定）、画像処理装置３０は、待機状態となる。
【００８０】
一方、画像処理要求を受け付けた場合（ステップＳ３０１肯定）、取得部３３は、安静時検査の直後に予備撮影されたＸ線ＣＴ画像及び負荷時検査の直後に予備撮影されたＸ線ＣＴ画像からＢＬ１及びＢＬ３を取得する（ステップＳ３０２）。
【００８１】
そして、取得部３３は、ＢＬ１及びＢＬ３から式（４）を用いて、ＢＬ４を推定する（ステップＳ３０３）。
【００８２】
その後、補正部３４は、ＢＬ３及びＢＬ４を用いて、第２のＸ線ＣＴ画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する（ステップＳ３０４）。すなわち、補正部３４は、ＢＬ３及びＢＬ４を用いて、第２のＸ線ＣＴ画像群の中で予備撮影にて撮影されたＸ線ＣＴ画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する。
【００８３】
そして、灌流画像生成部３５は、補正部３４により補正された第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて心筋灌流データを算出し、負荷時検査における心筋灌流画像を生成し（ステップＳ３０５）、処理を終了する。なお、灌流画像生成部３５は、ステップＳ３０５の処理とともに、安静時検査における心筋灌流データを算出し、安静時検査における心筋灌流画像を生成する。
【００８４】
上述してきたように、第３の実施形態では、取得部３３は、造影剤で染影されていない動脈血の画素値及び第２の造影検査（負荷時検査）時に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前の動脈血の画素値を取得する。そして、取得部３３は、取得した２つの画素値に基づいて、第２の造影検査（負荷時検査）時に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前の心筋組織の画素値（ＢＬ４）を推定する。具体的には、取得部３３は、動脈血から心筋組織に流入する造影剤の割合（K1）と、心筋組織から動脈血に流入する造影剤の割合（k2）との比率及び上記の２つの画素値（ＣＴ値：ＢＬ１及びＢＬ３）に基づいて、ＢＬ４を推定する。
【００８５】
すなわち、造影剤による染影度は、心筋組織に比べ動脈血の方が高いことからノイズ、アーチファクトの影響を受けやすいので、医用画像から取得された心筋組織の画素値は、精度が悪い場合がある。しかし、第３の実施形態では、第２の造影検査（負荷時検査）時に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前の心筋組織の画素値を、測定精度の高い動脈血の画素値のみから正確に推定することができる。従って、第３の実施形態によれば、心筋の灌流動態の検査をさらに精度よく行なうことが可能となる。
【００８６】
なお、上記した第１〜第３の実施形態では、Ｘ線ＣＴ画像の撮影が予備撮影及び本撮影によって行なわれ、予備撮影にて撮影されたＸ線画像群から心筋灌流データが算出される場合について説明した。しかし、上記した第１〜第３の実施形態は、Ｘ線検出素子が体軸方向に沿って多列（例えば、３２０列）に配列されたＸ線検出器を用いたコンベンショナルスキャンにより心臓全体を含むＸ線ＣＴ画像（ボリュームデータ）が時系列に沿って複数再構成されるダイナミック撮影においても適用可能である。すなわち、上記した第１〜第３の実施形態は、一定量の造影剤が心臓に到達されるまでに撮影されたボリュームデータ群から心筋灌流データが算出される場合においても適用可能である。
【００８７】
また、上記した第１〜第３の実施形態では、画像処理の対象となる医用画像がＸ線ＣＴ画像である場合について説明した。しかし、上記した第１〜第３の実施形態にて画像処理の対象となる医用画像は、Ｘ線画像やＭＲＩ画像である場合であってもよい。
【００８８】
また、上記した第１〜第３の実施形態で説明した画像処理は、画像処理対象となる医用画像を撮影した医用画像診断装置内で実行される場合であってもよい。すなわち、上記した第１〜第３の実施形態は、医用画像診断装置１０内に画像処理装置３０が組み込まれる場合であってもよい。
【００８９】
なお、本実施形態で説明した画像処理方法は、あらかじめ用意された画像処理プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。この画像処理プログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、この画像処理プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。
【００９０】
上述したように、第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態によれば、心筋の灌流動態の検査を精度よく、かつ、効率的に行なうことが可能となる。
【００９１】
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。
【符号の説明】
【００９２】
１０ 医用画像診断装置
２０ 医用画像データベース
３０ 画像処理装置
３１ 入力部
３２ 表示部
３３ 取得部
３４ 補正部
３５ 灌流画像生成部
３６ 表示制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像処理装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、心筋の毛細血管における血液の灌流（Perfusion）を評価するために、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置やＸ線診断装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などにより造影撮影された医用画像を用いて、心筋の灌流動態を定量的に表すデータ（心筋灌流データ）を算出することが行なわれている。また、かかる心筋灌流データを心臓組織上にマッピングしたマップ画像を心筋灌流画像として生成することも行なわれている。
【０００３】
一般的には、心筋の灌流動態を評価する際、安静時検査と負荷時検査との検査を２回行なう検査法が行なわれている。まず、安静時検査においては、安静状態にある被検体に造影剤が注入された後、例えば、Ｘ線ＣＴ画像の撮影が行なわれる。ここで、Ｘ線ＣＴ画像の撮影では、予備撮影及び本撮影が行なわれる。予備撮影は、一定量の造影剤が心臓に到達したか否かを判定するために行なわれる撮影であり、本撮影よりも低線量のＸ線が照射されることで、関心領域（ＲＯＩ：Region Of Interest）を含むＸ線ＣＴ画像がＸ線ＣＴ装置により時系列に沿って順次再構成される。そして、Ｘ線ＣＴ装置は、予備撮影により再構成されたＸ線ＣＴ画像の関心領域における画素値（ＣＴ値、単位［ＨＵ］）が所定の閾値以上となった場合、一定量の造影剤が心臓に到達したと判定する。そして、Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線量を上げて、例えば、ヘリカルスキャンにより心臓全体をスキャンすることで、心臓全体が含まれるボリュームデータを再構成するための本撮影を実行する。そして、予備撮影時に撮影された安静時における時系列に沿った複数のＸ線ＣＴ画像から、安静時の心筋灌流データが算出される。
【０００４】
その後、負荷時検査においては、例えば、運動負荷や薬剤負荷が施された被検体に再度造影剤が注入された後、Ｘ線ＣＴ画像の撮影が行なわれる。そして、予備撮影時に撮影された負荷時における時系列に沿った複数のＸ線ＣＴ画像から、負荷時の心筋灌流データが算出される。そして、医師は、安静時の心筋灌流データと負荷時の心筋灌流データとを比較することで、被検体の心筋における疾患の有無や、疾患の程度の診断を行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２５１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記した従来の検査法では、造影剤が２回投与されることとなる。ここで、例えば、安静時検査と負荷時検査とを１時間程度の間隔をあけて実施すれば、安静時検査で注入した造影剤は排泄され、負荷時検査もほぼ安静時検査と同じ状態で検査することができる。しかし、現実には、安静時検査で注入した造影剤が排泄されるまで注射針を挿入した状態で待機させることは、被検体に対する負担がかかり、かつ、検査効率が悪くなってしまう。
【０００７】
このため、医療現場では、安静時検査が終了したら、なるべく早く負荷時検査を行うことが要求される。しかし、Ｘ線ＣＴ画像などから心筋灌流データを算出する方法は、検査前に被検体の心臓に造影剤が入っていないことを前提としている。したがって、安静時検査終了後、ただちに負荷時検査を行なうと、安静時検査で注入した造影剤が排泄されずに心筋や血液に残存することとなり、負荷時の心筋灌流データに誤差が含まれることとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の画像処理装置は、取得部と、補正部と、算出部とを備える。取得部は、造影剤が投与された被検体の心臓を含む第１の医用画像群を撮影する第１の造影検査の後に、造影剤が再度投与された被検体の心臓を含む第２の医用画像群を撮影する第２の造影検査を行なって前記被検体の心筋組織における血流の灌流動態を示す心筋灌流データを生成する際に、当該第２の造影検査時に投与された造影剤が前記被検体の心臓に到達する前の心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。補正部は、前記取得部により取得された各画素値を用いて、前記第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する。算出部は、前記補正部により補正された前記第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて、前記第２の造影検査における前記被検体の心筋灌流データを算出する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る画像処理装置の構成を説明するための図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る取得部を説明するための図である。
【図３】図３は、取得部の処理に用いられるＲＯＩの一例を説明するための図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る取得部を説明するための図である。
【図６】図６は、第２の実施形態に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７は、第３の実施形態に係る取得部を説明するための図である。
【図８】図８は、第３の実施形態に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、画像処理装置の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態に係る画像処理装置は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置やＸ線診断装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などの医用画像診断装置により造影撮影された医用画像を用いて、心筋組織の灌流動態を定量的に表すデータ（心筋灌流データ）を算出する装置である。心筋灌流データとしては、「ＣＢＰ」、「ＣＢＶ」、「ＭＴＴ」などが挙げられる。なお、「ＣＢＰ」とは、毛細血管内の単位体積および単位時間当たりの血流量のことであり、「ＣＢＶ」とは、毛細血管内の単位体積当たりの血流量のことであり、「ＭＴＴ」とは、毛細血管の血液平均通過時間のことである。
【００１１】
例えば、本実施形態に係る画像処理装置は、造影剤（非イオン性ヨード造影剤など）を投与した被検体の心臓を予備撮影において時系列に沿って撮影されたＸ線ＣＴ画像におけるＣＴ値（画素値）の経時的濃度変化に基づいて、心筋灌流データを算出する。また、本実施形態に係る画像処理装置は、心筋灌流データを心臓組織上にマッピングしたマップ画像を心筋灌流画像として生成する。
【００１２】
ここで、一般的には、心筋の灌流動態を評価する際、第１の造影検査である安静時検査と第２の造影検査である負荷時検査との検査を２回行なう検査法が行なわれる。まず、安静時検査においては、安静状態にある被検体に造影剤が注入された後、医用画像の撮影が行なわれる。そして、安静時における時系列に沿った複数の医用画像（第１の医用画像群）から、安静時の心筋灌流データが算出される。例えば、第１の医用画像群である第１のＸ線ＣＴ画像群の中で予備撮影時に撮影された時系列に沿った複数のＸ線ＣＴ画像から、安静時の心筋灌流データが算出される。
【００１３】
その後、負荷時検査においては、例えば、運動負荷や薬剤負荷が施された被検体に再度造影剤が注入された後、医用画像の撮影が行なわれる。そして、負荷時における時系列に沿った複数の医用画像（第２の医用画像群）から、負荷時の心筋灌流データが算出される。例えば、第２の医用画像群である第２のＸ線ＣＴ画像群の中で予備撮影時に撮影された負荷時における時系列に沿った複数のＸ線ＣＴ画像から、安静時の心筋灌流データが算出される。
【００１４】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る画像処理装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係る画像処理装置の構成を説明するための図である。
【００１５】
図１に示すように、第１の実施形態に係る画像処理装置３０は、医用画像データベース２０に接続され、また、医用画像データベース２０は、医用画像診断装置１０と接続される。
【００１６】
医用画像診断装置１０は、Ｘ線ＣＴ装置や、Ｘ線診断装置、ＭＲＩ装置などの医用画像診断装置である。医用画像データベース２０は、各種の医用画像のデータを管理するシステムであるＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）のデータベースや、医用画像が添付された電子カルテを管理する電子カルテシステムのデータベースなどである。
【００１７】
なお、以下では、医用画像診断装置１０であるＸ線ＣＴ装置が安静時検査と負荷時検査との２回にわたりＸ線ＣＴ画像の予備撮影及び本撮影を行なう場合について説明する。そして、以下では、医用画像診断装置１０であるＸ線ＣＴ装置により撮影されたＸ線ＣＴ画像群が医用画像データベース２０に格納され、第１の実施形態に係る画像処理装置３０が医用画像データベース２０から医用画像診断装置１０であるＸ線ＣＴ装置により撮影されたＸ線ＣＴ画像群を読み出して、安静時の心筋灌流データ及び負荷時の心筋灌流データを算出する場合について説明する。
【００１８】
図１に示すように、第１の実施形態に係る画像処理装置３０は、入力部３１と、表示部３２と、取得部３３と、補正部３４と、灌流画像生成部３５と、表示制御部３６とを有する。
【００１９】
入力部３１は、マウス、キーボードなどを有し、画像処理装置３０の操作者からの各種設定要求を受け付ける。例えば、入力部３１は、画像処理対象となるＸ線ＣＴ画像群の指定を操作者から受け付ける。これにより、画像処理装置３０は、操作者が指定したＸ線ＣＴ画像群を医用画像データベース２０から取得する。ここで、画像処理対象となるＸ線ＣＴ画像は、安静時の心筋灌流データ及び負荷時の心筋灌流データを算出するために医用画像診断装置１０であるＸ線ＣＴ装置により撮影された画像群である。
【００２０】
表示部３２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイなどのモニタを有する。表示部３２は、入力部３１を介して操作者からコマンドを受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、画像処理対象となるＸ線ＣＴ画像や後述する灌流画像生成部３５により生成された心筋灌流画像を表示したりする。
【００２１】
灌流画像生成部３５は、心筋灌流データを算出し、算出した心筋灌流データをマッピングした心筋灌流画像を生成する。表示制御部３６は、表示部３２におけるＧＵＩ表示や画像表示を制御する。
【００２２】
ここで、安静時検査と、負荷時検査とを行なう場合、造影剤が２回投与されることとなる。例えば、安静時検査と負荷時検査とを１時間程度の間隔をあけて実施すれば、安静時検査で注入した造影剤は排泄され、負荷時検査もほぼ安静時検査と同じ状態で検査することができる。しかし、現実には、安静時検査で注入した造影剤が排泄されるまで注射針を挿入した状態で待機させることは、被検体に対する負担がかかり、かつ、検査効率が悪くなってしまう。このため、医療現場では、安静時検査が終了したら、なるべく早く負荷時検査を行うことが要求される。しかし、心筋灌流データを算出する方法は、検査前に被検体の心臓に造影剤が入っていないことを前提としている。したがって、安静時検査終了後、ただちに負荷時検査を行なうと、安静時検査で注入した造影剤が排泄されずに心筋や血液に残存することとなり、負荷時の心筋灌流データに誤差が含まれることとなる。
【００２３】
そこで、第１の実施形態に係る画像処理装置３０は、心筋の灌流動態の検査を精度よく、かつ、効率的に行なうために、図１に示す取得部３３及び補正部３４を有する。
【００２４】
取得部３３は、造影剤が投与された被検体の心臓を含む第１の医用画像群を撮影する安静時検査の後に、造影剤が再度投与された被検体の心臓を含む第２の医用画像群を撮影する負荷時検査を行なって心筋灌流データを生成する際に、当該負荷時検査時に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前の心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。
【００２５】
例えば、取得部３３は、第１のＸ線ＣＴ画像群を撮影する安静時検査の後に、第２のＸ線ＣＴ画像群を撮影する負荷時検査を行なって心筋灌流データを生成する際に、負荷時検査に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前に撮影されたＸ線ＣＴ画像に描出された心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。
【００２６】
以下、取得部３３が実行する処理について、図２を用いて説明する。図２は、第１の実施形態に係る取得部を説明するための図である。図２に示す一例では、Ｘ線ＣＴ装置により安静時検査及び負荷時検査におけるＸ線ＣＴ画像の撮影が行なわれた場合の動脈血（Arterial blood）及び心筋組織（Myocardium）の経時的濃度変化を安静時検査及び負荷時検査のワークフローとともに示している。
【００２７】
例えば、医用画像診断装置１０であるＸ線ＣＴ装置は、安静時検査にて、造影剤がボーラス投与された被検体の心臓を含む「第１のＸ線ＣＴ画像群」を時系列に沿って撮影する。ここで、Ｘ線ＣＴ装置による撮影では、図２に示すように、予備撮影及び本撮影が行なわれる。予備撮影は、一定量の造影剤が心臓に到達したか否かを判定するために行なわれる撮影であり、本撮影よりも低線量のＸ線が照射されることで、関心領域（ＲＯＩ：Region Of Interest）を含むＸ線ＣＴ画像がＸ線ＣＴ装置により時系列に沿って順次再構成される。そして、Ｘ線ＣＴ装置は、予備撮影により再構成されたＸ線ＣＴ画像の関心領域における画素値（ＣＴ値、単位［ＨＵ］）が所定の閾値以上となった場合、一定量の造影剤が心臓に到達したと判定する。そして、Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線量を上げて、例えば、ヘリカルスキャンにより心臓全体をスキャンすることで、心臓全体が含まれるボリュームデータを再構成するための本撮影を実行する。
【００２８】
その後、被検体は、薬剤負荷により心臓に負荷が与えられる。例えば、被検体は、アデノシンが投与されることで、心臓に負荷が与えられる。ここで、負荷薬剤の効力が発揮するためには、例えば、１０分程度の時間が必要とされる。
【００２９】
そして、検査時間を短縮するために、図２に示すように、安静時検査の約１０分後、負荷時検査が開始され、医用画像診断装置１０であるＸ線ＣＴ装置は、「第２のＸ線ＣＴ画像群」を時系列に添って撮影する。なお、医用画像診断装置１０であるＸ線ＣＴ装置は、負荷時検査においても、安静時検査と同様に、図２に示すように、予備撮影及び本撮影を行なう。
【００３０】
ここで、図２に示すように、「Ca(t)」を動脈血の造影剤濃度を示すＣＴ値とし、「Cmyo(t)」を心筋組織の造影剤濃度を示すＣＴ値とする。すなわち、安静時検査の「Ca(t)」は、図２に示すように、Ｘ線ＣＴ画像上の動脈血のＣＴ値から、動脈血そのもののＣＴ値（ＢＬ１）を除いたものである。また、安静時検査の「Cmyo(t)」は、図２に示すように、Ｘ線ＣＴ画像上の心筋組織のＣＴ値から、心筋組織そのもののＣＴ値（ＢＬ２）を除いたものである。なお、心筋組織は、血液に富み、Ｘ線吸収から見ると動脈血と等価と見なすことができる。すなわち、図２に示すように、「ＢＬ１＝ＢＬ２」となる。
【００３１】
安静時検査の「Ca(t)」は、図２に示すように、時系列に沿って上昇した後、プラトーに達して減少し、その後、略一定の値となる。また、安静時検査の「Cmyo(t)」は、図２に示すように、「Ca(t)」より緩やかに上昇した後、プラトーに達して減少し、その後、略一定の値となる。ここで、安静時検査と負荷時検査との間が約１０分である場合、負荷時検査の開始時には、安静時検査で注入した造影剤が排泄されずに心筋組織や動脈血に残存することとなる。ただし、「Ca(t)」及び「Cmyo(t)」の値は、上述したように、略定常状態となっている。
【００３２】
すなわち、負荷時検査の「Ca(t)」は、図２に示すように、Ｘ線ＣＴ画像上の動脈血のＣＴ値から、「動脈血そのもののＣＴ値（ＢＬ１）と動脈血に残存した造影剤に由来するＣＴ値との和」である「ＢＬ３」を除いたものとなる。また、負荷時検査の「Cmyo(t)」は、図２に示すように、Ｘ線ＣＴ画像上の心筋組織のＣＴ値から、「心筋組織そのもののＣＴ値（ＢＬ１）と心筋組織に残存した造影剤に由来するＣＴ値との和」である「ＢＬ４」を除いたものとなる。
【００３３】
換言すれば、「ＢＬ３」及び「ＢＬ４」それぞれは、負荷時検査に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前に撮影されたＸ線ＣＴ画像に描出された心筋組織及び動脈血のＣＴ値である。このため、第１の実施形態では、医用画像診断装置１０であるＸ線ＣＴ装置により、第２の造影検査（負荷時検査）の撮影前にＸ線ＣＴ画像が追加撮影される。すなわち、図２に示すように、負荷時検査の撮影前の「時点Ａ」にて、Ｘ線ＣＴ画像の追加撮影が行なわれる。
【００３４】
「時点Ａ」の追加撮影により撮影されたＸ線ＣＴ画像は、安静時検査の予備撮影及び本撮影にて撮影された第１のＸ線ＣＴ画像群と、負荷時検査の予備撮影及び本撮影にて撮影された第２のＸ線ＣＴ画像群とともに、医用画像データベース２０に格納される。そして、第１の実施形態に係る取得部３３は、負荷時検査の撮影前に撮影されたＸ線ＣＴ画像に描出された心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。
【００３５】
まず、表示制御部３６は、「時点Ａ」の追加撮影により撮影されたＸ線ＣＴ画像を読み出し、表示部３２に表示させる。そして、操作者は、入力部３１を介して、ＢＬ３取得用ＲＯＩと、ＢＬ４取得用ＲＯＩとをＸ線ＣＴ画像上に設定する。そして、取得部３３は、「時点Ａ」の追加撮影により撮影されたＸ線ＣＴ画像に設定されたＢＬ３取得用ＲＯＩからＢＬ３を取得する。また、取得部３３は、「時点Ａ」の追加撮影により撮影されたＸ線ＣＴ画像に設定されたＢＬ４取得用ＲＯＩからＢＬ４を取得する。図３は、取得部の処理に用いられるＲＯＩの一例を説明するための図である。
【００３６】
例えば、取得部３３は、図３に示すように、左心室内腔に設定されたＢＬ３取得用ＲＯＩからＢＬ３を取得する。また、取得部３３は、図３に示すように、左心室心筋に設定されたＢＬ４取得用ＲＯＩからＢＬ４を取得する。なお、第１の実施形態で追加撮影されるＸ線ＣＴ画像は、本撮影と同程度の線量のＸ線を照射することで撮影された画像であっても、予備撮影と同様に低線量のＸ線を照射することで撮影された画像であってもよい。ただし、ＢＬ３及びＢＬ４の取得対象となるＸ線ＣＴ画像が低線量のＸ線を照射して撮影された画像である場合、ＢＬ３及びＢＬ４それぞれを取得するためのＲＯＩを複数設定し、当該設定した複数のＲＯＩから取得されたＣＴ値の平均値を算出することで、より正確なＢＬ３及びＢＬ４を取得することが望ましい。
【００３７】
図１に戻って、補正部３４は、取得部３３により取得された各画素値を用いて、第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する。すなわち、第１の実施形態に係る補正部３４は、取得部３３により取得されたＢＬ３及びＢＬ４を用いて、第２のＸ線ＣＴ画像群の中で予備撮影にて撮影されたＸ線ＣＴ画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する。例えば、補正部３４は、図２に示す第２のＸ線ＣＴ画像群の中で予備撮影にて撮影されたＸ線ＣＴ画像群における動脈血のＣＴ値からＢＬ３を差し引くことで、負荷時検査の「Ca(t)」を算出する。また、補正部３４は、図２に示す第２のＸ線ＣＴ画像群の中で予備撮影にて撮影されたＸ線ＣＴ画像群における心筋組織のＣＴ値からＢＬ４を差し引くことで、負荷時検査の「Cmyo(t)」を算出する。
【００３８】
そして、灌流画像生成部３５は、補正部３４により補正された第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて、第２の造影検査における被検体の心筋灌流データを算出する。そして、灌流画像生成部３５は、第２の造影検査における被検体の心筋灌流画像を生成する。
【００３９】
例えば、灌流画像生成部３５は、補正部３４により算出された第２のＸ線ＣＴ画像群における「Ca(t)」及び「Cmyo(t)」を用いて、負荷時検査における被検体の心筋灌流データを算出する。そして、灌流画像生成部３５は、負荷時検査における被検体の心筋灌流データから負荷時検査における心筋灌流画像を生成する。
【００４０】
なお、灌流画像生成部３５は、安静時検査前に撮影されたＸ線ＣＴ画像や、安静時検査時の予備撮影直後に撮影されたＸ線ＣＴ画像から取得されるＢＬ１及びＢＬ２を用いて、安静時検査における被検体の心筋灌流データを算出し、負荷時検査における被検体の心筋灌流画像を生成する。また、灌流画像生成部３５は、「Cmyo(t)」を「Ca(t)」で除した値（Cmyo(t)/Ca(t)）であるＡＤ（Attenuation density ratio）の推定曲線（ＡＤＣ）を用いて心筋灌流データを算出するが、ＡＤＣに対して平滑化フィルター処理を施した後に、心筋灌流データを算出してもよい。
【００４１】
そして、表示制御部３６は、灌流画像生成部３５により生成された安静時検査及び負荷時検査における心筋灌流画像を表示部３２に表示させる。
【００４２】
次に、図４を用いて、第１の実施形態に係る画像処理装置３０の処理について説明する。図４は、第１の実施形態に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。なお、図４では、画像処理装置３０が、画像処理対象となる画像群を医用画像データベース２０から読み込んだ後の処理について説明する。ここで、本実施形態における画像処理対象となる画像群は、安静時検査の予備撮影及び本撮影にて撮影された第１のＸ線ＣＴ画像群、負荷時検査の予備撮影及び本撮影にて撮影された第２のＸ線ＣＴ画像群、及び負荷時検査の直前に追加撮影されたＸ線ＣＴ画像である。
【００４３】
図４に示すように、第１の実施形態に係る画像処理装置３０は、操作者から画像処理要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、画像処理要求を受け付けない場合（ステップＳ１０１否定）、画像処理装置３０は、待機状態となる。
【００４４】
一方、画像処理要求を受け付けた場合（ステップＳ１０１肯定）、取得部３３は、負荷時検査の直前に撮影されたＸ線ＣＴ画像からＢＬ３及びＢＬ４を取得する（ステップＳ１０２）。
【００４５】
そして、補正部３４は、取得部３３により取得されたＢＬ３及びＢＬ４を用いて、第２のＸ線ＣＴ画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する（ステップＳ１０３）。すなわち、補正部３４は、ＢＬ３及びＢＬ４を用いて、第２のＸ線ＣＴ画像群の中で予備撮影にて撮影されたＸ線ＣＴ画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する。
【００４６】
その後、灌流画像生成部３５は、補正部３４により補正された第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて心筋灌流データを算出することで、負荷時検査における心筋灌流画像を生成し（ステップＳ１０４）、処理を終了する。なお、灌流画像生成部３５は、ステップＳ１０４の処理とともに、安静時検査における心筋灌流データを算出することで、安静時検査における心筋灌流画像を生成する。
【００４７】
上述してきたように、第１の実施形態では、取得部３３は、造影剤が投与された被検体の心臓を含む第１の医用画像群を撮影する第１の造影検査（安静時検査）の後に、造影剤が再度投与された被検体の心臓を含む第２の医用画像群を撮影する第２の造影検査（負荷時検査）を行なって心筋灌流データを生成する際に、当該第２の造影検査時に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前の心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。具体的には、取得部３３は、第２の造影検査の撮影前に撮影されたＸ線ＣＴ画像に描出された心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。
【００４８】
そして、補正部３４は、取得部３３により取得された各画素値を用いて、第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する。そして、灌流画像生成部３５は、補正された第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて、第２の造影検査における被検体の心筋灌流データを算出する。
【００４９】
すなわち、第１の実施形態によれば、第１の造影検査にて投与された造影剤が完全に排泄される前に再度造影剤を投与して第２の造影検査を行なっても、動脈血及び心筋組織に残存している造影剤の濃度を取得することで、第２の造影検査における心筋灌流データに誤差が含まれてしまうことを回避することができる。従って、第１の実施形態によれば、心筋の灌流動態の検査を精度よく、かつ、効率的に行なうことが可能となる。
【００５０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る画像処理装置３０は、図１を用いて説明した第１の実施形態に係る画像処理装置３０と同様に構成されるが、取得部３３の処理対象となる医用画像が第１の実施形態と異なる。図５は、第２の実施形態に係る取得部を説明するための図である。
【００５１】
第２の実施形態に係る取得部３３は、第２の造影検査である負荷時検査の開始直後に撮影された医用画像に描出された心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。例えば、第２の実施形態に係る取得部３３は、図５に示すように、負荷時検査直後の時点「Ｂ」で予備撮影されたＸ線ＣＴ画像からＢＬ３及びＢＬ４を取得する。すなわち、図５に示す時点「Ｂ」で撮影されたＸ線ＣＴ画像は、負荷時検査に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前に撮影されたＸ線ＣＴ画像である。従って、第２の実施形態に係る取得部３３は、図５に示す時点「Ｂ」で撮影されたＸ線ＣＴ画像からＢＬ３及びＢＬ４を取得することが可能である。
【００５２】
第２の実施形態では、ＢＬ３及びＢＬ４の取得対象となるＸ線ＣＴ画像が、低線量のＸ線を照射して撮影された画像であることから、ＢＬ３及びＢＬ４それぞれを取得するためのＲＯＩを複数設定し、当該設定した複数のＲＯＩから取得されたＣＴ値の平均値を算出することで、より正確なＢＬ３及びＢＬ４を取得することが望ましい。
【００５３】
なお、第２の実施形態に係る補正部３４、灌流画像生成部３５及び表示制御部３６の処理は、第１の実施形態で説明した処理と同じであるので説明を省略する。
【００５４】
次に、図６を用いて、第２の実施形態に係る画像処理装置３０の処理について説明する。図６は、第２の実施形態に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。なお、図６では、画像処理装置３０が、画像処理対象となる画像群を医用画像データベース２０から読み込んだ後の処理について説明する。ここで、本実施形態における画像処理対象となる画像群は、安静時検査の予備撮影及び本撮影にて撮影された第１のＸ線ＣＴ画像群、負荷時検査の予備撮影及び本撮影にて撮影された第２のＸ線ＣＴ画像群である。
【００５５】
図６に示すように、第２の実施形態に係る画像処理装置３０は、操作者から画像処理要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ここで、画像処理要求を受け付けない場合（ステップＳ２０１否定）、画像処理装置３０は、待機状態となる。
【００５６】
一方、画像処理要求を受け付けた場合（ステップＳ２０１肯定）、取得部３３は、負荷時検査の直後に予備撮影されたＸ線ＣＴ画像からＢＬ３及びＢＬ４を取得する（ステップＳ２０２）。
【００５７】
そして、補正部３４は、取得部３３により取得されたＢＬ３及びＢＬ４を用いて、第２のＸ線ＣＴ画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する（ステップＳ２０３）。すなわち、補正部３４は、ＢＬ３及びＢＬ４を用いて、第２のＸ線ＣＴ画像群の中で予備撮影にて撮影されたＸ線ＣＴ画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する。
【００５８】
その後、灌流画像生成部３５は、補正部３４により補正された第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて心筋灌流データを算出することで、負荷時検査における心筋灌流画像を生成し（ステップＳ２０４）、処理を終了する。なお、灌流画像生成部３５は、ステップＳ２０４の処理とともに、安静時検査における心筋灌流データを算出することで、安静時検査における心筋灌流画像を生成する。
【００５９】
上述してきたように、第２の実施形態では、取得部３３は、第２の造影検査である負荷時検査の開始直後に撮影された医用画像に描出された心筋組織及び動脈血の画素値を取得する。すなわち、第１の実施形態では、ＢＬ３及びＢＬ４を取得するために追加撮影が行なわれることが必要となる。追加撮影を行なうことは、被検体に対するＸ線被曝量の増大に繋がる。しかし、第２の実施形態では、検査時に撮影された画像からＢＬ３及びＢＬ４を取得することができる。従って、第２の実施形態によれば、Ｘ線被曝量を増大させることなく、心筋の灌流動態の検査を精度よく、かつ、効率的に行なうことが可能となる。
【００６０】
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る画像処理装置３０は、図１を用いて説明した第１及び第２の実施形態に係る画像処理装置３０と同様に構成されるが、取得部３３の処理が第１及び第２の実施形態と異なる。
【００６１】
すなわち、第３の実施形態に係る取得部３３は、造影剤で染影されていない動脈血の画素値及び第２の造影検査（負荷時検査）時に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前の動脈血の画素値を取得する。そして、第３の実施形態に係る取得部３３は、取得した２つの画素値に基づいて、第２の造影検査（負荷時検査）時に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前の心筋組織の画素値を推定する。
【００６２】
例えば、取得部３３は、安静時検査の開始前に撮影されたＸ線ＣＴ画像、又は、安静時検査時の予備撮影直後に撮影されたＸ線ＣＴ画像からＢＬ１を取得する。また、取得部３３は、第１の実施形態で説明したＸ線ＣＴ画像、又は、第２の実施形態で説明したＸ線ＣＴ画像からＢＬ３を取得する。そして、取得部３３は、ＢＬ１及びＢＬ３に基づいて、ＢＬ４を推定する。図７は、第３の実施形態に係る取得部を説明するための図である。
【００６３】
具体的には、第３の実施形態に係る取得部３３は、図７に示すように、動脈血から心筋組織に流入する造影剤の割合（K1）と、心筋組織から動脈血に流入する造影剤の割合（k2）との比率及び上記の２つのＣＴ値（ＢＬ１及びＢＬ３）に基づいて、ＢＬ４を推定する。
【００６４】
以下、ＢＬ４の推定法について数式を用いて説明する。心筋組織におけるＣＴ値の時間変化率「dCmyo(t)/dt」は、「K1」、「k2」、「Ca(t)」及び「Cmyo(t)」により、以下の式（１）により示される。
【００６５】
【数１】
【００６６】
式（１）は、心筋組織のＣＴ値の時間変化率が、動脈血から心筋組織への造影剤の流入「K1×Ca(t)」から、心筋組織から動脈血への造影剤の流出「k2×Cmyo(t)」を差し引いた値となることを示している。すなわち、式（１）によれば、一定量の造影剤が注入されると「Cmyo(t)」が増加することで「dCmyo(t)/dt」がプラスとなり、造影剤注入が終わると「dCmyo(t)/dt」が「０」となり、その後、「Cmyo(t)」が減少することで「dCmyo(t)/dt」がマイナスとなることを示している。また、式（１）は、「dCmyo(t)/dt」がマイナスとなった後、時間経過とともに「０」に近づくことを示している。
【００６７】
ここで、第２の造影検査（負荷時検査）の開始直前（図２に示す時点「Ａ」）や、第２の造影検査（負荷時検査）の開始直後（図５に示す時点「Ｂ」）では、「dCmyo(t)/dt」は、マイナスであるが、略「０」となる。すなわち、以下に示す式（２）が成り立つ。
【００６８】
【数２】
【００６９】
すなわち、時点「Ａ」や時点「Ｂ」では、「K1×Ca(t)」と「k2×Cmyo(t)」とが略等しいと見なすことができる。
【００７０】
また、「Ca(t)」と「Cmyo(t)」との比率は、「K1」と「k2」との比率となり、「K1」を「k2」で除した値は、実測データから、略一定値（例えば、「０．３２３」となることが知られている。すなわち、以下に示す式（３）が成り立つ。
【００７１】
【数３】
【００７２】
ここで、上述したように「ＢＬ１＝ＢＬ２」が成り立つ。また、負荷時検査開始の直前、又は、直後における「Ca(t)」は、「ＢＬ３」から「ＢＬ１」を差し引いた値である。また、負荷時検査開始の直前、又は、直後における「Cmyo(t)」は、「ＢＬ４」から「ＢＬ２」を差し引いた値である。これらの条件及び式（３）の条件を式（２）に代入すると、以下の式（４）が求められる。
【００７３】
【数４】
【００７４】
すなわち、ＢＬ１及びＢＬ３を取得することで、式（４）からＢＬ４を推定することができる。従って、第３の実施形態に係る取得部３３は、ＢＬ１及びＢＬ３を取得し、取得したＢＬ１及びＢＬ３を式（４）に代入することで、ＢＬ４を推定する。
【００７５】
なお、式（４）にて用いられる「K1」と「k2」との比率は、実測データにより随時修正することが可能である。
【００７６】
そして、補正部３４は、取得部３３により取得されたＢＬ３及び取得部３３により取得されたＢＬ４を用いて補正処理を行なう。
【００７７】
なお、第３の実施形態に係る灌流画像生成部３５及び表示制御部３６の処理は、第１の実施形態で説明した処理と同じであるので説明を省略する。
【００７８】
次に、図８を用いて、第３の実施形態に係る画像処理装置３０の処理について説明する。図８は、第３の実施形態に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。なお、図８では、画像処理装置３０が、画像処理対象となる画像群を医用画像データベース２０から読み込んだ後の処理について説明する。ここで、本実施形態における画像処理対象となる画像群は、例えば、安静時検査の予備撮影及び本撮影にて撮影された第１のＸ線ＣＴ画像群、負荷時検査の予備撮影及び本撮影にて撮影された第２のＸ線ＣＴ画像群である。
【００７９】
図８に示すように、第３の実施形態に係る画像処理装置３０は、操作者から画像処理要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ３０１）。ここで、画像処理要求を受け付けない場合（ステップＳ３０１否定）、画像処理装置３０は、待機状態となる。
【００８０】
一方、画像処理要求を受け付けた場合（ステップＳ３０１肯定）、取得部３３は、安静時検査の直後に予備撮影されたＸ線ＣＴ画像及び負荷時検査の直後に予備撮影されたＸ線ＣＴ画像からＢＬ１及びＢＬ３を取得する（ステップＳ３０２）。
【００８１】
そして、取得部３３は、ＢＬ１及びＢＬ３から式（４）を用いて、ＢＬ４を推定する（ステップＳ３０３）。
【００８２】
その後、補正部３４は、ＢＬ３及びＢＬ４を用いて、第２のＸ線ＣＴ画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する（ステップＳ３０４）。すなわち、補正部３４は、ＢＬ３及びＢＬ４を用いて、第２のＸ線ＣＴ画像群の中で予備撮影にて撮影されたＸ線ＣＴ画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する。
【００８３】
そして、灌流画像生成部３５は、補正部３４により補正された第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて心筋灌流データを算出し、負荷時検査における心筋灌流画像を生成し（ステップＳ３０５）、処理を終了する。なお、灌流画像生成部３５は、ステップＳ３０５の処理とともに、安静時検査における心筋灌流データを算出し、安静時検査における心筋灌流画像を生成する。
【００８４】
上述してきたように、第３の実施形態では、取得部３３は、造影剤で染影されていない動脈血の画素値及び第２の造影検査（負荷時検査）時に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前の動脈血の画素値を取得する。そして、取得部３３は、取得した２つの画素値に基づいて、第２の造影検査（負荷時検査）時に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前の心筋組織の画素値（ＢＬ４）を推定する。具体的には、取得部３３は、動脈血から心筋組織に流入する造影剤の割合（K1）と、心筋組織から動脈血に流入する造影剤の割合（k2）との比率及び上記の２つの画素値（ＣＴ値：ＢＬ１及びＢＬ３）に基づいて、ＢＬ４を推定する。
【００８５】
すなわち、造影剤による染影度は、心筋組織に比べ動脈血の方が高いことからノイズ、アーチファクトの影響を受けやすいので、医用画像から取得された心筋組織の画素値は、精度が悪い場合がある。しかし、第３の実施形態では、第２の造影検査（負荷時検査）時に投与された造影剤が被検体の心臓に到達する前の心筋組織の画素値を、測定精度の高い動脈血の画素値のみから正確に推定することができる。従って、第３の実施形態によれば、心筋の灌流動態の検査をさらに精度よく行なうことが可能となる。
【００８６】
なお、上記した第１〜第３の実施形態では、Ｘ線ＣＴ画像の撮影が予備撮影及び本撮影によって行なわれ、予備撮影にて撮影されたＸ線画像群から心筋灌流データが算出される場合について説明した。しかし、上記した第１〜第３の実施形態は、Ｘ線検出素子が体軸方向に沿って多列（例えば、３２０列）に配列されたＸ線検出器を用いたコンベンショナルスキャンにより心臓全体を含むＸ線ＣＴ画像（ボリュームデータ）が時系列に沿って複数再構成されるダイナミック撮影においても適用可能である。すなわち、上記した第１〜第３の実施形態は、一定量の造影剤が心臓に到達されるまでに撮影されたボリュームデータ群から心筋灌流データが算出される場合においても適用可能である。
【００８７】
また、上記した第１〜第３の実施形態では、画像処理の対象となる医用画像がＸ線ＣＴ画像である場合について説明した。しかし、上記した第１〜第３の実施形態にて画像処理の対象となる医用画像は、Ｘ線画像やＭＲＩ画像である場合であってもよい。
【００８８】
また、上記した第１〜第３の実施形態で説明した画像処理は、画像処理対象となる医用画像を撮影した医用画像診断装置内で実行される場合であってもよい。すなわち、上記した第１〜第３の実施形態は、医用画像診断装置１０内に画像処理装置３０が組み込まれる場合であってもよい。
【００８９】
なお、本実施形態で説明した画像処理方法は、あらかじめ用意された画像処理プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。この画像処理プログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、この画像処理プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。
【００９０】
上述したように、第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態によれば、心筋の灌流動態の検査を精度よく、かつ、効率的に行なうことが可能となる。
【００９１】
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。
【符号の説明】
【００９２】
１０ 医用画像診断装置
２０ 医用画像データベース
３０ 画像処理装置
３１ 入力部
３２ 表示部
３３ 取得部
３４ 補正部
３５ 灌流画像生成部
３６ 表示制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造影剤が投与された被検体の心臓を含む第１の医用画像群を撮影する第１の造影検査の後に、造影剤が再度投与された被検体の心臓を含む第２の医用画像群を撮影する第２の造影検査を行なって前記被検体の心筋組織における血流の灌流動態を示す心筋灌流データを生成する際に、当該第２の造影検査時に投与された造影剤が前記被検体の心臓に到達する前の心筋組織及び動脈血の画素値を取得する取得部と、
前記取得部により取得された各画素値を用いて、前記第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する補正部と、
前記補正部により補正された前記第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて、前記第２の造影検査における前記被検体の心筋灌流データを算出する算出部と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記取得部は、前記第２の造影検査の撮影前に撮影された医用画像に描出された心筋組織及び動脈血の画素値を取得することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記取得部は、前記第２の造影検査の開始直後に撮影された医用画像に描出された心筋組織及び動脈血の画素値を取得することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記取得部は、造影剤で染影されていない動脈血の画素値及び前記第２の造影検査時に投与された造影剤が前記被検体の心臓に到達する前の動脈血の画素値を取得し、当該取得した２つの画素値に基づいて、前記第２の造影検査時に投与された造影剤が前記被検体の心臓に到達する前の心筋組織の画素値を推定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記取得部は、動脈血から心筋組織に流入する造影剤の割合と心筋組織から動脈血に流入する造影剤の割合との比率及び前記２つの画素値に基づいて、前記第２の造影検査時に投与された造影剤が前記被検体の心臓に到達する前の心筋組織の画素値を推定することを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
造影剤が投与された被検体の心臓を含む第１の医用画像群を撮影する第１の造影検査の後に、造影剤が再度投与された被検体の心臓を含む第２の医用画像群を撮影する第２の造影検査を行なって前記被検体の心筋組織における血流の灌流動態を示す心筋灌流データを生成する際に、当該第２の造影検査時に投与された造影剤が前記被検体の心臓に到達する前の心筋組織及び動脈血の画素値を取得する取得手順と、
前記取得手順により取得された各画素値を用いて、前記第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する補正手順と、
前記補正手順により補正された前記第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて、前記第２の造影検査における前記被検体の心筋灌流データを算出する算出手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項１】
造影剤が投与された被検体の心臓を含む第１の医用画像群を撮影する第１の造影検査の後に、造影剤が再度投与された被検体の心臓を含む第２の医用画像群を撮影する第２の造影検査を行なって前記被検体の心筋組織における血流の灌流動態を示す心筋灌流データを生成する際に、当該第２の造影検査時に投与された造影剤が前記被検体の心臓に到達する前の心筋組織及び動脈血の画素値を取得する取得部と、
前記取得部により取得された各画素値を用いて、前記第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する補正部と、
前記補正部により補正された前記第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて、前記第２の造影検査における前記被検体の心筋灌流データを算出する算出部と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記取得部は、前記第２の造影検査の撮影前に撮影された医用画像に描出された心筋組織及び動脈血の画素値を取得することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記取得部は、前記第２の造影検査の開始直後に撮影された医用画像に描出された心筋組織及び動脈血の画素値を取得することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記取得部は、造影剤で染影されていない動脈血の画素値及び前記第２の造影検査時に投与された造影剤が前記被検体の心臓に到達する前の動脈血の画素値を取得し、当該取得した２つの画素値に基づいて、前記第２の造影検査時に投与された造影剤が前記被検体の心臓に到達する前の心筋組織の画素値を推定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記取得部は、動脈血から心筋組織に流入する造影剤の割合と心筋組織から動脈血に流入する造影剤の割合との比率及び前記２つの画素値に基づいて、前記第２の造影検査時に投与された造影剤が前記被検体の心臓に到達する前の心筋組織の画素値を推定することを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
造影剤が投与された被検体の心臓を含む第１の医用画像群を撮影する第１の造影検査の後に、造影剤が再度投与された被検体の心臓を含む第２の医用画像群を撮影する第２の造影検査を行なって前記被検体の心筋組織における血流の灌流動態を示す心筋灌流データを生成する際に、当該第２の造影検査時に投与された造影剤が前記被検体の心臓に到達する前の心筋組織及び動脈血の画素値を取得する取得手順と、
前記取得手順により取得された各画素値を用いて、前記第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を補正する補正手順と、
前記補正手順により補正された前記第２の医用画像群における動脈血及び心筋組織の造影剤濃度を用いて、前記第２の造影検査における前記被検体の心筋灌流データを算出する算出手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−９０８８３（Ｐ２０１２−９０８８３Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４２４６８（Ｐ２０１０−２４２４６８）
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００１２５３８１）学校法人藤田学園 (19)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００１２５３８１）学校法人藤田学園 (19)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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