画像処理装置及び狭窄状態解析プログラム
【課題】狭窄状態の画像診断の精度や効率の向上の実現。
【解決手段】処理データ記憶部１０は、複数の時相に関する複数のボリュームデータセットを記憶する。血管抽出部１２は、複数のボリュームデータセットのそれぞれから血管領域を抽出する。狭窄指標値算出部１６は、抽出された血管領域の芯線に略直交する複数の断面のそれぞれについて、血管領域の形状に基づいて狭窄度合を示す指標値を算出する。狭窄状態解析部１８は、算出された指標値を時系列解析する。表示制御部２０は、時系列解析の解析結果を表示部２２に表示する。
【解決手段】処理データ記憶部１０は、複数の時相に関する複数のボリュームデータセットを記憶する。血管抽出部１２は、複数のボリュームデータセットのそれぞれから血管領域を抽出する。狭窄指標値算出部１６は、抽出された血管領域の芯線に略直交する複数の断面のそれぞれについて、血管領域の形状に基づいて狭窄度合を示す指標値を算出する。狭窄状態解析部１８は、算出された指標値を時系列解析する。表示制御部２０は、時系列解析の解析結果を表示部２２に表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管の狭窄率を評価するための画像処理装置及び狭窄状態解析プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓には、それを取り囲むように冠状に走行する冠動脈がある。この冠動脈が狭窄する要因として、恒常的な狭窄と一時的な狭窄が考えられる。恒常的な狭窄の代表的な要因は、血管内部に付着したソフトプラークである。また一時的な狭窄の代表的な要因は、心収縮期に冠動脈を圧迫することによる動脈内の異常血流と心筋虚血とを引き起こす心筋架橋である。
【０００３】
近年の医療画像収集技術の発達により、画像診断装置により収集された時系列データから心臓運動の周期性を利用し異なる周期に関するデータを組み合わせることで、擬似的に心臓の一周期のデータを作成することが可能になった。また、血管の狭窄率を算出する技術として、特許文献１が開示されている。しかし、複数時相に渡る狭窄状態をユーザに分かりやすい形で提示する表示方法は、存在しない。また、ユーザが期待する時相や血管断面位置の画像を簡便に提示する表示方法も存在しない。そのため、医用画像収集技術の発達度合に比して、狭窄状態の画像診断の精度や効率が向上していない。
【特許文献１】特開２００７―２８３３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、狭窄状態の画像診断の精度や効率の向上を実現させる画像処理装置と狭窄率解析プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１局面に係る画像処理装置は、複数の時相に関する複数のボリュームデータセットを記憶する記憶部と、前記複数のボリュームデータセットのそれぞれから血管領域を抽出する抽出部と、前記抽出された血管領域の芯線に略直交する複数の断面のそれぞれについて、前記血管領域の形状に基づいて狭窄度合を示す指標値を算出する算出部と、前記算出された指標値を時系列解析する解析部と、前記時系列解析の解析結果を表示する表示部と、を具備する。
【０００６】
本発明の第２局面に係る狭窄状態解析プログラムは、コンピュータに、複数の時相に関する複数のボリュームデータセットのそれぞれから血管領域を抽出する機能と、前記抽出された血管領域の芯線に略直交する複数の断面のそれぞれについて、前記血管領域の形状に基づいて血管性状を表す指標値を算出する機能と、前記算出された指標値を時系列解析する機能と、前記時系列解析の解析結果を表示する機能と、を実現させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、狭窄状態の画像診断の精度や効率の向上を実現させる画像処理装置と狭窄状態解析プログラムを提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係わる画像表示装置と狭窄状態解析プログラムとを説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施形態に係わる画像処理装置１の構成を示す図である。図１に示すように画像処理装置１は、処理データ記憶部１０、血管抽出部１２、同一血管対応付け部１４、狭窄指標値算出部１６、狭窄指標値解析部１８、表示制御部２０、表示部２２、操作部２４、プログラム記憶部、及びシステム制御部２８を備える。画像処理装置１は、典型的には、画像処理のためのコンピュータである。
【００１０】
処理データ記憶部１０は、マルチスライス型のＸ線コンピュータ断層撮影装置により発生された複数の時相に関する複数のボリュームデータセットを記憶する。記憶されている複数時相のボリュームデータセットのそれぞれは、冠動脈に狭窄の存在が疑われる被検体の心臓に関する。これら複数時相のボリュームデータセットは、被検体の心臓の少なくとも１心拍を再現する時系列データである。
【００１１】
血管抽出部１２は、閾値処理等により複数時相のボリュームデータセットから複数時相の血管領域をそれぞれ抽出する。抽出される血管領域は、どの部位の血管に関するものでも本実施形態は適用可能である。しかし、以下の説明を具体的に行なうため、抽出される血管領域は、本実施形態に特有な効果が特に現れやすい冠動脈に関するものとする。
【００１２】
同一血管対応付け部１４は、抽出された複数時相の冠動脈領域の間で解剖学的に同一な部分同士を対応付ける。
【００１３】
狭窄指標値算出部１６は、各冠動脈領域に設定された複数の直交断面（血管芯線に直交する断面）のそれぞれについて狭窄度合を示す指標値（以下、狭窄指標値と呼ぶことにする）を算出する。これにより、各時相（各ボリュームデータセット）について、冠動脈領域上の位置に応じて変化する狭窄指標値を示すグラフ（以下、狭窄指標値グラフと呼ぶことにする）が算出される。狭窄指標値は、直行断面上の血管領域の形状に基づいて算出される。狭窄指標値は、直交断面上の血管領域の血管径や断面積、狭窄率等である。
【００１４】
狭窄指標値解析部１８は、算出された狭窄指標値を時系列解析する。具体的には、狭窄指標値解析部１８は、狭窄断面特定部１８１と狭窄マップ生成部１８２とを備える。狭窄部位特定部１８１は、複数の狭窄指標値の中から臨床的に特徴のある値を有する狭窄指標値を特定し、特定した狭窄指標値が算出された直行断面の断面位置と時相とを特定する。この臨床的に特徴のある値の範囲は、狭窄指標値の種類に応じて異なる。この範囲内にある狭窄指標値が算出された直交断面の断面位置が狭窄部位の位置である。狭窄マップ生成部１８２は、特定された狭窄部位の位置と時相とを２次元平面上にマッピングして、狭窄指標値のマップ（以下、狭窄マップと呼ぶことにする）を生成する。生成される狭窄マップは、狭窄部位が発生された時相と断面位置とを示す。
【００１５】
表示制御部２０は、時系列解析の結果を表示部２２に表示する。具体的には、表示制御部２０は、狭窄マップを表示部２２に表示する。表示部２２としては、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等の表示デバイスが適宜利用可能である。
【００１６】
操作部２４は、操作者からの各種指令や情報入力を受け付ける。操作部２４としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスが適宜利用可能である。
【００１７】
プログラム記憶部２６は、後述する狭窄状態解析処理のための狭窄状態解析プログラムを記憶する。
【００１８】
システム制御部２８は、処理データ記憶部１０に記憶されている狭窄状態解析プログラムを読み出してメモリ上に展開し画像処理装置１の各部を制御することによって、本実施形態に特有な狭窄状態解析処理を実行する。
【００１９】
図２は、システム制御部２８の制御のもとに行なわれる狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図である。
【００２０】
ユーザにより操作部２４を介して狭窄状態解析処理の開始指示がなされることを契機としてシステム制御部２８は、当該処理を開始する。まず、システム制御部２８は、処理データ記憶部１０から複数時相のボリュームデータセットを読み出す（ステップＳＡ１）。読み出された複数時相のボリュームデータセットは、システム制御部２８により血管抽出部１２に供給される。
【００２１】
複数時相のボリュームデータセットを供給し終えるとシステム制御部２８は、血管抽出部１２に冠動脈の抽出処理を行なわせる。抽出処理において血管抽出部１２は、複数時相のボリュームデータセットから複数時相の冠動脈領域をそれぞれ抽出する。具体的には、まず血管抽出部１２は、ボリュームデータセットに含まれる心臓領域の形状に基づいて冠動脈領域の基部を自動的に特定する。そして血管抽出部１２は、特定された基部を始点として、冠動脈探索エンジンを用いて、基部に連結する冠動脈領域を自動的に抽出する。この抽出処理は、ステップＳＡ１で読み出された全てのボリュームデータセットについて行なわれる。従って、抽出処理により、複数時相の冠動脈領域が抽出される。抽出された冠動脈領域のデータは、システム制御部２８により同一血管対応付け部１４に供給される。
【００２２】
冠動脈領域が抽出されるとシステム制御部２８は、同一血管対応付け部１４に冠動脈領域の同一部位の対応付け処理を行なわせる。対応付け処理において同一血管対応付け部１４は、抽出された複数時相の冠動脈領域の間で解剖学的に同一な部位同士を対応付ける（ステップＳＡ３）。具体的には、同一血管対応付け部１４は、複数時相の冠動脈領域のそれぞれに含まれる解剖学的な複数の特徴点を特定する。次に同一血管対応付け部１４は、複数時相の冠動脈領域のそれぞれについて、特定された複数の特徴点に基づいて冠動脈ツリーのデータを生成する。そして同一血管対応付け部１４は、生成された複数時相の冠動脈ツリーを用いて複数時相の冠動脈領域に含まれる解剖学的に同一な部位を対応付ける。
【００２３】
図３は、冠動脈領域の構造の一例を示す図である。図３に示すように、冠動脈領域ＣＡは、大動脈側の端点である始点（基部）ｓ１、冠動脈領域ＣＡ上の他の端点である複数の終点ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４、及び２方向に分かれる地点である複数の分岐点ｎ１，ｎ２，ｎ３等の解剖学的な複数の特徴点を有する。特徴点の特定処理において同一血管対応付け部１４は、始点ｓ１、終点ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４、及び分岐点ｎ１，ｎ２，ｎ３等の特徴点を特定する。より詳細には、同一血管対応付け部１４は、自動的又はユーザにより操作部２４を介して指定された始点ｓ１から冠動脈領域ＣＡをトレースし、分岐点ｎ１，ｎ２，ｎ３と終点ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４とを特定する。特徴点が特定されると、冠動脈ツリーのデータが生成される。
【００２４】
図４は、図３の冠動脈領域に関する冠動脈ツリーの一例を示す図である。図４に示すように、冠動脈ツリーは、冠動脈経路情報と特徴点座標情報とから構成される。冠動脈経路情報は、始点から複数の分岐点を経由して各終点に至るまでの冠動脈領域の経路を示す。冠動脈経路は、始点から各終点まで冠動脈領域をトレースすることにより特定される。図４では、経路１：始点ｓ１→分岐点ｎ１→分岐点ｎ２→終点ｅ１、経路２：始点ｓ１→分岐点ｎ１→分岐点ｎ２→分岐点ｎ３→終点ｅ２、経路３：始点ｓ１→分岐点ｎ１→分岐点ｎ２→分岐点ｎ３→終点ｅ３、及び経路４：始点ｓ１→分岐点ｎ１→終点ｅ４の４つの経路が示されている。特徴点座標情報は、始点ｓ１、終点ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４、及び分岐点ｎ１，ｎ２，ｎ３の座標を示す。冠動脈ツリーのデータが生成されると、冠動脈領域の同一部分、すなわち同一経路の対応付けが行なわれる。
【００２５】
図５は、対応付け処理を説明するための図である。図５に示すように、対応付け処理は、例えば、処理対象となる時相（ｔ１）の冠動脈ツリー（以下、基準ツリーと呼ぶことにする）とその１つ後の時相（ｔ１＋Δｔ）の冠動脈ツリー（以下、比較ツリーと呼ぶことにする）とを用いて行なわれる。まず、基準ツリーを構成する複数の冠動脈経路のうちの１つと比較ツリーを構成する全ての冠動脈経路との一致度がそれぞれ算出される。算出された全ての一致度のうちの最小一致度を有する基準ツリーの冠動脈経路と比較ツリーの冠動脈経路とが解剖学的に同一であるとして、この冠動脈経路同士を対応付ける。このようにして、基準ツリーの全ての冠動脈経路について対応付けが行なわれる。なお、この対応付け処理は、全てのボリュームデータセットについて行なわれる。
【００２６】
一致度の具体的な算出方法を基準ツリーの冠動脈経路１を例に挙げて具体的に示す。まず、基準ツリーの冠動脈経路１の始点と比較ツリーの冠動脈経路１の始点との距離、基準ツリーの冠動脈経路１の終点と比較ツリーの冠動脈経路１の終点との距離、基準ツリーの冠動脈経路１の分岐点と比較ツリーの冠動脈経路１の分岐点との距離を算出する。ここで「距離」とは、ボリュームデータ内での点間の幾何学的な距離である。それぞれの点間の距離が算出されると、算出された距離の合計値を算出する。同様に、基準ツリーの冠動脈経路１の始点、終点、分岐点と基準ツリーの冠動脈経路２の始点、終点、分岐点とのそれぞれの距離を算出し、距離の合計値を算出する。このようにして基準ツリーの冠動脈経路１と比較ツリーの冠動脈経路２、基準ツリーの冠動脈経路１と比較ツリーの冠動脈経路３、及び基準ツリーの冠動脈経路１と比較ツリーの冠動脈経路４についても同様に始点同士、終点同士、及び分岐点同士の距離を算出し、合計値を算出する。そして複数の合計値から最小値を特定し、特定された最小値を有する冠動脈経路の組み合わせを解剖学的に同一部分であるとみなして対応付ける。
【００２７】
対応付けが行なわれるとシステム制御部２８は、狭窄指標値算出部１６に内腔断面積の算出処理を行なわせる。内腔断面積の算出処理において狭窄指標値算出部１６は、複数時相の冠動脈領域のそれぞれについて複数の直交断面を設定し、設定された複数の直交断面上での冠動脈領域の内腔の面積（内腔断面積）をそれぞれ算出する（ステップＳＡ４）。この内腔断面積の算出方法は、例えば特許文献１に開示されている公知技術であるため説明は省略する。なお、内腔断面積の算出処理は、冠動脈経路ごとに行なわれる。算出された内腔断面積は、その冠動脈経路の識別番号のデータと時相のデータとに関連付けられて処理データ記憶部１０に記憶される。
【００２８】
内腔断面積が算出されるとシステム制御部２８は、狭窄指標値算出部１６に仮想正常血管壁の断面積の算出処理を行なわせる。仮想正常血管壁の断面積の算出処理において狭窄指標値算出部１６は、複数時相の冠動脈領域のそれぞれについて仮想正常血管領域を推定し、推定された仮想正常血管領域の直交断面上の仮想正常血管壁が形成する閉曲線内の面積（仮想正常血管壁の断面積）を算出する（ステップＳＡ５）。この仮想正常血管壁の断面積の算出方法は、例えば特許文献１に開示されている公知技術であるため説明は省略する。なお、仮想正常血管壁の断面積の算出処理は、冠動脈経路ごとに行なわれる。算出された仮想正常血管壁の断面積は、その冠動脈経路の識別番号のデータと時相のデータとに関連付けられて処理データ記憶部１０に記憶される。
【００２９】
仮想正常血管壁の断面積が算出されるとシステム制御部２８は、狭窄指標値算出部１６に狭窄率の算出処理を行なわせる。狭窄率の算出処理において狭窄指標値算出部１６は、ステップＳＡ４で算出された内腔断面積とステップＳＡ５で算出された仮想正常血管壁の断面積とに基づいて狭窄率を算出する（ステップＳＡ６）。狭窄率は、冠動脈領域の各直交断面について算出される。
【００３０】
図６は、冠動脈領域上の位置（直交断面の位置）に応じて変化する狭窄率を示すグラフ（以下、狭窄率グラフを呼ぶことにする）を示す図である。図６に示すように、狭窄率グラフの横軸は断面位置に、縦軸は狭窄率に規定されている。ここで断面位置とは、１つの冠動脈経路上における始点から直交断面までの道のり距離である。狭窄率の算出方法は、例えば特許文献１に開示されているため説明は省略する。算出された狭窄率は、その冠動脈経路の識別番号のデータと時相のデータとに関連付けられて処理データ記憶部１０に記憶される。
【００３１】
狭窄率が算出されるとシステム制御部２８は、狭窄指標値解析部１８に狭窄指標値の時系列解析処理を行なわせる。時系列解析処理において狭窄指標値解析部１８は、ステップＳＡ６で算出された狭窄率を時系列解析して、解析結果を出力する（ステップＳＡ７）。
【００３２】
以下、狭窄指標値解析部１８による狭窄指標値の時系列解析処理について詳細に説明する。時系列解析処理においては、まず狭窄指標値解析部１８の狭窄部位特定部１８１により狭窄部位が特定され、次に狭窄指標値解析部１８の狭窄マップ生成部１８２により狭窄マップのデータが生成される。
【００３３】
図７は、狭窄部位特定部１８による狭窄部位の特定処理を説明するための図であり、複数時相の狭窄率グラフの一例を示す図である。まず、狭窄部位特定部１８１は、記憶部１０から同一の冠動脈経路に関する複数時相（時相Ａ〜時相Ｂ〜時相Ｃ）の狭窄率を読み出す。狭窄率を読み出すと狭窄部位特定部１８１は、冠動脈領域の各直交断面について、その狭窄率が予め設定された所定範囲Ｔｈ内にあるか否かを判定する。狭窄率の所定範囲Ｔｈは、狭窄部位の狭窄率が有すると期待される値の範囲である。例えば時相Ａに関する狭窄率グラフにおいては、断面位置範囲Ｒ１では、狭窄率が所定範囲Ｔｈ内にある。時相Ｂに関する狭窄率グラフにおいては、断面位置範囲Ｒ１だけでなく断面位置範囲Ｒ２においても、狭窄率が所定範囲Ｔｈ内にある。このように、狭窄率が所定範囲Ｔｈ内にあると判定された場合、その狭窄率が算出された直交断面の位置（例えば範囲Ｒ１やＲ２内の断面位置）が狭窄部位の位置として特定される。同様にして狭窄部位特定部１８１は、全時相の全冠動脈経路について狭窄部位の位置と時相とを特定する。特定された狭窄部位の位置のデータは、時相のデータに関連付けられて処理データ記憶部１０に記憶される。また、狭窄部位の位置のデータと時相のデータとは、システム制御部２８により狭窄マップ生成部１８２に供給される。なお、所定範囲Ｔｈは、経験的に導かれる範囲であり、自動的又はユーザにより操作部２４を介して任意に設定可能である。
【００３４】
狭窄マップ生成部１８２は、同一の冠動脈経路に関する狭窄部位の位置と時相とに基づいて狭窄マップのデータを生成する。図８は、狭窄マップ生成部１８２により生成される狭窄マップＩ１の一例を示す図である。なお図８の時相Ａ，Ｂ，Ｃと図７の時相Ａ，Ｂ，Ｃとは、それぞれ一致しているものとする。狭窄マップＩ１は、縦軸が直交断面の断面位置に、横軸が時相に規定されている２次元平面である。狭窄マップ生成部１８２は、時系列に沿って、狭窄部位特定部１８１により特定された狭窄部位の位置を狭窄マップ上にマッピングする。
【００３５】
以下、時相Ａを具体例に挙げて狭窄マップの生成手順について説明する。まず時相Ａに対応する狭窄マップＩ１上のピクセル列（縦軸に平行）が特定される。次に特定されたピクセル列のうち、狭窄部位の位置に対応する狭窄マップＩ１上のピクセルが特定される。特定されたピクセルには、画素値“１”が割り付けられる。一方、ピクセル列うち、狭窄部位の位置に対応しないピクセルには、画素値“０”が割り付けられる。画素値“１”が割り付けられたピクセルと画素値“０”が割り付けられたピクセルとは、表示制御部２０により画面上異なる色で表示される。この画素値の割付処理が全ての時相について行なわれることにより、狭窄マップＩ２が生成される。生成された狭窄率マップのデータは、システム制御部２８により表示制御部２０に供給される。また、狭窄率マップのデータは、冠動脈経路の番号を示すコードに関連付けられて処理データ記憶部１０に記憶される。
【００３６】
狭窄マップのデータが生成されるとシステム制御部２８は、表示制御部２０に表示処理を行なわせる。表示処理において表示制御部２０は、狭窄マップを表示部２２に表示する（ステップＳＡ８）。
【００３７】
狭窄マップは、狭窄が発生している部位と時相とを１つの２次元平面上に表現できる。臨床上知られているように、狭窄には、プラークに由来するものと心筋架橋に由来するものとがある。プラークに由来する狭窄は、図８に示すように、全時相に恒常的に現れる。一方、心筋架橋の由来する狭窄は、図８に示すように、特定の時相（典型的には、収縮期）に離散的に現れる。つまりユーザは、狭窄マップ上で全ての時相に亘って狭窄マークが示されている部位の狭窄をプラークに由来するものであると診断できる。またユーザは、狭窄マップ上で特定の時相のみに狭窄マークが示されている部位の狭窄を心筋架橋に由来するものであると診断できる。このように、一枚の狭窄マップを観察することでユーザは、狭窄部位の時間変化を知ることができる。
【００３８】
ステップＳＡ８において狭窄マップが表示されるとシステム制御部２８は、狭窄状態解析処理を終了する。
【００３９】
かくして本実施形態に係わる画像処理装置及び狭窄状態解析プログラムは、狭窄状態の画像診断の精度や効率の向上を実現する。
【００４０】
上記実施形態において狭窄率は、内腔断面積と仮想正常血管壁の断面積とに基づいて算出されるとした。しかしながら本実施形態は、これに限定する必要はない。例えば、狭窄率は、内腔の血管径と仮想正常血管の血管径とに基づいて算出されるとしてもよい。
【００４１】
また、上記実施形態において狭窄部位は、狭窄率に基づいて特定されるとした。しかしながら本実施形態は、これに限定する必要はない。例えば、狭窄部位は、ステップＳＡ４において算出された内腔断面積に基づいて特定されるとしてもよい。また、上述の内腔の血管径に基づいて特定されてもよい。
【００４２】
また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
【００４３】
（変形例１）
本実施形態においては、狭窄率は、内腔断面積と仮想正常血管壁の断面積とに基づいて算出されるとした。しかしながらこれに限定する必要はない。変形例１における画像処理装置は、狭窄率を内腔断面積と血管外壁の断面積とに基づいて算出する。以下、変形例１に係わる画像処理装置について説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００４４】
図９は、本実施形態の変形例１に係わる狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図である。図９に示すように、変形例１に係わる狭窄状態解析処理のステップＳＡ１からステップＳＡ４までは、本実施形態に係わる狭窄状態解析処理（図２）のステップＳＡ１からステップＳＡ４までと同様であるため説明は省略する。
【００４５】
ステップＳＡ４において内腔断面積が算出されるとシステム制御部２８は、狭窄指標値算出部１６に血管外壁の断面積の算出処理を行なわせる。血管外壁の断面積の算出処理において狭窄指標値算出部１６は、冠動脈領域に設定された複数の直交断面上のそれぞれについて、直交断面上における冠動脈領域の血管外壁内の面積（血管外壁断面積）をそれぞれ算出する（ステップＳＢ５）。この血管外壁は、狭窄指標値算出部１６により、既知の技術を用いて特定される。特定された血管外壁断面積は、直交断面上で閉曲面を形成する。この血管外壁が形成する閉曲面内の面積が、血管外壁断面積として算出される。なお、血管外壁断面積の算出処理は、冠動脈経路ごとに行なわれる。算出された血管外壁断面積は、その冠動脈経路の識別番号のデータと時相のデータとに関連付けられて処理データ記憶部１０に記憶される。
【００４６】
血管外壁の断面積が算出されるとシステム制御部２８は、狭窄指標値算出部１６に狭窄指標値の算出処理を行なわせる。狭窄率の算出処理において狭窄指標値算出部１６は、ステップＳＡ４において算出された内腔断面積とステップＳＢ５において算出された血管外壁断面積とに基づいて狭窄率（いわゆる、動脈インデックス）を算出する（ステップＳＢ６）。
【００４７】
ステップＳＢ６以後の処理は、図２のステップＳＡ７からステップＳＡ８までと同一なので説明は省略する。
【００４８】
かくして本実施形態の変形例１に係わる画像処理装置１及び狭窄状態解析プログラムは、狭窄状態の画像診断の精度や効率の向上を実現する。
【００４９】
（変形例２）
本実施形態に係わる画像処理装置１と狭窄状態解析プログラムとは、狭窄マップのみを表示した。本実施形態の変形例２に係わる画像処理装置２と狭窄状態解析プログラムとは、狭窄マップだけでなく狭窄部位を含む表示画像を表示する。さらに、心拍位相の時相、表示画像の断面位置や時相を示すマークを狭窄マップに重ねて表示することも可能である。
【００５０】
以下、本実施形態の変形例２に係わる画像処理装置２と狭窄状態解析プログラムとを説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００５１】
図１０は、本実施形態の変形例２に係わる画像処理装置２の構成を示す図である。図１０に示すように、画像処理装置２は、処理データ記憶部１０、血管抽出部１２、同一血管対応付け部１４、狭窄指標値算出部１６、狭窄指標値解析部１８、表示制御部２０、表示部２２、操作部２４、プログラム記憶部２６、及びシステム制御部２８に加え、心電図波形記憶部３０、心電時相特定部３２、及び表示画像発生部３４を備える。
【００５２】
心電図波形記憶部３０は、心電計により生成された被検体の心電図波形のデータを記憶する。心電図波形は、典型的には、左心室から発生される電気的興奮を計測して得られたものである。この心電図波形のデータは、心電計から伝送され、又は、磁気ディスクや光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録され、この記録媒体から心電波形記憶部３０に移される。
【００５３】
心電図時相特定部３２は、心電図波形の形状に基づいて特定の心拍位相の時相を特定する。特定される心拍位相としては、例えば、拡張期や収縮期、拡張末期、収縮末期等である。
【００５４】
表示画像発生部３４は、ボリュームデータセットを３次元画像処理して表示画像のデータを発生する。３次元画像処理としては、ＭＰＲ（multi planar reconstruction）処理やＣＰＲ（curved planar reconstruction）処理、ＳＰＲ（streched CPR）処理、ボリュームレンダリング、サーフェスレンダリング、ＭＩＰ（maximum intensity projection）等が挙げられる。なお、表示画像としては、冠動脈領域の直交断面に関するＭＰＲ画像（いわゆるCrosscut画像）が好適である。発生される表示画像の断面位置や断面の向き、時相は、ユーザにより操作部２４を介して任意に設定可能である。
【００５５】
表示制御部２０は、狭窄マップの他に表示画像を並べて表示する。さらに、表示制御部２０は、心電波形を並べて表示することも可能である。また、表示制御部２０は、表示画像の断面位置を示すマーク（以下、断面位置マークと呼ぶことにする）や時相（以下、断面時相マークと呼ぶことにする）を狭窄マップ上に重ねて表示することも可能である。また、表示制御部２０は、特定の心拍位相を示すマークを狭窄マップ上に重ねて表示することも可能である。
【００５６】
図１１は、変形例２に係わる狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図である。図１１に示すように、変形例２に係わる狭窄状態解析処理は、図２のステップＳＡ７以後の処理である。
【００５７】
ステップＳＡ７において狭窄マップが生成されるとシステム制御部２８は、心電図時相特定部３２に収縮末期の特定処理を行なわせる。収縮末期の特定処理において心電図時相特定部３２は、心電図波形記憶部３０に記憶されている心電波形のデータを読み出し、読み出した心電図波形の形状に基づいて収縮末期の時相を特定する（ステップＳＣ８）。例えば、心電波形の形状に基づいてＲ波が特定され、特定されＲ波から一定時間後が収縮末期の時相として特定される。この一定時間というのは、被検体に応じて異なり、隣り合うＲ波の時間間隔に応じて決定される。特定された収縮末期の時相のデータは、システム制御部２８により表示制御部２０に供給される。
【００５８】
収縮末期の時相が特定されるとシステム制御部２８は、心電図時相特定部３２に拡張末期の特定処理を行なわせる。拡張末期の特定処理において心電図時相特定部３２は、心電図波形の形状に基づいて拡張末期の時相を特定する（ステップＳＣ９）。拡張末期も収縮末期と同様の方法で決定される。拡張末期の時相のデータは、システム制御部２８により表示制御部２０に供給される。
【００５９】
拡張末期の時相が特定されるとシステム制御部２８は、表示画像発生部３４に表示画像の発生処理を行なわせる。発生処理において表示画像発生部３４は、狭窄部位の少なくとも一部を含む表示画像のデータをボリュームデータセットから発生する（ステップＳＣ１０）。表示画像の断面位置、断面の向き、及び時相は、ユーザにより操作部２６を介して任意に設定可能である。発生された表示画像のデータは、システム制御部２８により表示制御部２０に供給される。また、表示画像の断面位置のデータと時相のデータとも、システム制御部２８により表示制御部２０に供給される。表示画像の典型的な例としては、狭窄部位に交差する直交断面に関するＭＰＲ画像である。
【００６０】
表示画像のデータが発生されるとシステム制御部２８は、表示制御部２０に表示処理を行なわせる。表示処理において表示制御部２０は、狭窄マップと表示画像とを表示部２２に表示する（ステップＳＣ１１）。さらに、表示制御部２０は、表示画像の断面位置を示す断面位置マークと表示画像の時相を示す時相マークとを狭窄マップ上の対応する位置にそれぞれ重ねて表示する。また、表示制御部２０は、収縮末期を示す収縮末期マークと拡張末期を示すマークとを狭窄マップ上の対応する位置にそれぞれ重ねて表示する。
【００６１】
図１２は、ステップＳＣ１１において表示制御部２０の制御のもとに表示部２２に表示される表示画面の一例を示す図である。図１２に示すように表示画面には、表示画像Ｉ２と狭窄マップＩ３とが並べて表示されている。また、狭窄マップＩ３の下方には、心電図波形Ｉ４が表示されている。狭窄マップＩ３と心電図波形Ｉ４とは、互いの時相が横軸に沿って揃うように配置される。狭窄マップＩ３には、断面位置マークＭ１、断面時相マークＭ２、収縮末期マークＭ３、及び拡張末期マークＭ４が重ねて表示されている。断面位置マークＭ１は、狭窄マップＩ２の横軸（時相方向）に平行な直線形状を有し、狭窄マップＩ２上における表示画像の断面位置に表示されている。断面時相マークＭ２は、狭窄マップＩ２の縦軸（断面位置方向）に平行な直線形状を有し、狭窄マップＩ３上における表示画像の断面位置に表示されている。収縮末期マークＭ３は、狭窄マップＩ３の縦軸に平行な直線形状を有し、狭窄マップＩ３上における収縮末期の時相位置に表示されている。拡張末期マークＭ４は、狭窄マップＩ３の縦軸に平行な直線形状を有し、狭窄マップＩ３上における拡張末期の時相位置に表示されている。
【００６２】
ステップＳＣ１１において狭窄マップと表示画像とが表示されるとシステム制御部２８は、狭窄状態解析処理を終了する。
【００６３】
このように、狭窄マップと並べて狭窄部位に関する表示画像が表示されることで、ユーザは、狭窄部位を画像上で確認することができる。また、狭窄マップ上に断面時相マークが表示されることで、一心拍中における表示画像の時相を容易に確認することができる。また、狭窄マップ上に断面位置マークが表示されることで、冠動脈領域の始点から終点までの間における表示画像の断面位置を用意に確認することができる。また。心拍位相の時相のマークが狭窄マップ上に表示されることでユーザは、心筋架橋由来のような一時的な狭窄がどの時相において発生されているかが確認しやすい。
【００６４】
かくして本実施形態の変形例２に係わる画像処理装置及び狭窄状態解析プログラムは、狭窄状態の画像診断の精度や効率の向上を実現する。
【００６５】
なお、ステップＳＣ１０において発生されステップＳＣ１１において表示される典型的な表示画像は、直交断面に関するＭＰＲ画像であるとした。しかしながら本実施形態は、これに限定する必要はない。例えば、並列して表示される狭窄マップに由来する冠動脈経路に関するＣＰＲ画像やＳＰＲ画像が発生され表示されてもよい。
【００６６】
（変形例３）
変形例２に係わる画像処理装置２と狭窄状態解析プログラムとは、狭窄マップ上に断面時相マークを表示した。変形例３に係わる画像処理装置と狭窄状態解析プログラムとは、表示画像の時相や断面時相マークを操作部２４により変更可能とし、断面時相マークと表示画像の時相とを連動させるものである。なお以下の説明において、本実施形態、変形例１、及び変形例２と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００６７】
図１３は、本実施形態の変形例３に係わる画像処理装置３の構成を示す図である。図１３に示すように画像処理装置３は、処理データ記憶部１０、血管抽出部１２、狭窄指標値算出部１４、狭窄状態解析部１８、表示制御部２０、表示部２２、操作部２４、プログラム記憶部２６、システム制御部２８、心電図波形記憶部３０、心電図時相特定部３２、及び表示画像発生部３４に加え、表示時相算出部３６を備える。
【００６８】
操作部２４は、ユーザからの表示画像の時相（以下、表示時相と呼ぶことにする）の変更操作を受付ける。表示時相算出部３６は、操作部２４が受付けた変更操作の操作量に基づいて変更後の表示時相を算出する。表示画像発生部３４は、算出された変更後の表示時相に関するボリュームデータセットから表示画像のデータを発生する。表示制御部３４は、算出された変更後の表示時相に対応する狭窄マップ上の時相位置に断面時相マークを移動させる。
【００６９】
図１４は、変形例３に係わる狭窄状態解析プログラムの典型的な流れを示す図である。図に示すように、変形例３に係わる狭窄状態解析処理は、図のステップＳＣ１１以後の処理である。
【００７０】
ステップＳＣ１１において狭窄マップと表示画像とが表示されるとシステム制御部２８は、操作部２４を介して表示時相の変更操作がなされることを待機している（ステップＳＤ１２）。変更操作としては、表示画像上におけるマウス操作、狭窄マップ上におけるマウス操作、キーボードからの入力等が利用可能である。例えば、表示画像上で操作部２４（マウス）のホイール操作を行なうことで、表示時相の変更操作がなされる。他の例としては、操作部２４を介して狭窄マップ上の断面時相マークを横方向にスライドさせることで、表示時相の変更操作がなされてもよい。
【００７１】
ユーザにより操作部２４を介して変更操作がなされることを契機として（ステップＳＤ１２：ＹＥＳ）、システム制御部２８は、表示時相算出部３６に表示時相の算出処理を行なわせる。算出処理において表示時相算出部３６は、操作部２４が受付けた変更操作の操作量に基づいて変更後の表示時相を算出する（ステップＳＤ１３）。より詳細には、表示時相算出部３６は、操作量に応じた表示時相の変化量を算出し、算出した変化量とステップＳＤ１２において表示されている変更前の表示画像の表示時相とを加算することにより、変更後の表示時相を算出する。算出された変更後の表示時相のデータは、システム制御部２８により表示画像発生部３４と表示制御部２０とに供給される。
【００７２】
変更後の表示時相が算出されるとシステム制御部２８は、表示画像発生部３４に表示画像の発生処理を行なわせる。発生処理において表示画像発生部２０は、変更後の表示時相に関するボリュームデータセットを処理データ記憶部１０から読み出し、読み出したボリュームデータセットから表示画像のデータを発生する（ステップＳＤ１４）。発生される表示画像の断面位置は、表示時相の変更前の表示画像の断面位置と同一である。発生された表示画像のデータは、システム制御部２８から表示制御部２０に供給される。
【００７３】
表示画像のデータが発生されるとシステム制御部２８は、表示制御部２０に表示処理を行なわせる。表示処理において表示制御部２０は、狭窄マップとステップＳＤ１４において発生された表示画像とを並べて表示する（ステップＳＤ１５）この際、表示制御部２０は、ステップＳＤ１３において算出された変更後の表示時相に対応する、狭窄マップ上の時相位置を特定し、特定した時相位置に断面時相マークを移動させる。このように、操作部２４を介した表示時相の変更に連動して表示画像の表示時相と断面時相マークとが更新される。
【００７４】
ステップＳＤ１５において狭窄マップと表示画像とが表示されるとシステム制御部２８は、狭窄状態解析処理を終了する。
【００７５】
上記構成によれば、操作部２４を介して表示画像の表示時相を変更させるとともに、狭窄マップ上の断面時相マークを移動させることが可能となる。また、操作部２４を介して狭窄マップ上の断面時相マークを移動させることにより表示時相を変更させることができる。そのため、狭窄マップを表示時相の設定・変更のためのユーザインターフェースとしても機能させることも可能となる。
【００７６】
かくして本実施形態の変形例３に係わる画像処理装置３及び狭窄状態解析プログラムは、狭窄状態の画像診断の精度や効率の向上を実現する。
【００７７】
（変形例４）
変形例２に係わる画像処理装置２と狭窄状態解析プログラムとは、狭窄マップ上に断面位置マークを表示した。変形例４に係わる画像処理装置４と狭窄状態解析プログラムとは、表示画像の断面位置や断面位置マークを操作部２４により変更可能とし、断面位置マークと表示画像の断面位置とを連動させるものである。なお以下の説明において、本実施形態、変形例１、変形例２、及び変形例３と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００７８】
図１５は、変形例４に係わる画像処理装置４の構成を示す図である。図１５に示すように画像処理装置４は、処理データ記憶部１０、血管抽出部１２、同一血管対応付け部１４、狭窄指標値算出部１６、狭窄状態解析部１８、表示制御部２０、表示部２２、操作部２４、プログラム記憶部２６、システム制御部２８、心電図波形記憶部３０、心電図時相特定部３２、及び表示画像発生部３４に加え、表示断面位置算出部３８を備える。
【００７９】
操作部２４は、ユーザからの表示画像の断面位置（以下、表示断面位置と呼ぶことにする）の変更操作を受付ける。表示断面位置算出部３８は、操作部２４が受付けた変更操作の操作量に基づいて変更後の表示断面位置を算出する。表示画像発生部３４は、算出された変更後の表示断面位置に基づいてボリュームデータセットから表示画像のデータを発生する。表示制御部２０は、算出された表示断面位置に対応する狭窄マップ上の断面位置に断面位置マークを移動させる。
【００８０】
図１６は、変形例４に係わる狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図である。図１６に示すように、変形例４に係わる狭窄状態解析処理は、図１６のステップＳＣ１１以後の処理である。
【００８１】
ステップＳＣ１１において狭窄マップと表示画像とが表示されるとシステム制御部２８は、操作部２４を介して表示断面位置の変更操作がなされることを待機している（ステップＳＥ１２）。変更操作としては、表示画像上におけるマウス操作、狭窄マップ上におけるマウス操作、キーボードからの入力等が利用可能である。例えば、表示画像上で操作部２４（マウス）のホイール操作を行なうことで、表示断面位置の変更操作がなされる。他の例としては、操作部２４を介して狭窄マップ上の断面位置マークを縦方向にスライドさせることで、表示断面位置の変更操作がなされてもよい。
【００８２】
ユーザにより操作部２４を介して変更操作がなされることを契機として（ステップＳＥ１２：ＹＥＳ）、システム制御部２８は、表示断面位置算出部３８に表示断面位置の算出処理を行なわせる。算出処理において表示断面位置算出部３８は、操作部２４が受付けた変更操作の操作量に基づいて変更後の表示断面位置を算出する（ステップＳＥ１３）。より詳細には、表示断面位置算出部３８は、操作量に応じた表示断面位置の変化量を算出し、算出した変化量とステップＳＥ１２において表示されている変更前の表示画像の断面位置とを加算することにより、変更後の表示断面位置を算出する。算出された変更後の表示断面位置のデータは、システム制御部２８により表示画像発生部３４と表示制御部２０とに供給される。
【００８３】
変更後の表示断面位置が算出されるとシステム制御部２８は、表示画像発生部３４に表示画像の発生処理を行なわせる。発生処理において表示画像発生部３４は、算出された変更後の表示断面位置に関するボリュームデータセットを処理データ記憶部１０から読み出し、読み出したボリュームデータセットから表示画像のデータを発生する（ステップＳＥ１４）。発生される表示画像の表示断面位置は、時相変更前の表示画像の表示断面位置と同一である。発生された表示画像のデータは、システム制御部２８から表示制御部２０に供給される。
【００８４】
表示画像のデータが発生されるとシステム制御部２８は、表示制御部２０に表示処理を行なわせる。表示処理において表示制御部３４は、狭窄マップとステップＳＥ１４において発生された表示画像とを並べて表示する（ステップＳＥ１５）この際、表示画像制御部２０は、ステップＳＥ１３において算出された変更後の表示断面位置に対応する、狭窄マップ上の断面位置を特定し、特定した断面位置に断面位置マークを移動させる。このように、操作部２４を介した表示断面位置の変更に連動して表示画像の表示断面位置と断面位置マークとが更新される。
【００８５】
ステップＳＥ１５において狭窄マップと表示画像とが表示されるとシステム制御部２８は、狭窄状態解析処理を終了する。
【００８６】
上記構成によれば、操作部２４を介して表示画像の表示時相を変更させるとともに、狭窄マップ上の断面位置マークを移動させることが可能となる。また、操作部２４を介して狭窄マップ上の断面位置マークを移動させることにより、表示断面位置を変更させることができる。そなわち、狭窄マップを表示断面位置の設定・変更のためのユーザインターフェースとして機能させることも可能となる。
【００８７】
かくして本実施形態の変形例４に係わる画像処理装置４及び狭窄状態解析プログラムは、狭窄状態の画像診断の精度や効率の向上を実現する。
【００８８】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施形態に係わる画像処理装置の構成を示す図。
【図２】図１のシステム制御部の制御のもとに行なわれる狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図。
【図３】図２のステップＳＡ３に関する冠動脈領域の構造の一例を示す図である。
【図４】図２のステップＳＡ３において生成される冠動脈ツリーの一例を示す図。
【図５】図２のステップＳＡ３に係わる対応付け処理を説明するための図。
【図６】図２のステップＳＡ６において算出される狭窄率のグラフを示す図。
【図７】図２のステップＳＡ７における狭窄部位の特定処理を説明するための図。
【図８】図２のステップＳＡ７において生成される狭窄マップの一例を示す図。
【図９】本実施形態の変形例１に係わる狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図。
【図１０】本実施形態の変形例２に係わる画像処理装置の構成を示す図。
【図１１】図１０のシステム制御部の制御のもとに行なわれる、狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図。
【図１２】ステップＳＣ１１において表示される表示画面の一例を示す図。
【図１３】本実施形態の変形例３に係わる画像処理装置の構成を示す図。
【図１４】図１３のシステム制御部の制御のもとに行なわれる、狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図。
【図１５】本実施形態の変形例４に係わる画像処理装置の構成を示す図。
【図１６】図１５のシステム制御部の制御のもとに行なわれる、狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図。
【符号の説明】
【００９０】
１…画像処理装置、１０…処理データ記憶部、１２…血管抽出部、１４…同一血管対応付け部、１６…狭窄指標値算出部、１８…狭窄状態解析部、２０…表示制御部、２２…表示部、２４…操作部、２６…プログラム記憶部、２８…システム制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管の狭窄率を評価するための画像処理装置及び狭窄状態解析プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓には、それを取り囲むように冠状に走行する冠動脈がある。この冠動脈が狭窄する要因として、恒常的な狭窄と一時的な狭窄が考えられる。恒常的な狭窄の代表的な要因は、血管内部に付着したソフトプラークである。また一時的な狭窄の代表的な要因は、心収縮期に冠動脈を圧迫することによる動脈内の異常血流と心筋虚血とを引き起こす心筋架橋である。
【０００３】
近年の医療画像収集技術の発達により、画像診断装置により収集された時系列データから心臓運動の周期性を利用し異なる周期に関するデータを組み合わせることで、擬似的に心臓の一周期のデータを作成することが可能になった。また、血管の狭窄率を算出する技術として、特許文献１が開示されている。しかし、複数時相に渡る狭窄状態をユーザに分かりやすい形で提示する表示方法は、存在しない。また、ユーザが期待する時相や血管断面位置の画像を簡便に提示する表示方法も存在しない。そのため、医用画像収集技術の発達度合に比して、狭窄状態の画像診断の精度や効率が向上していない。
【特許文献１】特開２００７―２８３３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、狭窄状態の画像診断の精度や効率の向上を実現させる画像処理装置と狭窄率解析プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１局面に係る画像処理装置は、複数の時相に関する複数のボリュームデータセットを記憶する記憶部と、前記複数のボリュームデータセットのそれぞれから血管領域を抽出する抽出部と、前記抽出された血管領域の芯線に略直交する複数の断面のそれぞれについて、前記血管領域の形状に基づいて狭窄度合を示す指標値を算出する算出部と、前記算出された指標値を時系列解析する解析部と、前記時系列解析の解析結果を表示する表示部と、を具備する。
【０００６】
本発明の第２局面に係る狭窄状態解析プログラムは、コンピュータに、複数の時相に関する複数のボリュームデータセットのそれぞれから血管領域を抽出する機能と、前記抽出された血管領域の芯線に略直交する複数の断面のそれぞれについて、前記血管領域の形状に基づいて血管性状を表す指標値を算出する機能と、前記算出された指標値を時系列解析する機能と、前記時系列解析の解析結果を表示する機能と、を実現させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、狭窄状態の画像診断の精度や効率の向上を実現させる画像処理装置と狭窄状態解析プログラムを提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係わる画像表示装置と狭窄状態解析プログラムとを説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施形態に係わる画像処理装置１の構成を示す図である。図１に示すように画像処理装置１は、処理データ記憶部１０、血管抽出部１２、同一血管対応付け部１４、狭窄指標値算出部１６、狭窄指標値解析部１８、表示制御部２０、表示部２２、操作部２４、プログラム記憶部、及びシステム制御部２８を備える。画像処理装置１は、典型的には、画像処理のためのコンピュータである。
【００１０】
処理データ記憶部１０は、マルチスライス型のＸ線コンピュータ断層撮影装置により発生された複数の時相に関する複数のボリュームデータセットを記憶する。記憶されている複数時相のボリュームデータセットのそれぞれは、冠動脈に狭窄の存在が疑われる被検体の心臓に関する。これら複数時相のボリュームデータセットは、被検体の心臓の少なくとも１心拍を再現する時系列データである。
【００１１】
血管抽出部１２は、閾値処理等により複数時相のボリュームデータセットから複数時相の血管領域をそれぞれ抽出する。抽出される血管領域は、どの部位の血管に関するものでも本実施形態は適用可能である。しかし、以下の説明を具体的に行なうため、抽出される血管領域は、本実施形態に特有な効果が特に現れやすい冠動脈に関するものとする。
【００１２】
同一血管対応付け部１４は、抽出された複数時相の冠動脈領域の間で解剖学的に同一な部分同士を対応付ける。
【００１３】
狭窄指標値算出部１６は、各冠動脈領域に設定された複数の直交断面（血管芯線に直交する断面）のそれぞれについて狭窄度合を示す指標値（以下、狭窄指標値と呼ぶことにする）を算出する。これにより、各時相（各ボリュームデータセット）について、冠動脈領域上の位置に応じて変化する狭窄指標値を示すグラフ（以下、狭窄指標値グラフと呼ぶことにする）が算出される。狭窄指標値は、直行断面上の血管領域の形状に基づいて算出される。狭窄指標値は、直交断面上の血管領域の血管径や断面積、狭窄率等である。
【００１４】
狭窄指標値解析部１８は、算出された狭窄指標値を時系列解析する。具体的には、狭窄指標値解析部１８は、狭窄断面特定部１８１と狭窄マップ生成部１８２とを備える。狭窄部位特定部１８１は、複数の狭窄指標値の中から臨床的に特徴のある値を有する狭窄指標値を特定し、特定した狭窄指標値が算出された直行断面の断面位置と時相とを特定する。この臨床的に特徴のある値の範囲は、狭窄指標値の種類に応じて異なる。この範囲内にある狭窄指標値が算出された直交断面の断面位置が狭窄部位の位置である。狭窄マップ生成部１８２は、特定された狭窄部位の位置と時相とを２次元平面上にマッピングして、狭窄指標値のマップ（以下、狭窄マップと呼ぶことにする）を生成する。生成される狭窄マップは、狭窄部位が発生された時相と断面位置とを示す。
【００１５】
表示制御部２０は、時系列解析の結果を表示部２２に表示する。具体的には、表示制御部２０は、狭窄マップを表示部２２に表示する。表示部２２としては、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等の表示デバイスが適宜利用可能である。
【００１６】
操作部２４は、操作者からの各種指令や情報入力を受け付ける。操作部２４としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスが適宜利用可能である。
【００１７】
プログラム記憶部２６は、後述する狭窄状態解析処理のための狭窄状態解析プログラムを記憶する。
【００１８】
システム制御部２８は、処理データ記憶部１０に記憶されている狭窄状態解析プログラムを読み出してメモリ上に展開し画像処理装置１の各部を制御することによって、本実施形態に特有な狭窄状態解析処理を実行する。
【００１９】
図２は、システム制御部２８の制御のもとに行なわれる狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図である。
【００２０】
ユーザにより操作部２４を介して狭窄状態解析処理の開始指示がなされることを契機としてシステム制御部２８は、当該処理を開始する。まず、システム制御部２８は、処理データ記憶部１０から複数時相のボリュームデータセットを読み出す（ステップＳＡ１）。読み出された複数時相のボリュームデータセットは、システム制御部２８により血管抽出部１２に供給される。
【００２１】
複数時相のボリュームデータセットを供給し終えるとシステム制御部２８は、血管抽出部１２に冠動脈の抽出処理を行なわせる。抽出処理において血管抽出部１２は、複数時相のボリュームデータセットから複数時相の冠動脈領域をそれぞれ抽出する。具体的には、まず血管抽出部１２は、ボリュームデータセットに含まれる心臓領域の形状に基づいて冠動脈領域の基部を自動的に特定する。そして血管抽出部１２は、特定された基部を始点として、冠動脈探索エンジンを用いて、基部に連結する冠動脈領域を自動的に抽出する。この抽出処理は、ステップＳＡ１で読み出された全てのボリュームデータセットについて行なわれる。従って、抽出処理により、複数時相の冠動脈領域が抽出される。抽出された冠動脈領域のデータは、システム制御部２８により同一血管対応付け部１４に供給される。
【００２２】
冠動脈領域が抽出されるとシステム制御部２８は、同一血管対応付け部１４に冠動脈領域の同一部位の対応付け処理を行なわせる。対応付け処理において同一血管対応付け部１４は、抽出された複数時相の冠動脈領域の間で解剖学的に同一な部位同士を対応付ける（ステップＳＡ３）。具体的には、同一血管対応付け部１４は、複数時相の冠動脈領域のそれぞれに含まれる解剖学的な複数の特徴点を特定する。次に同一血管対応付け部１４は、複数時相の冠動脈領域のそれぞれについて、特定された複数の特徴点に基づいて冠動脈ツリーのデータを生成する。そして同一血管対応付け部１４は、生成された複数時相の冠動脈ツリーを用いて複数時相の冠動脈領域に含まれる解剖学的に同一な部位を対応付ける。
【００２３】
図３は、冠動脈領域の構造の一例を示す図である。図３に示すように、冠動脈領域ＣＡは、大動脈側の端点である始点（基部）ｓ１、冠動脈領域ＣＡ上の他の端点である複数の終点ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４、及び２方向に分かれる地点である複数の分岐点ｎ１，ｎ２，ｎ３等の解剖学的な複数の特徴点を有する。特徴点の特定処理において同一血管対応付け部１４は、始点ｓ１、終点ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４、及び分岐点ｎ１，ｎ２，ｎ３等の特徴点を特定する。より詳細には、同一血管対応付け部１４は、自動的又はユーザにより操作部２４を介して指定された始点ｓ１から冠動脈領域ＣＡをトレースし、分岐点ｎ１，ｎ２，ｎ３と終点ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４とを特定する。特徴点が特定されると、冠動脈ツリーのデータが生成される。
【００２４】
図４は、図３の冠動脈領域に関する冠動脈ツリーの一例を示す図である。図４に示すように、冠動脈ツリーは、冠動脈経路情報と特徴点座標情報とから構成される。冠動脈経路情報は、始点から複数の分岐点を経由して各終点に至るまでの冠動脈領域の経路を示す。冠動脈経路は、始点から各終点まで冠動脈領域をトレースすることにより特定される。図４では、経路１：始点ｓ１→分岐点ｎ１→分岐点ｎ２→終点ｅ１、経路２：始点ｓ１→分岐点ｎ１→分岐点ｎ２→分岐点ｎ３→終点ｅ２、経路３：始点ｓ１→分岐点ｎ１→分岐点ｎ２→分岐点ｎ３→終点ｅ３、及び経路４：始点ｓ１→分岐点ｎ１→終点ｅ４の４つの経路が示されている。特徴点座標情報は、始点ｓ１、終点ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４、及び分岐点ｎ１，ｎ２，ｎ３の座標を示す。冠動脈ツリーのデータが生成されると、冠動脈領域の同一部分、すなわち同一経路の対応付けが行なわれる。
【００２５】
図５は、対応付け処理を説明するための図である。図５に示すように、対応付け処理は、例えば、処理対象となる時相（ｔ１）の冠動脈ツリー（以下、基準ツリーと呼ぶことにする）とその１つ後の時相（ｔ１＋Δｔ）の冠動脈ツリー（以下、比較ツリーと呼ぶことにする）とを用いて行なわれる。まず、基準ツリーを構成する複数の冠動脈経路のうちの１つと比較ツリーを構成する全ての冠動脈経路との一致度がそれぞれ算出される。算出された全ての一致度のうちの最小一致度を有する基準ツリーの冠動脈経路と比較ツリーの冠動脈経路とが解剖学的に同一であるとして、この冠動脈経路同士を対応付ける。このようにして、基準ツリーの全ての冠動脈経路について対応付けが行なわれる。なお、この対応付け処理は、全てのボリュームデータセットについて行なわれる。
【００２６】
一致度の具体的な算出方法を基準ツリーの冠動脈経路１を例に挙げて具体的に示す。まず、基準ツリーの冠動脈経路１の始点と比較ツリーの冠動脈経路１の始点との距離、基準ツリーの冠動脈経路１の終点と比較ツリーの冠動脈経路１の終点との距離、基準ツリーの冠動脈経路１の分岐点と比較ツリーの冠動脈経路１の分岐点との距離を算出する。ここで「距離」とは、ボリュームデータ内での点間の幾何学的な距離である。それぞれの点間の距離が算出されると、算出された距離の合計値を算出する。同様に、基準ツリーの冠動脈経路１の始点、終点、分岐点と基準ツリーの冠動脈経路２の始点、終点、分岐点とのそれぞれの距離を算出し、距離の合計値を算出する。このようにして基準ツリーの冠動脈経路１と比較ツリーの冠動脈経路２、基準ツリーの冠動脈経路１と比較ツリーの冠動脈経路３、及び基準ツリーの冠動脈経路１と比較ツリーの冠動脈経路４についても同様に始点同士、終点同士、及び分岐点同士の距離を算出し、合計値を算出する。そして複数の合計値から最小値を特定し、特定された最小値を有する冠動脈経路の組み合わせを解剖学的に同一部分であるとみなして対応付ける。
【００２７】
対応付けが行なわれるとシステム制御部２８は、狭窄指標値算出部１６に内腔断面積の算出処理を行なわせる。内腔断面積の算出処理において狭窄指標値算出部１６は、複数時相の冠動脈領域のそれぞれについて複数の直交断面を設定し、設定された複数の直交断面上での冠動脈領域の内腔の面積（内腔断面積）をそれぞれ算出する（ステップＳＡ４）。この内腔断面積の算出方法は、例えば特許文献１に開示されている公知技術であるため説明は省略する。なお、内腔断面積の算出処理は、冠動脈経路ごとに行なわれる。算出された内腔断面積は、その冠動脈経路の識別番号のデータと時相のデータとに関連付けられて処理データ記憶部１０に記憶される。
【００２８】
内腔断面積が算出されるとシステム制御部２８は、狭窄指標値算出部１６に仮想正常血管壁の断面積の算出処理を行なわせる。仮想正常血管壁の断面積の算出処理において狭窄指標値算出部１６は、複数時相の冠動脈領域のそれぞれについて仮想正常血管領域を推定し、推定された仮想正常血管領域の直交断面上の仮想正常血管壁が形成する閉曲線内の面積（仮想正常血管壁の断面積）を算出する（ステップＳＡ５）。この仮想正常血管壁の断面積の算出方法は、例えば特許文献１に開示されている公知技術であるため説明は省略する。なお、仮想正常血管壁の断面積の算出処理は、冠動脈経路ごとに行なわれる。算出された仮想正常血管壁の断面積は、その冠動脈経路の識別番号のデータと時相のデータとに関連付けられて処理データ記憶部１０に記憶される。
【００２９】
仮想正常血管壁の断面積が算出されるとシステム制御部２８は、狭窄指標値算出部１６に狭窄率の算出処理を行なわせる。狭窄率の算出処理において狭窄指標値算出部１６は、ステップＳＡ４で算出された内腔断面積とステップＳＡ５で算出された仮想正常血管壁の断面積とに基づいて狭窄率を算出する（ステップＳＡ６）。狭窄率は、冠動脈領域の各直交断面について算出される。
【００３０】
図６は、冠動脈領域上の位置（直交断面の位置）に応じて変化する狭窄率を示すグラフ（以下、狭窄率グラフを呼ぶことにする）を示す図である。図６に示すように、狭窄率グラフの横軸は断面位置に、縦軸は狭窄率に規定されている。ここで断面位置とは、１つの冠動脈経路上における始点から直交断面までの道のり距離である。狭窄率の算出方法は、例えば特許文献１に開示されているため説明は省略する。算出された狭窄率は、その冠動脈経路の識別番号のデータと時相のデータとに関連付けられて処理データ記憶部１０に記憶される。
【００３１】
狭窄率が算出されるとシステム制御部２８は、狭窄指標値解析部１８に狭窄指標値の時系列解析処理を行なわせる。時系列解析処理において狭窄指標値解析部１８は、ステップＳＡ６で算出された狭窄率を時系列解析して、解析結果を出力する（ステップＳＡ７）。
【００３２】
以下、狭窄指標値解析部１８による狭窄指標値の時系列解析処理について詳細に説明する。時系列解析処理においては、まず狭窄指標値解析部１８の狭窄部位特定部１８１により狭窄部位が特定され、次に狭窄指標値解析部１８の狭窄マップ生成部１８２により狭窄マップのデータが生成される。
【００３３】
図７は、狭窄部位特定部１８による狭窄部位の特定処理を説明するための図であり、複数時相の狭窄率グラフの一例を示す図である。まず、狭窄部位特定部１８１は、記憶部１０から同一の冠動脈経路に関する複数時相（時相Ａ〜時相Ｂ〜時相Ｃ）の狭窄率を読み出す。狭窄率を読み出すと狭窄部位特定部１８１は、冠動脈領域の各直交断面について、その狭窄率が予め設定された所定範囲Ｔｈ内にあるか否かを判定する。狭窄率の所定範囲Ｔｈは、狭窄部位の狭窄率が有すると期待される値の範囲である。例えば時相Ａに関する狭窄率グラフにおいては、断面位置範囲Ｒ１では、狭窄率が所定範囲Ｔｈ内にある。時相Ｂに関する狭窄率グラフにおいては、断面位置範囲Ｒ１だけでなく断面位置範囲Ｒ２においても、狭窄率が所定範囲Ｔｈ内にある。このように、狭窄率が所定範囲Ｔｈ内にあると判定された場合、その狭窄率が算出された直交断面の位置（例えば範囲Ｒ１やＲ２内の断面位置）が狭窄部位の位置として特定される。同様にして狭窄部位特定部１８１は、全時相の全冠動脈経路について狭窄部位の位置と時相とを特定する。特定された狭窄部位の位置のデータは、時相のデータに関連付けられて処理データ記憶部１０に記憶される。また、狭窄部位の位置のデータと時相のデータとは、システム制御部２８により狭窄マップ生成部１８２に供給される。なお、所定範囲Ｔｈは、経験的に導かれる範囲であり、自動的又はユーザにより操作部２４を介して任意に設定可能である。
【００３４】
狭窄マップ生成部１８２は、同一の冠動脈経路に関する狭窄部位の位置と時相とに基づいて狭窄マップのデータを生成する。図８は、狭窄マップ生成部１８２により生成される狭窄マップＩ１の一例を示す図である。なお図８の時相Ａ，Ｂ，Ｃと図７の時相Ａ，Ｂ，Ｃとは、それぞれ一致しているものとする。狭窄マップＩ１は、縦軸が直交断面の断面位置に、横軸が時相に規定されている２次元平面である。狭窄マップ生成部１８２は、時系列に沿って、狭窄部位特定部１８１により特定された狭窄部位の位置を狭窄マップ上にマッピングする。
【００３５】
以下、時相Ａを具体例に挙げて狭窄マップの生成手順について説明する。まず時相Ａに対応する狭窄マップＩ１上のピクセル列（縦軸に平行）が特定される。次に特定されたピクセル列のうち、狭窄部位の位置に対応する狭窄マップＩ１上のピクセルが特定される。特定されたピクセルには、画素値“１”が割り付けられる。一方、ピクセル列うち、狭窄部位の位置に対応しないピクセルには、画素値“０”が割り付けられる。画素値“１”が割り付けられたピクセルと画素値“０”が割り付けられたピクセルとは、表示制御部２０により画面上異なる色で表示される。この画素値の割付処理が全ての時相について行なわれることにより、狭窄マップＩ２が生成される。生成された狭窄率マップのデータは、システム制御部２８により表示制御部２０に供給される。また、狭窄率マップのデータは、冠動脈経路の番号を示すコードに関連付けられて処理データ記憶部１０に記憶される。
【００３６】
狭窄マップのデータが生成されるとシステム制御部２８は、表示制御部２０に表示処理を行なわせる。表示処理において表示制御部２０は、狭窄マップを表示部２２に表示する（ステップＳＡ８）。
【００３７】
狭窄マップは、狭窄が発生している部位と時相とを１つの２次元平面上に表現できる。臨床上知られているように、狭窄には、プラークに由来するものと心筋架橋に由来するものとがある。プラークに由来する狭窄は、図８に示すように、全時相に恒常的に現れる。一方、心筋架橋の由来する狭窄は、図８に示すように、特定の時相（典型的には、収縮期）に離散的に現れる。つまりユーザは、狭窄マップ上で全ての時相に亘って狭窄マークが示されている部位の狭窄をプラークに由来するものであると診断できる。またユーザは、狭窄マップ上で特定の時相のみに狭窄マークが示されている部位の狭窄を心筋架橋に由来するものであると診断できる。このように、一枚の狭窄マップを観察することでユーザは、狭窄部位の時間変化を知ることができる。
【００３８】
ステップＳＡ８において狭窄マップが表示されるとシステム制御部２８は、狭窄状態解析処理を終了する。
【００３９】
かくして本実施形態に係わる画像処理装置及び狭窄状態解析プログラムは、狭窄状態の画像診断の精度や効率の向上を実現する。
【００４０】
上記実施形態において狭窄率は、内腔断面積と仮想正常血管壁の断面積とに基づいて算出されるとした。しかしながら本実施形態は、これに限定する必要はない。例えば、狭窄率は、内腔の血管径と仮想正常血管の血管径とに基づいて算出されるとしてもよい。
【００４１】
また、上記実施形態において狭窄部位は、狭窄率に基づいて特定されるとした。しかしながら本実施形態は、これに限定する必要はない。例えば、狭窄部位は、ステップＳＡ４において算出された内腔断面積に基づいて特定されるとしてもよい。また、上述の内腔の血管径に基づいて特定されてもよい。
【００４２】
また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
【００４３】
（変形例１）
本実施形態においては、狭窄率は、内腔断面積と仮想正常血管壁の断面積とに基づいて算出されるとした。しかしながらこれに限定する必要はない。変形例１における画像処理装置は、狭窄率を内腔断面積と血管外壁の断面積とに基づいて算出する。以下、変形例１に係わる画像処理装置について説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００４４】
図９は、本実施形態の変形例１に係わる狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図である。図９に示すように、変形例１に係わる狭窄状態解析処理のステップＳＡ１からステップＳＡ４までは、本実施形態に係わる狭窄状態解析処理（図２）のステップＳＡ１からステップＳＡ４までと同様であるため説明は省略する。
【００４５】
ステップＳＡ４において内腔断面積が算出されるとシステム制御部２８は、狭窄指標値算出部１６に血管外壁の断面積の算出処理を行なわせる。血管外壁の断面積の算出処理において狭窄指標値算出部１６は、冠動脈領域に設定された複数の直交断面上のそれぞれについて、直交断面上における冠動脈領域の血管外壁内の面積（血管外壁断面積）をそれぞれ算出する（ステップＳＢ５）。この血管外壁は、狭窄指標値算出部１６により、既知の技術を用いて特定される。特定された血管外壁断面積は、直交断面上で閉曲面を形成する。この血管外壁が形成する閉曲面内の面積が、血管外壁断面積として算出される。なお、血管外壁断面積の算出処理は、冠動脈経路ごとに行なわれる。算出された血管外壁断面積は、その冠動脈経路の識別番号のデータと時相のデータとに関連付けられて処理データ記憶部１０に記憶される。
【００４６】
血管外壁の断面積が算出されるとシステム制御部２８は、狭窄指標値算出部１６に狭窄指標値の算出処理を行なわせる。狭窄率の算出処理において狭窄指標値算出部１６は、ステップＳＡ４において算出された内腔断面積とステップＳＢ５において算出された血管外壁断面積とに基づいて狭窄率（いわゆる、動脈インデックス）を算出する（ステップＳＢ６）。
【００４７】
ステップＳＢ６以後の処理は、図２のステップＳＡ７からステップＳＡ８までと同一なので説明は省略する。
【００４８】
かくして本実施形態の変形例１に係わる画像処理装置１及び狭窄状態解析プログラムは、狭窄状態の画像診断の精度や効率の向上を実現する。
【００４９】
（変形例２）
本実施形態に係わる画像処理装置１と狭窄状態解析プログラムとは、狭窄マップのみを表示した。本実施形態の変形例２に係わる画像処理装置２と狭窄状態解析プログラムとは、狭窄マップだけでなく狭窄部位を含む表示画像を表示する。さらに、心拍位相の時相、表示画像の断面位置や時相を示すマークを狭窄マップに重ねて表示することも可能である。
【００５０】
以下、本実施形態の変形例２に係わる画像処理装置２と狭窄状態解析プログラムとを説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００５１】
図１０は、本実施形態の変形例２に係わる画像処理装置２の構成を示す図である。図１０に示すように、画像処理装置２は、処理データ記憶部１０、血管抽出部１２、同一血管対応付け部１４、狭窄指標値算出部１６、狭窄指標値解析部１８、表示制御部２０、表示部２２、操作部２４、プログラム記憶部２６、及びシステム制御部２８に加え、心電図波形記憶部３０、心電時相特定部３２、及び表示画像発生部３４を備える。
【００５２】
心電図波形記憶部３０は、心電計により生成された被検体の心電図波形のデータを記憶する。心電図波形は、典型的には、左心室から発生される電気的興奮を計測して得られたものである。この心電図波形のデータは、心電計から伝送され、又は、磁気ディスクや光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録され、この記録媒体から心電波形記憶部３０に移される。
【００５３】
心電図時相特定部３２は、心電図波形の形状に基づいて特定の心拍位相の時相を特定する。特定される心拍位相としては、例えば、拡張期や収縮期、拡張末期、収縮末期等である。
【００５４】
表示画像発生部３４は、ボリュームデータセットを３次元画像処理して表示画像のデータを発生する。３次元画像処理としては、ＭＰＲ（multi planar reconstruction）処理やＣＰＲ（curved planar reconstruction）処理、ＳＰＲ（streched CPR）処理、ボリュームレンダリング、サーフェスレンダリング、ＭＩＰ（maximum intensity projection）等が挙げられる。なお、表示画像としては、冠動脈領域の直交断面に関するＭＰＲ画像（いわゆるCrosscut画像）が好適である。発生される表示画像の断面位置や断面の向き、時相は、ユーザにより操作部２４を介して任意に設定可能である。
【００５５】
表示制御部２０は、狭窄マップの他に表示画像を並べて表示する。さらに、表示制御部２０は、心電波形を並べて表示することも可能である。また、表示制御部２０は、表示画像の断面位置を示すマーク（以下、断面位置マークと呼ぶことにする）や時相（以下、断面時相マークと呼ぶことにする）を狭窄マップ上に重ねて表示することも可能である。また、表示制御部２０は、特定の心拍位相を示すマークを狭窄マップ上に重ねて表示することも可能である。
【００５６】
図１１は、変形例２に係わる狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図である。図１１に示すように、変形例２に係わる狭窄状態解析処理は、図２のステップＳＡ７以後の処理である。
【００５７】
ステップＳＡ７において狭窄マップが生成されるとシステム制御部２８は、心電図時相特定部３２に収縮末期の特定処理を行なわせる。収縮末期の特定処理において心電図時相特定部３２は、心電図波形記憶部３０に記憶されている心電波形のデータを読み出し、読み出した心電図波形の形状に基づいて収縮末期の時相を特定する（ステップＳＣ８）。例えば、心電波形の形状に基づいてＲ波が特定され、特定されＲ波から一定時間後が収縮末期の時相として特定される。この一定時間というのは、被検体に応じて異なり、隣り合うＲ波の時間間隔に応じて決定される。特定された収縮末期の時相のデータは、システム制御部２８により表示制御部２０に供給される。
【００５８】
収縮末期の時相が特定されるとシステム制御部２８は、心電図時相特定部３２に拡張末期の特定処理を行なわせる。拡張末期の特定処理において心電図時相特定部３２は、心電図波形の形状に基づいて拡張末期の時相を特定する（ステップＳＣ９）。拡張末期も収縮末期と同様の方法で決定される。拡張末期の時相のデータは、システム制御部２８により表示制御部２０に供給される。
【００５９】
拡張末期の時相が特定されるとシステム制御部２８は、表示画像発生部３４に表示画像の発生処理を行なわせる。発生処理において表示画像発生部３４は、狭窄部位の少なくとも一部を含む表示画像のデータをボリュームデータセットから発生する（ステップＳＣ１０）。表示画像の断面位置、断面の向き、及び時相は、ユーザにより操作部２６を介して任意に設定可能である。発生された表示画像のデータは、システム制御部２８により表示制御部２０に供給される。また、表示画像の断面位置のデータと時相のデータとも、システム制御部２８により表示制御部２０に供給される。表示画像の典型的な例としては、狭窄部位に交差する直交断面に関するＭＰＲ画像である。
【００６０】
表示画像のデータが発生されるとシステム制御部２８は、表示制御部２０に表示処理を行なわせる。表示処理において表示制御部２０は、狭窄マップと表示画像とを表示部２２に表示する（ステップＳＣ１１）。さらに、表示制御部２０は、表示画像の断面位置を示す断面位置マークと表示画像の時相を示す時相マークとを狭窄マップ上の対応する位置にそれぞれ重ねて表示する。また、表示制御部２０は、収縮末期を示す収縮末期マークと拡張末期を示すマークとを狭窄マップ上の対応する位置にそれぞれ重ねて表示する。
【００６１】
図１２は、ステップＳＣ１１において表示制御部２０の制御のもとに表示部２２に表示される表示画面の一例を示す図である。図１２に示すように表示画面には、表示画像Ｉ２と狭窄マップＩ３とが並べて表示されている。また、狭窄マップＩ３の下方には、心電図波形Ｉ４が表示されている。狭窄マップＩ３と心電図波形Ｉ４とは、互いの時相が横軸に沿って揃うように配置される。狭窄マップＩ３には、断面位置マークＭ１、断面時相マークＭ２、収縮末期マークＭ３、及び拡張末期マークＭ４が重ねて表示されている。断面位置マークＭ１は、狭窄マップＩ２の横軸（時相方向）に平行な直線形状を有し、狭窄マップＩ２上における表示画像の断面位置に表示されている。断面時相マークＭ２は、狭窄マップＩ２の縦軸（断面位置方向）に平行な直線形状を有し、狭窄マップＩ３上における表示画像の断面位置に表示されている。収縮末期マークＭ３は、狭窄マップＩ３の縦軸に平行な直線形状を有し、狭窄マップＩ３上における収縮末期の時相位置に表示されている。拡張末期マークＭ４は、狭窄マップＩ３の縦軸に平行な直線形状を有し、狭窄マップＩ３上における拡張末期の時相位置に表示されている。
【００６２】
ステップＳＣ１１において狭窄マップと表示画像とが表示されるとシステム制御部２８は、狭窄状態解析処理を終了する。
【００６３】
このように、狭窄マップと並べて狭窄部位に関する表示画像が表示されることで、ユーザは、狭窄部位を画像上で確認することができる。また、狭窄マップ上に断面時相マークが表示されることで、一心拍中における表示画像の時相を容易に確認することができる。また、狭窄マップ上に断面位置マークが表示されることで、冠動脈領域の始点から終点までの間における表示画像の断面位置を用意に確認することができる。また。心拍位相の時相のマークが狭窄マップ上に表示されることでユーザは、心筋架橋由来のような一時的な狭窄がどの時相において発生されているかが確認しやすい。
【００６４】
かくして本実施形態の変形例２に係わる画像処理装置及び狭窄状態解析プログラムは、狭窄状態の画像診断の精度や効率の向上を実現する。
【００６５】
なお、ステップＳＣ１０において発生されステップＳＣ１１において表示される典型的な表示画像は、直交断面に関するＭＰＲ画像であるとした。しかしながら本実施形態は、これに限定する必要はない。例えば、並列して表示される狭窄マップに由来する冠動脈経路に関するＣＰＲ画像やＳＰＲ画像が発生され表示されてもよい。
【００６６】
（変形例３）
変形例２に係わる画像処理装置２と狭窄状態解析プログラムとは、狭窄マップ上に断面時相マークを表示した。変形例３に係わる画像処理装置と狭窄状態解析プログラムとは、表示画像の時相や断面時相マークを操作部２４により変更可能とし、断面時相マークと表示画像の時相とを連動させるものである。なお以下の説明において、本実施形態、変形例１、及び変形例２と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００６７】
図１３は、本実施形態の変形例３に係わる画像処理装置３の構成を示す図である。図１３に示すように画像処理装置３は、処理データ記憶部１０、血管抽出部１２、狭窄指標値算出部１４、狭窄状態解析部１８、表示制御部２０、表示部２２、操作部２４、プログラム記憶部２６、システム制御部２８、心電図波形記憶部３０、心電図時相特定部３２、及び表示画像発生部３４に加え、表示時相算出部３６を備える。
【００６８】
操作部２４は、ユーザからの表示画像の時相（以下、表示時相と呼ぶことにする）の変更操作を受付ける。表示時相算出部３６は、操作部２４が受付けた変更操作の操作量に基づいて変更後の表示時相を算出する。表示画像発生部３４は、算出された変更後の表示時相に関するボリュームデータセットから表示画像のデータを発生する。表示制御部３４は、算出された変更後の表示時相に対応する狭窄マップ上の時相位置に断面時相マークを移動させる。
【００６９】
図１４は、変形例３に係わる狭窄状態解析プログラムの典型的な流れを示す図である。図に示すように、変形例３に係わる狭窄状態解析処理は、図のステップＳＣ１１以後の処理である。
【００７０】
ステップＳＣ１１において狭窄マップと表示画像とが表示されるとシステム制御部２８は、操作部２４を介して表示時相の変更操作がなされることを待機している（ステップＳＤ１２）。変更操作としては、表示画像上におけるマウス操作、狭窄マップ上におけるマウス操作、キーボードからの入力等が利用可能である。例えば、表示画像上で操作部２４（マウス）のホイール操作を行なうことで、表示時相の変更操作がなされる。他の例としては、操作部２４を介して狭窄マップ上の断面時相マークを横方向にスライドさせることで、表示時相の変更操作がなされてもよい。
【００７１】
ユーザにより操作部２４を介して変更操作がなされることを契機として（ステップＳＤ１２：ＹＥＳ）、システム制御部２８は、表示時相算出部３６に表示時相の算出処理を行なわせる。算出処理において表示時相算出部３６は、操作部２４が受付けた変更操作の操作量に基づいて変更後の表示時相を算出する（ステップＳＤ１３）。より詳細には、表示時相算出部３６は、操作量に応じた表示時相の変化量を算出し、算出した変化量とステップＳＤ１２において表示されている変更前の表示画像の表示時相とを加算することにより、変更後の表示時相を算出する。算出された変更後の表示時相のデータは、システム制御部２８により表示画像発生部３４と表示制御部２０とに供給される。
【００７２】
変更後の表示時相が算出されるとシステム制御部２８は、表示画像発生部３４に表示画像の発生処理を行なわせる。発生処理において表示画像発生部２０は、変更後の表示時相に関するボリュームデータセットを処理データ記憶部１０から読み出し、読み出したボリュームデータセットから表示画像のデータを発生する（ステップＳＤ１４）。発生される表示画像の断面位置は、表示時相の変更前の表示画像の断面位置と同一である。発生された表示画像のデータは、システム制御部２８から表示制御部２０に供給される。
【００７３】
表示画像のデータが発生されるとシステム制御部２８は、表示制御部２０に表示処理を行なわせる。表示処理において表示制御部２０は、狭窄マップとステップＳＤ１４において発生された表示画像とを並べて表示する（ステップＳＤ１５）この際、表示制御部２０は、ステップＳＤ１３において算出された変更後の表示時相に対応する、狭窄マップ上の時相位置を特定し、特定した時相位置に断面時相マークを移動させる。このように、操作部２４を介した表示時相の変更に連動して表示画像の表示時相と断面時相マークとが更新される。
【００７４】
ステップＳＤ１５において狭窄マップと表示画像とが表示されるとシステム制御部２８は、狭窄状態解析処理を終了する。
【００７５】
上記構成によれば、操作部２４を介して表示画像の表示時相を変更させるとともに、狭窄マップ上の断面時相マークを移動させることが可能となる。また、操作部２４を介して狭窄マップ上の断面時相マークを移動させることにより表示時相を変更させることができる。そのため、狭窄マップを表示時相の設定・変更のためのユーザインターフェースとしても機能させることも可能となる。
【００７６】
かくして本実施形態の変形例３に係わる画像処理装置３及び狭窄状態解析プログラムは、狭窄状態の画像診断の精度や効率の向上を実現する。
【００７７】
（変形例４）
変形例２に係わる画像処理装置２と狭窄状態解析プログラムとは、狭窄マップ上に断面位置マークを表示した。変形例４に係わる画像処理装置４と狭窄状態解析プログラムとは、表示画像の断面位置や断面位置マークを操作部２４により変更可能とし、断面位置マークと表示画像の断面位置とを連動させるものである。なお以下の説明において、本実施形態、変形例１、変形例２、及び変形例３と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００７８】
図１５は、変形例４に係わる画像処理装置４の構成を示す図である。図１５に示すように画像処理装置４は、処理データ記憶部１０、血管抽出部１２、同一血管対応付け部１４、狭窄指標値算出部１６、狭窄状態解析部１８、表示制御部２０、表示部２２、操作部２４、プログラム記憶部２６、システム制御部２８、心電図波形記憶部３０、心電図時相特定部３２、及び表示画像発生部３４に加え、表示断面位置算出部３８を備える。
【００７９】
操作部２４は、ユーザからの表示画像の断面位置（以下、表示断面位置と呼ぶことにする）の変更操作を受付ける。表示断面位置算出部３８は、操作部２４が受付けた変更操作の操作量に基づいて変更後の表示断面位置を算出する。表示画像発生部３４は、算出された変更後の表示断面位置に基づいてボリュームデータセットから表示画像のデータを発生する。表示制御部２０は、算出された表示断面位置に対応する狭窄マップ上の断面位置に断面位置マークを移動させる。
【００８０】
図１６は、変形例４に係わる狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図である。図１６に示すように、変形例４に係わる狭窄状態解析処理は、図１６のステップＳＣ１１以後の処理である。
【００８１】
ステップＳＣ１１において狭窄マップと表示画像とが表示されるとシステム制御部２８は、操作部２４を介して表示断面位置の変更操作がなされることを待機している（ステップＳＥ１２）。変更操作としては、表示画像上におけるマウス操作、狭窄マップ上におけるマウス操作、キーボードからの入力等が利用可能である。例えば、表示画像上で操作部２４（マウス）のホイール操作を行なうことで、表示断面位置の変更操作がなされる。他の例としては、操作部２４を介して狭窄マップ上の断面位置マークを縦方向にスライドさせることで、表示断面位置の変更操作がなされてもよい。
【００８２】
ユーザにより操作部２４を介して変更操作がなされることを契機として（ステップＳＥ１２：ＹＥＳ）、システム制御部２８は、表示断面位置算出部３８に表示断面位置の算出処理を行なわせる。算出処理において表示断面位置算出部３８は、操作部２４が受付けた変更操作の操作量に基づいて変更後の表示断面位置を算出する（ステップＳＥ１３）。より詳細には、表示断面位置算出部３８は、操作量に応じた表示断面位置の変化量を算出し、算出した変化量とステップＳＥ１２において表示されている変更前の表示画像の断面位置とを加算することにより、変更後の表示断面位置を算出する。算出された変更後の表示断面位置のデータは、システム制御部２８により表示画像発生部３４と表示制御部２０とに供給される。
【００８３】
変更後の表示断面位置が算出されるとシステム制御部２８は、表示画像発生部３４に表示画像の発生処理を行なわせる。発生処理において表示画像発生部３４は、算出された変更後の表示断面位置に関するボリュームデータセットを処理データ記憶部１０から読み出し、読み出したボリュームデータセットから表示画像のデータを発生する（ステップＳＥ１４）。発生される表示画像の表示断面位置は、時相変更前の表示画像の表示断面位置と同一である。発生された表示画像のデータは、システム制御部２８から表示制御部２０に供給される。
【００８４】
表示画像のデータが発生されるとシステム制御部２８は、表示制御部２０に表示処理を行なわせる。表示処理において表示制御部３４は、狭窄マップとステップＳＥ１４において発生された表示画像とを並べて表示する（ステップＳＥ１５）この際、表示画像制御部２０は、ステップＳＥ１３において算出された変更後の表示断面位置に対応する、狭窄マップ上の断面位置を特定し、特定した断面位置に断面位置マークを移動させる。このように、操作部２４を介した表示断面位置の変更に連動して表示画像の表示断面位置と断面位置マークとが更新される。
【００８５】
ステップＳＥ１５において狭窄マップと表示画像とが表示されるとシステム制御部２８は、狭窄状態解析処理を終了する。
【００８６】
上記構成によれば、操作部２４を介して表示画像の表示時相を変更させるとともに、狭窄マップ上の断面位置マークを移動させることが可能となる。また、操作部２４を介して狭窄マップ上の断面位置マークを移動させることにより、表示断面位置を変更させることができる。そなわち、狭窄マップを表示断面位置の設定・変更のためのユーザインターフェースとして機能させることも可能となる。
【００８７】
かくして本実施形態の変形例４に係わる画像処理装置４及び狭窄状態解析プログラムは、狭窄状態の画像診断の精度や効率の向上を実現する。
【００８８】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施形態に係わる画像処理装置の構成を示す図。
【図２】図１のシステム制御部の制御のもとに行なわれる狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図。
【図３】図２のステップＳＡ３に関する冠動脈領域の構造の一例を示す図である。
【図４】図２のステップＳＡ３において生成される冠動脈ツリーの一例を示す図。
【図５】図２のステップＳＡ３に係わる対応付け処理を説明するための図。
【図６】図２のステップＳＡ６において算出される狭窄率のグラフを示す図。
【図７】図２のステップＳＡ７における狭窄部位の特定処理を説明するための図。
【図８】図２のステップＳＡ７において生成される狭窄マップの一例を示す図。
【図９】本実施形態の変形例１に係わる狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図。
【図１０】本実施形態の変形例２に係わる画像処理装置の構成を示す図。
【図１１】図１０のシステム制御部の制御のもとに行なわれる、狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図。
【図１２】ステップＳＣ１１において表示される表示画面の一例を示す図。
【図１３】本実施形態の変形例３に係わる画像処理装置の構成を示す図。
【図１４】図１３のシステム制御部の制御のもとに行なわれる、狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図。
【図１５】本実施形態の変形例４に係わる画像処理装置の構成を示す図。
【図１６】図１５のシステム制御部の制御のもとに行なわれる、狭窄状態解析処理の典型的な流れを示す図。
【符号の説明】
【００９０】
１…画像処理装置、１０…処理データ記憶部、１２…血管抽出部、１４…同一血管対応付け部、１６…狭窄指標値算出部、１８…狭窄状態解析部、２０…表示制御部、２２…表示部、２４…操作部、２６…プログラム記憶部、２８…システム制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の時相に関する複数のボリュームデータセットを記憶する記憶部と、
前記複数のボリュームデータセットのそれぞれから血管領域を抽出する抽出部と、
前記抽出された血管領域の芯線に略直交する複数の断面のそれぞれについて、前記血管領域の形状に基づいて狭窄度合を示す指標値を算出する算出部と、
前記算出された指標値を時系列解析する解析部と、
前記時系列解析の解析結果を表示する表示部と、
を具備する画像処理装置。
【請求項２】
前記算出部は、前記指標値として、前記断面上での前記血管領域の血管径、断面積、及び狭窄率の少なくとも１つを算出する、請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記解析部は、
前記算出された指標値のうちの臨床的に特徴的な値を示す断面の時相と断面位置とを特定する時相・位置特定部と、
前記特定された断面の時相と断面位置とに基づいて、狭窄が発生された時相と断面位置とを２次元平面上に表すマップを生成し、前記生成されたマップを前記解析結果として出力する生成部と、
を備える請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】
心電図波形から特定の心拍位相の時相を特定する心拍位相特定部をさらに備え、
前記表示部は、前記特定された時相を示す心電図マークを前記時系列マップ上に重ねて表示する、
請求項３記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記特徴的な値を有する前記断面に関する断面画像のデータを発生する発生部をさらに備え、
前記表示部は、前記断面画像と前記マップとを並べて表示する、
請求項３記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記表示部は、前記表示されている断面画像の断面位置を示す断面位置マークを前記マップ上に重ねて表示する、請求項５記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記表示部は、前記表示されている断面画像の時相を示す断面時相マークを前記マップ上に重ねて表示する、請求項５記載の画像処理装置。
【請求項８】
ユーザからの指示に従って断面位置の変更操作をする操作部をさらに備え、
前記表示部は、前記変更操作の操作量に応じた断面位置に関する断面画像を表示する、
請求項５記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記表示部は、前記変更操作の操作量に応じて前記マップ上の断面位置マークを移動させる、請求項８記載の画像処理装置。
【請求項１０】
ユーザからの指示に従って前記表示されている断面画像の時相の変更操作をする操作部をさらに備え、
前記表示部は、前記変更操作の操作量に応じた時相に関する断面画像を表示する、
請求項５記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記表示部は、前記変更操作の操作量に応じて前記マップ上の断面時相マークを移動させる、請求項１０記載の画像処理装置。
【請求項１２】
コンピュータに、
複数の時相に関する複数のボリュームデータセットのそれぞれから血管領域を抽出する機能と、
前記抽出された血管領域の芯線に略直交する複数の断面のそれぞれについて、前記血管領域の形状に基づいて血管性状を表す指標値を算出する機能と、
前記算出された指標値を時系列解析する機能と、
前記時系列解析の解析結果を表示する機能と、
を実現させる狭窄状態解析プログラム。
【請求項１】
複数の時相に関する複数のボリュームデータセットを記憶する記憶部と、
前記複数のボリュームデータセットのそれぞれから血管領域を抽出する抽出部と、
前記抽出された血管領域の芯線に略直交する複数の断面のそれぞれについて、前記血管領域の形状に基づいて狭窄度合を示す指標値を算出する算出部と、
前記算出された指標値を時系列解析する解析部と、
前記時系列解析の解析結果を表示する表示部と、
を具備する画像処理装置。
【請求項２】
前記算出部は、前記指標値として、前記断面上での前記血管領域の血管径、断面積、及び狭窄率の少なくとも１つを算出する、請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記解析部は、
前記算出された指標値のうちの臨床的に特徴的な値を示す断面の時相と断面位置とを特定する時相・位置特定部と、
前記特定された断面の時相と断面位置とに基づいて、狭窄が発生された時相と断面位置とを２次元平面上に表すマップを生成し、前記生成されたマップを前記解析結果として出力する生成部と、
を備える請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】
心電図波形から特定の心拍位相の時相を特定する心拍位相特定部をさらに備え、
前記表示部は、前記特定された時相を示す心電図マークを前記時系列マップ上に重ねて表示する、
請求項３記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記特徴的な値を有する前記断面に関する断面画像のデータを発生する発生部をさらに備え、
前記表示部は、前記断面画像と前記マップとを並べて表示する、
請求項３記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記表示部は、前記表示されている断面画像の断面位置を示す断面位置マークを前記マップ上に重ねて表示する、請求項５記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記表示部は、前記表示されている断面画像の時相を示す断面時相マークを前記マップ上に重ねて表示する、請求項５記載の画像処理装置。
【請求項８】
ユーザからの指示に従って断面位置の変更操作をする操作部をさらに備え、
前記表示部は、前記変更操作の操作量に応じた断面位置に関する断面画像を表示する、
請求項５記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記表示部は、前記変更操作の操作量に応じて前記マップ上の断面位置マークを移動させる、請求項８記載の画像処理装置。
【請求項１０】
ユーザからの指示に従って前記表示されている断面画像の時相の変更操作をする操作部をさらに備え、
前記表示部は、前記変更操作の操作量に応じた時相に関する断面画像を表示する、
請求項５記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記表示部は、前記変更操作の操作量に応じて前記マップ上の断面時相マークを移動させる、請求項１０記載の画像処理装置。
【請求項１２】
コンピュータに、
複数の時相に関する複数のボリュームデータセットのそれぞれから血管領域を抽出する機能と、
前記抽出された血管領域の芯線に略直交する複数の断面のそれぞれについて、前記血管領域の形状に基づいて血管性状を表す指標値を算出する機能と、
前記算出された指標値を時系列解析する機能と、
前記時系列解析の解析結果を表示する機能と、
を実現させる狭窄状態解析プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−１３６９３３（Ｐ２０１０−１３６９３３Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１７２９１（Ｐ２００８−３１７２９１）
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【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２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【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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