画像処理装置及びＸ線診断装置
【課題】カテーテル手技時における関心領域の設定の自動化。
【解決手段】画像演算・記憶部１０は、被検体の血管が造影されていない第１透視画像データと、被検体に投与された造影剤により血管が造影された第２透視画像データとを記憶する。画像演算・記憶部１０は、第１透視画像データを画像処理して第１透視画像に含まれるカテーテル領域を特定する。画像演算・記憶部１０は、第２透視画像データを画像処理して第２透視画像に含まれる血管領域を抽出する。画像演算・記憶部１０は、カテーテル領域の端点の位置に基づいて血管領域に関心領域を設定する。
【解決手段】画像演算・記憶部１０は、被検体の血管が造影されていない第１透視画像データと、被検体に投与された造影剤により血管が造影された第２透視画像データとを記憶する。画像演算・記憶部１０は、第１透視画像データを画像処理して第１透視画像に含まれるカテーテル領域を特定する。画像演算・記憶部１０は、第２透視画像データを画像処理して第２透視画像に含まれる血管領域を抽出する。画像演算・記憶部１０は、カテーテル領域の端点の位置に基づいて血管領域に関心領域を設定する。
【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Ｘ線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
循環器用Ｘ線画像処理装置は、全身の動静脈を対象とした血管造影検査(angiography)や血管内治療(interventional treatment)におけるイメージガイド用装置として発展してきている。ここでＸ線画像処理装置は、血管内に造影剤を注入した状態でＸ線撮像された画像を処理し、画像表示部や画像表示装置に画像データを表示する。
【０００３】
例えば心臓冠状動脈造影(coronary angiogram)では、造影剤は冠状動脈の入り口に挿入されたカテーテルによって注入される。そして動脈検査としては染まった血管の状態を、組織検査としては染まった心筋組織の状態を計測する。後者では、染まり度合いから心筋組織の血流、すなわち灌流(perfusion)を測定する方法が知られている。
【０００４】
これらの計測においては、画像上に関心領域（Region of Interest；ＲＯＩ）を設定し、その領域における時間濃度曲線を取得する必要がある。ＲＯＩを設定するために、既知の方法としては、オペレーターがＸ線画像を見ながらＧＵＩ等を介してコンピューターのマウスやボタンなどを操作し、設定する必要があった。しかしながら、操作が煩雑であったり、オペレーターによる差異が発生したり、血管内治療中の清潔区域で操作することは好まれない、という問題があった。そこでＲＯＩの設定を自動化したいというニーズがあり、何らかの技術開発が要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７４９６１７５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実施形態の目的は、カテーテル手技時における関心領域の設定の自動化を実現する画像処理装置及びＸ線診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態に係る画像処理装置は、被検体の血管が造影されていない第１透視画像データと、前記被検体に投与された造影剤により前記血管が造影された第２透視画像データとを記憶する記憶部と、前記第１透視画像データを画像処理して前記第１透視画像に含まれるカテーテル領域を特定する特定部と、前記第２透視画像データを画像処理して前記第２透視画像に含まれる血管領域を抽出する抽出部と、前記カテーテル領域の端点の位置に基づいて前記血管領域に関心領域を設定する設定部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係るＸ線診断装置の構成を示す図。
【図２】本実施形態における基本的な処理手順を示すフローチャート。
【図３】本実施形態における、より詳細な処理手順を示すフローチャート。
【図４】図１の画像演算・記憶部により設定される関心領域の設定パターンの一例を示す図。
【図５】図１の画像演算・記憶部により設定される関心領域の設定パターンの他の例を示す図。
【図６】図１の画像演算・記憶部により設定される関心領域の設定パターンの他の例を示す図。
【図７】図１の画像演算・記憶部により設定される関心領域の設定パターンの他の例を示す図。
【図８】図１の画像演算・記憶部により設定される関心領域の設定パターンの他の例を示す図。
【図９Ａ】図１の表示部やユーザインタフェースにより表示される、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた右冠状動脈に関するＸ線画像示す図。
【図９Ｂ】図１の表示部やユーザインタフェースにより表示される、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた右冠状動脈に関するＸ線画像示す他の図。
【図９Ｃ】図１の表示部やユーザインタフェースにより表示される、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた左冠状動脈に関するＸ線画像示す図。
【図９Ｄ】図１の表示部やユーザインタフェースにより表示される、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた左冠状動脈に関するＸ線画像示す他の図。
【図９Ｅ】図１の表示部やユーザインタフェースにより表示される、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた冠状動脈のスパイダービューに関するＸ線画像示す図。
【図９Ｆ】図１の表示部やユーザインタフェースにより表示される、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた脳血管に関するＸ線画像示す図。
【図１０】本実施形態に係るＲＯＩ（基準領域）と心筋局所領域とが設定された、Ｘ線アンジオ撮影で得られる冠状動脈造影画像を示す図。
【図１１】本実施形態に係る、矩形状のＲＯＩが設定された冠状動脈造影画像を示す図。
【図１２】本実施形態に係る、多角形状のＲＯＩが設定された冠状動脈造影画像を示す図。
【図１３】本実施形態に係る表示部やユーザインタフェースに表示される時間濃度曲線の一例を示す図。
【図１４】本実施形態に係るＲＯＩ（基準領域）と比較対象領域とが設定された、Ｘ線アンジオ撮影で得られる冠状動脈造影画像を示す図。
【図１５】図１の表示部やユーザインタフェースにより重ねて表示される、基準領域に対応する時間濃度曲線と比較対象領域に対応する時間濃度曲線とを示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる画像処理装置及びＸ線診断装置を説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係るＸ線診断装置を示している。Ｘ線診断装置は、ガントリ１００を有する。ガントリ１００は、Ｃアーム７を有する。Ｃアーム７は、支持機構６に回転自在に支持される。Ｃアーム７の一端にはＸ線発生部２が取り付けられる。Ｘ線発生部２は、Ｘ線管球２１とＸ線コリメータ２２を有する。高電圧発生部１は、Ｘ線管球２１の電極間に印加する高電圧（管電圧）を発生し、またＸ線管球２１のフィラメントに供給するフィラメント電流を発生する。Ｘ線制御部２０は、システム制御部８の制御に従って、高電圧発生部１で発生する管電圧とフィラメント電流とを制御する。
【００１１】
Ｃアーム７の他端にはＸ線検出部５が取り付けられる。Ｘ線検出部５は、寝台４に載置される被検体３を挟んで、Ｘ線発生部２のＸ線管球２１に対峙する。Ｘ線検出部５は、典型的には、入射Ｘ線を直接的又は間接的に電荷に変換する複数の検出素子（画素）が２次元状に配列されてなる固体平面検出器である。Ｘ線検出部５は、システム制御部８の制御により典型的には電荷蓄積、電荷読出、及びリセットからなる１サイクルの検出動作を一定周期で繰り返す。
【００１２】
システム制御部８は、例えば、インジェクタ１５から被検体３へ造影剤を注入を開始する時点でインジェクタ１５から出力される注入開始信号、被検体への造影剤注入を終了する時点でインジェクタ１５から出力される注入終了信号と、心電計１６で測定された被検体３の心電図（ＥＣＧ）とに基づいて、撮像動作を制御することを主な機能として有している。
【００１３】
画像演算・記憶部１０は、Ｘ線検出部５からの出力に基づいて画像のデータを発生する機能、画像のデータを記憶する機能、及び画像のデータを処理する機能を有している。例えば、画像演算・記憶部１０は、被検体の血管が造影されていない第１透視画像データと、被検体に投与された造影剤により血管が造影された第２透視画像データとを発生し、記憶する機能を有する。また、画像演算・記憶部１０は、第１透視画像データを画像処理して第１透視画像に含まれるカテーテル領域を特定する機能を有する。また、画像演算・記憶部１０は、第２透視画像データを画像処理して第２透視画像に含まれる血管領域を抽出する機能を有する。また、画像演算・記憶部１０は、カテーテル領域の端点の位置に基づいて血管領域に関心領域を設定する機能を有する。また、画像演算・記憶部１０は、細線化を実行する機能、端点検出する機能、ライントレーシングを実行する機能等の種々の画像処理機能を有している。
【００１４】
システム制御部８には操作部９が接続される。操作部９には、ハンドスイッチ１２、ディスプレイ、及びタッチパネル等を有するユーザインタフェース１４が設けられる。
【００１５】
図２は、この実施形態に係わる基本的な処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示されるように、画像演算・記憶部１０は、Ｘ線画像に画像処理を施し、Ｘ線画像から血管領域の端点とカテーテル領域の端点とを抽出する（ステップＳ６１，Ｓ６２）。すなわち血管領域の端点の位置座標と、カテーテル領域の端点の位置座標とが抽出される。
【００１６】
次に画像演算・記憶部１０は血管領域の端点の位置座標とカテーテル領域の端点の位置座標とを比較し、血管領域とカテーテル領域との位置関係を解析する（ステップＳ６３）。具体的には、画像演算・記憶部１０は、血管領域の中心線を利用して、カテーテル領域の端点に最も近い血管領域上の点を特定する。すなわち、血管領域上においてカテーテル領域の端点（以下、カテーテル端点）が特定される。そして画像演算・記憶部１０は、血管領域上のカテーテル端点から一定の距離だけ離れた血管領域上の位置にＲＯＩを設定する（ステップＳ６４）。
【００１７】
図３は、実施形態に係わる詳細な処理手順を示すフローチャートである。図３のステップＳＴ１において、画像演算・記憶部１０は予め記憶した造影前フレーム２ａと造影中フレーム２ｂとを読み出す。造影前フレーム２ａは、カテーテル手技時において、被検体の血管が造影剤により注入される前に撮像されたＸ線画像である。造影前フレーム２ａは、カテーテル領域を含み、血管領域を含んでいない。なお、造影前フレーム２ａは、カテーテル領域の他に、骨領域等の背景を含んでいる。造影中フレーム２ｂは、カテーテル手技時において、被検体に投与された造影剤により血管が造影されている時点に撮像されたＸ線画像である。造影中フレーム２ｂは、カテーテル領域と血管領域とを含んでいる。なお、造影前フレーム２ｂにも、カテーテル領域と血管領域との他に、骨領域等の背景を含んでいる。ステップＳＴ２において、画像演算・記憶部１０は、造影前フレーム２ａからカテーテル領域を抽出する。これにより、例えば、前景領域としてカテーテル領域を有する２値画像データ２ｃが抽出される。画像演算・記憶部１０は、造影中フレーム２ｂからカテーテル領域と血管領域とを抽出する。これにより、例えば、前景領域としてカテーテル領域と血管領域とを有する２値画像２ｄが抽出される。
【００１８】
すなわち実施形態では、被検体の血管が造影されていないフレーム２ａと、造影剤により血管が造影されたフレーム２ｂとも用いて画像処理を行う。フレーム２ａ、２ｂのいずれにも、カテーテル領域を含んでいる。
【００１９】
ステップＳＴ３において、画像演算・記憶部１０は、２値画像２ｃをテンプレートとして２値画像２ｄにテンプレートマッチングを施し、２値画像２ｄからカテーテル領域を特定し、特定されたカテーテル領域を２値画像２ｄから除去する。具体的には、画像演算・記憶部１０は、２値画像２ｃをテンプレートとし、この２値画像２ｃと２値画像２ｄとを比較する。画像演算・記憶部１０は、両２値画像の各ピクセル間での２値比較の結果に基づいて２値画像２ｃとの相互相関の度合いを評価する。画像演算・記憶部１０は、相互相関の度合いに基づいて、２値画像２ｄに含まれるカテーテル領域を特定する。以上の処理をカテーテルマッチングと称する。この処理により、２値画像２ｄに含まれるカテーテル領域と血管部分とを切り分けて特定することができる。そして、画像演算・記憶部１０は、特定されたカテーテル領域を２値画像２ｄから除去し、カテーテル領域が除去された２値画像２ｅを生成する。２値画像２ｅは、造影中フレーム２ｂに由来する血管領域を含んでいる。
【００２０】
ステップＳＴ４において、画像演算・記憶部１０は、血管領域の２値画像２ｃと、カテーテル領域の２値画像２ｅとの各々について、細線化処理を施す。細線化処理により、２値画像２ｃから血管領域の中心線を示す細線化画像２ｆが生成され、２値画像２ｅからカテーテル領域の中心線を示す細線化画像２ｇが生成される。
【００２１】
ステップＳＴ５において、画像演算・記憶部１０は、細線化画像２ｆと細線化画像２ｇとに端点検知を実行し、細線化画像２ｇにおけるカテーテル端点の位置座標を検出する。具体的には、まず、画像演算・記憶部１０は、細線化画像２ｆ内のカテーテル領域の端点を画像処理等により特定する。通常、カテーテルの端点は２箇所検出されるが、実施形態では画像中央に近い端点を処理対象として選択する。また、画像演算・記憶部１０は、細線化画像２ｇ内の血管領域の端点を画像処理等により特定する。血管領域は、通常、複数の枝に分岐するので、３以上の複数の端点が特定されるのが通常である。画像演算・記憶部１０は、細線化画像２ｇ内において特定された複数の端点の中から、細線化画像２ｆ内において処理対象として選択された端点に最も接近している端点Ｐｅを特定する。特定された端点Ｐｅは、血管領域上におけるカテーテル領域の端点（カテーテル端点）を意味する。
【００２２】
ステップＳＴ６において、画像演算・記憶部１０は、細線化画像２ｇにライントレーシング処理を実施し、カテーテル端点Ｐｅから一定の距離（例えば１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度）だけ離れた血管領域の中心線上にＲＯＩを設定する。このようにして、ＲＯＩの位置座標が自動的に設定される。そして画像演算・記憶部１０は、設定された位置座標に対応する造影中フレーム２ｂの位置座標にＲＯＩを設定する。システム制御部８は、造影中フレーム２ｂにＲＯＩに対応するシンボルＳｉが重ねて表示された画像２ｈを表示部１１に表示する。シンボルＳｉが重ねて表示される画像は、造影中フレーム２ｂのみに限定されず、造影前フレーム２ａであっても良い。シンボルＳｉが重ねて表示される画像は、操作部９を介して任意に選択可能である。
【００２３】
なおライントレーシング処理とは、画像に含まれる線分、線分の分岐点を検出する処理である。この処理は、例えば３×３のピクセルで囲まれた領域（小領域）がとり得るビットパターンの組み合わせと、２値画像を構成する全てのピクセルの画素値（０または１）とを比較し、画像上の各小領域に一致するビットパターンを検出する。そうして、隣接する小領域ごとのビットパターンの分布から、画像中の線分の形状を認識する処理である。画像演算・記憶部１０は、細線化された血管領域の中心線に対してこの処理を施す。
【００２４】
次に、関心領域の種々の設定パターンについて説明する。
【００２５】
関心領域の形状は、種々の形態が用意されている。図４、図５、及び図６は、ＲＯＩの形状パターンを示す図である。図４、図５、及び図６に示すように、ステップＳＴ６において画像演算・記憶部１０により、血管領域ＢＲの中心線ＣＬがトレーシングされる。画像演算・記憶部１０は、端点Ｐｅから中心線ＣＬに沿って所定の距離間隔で複数の関心領域ＲＯＩを設定する。例えば、各関心領域ＲＯＩは、図４に示すように、中心線Ｃｌ上の点（１画素）に設定される。各関心領域ＲＯＩは、点のみに限定されず、図５に示すように、既定の面積を有する局所領域に設定されても良い。局所領域の形状は、図５に示すような長形状に限定されず、円形状や正方形、楕円、菱形等の如何なる幾何学的形状を有していても良い。関心領域ＲＯＩの向きは、図５に示すように、中心線ＣＬに沿っていると良い。図６に示すように、中心線ＣＬ上に設定された２点Ｐ１及びＰ２間の範囲に限定して血管領域に関心領域ＲＯＩが設定されても良い。２点Ｐ１及びＰ２の間隔は、操作部９を介して任意に設定可能である。また、関心領域の形状のタイプも操作部９を介して任意に設定可能である。
【００２６】
なお、上記の説明において画像演算・記憶部１０は、複数の関心領域ＲＯＩを設定するとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。図７に示すように、画像演算・記憶部１０は、中心線ＣＬ上の端点Ｐｅから所定の距離だけ離れた一箇所に関心領域ＲＯＩを設定しても良い。また、上記の説明において、関心領域ＲＯＩの向きは、中心線ＣＬに沿うとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。図８に示すように、画像演算・記憶部１０は、関心領域ＲＯＩを水平に並べても良い。なお、関心領域ＲＯＩの向きは、中心線ＣＬに方向と水平とに限定されず、如何なる向きに設定可能である。関心領域ＲＯＩの向きは、例えば、操作部９を介して任意に設定可能である。
【００２７】
次に、本実施形態に係るＲＯＩ設定処理の臨床応用例について説明する。
【００２８】
図９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、９Ｅ、９Ｆは、表示部１１に表示される臨床画像の一例を示す図である。図９Ａ，Ｂは、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた右冠状動脈に関するＸ線画像示す。図９Ｃ，Ｄは、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた左冠状動脈に関するＸ線画像示す。図９Ｅは、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた冠状動脈のスパイダービューに関するＸ線画像を示す。図９Ｆは、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた脳血管に関するＸ線画像を示す。以上のようにこの実施形態によれば各Ｘ線透視画像にＲＯＩが自動的に重ねて表示される。
【００２９】
図１０は、Ｘ線アンジオ撮影で得られる冠状動脈造影画像（以下ＣＡＧ画像という）を例示している。ＣＡＧ画像では、造影剤のＸ線の吸収線量が大きいので冠状動脈を通過中は冠状動脈の形状が他の組織と区別できる程にコントラストがついて識別できる。
【００３０】
図１０に示すように、カテーテル１０１が冠状動脈１０２まで挿入操作され、その位置でカテーテル１０１から一定時間継続的に造影剤が注入される。Ｘ線撮像は、少なくとも造影剤注入開始前から、造影剤注入終了後所定時間経過までの期間にわたって行われる。
【００３１】
造影剤がカテーテル１０１を経由して冠状動脈に注入されるときに図１のＸ線診断装置にてＸ線画像が収集される。画像収集が終了すると画像演算・記憶部１０によりＲＯＩ１０３が上記のアルゴリズムに従ってカテーテル１０１を基準とした血管領域上の位置に自動的に設定される。例えば、ＲＯＩ１０３は、ＣＡＧ画像上の冠状動脈の基準領域（心筋血液供給領域）１０３に設定される。また、基準領域の比較のために、心筋上に少なくとも一つの心筋局所領域１０４が設定される。
【００３２】
画像演算・記憶部１０は、心筋血液供給領域１０３に含まれる複数の画素の画素値に基づいて心筋血液供給領域１０３に関する時間濃度曲線（Time Density curve；ＴＤＣ）を生成する。同様に、画像演算・記憶部１０は、心筋局所領域１０４に含まれる複数の画素の画素値に基づいて心筋局所領域に関する時間濃度曲線を生成する。
【００３３】
心筋局所領域１０４は、心筋領域上に設定され、典型的には複数の画素を有する。心筋局所領域１０４の造影剤量に相当する濃度は典型的には画素平均値として計算される。しかし、心筋局所領域１０４は単一の画素を有するものであってもよい。心筋血液供給領域１０３は、典型的には、血管と略等価な幅又は少し小さい幅を有する矩形形状を有し、血管に沿って任意の向きに設定され、複数の画素が含まれる。心筋血液供給領域１０３の造影剤量に相当する濃度としては典型的には画素平均値として計算される。心筋血液供給領域１０３は、インジェクタ１５と心筋注目領域の間の流路の任意の部分、より限定するとカテーテルの任意の部分、又はカテーテルの出口（冠状動脈入口に等価）から心筋注目領域の間の任意の部分に設定される。このようにして設定されたＲＯＩは、例えば、図１１や図１２に示すようにＣＡＧ画像上に表示される。図１１においてＲＯＩは、矩形状の領域として設定されている。図１２においてＲＯＩは、一定の面積を持つ多角形状の領域として設定されている。
【００３４】
図１３は、表示部１１やユーザインタフェース１４に表示される時間濃度曲線の一例を示す図である。この時間濃度曲線は冠状動脈に注入された造影剤の時間経過に伴う濃度変化をグラフ化したもので、画像演算・記憶部１０により算出される。このほか、造影剤の濃度に関するＴＴＰ（time to peak）値をグラフ化しても良いし、血流量、血液量、あるいは血液の平均通過時間などの血流情報を指標としてグラフ化しても良い。さらには、心筋組織の血流（灌流）を示す指標値の２次元的な分布を血流情報として取り扱うようにしても良い。
【００３５】
基準領域（心筋血液供給領域）１０３の血流情報の比較対象領域は、心筋領域に設定される心筋局所領域１０４のみに限定されない。例えば、比較対象領域としては、図１４に示すように、基準領域１０３から比較的遠方に設定された血管領域１０２上の局所領域１０６に設定されても良い。比較対象領域１０６は、本実施形態に係るＲＯＩ設定アルゴリズムを利用して設定される。以下、比較対象領域１０６の設定について説明する。まず、画像演算・記憶部１０は、上述のようにカテーテル１０１の端点から血管領域１０２の中心線に沿って比較的近距離だけ離れた位置に基準領域１０３を設定し、血管領域１０２の中心線に沿って比較的遠距離だけ離れた位置に比較対象領域１０６を設定する。画像演算・記憶部１０は、基準領域１０３と比較対象領域１０６との各々について時間濃度曲線等の血流情報を算出する。基準領域１０３に対応する時間濃度曲線と比較対象領域１０６に対応する時間濃度曲線とは、例えば、表示部１１やユーザインタフェース１４により表示される。オペレーターは、基準領域１０３に対応する時間濃度曲線と比較対象領域１０６に対応する時間濃度曲線とを比較することで冠状動脈を容易に知ることが出来る。
【００３６】
図１５は、表示部１１やユーザインタフェース１４により重ねて表示される、基準領域１０３に対応する時間濃度曲線と比較対象領域１０６に対応する時間濃度曲線とを示す図である。なお、図１５に係る基準領域１０３と比較対象領域１０６との間には、狭窄部位が存在しているとする。この場合、狭窄部位の下流側の比較対象領域１０６に対応する時間濃度曲線のピーク値Ｐｅ２は、狭窄部位の上流側の基準領域１０３に対応する時間濃度曲線のピーク値Ｐｅ１に比して著しく低くなる傾向にある。また、比較対象領域１０６に対応する時間濃度曲線のピーク到達時刻ｔｅ２と基準領域１０３に対応する時間濃度曲線のピーク到達時刻ｔｅ１との時間間隔は、健常者の場合よりも広くなる。ユーザは、基準領域１０３に対応する時間濃度曲線と比較対象領域１０６に対応する時間濃度曲線とを観察することで、このような狭窄部位に起因する血流異常を見つけやすくなる。
【００３７】
以上述べたように実施形態によれば、血管のうちカテーテルに近い側のＲＯＩが特定され、かつ血管中心線も特定される。すなわちシステム側の処理により、オペレーターによるマニュアル操作で指定すること無く、ＲＯＩを設定することが可能になる。この実施形態によりＲＯＩが自動検出できるようになるので、ＲＯＩが検出されたことをトリガとしてソフトウェアに与えれば、各種の処理を自動的に走らせることが可能になる。さらに、この実施形態によれば、多数の時間濃度曲線のうち基準となる曲線を定めることも可能になる。
【００３８】
例えば、カテーテルに近い側のＲＯＩを基準として、血管上の他のＲＯＩにおける時間濃度曲線情報を測定することができる。つまり、カテーテルに最も近い基準ＲＯＩからの時間遅れや振幅減少度を、他のＲＯＩについて自動的に測定することができる。さらには、測定結果画像や血管グラフを表示することも可能である。
【００３９】
上術の通り、本実施形態に係るＸ線診断装置及び画像処理装置は、画像演算・記憶部１０を有している。画像演算・記憶部１０は、記憶部、特定部、抽出部、及び設定部を有している。記憶部は、被検体の血管が造影されていない第１透視画像データと、被検体に投与された造影剤により血管が造影された第２透視画像データとを記憶する。特定部は、第１透視画像データを画像処理して第１透視画像に含まれるカテーテル領域を特定する。抽出部は、第２透視画像データを画像処理して第２透視画像に含まれる血管領域を抽出する。設定部は、カテーテル領域の端点の位置に基づいて血管領域に関心領域を設定する。
【００４０】
より詳細には、画像演算・記憶部１０は、造影剤注入前のＸ線画像データと、造影剤注入後のＸ線画像データとを用いて、注入前の画像データからカテーテル領域を抽出し、注入後の画像データから血管領域を抽出する。次に画像演算・記憶部１０は、カテーテル領域と血管領域との各々に対して細線化処理を行い、カテーテル領域の端部と血管領域の中心線とを算出する。そして画像演算・記憶部１０は、中心線に沿ってカテーテル領域の端部から一定の距離だけ離間する血管領域上の座標にＲＯＩを設定する。
【００４１】
なお、上記実施形態においては心臓の冠状動脈に造影剤を投与した画像を利用したＲＯＩの設定について示した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、本実施形態は、脳血管造影や腹部臓器造影など、カテーテルを用いた一般的な造影検査の全てに対して適用することが可能である。本実施形態によれば、体内のあらゆる部位の血管にＲＯＩを自動設定可能なため、心臓だけでなく、体内のあらゆる血管に投与された造影剤の時間濃度曲線を取得することが可能である。
【００４２】
かくして本実施形態によれば、カテーテル手技時における関心領域の設定の自動化を実現する画像処理装置及びＸ線診断装置を提供することが可能となる。
【００４３】
なお、上記の説明において画像処理装置の処理対象画像は、Ｘ線診断装置により発生されたＸ線画像であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態に係る画像処理装置の処理対象画像は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置により発生されたＣＴ画像または磁気共鳴イメージング装置により発生されたＭＲＩ画像であっても良い。
【００４４】
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。これら新規な実施形態は、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ともに、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】
【００４５】
１…高電圧発生部、２…Ｘ線発生部、３…被検体、４…寝台、５…Ｘ線検出部、６…支持機構、７…Ｃアーム、８…システム制御部、９…操作部、１０…画像演算・記憶部、１１…表示部、１２…ハンドスイッチ、１４…ユーザインタフェース、１５…インジェクタ、１６…心電計、２０…Ｘ線制御部、２１…Ｘ線管球、２２…コリメータ
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像処理装置及びＸ線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
循環器用Ｘ線画像処理装置は、全身の動静脈を対象とした血管造影検査(angiography)や血管内治療(interventional treatment)におけるイメージガイド用装置として発展してきている。ここでＸ線画像処理装置は、血管内に造影剤を注入した状態でＸ線撮像された画像を処理し、画像表示部や画像表示装置に画像データを表示する。
【０００３】
例えば心臓冠状動脈造影(coronary angiogram)では、造影剤は冠状動脈の入り口に挿入されたカテーテルによって注入される。そして動脈検査としては染まった血管の状態を、組織検査としては染まった心筋組織の状態を計測する。後者では、染まり度合いから心筋組織の血流、すなわち灌流(perfusion)を測定する方法が知られている。
【０００４】
これらの計測においては、画像上に関心領域（Region of Interest；ＲＯＩ）を設定し、その領域における時間濃度曲線を取得する必要がある。ＲＯＩを設定するために、既知の方法としては、オペレーターがＸ線画像を見ながらＧＵＩ等を介してコンピューターのマウスやボタンなどを操作し、設定する必要があった。しかしながら、操作が煩雑であったり、オペレーターによる差異が発生したり、血管内治療中の清潔区域で操作することは好まれない、という問題があった。そこでＲＯＩの設定を自動化したいというニーズがあり、何らかの技術開発が要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７４９６１７５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実施形態の目的は、カテーテル手技時における関心領域の設定の自動化を実現する画像処理装置及びＸ線診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態に係る画像処理装置は、被検体の血管が造影されていない第１透視画像データと、前記被検体に投与された造影剤により前記血管が造影された第２透視画像データとを記憶する記憶部と、前記第１透視画像データを画像処理して前記第１透視画像に含まれるカテーテル領域を特定する特定部と、前記第２透視画像データを画像処理して前記第２透視画像に含まれる血管領域を抽出する抽出部と、前記カテーテル領域の端点の位置に基づいて前記血管領域に関心領域を設定する設定部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係るＸ線診断装置の構成を示す図。
【図２】本実施形態における基本的な処理手順を示すフローチャート。
【図３】本実施形態における、より詳細な処理手順を示すフローチャート。
【図４】図１の画像演算・記憶部により設定される関心領域の設定パターンの一例を示す図。
【図５】図１の画像演算・記憶部により設定される関心領域の設定パターンの他の例を示す図。
【図６】図１の画像演算・記憶部により設定される関心領域の設定パターンの他の例を示す図。
【図７】図１の画像演算・記憶部により設定される関心領域の設定パターンの他の例を示す図。
【図８】図１の画像演算・記憶部により設定される関心領域の設定パターンの他の例を示す図。
【図９Ａ】図１の表示部やユーザインタフェースにより表示される、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた右冠状動脈に関するＸ線画像示す図。
【図９Ｂ】図１の表示部やユーザインタフェースにより表示される、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた右冠状動脈に関するＸ線画像示す他の図。
【図９Ｃ】図１の表示部やユーザインタフェースにより表示される、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた左冠状動脈に関するＸ線画像示す図。
【図９Ｄ】図１の表示部やユーザインタフェースにより表示される、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた左冠状動脈に関するＸ線画像示す他の図。
【図９Ｅ】図１の表示部やユーザインタフェースにより表示される、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた冠状動脈のスパイダービューに関するＸ線画像示す図。
【図９Ｆ】図１の表示部やユーザインタフェースにより表示される、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた脳血管に関するＸ線画像示す図。
【図１０】本実施形態に係るＲＯＩ（基準領域）と心筋局所領域とが設定された、Ｘ線アンジオ撮影で得られる冠状動脈造影画像を示す図。
【図１１】本実施形態に係る、矩形状のＲＯＩが設定された冠状動脈造影画像を示す図。
【図１２】本実施形態に係る、多角形状のＲＯＩが設定された冠状動脈造影画像を示す図。
【図１３】本実施形態に係る表示部やユーザインタフェースに表示される時間濃度曲線の一例を示す図。
【図１４】本実施形態に係るＲＯＩ（基準領域）と比較対象領域とが設定された、Ｘ線アンジオ撮影で得られる冠状動脈造影画像を示す図。
【図１５】図１の表示部やユーザインタフェースにより重ねて表示される、基準領域に対応する時間濃度曲線と比較対象領域に対応する時間濃度曲線とを示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる画像処理装置及びＸ線診断装置を説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係るＸ線診断装置を示している。Ｘ線診断装置は、ガントリ１００を有する。ガントリ１００は、Ｃアーム７を有する。Ｃアーム７は、支持機構６に回転自在に支持される。Ｃアーム７の一端にはＸ線発生部２が取り付けられる。Ｘ線発生部２は、Ｘ線管球２１とＸ線コリメータ２２を有する。高電圧発生部１は、Ｘ線管球２１の電極間に印加する高電圧（管電圧）を発生し、またＸ線管球２１のフィラメントに供給するフィラメント電流を発生する。Ｘ線制御部２０は、システム制御部８の制御に従って、高電圧発生部１で発生する管電圧とフィラメント電流とを制御する。
【００１１】
Ｃアーム７の他端にはＸ線検出部５が取り付けられる。Ｘ線検出部５は、寝台４に載置される被検体３を挟んで、Ｘ線発生部２のＸ線管球２１に対峙する。Ｘ線検出部５は、典型的には、入射Ｘ線を直接的又は間接的に電荷に変換する複数の検出素子（画素）が２次元状に配列されてなる固体平面検出器である。Ｘ線検出部５は、システム制御部８の制御により典型的には電荷蓄積、電荷読出、及びリセットからなる１サイクルの検出動作を一定周期で繰り返す。
【００１２】
システム制御部８は、例えば、インジェクタ１５から被検体３へ造影剤を注入を開始する時点でインジェクタ１５から出力される注入開始信号、被検体への造影剤注入を終了する時点でインジェクタ１５から出力される注入終了信号と、心電計１６で測定された被検体３の心電図（ＥＣＧ）とに基づいて、撮像動作を制御することを主な機能として有している。
【００１３】
画像演算・記憶部１０は、Ｘ線検出部５からの出力に基づいて画像のデータを発生する機能、画像のデータを記憶する機能、及び画像のデータを処理する機能を有している。例えば、画像演算・記憶部１０は、被検体の血管が造影されていない第１透視画像データと、被検体に投与された造影剤により血管が造影された第２透視画像データとを発生し、記憶する機能を有する。また、画像演算・記憶部１０は、第１透視画像データを画像処理して第１透視画像に含まれるカテーテル領域を特定する機能を有する。また、画像演算・記憶部１０は、第２透視画像データを画像処理して第２透視画像に含まれる血管領域を抽出する機能を有する。また、画像演算・記憶部１０は、カテーテル領域の端点の位置に基づいて血管領域に関心領域を設定する機能を有する。また、画像演算・記憶部１０は、細線化を実行する機能、端点検出する機能、ライントレーシングを実行する機能等の種々の画像処理機能を有している。
【００１４】
システム制御部８には操作部９が接続される。操作部９には、ハンドスイッチ１２、ディスプレイ、及びタッチパネル等を有するユーザインタフェース１４が設けられる。
【００１５】
図２は、この実施形態に係わる基本的な処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示されるように、画像演算・記憶部１０は、Ｘ線画像に画像処理を施し、Ｘ線画像から血管領域の端点とカテーテル領域の端点とを抽出する（ステップＳ６１，Ｓ６２）。すなわち血管領域の端点の位置座標と、カテーテル領域の端点の位置座標とが抽出される。
【００１６】
次に画像演算・記憶部１０は血管領域の端点の位置座標とカテーテル領域の端点の位置座標とを比較し、血管領域とカテーテル領域との位置関係を解析する（ステップＳ６３）。具体的には、画像演算・記憶部１０は、血管領域の中心線を利用して、カテーテル領域の端点に最も近い血管領域上の点を特定する。すなわち、血管領域上においてカテーテル領域の端点（以下、カテーテル端点）が特定される。そして画像演算・記憶部１０は、血管領域上のカテーテル端点から一定の距離だけ離れた血管領域上の位置にＲＯＩを設定する（ステップＳ６４）。
【００１７】
図３は、実施形態に係わる詳細な処理手順を示すフローチャートである。図３のステップＳＴ１において、画像演算・記憶部１０は予め記憶した造影前フレーム２ａと造影中フレーム２ｂとを読み出す。造影前フレーム２ａは、カテーテル手技時において、被検体の血管が造影剤により注入される前に撮像されたＸ線画像である。造影前フレーム２ａは、カテーテル領域を含み、血管領域を含んでいない。なお、造影前フレーム２ａは、カテーテル領域の他に、骨領域等の背景を含んでいる。造影中フレーム２ｂは、カテーテル手技時において、被検体に投与された造影剤により血管が造影されている時点に撮像されたＸ線画像である。造影中フレーム２ｂは、カテーテル領域と血管領域とを含んでいる。なお、造影前フレーム２ｂにも、カテーテル領域と血管領域との他に、骨領域等の背景を含んでいる。ステップＳＴ２において、画像演算・記憶部１０は、造影前フレーム２ａからカテーテル領域を抽出する。これにより、例えば、前景領域としてカテーテル領域を有する２値画像データ２ｃが抽出される。画像演算・記憶部１０は、造影中フレーム２ｂからカテーテル領域と血管領域とを抽出する。これにより、例えば、前景領域としてカテーテル領域と血管領域とを有する２値画像２ｄが抽出される。
【００１８】
すなわち実施形態では、被検体の血管が造影されていないフレーム２ａと、造影剤により血管が造影されたフレーム２ｂとも用いて画像処理を行う。フレーム２ａ、２ｂのいずれにも、カテーテル領域を含んでいる。
【００１９】
ステップＳＴ３において、画像演算・記憶部１０は、２値画像２ｃをテンプレートとして２値画像２ｄにテンプレートマッチングを施し、２値画像２ｄからカテーテル領域を特定し、特定されたカテーテル領域を２値画像２ｄから除去する。具体的には、画像演算・記憶部１０は、２値画像２ｃをテンプレートとし、この２値画像２ｃと２値画像２ｄとを比較する。画像演算・記憶部１０は、両２値画像の各ピクセル間での２値比較の結果に基づいて２値画像２ｃとの相互相関の度合いを評価する。画像演算・記憶部１０は、相互相関の度合いに基づいて、２値画像２ｄに含まれるカテーテル領域を特定する。以上の処理をカテーテルマッチングと称する。この処理により、２値画像２ｄに含まれるカテーテル領域と血管部分とを切り分けて特定することができる。そして、画像演算・記憶部１０は、特定されたカテーテル領域を２値画像２ｄから除去し、カテーテル領域が除去された２値画像２ｅを生成する。２値画像２ｅは、造影中フレーム２ｂに由来する血管領域を含んでいる。
【００２０】
ステップＳＴ４において、画像演算・記憶部１０は、血管領域の２値画像２ｃと、カテーテル領域の２値画像２ｅとの各々について、細線化処理を施す。細線化処理により、２値画像２ｃから血管領域の中心線を示す細線化画像２ｆが生成され、２値画像２ｅからカテーテル領域の中心線を示す細線化画像２ｇが生成される。
【００２１】
ステップＳＴ５において、画像演算・記憶部１０は、細線化画像２ｆと細線化画像２ｇとに端点検知を実行し、細線化画像２ｇにおけるカテーテル端点の位置座標を検出する。具体的には、まず、画像演算・記憶部１０は、細線化画像２ｆ内のカテーテル領域の端点を画像処理等により特定する。通常、カテーテルの端点は２箇所検出されるが、実施形態では画像中央に近い端点を処理対象として選択する。また、画像演算・記憶部１０は、細線化画像２ｇ内の血管領域の端点を画像処理等により特定する。血管領域は、通常、複数の枝に分岐するので、３以上の複数の端点が特定されるのが通常である。画像演算・記憶部１０は、細線化画像２ｇ内において特定された複数の端点の中から、細線化画像２ｆ内において処理対象として選択された端点に最も接近している端点Ｐｅを特定する。特定された端点Ｐｅは、血管領域上におけるカテーテル領域の端点（カテーテル端点）を意味する。
【００２２】
ステップＳＴ６において、画像演算・記憶部１０は、細線化画像２ｇにライントレーシング処理を実施し、カテーテル端点Ｐｅから一定の距離（例えば１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度）だけ離れた血管領域の中心線上にＲＯＩを設定する。このようにして、ＲＯＩの位置座標が自動的に設定される。そして画像演算・記憶部１０は、設定された位置座標に対応する造影中フレーム２ｂの位置座標にＲＯＩを設定する。システム制御部８は、造影中フレーム２ｂにＲＯＩに対応するシンボルＳｉが重ねて表示された画像２ｈを表示部１１に表示する。シンボルＳｉが重ねて表示される画像は、造影中フレーム２ｂのみに限定されず、造影前フレーム２ａであっても良い。シンボルＳｉが重ねて表示される画像は、操作部９を介して任意に選択可能である。
【００２３】
なおライントレーシング処理とは、画像に含まれる線分、線分の分岐点を検出する処理である。この処理は、例えば３×３のピクセルで囲まれた領域（小領域）がとり得るビットパターンの組み合わせと、２値画像を構成する全てのピクセルの画素値（０または１）とを比較し、画像上の各小領域に一致するビットパターンを検出する。そうして、隣接する小領域ごとのビットパターンの分布から、画像中の線分の形状を認識する処理である。画像演算・記憶部１０は、細線化された血管領域の中心線に対してこの処理を施す。
【００２４】
次に、関心領域の種々の設定パターンについて説明する。
【００２５】
関心領域の形状は、種々の形態が用意されている。図４、図５、及び図６は、ＲＯＩの形状パターンを示す図である。図４、図５、及び図６に示すように、ステップＳＴ６において画像演算・記憶部１０により、血管領域ＢＲの中心線ＣＬがトレーシングされる。画像演算・記憶部１０は、端点Ｐｅから中心線ＣＬに沿って所定の距離間隔で複数の関心領域ＲＯＩを設定する。例えば、各関心領域ＲＯＩは、図４に示すように、中心線Ｃｌ上の点（１画素）に設定される。各関心領域ＲＯＩは、点のみに限定されず、図５に示すように、既定の面積を有する局所領域に設定されても良い。局所領域の形状は、図５に示すような長形状に限定されず、円形状や正方形、楕円、菱形等の如何なる幾何学的形状を有していても良い。関心領域ＲＯＩの向きは、図５に示すように、中心線ＣＬに沿っていると良い。図６に示すように、中心線ＣＬ上に設定された２点Ｐ１及びＰ２間の範囲に限定して血管領域に関心領域ＲＯＩが設定されても良い。２点Ｐ１及びＰ２の間隔は、操作部９を介して任意に設定可能である。また、関心領域の形状のタイプも操作部９を介して任意に設定可能である。
【００２６】
なお、上記の説明において画像演算・記憶部１０は、複数の関心領域ＲＯＩを設定するとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。図７に示すように、画像演算・記憶部１０は、中心線ＣＬ上の端点Ｐｅから所定の距離だけ離れた一箇所に関心領域ＲＯＩを設定しても良い。また、上記の説明において、関心領域ＲＯＩの向きは、中心線ＣＬに沿うとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。図８に示すように、画像演算・記憶部１０は、関心領域ＲＯＩを水平に並べても良い。なお、関心領域ＲＯＩの向きは、中心線ＣＬに方向と水平とに限定されず、如何なる向きに設定可能である。関心領域ＲＯＩの向きは、例えば、操作部９を介して任意に設定可能である。
【００２７】
次に、本実施形態に係るＲＯＩ設定処理の臨床応用例について説明する。
【００２８】
図９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、９Ｅ、９Ｆは、表示部１１に表示される臨床画像の一例を示す図である。図９Ａ，Ｂは、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた右冠状動脈に関するＸ線画像示す。図９Ｃ，Ｄは、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた左冠状動脈に関するＸ線画像示す。図９Ｅは、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた冠状動脈のスパイダービューに関するＸ線画像を示す。図９Ｆは、ＲＯＩを示すシンボル（十字）が重ねられた脳血管に関するＸ線画像を示す。以上のようにこの実施形態によれば各Ｘ線透視画像にＲＯＩが自動的に重ねて表示される。
【００２９】
図１０は、Ｘ線アンジオ撮影で得られる冠状動脈造影画像（以下ＣＡＧ画像という）を例示している。ＣＡＧ画像では、造影剤のＸ線の吸収線量が大きいので冠状動脈を通過中は冠状動脈の形状が他の組織と区別できる程にコントラストがついて識別できる。
【００３０】
図１０に示すように、カテーテル１０１が冠状動脈１０２まで挿入操作され、その位置でカテーテル１０１から一定時間継続的に造影剤が注入される。Ｘ線撮像は、少なくとも造影剤注入開始前から、造影剤注入終了後所定時間経過までの期間にわたって行われる。
【００３１】
造影剤がカテーテル１０１を経由して冠状動脈に注入されるときに図１のＸ線診断装置にてＸ線画像が収集される。画像収集が終了すると画像演算・記憶部１０によりＲＯＩ１０３が上記のアルゴリズムに従ってカテーテル１０１を基準とした血管領域上の位置に自動的に設定される。例えば、ＲＯＩ１０３は、ＣＡＧ画像上の冠状動脈の基準領域（心筋血液供給領域）１０３に設定される。また、基準領域の比較のために、心筋上に少なくとも一つの心筋局所領域１０４が設定される。
【００３２】
画像演算・記憶部１０は、心筋血液供給領域１０３に含まれる複数の画素の画素値に基づいて心筋血液供給領域１０３に関する時間濃度曲線（Time Density curve；ＴＤＣ）を生成する。同様に、画像演算・記憶部１０は、心筋局所領域１０４に含まれる複数の画素の画素値に基づいて心筋局所領域に関する時間濃度曲線を生成する。
【００３３】
心筋局所領域１０４は、心筋領域上に設定され、典型的には複数の画素を有する。心筋局所領域１０４の造影剤量に相当する濃度は典型的には画素平均値として計算される。しかし、心筋局所領域１０４は単一の画素を有するものであってもよい。心筋血液供給領域１０３は、典型的には、血管と略等価な幅又は少し小さい幅を有する矩形形状を有し、血管に沿って任意の向きに設定され、複数の画素が含まれる。心筋血液供給領域１０３の造影剤量に相当する濃度としては典型的には画素平均値として計算される。心筋血液供給領域１０３は、インジェクタ１５と心筋注目領域の間の流路の任意の部分、より限定するとカテーテルの任意の部分、又はカテーテルの出口（冠状動脈入口に等価）から心筋注目領域の間の任意の部分に設定される。このようにして設定されたＲＯＩは、例えば、図１１や図１２に示すようにＣＡＧ画像上に表示される。図１１においてＲＯＩは、矩形状の領域として設定されている。図１２においてＲＯＩは、一定の面積を持つ多角形状の領域として設定されている。
【００３４】
図１３は、表示部１１やユーザインタフェース１４に表示される時間濃度曲線の一例を示す図である。この時間濃度曲線は冠状動脈に注入された造影剤の時間経過に伴う濃度変化をグラフ化したもので、画像演算・記憶部１０により算出される。このほか、造影剤の濃度に関するＴＴＰ（time to peak）値をグラフ化しても良いし、血流量、血液量、あるいは血液の平均通過時間などの血流情報を指標としてグラフ化しても良い。さらには、心筋組織の血流（灌流）を示す指標値の２次元的な分布を血流情報として取り扱うようにしても良い。
【００３５】
基準領域（心筋血液供給領域）１０３の血流情報の比較対象領域は、心筋領域に設定される心筋局所領域１０４のみに限定されない。例えば、比較対象領域としては、図１４に示すように、基準領域１０３から比較的遠方に設定された血管領域１０２上の局所領域１０６に設定されても良い。比較対象領域１０６は、本実施形態に係るＲＯＩ設定アルゴリズムを利用して設定される。以下、比較対象領域１０６の設定について説明する。まず、画像演算・記憶部１０は、上述のようにカテーテル１０１の端点から血管領域１０２の中心線に沿って比較的近距離だけ離れた位置に基準領域１０３を設定し、血管領域１０２の中心線に沿って比較的遠距離だけ離れた位置に比較対象領域１０６を設定する。画像演算・記憶部１０は、基準領域１０３と比較対象領域１０６との各々について時間濃度曲線等の血流情報を算出する。基準領域１０３に対応する時間濃度曲線と比較対象領域１０６に対応する時間濃度曲線とは、例えば、表示部１１やユーザインタフェース１４により表示される。オペレーターは、基準領域１０３に対応する時間濃度曲線と比較対象領域１０６に対応する時間濃度曲線とを比較することで冠状動脈を容易に知ることが出来る。
【００３６】
図１５は、表示部１１やユーザインタフェース１４により重ねて表示される、基準領域１０３に対応する時間濃度曲線と比較対象領域１０６に対応する時間濃度曲線とを示す図である。なお、図１５に係る基準領域１０３と比較対象領域１０６との間には、狭窄部位が存在しているとする。この場合、狭窄部位の下流側の比較対象領域１０６に対応する時間濃度曲線のピーク値Ｐｅ２は、狭窄部位の上流側の基準領域１０３に対応する時間濃度曲線のピーク値Ｐｅ１に比して著しく低くなる傾向にある。また、比較対象領域１０６に対応する時間濃度曲線のピーク到達時刻ｔｅ２と基準領域１０３に対応する時間濃度曲線のピーク到達時刻ｔｅ１との時間間隔は、健常者の場合よりも広くなる。ユーザは、基準領域１０３に対応する時間濃度曲線と比較対象領域１０６に対応する時間濃度曲線とを観察することで、このような狭窄部位に起因する血流異常を見つけやすくなる。
【００３７】
以上述べたように実施形態によれば、血管のうちカテーテルに近い側のＲＯＩが特定され、かつ血管中心線も特定される。すなわちシステム側の処理により、オペレーターによるマニュアル操作で指定すること無く、ＲＯＩを設定することが可能になる。この実施形態によりＲＯＩが自動検出できるようになるので、ＲＯＩが検出されたことをトリガとしてソフトウェアに与えれば、各種の処理を自動的に走らせることが可能になる。さらに、この実施形態によれば、多数の時間濃度曲線のうち基準となる曲線を定めることも可能になる。
【００３８】
例えば、カテーテルに近い側のＲＯＩを基準として、血管上の他のＲＯＩにおける時間濃度曲線情報を測定することができる。つまり、カテーテルに最も近い基準ＲＯＩからの時間遅れや振幅減少度を、他のＲＯＩについて自動的に測定することができる。さらには、測定結果画像や血管グラフを表示することも可能である。
【００３９】
上術の通り、本実施形態に係るＸ線診断装置及び画像処理装置は、画像演算・記憶部１０を有している。画像演算・記憶部１０は、記憶部、特定部、抽出部、及び設定部を有している。記憶部は、被検体の血管が造影されていない第１透視画像データと、被検体に投与された造影剤により血管が造影された第２透視画像データとを記憶する。特定部は、第１透視画像データを画像処理して第１透視画像に含まれるカテーテル領域を特定する。抽出部は、第２透視画像データを画像処理して第２透視画像に含まれる血管領域を抽出する。設定部は、カテーテル領域の端点の位置に基づいて血管領域に関心領域を設定する。
【００４０】
より詳細には、画像演算・記憶部１０は、造影剤注入前のＸ線画像データと、造影剤注入後のＸ線画像データとを用いて、注入前の画像データからカテーテル領域を抽出し、注入後の画像データから血管領域を抽出する。次に画像演算・記憶部１０は、カテーテル領域と血管領域との各々に対して細線化処理を行い、カテーテル領域の端部と血管領域の中心線とを算出する。そして画像演算・記憶部１０は、中心線に沿ってカテーテル領域の端部から一定の距離だけ離間する血管領域上の座標にＲＯＩを設定する。
【００４１】
なお、上記実施形態においては心臓の冠状動脈に造影剤を投与した画像を利用したＲＯＩの設定について示した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、本実施形態は、脳血管造影や腹部臓器造影など、カテーテルを用いた一般的な造影検査の全てに対して適用することが可能である。本実施形態によれば、体内のあらゆる部位の血管にＲＯＩを自動設定可能なため、心臓だけでなく、体内のあらゆる血管に投与された造影剤の時間濃度曲線を取得することが可能である。
【００４２】
かくして本実施形態によれば、カテーテル手技時における関心領域の設定の自動化を実現する画像処理装置及びＸ線診断装置を提供することが可能となる。
【００４３】
なお、上記の説明において画像処理装置の処理対象画像は、Ｘ線診断装置により発生されたＸ線画像であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態に係る画像処理装置の処理対象画像は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置により発生されたＣＴ画像または磁気共鳴イメージング装置により発生されたＭＲＩ画像であっても良い。
【００４４】
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。これら新規な実施形態は、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ともに、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】
【００４５】
１…高電圧発生部、２…Ｘ線発生部、３…被検体、４…寝台、５…Ｘ線検出部、６…支持機構、７…Ｃアーム、８…システム制御部、９…操作部、１０…画像演算・記憶部、１１…表示部、１２…ハンドスイッチ、１４…ユーザインタフェース、１５…インジェクタ、１６…心電計、２０…Ｘ線制御部、２１…Ｘ線管球、２２…コリメータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の血管が造影されていない第１透視画像データと、前記被検体に投与された造影剤により前記血管が造影された第２透視画像データとを記憶する記憶部と、
前記第１透視画像データを画像処理して前記第１透視画像に含まれるカテーテル領域を特定する特定部と、
前記第２透視画像データを画像処理して前記第２透視画像に含まれる血管領域を抽出する抽出部と、
前記カテーテル領域の端点の位置に基づいて前記血管領域に関心領域を設定する設定部と、
を具備する画像処理装置。
【請求項２】
前記設定部は、前記血管領域の中心線に沿って前記カテーテル領域の端点から一定距離だけ離間する前記血管領域上の位置に前記関心領域を設定する、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記第１透視画像と前記第２透視画像との少なくとも一方に、前記設定された関心領域に対応するシンボルを重ねて表示する表示部を備える、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記設定された関心領域に関する血流情報を算出する算出部をさらに備える、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記血流情報は、血管に投与された造影剤の時間濃度曲線である、請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記血管は、冠状動脈である、請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記設定部は、前記血管領域に複数の関心領域を設定し、
前記算出部は、前記設定された複数の関心領域にそれぞれ対応する複数の血流情報を算出する、
請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記算出部は、前記設定された関心領域を基準として他の領域における血流情報を算出する、請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項９】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器からの出力データに基づいて、被検体の血管が造影されていない第１透視画像データと、前記被検体に投与された造影剤により前記血管が造影された第２透視画像データとを発生する画像発生部と、
前記第１透視画像データを画像処理して前記第１透視画像に含まれるカテーテル領域を特定する特定部と、
前記第２透視画像データを画像処理して前記第２透視画像に含まれる血管領域を抽出する抽出部と、
前記カテーテル領域の端点の位置に基づいて関心領域を設定する設定部と、
を具備するＸ線診断装置。
【請求項１０】
前記設定部は、前記血管領域の中心線に沿って前記カテーテル領域の端点から一定距離だけ離間する前記血管領域上の位置に前記関心領域を設定する、請求項９に記載のＸ線診断装置。
【請求項１１】
前記第１透視画像と前記第２透視画像との少なくとも一方に、前記設定された関心領域に対応するシンボルを重ねて表示する表示部をさらに備える、請求項９に記載のＸ線診断装置。
【請求項１２】
前記設定された関心領域に関する血流情報を算出する算出部をさらに備える、請求項９に記載のＸ線診断装置。
【請求項１３】
前記血流情報は、血管に投与された造影剤の時間濃度曲線である、請求項１２に記載のＸ線診断装置。
【請求項１４】
前記血管は、冠状動脈である、請求項１３に記載のＸ線診断装置。
【請求項１５】
前記設定部は、前記血管領域に複数の関心領域を設定し、
前記算出部は、前記設定された複数の関心領域にそれぞれ対応する複数の血流情報を算出する、
請求項１２に記載のＸ線診断装置。
【請求項１６】
前記算出部は、前記設定された関心領域を基準として他の領域における血流情報を算出する、請求項１２に記載のＸ線診断装置。
【請求項１】
被検体の血管が造影されていない第１透視画像データと、前記被検体に投与された造影剤により前記血管が造影された第２透視画像データとを記憶する記憶部と、
前記第１透視画像データを画像処理して前記第１透視画像に含まれるカテーテル領域を特定する特定部と、
前記第２透視画像データを画像処理して前記第２透視画像に含まれる血管領域を抽出する抽出部と、
前記カテーテル領域の端点の位置に基づいて前記血管領域に関心領域を設定する設定部と、
を具備する画像処理装置。
【請求項２】
前記設定部は、前記血管領域の中心線に沿って前記カテーテル領域の端点から一定距離だけ離間する前記血管領域上の位置に前記関心領域を設定する、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記第１透視画像と前記第２透視画像との少なくとも一方に、前記設定された関心領域に対応するシンボルを重ねて表示する表示部を備える、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記設定された関心領域に関する血流情報を算出する算出部をさらに備える、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記血流情報は、血管に投与された造影剤の時間濃度曲線である、請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記血管は、冠状動脈である、請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記設定部は、前記血管領域に複数の関心領域を設定し、
前記算出部は、前記設定された複数の関心領域にそれぞれ対応する複数の血流情報を算出する、
請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記算出部は、前記設定された関心領域を基準として他の領域における血流情報を算出する、請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項９】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器からの出力データに基づいて、被検体の血管が造影されていない第１透視画像データと、前記被検体に投与された造影剤により前記血管が造影された第２透視画像データとを発生する画像発生部と、
前記第１透視画像データを画像処理して前記第１透視画像に含まれるカテーテル領域を特定する特定部と、
前記第２透視画像データを画像処理して前記第２透視画像に含まれる血管領域を抽出する抽出部と、
前記カテーテル領域の端点の位置に基づいて関心領域を設定する設定部と、
を具備するＸ線診断装置。
【請求項１０】
前記設定部は、前記血管領域の中心線に沿って前記カテーテル領域の端点から一定距離だけ離間する前記血管領域上の位置に前記関心領域を設定する、請求項９に記載のＸ線診断装置。
【請求項１１】
前記第１透視画像と前記第２透視画像との少なくとも一方に、前記設定された関心領域に対応するシンボルを重ねて表示する表示部をさらに備える、請求項９に記載のＸ線診断装置。
【請求項１２】
前記設定された関心領域に関する血流情報を算出する算出部をさらに備える、請求項９に記載のＸ線診断装置。
【請求項１３】
前記血流情報は、血管に投与された造影剤の時間濃度曲線である、請求項１２に記載のＸ線診断装置。
【請求項１４】
前記血管は、冠状動脈である、請求項１３に記載のＸ線診断装置。
【請求項１５】
前記設定部は、前記血管領域に複数の関心領域を設定し、
前記算出部は、前記設定された複数の関心領域にそれぞれ対応する複数の血流情報を算出する、
請求項１２に記載のＸ線診断装置。
【請求項１６】
前記算出部は、前記設定された関心領域を基準として他の領域における血流情報を算出する、請求項１２に記載のＸ線診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図９Ｅ】
【図９Ｆ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図９Ｅ】
【図９Ｆ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２４５３５１（Ｐ２０１２−２４５３５１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９６４４５（Ｐ２０１２−９６４４５）
【出願日】平成２４年４月２０日（２０１２．４．２０）
【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２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月２０日（２０１２．４．２０）
【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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