JP5449874B2 - 医用画像処理装置、及びx線ct装置 - Google Patents
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また、請求項5に記載の発明は、造影剤が注入された状態の被検体の3次元領域を撮影することで、収集された時間がそれぞれ異なる複数のX線投影データを収集する撮影手段と、各X線投影データに対して設定された関心領域内の画素値をそれぞれのX線投影データについて求める画素値算出手段と、前記各X線投影データにおける画素値を第1の時間間隔でサンプリングすることで、前記関心領域における画素値の時間変化を求める時間変化算出手段と、前記時間変化算出手段によってサンプリングされた前記画素値との差分が所定画素値未満となる画素値を前記画素値算出手段によって求められた前記関心領域内の画素値の中から特定することにより、前記画素値の時間変化のピークの時間を推定するピーク推定手段と、前記ピーク推定手段によって推定された時間を含む再構成時間帯に収集された複数のX線投影データに基づいてボリュームデータを再構成し、前記ボリュームデータに基づいて医用画像データを生成する画像生成手段と、を有し、前記ピーク推定手段は、前記画素値の時間変化において第1の時間における前記時間変化の傾きを求め、前記傾きに従って画素値が大きくなる方向に第2の時間間隔ずらした時間を第2の時間とし、前記第1の時間における画素値と前記第2の時間における画素値との画素値差分を求め、前記画素値差分を求めるまでの処理を一連の処理とし、前記画素値差分が予め設定された所定画素値未満の場合に、前記第2の時間を前記時間変化のピークの時間として推定し、前記画素値差分が前記所定画素値以上の場合には、前記第2の時間を新たな第1の時間とし、前記第2の時間間隔の長さを所定時間短くして、前記画素値差分が前記所定画素値未満になるまで前記一連の処理を繰り返して実行し、前記一連の処理を繰り返すたびに前記第2の時間間隔の長さを前記所定時間短くして前記一連の処理を実行することを特徴とするX線CT装置である。
X線CT装置10は、被検体を間にして対向配置されたX線管球とX線検出器とを備えている。X線CT装置10は、X線管球及びX線検出器を被検体の周囲に回転させて、X線管球から曝射されて被検体を透過したX線の量(透過X線量)をX線検出器で検出する。そして、X線CT装置10は、X線検出器によって検出されたデータをデータ収集装置(DAS)によってX線投影データとして収集し、収集されたX線投影データを再構成することにより被検体を表す画像データを生成する。X線CT装置10が、この発明の「撮影手段」の1例に相当する。
医用画像処理装置1は、画像記憶部2、CT値算出部3、TDC作成部4、ピーク推定部5、再構成処理部6、画像処理部7、表示制御部8、ユーザインターフェース(UI)9、及び中心時間特定部54を備えている。
画像記憶部2は、X線CT装置10による造影撮影によって取得された複数ビューのX線投影データ(収集された時間がそれぞれ異なる複数ビューのX線投影データ)を記憶する。
CT値算出部3は複数ビューのX線投影データを画像記憶部2から読み込み、各ビューのX線投影データに基づいて、予め設定された関心領域(ROI)に含まれる複数画素のCT値を求める。例えば、CT値算出部3は関心領域(ROI)に含まれる複数画素のCT値の和を求めたり、その平均値を求めたりする。以下、関心領域(ROI)に含まれる複数画素のCT値を、「関心領域(ROI)内のCT値」と省略する場合がある。なお、CT値算出部3がこの発明の「画素値算出手段」の1例に相当する。
TDC作成部4は、各時間における関心領域内のCT値(全ての時間における関心領域内のCT値)をCT値算出部3から受けて、一定の時間間隔で各時間のCT値をサンプリングすることでCT値の時間変化を表す曲線(TDC)を作成する。このようにTDC作成部4は、関心領域において時間とともに変化するCT値を一定の時間間隔でサンプリングすることでTDCを作成する。一定の時間間隔を示す情報は、図示しない記憶部に予め記憶されている。TDC作成部4は、図示しない記憶部に記憶されている一定の時間間隔を示す情報に従ってCT値をサンプリングすることでTDCを作成する。操作者が操作部92を用いて一定の時間間隔を任意に変更できるようにしても良い。なお、サンプリングの時間間隔である一定の時間間隔がこの発明の「第1の時間間隔」の1例に相当し、TDC作成部4がこの発明の「時間変化算出手段」の1例に相当する。
ピーク推定部5は、傾き算出部51、次点特定部52、及び判断部53を備えている。ピーク推定部5は、各時間における関心領域内のCT値(全ての時間における関心領域内のCT値)に基づいて、関心領域内のCT値の時間変化がピークを形成する時間を推定する。例えば、ピーク推定部5は、ニュートン法を用いることで、各時間における関心領域内のCT値の時間変化がピークを形成する時間を推定する。以下、ピーク推定部5の各部について図4を参照して説明する。図4は、画素値の時間変化のピークを推定する処理を説明するための図であり、画素値の時間変化を表すグラフの一部を拡大した図である。図4において横軸は時間tを示し、縦軸はCT値(画素値)を示している。図4に示すTDC200において、黒丸で示すサンプリング点(例えばサンプリング点210)がTDC作成部4によってサンプリングされた点である。
傾き算出部51はTDCを示すデータをTDC作成部4から受けて、TDCを構成する各サンプリング点のうちCT値が最大となるサンプリング点を選択する。そして、傾き算出部51は、各時間における関心領域内のCT値(全ての時間における関心領域内のCT値)をCT値算出部3から受けて、各時間における関心領域内のCT値の時間変化を時間で微分することで、CT値が最大となるサンプリング点におけるCT値の時間変化の傾きを求める。傾き算出部51は、傾きが求められた点(サンプリング点)を特定する情報(時間とCT値)と、その点におけるCT値の時間変化の傾きを示す情報とを次点特定部52に出力する。また、傾き算出部51は、傾きが求められた点(サンプリング点)を特定する情報(時間とCT値)を判断部53に出力する。以下において、傾き算出部51が傾きを求めた点を「第1の点」と称する場合がある。
次点特定部52は、傾きが求められた点を特定する情報(時間とCT値)とCT値の時間変化の傾きを示す情報とを傾き算出部51から受け、また、CT値算出部3から出力された各時間における関心領域内のCT値(全ての時間における関心領域内のCT値)を受けて、CT値の時間変化の傾きに基づいて、傾きが求められた点からCT値が大きくなる時間方向に、予め設定された時間間隔ずらした時間におけるCT値を特定する。そして、次点特定部52は、所定時間ずらした時間における点を特定する情報(時間とCT値)を、傾き算出部51と判断部53とに出力する。以下、次点特定部52が特定した点を「第2の点」と称する場合がある。なお、次点特定部52がずらす上記時間間隔が、この発明の「第2の時間間隔」の1例に相当する。
判断部53は、傾き算出部51から出力された第1の点を特定する情報(時間とCT値)を受け、また、次点特定部52から出力された第2の点(次点)を特定する情報(時間とCT値)を受け、第1の点のCT値と第2の点のCT値との差分(ΔCT値)を求める。そして、判断部53は、その差分(ΔCT値)が予め設定された閾値以上か否かを判断する。この閾値は図示しない記憶部に予め記憶されている。また、操作者が操作部92を用いて閾値を任意に変更できるようにしても良い。なお、第1の点のCT値と第2の点のCT値との差分(ΔCT値)が、この発明の「画素値差分」の1例に相当する。また、予め設定された閾値がこの発明の「所定画素値」の1例に相当する。
CT値の差分(ΔCT値)が閾値未満であれば、次点特定部52によって特定された第2の点(次点)がピーク点であると推定される。この場合、ピーク推定部5は、次点特定部52によって特定された第2の点の時間を示す情報を再構成処理部6に出力する。
CT値の差分(ΔCT値)が閾値以上であれば、次点特定部52によって特定された第2の点はピーク点ではないと推定される。この場合、傾き算出部51は、次点特定部52によって特定された第2の点を新たな第1の点としてCT値の時間変化を時間で微分することで、新たな第1の点におけるCT値の時間変化の傾きを求める。そして、傾き算出部51は、傾きが求められた点(新たな第1の点)を特定する情報(時間とCT値)と、新たな第1の点におけるCT値の時間変化の傾きを示す情報とを次点特定部52に出力する。また、傾き算出部51は、傾きが求められた点(新たな第1の点)を特定する情報(時間とCT値)を判断部53に出力する。
再構成処理部6は、画像データを再構成するための複数ビューのX線投影データを画像記憶部2から読み込み、複数ビューのX線投影データを再構成処理することで画像データを生成する。例えば再構成処理部6は、ボリュームデータを再構成するための複数ビューのX線投影データを画像記憶部2から読み込み、複数ビューのX線投影データを再構成処理することでボリュームデータを生成する。この実施形態では、再構成処理部6は、CT値の時間変化のピーク点の時間を示す情報をピーク推定部5から受けて、そのピーク点の時間を再構成時間帯の中心の時間として、ボリュームデータの再構成に必要な複数ビューのX線投影データを画像記憶部2から読み込む。
画像処理部7はボリュームデータを再構成処理部6から受けて、そのボリュームデータにボリュームレンダリングやMPR処理などの画像処理を施すことで、3次元画像データやMPR画像データなどの医用画像データを生成する。画像処理部7は3次元画像データなどの医用画像データを表示制御部8に出力する。なお、再構成処理部6と画像処理部7とによって、この発明の「画像生成手段」の1例を構成する。
表示制御部8は3次元画像データなどの医用画像データを画像処理部7から受けて、その医用画像データに基づく医用画像を表示部91に表示させる。例えば、表示制御部8は3次元画像データに基づく3次元画像を表示部91に表示させる。
ユーザインターフェース(UI)9は、表示部91と操作部92とを備えている。表示部91はCRTや液晶ディスプレイなどのモニタで構成され、画面上に3次元画像やMPR画像などの医用画像を表示する。操作部92は、ジョイスティックやトラックボールなどのポインティングデバイス、スイッチ、各種ボタン、又はキーボードなどで構成されている。
表示制御部8は、撮影によって得られた3次元画像を表示部91に表示させる。操作者は操作部92を用いて、表示部91に表示されている3次元画像上において注目部位を含む範囲を指定する。操作者によって指定された範囲が関心領域(ROI)としてCT値算出部3に設定される。1例として、血管の一部に関心領域を設定する。
CT値算出部3は複数ビューのX線投影データを画像記憶部2から読み込み、各ビューのX線投影データに基づいて、ステップS01にて設定された関心領域内のCT値を求める。CT値算出部3は、各時間における関心領域内のCT値をTDC作成部4とピーク推定部5とに出力する。
TDC作成部4は、関心領域において時間とともに変化するCT値を一定の時間間隔でサンプリングすることで、1例として図3及び図4に示すTDC200を作成する。TDC作成部4はTDCを示すデータをピーク推定部5に出力する。
傾き算出部51は、1例としてTDC200を構成する各サンプリング点(黒丸で示す点)からCT値が最大となるサンプリング点210(第1の点)を選択する。または、表示制御部8がTDC200を表示部91に表示させて、操作者が操作部92を用いてサンプリング点210(第1の点)を選択しても良い。
傾き算出部51は各時間における関心領域内のCT値の時間変化を時間で微分することで、CT値が最大となるサンプリング点210の時間TAにおけるCT値の時間変化の傾きを求める。傾き算出部51は、傾きが求められた点(サンプリング点210)を特定する情報(時間TAとCT値)と、時間TAにおけるCT値の時間変化の傾きを示す情報とを次点特定部52に出力する。また、傾き算出部51は、サンプリング点210を特定する情報(時間TAとCT値)を判断部53に出力する。
次点特定部52は、CT値が最大となるサンプリング点210を起点として、そのサンプリング点210の時間TAにおけるCT値の時間変化の傾きに基づいて、CT値が大きくなる時間方向に時間TAから時間間隔ΔT1ずらした時間TBにおけるCT値を特定する。すなわち、次点特定部52は点220を第2の点として特定する。次点特定部52は、点220を特定する情報(時間TBとCT値)を傾き算出部51と判断部53とに出力する。
判断部53は、サンプリング点210(第1の点)のCT値と点220(第2の点)のCT値との差分(ΔCT値)を求める。
そして、判断部53は、CT値の差分(ΔCT値)が予め設定された閾値以上か否かを判断する。
例えば、点220のCT値と点230のCT値との差分(ΔCT値)が閾値未満である場合(ステップS08、No)、ピーク推定部5は点230をTDC200のピーク点であると推定し、点230の時間T0を示す情報を再構成処理部6に出力する(ステップS09)。
例えば図3に示すように、再構成処理部6はピーク点として推定された点230の時間T0を中心の時間として、時間T1から時間T2までの再構成時間帯に収集された複数ビューのX線投影データを画像記憶部2から読み込む。そして、再構成処理部6は、時間T1から時間T2までの再構成時間帯に収集された複数ビューのX線投影データを再構成処理することによりボリュームデータを生成する。
画像処理部7はボリュームデータにボリュームレンダリングやMPR処理などの画像処理を施すことにより、3次元画像データやMPR画像データなどの医用画像データを生成する。表示制御部8は、画像処理部7によって生成された医用画像データに基づく医用画像を表示部91に表示させる。
次に上述した実施形態に係る医用画像処理装置1の変形例について説明する。この変形例では、中心時間特定部54の処理について図6を参照して説明する。図6は、被検体の関心領域における画素値の時間変化を表すグラフである。
2 画像記憶部
3 CT値算出部
4 TDC作成部
5 ピーク推定部
6 再構成処理部
7 画像処理部
8 表示制御部
9 ユーザインターフェース(UI)
10 X線CT装置
51 傾き算出部
52 次点特定部
53 判断部
54 中心時間特定部
91 表示部
92 操作部
Claims (7)
- 造影剤が注入された状態の被検体を撮影することで取得された、前記取得された時間がそれぞれ異なる複数のデータを受けて、各データに対して設定された関心領域内の画素値をそれぞれのデータについて求める画素値算出手段と、
前記各データにおける画素値を第1の時間間隔でサンプリングすることで、前記関心領域における画素値の時間変化を求める時間変化算出手段と、
前記時間変化算出手段によってサンプリングされた前記画素値との差分が所定画素値未満となる画素値を前記画素値算出手段によって求められた前記関心領域内の画素値の中から特定することにより、前記画素値の時間変化のピークの時間を推定するピーク推定手段と、
前記ピーク推定手段によって推定された時間を含む再構成時間帯に取得された複数のデータに基づいて医用画像データを生成する画像生成手段と、
を有し、
前記ピーク推定手段は、前記画素値の時間変化において第1の時間における前記時間変化の傾きを求め、前記傾きに従って画素値が大きくなる方向に第2の時間間隔ずらした時間を第2の時間とし、前記第1の時間における画素値と前記第2の時間における画素値との画素値差分を求め、前記画素値差分を求めるまでの処理を一連の処理とし、前記画素値差分が予め設定された所定画素値未満の場合に、前記第2の時間を前記時間変化のピークの時間として推定し、前記画素値差分が前記所定画素値以上の場合には、前記第2の時間を新たな第1の時間とし、前記第2の時間間隔の長さを所定時間短くして、前記画素値差分が前記所定画素値未満になるまで前記一連の処理を繰り返して実行し、前記一連の処理を繰り返すたびに前記第2の時間間隔の長さを前記所定時間短くして前記一連の処理を実行することを特徴とする医用画像処理装置。 - 前記画素値算出手段は、前記造影剤が注入された状態の前記被検体の3次元領域をX線で撮影することで収集された、前記収集された時間がそれぞれ異なる複数のX線投影データを受けて、各X線投影データに対して設定された前記関心領域内の画素値をそれぞれのX線投影データについて求め、
前記時間変化算出手段は、前記各X線投影データにおける画素値を前記第1の時間間隔でサンプリングすることで、前記関心領域における画素値の時間変化を求め、
前記ピーク推定手段は、前記画素値の時間変化において前記第1の時間における前記時間変化の傾きを求め、前記傾きに従って画素値が大きくなる方向に前記第2の時間間隔ずらした時間を前記第2の時間とし、前記第1の時間における画素値と前記第2の時間における画素値との画素値差分を求め、前記画素値差分を求めるまでの処理を一連の処理とし、前記画素値差分が予め設定された前記所定画素値未満の場合に、前記第2の時間を前記時間変化のピークの時間として推定し、前記画素値差分が前記所定画素値以上の場合には、前記第2の時間を新たな第1の時間とし、前記第2の時間間隔の長さを前記所定時間短くして、前記画素値差分が前記所定画素値未満になるまで前記一連の処理を繰り返して実行し、前記一連の処理を繰り返すたびに前記第2の時間間隔の長さを前記所定時間短くして前記一連の処理を実行し、
前記画像生成手段は、前記ピーク推定手段によって推定された時間を含む再構成時間帯に収集された複数のX線投影データに基づいてボリュームデータを再構成し、前記ボリュームデータに基づいて前記医用画像データを生成することを特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記画像生成手段は、前記ピーク推定手段によって推定された時間を中心の時間とした前記再構成時間帯を設定して前記医用画像データを生成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の医用画像処理装置。
- 前記画素値算出手段は、前記取得された時間がそれぞれ異なる複数のデータを受けて、各データに対して第1の関心領域と第2の関心領域とを設定し、前記第1の関心領域内の画素値と前記第2の関心領域内の画素値とをそれぞれのデータについて求め、
前記時間変化算出手段は、前記第1の関心領域内の画素値と前記第2の関心領域内の画素値とを前記第1の時間間隔でサンプリングすることで、前記第1の関心領域における画素値の時間変化と前記第2の関心領域における画素値の時間変化とを求め、
前記ピーク推定手段は前記一連の処理を実行することで、前記第1の関心領域における画素値の時間変化のピークの時間を推定し、前記第2の関心領域における画素値の時間変化のピークの時間を推定し、
前記画像生成手段は、前記第1の関心領域におけるピークの時間と前記第2の関心領域におけるピークの時間との間を所定の比率で分ける時間を特定し、前記特定された時間を中心の時間とする前記再構成時間帯に取得された複数のデータに基づいて前記医用画像データを生成することを特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 造影剤が注入された状態の被検体の3次元領域を撮影することで、収集された時間がそれぞれ異なる複数のX線投影データを収集する撮影手段と、
各X線投影データに対して設定された関心領域内の画素値をそれぞれのX線投影データについて求める画素値算出手段と、
前記各X線投影データにおける画素値を第1の時間間隔でサンプリングすることで、前記関心領域における画素値の時間変化を求める時間変化算出手段と、
前記時間変化算出手段によってサンプリングされた前記画素値との差分が所定画素値未満となる画素値を前記画素値算出手段によって求められた前記関心領域内の画素値の中から特定することにより、前記画素値の時間変化のピークの時間を推定するピーク推定手段と、
前記ピーク推定手段によって推定された時間を含む再構成時間帯に収集された複数のX線投影データに基づいてボリュームデータを再構成し、前記ボリュームデータに基づいて医用画像データを生成する画像生成手段と、
を有し、
前記ピーク推定手段は、前記画素値の時間変化において第1の時間における前記時間変化の傾きを求め、前記傾きに従って画素値が大きくなる方向に第2の時間間隔ずらした時間を第2の時間とし、前記第1の時間における画素値と前記第2の時間における画素値との画素値差分を求め、前記画素値差分を求めるまでの処理を一連の処理とし、前記画素値差分が予め設定された所定画素値未満の場合に、前記第2の時間を前記時間変化のピークの時間として推定し、前記画素値差分が前記所定画素値以上の場合には、前記第2の時間を新たな第1の時間とし、前記第2の時間間隔の長さを所定時間短くして、前記画素値差分が前記所定画素値未満になるまで前記一連の処理を繰り返して実行し、前記一連の処理を繰り返すたびに前記第2の時間間隔の長さを前記所定時間短くして前記一連の処理を実行することを特徴とするX線CT装置。 - 前記画像生成手段は、前記ピーク推定手段によって推定された時間を中心の時間とした前記再構成時間帯を設定して前記医用画像データを生成することを特徴とする請求項5に記載のX線CT装置。
- 前記画素値算出手段は、前記収集された時間がそれぞれ異なる前記複数のX線投影データを受けて、各X線投影データに対して第1の関心領域と第2の関心領域とを設定し、前記第1の関心領域内の画素値と前記第2の関心領域内の画素値とをそれぞれのX線投影データについて求め、
前記時間変化算出手段は、前記第1の関心領域内の画素値と前記第2の関心領域内の画素値とを前記第1の時間間隔でサンプリングすることで、前記第1の関心領域における画素値の時間変化と前記第2の関心領域における画素値の時間変化とを求め、
前記ピーク推定手段は前記一連の処理を実行することで、前記第1の関心領域における画素値の時間変化のピークの時間を推定し、前記第2の関心領域における画素値の時間変化のピークの時間を推定し、
前記画像生成手段は、前記第1の関心領域におけるピークの時間と前記第2の関心領域におけるピークの時間との間を所定の比率で分ける時間を特定し、前記特定された時間を中心の時間とする前記再構成時間帯に収集された複数のX線投影データに基づいて前記ボリュームデータを再構成し、前記ボリュームデータに基づいて前記医用画像データを生成することを特徴とする請求項5に記載のX線CT装置。
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