JP5660849B2 - Image processing apparatus, program, and image diagnostic apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、心臓の左心室非同期の評価に適した画像処理装置およびそのためのプログラム(program)並びに画像診断装置に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus suitable for the left ventricular asynchronous evaluation of the heart, a program therefor, and an image diagnostic apparatus.
心臓の電気刺激の伝達に異常があると、左心室の少なくとも一部において収縮タイミング(timing)がうまく合わなくなる現象(左心室非同期)が起こり、心臓のポンプ(pump)機能を十分果たせない場合がある。このような場合の治療法として、心臓の異常部分に外部から適切なタイミングで電気刺激を与えて症状を改善する心臓再同期療法(CRT;Cardiac
Resynchronization Therapy)が知られている。
If there is an abnormality in the transmission of the electrical stimulation of the heart, the phenomenon that the contraction timing (timing) does not match well in at least a part of the left ventricle (asynchronous with the left ventricle) may occur, and the pump function of the heart may not be fulfilled sufficiently is there. In such a case, cardiac resynchronization therapy (CRT; Cardiac) that improves symptoms by applying electrical stimulation to the abnormal part of the heart at an appropriate timing from the outside.
Resynchronization Therapy) is known.
しかし、心臓再同期療法の効果が認められない無効症例(non-responder)もかなりの割合で存在することが報告されており、心臓再同期療法の効果が認められる有効症例(responder)の正確な予測は、心臓再同期療法における重要な課題の一つとなっている。 However, a significant proportion of ineffective cases (non-responders) in which the effects of cardiac resynchronization therapy are not recognized have been reported. Prediction has become an important issue in cardiac resynchronization therapy.
従来、このような有効症例を予測する代表的な方法として、心エコー(echo)による方法、すなわち超音波診断装置を用いた組織ドプラ(Doppler)法やスペックルトラッキング(speckle
tracking)法により心臓の左心室の非同期を評価する方法が知られている(例えば特許文献1参照)。
Conventionally, as a typical method for predicting such an effective case, echocardiography, that is, tissue Doppler method or speckle tracking (speckle) using an ultrasonic diagnostic apparatus.
A method for evaluating the left ventricular asynchrony of the heart by a tracking method is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、心エコーによる方法では、得られる情報の正確さが操作者の熟練度に依存し、また再現性や客観性が高くない。 However, in the echocardiographic method, the accuracy of information obtained depends on the skill level of the operator, and reproducibility and objectivity are not high.
このような事情により、心臓の左心室非同期を安定に評価することができる画像処理装置およびそのためのプログラム並びに画像診断装置が望まれている。 Under such circumstances, an image processing apparatus capable of stably evaluating left ventricular asynchrony of the heart, a program therefor, and an image diagnostic apparatus are desired.
第1の観点の発明は、被検体の心臓の内部構造を表す時系列的な画像に基づいて、前記心臓の複数の局所領域における心筋壁厚の時間変化を求める手段と、該心筋壁厚の時間変化に基づいて、前記複数の局所領域における前記心筋壁厚の大きさまたは変化速度が所定の条件となる心位相のばらつきの程度が反映された指標値を算出する手段を備えている画像処理装置を提供する。 The invention of the first aspect includes means for obtaining temporal changes in the myocardial wall thickness in a plurality of local regions of the heart based on a time-series image representing the internal structure of the heart of the subject, Image processing comprising: means for calculating an index value that reflects the degree of cardiac phase variation in which the magnitude or rate of change of the myocardial wall thickness in the plurality of local regions is a predetermined condition based on temporal changes Providing equipment.
第2の観点の発明は、前記指標値が、前記複数の局所領域における前記心筋壁厚が最大となる心位相のばらつき度である上記第1の観点の画像処理装置を提供する。 The invention according to a second aspect provides the image processing apparatus according to the first aspect, wherein the index value is a degree of variation in cardiac phase at which the myocardial wall thickness is maximized in the plurality of local regions.
第3の観点の発明は、前記指標値が、前記複数の局所領域における前記心筋壁厚の増大方向の変化速度が最大となる心位相のばらつき度である上記第1の観点の画像処理装置を提供する。 The invention according to a third aspect is the image processing apparatus according to the first aspect, wherein the index value is a degree of variation in cardiac phase at which a change rate in the increasing direction of the myocardial wall thickness in the plurality of local regions is maximized. provide.
第4の観点の発明は、前記指標値が、前記複数の局所領域における前記心筋壁厚の減少方向の変化速度が最大となる心位相のばらつき度である上記第1の観点の画像処理装置を提供する。 The invention according to a fourth aspect provides the image processing device according to the first aspect, wherein the index value is a degree of variation in cardiac phase at which a change rate in the decreasing direction of the myocardial wall thickness in the plurality of local regions is maximized. provide.
第5の観点の発明は、前記指標値が、前記複数の局所領域における前記心筋壁厚が最大となる心位相のばらつき度、前記複数の局所領域における前記心筋壁厚の増大方向の変化速度が最大となる心位相のばらつき度、および前記複数の局所領域における前記心筋壁厚の減少方向の変化速度が最大となる心位相のばらつき度のうち少なくとも2つの加算値、平均値、二乗加算値、または二乗平均値である上記第1の観点の画像処理装置を提供する。 According to a fifth aspect of the invention, the index value includes a degree of variation in cardiac phase at which the myocardial wall thickness is maximized in the plurality of local regions, and a rate of change in the increasing direction of the myocardial wall thickness in the plurality of local regions. At least two addition values, an average value, and a square addition value among the maximum cardiac phase variation degree and the cardiac phase variation degree in which the change rate in the decreasing direction of the myocardial wall thickness in the plurality of local regions is maximum. Or the image processing apparatus of the said 1st viewpoint which is a root mean square value is provided.
第6の観点の発明は、前記ばらつき度が、標準偏差である上記第2の観点から第5の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置を提供する。 The invention of a sixth aspect provides the image processing apparatus according to any one of the second to fifth aspects, wherein the degree of variation is a standard deviation.
第7の観点の発明は、前記複数の局所領域が、米国心臓病学会(AHA)が提唱しているセグメントモデル(segment model)の少なくとも2つのセグメントである上記第1の観点から第6の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置を提供する。 According to a seventh aspect of the invention, the plurality of local regions are at least two segments of a segment model proposed by the American Heart Association (AHA). An image processing apparatus according to any one of the above aspects is provided.
第8の観点の発明は、前記複数の局所領域での心筋壁厚の時間変化を表すグラフ(graph)を生成する生成手段をさらに備えている上記第1の観点から第7の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置を提供する。 The invention of the eighth aspect is any one of the first to seventh aspects, further comprising generating means for generating a graph representing a temporal change of the myocardial wall thickness in the plurality of local regions. An image processing apparatus according to one aspect is provided.
第9の観点の発明は、コンピュータ(computer)を、上記第1の観点から第8の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置として機能させるためのプログラムを提供する。 The invention of the ninth aspect provides a program for causing a computer to function as the image processing apparatus according to any one of the first to eighth aspects.
第10の観点の発明は、前記被検体を撮影して前記時系列的な画像を得る撮影手段と、上記第1の観点から第8の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置とを備えている画像診断装置を提供する。 An invention of a tenth aspect includes: an imaging unit that images the subject to obtain the time-series image; and the image processing device according to any one of the first to eighth aspects. A diagnostic imaging apparatus is provided.
第11の観点の発明は、前記撮影手段が、前記被検体をX線CT(Computed tomography)撮影する上記第10の観点の画像診断装置を提供する。 The eleventh aspect of the invention provides the diagnostic imaging apparatus according to the tenth aspect, wherein the imaging means images the subject by X-ray CT (Computed tomography).
第12の観点の発明は、前記撮影手段が、前記被検体をMR撮影する上記第10の観点の画像診断装置を提供する。
The invention according to a twelfth aspect provides the diagnostic imaging apparatus according to the tenth aspect, wherein the imaging means performs MR imaging of the subject.
上記観点の発明によれば、時系列的な画像から心臓の複数の局所領域における心筋壁厚の時間変化を求めるので、心臓の収縮運動に関する情報を、操作者の熟練度に依存しないで、正確に、また高い再現性や客観性を持って得ることができる。また、心筋壁厚が最大となる心位相が収縮末期に相当することを利用して、求めた心筋壁厚の時間変化を基に、複数の局所領域における収縮タイミングのばらつきの程度を表す指標値を算出することができる。その結果、心臓の左心室非同期を安定に評価することができる。 According to the invention of the above aspect, since temporal changes in the myocardial wall thickness in a plurality of local regions of the heart are obtained from time-series images, information regarding the contraction motion of the heart is accurately determined without depending on the skill level of the operator. In addition, it can be obtained with high reproducibility and objectivity. In addition, using the fact that the cardiac phase at which the myocardial wall thickness is maximum corresponds to the end systole, an index value that represents the degree of variation in the contraction timing in multiple local regions based on the temporal change in the calculated myocardial wall thickness Can be calculated. As a result, the left ventricular asynchrony of the heart can be evaluated stably.
以下、図を参照して発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態のX線CT装置の構成ブロック図である。このX線CT装置100は、操作コンソール(console)1、撮影テーブル(table)10、走査ガントリ(gantry)20とを具備している。
FIG. 1 is a configuration block diagram of the X-ray CT apparatus of the present embodiment. The X-ray
操作コンソール1は、操作者の入力を受け付ける入力装置2と、画像再構成処理などを実行する中央処理装置3と、走査ガントリ20で取得した投影データを収集するデータ収集バッファ(buffer)5と、投影データから再構成したCT画像等を表示するモニタ(monitor)6と、プログラムやデータ、CT画像などを記憶する記憶装置7とを具備している。
The operation console 1 includes an
撮影テーブル10は、被検体を載置して走査ガントリ20のボア(bore)に対し搬入搬出するクレードル(cradle)12を具備している。クレードル12は、撮影テーブル10に内蔵するモータ(motor)で昇降および水平直線移動される。 The imaging table 10 includes a cradle 12 on which a subject is placed and carried into and out of a bore of the scanning gantry 20. The cradle 12 is moved up and down and horizontally moved by a motor built in the imaging table 10.
走査ガントリ20は、X線管21と、X線コントローラ(controller)22と、コリメータ(collimator)23と、X線検出器24と、データ収集部DAS(Data
Acquisition System)25と、被検体の体軸の回りにX線管21などを回転させる回転部コントローラ26と、制御信号などを操作コンソール1や撮影テーブル10とやり取りする制御コントローラ29とを具備している。
The scanning gantry 20 includes an
Acquisition System) 25, a
本実施形態におけるX線CT装置の構成は概ね上記の通りである。この構成のX線CT装置において、投影データの収集は例えば次のように行われる。 The configuration of the X-ray CT apparatus in this embodiment is generally as described above. In the X-ray CT apparatus having this configuration, the collection of projection data is performed as follows, for example.
まず、被検体を走査ガントリ20の回転部15の空洞部に位置させた状態でz方向の位置を固定し、X線管21からのX線ビーム(beam)を被検体に照射し(X線の投影)、その透過X線をX線検出器24で検出する。そして、この透過X線の検出を、X線管21とX線検出器24を被検体の周囲で回転させて、投影角度すなわちビュー(view)角度を変化させながら投影データ収集を行う。
First, the position in the z direction is fixed in a state where the subject is positioned in the cavity of the rotating portion 15 of the scanning gantry 20, and the subject is irradiated with an X-ray beam from the X-ray tube 21 (X-rays). The transmitted X-rays are detected by the X-ray detector 24. Then, the transmission X-ray is detected by rotating the
検出された各透過X線は、DAS25でディジタル(digital)値に変換されて投影データとしてデータ収集バッファ5を介して操作コンソール1に転送される。スキャン方式としては、コンベンショナルスキャン(conventional
scan)すなわちアキシャルスキャン(axial scan)や、ヘリカルスキャン(helical scan)を考えることができる。
Each detected transmission X-ray is converted into a digital value by the DAS 25 and transferred to the operation console 1 through the
scan), that is, an axial scan or a helical scan.
操作コンソール1は、走査ガントリ20から転送されてくる投影データを中央処理装置3の固定ディスク(disk)HDDに格納するとともに、例えば、所定の再構成関数と重畳演算を行い、逆投影処理により断層像を再構成する。ここで、操作コンソール1は、スキャン処理中に走査ガントリ20から順次転送されてくる投影データからリアルタイム(real
time)に断層像を再構成し、常に最新の断層像をモニタ6に表示させることが可能である。さらに、固定ディスクHDDに格納されている投影データを呼び出して改めて画像再構成を行わせることも可能である。
The operation console 1 stores the projection data transferred from the scanning gantry 20 in a fixed disk HDD of the
It is possible to reconstruct a tomogram at time) and always display the latest tomogram on the monitor 6. Furthermore, it is possible to call up the projection data stored in the fixed disk HDD and to perform image reconstruction again.
以下、本実施形態のX線CT装置における左心室非同期評価処理について説明する。 Hereinafter, the left ventricle asynchronous evaluation process in the X-ray CT apparatus of the present embodiment will be described.
図2は、本実施形態のX線CT装置における左心室非同期評価処理に係る部分の機能ブロック図である。 FIG. 2 is a functional block diagram of a portion related to the left ventricle asynchronous evaluation process in the X-ray CT apparatus of the present embodiment.
本実施形態のX線CT装置は、左心室非同期評価処理に係る部分として、投影データ収集部301、画像再構成部302、心筋輪郭検出部303、心筋壁厚算出部304、グラフ生成部305、特定心位相検出部306、局所領域選択部307、非同期指標算出部308、および表示制御部309を有している。
The X-ray CT apparatus of the present embodiment includes a projection
また、図3は、本実施形態のX線CT装置による左心室非同期評価処理の流れを示すフローチャートである。このフローチャートに対応するプログラムは、固定ディスク(hard disk)HDD等からなる記憶装置7にインストール(install)されている画像処理プログラムに含まれ、中央処理装置3によって実行されるものである。
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the left ventricular asynchronous evaluation process by the X-ray CT apparatus of the present embodiment. The program corresponding to this flowchart is included in the image processing program installed in the
ステップ(step)S1では、投影データ収集部301が、走査ガントリ20を制御して、被検体の心臓に対する投影データ収集を行う。本例では、心拍同期によるスキャンを行い、心臓41hの複数ビューの投影データを1心拍分程度収集する。スキャン方式は、アキシャルスキャンやヘリカルスキャンなど、いずれの方式であってもよい。なお、アキシャルスキャンの場合で、心臓がz方向の検出器幅内に納まらない場合には、スキャン範囲を分割して複数回のスキャンを行うことにより、心臓全体の投影データを収集する。
In step S1, the projection
ステップS2では、画像再構成部302が、ステップS1で収集された投影データを基に、所定の心位相間隔で画像再構成を行う。本例では、心位相5%の間隔で計20の各心位相について、心臓41hの各スライス(slice)の画像再構成を行う。例えば、逆投影する投影データのビュー範囲を心位相5%分ずつビュー方向(時間軸方向)にずらしながら画像再構成を繰り返す。これにより、心臓41hに対する計20の時系列的な3次元画像が得られる。なお、一般的に、画像再構成を行う心位相の間隔が小さいほど、後述する左心室非同期指標値の計算精度は向上する。しかし、この心位相の間隔が小さいと演算量が膨大になるので、現在の計算機の性能を考慮すると、例えば心位相3〜10%程度の間隔で画像再構成を行うのが妥当である。
In step S2, the
ステップS3では、心筋輪郭検出部303が、ステップS2で得られた各心位相の3次元画像ごとに、心筋の輪郭(境界)を検出する。本例では、心位相5%間隔で再構成された計20の3次元画像について、心臓41hの心筋の内壁および外壁を輪郭として検出する。輪郭の検出方法は、公知の方法、例えば特開平08−279033号公報や特開平06−189937号公報に開示されている方法を用いることができる。
In step S3, the myocardial
ステップS4では、心筋壁厚算出部304が、ステップS3で検出された心筋の輪郭を基に、各心位相の3次元画像ごとに、心臓の複数の局所領域における心筋壁厚を算出する。この複数の局所領域は、例えば、米国心臓病学会(AHA;American Heart Association)が提唱している17セグメントモデルや20セグメントモデルにおける各セグメント(局所領域)とすることができる。
In step S4, the myocardial wall
本例では、心位相5%の間隔で再構成された計20の3次元画像について、局所領域ごとに心筋壁厚を算出する。局所領域は、図4に示すような17セグメントモデルにおける各セグメントseg1〜seg17とする。図4(a)は、17セグメントモデルのポーラー・マップ(polar map)PMである。また、図4(b)は、hz方向を長軸とする心臓41hの斜視図であり、17セグメントモデルを用いて複数のセグメントに分割した様子を示している。第1〜第6セグメントseg1〜seg6は心基部側に相当し、第17セグメントseg17は心尖部側に相当する。図5に心筋壁厚の算出例を示す。この例では、ある心位相の3次元画像から得られる心臓41hの短軸像を基に、その心位相における心臓41hの第1〜第6セグメントseg1〜seg6での心筋壁厚WT1〜WT6が算出される様子を示している。なお、図5において、RVは右心室、LVは左心室を示している。
In this example, the myocardial wall thickness is calculated for each local region for a total of 20 three-dimensional images reconstructed at intervals of the cardiac phase of 5%. The local region is assumed to be each segment seg1 to seg17 in the 17 segment model as shown in FIG. FIG. 4A is a polar map PM of a 17 segment model. FIG. 4B is a perspective view of the
ステップS5では、グラフ生成部505が、ステップS4で得られた各心位相における各局所領域の心筋壁厚を基に、局所領域ごとに、時間−壁厚曲線とその1次微分曲線を生成する。図6に時間−壁厚曲線とその1次微分曲線の生成例を示す。この例では、第1〜第3セグメントseg1についての各曲線を示しているが、本実施形態の場合、実際には第1〜第17セグメントすべてについて各曲線を生成することになる。 In step S5, the graph generation unit 505 generates a time-wall thickness curve and its first derivative curve for each local region based on the myocardial wall thickness of each local region in each cardiac phase obtained in step S4. . FIG. 6 shows an example of generating a time-wall thickness curve and its first derivative curve. In this example, each curve for the first to third segments seg1 is shown, but in the case of the present embodiment, each curve is actually generated for all the first to seventeenth segments.
ステップS6では、グラフ生成部505が、ステップS5で生成された時間−壁厚曲線とその1次微分曲線に対して、時間軸方向の補間処理を行う。心位相3〜10%程度の間隔で算出された心筋壁厚の1心拍分の時間変化データは、十個から数十個のプロット(plot)で構成される。この場合、図6の例からも分かるように、曲線の滑らかさに欠け、時間分解能が不十分となることが多い。このままでは、これ以降のステップにおける計算精度に問題が生じる可能性があるため、ここでは、補間処理によってデータの連続性や実効的な時間分解能を改善する。補間処理の方法は、公知の補間方法でよいが、高次スプライン(spline)補間やベジェ(bezier)補間などの非線形補間法が望ましい。図7に、補間処理後の時間−壁厚曲線と補間処理後の1次微分曲線の例を示す。図7では、第1〜第3セグメントseg1についての心位相5%の間隔のデータを、データ点数すなわちサンプリング(sampling)数が20倍になるよう補間しており、実効的に心位相0.25%の間隔のデータに相当する。 In step S6, the graph generation unit 505 performs interpolation processing in the time axis direction on the time-wall thickness curve generated in step S5 and its first derivative curve. The temporal change data for one heartbeat of the myocardial wall thickness calculated at intervals of about 3 to 10% of the cardiac phase is composed of ten to several tens plots. In this case, as can be seen from the example in FIG. 6, the curve is often not smooth and the time resolution is often insufficient. If this is the case, there is a possibility that a problem may occur in the calculation accuracy in the subsequent steps. Here, the continuity of data and the effective time resolution are improved by interpolation processing. The interpolation processing method may be a known interpolation method, but a non-linear interpolation method such as higher-order spline interpolation or bezier interpolation is desirable. FIG. 7 shows an example of a time-wall thickness curve after interpolation processing and a primary differential curve after interpolation processing. In FIG. 7, the data of the interval of 5% of the cardiac phase for the first to third segments seg1 are interpolated so that the number of data points, that is, the number of sampling is 20 times, and the cardiac phase is effectively 0.25. It corresponds to the data of the interval of%.
ステップS7では、特定心位相検出部506が、第1〜第17セグメントseg1〜seg17の各セグメントに対して、ステップS6で得られた補間処理後の時間−壁厚曲線とその1次微分曲線を基に、最大駆出速度到達時間(TPE;Time to peak Ejections)、収縮末期到達時間(TES;Time to peak Systoles)、最大充満速度到達時間(TPF;Time
to peak Fillings)を検出する。図8に示すように、TPEは、心筋壁厚の増大方向の変化速度が最大となる時間(時相)、すなわち1次微分曲線における最大ピークを与える時間である。TESは、心筋壁厚が最大となる時間(時相)、すなわち時間−壁厚曲線における最大ピークを与える時間である。また、TPFは、心筋壁厚の減少方向の変化速度が最小となる時間(時相)、すなわち1次微分曲線における最小ピークを与える時間である。
In step S7, the specific cardiac phase detection unit 506 performs the interpolated time-wall thickness curve and its first derivative curve obtained in step S6 for each of the first to seventeenth segments seg1 to seg17. Based on the maximum ejection speed arrival time (TPE; Time to peak Ejections), end-systolic arrival time (TES; Time to peak Systoles), maximum filling speed arrival time (TPF; Time
to peak Fillings). As shown in FIG. 8, TPE is the time (time phase) at which the change rate in the increasing direction of the myocardial wall thickness is maximum, that is, the time for giving the maximum peak in the first-order differential curve. TES is the time (time phase) at which the myocardial wall thickness is maximized, that is, the time for giving the maximum peak in the time-wall thickness curve. TPF is a time (time phase) at which the rate of change in the decreasing direction of the myocardial wall thickness is minimum, that is, a time for giving the minimum peak in the first-order differential curve.
ステップS8では、局所領域選択部507が、必要に応じて、操作者が指定した任意のセグメントを、左心室の非同期を評価する指標値(左心室非同期指標値)の算出対象となるセグメントとして選択する。ただし、少なくとも2つ以上のセグメントを選択する。このとき、17セグメントすべてを選択してもよいし、例えば17セグメントのうち心尖部の第17セグメントを除いた領域や、いわゆるアンテリア(anterior)領域等の特定の領域のみを選択してもよい。このように特定の領域のみを指標値の計算対象とすることで、任意の注目心筋の非同期を評価することができる。 In step S8, the local region selection unit 507 selects an arbitrary segment designated by the operator as a segment for which an index value (left ventricular asynchronous index value) for evaluating left ventricular asynchrony is to be calculated as necessary. To do. However, at least two or more segments are selected. At this time, all 17 segments may be selected, or only a specific region such as a region excluding the 17th segment of the apex of the 17 segments or a so-called anterior region may be selected. As described above, by setting only a specific region as an index value calculation target, it is possible to evaluate the asynchrony of an arbitrary myocardium.
ステップS9では、非同期指標算出部308が、ステップS8で選択されたセグメントを算出対象として、左心室非同期の指標値を算出する。具体的には、次の数式1〜3のように、TPE,TES,TPFのセグメント間のばらつき度、例えば標準偏差を、R−R間隔(時間)で正規化した値を算出する。R−R間隔で正規化することで、心拍に依らず客観的な比較が可能となる。
In step S9, the asynchronous
Index_TPE,Index_TES,Index_TPFは、それぞれ単独で左心室非同期指標値とすることもできるが、これらのうち少なくとも2つの加算値、平均値、二乗加算、二乗平均等を左心室非同期指標値としてもよい。 Index_TPE, Index_TES, and Index_TPF can each be independently used as a left ventricular asynchronous index value, but at least two of them, an average value, a square addition, a square average, etc., may be used as the left ventricular asynchronous index value.
ステップS10では、表示制御部309が、ステップS6で生成されたグラフや、ステップS7で特定されたTPE,TES,TPFの位置、ステップS9で算出された左心室非同期の指標値をモニタ6に表示する。
In step S10, the
図9に、時間−壁厚曲線のグラフおよび左心室非同期指標値の表示結果の例を示す。図中の破線は、各セグメントの時間−壁厚曲線におけるTESの位置を示している。図9の例では、左心室非同期指標として、Index_TESを表示している。図9(a)の例におけるIndex_TESは3.3であり、左心室非同期の重篤度が低いと考えられる。一方、図9(b)の例におけるIndex_TESは18.9であり、左心室非同期の重篤度が高いと考えられる。一般的に、左心室非同期の重篤度が低いと、心臓再同期療法の効果が認められる有効症例となる可能性が高く、同重篤度が高いと、同療法の無効症例となる可能性が高いと言われている。したがって、本実施形態によって算出された左心室非同期指標値を参照することで、対象症例が有効症例であるか否かを正確かつ安定に予測できるものと考えられる。 FIG. 9 shows an example of a display result of a time-wall thickness curve graph and a left ventricular asynchronous index value. The broken line in the figure indicates the position of TES in the time-wall thickness curve of each segment. In the example of FIG. 9, Index_TES is displayed as the left ventricular asynchronous index. Index_TES in the example of FIG. 9A is 3.3, and it is considered that the severity of left ventricular asynchronous is low. On the other hand, Index_TES in the example of FIG. 9B is 18.9, and it is considered that the severity of left ventricular asynchronous is high. Generally, if the severity of asynchronous left ventricle is low, it is likely to be an effective case with the effect of cardiac resynchronization therapy, and if the severity is high, it may be invalid to the therapy Is said to be expensive. Therefore, it is considered that whether or not the target case is an effective case can be accurately and stably predicted by referring to the left ventricular asynchronous index value calculated by the present embodiment.
以上、本実施形態によれば、時系列的な画像から心臓の複数の局所領域における心筋壁厚の時間変化を求めるので、心臓の収縮運動に関する情報を、操作者の熟練度に依存しないで正確に、また高い再現性や客観性を持って得ることができる。また、心筋壁厚が最大となる心位相が収縮末期に相当することを利用して、求めた心筋壁厚の時間変化を基に、複数の局所領域における収縮タイミングのばらつきの程度を表す指標値を算出することができる。その結果、心臓の左心室非同期を安定に評価することができる。 As described above, according to the present embodiment, the temporal change of the myocardial wall thickness in a plurality of local regions of the heart is obtained from the time-series images, so that information on the contraction motion of the heart can be accurately determined without depending on the skill level of the operator. In addition, it can be obtained with high reproducibility and objectivity. In addition, using the fact that the cardiac phase at which the myocardial wall thickness is maximum corresponds to the end systole, an index value that represents the degree of variation in the contraction timing in multiple local regions based on the temporal change in the calculated myocardial wall thickness Can be calculated. As a result, the left ventricular asynchrony of the heart can be evaluated stably.
また、一般的に、心臓の各局所領域における収縮タイミングを知るための方法としては、心軸から心筋壁までの距離を求める方法が考えられる。この場合、心筋壁だけでなく、心軸も検出することになるが、心軸は実体がない分、心筋壁より検出精度が悪くなることが予想される。一方、本実施形態では、心臓の各局所領域における収縮タイミングを知るための方法として、心筋壁厚を求める方法を採用しているので、心軸から心筋壁までの距離を求める方法よりも、その検出精度がよいため、収縮タイミングをより正確に知ることができる。 In general, as a method for knowing the contraction timing in each local region of the heart, a method for obtaining the distance from the cardiac axis to the myocardial wall can be considered. In this case, not only the myocardial wall but also the cardiac axis is detected, but it is expected that the detection accuracy is worse than that of the myocardial wall because the cardiac axis is not substantial. On the other hand, in the present embodiment, the method for obtaining the myocardial wall thickness is adopted as a method for knowing the contraction timing in each local region of the heart, so that the method for obtaining the distance from the cardiac axis to the myocardial wall is more suitable. Since the detection accuracy is good, the contraction timing can be known more accurately.
また、左心室の非同期を評価する従来法としては、心エコーによる方法の他に、心臓のSPECT画像から、局所容積の時間変化に基づいて左心室の非同期を評価する方法が知られている(例えば、非特許文献 Quantification of left ventricular regional using ECG-gated
myocardial perfusion SPECT. Ann Nucl Med 2006;20(7):449-456を参照されたい)。しかし、SPECT画像による方法では、空間分解能が低く、さらにSPECT装置による検査費用が高価で検査施設にも限りがある。本実施形態では、X線CT装置を用いて左心室非同期を評価しようとしており、X線CT装置や心臓CT検査の普及を考えると、SPECT画像による方法と比べて多くの施設で評価が可能である。
Further, as a conventional method for evaluating the left ventricular asynchrony, a method of evaluating the left ventricular asynchrony based on the temporal change of the local volume from the SPECT image of the heart is known in addition to the echocardiographic method ( For example, non-patent literature Quantification of left ventricular regional using ECG-gated
myocardial perfusion SPECT. See Ann Nucl Med 2006; 20 (7): 449-456). However, in the method using the SPECT image, the spatial resolution is low, the inspection cost by the SPECT apparatus is expensive, and the inspection facility is limited. In this embodiment, an attempt is made to evaluate left ventricular asynchrony using an X-ray CT apparatus. Considering the widespread use of X-ray CT apparatuses and cardiac CT examinations, evaluation can be performed in many facilities compared to the method using SPECT images. is there.
また、本実施形態では、左心室非同期指標値も、理論・計算式ともにシンプル(simple)であり、再現性や繰り返し性が高い。 In this embodiment, the left ventricular asynchronous index value is simple in both theory and calculation formula, and has high reproducibility and repeatability.
なお、発明の実施形態は、上記実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更・追加等が可能である。 The embodiments of the invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications and additions can be made without departing from the spirit of the invention.
例えば、本実施形態は、発明をX線CT装置に適用した場合の例であるが、発明をMR装置に適用することも可能である。この場合、心臓の時系列的な画像は、MR撮影によって取得される。なお、MR装置やMR装置による心臓検査の普及を考えると、X線CT装置と同様、SPECT画像による従来法に比べて多くの施設で評価が可能である。 For example, the present embodiment is an example in which the invention is applied to an X-ray CT apparatus, but the invention can also be applied to an MR apparatus. In this case, a time-series image of the heart is acquired by MR imaging. Considering the widespread use of MR examinations and cardiac examinations using MR equipment, it is possible to evaluate in more facilities than conventional methods using SPECT images, as with X-ray CT equipment.
また例えば、本実施形態は、心臓の時系列的な画像を得る撮影手段を含んでいる画像診断装置としているが、撮影手段を含まず、心臓のX線投影データ、心臓のMRデータ、あるいは心臓の画像を読み込み、そのデータを基に上述の処理を行って左心室非同期指標値を算出する画像処理装置もまた、発明の一実施形態である。さらに、コンピュータをこのような画像処理装置として機能させるためのプログラムもまた発明の一実施形態である。 Further, for example, the present embodiment is an image diagnostic apparatus including an imaging unit that obtains a time-series image of the heart, but does not include the imaging unit, and includes X-ray projection data of the heart, MR data of the heart, or heart An image processing apparatus that reads the image and calculates the left ventricular asynchronous index value by performing the above-described processing based on the data is also an embodiment of the invention. Furthermore, a program for causing a computer to function as such an image processing apparatus is also an embodiment of the invention.
1…操作コンソール
2…入力装置
3…中央処理装置
5…データ収集バッファ
6…モニタ
7…記憶装置
10…撮影テーブル
12…クレードル
15…回転部
20…走査ガントリ
21…X線管
22…X線コントローラ
23…コリメータ
24…X線検出器
25…データ収集部DAS
26…回転部コントローラ
29…制御コントローラ
30…スリップリング
301…投影データ収集部
302…画像再構成部
303…心筋輪郭検出部
304…心筋壁厚算出部
305…グラフ生成部
306…特定心位相検出部
307…局所領域選択部
308…非同期指標算出部
309…表示制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
26:
Claims (12)
該心筋壁厚の時間変化に基づいて、前記複数の局所領域間における前記心筋壁厚の大きさまたは変化速度が所定の条件となる時の心位相のばらつきの程度を表す指標値を算出する手段とを備えている画像処理装置。 Means for determining temporal changes in myocardial wall thickness in a plurality of local regions of the heart based on a time-series image representing the internal structure of the heart of the subject;
Means for calculating an index value representing the degree of variation in cardiac phase when the magnitude or rate of change of the myocardial wall thickness between the plurality of local regions is a predetermined condition based on the temporal change of the myocardial wall thickness An image processing apparatus.
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の画像処理装置とを備えている画像診断装置。 Imaging means for imaging the subject to obtain the time-series image;
An image diagnostic apparatus comprising the image processing apparatus according to claim 1.
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