JP7236239B2 - Ｘ線ｃｔシステム及びｃｔスキャン実行プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）システム及びＣＴスキャン実行プログラムに関する。

被検体の体内組織が画像化された医用画像データを生成する医用画像診断装置が存在する。医用画像診断装置としては、Ｘ線ＣＴシステム及びＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）システム等が挙げられる。Ｘ線ＣＴシステムは、被検体にＸ線を照射することでＸ線検出器が検出したＸ線に基づく電気信号に基づいて、被検体のアキシャル断層のＣＴ画像データやボリュームデータを生成する。

従来、Ｘ線ＣＴシステムでは、ダイナミックスキャンと呼ばれる撮影法が行なわれている。ダイナミックスキャンは、造影剤を投与した後、被検体内を流れる造影剤の速度に応じて、所定の時間に亘って連続的にスキャンを行なう手法である。Ｘ線ＣＴシステムは、非造影状態で被検体の非造影画像データを生成し、非造影画像データに基づいて関心領域（ＲＯＩ：Region of Interest）及び閾値を設定し、造影剤の注入を開始する。そして、Ｘ線ＣＴシステムは、造影剤の注入の開始後、リアルプレップ（Real Prep）を開始する。リアルプレップは、ダイナミックスキャン等のメインスキャン前にメインスキャンの開始タイミング（トリガ）を検知するものであり、ＲＯＩ内のＣＴ値が閾値を超えたらメインスキャンを開始させるものである。

特開２０１５－２１３７４９号公報

本発明が解決しようとする課題は、造影検査の効率を向上させることである。

実施形態に係るＸ線ＣＴシステムは、スキャン部と、画像生成部と、解析部とを有する。スキャン部は、Ｘ線の照射及び検出を含む第１のスキャンを実行する。画像生成部は、第１のスキャンにより収集した、複数の時相に対応する複数の検出データセットに基づいて、複数の時相に対応する複数の画像を生成する。解析部は、複数の画像それぞれの少なくとも一部を複数の区画に分け、画素値の時間変化が同一又は類似する区画同士を統合することで少なくとも１つの領域を抽出し、領域の特徴を示す情報と参照情報の比較を行う。スキャン部は、比較の結果に応じて、Ｘ線の照射及び検出を含む第２のスキャンを実行する。

図１は、実施形態に係るＸ線ＣＴシステムの構成を示す概略図。 図２は、実施形態に係るＸ線ＣＴシステムの構成及び機能を示すブロック図。 図３は、実施形態に係るＸ線ＣＴシステムの動作をフローチャートとして示す図。 図４は、実施形態に係るＸ線ＣＴシステムの動作をフローチャートとして示す図。 図５は、実施形態に係るＸ線ＣＴシステムによって生成された腹部の造影画像データにおいて、分画対象領域を分ける区画を示す図。 図６は、実施形態に係るＸ線ＣＴシステムによって生成された頭部の造影画像データにおいて、分画対象領域を分ける区画を示す図。 図７は、実施形態に係るＸ線ＣＴシステムによって生成された統合領域の第１例を示す図。 図８は、実施形態に係るＸ線ＣＴシステムによって生成された統合領域の第２例を示す図。 図９は、実施形態に係るＸ線ＣＴシステムにおけるＴＤＣの一例を示す図。

以下、図面を参照しながら、Ｘ線ＣＴシステム及びＣＴスキャン実行プログラムの実施形態について詳細に説明する。

なお、Ｘ線ＣＴシステムによるデータ収集方式には、Ｘ線源とＸ線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（Ｒ－Ｒ：Rotate/Rotate）方式や、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（Ｓ－Ｒ：Stationary/Rotate）方式等の様々な方式がある。いずれの方式でも本発明を適用可能である。以下、実施形態に係るＸ線ＣＴシステムでは、現在、主流を占めている第３世代の回転／回転方式を採用する場合を例にとって説明する。

１．実施形態
図１は、実施形態に係るＸ線ＣＴシステムの構成を示す概略図である。図２は、実施形態に係るＸ線ＣＴシステムの構成及び機能を示すブロック図である。

図１は、Ｘ線ＣＴシステム１を示す。Ｘ線ＣＴシステム１は、架台装置１０と、寝台装置３０と、第１の実施形態に係る医用画像処理装置、つまり、コンソール装置４０とを備える。架台装置１０及び寝台装置３０は、検査室に設置される。架台装置１０は、寝台装置３０に載置された被検体（例えば、患者）Ｐに関するＸ線の検出データ（「純生データ」とも呼ばれる）を取得する。コンソール装置４０は、複数ビュー分の検出データに対して前処理を施すことで生データを生成し、生データに対して再構成処理を施すことでＣＴ画像データを再構成して表示する。

なお、図１において、説明の便宜上、架台装置１０を左側の上下に複数描画しているが、実際の構成としては、架台装置１０は１つである。

架台装置１０は、Ｘ線源（例えば、Ｘ線管）１１、Ｘ線検出器１２、回転部（例えば、回転フレーム）１３、Ｘ線高電圧装置１４、制御装置１５、ウェッジ１６、コリメータ１７、データ収集回路（ＤＡＳ：Data Acquisition System）１８を備える。なお、架台装置１０は、架台部の一例である。

Ｘ線管１１は、回転フレーム１３に備えられる。Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射することでＸ線を発生する真空管である。例えば、Ｘ線管１１には、回転する陽極に熱電子を照射することでＸ線を発生させる回転陽極型のＸ線管がある。

なお、実施形態においては、一管球型のＸ線ＣＴシステムにも、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線ＣＴシステムにも適用可能である。また、Ｘ線を発生させるＸ線源は、Ｘ線管１１に限定されるものではない。例えば、Ｘ線管１１に替えて、電子銃から発生した電子ビームを収束させるフォーカスコイル、電磁偏向させる偏向コイル、患者Ｐの半周を囲い偏向した電子ビームが衝突することによってＸ線を発生させるターゲットリングを含む第５世代方式によりＸ線を発生させてもよい。なお、Ｘ線管１１は、Ｘ線照射部の一例である。

Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１に対向するように回転フレーム１３に備えられる。Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線を検出し、当該Ｘ線量に対応した検出データを電気信号としてＤＡＳ１８に出力する。Ｘ線検出器１２は、例えば、Ｘ線管の焦点を中心として１つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列された複数のＸ線検出素子列を有する。Ｘ線検出器１２は、例えば、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に複数配列された構造を有する。

また、Ｘ線検出器１２は、例えば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有し、シンチレータは入射Ｘ線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射側の面に配置され、散乱Ｘ線を吸収する機能を有するＸ線遮蔽板を有する。なお、グリッドはコリメータ（１次元コリメータ又は２次元コリメータ）と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、シンチレータからの光量に応じた電気信号に変換する機能を有し、例えば、光電子増倍管（フォトマルチプライヤー：ＰＭＴ）等の光センサを有する。

なお、Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。また、Ｘ線検出器１２は、Ｘ線検出部の一例である。

回転フレーム１３は、Ｘ線管１１及びＸ線検出器１２を対向支持する。回転フレーム１３は、後述する制御装置１５による制御の下、Ｘ線管１１及びＸ線検出器１２を一体として回転させる円環状のフレームである。なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１及びＸ線検出器１２に加えて、Ｘ線高電圧装置１４やＤＡＳ１８を更に備えて支持する場合もある。また、回転フレーム１３は、回転部の一例である。

このように、Ｘ線ＣＴシステム１は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向させて支持する回転フレーム１３を患者Ｐの周りに回転させることで、複数ビュー、即ち、患者Ｐの３６０°分の検出データを収集する。なお、ＣＴ画像データの再構成方式は、３６０°分の検出データを用いるフルスキャン再構成方式には限定されない。例えば、Ｘ線ＣＴシステム１は、半周（１８０°）＋ファン角度分の検出データに基づいてＣＴ画像データを再構成するハーフ再構成方式を採ってもよい。

Ｘ線高電圧装置１４は、回転フレーム１３、又は、回転フレーム１３を回転可能に支持する非回転部分（例えば図示しない固定フレーム）に備えられる。Ｘ線高電圧装置１４は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有する。Ｘ線高電圧装置１４は、後述する制御装置１５による制御の下、Ｘ線管１１に印加する高電圧を発生する機能を有する高電圧発生装置（図示省略）と、後述する制御装置１５による制御の下、Ｘ線管１１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置（図示省略）を有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。なお、図１において、説明の便宜上、Ｘ線高電圧装置１４が、Ｘ線管１１に対してｘ軸の正方向の位置に配置されているが、Ｘ線管１１に対してｘ軸の負方向の位置に配置されてもよい。

制御装置１５は、処理回路及びメモリと、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。処理回路及びメモリの構成については、後述するコンソール装置４０の処理回路４４及びメモリ４１と同等であるので説明を省略する。

制御装置１５は、コンソール装置４０又は架台装置１０に取り付けられた、後述する入力インターフェースからの入力信号を受けて、架台装置１０及び寝台装置３０の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置１５は、入力信号を受けて回転フレーム１３を回転させる制御や、架台装置１０をチルトさせる制御や、寝台装置３０及び天板３３を動作させる制御を行う。なお、架台装置１０をチルトさせる制御は、架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースによって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置１５がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させることによって実現される。なお、制御装置１５は架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられてもよい。なお、制御装置１５は、制御部の一例である。

また、制御装置１５は、コンソール装置４０や架台装置１０に取り付けられた、後述する入力インターフェースから入力された撮像条件に基づいて、Ｘ線管１１の回転角度や、後述するウェッジ１６及びコリメータ１７の動作を制御する。

ウェッジ１６は、Ｘ線管１１のＸ線出射側に配置されるように回転フレーム１３に備えられる。ウェッジ１６は、制御装置１５による制御の下、Ｘ線管１１から照射されたＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から患者Ｐに照射されるＸ線が予め定められた分布になるように、Ｘ線管１１から照射されたＸ線を透過して減衰させるフィルタである。例えば、ウェッジ１６（ウェッジフィルタ（Wedge Filter）、ボウタイフィルタ（bow－tie filter）は、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。

コリメータ１７は、Ｘ線絞り又はスリットとも呼ばれ、Ｘ線管１１のＸ線出射側に配置されるように回転フレーム１３に備えられる。コリメータ１７は、制御装置１５による制御の下、ウェッジ１６を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組合せによってＸ線の照射開口を形成する。

ＤＡＳ１８は、回転フレーム１３に備えられる。ＤＡＳ１８は、制御装置１５による制御の下、Ｘ線検出器１２の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、制御装置１５による制御の下、電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換器とを有し、増幅及びデジタル変換後の検出データを生成する。ＤＡＳ１８によって生成された、複数ビュー分の検出データは、コンソール装置４０に転送される。

ここで、ＤＡＳ１８によって生成された検出データは、回転フレーム１３に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する送信機から光通信によって架台装置１０の固定フレームに設けられたフォトダイオードを有する受信機に送信され、コンソール装置４０に転送される。なお、回転フレーム１３から架台装置１０の固定フレームへの検出データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。また、回転フレーム１３は、回転部の一例である。

寝台装置３０は、基台３１、寝台駆動装置３２、天板３３及び支持フレーム３４を備える。寝台装置３０は、スキャン対象の患者Ｐを載置し、制御装置１５による制御の下、患者Ｐを移動させる装置である。

基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向（ｙ軸方向）に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置３２は、患者Ｐが載置された天板３３を天板３３の長軸方向（ｚ軸方向）に移動するモータ又はアクチュエータである。支持フレーム３４の上面に設けられた天板３３は、患者Ｐを載置可能な形状を有する板である。

なお、寝台駆動装置３２は、天板３３に加え、支持フレーム３４を天板３３の長軸方向（ｚ軸方向）に移動させてもよい。また、寝台駆動装置３２は、寝台装置３０の基台３１ごと移動させてもよい。本発明を立位ＣＴに応用する場合、天板３３に相当する患者移動機構を移動する方式であってもよい。また、ヘリカルスキャンや位置決め等のためのスキャノ撮像等、架台装置１０の撮像系と天板３３の位置関係の相対的な変更を伴う撮像を実行する場合は、当該位置関係の相対的な変更は天板３３の駆動によって行われてもよいし、架台装置１０の固定部の走行によって行われてもよく、またそれらの複合によって行われてもよい。

なお、実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台装置３０の天板３３の長手方向をｚ軸方向、ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をｘ軸方向、ｚ軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をｙ軸方向とそれぞれ定義するものとする。

コンソール装置４０は、コンピュータとしての構成を備え、メモリ４１、ディスプレイ４２、入力インターフェース４３、及び処理回路４４を備える。なお、コンソール装置４０は架台装置１０とは別体として説明するが、架台装置１０にコンソール装置４０又はコンソール装置４０の各構成要素の一部が含まれてもよい。また、以下の説明では、コンソール装置４０が単一のコンソールで全ての機能を実行するものとするが、これらの機能は、複数のコンソールが実行してもよい。なお、コンソール装置４０は、医用画像処理装置の一例である。

メモリ４１は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等によって構成される。メモリ４１は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ及びＤＶＤ（Digital Video Disk）等の可搬型メディアによって構成されてもよい。メモリ４１は、処理回路４４において用いられる各種処理プログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（Operating System）等も含まれる）や、プログラムの実行に必要なデータを記憶する。また、ＯＳに、操作者に対するディスプレイ４２への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力インターフェース４３によって行うことができるＧＵＩ（Graphic User Interface）を含めることもできる。

メモリ４１は、例えば、前処理前の検出データや、前処理後かつ再構成前の生データや、生データに基づく再構成後のＣＴ画像データを記憶する。前処理は、検出データに対する、対数変換処理、オフセット補正処理、チャンネル間の感度補正処理、ビームハードニング処理等のうち少なくとも１つを意味する。また、インターネット等の通信ネットワークを介してＸ線ＣＴシステム１と接続可能なクラウドサーバがＸ線ＣＴシステム１からの保存要求を受けて検出データ、生データ、又はＣＴ画像データを記憶するように構成されてもよい。

また、メモリ４１は、医用画像データとしてのＣＴ画像データを記憶させるための画像記憶領域と、後述する評価値を記憶させるための評価値記憶領域と、後述する感度パラメータを記憶するための感度パラメータ記憶領域（図２に図示）とを少なくとも有する。なお、メモリ４１は、記憶部の一例である。

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４によって生成されたＣＴ画像データや、ユーザからの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を出力する。例えば、ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ等である。また、ディスプレイ４２は、架台装置１０に設けられてもよい。また、ディスプレイ４２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしてもよい。なお、ディスプレイ４２は、表示部の一例である。

入力インターフェース４３は、技師等の操作者によって操作が可能な入力デバイスと、入力デバイスからの信号を入力する入力回路とを含む。入力デバイスは、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面に触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等によって実現される。入力デバイスが操作者から入力操作を受け付けると、入力回路は当該入力操作に応じた電気信号を生成して処理回路４４に出力する。また、入力インターフェース４３は、架台装置１０に設けられてもよい。また、入力インターフェース４３は、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されてもよい。なお、入力インターフェース４３は、入力部の一例である。

なお、コンソール装置４０は、ネットワークインターフェース（図示省略）を備える場合もある。ネットワークインターフェースは、パラレル接続仕様やシリアル接続仕様に合わせたコネクタによって構成される。Ｘ線ＣＴシステム１が医用画像システム上に設けられる場合、ネットワークインターフェースは、ネットワーク上の外部装置と情報の送受信を行なう。例えば、ネットワークインターフェースは、処理回路４４の制御の下、外部装置からＣＴ検査に係る検査オーダを受信し、また、Ｘ線ＣＴシステム１によって取得された検出データや、生成された生データ又はＣＴ画像データを外部装置に送信する。

処理回路４４は、Ｘ線ＣＴシステム１の全体の動作を制御する。処理回路４４は、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサの他、ＡＳＩＣ、及び、プログラマブル論理デバイス等を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：Simple Programmable Logic Device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：Complex Programmable Logic Device）、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）等が挙げられる。

また、処理回路４４は、単一の回路によって構成されてもよいし、複数の独立した処理回路要素の組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、メモリは処理回路要素ごとに個別に設けられてもよいし、単一のメモリが複数の処理回路要素の機能に対応するプログラムを記憶するものであってもよい。

処理回路４４は、メモリ４１に記憶されたプログラムを実行することで、図２に示すように、スキャン機能４４１、画像生成機能４４２、解析機能４４３、合成機能４４４、及び表示制御機能４４５を実現する。なお、機能４４１～４４５の全部又は一部は、コンソール装置４０のプログラムの実行により実現される場合に限定されるものではなく、コンソール装置４０にＡＳＩＣ等の回路として備えられる場合であってもよい。また、機能４４１～４４５の全部又は一部は、コンソール装置４０のみならず、制御装置１５によって実現される場合もある。

スキャン機能４４１は、予め設定されたスキャン条件に従って制御装置１５を介して架台装置１０及び寝台装置３０等を制御することで、Ｘ線の照射及び検出を含むＣＴスキャンを実行させ、制御装置１５から複数ビュー分の検出データを収集する機能を含む。また、例えば、スキャン条件は、照射Ｘ線に関する、管電流ｍＡ、管電圧ｋＶ、Ｘ線強度制御条件（Ｘ線モジュレーション条件）、Ｘ線管１１（又は、回転フレーム１３）の回転速度等を含む。

ここで、実施形態におけるＣＴスキャンは、プリスキャン、リアルプレップスキャン、メインスキャン等を含む。なお、スキャン機能は、スキャン部の一例である。また、リアルプレップスキャンは、第１のスキャンの一例であり、メインスキャンは、第２のスキャンの一例である。

画像生成機能４４２は、スキャン機能４４１によるスキャンにより収集された複数ビュー分の検出データに対して前処理を施すことで、複数ビュー分の生データを収集する機能と、前処理後の複数ビュー分の生データに対する画像再構成処理により、複数の時相に対応する複数のＣＴ画像データを生成する機能とを含む。また、画像生成機能４４１は、各ＣＴ画像データをメモリ４１に記憶させる機能や、各ＣＴ画像データをＣＴ画像としてディスプレイ４２に表示させる機能や、各ＣＴ画像データをネットワークインターフェース（図示省略）を介して外部装置に送信する機能を含む場合もある。なお、画像生成機能４４１は、画像生成部の一例である。

解析機能４４３は、メモリ４１に記憶された複数のＣＴ画像データのそれぞれの少なくとも一部（以下、「分画対象領域」という）を複数の区画に分け、画素値の時間変化が同一又は類似する区画同士を統合することで少なくとも１つの領域（以下、「統合領域」という）を抽出する機能を含む。また、解析機能４４３は、統合領域の特徴を示す情報と参照情報の比較を行う機能を含む。

ここで、解析機能４４３は、ＣＴ画像データの画像の全体を分画対象領域とし、画像の全体を分画することで統合領域を抽出する。又は、解析機能４４３は、ＣＴ画像データの画像内の関心領域（ＲＯＩ：Region of Interest）を分画対象領域とし、ＲＯＩ内を分画することで統合領域を抽出する。ＲＯＩ内が分画される場合、ＲＯＩ外の画素値の影響を受けないので、後段の統合処理の精度が向上する。以下、特に言及しない限り、解析機能４４３が、ＲＯＩを分画対象領域とし、ＲＯＩ内を分画する場合について説明する。

また、統合領域の特徴を示す情報は、統合領域に含まれる画素の画素値（例えば、ＣＴ値）に関する情報、統合領域の大きさに関する情報、及び統合領域の形状に関する情報のうち少なくとも１つを含む。参照情報は、血管の画素値に関する情報、血管の大きさに関する情報、及び血管の形状に関する情報のうち少なくとも１を含む。解析機能４４３は、統合領域の大きさに関する情報と血管の大きさに関する情報とを比較する。例えば、上行大動脈の場合、血管サイズは、腹部では３［ｃｍ］弱であり、頚部では１［ｃｍ］弱である。また、解析機能４４３は、統合領域の大きさに関する情報と血管の大きさに関する情報とを比較し、統合領域の形状に関する情報と血管の形状に関する情報とを比較する。なお、解析機能４４３は、解析部の一例である。

そして、スキャン機能４４１は、解析機能４４３による比較の結果に応じて、Ｘ線の照射及び検出を含むメインスキャンを実行する。つまり、スキャン機能４４１は、解析機能４４３による解析により、ＣＴ画像データから得られた統合領域の大きさに関する情報の、血管の大きさに関する情報に対する確度が予め設定された閾値以上、又は、閾値を超えると判断される場合に、メインスキャンの開始タイミングを検知する。スキャン機能４４１は、メインスキャンの開始タイミングを検知すると、予め設定されたスキャン条件に従って制御装置１５を介して架台装置１０及び寝台装置３０等を制御することで、メインスキャンを実行する。

合成機能４４４は、画像生成機能４４２によって生成された複数のＣＴ画像データのうち少なくとも１つに、解析機能４４３によって抽出された統合領域を合成して合成画像データを生成する機能を含む。なお、合成機能４４４は、合成部の一例である。

表示制御機能４４５は、合成機能４４４によって生成された合成画像データをディスプレイ４２に表示させる機能を含む。なお、表示制御機能４４５は、表示制御部の一例である。

なお、機能４４１～４４５の動作について、図３～図９を用いて後述する。

図３及び図４は、Ｘ線ＣＴシステム１の動作をフローチャートとして示す図である。図３及び図４において、「ＳＴ」に数字を付した符号フローチャートの各ステップを示す。

まず、図３について説明する。スキャン機能４４１は、リアルプレップスキャン及びメインスキャン前に、予め設定されたスキャン条件に従って制御装置１５を介して架台装置１０及び寝台装置３０等を制御することで、非造影で患者Ｐに対するプリスキャンを実行する（ステップＳＴ１）。

画像生成機能４４２は、プリスキャンによって架台装置１０で収集されたデータに基づいて、非造影画像データを生成する（ステップＳＴ２）。ステップＳＴ２によって生成された非造影画像データは、非造影画像としてディスプレイ４２に表示され、及び／又は、メモリ４１に記憶される。

解析機能４４３は、ステップＳＴ２によって生成された非造影画像データに基づいて、血管領域を含むように、分画対象領域としてのＲＯＩを設定する（ステップＳＴ３）。例えば、ステップＳＴ３において解析機能４４３は、非造影画像データをディスプレイ４２に表示させると共に、ディスプレイ４２に表示された非造影画像データを見ながら入力インターフェース４３を介して操作者が入力する入力信号に基づいて、ＲＯＩを設定する。

解析機能４４３は、ＲＯＩ内を分画する区画のサイズ又は数を設定する（ステップＳＴ４）。例えば、ステップＳＴ４において解析機能４４３は、入力インターフェース４３を介して操作者が入力する入力信号に基づいて、ＲＯＩ内を分ける区画のサイズ又は数を設定する。ＲＯＩ内の区画サイズが設定されると区画数も決まり、ＲＯＩ内の区画数が設定されると区画サイズも決まる。

なお、解析機能４４３は、撮像部位ごとに予め設定される値を、ＲＯＩ内を分画する区画のサイズ又は数をして設定してもよいし、及び／又は、ステップＳＴ３によって設定されるＲＯＩの大きさに応じて設定してもよい。また、区画サイズの最小単位はピクセルである。

区画サイズ（又は区画数）は、検出する血管サイズに応じて精度が担保できるように設定される。例えば、検出される血管サイズが比較的大きい場合は、区画サイズが大きく（又は区画数が少なく）設定される一方、検出される血管サイズが比較的小さい場合は、区画サイズが小さく（又は区画数が多く）設定される。

スキャン機能４４１は、造影剤注入を開始させると共に（ステップＳＴ５）、予め設定されたスキャン条件に従って制御装置１５を介して架台装置１０及び寝台装置３０等を制御することで、患者Ｐに対するプレップスキャンを開始する（ステップＳＴ６）。例えば、ステップＳＴ５においてスキャン機能４４１は、入力インターフェース４３を介して操作者が入力する入力信号に基づいて、造影剤注入を開始させる。

画像生成機能４４２は、プレップスキャンによって架台装置１０で収集されたデータに基づいて、リアルタイム再構成により造影画像データを生成する（ステップＳＴ７）。画像生成機能４４２は、ステップＳＴ７によって生成された造影画像データを、造影画像としてディスプレイ４２に表示させ、また、メモリ４１に記憶させる（ステップＳＴ８）。

図４の説明に移って、解析機能４４３は、ステップＳＴ７によって生成された最新フレームの造影画像データのＲＯＩ内と、メモリ４１に記憶された過去（例えば、直前フレーム）の造影画像データのＲＯＩ内とを、ステップＳＴ４の設定に従った複数の区画に分画する（ステップＳＴ９）。

図５は、腹部の造影画像データにおいて、分画対象領域を分ける区画を示す図である。図５（Ａ）は、造影画像データに設定されるＲＯＩを示す図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＲＯＩ内を分画する区画を示す図である。図５（Ｃ）は、造影画像データの画像全体を分画する区画を示す図である。

図６は、頸部の造影画像データにおいて、分画対象領域を分ける区画を示す図である。図６（Ａ）は、造影画像データに設定されるＲＯＩを示す図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＲＯＩ内を分画する区画を示す図である。図６（Ｃ）は、造影画像データの画像全体を分画する区画を示す図である。

区画の数又はサイズが設定されると、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）に示すように、ＲＯＩ内に区画が配置される。また、ＲＯＩが設定されない場合に区画の数又はサイズが設定されると、図５（Ｃ）及び図６（Ｃ）に示すように、造影画像データの画像全体内に区画が配置される。なお、領域内の複数の区画において、端の区画のサイズは、適宜調整されるものとする。

図４の説明に戻って、解析機能４４３は、ＲＯＩ内の各区画内に存在する画素群の代表画素値（例えば、平均画素値）の時間変化を測定する（ステップＳＴ１０）。代表画素値の例としては、画素群が示す画素値の平均値である平均画素値や、画素群が示す画素値の最大値である最大画素値や、画素群が示す画素値の最小値である最小画素値等が挙げられる。以下、代表画素値が平均画素値である場合を例にとって説明する。ステップＳＴ１０において、解析機能４４３は、最新フレームの造影画像データと、過去フレームの造影画像データとの差分処理により、ＲＯＩ内の各区画内に存在する画素群の平均画素値の時間変化を測定する。

なお、解析機能４４３は、分画対象領域が画像全体であり、画像全体を複数の区画に分画する場合、最新フレームの造影画像データと、過去のフレームの造影画像データとの差分処理の前に、両画像データ間の位置ずれの補正を行うことが好適である。例えば、解析機能４４３は、両画像データ間の位置ずれ補正として、各画像データの局所領域を合せるように画像に対して線形変換を行う補正を行う。解析機能４４３は、両画像データ間の位置ずれを補正し、補正後の各画像の全体を複数の区画に分画する。

解析機能４４３は、画素値の時間変化が同一又は類似する区画同士を統合（グルーピング）して統合領域を生成する（ステップＳＴ１１）。ステップＳＴ１１において、解析機能４４３は、例えば、各区画を複数のレベルのいずれかに分類するための境界閾値を設定し、各区画がいずれのレベルに含まれるかについての判断を行う。なお、境界閾値は、固定値であってもよいし、造影剤の注入開始からの経過時間に応じて変化されるものであってもよい。また、解析機能４４３は、造影剤の注入開始からの経過時間を考慮した平均画素値の時間変化の所定範囲を予め設定しておき、その範囲内に平均画素値をもつ区画のみを統合の対象とすることができる。それにより、統合処理の負荷を軽減することができる。

図７は、統合領域の第１例を示す図である。図７（Ａ）は、頸部の造影画像データにおいて、ＲＯＩ内の統合領域を示す図である。図７（Ｂ）は、頸部の造影画像データにおいて、画像全体の統合領域を示す図である。図７（Ｃ）は、図７（Ａ），（Ｂ）と対比されるものであり、頸部の非造影画像データにおいて、画像全体の統合領域を示す参考図である。

図７（Ａ）は、分画対象領域がＲＯＩである場合における統合領域であり、造影剤に起因する統合領域Ｌ１を示す。統合領域Ｌ１は、ＲＯＩ内において、下限閾値と上限閾値との間に平均画素値をもつ複数の区画の集合である。一方、図７（Ｂ）は、分画対象領域が画像全体である場合における統合領域であり、造影剤に起因する統合領域Ｌ１を含む統合領域Ｌ２を示す。統合領域Ｌ２は、画像全体において、下限閾値と上限閾値との間に平均画素値をもつ複数の区画の集合である。この統合領域Ｌ１，Ｌ２は、フレームごと（間引きされたフレームごと）に生成される。

図７（Ａ），（Ｂ）を比較すると、分画対象領域をＲＯＩとして設定する図７（Ａ）の方が、図７（Ｂ）に示す患者Ｐの体動に起因するＲＯＩ外の統合領域を排除できるという点で有利である。

図４の説明に戻って、合成機能４４４は、図３のステップＳＴ７によって生成された造影画像データに、ステップＳＴ１１によって生成された統合領域（図７（Ａ），（Ｂ）に図示）を合成して合成画像データを生成する（ステップＳＴ１２）。表示制御機能４４５は、ステップＳＴ１２によって生成された合成画像データを合成画像としてディスプレイ４２に表示させる（ステップＳＴ１３）。ステップＳＴ１３において、表示制御機能４４５は、合成画像データの統合領域の部分（図７（Ａ），（Ｂ）に図示）をディスプレイ４２にカラー表示させることもできる。なお、表示制御機能４４５は、ステップＳＴ１１によって生成された統合領域を単独でディスプレイ４２に表示させてもよい。その場合、表示制御機能４４５は、統合領域（図７（Ａ），（Ｂ）に図示）を単独でディスプレイ４２にカラー表示させることもできる。

解析機能４４３は、ステップＳＴ１１によって生成された統合領域の特徴を示す情報と参照情報との比較を行う（ステップＳＴ１４）。ステップＳＴ１４において、例えば、解析機能４４３は、統合領域の特徴を示す情報の血管らしさ、つまり、統合領域の特徴を示す情報の、血管に対する確度を求め、その確度と閾値との比較を行う。

ステップＳＴ１４において、解析機能４４３は、統合領域の特徴を示す情報に基づいて、統合領域の特徴を示す情報の、血管に対する確度を生成する処理を行うものである。この処理は、例えば、アトラス（標準臓器）画像とのマッチング等の自動認識により行われてもよいし、又は、ＣＮＮ（畳み込みニューラルネットワーク）や畳み込み深層信念ネットワーク（ＣＤＢＮ：Convolutional Deep Belief Network）等の、多層のニューラルネットワークを用いた深層学習により行われてもよい。

解析機能４４３は、ステップＳＴ１４による比較の結果、統合領域の特徴を示す情報の、血管に対する確度が閾値以上（又は、閾値を超える）か否かを判断する（ステップＳＴ１５）。ステップＳＴ１５の判断にてＮＯ、つまり、統合領域の特徴を示す情報の、血管に対する確度が閾値未満（又は、閾値以下）であると判断される場合、次のフレームについて、造影画像データを生成する（図３のステップＳＴ７）。

一方、ステップＳＴ１５の判断にてＹＥＳ、つまり、統合領域の特徴を示す情報の、血管に対する確度が閾値以上（又は、閾値を超える）であると判断される場合、スキャン機能４４１は、予め設定されたスキャン条件に従って制御装置１５を介して架台装置１０及び寝台装置３０等を制御することで、患者Ｐに対するメインスキャンに移行する（ステップＳＴ１６）。なお、プレップスキャンにより生成された複数の造影画像データと、メインスキャンにより収集された検出データセットに基づいて生成された画像データとは、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and COmmunications in Medicine）上、別々のシリーズとしてメモリ４１に記憶されることが好適である。つまり、Ｘ線ＣＴシステム１は、プレップスキャンにより生成された複数の造影画像データと、メインスキャンにより生成された画像データとを別々のシリーズとして管理することができる。

なお、解析機能４４３は、平均画素値の差のレベルが異なる複数の統合領域を生成した場合には、複数の統合領域のいずれかの特徴を示す情報の確度が閾値以上であると判断されたときにメインスキャンへ移行すればよい。

図８は、統合領域の第２例を示す図である。図８（Ａ）は、頸部の造影画像データにおいて、ＲＯＩ内の統合領域を示す図である。図８（Ｂ）は、頸部の造影画像データにおいて、画像全体の統合領域を示す図である。図８（Ｃ）は、図８（Ａ），（Ｂ）と対比されるものであり、頸部の非造影画像データにおいて、画像全体の統合領域を示す参考図である。

図８（Ａ）は、分画対象領域がＲＯＩである場合における統合領域であり、造影剤に起因する複数の統合領域Ｌｓ１を示す。一方、図８（Ｂ）は、分画対象領域が画像全体である場合における統合領域であり、造影剤に起因する複数の統合領域Ｌｓ１を含む複数の統合領域Ｌｓ２を示す。この統合領域Ｌｓ１，Ｌｓ２は、フレームごと（間引きされたフレームごと）に生成される。

合成機能４４４は、図４のステップＳＴ１２において、造影画像データに、図８（Ａ），（Ｂ）に示す統合領域を合成して合成画像データを生成し、表示制御機能４４５は、図４のステップＳＴ１３において、合成画像データを合成画像としてディスプレイ４２に表示させてもよい。その場合、表示制御機能４４５は、合成画像データの統合領域の部分（図８（Ａ），（Ｂ）に図示）をディスプレイ４２にカラー表示させると共に、平均画素値の差の大きさに応じて色（色相、彩度、及び明度のいずれか）を変更することもできる。なお、表示制御機能４４５は、統合領域を単独でディスプレイ４２に表示させてもよい。その場合、表示制御機能４４５は、統合領域（図８（Ａ），（Ｂ）に図示）を単独でディスプレイ４２にカラー表示させると共に、平均画素値の差の大きさに応じて色（色相、彩度、及び明度のいずれか）を変更することもできる。

図４の説明に戻って、解析機能４４３は、統合領域の特徴を示す情報の、参照情報に対する確度が閾値以上であると判断される場合であっても、ステップＳＴ１０において測定された、分画対象領域内の平均画素値の時間変化が高い値を示す場合は、患者Ｐの体動があったものとして、ステップＳＴ１６の判断でＮＯと判断してもよい。

以上のように、Ｘ線ＣＴシステム１は、分画対象領域（例えば、ＲＯＩ）内の統合領域の特徴を示す情報（画素値等）の、参照情報（造影剤流入時の理想的な血管の画素値等）に対する確度が高い場合にメインスキャンへ移行する構成を有するものである。この構成によれば、患者Ｐの体動があった場合にも、造影剤による画素値の上昇を検出することができる。また、頸部撮像時等のように非造影画像データの画像上の適切な位置に適切な大きさでＲＯＩを設定することが困難な場合であっても、大まかに設定されたＲＯＩ内において適切な処理を行うことでメインスキャンへの移行タイミングを測れるので、ＲＯＩの操作の負荷を軽減することができる。

２．変形例
ここまで、解析機能４４３は、２フレーム間の画像データにおける各区画内に存在する画素群の平均画素値の時間変化を測定する場合について説明したが、その場合に限定されるものではない。解析機能４４３は、３フレーム以上の間の画像データにおける各区画内に存在する画素群の平均画素値の時間変化を測定してもよい。解析機能４４３は、３フレーム以上の間の画像データにおける各区画内に存在する画素群の平均画素値の時間変化として、ＴＤＣ（Time-Density Curve）を利用することができる。例えば、解析機能４４３は、分画対象領域としてのＲＯＩ内の各区画内に存在する画素群の平均画素値に基づいてフレームごとにＴＤＣを生成し、そのＴＤＣと理想的なＴＤＣとの差が同一又は類似する区画同士を統合する。

図９は、ＴＤＣの一例を示す図である。図９（Ａ）は、ある区画におけるＴＤＣを示す。図９（Ｂ）は、血管領域における理想的なＴＤＣを示す。

解析機能４４３は、図９（Ａ）に示すＴＤＣと、図９（Ｂ）に示す理想的なＴＤＣの、当該フレームに対応する部分とを比較することで、当該区画と理想的なＴＤＣとの差を求めることができる。

Ｘ線ＣＴシステム１の変形例の構成によれば、３フレーム以上の画像データから、上述したＸ線ＣＴシステム１の効果と同様の効果が得られる。

なお、スキャン機能４４１は、スキャン部の一例である。画像生成機能４４２は、画像生成部の一例である。解析機能４４３は、解析部の一例である。合成機能４４４は、合成部の一例である。表示制御機能４４５は、表示制御部の一例である。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、造影検査の効率を向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ Ｘ線ＣＴシステム
４０ コンソール装置（医用画像処理装置）
４４ 処理回路
４４１ スキャン機能
４４２ 画像生成機能
４４３ 解析機能
４４４ 合成機能
４４５ 表示制御機能

Claims (14)

1. Ｘ線の照射及び検出を含む第１のスキャンを実行するスキャン部と、
   前記第１のスキャンにより収集した、複数の時相に対応する複数の検出データセットに基づいて、前記複数の時相に対応する複数の画像を生成する画像生成部と、
   前記複数の画像の各画像の全体を複数の区画に分け、画素値の時間変化が同一又は類似する区画同士を統合することで少なくとも１つの領域を抽出し、前記領域の特徴を示す情報と参照情報の比較を行う解析部と、
   を備え、
   前記スキャン部は、前記比較の結果に応じて、Ｘ線の照射及び検出を含む第２のスキャンを実行する、
   Ｘ線ＣＴシステム。
2. 前記領域の特徴を示す情報は、前記領域に含まれる画素の画素値に関する情報、前記領域の大きさに関する情報、及び前記領域の形状に関する情報のうち少なくとも１つを含む、
   請求項１に記載のＸ線ＣＴシステム。
3. 前記解析部は、前記複数の画像の位置ずれを補正し、補正後の複数の画像の各画像の全体を複数の区画に分け、前記領域を抽出する、
   請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴシステム。
4. 前記複数の画像のうち少なくとも１つと、前記領域を合成して合成画像を生成する合成部と、
   前記合成画像を表示部に表示させる表示制御部と、
   を備えた、請求項１乃至３のうちいずれか１つに記載のＸ線ＣＴシステム。
5. 前記複数の画像と前記第２のスキャンにより収集された検出データセットに基づいて生成された画像は、別々のシリーズとして管理される、
   請求項１乃至４のうちいずれか１つに記載のＸ線ＣＴシステム。
6. 前記解析部は、画素値の時間変化の所定範囲を予め設定しておき、その範囲内の画素値をもつ区画のみを統合の対象とする、
   請求項１乃至５のうちいずれか１つに記載のＸ線ＣＴシステム。
7. 前記解析部は、撮像部位に応じて区画サイズ又は区画数を設定し、設定された前記区画サイズ又は区画数に応じて、前記複数の区画を設定する、
   請求項１乃至６のうちいずれか１つに記載のＸ線ＣＴシステム。
8. Ｘ線の照射及び検出を含む第１のスキャンを実行するスキャン部と、
   前記第１のスキャンにより収集した、複数の時相に対応する複数の検出データセットに基づいて、前記複数の時相に対応する複数の画像を生成する画像生成部と、
   前記複数の画像の位置ずれを補正し、補正後の複数の画像の各画像の全体を複数の区画に分け、画素値の時間変化が同一又は類似する区画同士を統合することで少なくとも１つの領域を抽出し、前記領域の特徴を示す情報と参照情報の比較を行う解析部と、
   を備え、
   前記スキャン部は、前記比較の結果に応じて、Ｘ線の照射及び検出を含む第２のスキャンを実行する、
   Ｘ線ＣＴシステム。
9. 前記解析部は、撮像部位に応じて区画サイズ又は区画数を設定し、設定された前記区画サイズ又は区画数に応じて、前記複数の区画を設定する、
   請求項８に記載のＸ線ＣＴシステム。
10. Ｘ線の照射及び検出を含む第１のスキャンを実行するスキャン部と、
    前記第１のスキャンにより収集した、複数の時相に対応する複数の検出データセットに基づいて、前記複数の時相に対応する複数の画像を生成する画像生成部と、
    前記複数の画像の各画像の少なくとも一部を複数の区画に分け、画素値の時間変化が同一又は類似する区画同士を統合することで少なくとも１つの領域を抽出し、前記領域の特徴を示す情報と参照情報の比較を行う解析部と、
    を備え、
    前記解析部は、撮像部位に応じて区画サイズ又は区画数を設定し、設定された前記区画サイズ又は区画数に応じて、前記複数の区画を設定し、
    前記スキャン部は、前記比較の結果に応じて、Ｘ線の照射及び検出を含む第２のスキャンを実行する、
    Ｘ線ＣＴシステム。
11. 前記解析部は、前記複数の画像の各画像内の関心領域を複数の区画に分け、前記領域を抽出する、
    請求項１０に記載のＸ線ＣＴシステム。
12. コンソール装置のコンピュータに、
    架台装置を制御して、Ｘ線の照射及び検出を含む第１のスキャンを実行させる機能と、
    前記第１のスキャンにより収集した、複数の時相に対応する複数の検出データセットに基づいて、前記複数の時相に対応する複数の画像を生成する機能と、
    前記複数の画像の各画像の全体を複数の区画に分け、画素値の時間変化が同一又は類似する区画同士を統合することで少なくとも１つの領域を抽出し、前記領域の特徴を示す情報と参照情報の比較を行う機能と、
    架台装置を制御して、前記比較の結果に応じて、Ｘ線の照射及び検出を含む第２のスキャンを実行させる機能と、
    を実現させるＣＴスキャン実行プログラム。
13. コンソール装置のコンピュータに、
    架台装置を制御して、Ｘ線の照射及び検出を含む第１のスキャンを実行させる機能と、
    前記第１のスキャンにより収集した、複数の時相に対応する複数の検出データセットに基づいて、前記複数の時相に対応する複数の画像を生成する機能と、
    前記複数の画像の位置ずれを補正し、補正後の複数の画像の各画像の全体を複数の区画に分け、画素値の時間変化が同一又は類似する区画同士を統合することで少なくとも１つの領域を抽出し、前記領域の特徴を示す情報と参照情報の比較を行う機能と、
    架台装置を制御して、前記比較の結果に応じて、Ｘ線の照射及び検出を含む第２のスキャンを実行させる機能と、
    を実現させるＣＴスキャン実行プログラム。
14. コンソール装置のコンピュータに、
    架台装置を制御して、Ｘ線の照射及び検出を含む第１のスキャンを実行させる機能と、
    前記第１のスキャンにより収集した、複数の時相に対応する複数の検出データセットに基づいて、前記複数の時相に対応する複数の画像を生成する機能と、
    前記複数の画像それぞれの少なくとも一部を複数の区画に分け、画素値の時間変化が同一又は類似する区画同士を統合することで少なくとも１つの領域を抽出し、前記領域の特徴を示す情報と参照情報の比較を行う解析機能と、
    架台装置を制御して、前記比較の結果に応じて、Ｘ線の照射及び検出を含む第２のスキャンを実行させる機能と、
    を実現させ、
    前記解析機能は、撮像部位に応じて区画サイズ又は区画数を設定し、設定された前記区画サイズ又は区画数に応じて、前記複数の区画を設定する機能を含む、
    ＣＴスキャン実行プログラム。

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