專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像處理裝置以及x射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于計(jì)算與被檢體的心功能相關(guān)的指標(biāo)、特別是與血 流功能相關(guān)的指標(biāo)的圖像處理裝置以及X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置。
背景技術(shù)：
在X射線CT檢查中，進(jìn)行心功能分析、具體而言是針對(duì)左心室 心肌區(qū)域的血流分析。在血流分析中，設(shè)定成為分析對(duì)象的關(guān)心區(qū)域 (典型的是左心室心肌區(qū)域)，計(jì)算所設(shè)定的關(guān)心區(qū)域的造影劑濃度 變化量，根據(jù)所計(jì)算出的值計(jì)算與血流動(dòng)態(tài)相關(guān)的各種指標(biāo)(index )。 在典型的血流分析手法中，需要多個(gè)時(shí)刻的造影劑濃度變化量的數(shù) 據(jù)。
作為設(shè)定心肌區(qū)域的手法，例如公知日本特許第3902765號(hào)公報(bào) 記載的Level set法。在這樣的以往手法中，在未造影的時(shí)刻的體數(shù)據(jù) 中，心肌與內(nèi)腔的像素值相等，所以無(wú)法特定心肌區(qū)域。另外，在基 于造影劑的對(duì)比度充分的體數(shù)據(jù)中，心肌區(qū)域的輪廓被忠實(shí)地特定， 將所特定的心肌區(qū)域設(shè)定為關(guān)心區(qū)域。因此，由于心臟的拍動(dòng)、部分 體積效果，心肌區(qū)域的像素值受到心肌區(qū)域外、例如左心室內(nèi)腔的造 影劑、乳頭肌區(qū)域、肺區(qū)域等的像素值的影響，所以血流分析的精度 降低。另外，在對(duì)時(shí)序列的體數(shù)據(jù)分別設(shè)定多個(gè)關(guān)心區(qū)域的情況下， 通過(guò)對(duì)各體數(shù)據(jù)反復(fù)同樣的處理來(lái)設(shè)定各關(guān)心區(qū)域，所以運(yùn)算量變得龐大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以提高心功能分析的精度的圖像
處理裝置以及X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置。
本發(fā)明的第一方面的圖像處理裝置具備存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)與所造影 的心臟區(qū)域相關(guān)的第一圖像的數(shù)據(jù)；第一特定部，根據(jù)上述第一圖像 的數(shù)據(jù)的像素值的分布，特定包含在上述心臟區(qū)域中的特定區(qū)域；設(shè) 定部，將使上述特定的特定區(qū)域縮小而得到的區(qū)域設(shè)定為關(guān)心區(qū)域； 以及計(jì)算部，針對(duì)上述設(shè)定的關(guān)心區(qū)域計(jì)算與上述特定區(qū)域的功能相 關(guān)的指標(biāo)。
本發(fā)明的第二方面的圖像處理裝置具備存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)與所造影 的心臟區(qū)域相關(guān)的第一圖像的數(shù)據(jù)；特定部，根據(jù)上述第一圖像的數(shù) 據(jù)的像素值的分布，特定包含在上述心臟區(qū)域中的心肌區(qū)域；設(shè)定部， 將使上述特定的心肌區(qū)域的內(nèi)側(cè)輪廓與外側(cè)輪廓之間的厚度縮小而 得到的區(qū)域設(shè)定為關(guān)心區(qū)域；計(jì)算部，針對(duì)上述設(shè)定的關(guān)心區(qū)域計(jì)算 與上述特定區(qū)域的功能相關(guān)的指標(biāo)；制作部，針對(duì)與上述特定區(qū)域相 關(guān)的多個(gè)斷面中的每一個(gè)，在由繞上述心肌區(qū)域的長(zhǎng)軸的角度和從上 述心肌區(qū)域的前端起的距離規(guī)定的極坐標(biāo)中描繪出上述計(jì)算出的指 標(biāo)值，從而制作上述指標(biāo)值的圖；以及顯示部，顯示上述制作的圖。
本發(fā)明的第三方面的圖像處理裝置具備存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)包括所造 影的心肌區(qū)域的時(shí)序列的體數(shù)據(jù)；笫一特定部，根據(jù)上述時(shí)序列的體 數(shù)據(jù)的時(shí)間濃度曲線，從上述時(shí)序列的體數(shù)據(jù)中，特定與特定時(shí)刻相 關(guān)的體數(shù)據(jù)；第二特定部，根據(jù)包含在上述特定的體數(shù)據(jù)中的上述心 臟區(qū)域的像素值的分布，特定包含在上述心臟區(qū)域中的特定區(qū)域；以 及計(jì)算部，針對(duì)上述特定的特定區(qū)域計(jì)算與上述特定區(qū)域的功能相關(guān)
的指標(biāo)。
本發(fā)明的第四方面的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置具備掃描部， 為了掃描被檢體的所造影的心臟而具備X射線管和X射線檢測(cè)器；
8發(fā)生部，根據(jù)來(lái)自上述掃描部的投影數(shù)據(jù)，發(fā)生與心臟區(qū)域相關(guān)的第
一圖像數(shù)據(jù)；第一特定部，根據(jù)上述發(fā)生的第一圖像數(shù)據(jù)的像素值的 分布，特定包含在上述心臟區(qū)域中的第一特定區(qū)域；設(shè)定部，將使上 述特定的特定區(qū)域縮小而得到的區(qū)域設(shè)定為關(guān)心區(qū)域；以及計(jì)算部， 針對(duì)上述設(shè)定的關(guān)心區(qū)域計(jì)算與上述特定區(qū)域的功能相關(guān)的指標(biāo)。
本發(fā)明的第五方面的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置具備掃描部， 為了掃描被檢體的所造影的心臟而具備X射線管和X射線檢測(cè)器； 發(fā)生部，根據(jù)來(lái)自上述掃描部的投影數(shù)據(jù)，發(fā)生與心臟區(qū)域相關(guān)的圖 像數(shù)據(jù)；特定部，根據(jù)上述發(fā)生的圖像數(shù)據(jù)的像素值的分布，特定包 含在上述心臟區(qū)域中的心肌區(qū)域；設(shè)定部，將使上述特定的心肌區(qū)域 的內(nèi)側(cè)輪廓與外側(cè)輪廓之間的厚度縮小而得到的區(qū)域設(shè)定為關(guān)心區(qū) 域；計(jì)算部，針對(duì)上述設(shè)定的關(guān)心區(qū)域計(jì)算與上述心肌區(qū)域的功能相 關(guān)的指標(biāo)；制作部，針對(duì)與上述心肌區(qū)域相關(guān)的多個(gè)斷面中的每一個(gè)， 在由繞上述心肌區(qū)域的長(zhǎng)軸的角度和從上述心肌區(qū)域的前端起的距 離規(guī)定的極坐標(biāo)中描繪出上述計(jì)算出的指標(biāo)值，從而制作上述指標(biāo)值 的圖；以及顯示部，顯示上述制作的圖。
本發(fā)明的第六方面的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置具備掃描部， 為了反復(fù)掃描被檢體的所造影的心臟而具備X射線管和X射線檢測(cè) 器；發(fā)生部，根據(jù)來(lái)自上述掃描部的投影數(shù)據(jù)，發(fā)生與心臟區(qū)域相關(guān) 的時(shí)序列的體數(shù)據(jù)；制作部，制作與上述發(fā)生的時(shí)序列的體數(shù)據(jù)相關(guān) 的時(shí)間濃度曲線；第一特定部，根據(jù)上述制作的時(shí)間濃度曲線，從上 述時(shí)序列的體數(shù)據(jù)中特定與特定時(shí)刻相關(guān)的體數(shù)據(jù)；第二特定部，從 上述特定的體數(shù)據(jù)中，根據(jù)像素值特定包含在上述心臟區(qū)域中的特定 區(qū)域；以及計(jì)算部，針對(duì)上述特定的特定區(qū)域計(jì)算與上述特定區(qū)域的 功能相關(guān)的指標(biāo)。
下面說(shuō)明本發(fā)明的其它目的和有益效果，其中的一部分是在本說(shuō) 明書(shū)的前提下顯而易見(jiàn)的，或可以通過(guò)實(shí)踐本發(fā)明學(xué)會(huì)。可以通過(guò)實(shí) 施和組合在以下具體指出的方案，可以實(shí)現(xiàn)并獲得本發(fā)明的目的和有 益效果。


本發(fā)明的實(shí)施例，結(jié)合在這里的附圖構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的 一部 分，用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，并與上述的概要說(shuō)明和以下給出的實(shí) 施例的具體說(shuō)明 一起說(shuō)明本發(fā)明的原理。

圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的x射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置的 結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是示出利用圖1的控制部的血流分析處理的流程的圖。 圖3是示出通過(guò)圖2的步驟S1制作的TDC的一個(gè)例子的圖。 圖4A是用于說(shuō)明圖2的步驟S3和步驟S4的處理的圖，是示出
左心室區(qū)域的示意結(jié)構(gòu)的圖。
圖4B是示出圖4A的左心室區(qū)域的內(nèi)腔區(qū)域的TDC的圖。 圖4C是示出圖4A的左心室區(qū)域的心肌區(qū)域的TDC的圖。 圖5是示出描繪出通過(guò)圖2的步驟S6計(jì)算的指標(biāo)的圖的一個(gè)例
子的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的圖像處理裝置和X射線 計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置(以下稱(chēng)為X射線CT裝置)進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施 方式的特征在于，在根據(jù)與被檢體的心臟相關(guān)的多個(gè)體數(shù)據(jù)進(jìn)行心臟 的關(guān)心區(qū)域(以下稱(chēng)為ROI)的血流分析的情況下，通過(guò)設(shè)定受心臟 的拍動(dòng)、部分體積效果等的影響少的ROI來(lái)提高血流分析的精度。作 為用于心臟的血流分析的ROI，優(yōu)選作為將血液驅(qū)動(dòng)到全身的主要器 官的左心室的心肌區(qū)域。通過(guò)檢查左心室的心肌區(qū)域的血流動(dòng)態(tài)，來(lái) 特定心功能的異常。本實(shí)施方式的ROI設(shè)定在左心室的心肌區(qū)域中。
另外，本實(shí)施方式的發(fā)生體數(shù)據(jù)的醫(yī)療設(shè)備不限于特定的裝置。 醫(yī)用圖像診斷設(shè)備(modality)例如可以是X射線CT裝置、單光子 發(fā)射斷層成像裝置(SPECT)、正電子放射斷層成像裝置(PET)、 磁共振成像裝置(MRI裝置)、超聲波診斷裝置等中的任意一個(gè)。以下，作為醫(yī)療設(shè)備，以X射線CT裝置為例子說(shuō)明本實(shí)施方式。
圖1是示出本實(shí)施方式的X射線CT裝置1的結(jié)構(gòu)的圖。X射線 CT裝置1由掃描部10和計(jì)算機(jī)裝置20構(gòu)成。掃描部10可旋轉(zhuǎn)地支 撐圓環(huán)或圓板狀的旋轉(zhuǎn)框架。旋轉(zhuǎn)框架以在掃描區(qū)域中夾著載置于床 12上的被檢體P而對(duì)置的方式具備X射線管14和X射線檢測(cè)器16。 旋轉(zhuǎn)框架高速地連續(xù)旋轉(zhuǎn)。X射線管14接受來(lái)自高電壓發(fā)生裝置18 的高電壓的施加以及燈絲電流(filament current)的供給而發(fā)生X射 線。在X射線檢測(cè)器16上，連接有數(shù)據(jù)收集部(DAS: Data Acquisition System )21。數(shù)據(jù)收集部21收集X射線檢測(cè)器16的各通道的電流信 號(hào)。X射線檢測(cè)器16在切片方向(沿著X射線檢測(cè)器16的旋轉(zhuǎn)軸的 方向)上配置了多列元件列而成，該元件列是在通道方向上排列了多 個(gè)檢測(cè)元件而得到的。X射線檢測(cè)器16具有例如256列以上的元件 列。
計(jì)算機(jī)裝置20具備圖像處理裝置30、顯示部22、輸入部23。 圖像處理裝置30以控制部31為中樞，而具有預(yù)處理部32、重構(gòu)部 34、存儲(chǔ)部36、 TDC制作部38、體數(shù)據(jù)特定部40、心肌區(qū)域特定部 42、 ROI設(shè)定部44以及指標(biāo)計(jì)算部46。
預(yù)處理部32對(duì)來(lái)自數(shù)據(jù)收集部21的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)變換處 理、X射線檢測(cè)器16的靈敏度矯正等處理。重構(gòu)部34對(duì)投影數(shù)據(jù)反
復(fù)進(jìn)行重構(gòu)處理，發(fā)生掃描時(shí)刻不同的時(shí)序列的體數(shù)據(jù)VI.....體
數(shù)據(jù)Vn(n〉1，其中n為整數(shù))。次標(biāo)1表示剛剛注入造影劑之后或 剛要注入造影劑之前。次標(biāo)n表示流到心臟中的造影劑變得充分薄的 時(shí)刻。體數(shù)據(jù)包括心臟區(qū)域。體數(shù)據(jù)由三維配置的多個(gè)體素(Volume Pixel (voxel))構(gòu)成。以下，不區(qū)分體數(shù)據(jù)中的體素與圖像數(shù)據(jù)中的 像素而總稱(chēng)為像素。
存儲(chǔ)部36存儲(chǔ)投影數(shù)據(jù)、時(shí)序列的體數(shù)據(jù)VI ~ Vn。存儲(chǔ)部36 將各體數(shù)據(jù)VI ~ Vn存儲(chǔ)到獨(dú)立的文件中。
TDC制作部38制作與時(shí)序列的體數(shù)據(jù)VI ~ Vn的全體或特定區(qū) 域相關(guān)的時(shí)間濃度曲線(以下稱(chēng)為T(mén)DC)。
ii體數(shù)據(jù)特定部40根據(jù)所制作的TDC,從時(shí)序列的體數(shù)據(jù)VI ~ Vn中，特定例如造影劑充分流入的體數(shù)據(jù)Vp ( l<p￡n)。以下，將 所特定的體數(shù)據(jù)Vp稱(chēng)為基準(zhǔn)體數(shù)據(jù)Vp。
心肌區(qū)域特定部42根據(jù)基準(zhǔn)體數(shù)據(jù)Vp的像素值的分布，特定 包含在基準(zhǔn)體數(shù)據(jù)Vp中的左心室的心肌區(qū)域。具體而言，心肌區(qū)域域。
ROI設(shè)定部44針對(duì)所特定的心肌區(qū)域，通過(guò)侵蝕(erosion)處 理等使包含在基準(zhǔn)體數(shù)據(jù)Vp中的心肌區(qū)域朝向其內(nèi)部方向縮小(變 瘦)，將縮小后的區(qū)域設(shè)定為用于血流分析的ROI(以下稱(chēng)為基準(zhǔn) ROI )。另夕卜，ROI設(shè)定部44通過(guò)根據(jù)包含在其他體數(shù)據(jù)Vm( Km5n、 m#p)中的左心室心肌區(qū)域的形狀和位置而使基準(zhǔn)ROI變形、移動(dòng)， 而對(duì)其他體數(shù)據(jù)Vm i殳定其他ROI。
指標(biāo)計(jì)算部46針對(duì)所設(shè)定的ROI,計(jì)算關(guān)于心肌區(qū)域的功能的 各種指標(biāo)、具體而言是與血流動(dòng)態(tài)相關(guān)的各種指標(biāo)。針對(duì)構(gòu)成ROI 的每個(gè)像素計(jì)算出指標(biāo)。與血流動(dòng)態(tài)相關(guān)的指標(biāo)例如有BP(心肌組 織內(nèi)的每單位體積以及每單位時(shí)間的血流量)[ml/100ml/min、BV(心 肌組織內(nèi)的每單位體積的血流量)[ml/100ml]、 MTT (平均通過(guò)時(shí)間) [minj等。
以下，對(duì)利用控制部31的血流分析處理進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖2是 示出利用控制部31的血流分析處理的流程的圖。另外，在本實(shí)施方 式中掃描部位設(shè)為包括被檢體的心臟的胸部。X射線CT裝置l從剛 剛注入造影劑之后或剛要注入造影劑之前對(duì)被檢體胸部進(jìn)行動(dòng)態(tài)CT 攝影。動(dòng)態(tài)CT攝影是指，對(duì)同一掃描部位反復(fù)進(jìn)行CT攝影。通過(guò) 該動(dòng)態(tài)CT攝影，發(fā)生與不同的掃描時(shí)刻對(duì)應(yīng)的時(shí)序列的體數(shù)據(jù)VI、
體數(shù)據(jù)V2.....體數(shù)據(jù)Vn。具體而言，由重構(gòu)部34對(duì)通過(guò)動(dòng)態(tài)CT
攝影收集到的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行心電同步重構(gòu)處理，發(fā)生與擴(kuò)張末期相關(guān) 的時(shí)序列的體數(shù)據(jù)Vl~Vn。通過(guò)限定為擴(kuò)張末期，可以降低由于拍 動(dòng)引起的運(yùn)動(dòng)偽像(Motion Artifact)、體數(shù)據(jù)之間的位置偏移等。所發(fā)生的體數(shù)據(jù)VI ~ Vn與掃描時(shí)刻關(guān)聯(lián)地被存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部36中。
首先，控制部31接受來(lái)自輸入部23等的血流分析處理的開(kāi)始請(qǐng) 求，使TDC制作部38進(jìn)行TDC制作處理。在TDC制作處理中， TDC制作部38從存儲(chǔ)部36讀入時(shí)序列的體數(shù)據(jù)VI ~ Vn，制作與時(shí) 序列的體數(shù)據(jù)Vl Vn相關(guān)的TDC (步驟S1)。具體而言，TDC制 作部38針對(duì)時(shí)序列的體數(shù)據(jù)Vl~Vn的多個(gè)規(guī)定區(qū)域，分別計(jì)算出 構(gòu)成規(guī)定區(qū)域的多個(gè)像素值的平均值。然后，根據(jù)所計(jì)算出的多個(gè)平 均值制作TDC。另外，規(guī)定區(qū)域既可以是各體數(shù)據(jù)的全體區(qū)域，也可 以是各體數(shù)據(jù)的所著眼的一部分區(qū)域(例如左心室區(qū)域、左心室的心
肌區(qū)域等)。
圖3是示出所制作的TDC的一個(gè)例子的圖。如圖3所示，TDC 是將縱軸設(shè)為平均像素值(HU)、將橫軸設(shè)為掃描時(shí)刻(t)的曲線。 TDC在某時(shí)刻tp具有最大值。
在制作出TDC后，控制部31使體數(shù)據(jù)特定部40進(jìn)行體數(shù)據(jù)特 定處理。在體數(shù)據(jù)特定處理中，體數(shù)據(jù)特定部40根據(jù)TDC，從時(shí)序 列的體數(shù)據(jù)VI ~ Vn中特定基準(zhǔn)體數(shù)據(jù)Vp (步驟S2 )。具體而言如 圖3所示，體數(shù)據(jù)特定部40從TDC中特定平均像素值成為最大的時(shí) 刻tp，特定與所特定的時(shí)刻tp相關(guān)聯(lián)的體數(shù)據(jù)(基準(zhǔn)體數(shù)據(jù)Vp)。 另外，雖然將平均像素值成為最大的體數(shù)據(jù)設(shè)為基準(zhǔn)體數(shù)據(jù)Vp,但 步驟S2不限于該方法。例如，也可以將具有所設(shè)定的閾值以上的平 均像素值的體數(shù)據(jù)設(shè)為基準(zhǔn)體數(shù)據(jù)Vp。另外，例如，也可以使用最 大像素值數(shù)與最小像素值數(shù)之比、像素值的標(biāo)準(zhǔn)偏差、微分強(qiáng)度等來(lái) 特定基準(zhǔn)體數(shù)據(jù)Vp。
在特定了基準(zhǔn)體數(shù)據(jù)Vp后，控制部31使心肌區(qū)域特定部42進(jìn) 行心肌區(qū)域特定處理。心肌區(qū)域特定部42根據(jù)基準(zhǔn)體數(shù)據(jù)Vp的像素 值的分布，特定左心室的心肌區(qū)域(步驟S3)。以下，對(duì)步驟S3進(jìn) 行詳細(xì)敘述。另外，假設(shè)體數(shù)據(jù)的中心與左心室區(qū)域的解剖學(xué)上的中 心大致一致。對(duì)于使其一致的方法，既可以是在掃描時(shí)使重構(gòu)區(qū)域中 心與被檢體的左心室中心在實(shí)坐標(biāo)上一致的方法，也可以是在體數(shù)據(jù)發(fā)生之后通過(guò)圖像處理在體數(shù)據(jù)坐標(biāo)上使其一致的方法。
圖4A是示出左心室區(qū)域CR的示意性結(jié)構(gòu)的圖。圖4A是示意 地示出左心室區(qū)域CR的軸向(axial)斷面的圖。如圖4A所示，左 心室區(qū)域CR包括作為血液的流路的內(nèi)腔區(qū)域LR。另外，左心室區(qū) 域CR在內(nèi)腔區(qū)域LR的外側(cè)，具有用于向大動(dòng)脈送出血液的心肌區(qū) 域MR。雖然未圖示，但在心肌區(qū)域MR中，縱向/才黃向地分布有毛細(xì) 血管區(qū)域。心肌區(qū)域MR的內(nèi)側(cè)輪廓IC (內(nèi)壁)具有無(wú)數(shù)較細(xì)的褶 子。另外，左心室區(qū)域CR根據(jù)斷面位置，在內(nèi)腔區(qū)域LR內(nèi)包括乳 頭肌區(qū)域PR。乳頭肌區(qū)域PR與心肌區(qū)域MR連接，從心肌區(qū)域MR 圓錐狀地突出。由于該乳頭肌區(qū)域PR并非血流分析的對(duì)象，所以不 能包含在ROI中。
圖4B是示出內(nèi)腔區(qū)域LR的TDC的圖。圖4C是示出心肌區(qū)域 MR的TDC的圖。造影劑流入到心室內(nèi)腔后流入心肌。如圖4B和圖 4C所示，與心肌區(qū)域MR相比，內(nèi)腔區(qū)域LR更快地對(duì)造影劑作出 反應(yīng)，并且，由造影劑引起的像素值的變化更小。因此，在基準(zhǔn)體數(shù) 據(jù)Vp中，在由造影劑引起的心肌區(qū)域MR的像素值與內(nèi)腔區(qū)域LR 的Y象素值之間，產(chǎn)生可以通過(guò)閾值處理來(lái)區(qū)分心肌區(qū)域MR與內(nèi)腔區(qū) 域LR的程度的差異。
利用這樣的針對(duì)造影劑的左心室的各組織的響應(yīng)特性的差異、即 基準(zhǔn)體數(shù)據(jù)Vp中的心肌區(qū)域MR與內(nèi)腔區(qū)域LR的像素值的差異， 心肌區(qū)域特定部42特定心肌區(qū)域MR。該處理的具體步驟如下所述。 首先，心肌區(qū)域特定部42通過(guò)閾值處理(K-Means法)，將體數(shù)據(jù) Vp分割為肌肉區(qū)域、造影劑區(qū)域、空氣區(qū)域。接下來(lái)，心肌區(qū)域特 定部42根據(jù)乳頭肌區(qū)域PR所具有的特征性的形狀等，從基準(zhǔn)體數(shù)據(jù) Vp中去除乳頭肌區(qū)域PR。通過(guò)已有技術(shù)來(lái)進(jìn)行該乳頭肌區(qū)域PR的 去除處理。在去除了乳頭肌區(qū)域PR后，心肌區(qū)域特定部42從基準(zhǔn)體 數(shù)據(jù)Vp的端部朝向中心搜索預(yù)先設(shè)定的心肌區(qū)域MR的像素，特定 心肌區(qū)域MR的外側(cè)輪廓OC。接下來(lái)，心肌區(qū)域特定部42從體數(shù)據(jù) Vp的中心朝向端部搜索心肌區(qū)域MR的^象素，特定心肌區(qū)域MR的內(nèi)側(cè)輪廓IC。然后，心肌區(qū)域特定部42將夾在所特定的外側(cè)輪廓OC 與內(nèi)側(cè)輪廓IC之間的區(qū)域(外側(cè)輪廓OC與內(nèi)側(cè)輪廓IC之間的區(qū)域) 特定為心肌區(qū)域MR。
另外，作為特定心肌區(qū)域的其他方法，也可以使用日本特許第 3902765號(hào)乂>才艮記栽的LEVEL SET法。
在特定了心肌區(qū)域后，控制部31使ROI設(shè)定部44進(jìn)行ROI設(shè) 定處理。在ROI設(shè)定處理中，ROI設(shè)定部44根據(jù)心肌區(qū)域的形狀使 心肌區(qū)域縮小，將縮小后的區(qū)域設(shè)定為基準(zhǔn)ROI (步驟S4)。作為 縮小法的具體例子，可以使用各種方法。例如有以下的方法。首先， 用多面體分別近似心肌區(qū)域的外側(cè)輪廓和內(nèi)側(cè)輪廓。然后，使用多面 體近似的內(nèi)側(cè)輪廓朝向心肌區(qū)域的內(nèi)部方向擴(kuò)大，使用多面體近似的 外側(cè)輪廓朝向心肌區(qū)域的內(nèi)部方向縮小，從而使心肌區(qū)域縮小。用多 面體近似的內(nèi)側(cè)輪廓擴(kuò)大至使具有心肌區(qū)域的內(nèi)側(cè)輪廓中分布的褶 子、運(yùn)動(dòng)偽像、部分體積效果的區(qū)域等不包含在ROI中即可。具體的 縮小幅度和擴(kuò)大幅度也可以使用預(yù)先設(shè)定的值。另外，也可以通過(guò)被 檢體的心拍數(shù)、掃描條件、重構(gòu)條件來(lái)決定縮小幅度和擴(kuò)大幅度。
作為其他縮小法，有如下方法將心肌區(qū)域的外側(cè)輪廓部、內(nèi)側(cè) 輪廓部的像素值例如置換為空氣區(qū)域的像素值，以消除心肌區(qū)域的外 側(cè)輪廓部、內(nèi)側(cè)輪廓部，從而通過(guò)侵蝕處理使心肌區(qū)域縮小。
在設(shè)定了基準(zhǔn)ROI后，控制部31使ROI設(shè)定部44進(jìn)行其他 ROI設(shè)定處理。在其他ROI設(shè)定處理中，ROI設(shè)定部44通過(guò)根據(jù)包 含在其他體數(shù)據(jù)Vm中的左心室心肌區(qū)域的形狀和位置而使基準(zhǔn) ROIp變形、移動(dòng)，由此對(duì)其他體數(shù)據(jù)Vm設(shè)定其他ROI(步驟S5)。 具體而言，ROI設(shè)定部44計(jì)算出基準(zhǔn)體數(shù)據(jù)Vp中的左心室區(qū)域的中 心、與其他體數(shù)據(jù)Vm中的左心室區(qū)域的中心的位置偏移量。然后， ROI設(shè)定部在其他體數(shù)據(jù)Vm內(nèi)，使基準(zhǔn)ROI僅移動(dòng)所計(jì)算出的位 置偏移量，將移動(dòng)后的基準(zhǔn)ROI設(shè)定為其他ROI。另外，在根據(jù)像 素值判定為在其他ROI內(nèi)包含有心肌區(qū)域以外的區(qū)域的情況下，ROI 設(shè)定部44使其他ROI縮小至不包含心肌區(qū)域以外的區(qū)域。在設(shè)定了 ROI后，控制部31使指標(biāo)計(jì)算部46進(jìn)行指標(biāo)計(jì)算處 理。在指標(biāo)計(jì)算處理中，指標(biāo)計(jì)算部46針對(duì)在步驟S4、步驟S5中設(shè) 定的ROI計(jì)算出與血流動(dòng)態(tài)相關(guān)的指標(biāo)(步驟S6)。對(duì)于指標(biāo)，有 根據(jù)單一的ROI計(jì)算出的指標(biāo)、根據(jù)多個(gè)ROI計(jì)算出的指標(biāo)。由指 標(biāo)計(jì)算部46在與指標(biāo)的種類(lèi)對(duì)應(yīng)的圖5所示那樣的圖中描繪所計(jì)算 出的指標(biāo)。通過(guò)在圖中描繪出指標(biāo)，而制作指標(biāo)圖(極坐標(biāo)圖)。這 樣指標(biāo)計(jì)算部46兼作指標(biāo)圖制作部。指標(biāo)圖的制作方法是公知的技 術(shù)。另外，指標(biāo)圖是如下的圖在與繞左心室的長(zhǎng)軸的角度和從左心 室前端起的距離對(duì)應(yīng)的極坐標(biāo)中，針對(duì)心臟區(qū)域，描繪出對(duì)將心軸橫 切的多個(gè)斷面分別計(jì)算出的指標(biāo)。具體而言，圖5所示的圓形狀的圖 的中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)于左心室前端(apex)。從圖的中心起的距離(半徑) 表示沿著左心室的長(zhǎng)軸的從左心室前端至基底(Basal)的距離。圖的 方位表示繞左心室的長(zhǎng)軸的角度。對(duì)于其他體數(shù)據(jù)Vm，也可以同樣 地制作指標(biāo)圖。醫(yī)生等通過(guò)觀察顯示在顯示部22上的指標(biāo)圖，來(lái)評(píng) 價(jià)被檢體的心臟功能(有無(wú)虛血等)。
通過(guò)利用本實(shí)施方式中特有的ROIi殳定處理，涉及左心室的心 肌區(qū)域的血流分析的精度提高。以下，針對(duì)該方案，將作為涉及左心 室的心肌區(qū)域的血流分析的應(yīng)用例子之一 的心肌灌流分析作為例子 而進(jìn)^f亍詳細(xì)^兌明。
通過(guò)針對(duì)心肌區(qū)域計(jì)算出與血流動(dòng)態(tài)相關(guān)的指標(biāo)，并將所計(jì)算出 的指標(biāo)映射到圖上，來(lái)進(jìn)行心肌灌流分析。如上所述，根據(jù)心肌區(qū)域 的CT值來(lái)計(jì)算出指標(biāo)。因此，進(jìn)行心肌灌流分析時(shí)的最重要的項(xiàng)目 是，作為指標(biāo)的計(jì)算對(duì)象區(qū)域的心肌區(qū)域的特定(尤其是心肌區(qū)域的 輪廓的特定)。心肌區(qū)域的CT值與左心室內(nèi)腔的CT值、肺區(qū)域的 CT值較大地不同。作為具體的數(shù)值例子，心肌區(qū)域的CT值是1OOHU， 左心室內(nèi)腔區(qū)域是400HU,肺區(qū)域是-900HU。即，作為指標(biāo)的計(jì)算 處理對(duì)象，如果包含心肌區(qū)域以外的區(qū)域、例如內(nèi)腔區(qū)域或肺區(qū)域等， 則指標(biāo)圖的值被較大地劣化。
在本實(shí)施方式中，為了嚴(yán)密地僅特定心肌區(qū)域，具有心肌區(qū)域的特定—心肌區(qū)域的縮小這兩段步驟。由此，從心肌灌流的分析對(duì)象(即 指標(biāo)的計(jì)算對(duì)象區(qū)域)中，去除成為使心肌灌流分析的精度降低的主 要原因的左心室內(nèi)腔區(qū)域、肺區(qū)域。
另外，即使縮小了心肌區(qū)域，心肌灌流分析的精度也不會(huì)降低。
其原因?yàn)?，根?jù)構(gòu)成在橫切心軸的斷面(圖4的軸向斷面)上設(shè)定的 線段(繞長(zhǎng)軸的角度相同的像素的集合)的多個(gè)像素的CT值，來(lái)計(jì) 算極坐標(biāo)圖上的一個(gè)像素中的指標(biāo)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，X射線CT裝置1通過(guò)在心肌區(qū)域的血流分析中， 將使心肌區(qū)域縮小而得到的區(qū)域(例如不包括左心室內(nèi)腔區(qū)域、肺區(qū) 域的區(qū)域)設(shè)定為ROI，而從ROI中去除作為使血流分析精度降低 的要因的心肌區(qū)域的邊界部分(至少包括內(nèi)側(cè)輪廓和外側(cè)輪廓的部 分)。因此，與對(duì)包括心肌區(qū)域的邊界部分的區(qū)域進(jìn)行血流分析的以 往技術(shù)相比，本實(shí)施方式的血流分析的精度提高。另外，X射線CT 裝置1通過(guò)利用對(duì)基準(zhǔn)體數(shù)據(jù)設(shè)定的基準(zhǔn)ROI,可以通過(guò)處理量少的 簡(jiǎn)便的圖像處理對(duì)其他體數(shù)據(jù)自動(dòng)地設(shè)定其他ROI。
這樣根據(jù)本實(shí)施方式，可以提高心功能分析的精度。
另外，設(shè)為針對(duì)由多個(gè)體素構(gòu)成的體數(shù)據(jù)進(jìn)行上述血流分析處 理。但是，也可以針對(duì)由與軸向斷面相關(guān)的多個(gè)(例如100個(gè))斷層 圖像的數(shù)據(jù)(多切片圖像數(shù)據(jù))構(gòu)成的體數(shù)據(jù)，進(jìn)行上述的血流分析 處理。在該情況下，關(guān)于全部體數(shù)據(jù)，針對(duì)構(gòu)成各體數(shù)據(jù)的斷層圖像， 逐張進(jìn)行血流分析處理。即，針對(duì)各斷層圖像，在步驟S4中，ROI 設(shè)定部44對(duì)左心室的心肌區(qū)域設(shè)定R01，在步驟S6中，指標(biāo)計(jì)算部 46計(jì)算指標(biāo)。另外，在多切片圖像數(shù)據(jù)的情況下，步驟S4中的心肌 區(qū)域的內(nèi)側(cè)輪廓與外側(cè)輪廓近似于多邊形。另外，也可以設(shè)置特定部， 該特定部在存儲(chǔ)部36中存儲(chǔ)有掃描時(shí)刻不同的多個(gè)圖像數(shù)據(jù)的情況 下，在步驟S2中，從掃描時(shí)刻不同的多個(gè)圖像數(shù)據(jù)中，根據(jù)時(shí)間濃 度曲線來(lái)特定基準(zhǔn)的圖像的數(shù)據(jù)。
在上述實(shí)施方式中，設(shè)為圖像處理裝置30是包含在X射線CT 裝置1中的裝置。但不限于此，圖像處理裝置30也可以是經(jīng)由電氣
17通信線路與X射線CT裝置l連接的工作站。
本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地想到其它有益效果和 修改。因此，在更寬泛的范圍內(nèi)，本發(fā)明并不局限于在這里示出和說(shuō) 明的具體例子和優(yōu)選實(shí)施例。因此，在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)及其等 同物中限定的總體發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理裝置，其特征在于，具備存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)與所造影的心臟區(qū)域相關(guān)的第一圖像的數(shù)據(jù)；第一特定部，根據(jù)上述第一圖像的數(shù)據(jù)的像素值的分布，特定包含在上述心臟區(qū)域中的特定區(qū)域；設(shè)定部，將使上述特定的特定區(qū)域縮小而得到的區(qū)域設(shè)定為關(guān)心區(qū)域；以及計(jì)算部，針對(duì)上述設(shè)定的關(guān)心區(qū)域計(jì)算與上述特定區(qū)域的功能相關(guān)的指標(biāo)。
2，根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其特征在于， 上述第一特定部特定包含在上述心臟區(qū)域中的心肌區(qū)域的外側(cè)輪廓與內(nèi)側(cè)輪廓，并且將上述特定的外側(cè)輪廓與內(nèi)側(cè)輪廓之間的區(qū)域特定為上述特定區(qū)域。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像處理裝置，其特征在于， 上述設(shè)定部將使上述外側(cè)輪廓與上述內(nèi)側(cè)輪廓之間的厚度縮小而得到的區(qū)域設(shè)定為上述關(guān)心區(qū)域。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像處理裝置，其特征在于， 上述存儲(chǔ)部存儲(chǔ)關(guān)于上述心臟區(qū)域的、與上述第一圖像的數(shù)據(jù)的掃描時(shí)刻不同的掃描時(shí)刻相關(guān)的第二圖像的數(shù)據(jù)，上述設(shè)定部根據(jù)包含在上述第二圖像中的心肌區(qū)域的位置或形 狀使上述關(guān)心區(qū)域移動(dòng)或變形，并將上述移動(dòng)或變形后的關(guān)心區(qū)域設(shè) 定為第二圖像的關(guān)心區(qū)域。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其特征在于，還具備: 存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)包括上述心臟區(qū)域的時(shí)序列的圖像的數(shù)據(jù)；以及 第二特定部，根據(jù)與上述時(shí)序列的圖像的數(shù)據(jù)相關(guān)的時(shí)間濃度曲線，從上述時(shí)序列的圖像的數(shù)據(jù)中特定與第一時(shí)刻相關(guān)的第一圖像的 數(shù)據(jù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像處理裝置，其特征在于，上述計(jì)算部針對(duì)與上述心肌區(qū)域相關(guān)的多個(gè)斷面中的每一個(gè)，在 由繞上述心肌區(qū)域的長(zhǎng)軸的角度和從上述心肌區(qū)域的前端起的距離 規(guī)定的極坐標(biāo)中描繪出上述計(jì)算出的指標(biāo)值，從而制作上述指標(biāo)值的 圖。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像處理裝置，其特征在于， 還具備顯示上述制作的圖的顯示部。
8. —種圖像處理裝置，其特征在于，具備存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)與所造影的心臟區(qū)域相關(guān)的第一圖像的數(shù)據(jù)； 特定部，根據(jù)上述第一圖像的數(shù)據(jù)的像素值的分布，特定包含在 上述心臟區(qū)域中的心肌區(qū)域；設(shè)定部，將使上述特定的心肌區(qū)域的內(nèi)側(cè)輪廓與外側(cè)輪廓之間的 厚度縮小而得到的區(qū)域設(shè)定為關(guān)心區(qū)域；計(jì)算部，針對(duì)上述設(shè)定的關(guān)心區(qū)域計(jì)算與上述心肌區(qū)域的功能相關(guān)的指標(biāo)；制作部，針對(duì)與上述心肌區(qū)域相關(guān)的多個(gè)斷面中的每一個(gè)，在由 繞上述心肌區(qū)域的長(zhǎng)軸的角度和從上述心肌區(qū)域的前端起的距離規(guī) 定的極坐標(biāo)中描繪出上述計(jì)算出的指標(biāo)值，從而制作上述指標(biāo)值的 圖；以及顯示部，顯示上述制作的圖。
9. 一種圖像處理裝置，其特征在于，具備存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)包括所造影的心肌區(qū)域的時(shí)序列的體數(shù)據(jù)； 第一特定部，根據(jù)上述時(shí)序列的體數(shù)據(jù)的時(shí)間濃度曲線，從上述 時(shí)序列的體數(shù)據(jù)中，特定與特定時(shí)刻相關(guān)的體數(shù)據(jù)；第二特定部，根據(jù)包含在上述特定的體數(shù)據(jù)中的上述心臟區(qū)域的像素值的分布，特定包含在上述心臟區(qū)域中的特定區(qū)域；以及計(jì)算部，針對(duì)上述特定的特定區(qū)域計(jì)算與上述特定區(qū)域的功能相關(guān)的指標(biāo)。
10. —種X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其特征在于，具備 掃描部，為了掃描被檢體的所造影的心臟而具備X射線管和X射線檢測(cè)器；發(fā)生部，根據(jù)來(lái)自上述掃描部的投影數(shù)據(jù)，發(fā)生與心臟區(qū)域相關(guān) 的第一圖像數(shù)據(jù)；第一特定部，根據(jù)上述發(fā)生的第一圖像數(shù)據(jù)的像素值的分布，特 定包含在上述心臟區(qū)域中的第一特定區(qū)域；設(shè)定部，將使上述特定的特定區(qū)域縮小而得到的區(qū)域設(shè)定為關(guān)心 區(qū)域；以及計(jì)算部，針對(duì)上述設(shè)定的關(guān)心區(qū)域計(jì)算與上述特定區(qū)域的功能相 關(guān)的指標(biāo)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其特 征在于，上述第一特定部特定包含在上述心臟區(qū)域中的心肌區(qū)域的外側(cè) 輪廓與內(nèi)側(cè)輪廓，并將上述特定的外側(cè)輪廓與內(nèi)側(cè)輪廓之間的區(qū)域特 定為上述特定區(qū)域。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其特 征在于，而得到的區(qū)域設(shè)定為上述關(guān)心區(qū)域。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其特 征在于，上述存儲(chǔ)部存儲(chǔ)關(guān)于上述心臟區(qū)域的、與上述第一圖像的數(shù)據(jù)的 掃描時(shí)刻不同的掃描時(shí)刻相關(guān)的第二圖像的數(shù)據(jù)，上述設(shè)定部根據(jù)包含在上述第二圖像中的心肌區(qū)域的位置或形 狀使上述關(guān)心區(qū)域移動(dòng)或變形，并將上述移動(dòng)或變形后的關(guān)心區(qū)域設(shè) 定為第二圖像的關(guān)心區(qū)域。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其特 征在于，還具備存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)包括上述心臟區(qū)域的時(shí)序列的圖像的數(shù)據(jù)；以及 第二特定部，根據(jù)與上述時(shí)序列的圖像數(shù)據(jù)相關(guān)的時(shí)間濃度曲線，從上述時(shí)序列的圖像的數(shù)據(jù)中特定與第一時(shí)刻相關(guān)的第一圖像的 數(shù)據(jù)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其特 征在于，上述計(jì)算部針對(duì)與上述心肌區(qū)域相關(guān)的多個(gè)斷面中的每一個(gè)，在 由繞上述心肌區(qū)域的長(zhǎng)軸的角度和從上述心肌區(qū)域的前端起的距離 規(guī)定的極坐標(biāo)中描繪出上述計(jì)算出的指標(biāo)值，從而制作上述指標(biāo)值的 圖。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其特 征在于，還具備顯示上述制作的圖的顯示部。
17. —種X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其特征在于，具備 掃描部，為了掃描被檢體的所造影的心臟而具備X射線管和X射線檢測(cè)器；發(fā)生部，根據(jù)來(lái)自上述掃描部的投影數(shù)據(jù)，發(fā)生與心臟區(qū)域相關(guān) 的圖像數(shù)據(jù)；特定部，根據(jù)上述發(fā)生的圖像數(shù)據(jù)的像素值的分布，特定包含在 上述心臟區(qū)域中的心肌區(qū)域；設(shè)定部，將使上述特定的心肌區(qū)域的內(nèi)側(cè)輪廓與外側(cè)輪廓之間的 厚度縮小而得到的區(qū)域設(shè)定為關(guān)心區(qū)域；計(jì)算部，針對(duì)上述設(shè)定的關(guān)心區(qū)域計(jì)算與上述心肌區(qū)域的功能相關(guān)的指標(biāo)；制作部，針對(duì)與上述心肌區(qū)域相關(guān)的多個(gè)斷面中的每一個(gè)，在由 繞上述心肌區(qū)域的長(zhǎng)軸的角度和從上述心肌區(qū)域的前端起的距離規(guī) 定的極坐標(biāo)中描繪出上述計(jì)算出的指標(biāo)值，從而制作上述指標(biāo)值的 圖；以及顯示部，顯示上述制作的圖。
18. —種X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其特征在于，具備 掃描部，為了反復(fù)掃描被檢體的所造影的心臟而具備X射線管和X射線檢測(cè)器；發(fā)生部，根據(jù)來(lái)自上述掃描部的投影數(shù)據(jù)，發(fā)生與心臟區(qū)域相關(guān) 的時(shí)序列的體數(shù)據(jù)；制作部，制作與上述發(fā)生的時(shí)序列的體數(shù)據(jù)相關(guān)的時(shí)間濃度曲線；第一特定部，根據(jù)上述制作的時(shí)間濃度曲線，從上述時(shí)序列的體數(shù)據(jù)中特定與特定時(shí)刻相關(guān)的體數(shù)據(jù)；第二特定部，從上述特定的體數(shù)據(jù)中，根據(jù)像素值特定包含在上述心臟區(qū)域中的特定區(qū)域；以及計(jì)算部，針對(duì)上述特定的特定區(qū)域計(jì)算與上述特定區(qū)域的功能相關(guān)的指標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像處理裝置以及X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置。存儲(chǔ)部存儲(chǔ)與所造影的心臟區(qū)域相關(guān)的體數(shù)據(jù)。心肌區(qū)域特定部根據(jù)體數(shù)據(jù)的像素值的分布，特定包含在心臟區(qū)域中的心肌區(qū)域。ROI設(shè)定部將使所特定的心肌區(qū)域縮小而得到的區(qū)域設(shè)定為關(guān)心區(qū)域(ROI)。指標(biāo)計(jì)算部針對(duì)所設(shè)定的關(guān)心區(qū)域計(jì)算與心肌區(qū)域的功能相關(guān)的指標(biāo)。
文檔編號(hào)G06T7/00GK101536914SQ200910128790
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月19日
發(fā)明者豐島直穗子, 荒木田和正, 藤澤恭子 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝;東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會(huì)社