(57)【要約】【課題】低侵襲で且つ高速に血管の機能指標を同定することができる画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムを提供すること。【解決手段】実施形態に係る画像処理装置は、取得部と、算出部と、同定部とを備える。取得部は、被検体の血管を含む時系列の画像と、血管の物理指標と血管血行状態に関する血管の機能指標との相関関係を示す相関情報と、を取得する。算出部は、前記時系列の画像に基づいて、前記被検体の血管の形態を示す時系列の血管形態指標を算出する。同定部は、前記相関情報に基づいて、前記血管形態指標により得られる前記被検体の血管の物理指標から、前記被検体の血管の機能指標を同定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の血管を含む時系列の画像と、所定の心拍区間における血管断面積の変動を示す血管の物理指標と血管血行状態に関する血管の機能指標との相関関係を示す相関情報と、を取得する取得部と、
前記画像に含まれる血管領域に、血管の機能指標の同定対象領域を設定する設定部と、
前記時系列の画像に基づいて、前記被検体の血管断面積を示す時系列の第１血管形態指標を算出し、前記時系列の第１血管形態指標から、前記被検体の所定の心拍区間における血管断面積の変動を示す血管の物理指標として、前記同定対象領域の端部領域における物理指標を算出する算出部と、
前記相関情報と、前記算出部によって算出された前記端部領域における物理指標とに基づいて、前記被検体の血管の機能指標を同定する同定部と
を備え、
前記同定部は、
前記同定対象領域の端部領域の無応力状態の形状及び物性値の少なくとも一方に関する潜在変数の事前分布を設定し、
前記事前分布に基づいて、前記同定対象領域の血液流量指標及び第２血管形態指標の少なくとも一方の予測値を算出し、
前記画像から、前記同定対象領域の血液流量指標及び第２血管形態指標の少なくとも一方の観測値を算出し、
前記算出部によって算出された前記端部領域における物理指標に対応する機能指標を前記相関情報から取得し、前記予測値が前記観測値に整合するように、前記相関情報から取得した機能指標によって示される確率分布に限定して、前記事前分布の値を変更することで、前記潜在変数の事後分布を同定し、
前記事後分布の同定値から、前記被検体の血管の機能指標として、前記被検体の血管の血流予備量比に対応する機能指標を同定する、
画像処理装置。
【請求項２】
前記同定部は、
前記予測値と前記観測値との誤差に関するデータ分布を設定し、前記事前分布について、前記相関情報から取得した機能指標によって示される確率分布と、前記データ分布と、に統計的同定処理を実行することによって、前記事後分布を同定し、
前記事後分布が同定終了条件を満たすまで、前記事前分布の再設定を行うと共に、前記統計的同定処理を行う、
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記算出部は、前記時系列の第１血管形態指標から、前記同定対象領域の端部領域における物理指標として、少なくとも時系列の血管断面形状変動指標を算出し、
前記同定部は、
前記画像と、前記時系列の第１血管形態指標とに基づいて、前記血管の形状モデルを構築し、当該形状モデルに、前記事前分布、及び、前記時系列の血管断面形状変動指標を割り当てることで、前記同定対象領域に関する力学モデルを暫定的に構築し、
前記力学モデルに血管応力解析又は血液流体解析を施すことによって、前記予測値を算出する、
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記同定部は、前記事後分布の同定値を割当てた力学モデルを構築し、該力学モデルに血管応力解析又は血液流体解析を施すことによって、前記被検体の血管の血流予備量比に対応する機能指標を同定する、
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記同定部は、
前記時系列の画像に基づいて、時系列の造影剤の濃度変化を取得し、当該濃度変化の時間的変化率から流速又は流量を前記血液流量指標の観測値として算出する、
請求項１〜４のいずれか一つに記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記相関情報を示す第１画像と、前記同定部によって同定された機能指標を示す第２画像と、の合成画像を表示部に表示する表示制御部をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一つに記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記同定部は、前記画像の濃度変化量をさらに用いて、前記被検体の血管の機能指標を同定する、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記画像に含まれる血管領域に対し、狭窄が生じている血管の当該狭窄より下流側に第１断面を設定し、狭窄が生じていない血管に第２断面を設定する設定部をさらに備え、
前記算出部は、前記第１断面及び前記第２断面それぞれについて、前記時系列の第１血管形態指標を算出し、当該第１血管形態指標から、前記第１断面及び前記第２断面それぞれにおける血管断面形状変動指標を算出し、
前記同定部は、前記物理指標として、前記第１断面及び前記第２断面それぞれにおける血管断面形状変動指標を用いて、前記被検体の血管の機能指標を同定する、
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記相関情報は、力学的な１次元の数理モデルである、請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記設定部は、狭窄が生じている冠動脈の末端部近傍に前記第１断面を設定し、狭窄が生じていない冠動脈の起始部近傍に前記第２断面を設定する、請求項８又は９に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記第１血管形態指標は、血管断面の半径及び壁厚であり、前記血管断面形状変動指標は、血管断面の半径の変動幅である、請求項８、９又は１０に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記被検体の血管の機能指標を示す情報を表示部に表示する表示制御部をさらに備え、
前記表示制御部は、前記血管断面積の経時的な変化を示す変化曲線をさらに前記表示部に表示する、
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記表示制御部は、前記第１血管形態指標の経時的な変化を示す情報とともに、前記被検体の撮像時の心電波形を示す情報をさらに前記表示部に表示する、請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記表示制御部は、前記第１血管形態指標の経時的な変化を示す情報と対応付けて、前記心電波形を示す情報を前記表示部に表示する、請求項１３に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
前記同定部は、前記機能指標として、前記被検体の血管を流れる血液の伝播速度を同定し、
前記表示制御部は、前記機能指標を示す情報として、前記伝播速度を前記表示部に表示する、
請求項１２、１３又は１４に記載の画像処理装置。
【請求項１６】
前記表示制御部は、操作者によって指定された測定点の断面を示す複数の時相の断面像をさらに前記表示部に表示する、請求項１２〜１５のいずれか一つに記載の画像処理装置。
【請求項１７】
前記表示制御部は、前記機能指標を示す情報とともに前記被検体の医用画像をさらに前記表示部に表示する、請求項１２〜１６のいずれか一つに記載の画像処理装置。
【請求項１８】
被検体の血管を含む時系列の画像と、所定の心拍区間における血管断面積の変動を示す血管の物理指標と血管血行状態に関する血管の機能指標との相関関係を示す相関情報と、を取得するステップと、
前記画像に含まれる血管領域に、血管の機能指標の同定対象領域を設定するステップと、
前記時系列の画像に基づいて、前記被検体の血管断面積を示す時系列の血管形態指標を算出し、前記時系列の血管形態指標から、前記被検体の所定の心拍区間における血管断面積の変動を示す血管の物理指標として、前記同定対象領域の端部領域における物理指標を算出するステップと、
前記相関情報と、前記端部領域における物理指標とに基づいて、前記被検体の血管の機能指標を同定するステップと
を含み、
前記被検体の血管の機能指標を同定するステップは、
前記同定対象領域の端部領域の無応力状態の形状及び物性値の少なくとも一方に関する潜在変数の事前分布を設定し、
前記事前分布に基づいて、前記同定対象領域の血液流量指標及び第２血管形態指標の少なくとも一方の予測値を算出し、
前記画像から、前記同定対象領域の血液流量指標及び第２血管形態指標の少なくとも一方の観測値を算出し、
前記端部領域における物理指標に対応する機能指標を前記相関情報から取得し、前記予測値が前記観測値に整合するように、前記相関情報から取得した機能指標によって示される確率分布に限定して、前記事前分布の値を変更することで、前記潜在変数の事後分布を同定し、
前記事後分布の同定値から、前記被検体の血管の機能指標として、前記被検体の血管の血流予備量比に対応する機能指標を同定する、
ことを含む、画像処理方法。
【請求項１９】
コンピュータに、
被検体の血管を含む時系列の画像と、所定の心拍区間における血管断面積の変動を示す血管の物理指標と血管血行状態に関する血管の機能指標との相関関係を示す相関情報と、を取得するステップと、
前記画像に含まれる血管領域に、血管の機能指標の同定対象領域を設定するステップと、
前記時系列の画像に基づいて、前記被検体の血管断面積を示す時系列の血管形態指標を算出し、前記時系列の血管形態指標から、前記被検体の所定の心拍区間における血管断面積の変動を示す血管の物理指標として、前記同定対象領域の端部領域における物理指標を算出するステップと、
前記相関情報と、前記端部領域における物理指標とに基づいて、前記被検体の血管の機能指標を同定するステップと
を実行させ、
前記被検体の血管の機能指標を同定するステップは、
前記同定対象領域の端部領域の無応力状態の形状及び物性値の少なくとも一方に関する潜在変数の事前分布を設定し、
前記事前分布に基づいて、前記同定対象領域の血液流量指標及び第２血管形態指標の少なくとも一方の予測値を算出し、
前記画像から、前記同定対象領域の血液流量指標及び第２血管形態指標の少なくとも一方の観測値を算出し、
前記端部領域における物理指標に対応する機能指標を前記相関情報から取得し、前記予測値が前記観測値に整合するように、前記相関情報から取得した機能指標によって示される確率分布に限定して、前記事前分布の値を変更することで、前記潜在変数の事後分布を同定し、
前記事後分布の同定値から、前記被検体の血管の機能指標として、前記被検体の血管の血流予備量比に対応する機能指標を同定する、
ことを含む、プログラム。
【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、画像処理方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
臓器の虚血性疾患の原因は、大別して血行障害と臓器そのものの機能障害があるが、血行障害の場合に、非侵襲的に治療方法を示唆する評価指標及び診断する技術が望まれている。
【０００３】
例えば、冠動脈の血行障害の一例である狭窄は、虚血性心疾患に至る重大な病変である。虚血性心疾患では薬物治療を行うべきかステント治療を行うべきかどうか等を判断する必要があるが、冠動脈の血行性虚血評価を行う診断としては、近年、カテーテルによる冠動脈造影検査（ＣＡＧ：Coronary  Angiography）においてワイヤガイド下で心筋血流予備量比（ＦＦＲ：Fractional  Flow  Reserve）を計測する方法が推奨されつつある。
【０００４】
ここで、例えば、心臓のＸ線ＣＴ画像（ＣＴ：Computed  Tomography、以下、単にＣＴ画像という）やＭＲＡ（Magnetic  Resonance  Angiography）画像、超音波画像で冠動脈の血行性虚血評価ができれば、カテーテル手術を不要にできる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４１４３２号公報
【特許文献２】特開２００９−１９５５８６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】門岡良昌著（ＩＴＵジャーナル，心臓シミュレータが拓くテーラーメード医療〜世界最先端の心臓シミュレータとその適用例のご紹介〜，Vol.41,No.6）
【非特許文献２】James  K.Min.,et.al.，“Rationale  and  design  of  the  DeFACTO（Determination  of  Fractional  Flow  Reserve  by  Anatomic  Computed  Tomographic  AngiOgraphy）study”，Journal  of  Cardiovascular  Computed  Tomography(2011)5，301-9
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、低侵襲で且つ高速に血管の機能指標を同定することができる画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係る画像処理装置は、取得部と、算出部と、同定部とを備える。取得部は、被検体の血管を含む時系列の画像と、所定の心拍区間における血管断面積の変動を示す血管の物理指標と血管血行状態に関する血管の機能指標との相関関係を示す相関情報と、を取得する。算出部は、前記時系列の画像に基づいて、前記被検体の血管の形態を示す時系列の血管形態指標を算出する。同定部は、前記相関情報に基づいて、前記時系列の血管形態指標により得られる前記被検体の所定の心拍区間における血管断面積の変動を示す血管の物理指標から、前記被検体の血管の機能指標を同定する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】医用画像診断装置のハードウェア構成図。
【図２】画像処理装置の機能ブロック図。
【図３】相関情報の一例を示す図。
【図４】相関情報の具体例を示す図。
【図５】相関情報の他の具体例を示す図。
【図６】血管解析処理の流れを示すフローチャート。
【図７】画像処理装置の機能ブロック図。
【図８】第１情報及び第２情報の一例を示す図。
【図９】血管解析処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】実施形態にかかる血管解析装置が有する機能を示す機能ブロック図。
【図１１】冠動脈上の位置における血流量を示すグラフの表示画面を例示する図。
【図１２】冠動脈上の位置における圧力損失を示すグラフの表示画面を例示する図。
【図１３】心臓壁を展開した造影剤濃度マップの表示画面を例示する図。
【図１４】実施形態にかかる血管解析装置の変形例を示す機能ブロック図。
【図１５】第１断面及び第２断面の設定例を示す図。
【図１６】血管解析処理の流れを示すフローチャート。
【図１７】画像処理装置の構成例を示す機能ブロック図。
【図１８】第１表示情報の一例を示す図。
【図１９】第１表示情報の他の一例を示す図。
【図２０】第２表示情報の一例を示す図。
【図２１】第３表示情報の一例を示す図。
【図２２】表示情報及び画像の結果一覧表示の一例を示す図。
【図２３】参照画像の他の一例を示す図。
【図２４】参照画像の他の一例を示す図。
【図２５】参照画像の他の一例を示す図。
【図２６】血管解析処理の流れを示すフローチャート。
【図２７】その他の実施形態に係る画像処理装置の構成を示す機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて、実施形態に係る画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムについて詳細に説明する。
【００１１】
実施形態に係る画像処理装置は、取得部と、算出部と、同定部とを備える。取得部は、被検体の血管を含む時系列の画像と、血管の物理指標と血管血行状態に関する血管の機能指標との相関関係を示す相関情報と、を取得する。算出部は、前記時系列の画像に基づいて、前記被検体の血管の形態を示す時系列の血管形態指標を算出する。同定部は、前記相関情報に基づいて、前記血管形態指標により得られる前記被検体の血管の物理指標から、前記被検体の血管の機能指標を同定する。
【００１２】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。
【００１３】
第１の実施形態に係る画像処理装置は、時系列の画像に基づいて算出された血管形態指標から同定対象領域の物理指標を算出し、相関情報と、算出した物理指標とに基づいて、被検体の血管の機能指標を同定する。ここで、例えば、相関情報は、物理指標と機能指標とを対応づけたデータベース（ＤＢ）やテーブル、あるいは、統計モデル、確率モデル、数理モデルなどである。
【００１４】
上記構成によれば、被検体の血管を含む時系列の画像に基づいて、同定対象となる被検体の血管の機能指標を同定することで、血管の機能指標を低侵襲で同定することができる。また、血管の物理指標と機能指標との相関関係を示す相関情報に基づいて、同定対象となる被検体の血管の機能指標を同定することで、血管の機能指標を高速に同定することができる。
【００１５】
第１の実施形態に係る血管解析装置、血管解析方法、及びプログラムは、医用画像診断装置で生成された画像に含まれる血管領域を解析するためのコンピュータ装置に適用できる。なお、本実施形態では、画像として、医用画像を用いる場合を説明する。このコンピュータ装置は、医用画像診断装置に組み込まれていても良いし、医用画像診断装置とは別体のワークステーション等であっても良い。以下、本実施形態の血管解析装置及び血管解析方法が適用されたコンピュータ装置が組み込まれた医用画像診断装置を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
本実施形態の医用画像診断装置は、心臓血管、頸動脈、又は脳動脈等の人体のあらゆる部位の血管を解析対象とすることができる。以下、一例として、心臓の血管が解析対象であることとして説明を進める。
【００１７】
心臓の血管としては、例えば冠動脈と大動脈とが挙げられる。冠動脈は、大動脈の冠動脈起始部から始まり心筋表面を走行し、心外膜側から内膜側に入り込む。冠動脈は、心筋の内膜において無数の毛細管に分岐する。分岐後、無数の毛細管は、再び統合して大心静脈を形成し、冠静脈洞に接続する。冠血管系は、他の臓器と異なり、心筋の収縮及び弛緩という力学的変化のなかで、灌流が保障されなければならないという点で特徴的である。
【００１８】
冠血流の特徴としては、心筋収縮による機械的血流阻害作用で冠動脈起始部の内圧が高くなる収縮期よりも、左心室拡張期に灌流圧が低下したときに多く流れることである。そのため、正常の冠動脈血流速波形は収縮期と拡張期の二峰性であり、拡張期血流が優位である。肥大型心筋症や大動脈弁狭窄症では、収縮期に逆行性波が認められ、大動脈逆流症では、収縮期順行波が大きくなる等、疾患によって特異な血流波形となることが知られている。また、拡張期の順行性波形は左室拡張機能、特に左室弛緩と密接な関係がある。左室弛緩遅延例では拡張期波形のピークが後ろにずれ、また減速脚がゆるやかになる傾向がある。また、このような症例では、頻拍時には拡張期の冠血流は十分に増大できず、心筋虚血を助長すると考えられている。
【００１９】
解剖学的に大動脈起始部から分岐する左右冠動脈に、大動脈圧に等しい冠灌流圧（すなわち、冠動脈が分枝する大動脈起始部の圧力）がかかることにより、冠血流が生じる。冠血流を決定するのは、大動脈圧である駆動圧と共に冠血管抵抗が重要である。１４０〜１８０μｍ以上の太い冠血管には、冠血管低抗の２０％程度が存在するのに対し、１００〜１５０μｍ以下の微小血管には、抵抗成分の残りの多くが存在するといわれる。従って、いわゆる冠狭窄等の無い場合には、抵抗値は冠微小血管の緊張性（トーヌス）に左右される。
【００２０】
血管抵抗因子としては、血管特性、動脈硬化、管狭窄、血液粘性、機械的因子があげられる。冠微小血管のトーヌスは、血管特性、心筋代謝（心筋酸素消費）、神経体液性因子、機械的因子、体液因子としての各種の血管作動性物質、血液粘性に規定され、さらに、心肥大、冠動脈硬化等を含めた様々な病変によっても影響され冠循環障害を起こす。
【００２１】
冠動脈血流拍動は、冠動脈血流の拍動パターン、心筋収縮による心筋内血流の制御、機械的刺激に対する心筋内血管の反応に影響される。心筋収縮が血流を阻害する機序としては、心筋内圧の上昇、心筋内血管容量の変化、心筋内血管の圧迫が挙げられる。心筋拡張期の血流規定因子には、拡張期の冠動脈圧、拡張期の血管外力、心拍数、心周期に占める拡張期の割合、心筋弛緩が存在する。
【００２２】
本実施形態の医用画像診断装置は、被検体をスキャンするための撮像機構を装備する如何なる種類の画像診断装置にも適用可能である。本実施形態の医用画像診断装置としては、例えばＸ線コンピュータ断層撮影装置（Ｘ線ＣＴ装置）、磁気共鳴診断装置、超音波診断装置、ＳＰＥＣＴ（Single  Photon  Emission  CT）装置、ＰＥＴ（Positron  Emission  Tomography）装置、及び放射線治療装置等に適宜利用可能である。以下、説明を具体的に行うため本実施形態の医用画像診断装置は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置であるものとする。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る医用画像診断装置（Ｘ線コンピュータ断層撮影装置）の概略的なハードウェア構成図である。図１に示すように、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、ＣＴ架台１０とコンソール２０とを有する。ＣＴ架台１０は、コンソール２０の架台制御部２３の制御に従って、Ｘ線で被検体の撮像部位をスキャンする。撮像部位は、例えば心臓である。
【００２４】
ＣＴ架台１０は、Ｘ線管１１、Ｘ線検出器１３、及びデータ収集装置１５を有している。Ｘ線管１１とＸ線検出器１３とは、回転軸Ｚ回りに回転可能にＣＴ架台１０に装備されている。Ｘ線管１１は、造影剤が注入された被検体にＸ線を照射する。Ｘ線検出器１３は、Ｘ線管１１から発生され被検体を透過したＸ線を検出し、検出されたＸ線の強度に応じた電気信号を発生する。
【００２５】
データ収集装置１５は、Ｘ線検出器１３から電気信号を読み出してデジタルデータに変換する。１ビュー毎のデジタルデータのセットは、生データセットと呼ばれている。複数のスキャン時刻に関する時系列の生データセットは、非接触データ伝送装置（図示しない）によりコンソール２０に伝送される。
【００２６】
コンソール２０は、システム制御部２１を中枢として、架台制御部２３、再構成装置２５、及び、血管解析装置５０を備える。
【００２７】
架台制御部２３は、ユーザにより入力部２９を介して設定されたスキャン条件に応じてコンソール２０内の各装置を制御する。
【００２８】
再構成装置２５は、生データセットに基づいて、被検体に関するＣＴ画像のデータを発生する。具体的には、まず、再構成装置２５は、生データセットに前処理を施して投影データセットを発生する。前処理としては、対数変換や不均一補正、キャリブレーション補正等が含まれる。次に、再構成装置２５は、投影データセットに画像再構成処理を施してＣＴ画像を発生する。画像再構成アルゴリズムとしては、ＦＢＰ（Filtered  BackProjection）法等の解析学的画像再構成法や、ＭＬ−ＥＭ（Maximum  Likelihood  Expectation  Maximization）法やＯＳ−ＥＭ（Ordered  Subset  Expectation  Maximization）法等の逐次近似画像再構成等の既存のアルゴリズムが採用可能である。
【００２９】
再構成装置２５は、時系列の投影データセットに基づいて、時系列のＣＴ画像を発生する。ＣＴ画像は、造影剤により造影された血管に関する画素領域（以下、血管領域と呼ぶことにする。）を含んでいる。なお、ＣＴ画像は、ＣＴ値の２次元空間分布を表現するスライスデータであっても良いし、ＣＴ値の３次元空間分布を表現するボリュームデータであっても良い。以下、ＣＴ画像はボリュームデータであるとする。時系列のＣＴ画像は、記憶部３３、及び、後述する画像処理装置２７の記憶部６５に記憶される。
【００３０】
血管解析装置５０は、血管解析を行う装置である。血管解析装置５０は、システム制御部２１、画像処理装置２７、入力部２９、表示部３１、及び記憶部３３を有する。
【００３１】
なお、血管解析装置５０は、医用画像診断装置（Ｘ線コンピュータ断層撮影装置）に組み込まれていても良いし、医用画像診断装置とは別体のコンピュータ装置であっても良い。血管解析装置５０が医用画像診断装置とは別体の場合、血管解析装置５０は、医用画像診断装置やＰＡＣＳ（picturearchiving  and  communication  systems）からネットワークを介して時系列のＣＴ画像等の医用画像を収集すれば良い。
【００３２】
入力部２９は、ユーザからの各種指令や情報入力を受け付ける。入力部２９としては、キーボードやマウス、スイッチ等が利用可能である。
【００３３】
表示部３１は、ＣＴ画像や解析結果等の種々の情報を表示する。表示部３１としては、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等が適宜利用可能である。
【００３４】
記憶部３３は、時系列の投影データや時系列のＣＴ画像等の種々のデータを記憶する。例えば、記憶部３３は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置により構成される。例えば、記憶部３３は、時系列のＣＴ画像をＤＩＣＯＭ（digital  imaging  and  communications  in  medicine）規格に準拠した医用画像ファイル形式で記憶する。また、記憶部３３は、外部機器により収集された医用データを時系列のＣＴ画像に医用画像ファイル内において関連付けて記憶しても良い。
【００３５】
システム制御部２１は、ＣＰＵ（central  processing  unit）やＲＯＭ、ＲＡＭを有する。システム制御部２１は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置の中枢として機能する。システム制御部２１は、画像処理装置２７を制御し、本実施形態の血管解析処理を画像処理装置２７に実行させる。
【００３６】
画像処理装置２７は、本実施形態の血管解析処理を実行する。画像処理装置２７は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭを有する。
【００３７】
ここで、システム制御部２１及び画像処理装置２７で実行される各種処理を実行するためのプログラムは、ＲＯＭや記憶部３３等に予め組み込んで提供される。なお、このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることにより提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、後述する各機能部を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、ＣＰＵが、ＲＯＭ等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。
【００３８】
本実施形態の画像処理装置２７は、時系列のＣＴ画像（医用画像）と、相関情報（詳細後述）と、に基づいて、同定対象領域の第２機能指標を同定する。
【００３９】
時系列のＣＴ画像は、画像、及び上記医用画像に相当する。なお、本実施形態の画像処理装置２７で解析に用いる医用画像は、被検体の血管の形状を同定可能な画像であればよく、時系列のＣＴ画像に限定されない。例えば、解析に用いる医用画像は、ＭＲＩ画像や超音波エコー画像であってもよい。
【００４０】
なお、本実施形態では、医用画像として、時系列のＣＴ画像を用いる場合を一例として説明する。
【００４１】
時系列のＣＴ画像は、時系列のＣＴ値の３次元空間分布を表現するデータである。時系列のＣＴ画像は、例えば１心拍で約２０枚、すなわち、約２０心位相分のＣＴ画像を含む。
【００４２】
同定対象領域は、第２機能指標の同定の対象となる領域である。同定対象領域は、医用画像に含まれる血管領域に設定される。本実施形態では、同定対象領域は、血管領域における解析対象領域に設定される場合を説明する。
【００４３】
機能指標は、血管血行状態に関する指標である。例えば、機能指標は、狭窄に関する血管の機能の指標である。具体的な例として、機能指標は、例えば、心筋血流予備量比（ＦＦＲ：Fractional  Flow  Reserve）、血管内の力学的指標、血液流量指標などである。本実施形態では、同定対象領域の機能指標を、第２機能指標と称して説明する。また、第１機能指標と、第２機能指標と、を総称して説明する場合には、単に、機能指標と称して説明する。
【００４４】
ＦＦＲは、狭窄非存在下の最大冠血流に対する狭窄存在下の最大冠血流の比率として定義される。ＦＦＲは、狭窄近位部に対する狭窄遠位部の、圧力指標や流量指標に略一致する。流量指標は、狭窄近位部冠動脈内の血液の流量に対する狭窄遠位部冠動脈内の血液の流量比や、流量差である。圧力指標は、狭窄近位部冠動脈内圧に対する狭窄遠位部冠動脈内圧の圧力比や圧力差である。狭窄近位部冠動脈内圧は、狭窄起始部近傍の大動脈圧力であってもよい。
【００４５】
力学的指標は、血管壁や血液に関する力学的な指標を意味する。血管壁に関する力学的指標としては、例えば血管壁の変位に関する指標、血管壁に生じる応力やひずみに関する指標、血管内腔に負荷される内圧分布に関する指標、血管の硬さ等をあらわす材料特性に関する指標等に分類される。血管の硬さ等をあらわす材料特性に関する指標は、血管組織の応力とひずみの関係を示す曲線の平均的な傾き等が挙げられる。
【００４６】
血液に関する力学的な指標における血液流量指標は、血管を流れる血液に関する血行動態の指標を意味する。血液流量指標としては、例えば血液の流量、血液の流速、血液の粘性等が挙げられる。
【００４７】
力学的指標は、具体的には、血管拡張時と血管収縮時との圧力変化、狭窄前後の圧力損失、大動脈部と冠動脈部との圧力損失などである。
【００４８】
血液流量指標は、血管を流れる血液に関する血行動態の指標である。血液流量指標は、具体的には、血管拡張時と血管収縮時との血流量変化、各冠動脈（狭窄有りの冠動脈と狭窄無しの冠動脈と）の流量比、などである。
【００４９】
本実施形態では、一例として、機能指標（第１機能指標、第２機能指標）が、ＦＦＲである場合を説明する。第１機能指標については、詳細を後述する。
【００５０】
従来、このような機能指標を容易に得ることは困難であった。また、従来の血管の構造流体解析では、多大な解析リソースと解析時間とが必要であった。
【００５１】
そこで、本実施形態の画像処理装置２７は、再構成装置２５から取得した、時系列のＣＴ画像と、相関情報（詳細後述）と、に基づいて、同定対象領域の第２機能指標を同定する。
【００５２】
本実施形態に係る画像処理装置２７は、取得部と、第１算出部と、第１同定部とを備える。取得部は、被検体の血管を含む時系列の画像と、血管の物理指標と血管血行状態に関する血管の機能指標との相関関係を示す相関情報と、を取得する。第１算出部は、前記時系列の画像に基づいて、前記被検体の血管の形態を示す時系列の血管形態指標を算出する。第１同定部は、前記相関情報に基づいて、前記血管形態指標により得られる前記被検体の血管の物理指標から、前記被検体の血管の機能指標を同定する。
【００５３】
また、画像処理装置２７は、第１設定部をさらに備える。第１設定部は、前記画像に含まれる血管領域に、血管の機能指標の同定対象領域を設定する。そして、第１算出部は、前記血管形態指標から、前記同定対象領域の物理指標を算出する。また、第１同定部は、前記相関情報と、第１算出部によって算出された物理指標とに基づいて、前記被検体の血管の機能指標を同定する。
【００５４】
図２は、本実施形態の画像処理装置２７の機能ブロック図である。
【００５５】
図２に示すように、画像処理装置２７は、記憶部６５と、取得部６９と、第１設定部５１と、第１算出部６７と、第１同定部６６と、を含む。
【００５６】
取得部６９、第１設定部５１、第１算出部６７、及び第１同定部６６の一部又は全ては、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）などの処理装置にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣ（Integrated  Circuit）などのハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア及びハードウェアを併用して実現してもよい。
【００５７】
記憶部６５は、各種データを記憶する。例えば、記憶部６５は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置により構成される。記憶部６５は、記憶部３３（図１参照）と一体的に構成してもよい。記憶部６５は、再構成装置２５で生成された、時系列のＣＴ画像を記憶する。また、記憶部６５は、相関情報を予め記憶する。
【００５８】
本発明者らは、物理指標と、機能指標と、に強い相関があることを見出した。そこで、本実施形態の画像処理装置２７では、予め相関情報を作成し、記憶部６５に記憶する。そして、この相関情報を用いて、同定対象領域の機能指標を同定する。このため、実施形態の画像処理装置２７では、血管の機能指標を、低侵襲で且つ高速に同定することができる。なお、相関情報は、臨床試験により複数のＣＴ画像を取得し、これらのＣＴ画像から予め生成する。
【００５９】
図３は、相関情報の一例を示す図である。図３に示すように、相関情報は、血管の物理指標と血管血行状態に関する血管の機能指標との相関関係を示す情報である。この相関情報を参照することによって、血管の物理指標から、血管の機能指標を同定することができる。
【００６０】
例えば、相関情報は、血管の第１物理指標と、狭窄に関する血管の第１機能指標と、の相関を示す情報である。相関情報は、例えば、第１物理指標と、第１機能指標と、を対応づけたデータベース（ＤＢ）であってもよいし、これらの指標を対応づけたテーブル、あるいは、統計モデル、確率モデル、数理モデルであってもよい。
【００６１】
第１物理指標は、血管の物理的な指標である。第１物理指標は、例えば、血管断面形状変動指標、血流抵抗指標である。
【００６２】
血管断面形状変動指標は、冠動脈血管の拡張時から収縮時、あるいは収縮時から拡張時における、血管断面形状の変動指標である。血管断面形状変動指標は、例えば、冠動脈の血管断面形状変動指標や、大動脈の血管断面形状変動指標である。
【００６３】
冠動脈の血管断面形状変動指標には、冠動脈出口の血管断面形状変動指標を用いる。冠動脈出口は、冠動脈における、血流方向下流側端部を示す。冠動脈の血管断面形状変動指標としては、例えば、血管拡張時あるいは最大流量時から収縮時（例えば、心位相７０〜１００％）の血管内腔断面積の変動係数があげられる。変動指標は、標準偏差を平均値で割った値である。ただし、血管拡張時、最大流量時でなくてもよい。血管断面形状変動指標は、血管断面における拡張・収縮変形の剛性指標により補正してもよい。剛性指標は、血管の硬さに関する指標であり、血管のＣＴ画像から得られる血管厚さ情報やＣＴ値情報（石灰化度合）と相関がある。例えば、血管断面形状変動指標と剛性指標の相関関係をあらかじめ定義しておき、得られた剛性指標により血管断面形状変動指標を補正する。
【００６４】
大動脈の血管断面形状変動指標は、冠動脈入口（すなわち、冠動脈起始部周辺）の血管断面形状変動指標として用いる。冠動脈入口は、冠動脈における、血流方向上流側端部を示す。大動脈の血管断面形状変動指標としては、冠動脈起始部より少し（例えば、数ｃｍ程度）血流方向上流側の、複数断面の断面積平均の時間的変化率や変化量、血管拡張時あるいは最大流量時から収縮時（例えば、心位相７０〜１００％）の変動係数、あるいは１断面の断面積の分散があげられる。なお、断面積ではなく、芯線方向の断面積変化を考慮し、血管内腔の容積変化に関する時間的変化率や変化量、血管拡張時あるいは最大流量時から収縮時（例えば、心位相７０〜１００％）の変動係数であってもよい。ただし、変化量は、血管内の造影剤濃度や分散に関係した指標であってもよい。
【００６５】
本実施形態では、一例として、血管断面形状変動指標に、冠動脈の血管断面形状変動指標（すなわち、冠動脈出口の血管断面形状変動指標）を用いる場合を説明する。
【００６６】
血流抵抗指標は、冠動脈の圧力損失と、血液の流量と、の関係を示す指標である。血流抵抗指標は、例えば、大動脈（すなわち冠動脈入口）と冠動脈出口との圧力差を流量で割った値である。
【００６７】
第１機能指標は、相関情報における、第１物理指標に対応する、血管の狭窄に関する機能指標である。
【００６８】
図４は、相関情報の具体例を示す図である。本実施形態では、記憶部６５は、２種類の相関情報を予め記憶する場合を一例として説明する。
【００６９】
図４（Ａ）は、冠動脈の血管断面形状変動指標と、第１機能指標としての圧力指標と、の相関を示す相関情報である（以下、第１相関情報と称する）。上述したように、圧力指標は、狭窄近位部冠動脈内圧に対する狭窄遠位部冠動脈内圧の圧力比や圧力差である。
【００７０】
図４（Ｂ）は、血流抵抗指標と、第１機能指標としての流量指標と、の相関を示す相関情報（以下、第２相関情報と称する）である。上述したように、流量指標は、狭窄近位部冠動脈内の血液の流量に対する狭窄遠位部冠動脈内の血液の流量比や、流量差である。
【００７１】
記憶部６５は、１種類以上の相関情報を予め記憶部６５に記憶すればよく、２種類の相関情報を記憶する形態に限定されない。例えば、記憶部６５は、１種類、又は３種類以上の相関情報を予め記憶してもよい。また、記憶部６５に記憶する相関情報の種類は、図４に示す種類に限定されない。
【００７２】
図５は、相関情報の他の具体例を示す図である。記憶部６５は、例えば、第３相関情報（図５（Ａ）参照）と、第４相関情報（図５（Ｂ）参照）と、を予め記憶してもよい。第３相関情報は、冠動脈の血管断面形状変動指標と、第１機能指標としての流量指標と、の相関を示す相関情報である。第４相関情報は、血流抵抗指標と、第１機能指標としての圧力指標と、の相関を示す相関情報である。
【００７３】
図２に戻り、説明を続ける。
【００７４】
取得部６９は、被検体の血管に関する時系列の医用画像を取得する。本実施形態では、取得部６９は、時系列のＣＴ画像を、医用画像として記憶部６５から取得する。
【００７５】
第１設定部５１は、ＣＴ画像に含まれる血管領域における解析対象領域に、第２機能指標の同定対象領域を設定する。
【００７６】
第１設定部５１は、まず、時系列のＣＴ画像に含まれる血管領域に、解析対象領域を設定する。解析対象領域は、冠動脈に関する血管領域の任意の一部分に設定される。そして、第１設定部５１は、解析対象領域に、さらに、第２機能指標の同定対象領域を設定する。例えば、第１設定部５１は、ユーザによる入力部２９を介した指示、又は、画像処理により、血管領域に解析対象領域を設定し、さらに、同定対象領域を設定する。
【００７７】
本実施形態では、第１設定部５１は、第２機能指標の同定対象領域として、冠動脈入口（大動脈）と冠動脈出口とを含む領域を設定する場合を説明する。
【００７８】
第１算出部６７は、時系列のＣＴ画像から、第１設定部５１で設定された同定対象領域の、第２物理指標を算出する。第２物理指標の定義は、第１物理指標と同じである。なお、以下、第１物理指標と第２物理指標を区別なく説明する場合には、単に、物理指標と称して説明する場合がある。
【００７９】
第１算出部６７は、第２物理指標として、記憶部６５に記憶されている相関情報に示される第１物理指標の種類と同じ種類の第２物理指標を算出する。
【００８０】
例えば、記憶部６５に、図４（Ａ）に示す第１相関情報と、図４（Ｂ）に示す第２相関情報と、が記憶されていたとする。この場合、第１算出部６７は、第２物理指標として、冠動脈（冠動脈出口）の血管断面形状変動指標と、血流抵抗指標と、の少なくとも一方を算出する。
【００８１】
なお、第１算出部６７が算出する第２物理指標は、記憶部６５に記憶されている相関情報に示される第１物理指標の種類と同じ種類の第２物理指標であればよく、血管断面形状変動指標と、血流抵抗指標に限定されない。また、複数の相関情報が記憶部６５に記憶されている場合、複数の相関情報の内の少なくとも１つに示される種類の第２物理指標を算出すればよい。
【００８２】
本実施形態では、記憶部６５には、一例として、図４（Ａ）に示す第１相関情報と、図４（Ｂ）に示す第２相関情報と、が記憶されている場合を説明する。この場合、例えば、第１算出部６７は、血流抵抗指標と、冠動脈（すなわち、狭窄領域の出口）の血管断面形状変動指標と、を第２物理指標として算出する。
【００８３】
第１算出部６７が、時系列のＣＴ画像から第２物理指標を算出する算出方法には、公知の方法を用いればよい。例えば、第１算出部６７は、血管形態指標から、第２物理指標を算出すればよい。この場合には、血管形態指標は、第３算出部５３（本実施形態では省略）から取得すればよい。また、この場合には、画像処理装置２７は、第３算出部５３をさらに備えた構成とすればよい。第３算出部５３については、第２の実施形態で説明する。
【００８４】
第１同定部６６は、相関情報と、第１算出部６７が算出した第２物理指標と、に基づいて、同定対象領域の第２機能指標を同定する。
【００８５】
具体的には、第１同定部６６は、相関情報における、第１算出部６７によって算出された物理指標と同じ物理指標に対応する機能指標を、被検体の血管の機能指標として同定する。
【００８６】
例えば、第１同定部６６は、相関情報における、第１算出部６７が算出した第２物理指標と同じ第１物理指標に対応する第１機能指標を、同定対象領域の第２機能指標として同定する。相関情報における、第１算出部６７が算出した第２物理指標と同じ第１物理指標とは、相関情報における、第２物理指標と同じ種類で且つ同じ値の第１物理指標、を意味する。
【００８７】
詳細には、記憶部６５に、図４（Ａ）に示す第１相関情報が記憶されているとする。この場合、第１同定部６６は、第１算出部６７が算出した冠動脈の血管断面形状変動指標に対応する圧力指標を、同定対象領域の第２機能指標として同定する。
【００８８】
このため、画像処理装置２７は、同定対象領域の第２機能指標を、低侵襲で且つ高速に同定することができる。
【００８９】
次に、本実施形態の医用画像診断装置における血管解析処理の詳細について説明する。
【００９０】
まず、第１同定部６６が、相関情報における、第１算出部６７が算出した第２物理指標と同じ第１物理指標に対応する第１機能指標を、同定対象領域の第２機能指標として同定する場合の、血管解析処理の流れを説明する。
【００９１】
図６は、画像処理装置２７が実行する血管解析処理の流れを示すフローチャートである。
【００９２】
まず、取得部６９が、時系列のＣＴ画像を取得する（ステップＳ１００）。
【００９３】
次に、第１設定部５１が、ステップＳ１００で取得した時系列のＣＴ画像に同定対象領域を設定する（ステップＳ１０１）。
【００９４】
次に、第１算出部６７が、ステップＳ１００で取得した時系列のＣＴ画像から、ステップＳ１０１で設定された同定対象領域の第２物理指標を算出する（ステップＳ１０２）。
【００９５】
次に、第１同定部６６が、相関情報における、第１算出部６７が算出した第２物理指標と同じ第１物理指標に対応する第１機能指標を、同定対象領域の第２機能指標として同定する（ステップＳ１０３）。
【００９６】
そして、本ルーチンを終了する。なお、さらに、第２の実施形態で説明するステップＳ１７〜ステップＳ２０の表示処理を行っても良い（図９参照、詳細後述）。この場合には、画像処理装置２７を、第２の実施形態で説明する表示制御部６８（図７参照、詳細後述）を備えた構成とすればよい。
【００９７】
以上説明したように、第１の実施形態に係る血管解析装置５０は、記憶部６５と、取得部６９と、第１設定部５１と、第１算出部６７と、第１同定部６６と、を備える。記憶部６５は、血管の狭窄に関する第１物理指標と、血管の第１機能指標と、の相関を示す相関情報を予め記憶する。取得部６９は、被検体の血管に関する時系列の医用画像を取得する。第１設定部５１は、医用画像に含まれる血管領域における解析対象領域に、第２機能指標の同定対象領域を設定する。第１算出部６７は、医用画像から、同定対象領域の第２物理指標を算出する。第１同定部６６は、相関情報と、算出した第２物理指標と、に基づいて、同定対象領域の第２機能指標を同定する。
【００９８】
本発明者らは、物理指標と、機能指標と、に強い相関があることを見出した。そこで、血管解析装置５０では、相関情報を用いて、同定対象領域の第２機能指標を同定する。
【００９９】
従って、本実施形態の血管解析装置５０は、血管の機能指標を、低侵襲で且つ高速に同定することができる。
【０１００】
例えば、従来の構造流体解析では、解析に長時間（例えば、１２時間以上）を要していた。一方、本実施形態の血管解析装置５０では、相関情報を用いることにより、機能指標を同定するために行う複数の処理の内の少なくとも１つのステップ(処理)を簡略化することができる。このため、本実施形態の血管解析装置５０は、血管の機能指標を、低侵襲で且つ高速に同定することができる。
【０１０１】
また、第１同定部６６は、相関情報における、算出した第２物理指標と同じ第１物理指標に対応する第１機能指標を、同定対象領域の第２機能指標として同定する。
【０１０２】
このため、本実施形態の血管解析装置５０は、上記効果に加えてさらに、高速に機能指標を同定することができる。
【０１０３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
【０１０４】
第２の実施形態に係る画像処理装置は、同定対象領域の、無応力状態の形状及び物性値の少なくとも一方に関する潜在変数の事前分布を設定し、当該事前分布に基づいて、同定対象領域の血液流量指標又は血管形態指標の予測値を算出する。また、画像処理装置は、被検体の時系列の画像から、血液流量指標又は血管形態指標の観測値を算出する。そして、画像処理装置は、算出した予測値が観測値に整合するように、予測値と、観測値と、相関情報に基づいて得られた機能指標とに基づいて、潜在変数の事後分布を同定し、その同定値から、被検体の血管の機能指標を同定する。
【０１０５】
例えば、時系列の画像から計測される血管形態指標及び血液流量指標のような観測変数は、不確定性を有している場合がある。このような不確定性が存在する状況下における潜在変数の統計的同定では、潜在変数として取り得る全ての値を想定して統計的同定処理を行うと、画像解析処理に膨大な時間を要することとなる。上記構成によれば、予測値が観測値に整合するように、潜在変数の事後分布が同定されるので、機能指標によって示される確率分布を制約条件として用いた同定処理を行うことができる。このため、血管の機能指標を低侵襲で且つ高速に同定することができる。
【０１０６】
図１は、本実施形態の医用画像診断装置（Ｘ線コンピュータ断層撮影装置）の概略的なハードウェア構成図である。図１に示すように、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、ＣＴ架台１０とコンソール２０Ａとを有する。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、第１の実施形態のコンソール２０に代えて、コンソール２０Ａを備えた以外は、第１の実施形態と同様の構成である。
【０１０７】
コンソール２０Ａは、システム制御部２１を中枢として、架台制御部２３、再構成装置２５、及び、血管解析装置５０Ａを備える。コンソール２０Ａは、血管解析装置５０に代えて、血管解析装置５０Ａを備えた以外は、第１の実施形態のコンソール２０と同様の構成である。
【０１０８】
血管解析装置５０Ａは、血管解析を行う装置である。血管解析装置５０Ａは、システム制御部２１、画像処理装置２７Ａ、入力部２９、表示部３１、及び記憶部３３を有する。なお、血管解析装置５０Ａは、画像処理装置２７に代えて、画像処理装置２７Ａを備えた以外は、第１の実施形態の血管解析装置５０と同様の構成である。以下、異なる部分のみ説明する。
【０１０９】
画像処理装置２７Ａは、時系列のＣＴ画像（医用画像）と、相関情報と、に基づいて、同定対象領域の第２機能指標を同定する。
【０１１０】
第２の実施形態では、第１同定部は、同定対象領域の、無応力状態の形状及び物性値の少なくとも一方に関する潜在変数の事前分布を設定する。また、第１同定部は、前記事前分布に基づいて、前記同定対象領域の血液流量指標及び血管形態指標の少なくとも一方の予測値を算出する。また、第１同定部は、前記画像から、血液流量指標及び血管形態指標の少なくとも一方の観測値を算出する。また、第１同定部は、前記予測値が前記観測値に整合するように、前記予測値と、前記観測値と、前記相関情報における前記算出部によって算出された物理指標と同じ物理指標に対応する機能指標と、に基づいて、前記潜在変数の事後分布を同定する。そして、第１同定部は、前記事後分布の同定値から、前記被検体の血管の機能指標を同定する。
【０１１１】
また、第２の実施形態では、画像処理装置２７Ａは、表示制御部をさらに備える。表示制御部は、前記相関情報を示す第１画像と、第１同定部によって同定された機能指標を示す第２画像と、の合成画像を表示部に表示する。
【０１１２】
図７は、本実施形態の画像処理装置２７Ａの機能ブロック図である。
【０１１３】
図７に示すように、画像処理装置２７Ａは、記憶部６５Ａと、取得部６９と、第１設定部５１と、第１算出部６７と、第１同定部６６Ａと、表示制御部６８と、を含む。
【０１１４】
取得部６９、第１設定部５１、第１算出部６７、第１同定部６６Ａ、及び、表示制御部６８、の一部又は全ては、例えば、ＣＰＵなどの処理装置にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣなどのハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア及びハードウェアを併用して実現してもよい。
【０１１５】
なお、取得部６９、第１設定部５１、第１算出部６７は、第１の実施形態と同様である。このため、説明を省略する。
【０１１６】
記憶部６５Ａは、各種データを記憶する。例えば、記憶部６５Ａは、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置により構成される。記憶部６５Ａは、記憶部３３（図１参照）と一体的に構成してもよい。記憶部６５Ａは、第１の実施形態と同様に、再構成装置２５で生成された、時系列のＣＴ画像を記憶する。また、記憶部６５Ａは、第１の実施形態と同様に、相関情報を予め記憶する。相関情報は、第１の実施形態と同様である。例えば、記憶部６５Ａは、図４及び図５に示す相関情報を予め記憶する。
【０１１７】
本実施形態では、記憶部６５Ａは、さらに、第１情報と、第２情報と、を予め記憶する。
【０１１８】
第１情報は、潜在変数と、血液流量指標及び血管形態指標の少なくとも一方と、を対応づけた情報である。第１情報は、ＤＢであってもよいし、テーブルであってもよい。
【０１１９】
潜在変数は、時系列のＣＴ画像からは直接的には観察されない、仮定のパラメータである。本実施形態では、潜在変数は、血管の同定対象領域（詳細後述）の、無応力状態の形状及び物性値の少なくとも一方に関する変数である。
【０１２０】
潜在変数は、具体的には、材料変形パラメータ、断面形状パラメータ、の少なくともひとつを意味する。
【０１２１】
材料変形パラメータは、血管の材料特性を表す潜在変数である。材料変形パラメータは、圧力に対する血管変形率などを示す。材料変形パラメータは、具体的には、弾性率であり、例えば、ヤング率やポアソン比である。材料変形パラメータの詳細は、後述する。
【０１２２】
断面形状パラメータは、無応力状態の血管の形状を示す潜在変数である。断面形状パラメータは、例えば、血管内腔の断面積、血管壁の厚さ、血管内腔の半径、血管内腔の直径などにより示される。
【０１２３】
断面形状パラメータは、負荷条件パラメータ、境界条件パラメータ、及び、ばらつき分布パラメータなどを含む。
【０１２４】
負荷条件パラメータは、血管内腔に負荷される内圧分布や、血管内の平均圧力、などの潜在変数である。境界条件パラメータは、構造解析や流体解析の境界条件を示す。境界条件は、血流の流速、血流による圧力、もしくは、これらの変化率である。ばらつき分布パラメータは、時系列の血管形態指標や血管断面形状変動指標の不確定性に関連するばらつき分布パラメータである。
【０１２５】
時系列の血管形態指標や血管断面形状変動指標の不確定性に関連するばらつき分布パラメータとは、医用画像データに、各ＣＴ値のノイズに起因したばらつき分布や、生体組織の境界閾値の曖昧性に起因する確率分布等が存在することを考慮して、血管組織や血液の境界座標及び特徴点（血管分岐部や造影剤分散配置等）の空間座標における不確定性、又は幾何学的構造パラメータ（芯線に垂直な断面の内腔半径等）の不確定性、又は医用画像データ自体（ＣＴ値や境界閾値等）の不確定性を、確率分布として表現したものである。
【０１２６】
第１情報に含まれる血液流量指標は、無応力状態の血管に流れる血流を示す指標である。血液流量指標は、例えば、流量、流速、芯線方向断面の平均流速、又は、芯線方向断面の平均流量である。また、血液流量指標として、血流に対応する圧力(血管内の内圧)を用いてもよい。
【０１２７】
血管形態指標は、血管の形態を示す指標である。血管形態指標は、例えば、三次元座標や、幾何学的指標で示される。例えば、血管形態指標は、血管の芯線に垂直な断面又は血管内腔面に垂直な面が、血管内腔、血管壁、又はプラーク領域に交わる領域上の複数の画素の３次元座標で示される。また、幾何学的指標は、例えば、血管の芯線に垂直な断面における、一定角度ごとの血管内腔の半径や直径及び０°の方向ベクトル、又は、該断面における全角度に対する平均面積や平均半径、又は、血管の芯線方向に垂直な複数の断面で囲まれた血管内腔容積、又は、血管の内腔面に垂直な複数断面で囲まれた血管壁容積やプラーク容積などである。また、幾何学的指標は、血管内腔断面積、直径、あるいは、半径であってもよい。
【０１２８】
本実施形態では、一例として、第１情報は、潜在変数と、血液流量指標と、を対応づけた情報である場合を説明する。また、本実施形態では、一例として、血液流量指標に、圧力を用いる場合を説明する。
【０１２９】
図８は、第１情報及び第２情報（詳細後述）の一例を示す図である。
【０１３０】
図８（Ａ）は、第１情報の一例を示す図である。図８（Ａ）に示す例では、第１情報は、潜在変数としての断面形状パラメータと、潜在変数としての材料変形パラメータと、血液流量指標としての圧力と、を対応づけた情報である。なお、材料変形パラメータは、図８（Ａ）中、傾きαによって示される。すなわち、図８（Ａ）に示す例では、記憶部６５Ａは、値の異なる複数の材料変形パラメータ（図８（Ａ）中、傾きα）の各々に対応する、断面形状パラメータと圧力との関係、を示す第１情報を予め記憶する。
【０１３１】
第２情報は、圧力差と、流量と、を対応づけた情報である。図８（Ｂ）は、第２情報の一例を示す図である。圧力差は、狭窄部分の前後の圧力の差を示す。本実施形態では、一例として、圧力差は、冠動脈入口（大動脈）と冠動脈出口との圧力差を示す場合を説明する。
【０１３２】
第１情報及び第２情報は、被検体の時系列のＣＴ画像から算出し、記憶部６５Ａに記憶すればよい。
【０１３３】
図７に戻り、第１同定部６６Ａは、モンテカルロシミュレーションにより、同定対象領域の第２機能指標を同定する。
【０１３４】
具体的には、第１同定部６６Ａは、前記予測値と前記観測値との誤差に関するデータ分布を設定し、前記事前分布について、前記血管の機能指標によって示される確率分布と、前記データ分布と、に統計的同定処理を実行することによって、前記事後分布を同定する。そして、第１同定部６６Ａは、前記事後分布が同定終了条件を満たすまで、前記事前分布の再設定を行うと共に、前記統計的同定処理を行う。
【０１３５】
また、第１同定部６６Ａが、前記第１情報における、前記事前分布によって示される前記潜在変数に対応する前記血液流量指標及び前記血管形態指標の少なくとも一方を、前記予測値として算出する。なお、この場合には、取得部６９が、前記潜在変数と、血液流量指標及び血管形態指標の少なくとも一方と、を対応づけた第１情報をさらに取得する。
【０１３６】
また、第１同定部６６Ａは、前記画像から、前記血管領域における解析対象領域の時系列の血管形態指標と時系列の血管断面形状変動指標を算出する。また、第１同定部６６Ａは、前記画像と、前記時系列の血管形態指標と、前記時系列の血管断面形状変動指標と、に基づいて、前記解析対象領域に関する力学モデルを暫定的に構築する。また、第１同定部６６Ａは、前記力学モデルを解析し、前記予測値を算出する。
【０１３７】
また、第１同定部６６Ａは、前記事後分布の同定値を割当てた力学モデルを構築し、該力学モデルに血管応力解析又は血液流体解析を施すことによって、前記被検体の血管の機能指標を同定する。
【０１３８】
第１同定部６６Ａは、第２設定部６２と、第２同定部６３と、第２算出部６４と、第３同定部６１と、第４同定部７０と、第３算出部５３と、構築部５５と、制御部７１と、を含む。
【０１３９】
第２設定部６２は、同定対象領域の、無応力状態の形状及び物性値の少なくとも一方に関する潜在変数の事前分布を設定する。事前分布は、潜在変数の取り得る値の確率分布を示す。
【０１４０】
ここで、ＣＴ画像から直接的に実際の血管を示す潜在変数を求めることは出来ない。このため、まず、画像処理装置２７Ａでは、潜在変数の暫定的な値を事前分布として定める。例えば、第２設定部６２は、潜在変数の事前分布として、材料変形パラメータと、断面形状パラメータと、の事前分布を設定する。
【０１４１】
なお、本実施形態では、第２設定部６２は、同定対象領域の潜在変数の事前分布として、冠動脈出口の無応力状態の潜在変数の事前分布と、冠動脈入口（すなわち、大動脈）の無応力状態の潜在変数の事前分布と、を設定する。冠動脈出口と冠動脈入口の各々に設定する事前分布は、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【０１４２】
第２同定部６３は、第２設定部６２で設定された事前分布に基づいて、同定対象領域の血液流量指標及び血管形態指標の少なくとも一方の予測値を算出する。
【０１４３】
第２同定部６３は、例えば、第１情報（図８（Ａ）参照）を用いて、予測値を算出する。また、第２同定部６３は、構築部５５で構築された力学モデルを用いて、予測値を算出してもよい。
【０１４４】
まず、第２同定部６３が、第１情報を用いて予測値を算出する場合を説明する。
【０１４５】
第２同定部６３は、第１情報における、第２設定部６２で設定した潜在変数の事前分布に対応する、血液流量指標及び血管形態指標の少なくとも一方を、予測値として算出する。第１情報は、時系列のＣＴ画像から予め作成し、記憶部６５Ａに記憶すればよい。
【０１４６】
図８（Ａ）に示す第１情報が記憶部６５Ａに記憶されているとする。また、第２設定部６２が、潜在変数の事前分布として、断面形状パラメータと、材料変形パラメータと、の事前分布を設定したとする。この場合、まず、第２同定部６３は、設定した材料変形パラメータ（図８（Ａ）中、傾きα参照）と、設定した断面形状パラメータと、に対応する圧力を、血液流量指標として読取る。
【０１４７】
詳細には、第２同定部６３は、冠動脈出口の無応力状態の潜在変数の事前分布に対応する圧力を、第１情報から読取る。また、第２同定部６３は、冠動脈入口（すなわち、大動脈出口）の無応力状態の潜在変数の事前分布に対応する圧力を、第１情報から読取る。次に、第２同定部６３は、これらの圧力差を、算出する。そして、第２同定部６３は、算出した圧力差に対応する流量を、第２情報から読取る（図８（Ｂ）参照））。これらの処理により、第２同定部６３は、例えば、血液の流量を、血液流量指標の予測値として算出する。
【０１４８】
なお、第２同定部６３は、冠動脈出口の無応力状態の潜在変数の事前分布に対応する圧力と、冠動脈入口の無応力状態の潜在変数の事前分布に対応する圧力と、の圧力差又は圧力比を、圧力指標の予測値として算出してもよい。
【０１４９】
次に、第２同定部６３が、構築部５５で構築された力学モデルを用いて、予測値を同定する場合を説明する。
【０１５０】
まず、構築部５５による力学モデルの構築処理を説明する。
【０１５１】
構築部５５は、第３算出部５３が算出した、形状履歴（時系列の血管形態指標）と、強制変位履歴（時系列の血管断面形状変動指標）と、時系列のＣＴ画像と、に基づいて、解析対象領域に関する力学モデルを暫定的に構築する。
【０１５２】
構築部５５の説明に先立ち、第３算出部５３について説明する。第３算出部５３は、時系列のＣＴ画像から、時系列の血管形態指標と、時系列の血管断面形状変動指標と、を算出する。具体的には、第３算出部５３は、時系列のＣＴ画像に画像処理を施して、同定対象領域としての、冠動脈入口（例えば、大動脈）と、同定対象領域としての冠動脈出口と、の各々の時系列の血管形態指標と、時系列の血管断面形状変動指標と、を算出する。
【０１５３】
詳細には、第３算出部５３は、画像解析処理と、追尾処理と、を実行する。第３算出部５３は、時系列のＣＴ画像に画像解析処理を施すことにより、時系列の血管形態指標を算出する。また、第３算出部５３は、時系列のＣＴ画像に追尾処理を施すことにより、時系列の血管断面形状変動指標を算出する。
【０１５４】
より詳細には、第３算出部５３は、画像解析処理において、時系列の各ＣＴ画像から血管領域を抽出し、血管の内腔に関する画素領域（以下、血管内腔領域と呼ぶ）と血管壁に関する画素領域（以下、血管壁領域と呼ぶ）とを特定する。そして、第３算出部５３は、血管形態指標として、血管の芯線に垂直な断面、又は血管内腔面に垂直な面が、血管内腔、血管壁、プラーク領域に交わる領域上の複数の画素の３次元座標を特定する。
【０１５５】
なお、上述したように、血管形態指標は、３次元座標だけでなく、芯線に垂直な断面における一定角度ごとの血管内腔の半径や直径及び０°の方向ベクトル、又は断面における全角度に対する平均面積や平均半径、又は、芯線方向に垂直な複数の断面で囲まれた血管内腔容積、又は内腔面に垂直な複数断面で囲まれた血管壁容積やプラーク容積等の幾何学的指標でも良い。
【０１５６】
本実施形態では、第３算出部５３は、一例として、同定対象領域としての冠動脈入口としての大動脈の血管形態指標と、冠動脈出口の血管形態指標と、を算出する。大動脈の血管形態指標には、例えば、冠動脈起始部より少し上（数ｃｍ程度）の複数断面の断面積があげられる。冠動脈出口の血管形態指標には、例えば、血管拡張時から収縮時の冠動脈について、芯線方向に沿って一定間隔で区切った血管内腔断面積が挙げられる。なお、断面積に代えて、無応力状態の直径や、無応力状態の半径を用いてもよい。
【０１５７】
また、第３算出部５３は、次の追尾処理を行う。第３算出部５３は、ユーザからの入力部２９を介した指示又は画像処理により、血管領域や血液や造影剤やプロトンにおける特徴点や特徴形状、代表点、画素等の複数の追跡点を設定する。例えば、第３算出部５３は、血管分岐部や表面の特徴形状等の追跡点集合を設定する。そして、第３算出部５３は、各時刻（各心位相）における追尾処理により得られた追跡点集合の変位データから、力学モデルの血管壁表面又は血管壁内部又は血管内腔における節点の変位の時間的変化を補間処理等により算出し、強制変位として与える。
【０１５８】
強制変位とは、心臓の拍動による全体的な動き、局所的な伸縮、ねじり、せん断変形による強制的な変位を示す。
【０１５９】
また、例えば、第３算出部５３は、力学モデルに血管芯線上の節点を定義する。第３算出部５３は、力学モデルの血管壁表面又は血管壁内部又は血管内腔における節点の変位の時間的変化から、血管の芯線方向に関する伸縮やねじりや曲げに関する変形を抽出し、血管芯線と芯線に垂直な断面における節点の強制変位としても良い。このように、血管断面形状変動指標としては、力学モデルにおける各時刻の節点の強制変位データ（強制変位履歴）を特定する。
【０１６０】
なお、本実施形態において、特に言及しない場合、力学モデルのタイプについては特に限定しないものとする。初期的な力学モデルは、潜在変数の確立分布や変数範囲から得られる潜在変数のパラメータに関するサンプリング集合（各パラメータの組み合わせの集合）が割り当てられた力学モデルを意味するものとする。
【０１６１】
そして、構築部５５は、まず、時系列のＣＴ画像と形状履歴とに基づいて、形状モデルを構築する。形状モデルは、各時刻における血管領域の幾何学的構造を模式的に表現したものである。形状モデルは、例えば複数の離散化領域に区分されている。各離散化領域の頂点は、節点と呼ばれる。
【０１６２】
構築部５５は、時刻毎のＣＴ画像に含まれる血管領域と、第３算出部５３で算出した時系列の血管形態指標と、に基づいて、時刻毎の形状モデルを構築しても良いし、特定の時相のＣＴ画像に含まれる血管領域と、第３算出部５３で算出した血管形態指標と、に基づいて、時刻毎の形状モデルを構築しても良い。また、例えば、初期の負荷状態として、解析対象領域に対応する血管に残留応力が存在しないと仮定する場合、無応力状態の時相として、解析対象領域に対応する血管が最も収縮した時相を無応力状態であると仮定する。
【０１６３】
形状モデルを構築すると、構築部５５は、潜在変数の事前分布や変数範囲から得られるサンプリング値を力学モデルに設定する。サンプリング値とは、例えば、マルコフ連鎖モンテカルロ法等による、各潜在変数のパラメータの組み合わせの集合から、サンプリングした値である。潜在変数には、上述したように、材料変形パラメータ、断面形状パラメータ、など、複数の種類がある。このため、各潜在変数のパラメータの組み合わせとは、各種類の潜在変数の値（パラメータ）の組み合わせを意味する。
【０１６４】
形状モデルを構築すると、構築部５５は、第３算出部５３が算出した時系列の血管断面形状変動指標、すなわち、強制変位履歴を形状モデルに割り当てる。
【０１６５】
すなわち、構築部５５は、形状モデルに、潜在変数の事前分布、及び、強制変位履歴を割り当てることで、暫定の力学モデルを生成する。
【０１６６】
なお、上述したように、第２同定部６３は、構築部５５で構築された力学モデルを用いて、予測値を算出してもよい。
【０１６７】
この場合、第２同定部６３は、第２設定部６２で設定された事前分布（潜在変数）と、強制変位履歴と、を形状モデルに割当てることで生成された、暫定の力学モデルに逆解析を施すことで、予測値を同定する。
【０１６８】
例えば、第２同定部６３は、血管応力解析部５７及び血液流体解析部５９を含む。
【０１６９】
血管応力解析部５７は、暫定の力学モデルに血管応力解析を施して、時系列の血管形態指標の予測値を算出する。血管形態指標は、既述の血管形態指標の何れであっても良いが、例えば血管芯線方向に関する内腔領域の断面形状指標や血管壁の断面形状指標が用いられると良い。
【０１７０】
具体的には、内腔領域の断面形状指標は、内腔領域の注目画素の座標値、内腔領域の幾何学的構造パラメータ（内腔領域の半径、内腔領域の直径等）の少なくとも一つである。また、血管壁領域の断面形状指標は、具体的には、血管壁領域の注目画素の座標値、血管壁領域の幾何学的構造パラメータ（血管壁領域の半径、壁領域の直径等）の少なくとも一つである。この場合、予測値は、暫定の力学モデルに血管応力解析を施して算出された血管形態指標の算出値を意味する。
【０１７１】
血液流体解析部５９は、暫定的に構築された力学モデルに血液流体解析を施して、時系列の血液流量指標の予測値を算出する。血液流量指標は、血流量又は流速、又はその空間的・時間的な平均値の少なくとも一つである。この場合、予測値は、暫定の力学モデルに血液流体解析を施して算出された血液流量指標の算出値を意味する。
【０１７２】
このように、第２同定部６３は、第１情報、又は、力学モデルを用いて、同定対象領域の血液流量指標及び血管形態指標の少なくとも一方の予測値を同定する。
【０１７３】
第２算出部６４は、時系列のＣＴ画像から、血液流量指標及び血管形態指標の少なくとも一方の観測値を算出する。
【０１７４】
本実施形態では、第２算出部６４は、例えば、時系列のＣＴ画像から形状モデルを構築し、構築した形状モデルを解析することで、血液流量指標及び血管形態指標の少なくとも一方の観測値を算出する。形状モデルの構築は、上記と同様である。本実施形態では、第２算出部６４は、血液流量指標及び血管形態指標の少なくとも一方の観測値として、例えば、冠動脈への血液の流入流量の総量を算出する。流入流量の総量は、複数の冠動脈の各々に流入する血液の総量を意味する。
【０１７５】
第３同定部６１は、予測値が観測値に整合するように、予測値と、観測値と、相関情報における第１算出部６７で算出した第２物理指標に対応する第１機能指標と、に基づいて、潜在変数の事後分布を同定する。
【０１７６】
例えば、観測値が「複数の冠動脈への血液の流入流量の総量」Ａ２であったとする。また、冠動脈出口の無応力状態の潜在変数の事前分布に対応する圧力と、冠動脈入口（すなわち、大動脈出口）の無応力状態の潜在変数の事前分布に対応する圧力と、の圧力差に対応する流量Ａ１が、血液流量指標の予測値として算出されたとする。
【０１７７】
この場合、まず、第３同定部６１は、１又は複数の冠動脈の各々について、各冠動脈の各々の予測値としての流量Ａ１の合計と、観測値としての「複数の冠動脈への血液の流入流量の総量」Ａ２と、の誤差に関するデータ分布を設定する。この場合、例えば、データ分布は、流量指標などで示される。流量指標は、流量や、冠動脈入口と冠動脈出口との流量比などである。すなわち、データ分布は、予測値と観測値との誤差に関する多変量正規分布関数を示す。
【０１７８】
例えば、第３同定部６１は、１又は複数の冠動脈の各々について、各冠動脈の各々の予測値としての流量Ａ１の合計と、観測値としての「複数の冠動脈への血液の流入流量の総量」Ａ２と、が一致するように、各予測値としての流量Ａ１を補正した補正後の流量Ａ３を算出する。そして、第３同定部６１は、１又は複数の冠動脈の各々の、補正前の予測値としての流量Ａ１と、補正後の流量Ａ３と、の誤差に関する正規分布関数値を算出し、それらの積をデータ分布として設定する。データ分布は、時刻毎に個別に設定されても良いし、複数時刻まとめて設定されても良い。
【０１７９】
次に、第３同定部６１は、第１算出部６７が時系列のＣＴ画像から算出した第２物理指標と同じ第１物理指標に対応する第１機能指標を、相関情報から読取る。例えば、第２物理指標として、冠動脈入口の血管断面形状変動指標が算出されたとする。この場合、第３同定部６１は、算出された血管断面形状変動指標に対応する圧力指標を、第１機能指標として、相関情報（例えば、図４（Ａ）に示す第１相関情報）から読み取る。なお、この場合、第３同定部６１は、読取った圧力指標に対応する流量を、第２情報（図８（Ｂ）参照）から読取ることで、流量指標を第１機能指標として読み取ってもよい。
【０１８０】
次に、第３同定部６１は、第２設定部６２で設定した潜在変数の事前分布について、上記第１機能指標によって示される確率分布と、上記データ分布と、に統計的同定処理を実行することによって、潜在変数の事後分布の同定値を同定する。統計的同定処理は、例えば、階層ベイズモデルやマルコフ連鎖モデルである。
【０１８１】
ここで、制御部７１は、第３同定部６１で同定された事前分布が同定終了条件を満たすまで、事前分布の再設定を行うように第２設定部６２を制御すると共に、統計的同定処理を行うように第３同定部６１を制御する。
【０１８２】
このため、第３同定部６１は、第２設定部６２で設定した潜在変数の事前分布について、上記第１機能指標によって示される確率分布（第１機能指標に応じた潜在変数の取りうる想定範囲内）に限定して、同定終了条件を満たすまで、第２設定部６２で設定する潜在変数の事前分布の値を変更させながら、モンテカルロシミュレーションを実行することにより、潜在変数の事後分布を同定する。例えば、第３同定部６１は、第１機能指標によって示される確率分布として、第１機能指標から、圧力指標や流量指標の確率分布を算出する。
【０１８３】
そして、第３同定部６１は、同定終了条件を満たした時の、潜在変数の事後分布について、事後分布の最頻値や平均値等の統計値から潜在変数の同定値を同定する。例えば、第３同定部６１は、潜在変数の事後分布として、血管内腔の圧力値に関する事後分布を同定し、この事後分布から血管内腔の圧力値を同定する。
【０１８４】
例えば、第３同定部６１は、第１統計的同定処理部６１−１と、第２統計的同定処理部６１−２と、を含む構成であってもよい。
【０１８５】
この場合、第１統計的同定処理部６１−１は、血管形態指標の予測値と観測値とに基づくデータ分布を設定する。次に、第１統計的同定処理部６１−１は、第１算出部６７が時系列のＣＴ画像から算出した第２物理指標に対応する第１機能指標を、相関情報から読取る。例えば、第２物理指標として、冠動脈（入口）の血管断面形状変動指標が算出された場合、第３同定部６１は、算出された血管断面形状変動指標に対応する圧力指標を、第１機能指標として、相関情報（例えば、図４（Ａ）に示す第１相関情報）から読取る。
【０１８６】
次に、第１統計的同定処理部６１−１は、第２設定部６２で設定した潜在変数の事前分布と、上記第１機能指標と、上記データ分布と、に基づいて、モンテカルロシミュレーションや統計的同定処理を施すことにより、潜在変数の事後分布の同定値を同定する。
【０１８７】
第２統計的同定処理部６１−２による処理は、データ分布の算出に用いる指標が異なるだけで第１統計的同定処理部６１−１による処理と同様である。
【０１８８】
すなわち、第２統計的同定処理部６１−２は、血液流量指標の予測値と観測値とに基づくデータ分布を設定する。
【０１８９】
次に、第２統計的同定処理部６１−２は、第１算出部６７が時系列のＣＴ画像から算出した第２物理指標に対応する第１機能指標を、相関情報から読取る。例えば、第２物理指標として、血流抵抗指標が算出された場合、第３同定部６１は、算出された血流抵抗指標に対応する流量指標を、第１機能指標として、相関情報（例えば、図４（Ｂ）に示す第２相関情報）から読取る。
【０１９０】
次に、第２統計的同定処理部６１−２は、第２設定部６２で設定した潜在変数の事前分布と、上記第１機能指標と、上記データ分布と、に基づいて、モンテカルロシミュレーションや統計的同定処理を施すことにより、潜在変数の事後分布の同定値を同定する。
【０１９１】
なお、血液流量指標の観測値は、例えば、大動脈に送り出される血流量変化であると仮定し、血管形態指標の観測値を、時系列のＣＴ画像から画像処理により計測される左心室の容積変化値（ＣＦＡ）として用いることができる。造影剤の冠動脈内注入後の造影剤の画像追尾により特徴点の移動量の時間的変化を算出することにより、流速や流量を算出してもよい。また、造影剤の血管芯線方向又は時間的な特定領域の濃度変化量を取得し、その濃度変化を各領域の芯線方向距離間隔で除した値や、濃度変化の時間的変化率から、流速や流量を算出してもよい。ＭＲＩの場合はプロトンの画像追尾を用い、超音波エコーの場合には、コントラストエコー図法等により流量を算出する。
【０１９２】
また、解析対象領域の各画素の座標値が確定値であることを前提としない場合、すなわち、解析対象領域の幾何学的構造に不確定性があると仮定する場合、潜在変数に幾何学的構造を含めても良い。
【０１９３】
なお、第１統計的同定処理部６１−１による統計的同定処理と第２統計的同定処理部６１−２による統計的同定処理との両方が行われなくても良い。すなわち、第１統計的同定処理部６１−１による統計的同定処理と第２統計的同定処理部６１−２による統計的同定処理との何れか一方が行われても良い。
【０１９４】
第４同定部７０は、第３同定部６１で同定された潜在変数の事後分布の同定値から、同定対象領域の第２機能指標を同定する。
【０１９５】
第４同定部７０は、潜在変数の事後分布の同定値が、機能指標を示す値である場合、該同定値を、第２機能指標として同定する。例えば、潜在変数の事後分布の同定値が圧力比である場合、この圧力比を、第２機能指標として同定する。
【０１９６】
また、第４同定部７０は、力学モデルを用いて、同定対象領域の第２機能指標を同定してもよい。この場合、第４同定部７０は、形状モデルに、同定された潜在変数の事後分布の同定値を割当てることで、力学モデルを構築する。形状モデルや力学モデルの構築方法は、構築部５５と同様である。なお、第４同定部７０は、同定された潜在変数の事後分布の同定値を含む構築指示を、構築部５５に送信してもよい。この場合、構築部５５は、構築指示を受け付けると、該構築指示に含まれる事後分布の同定値を形状モデルに割当てることで、力学モデルを構築し、第４同定部７０へ送信すればよい。
【０１９７】
そして、第４同定部７０は、構築した力学モデルに、血管応力解析又は血液流体解析を施すことにより、同定対象領域の第２機能指標を同定する。
【０１９８】
表示制御部６８は、記憶部６５Ａに格納されている相関情報を示す第１画像と、第１同定部６６Ａで同定した第２機能指標を示す第２画像と、の合成画像を生成する。そして、表示制御部６８は、生成した合成画像を、表示部３１に表示する。
【０１９９】
例えば、表示制御部６８は、図４及び５に示したように、縦軸を物理指標（血管断面形状変動指標、血流抵抗指標）とし、横軸を機能指標（圧力指標、流量指標）とし、さらに、両指標の相関関係を示す曲線を描出した画像を第１画像とする。そして、例えば、表示制御部６８は、第１画像上に、同定された第２機能指標を示す第２画像を合成した合成画像を生成し、表示部３１に表示する。例えば、表示制御部６８は、第１画像に描出された横軸上における、同定された第２機能指標の値に対応する位置に点状のグラフィックを配置した画像を第２画像とする。なお、表示制御部６８は、第１算出部６７が算出した第２物理指標を示す第３画像を、第１画像にさらに合成してもよい。例えば、表示制御部６８は、第１画像に描出された縦軸上における、算出された第２物理指標の値に対応する位置に点状のグラフィックを配置した画像を第３画像とする。このとき、第２画像のグラフィックと第３画像のグラフィックとは、ユーザが差異を識別可能な程度に異なる色で表示されるのが好ましい。なお、第２画像及び第３の画像に含まれるグラフィックの形状は点に限らず、四角形や三角形、菱形などであってもよい。
【０２００】
ユーザは、合成画像を視認することで、被検体の血管の機能指標（第２機能指標）を容易に把握することができる。
【０２０１】
なお、表示制御部６８は、第１同定部６６Ａで同定した第２機能指標を形状モデルに割当てた力学モデルを構築し、該力学モデルの画像を表示部３１に表示してもよい。力学モデルの構築は、構築部５５と同様に行えばよい。
【０２０２】
次に、本実施形態の医用画像診断装置における血管解析処理の詳細について説明する。
【０２０３】
本実施形態では、第１同定部６６Ａは、力学モデル又は第１情報などを用いて、狭窄領域を同定する。
【０２０４】
図９は、画像処理装置２７Ａが実行する血管解析処理の流れを示すフローチャートである。なお、図９には、第１同定部６６Ａが、力学モデル又は第１情報などを用いて、狭窄領域を同定する場合の手順を示した。
【０２０５】
まず、取得部６９が、時系列のＣＴ画像を取得する（ステップＳ１）。
【０２０６】
次に、第１設定部５１が、ステップＳ１で取得した時系列のＣＴ画像に同定対象領域を設定する（ステップＳ２）。
【０２０７】
次に、第３算出部５３が、ステップＳ１で取得した時系列のＣＴ画像から、時系列の血管形態指標と、時系列の血管断面形状変動指標と、を算出する（ステップＳ３）。
【０２０８】
次に、第１算出部６７が、ステップＳ１で取得した時系列のＣＴ画像から、ステップＳ２で設定された同定対象領域の第２物理指標を算出する（ステップＳ４）。
【０２０９】
次に、第２設定部６２が、同定対象領域の、無応力状態の形状及び物性値の少なくとも一方に関する潜在変数の事前分布を設定する（ステップＳ５）。
【０２１０】
次に、第２同定部６３が、同定対象領域の血液流量指標及び血管形態指標の少なくとも一方の予測値を、力学モデルを用いて算出するか否かを判断する（ステップＳ６）。
【０２１１】
例えば、予め、予測値の算出に、力学モデルを使用するか否かを示す第１判断情報を記憶部６５Ａに記憶する。この第１判断情報は、ユーザによる入力部２９の操作指示などによって、適宜変更可能である。
【０２１２】
例えば、ユーザが入力部２９を介して、予測値算出について、速度優先か否かを示す情報を入力する。すると、第２同定部６３は、受け付けた該情報が速度優先を示す場合、第１情報を用いた予測値の算出を示す第１判断情報を予め記憶部６５Ａに記憶する。また、第２同定部６３は、受け付けた該情報が速度優先ではない事を示す場合、力学モデルを用いた予測値の算出を示す第１判断情報を予め記憶部６５Ａに記憶する。そして、第２同定部６３は、ステップＳ６の実行時に、この第１判断情報を判別することで、ステップＳ６の判断を行えばよい。
【０２１３】
第２同定部６３が、力学モデルを使用すると判断すると（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、第２同定部６３は、力学モデルを用いて、ステップＳ５で設定された事前分布に基づいて、同定対象領域の血液流量指標及び血管形態指標の少なくとも一方の予測値を算出する（ステップＳ７）。そして、ステップＳ９へ進む。
【０２１４】
一方、第２同定部６３が、力学モデルを使用しないと判断すると（ステップＳ６：Ｎｏ）、第２同定部６３は、第１情報を用いて、ステップＳ５で設定された事前分布に基づいて、同定対象領域の血液流量指標及び血管形態指標の少なくとも一方の予測値を算出する（ステップＳ８）。そして、ステップＳ９へ進む。
【０２１５】
次に、第２算出部６４が、ステップＳ１で取得した時系列のＣＴ画像から、血液流量指標及び血管形態指標の少なくとも一方の観測値を算出する（ステップＳ９）。
【０２１６】
なお、画像処理装置２７Ａでは、ステップＳ１〜ステップＳ９の処理を、複数の冠動脈の各々について並列に実行する。なお、ステップＳ１〜ステップＳ９の処理を、複数の冠動脈の各々について順次（すなわち、直列的に）実行してもよい。
【０２１７】
次に、第３同定部６１が、１又は複数の各冠動脈の各々の予測値と、観測値と、の誤差に関する多変量正規分布関数を示すデータ分布を設定する（ステップＳ１０）。
【０２１８】
次に、第３同定部６１は、ステップＳ４で算出した第２物理指標と同じ第１物理指標に対応する第１機能指標を、相関情報から読取る（ステップＳ１１）。
【０２１９】
次に、第３同定部６１は、第２設定部６２で設定した潜在変数の事前分布について、上記ステップＳ１１で読取った第１機能指標によって示される確率分布に限定して、同定終了条件を満たすまで、ステップＳ１２で否定判断し（ステップＳ１２：Ｎｏ）、ステップＳ５で設定する潜在変数の事前分布の値を変更させながら、ステップＳ５〜ステップＳ１２の処理を繰り返す、モンテカルロシミュレーションを実行する。
【０２２０】
同定終了条件を満たしたか否かの判断は、予測値と観測値との誤差が予め定めた閾値以下であるか否かを判別することで行う。また、同定終了条件を満たしたか否かの判断は、上記想定範囲内の値の全てについて、モンテカルロシュミレーションを行ったか否かを判別することで行ってもよい。
【０２２１】
ステップＳ１２で肯定判断すると（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、第３同定部６１は、ステップＳ１２で肯定判断したときに同定した潜在変数の事後分布を、最終的な事後分布として同定する（ステップＳ１３）。そして、第３同定部６１は、該事後分布の最頻値や平均値等の統計値から潜在変数の同定値を同定する。
【０２２２】
次に、第４同定部７０が、力学モデルを使用して第２機能指標を同定するか否かを判断する（ステップＳ１４）。
【０２２３】
例えば、予め、第２機能指標の算出に、力学モデルを使用するか否かを示す第２判断情報を記憶部６５Ａに記憶する。この第２判断情報は、ユーザによる入力部２９の操作指示などによって、適宜変更可能である。
【０２２４】
例えば、ユーザが入力部２９を介して、第２機能指標の同定について、速度優先か否かを示す情報を入力する。すると、第４同定部７０は、受け付けた該情報が速度優先を示す場合、事後分布の同定値をそのまま第２機能指標として用いることを示す第２判断情報を予め記憶部６５Ａに記憶する。また、第４同定部７０は、受け付けた該情報が速度優先ではない事を示す場合、力学モデルを用いた第２機能指標の同定を示す第２判断情報を予め記憶部６５Ａに記憶する。
【０２２５】
第４同定部７０が、力学モデルを使用すると判断すると（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、第４同定部７０は、ステップＳ１３で同定された潜在変数の事後分布の同定値を形状モデルに割当てた力学モデルを解析することで、同定対象領域の第２機能指標を同定する（ステップＳ１５）。そして、ステップＳ１７へ進む。
【０２２６】
一方、第４同定部７０が、力学モデルを使用しないと判断すると（ステップＳ１４：Ｎｏ）、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６では、第４同定部７０は、ステップＳ１３で同定された潜在変数の事後分布の同定値を、第２機能指標として同定する（ステップＳ１６）。そして、ステップＳ１７へ進む。
【０２２７】
次に、表示制御部６８が、記憶部６５Ａに格納されている相関情報を示す第１画像と、ステップＳ１５又はＳ１６で同定した第２機能指標を示す第２画像と、の合成画像を生成する（ステップＳ１７）。そして、表示制御部６８は、生成した合成画像を、表示部３１に表示する（ステップＳ１８）。
【０２２８】
次に、表示制御部６８は、ステップＳ１５、又はステップＳ１６で同定した第２機能指標を形状モデルに割当てた力学モデルを構築する（ステップＳ１９）。次に、表示制御部６８は、ステップＳ１９で構築した力学モデルの画像を、表示部３１に表示する（ステップＳ２０）。そして、本ルーチンを終了する。
【０２２９】
なお、上記ステップＳ１７及びステップＳ１８と、ステップＳ１９及びステップＳ２０と、の少なくとも一方の表示処理を実行しない形態であってもよい。
【０２３０】
なお、画像処理装置２７Ａは、第１同定部６６Ａで同定した第２機能指標、及び該第２機能指標を形状モデルに割当てることで構築した力学モデルの少なくとも一方を、記憶部６５Ａに記憶することが好ましい。また、この第２機能指標及びこの力学モデルを、検索の容易性等のため、患者情報や検査情報等に関連付けて記憶することが好ましい。なお、該力学モデルは、該力学モデルから得られる数値をデータベースやテーブルのデータ形式で記憶部６５Ａに記憶してもよい。
【０２３１】
また、上記図９に示す血管解析処理において、力学モデルを複数回構築する場合、同じ方法で構築した力学モデルを用いても良いし、異なる方法で構築した力学モデルを用いても良い。異なる方法で構築した力学モデルを用いる場合、例えば、まず、簡易的力学モデルを利用して潜在変数を暫定的に同定し、次に、連続体力学モデルを利用して潜在変数を正確に同定しても良い。このように統計的同定処理を異なる手法で２段階に分けて行うことにより、潜在変数のパラメータを短時間で収束させることができる。簡易的力学モデルを利用する方法としては、内圧及び外圧を厚肉円筒の材料力学の式と、ハーゲン・ポアズイユ流れ及び修正ベルヌーイの式とを用いる方法が挙げられる。連続体力学モデルを利用する方法としては、ＦＥＭ構造流体解析が挙げられる。簡易的力学モデルを利用する同定法と連続体力学モデルを利用する同定法との詳細については後述する。
【０２３２】
本実施形態の画像処理装置２７Ａでは、相関情報に示される、ＣＴ画像から算出した物理指標（第２物理指標と同じ第１物理指標）に対応する第１機能指標を、制約条件として用いる。
【０２３３】
そして、第３同定部６１は、第１機能指標を利用して、超多自由度大規模問題に対してマルコフ確率場理論と階層ベイズモデルとに基づく統計的同定処理を実行する。第３同定部６１は、複数の確率分布（ここでは、上記データ分布、第１機能指標に応じた確率分布、及び、第２設定部６２で設定した事前分布）を統合しデータの欠損を補間することで潜在変数の事後分布を同定する。この処理のために、第３同定部６１は、マルコフ確率場理論を用いたモデルに基づく階層ベイズ法による推定を行う。解析対象とする構造の変形状態の実測結果から、同定した中間変数をもとに、ある潜在変数（例えば、負荷条件パラメータと境界条件パラメータ）における、圧力や流量分布が推定できるという仕組みである。
【０２３４】
冠動脈の構造流体解析における材料変形パラメータ、境界条件パラメータ、及び負荷条件パラメータの同定問題は、非線形逆解析と位置付けられ、解の一意性及び安定性が保証されない場合が多い。生体組織の材料特性や血圧の現実的に取り得る範囲は先験情報として想定できるため、これらについても制約条件の確率分布として設定してもよい。また、圧力や変位は空間的時間的に滑らかであることも想定できるためこの情報も制約条件の確率分布として設定してもよい。
【０２３５】
又は、血液の流れに逆流が生じていない事実を考慮できる場合は血管芯線方向の全体的な圧力分布の傾きは負（圧力降下が存在）であることも制約条件として用いて良い。負荷条件パラメータ（内圧分布等）、境界条件パラメータ、及び材料変形パラメータに対して、時系列のＣＴ画像に基づく血管断面形状変動指標の観測値と力学モデルに基づく血管断面形状変動指標の予測値との２乗誤差分布をデータ分布として設定できる。
【０２３６】
観測可能な平均流量に関する２乗誤差分布もデータ分布として追加してもよい。これらの事前分布とデータ分布とに基づいて、階層ベイズモデルとモンテカルロ法とを利用して事後分布を同定することができる。事後分布の発生確率や分散により、潜在変数のパラメータの同定値を得ることができる。発生確率が高く、分散が小さいほうが確信度合の高い同定値といえる。
【０２３７】
事後分布が多峰性分布となる場合でも、複数の同定値のうちの分散が小さい同定値を選択すれば良い。又は、複数の同定値が存在し得る場合、それぞれの同定条件で、構造流体解析を実施し、それぞれの可能性を認識して、同定値や解析結果を、診断や予防の指針情報として活用することができる。時系列のＣＴ画像にも誤差が含まれていることから、力学モデルの各節点に関する血管形態指標にも誤差が含まれる。このため、各血管形態指標を、例えば、時系列のＣＴ画像から計測された血管形態指標の予測値を平均値とした正規分布の確率変数として扱い、位置の空間的順序を保つという制約を含めた上で、制約条件を設定してもよい。
【０２３８】
また、事後分布の同定値の同定において、一意性がなく、複数の候補が考えられる場合がある。この場合、時系列のＣＴ画像から計測された血管形態指標の不確定性に従う乱数のサンプリング点に対する、潜在変数の同定値のサンプル集合の変動幅をチェックすることで、各同定値の候補のロバスト性（安定性）を判定する。各同定値の候補のロバスト性に基づいて、最終的な同定値を決定しても良い。
【０２３９】
（力学モデル）
次に、力学モデルの詳細について説明する。構築部５５は、力学モデルの種類に応じて異なるタイプの力学モデルを構築することができる。連続体力学に基づくＦＥＭを用いる場合、構築部５５は、血管壁の応力解析用のための形状モデル（ＦＥＭモデル）と血液の流体解析用のための形状モデル（ＦＥＭモデル）との両方を構築する。
【０２４０】
材料力学に基づく簡易的な同定法を用いる場合、材料力学における内圧を受ける厚肉円筒の式から近似的に圧力と弾性率と変位との関係を求める。この場合、芯線方向に配列された複数の離散化領域の各々について厚肉円筒近似が形状モデルとして用いられる。具体的には、構築部５５は、芯線上に離散的に配列された節点を通る断面上の血管内腔形状と血管壁表面形状と断面中心とを特定する。
【０２４１】
次に、構築部５５は、血管内腔形状と血管壁表面形状とに基づいて、平均面積、内腔の平均半径、及び平均壁厚を算出する。そして構築部５５は、平均面積、内腔の平均半径、及び平均壁厚に基づいて、各離散化領域の血管領域に厚肉円筒近似を施して形状モデルを構築する。
【０２４２】
流体力学に基づく簡易的な同定法を用いる場合、血流の平均圧力と平均流量とを近似的に求めるため、流体力学における流量と圧力損失の関係式を用いる。
【０２４３】
上述のように、画像処理装置２７Ａは、この材料力学の式と流量と圧力損失の関係式とを利用して潜在変数を同定することができる。例えば、力学モデルとして、血管の変形を厚肉管の材料力学の式を用い、管径変化を内圧変化と弾性率とにより表現する場合について考える。
【０２４４】
無応力状態を初期形状（例えば、血管が最も収縮する状態）と仮定した場合、血管壁及びプラークの弾性率をある値に設定すると、血管内腔の平均半径等の血管断面形状変動指標の観測値の時間的変化量と内圧の変化量との関係式が得られる。血管断面形状変動指標の観測値は、時系列のＣＴ画像から計測される。この血管断面形状変動指標の観測値の時間的変化量に合致するように血管の内圧分布の時間的変化が決定される。この内圧分布の下に血液の流体解析を行うことで血液流量指標の予測値が計測される。この血液流量指標の予測値が観測値に一致しない場合、画像処理装置２７Ａは、最初に決めた血管壁又はプラークの弾性率を変更して、さらに同様の解析を行う。
【０２４５】
これを繰り返すことにより、画像処理装置２７Ａは、血管断面形状変動指標の観測値と血液流量指標の観測値とに整合する血管壁及びプラークの弾性率、内圧分布、流体解析の圧力境界条件等の潜在変数を決定することができる。この決定方法をより効率的かつ安定的に行うために、階層ベイズモデルとマルコフ連鎖モンテカルロ法とによる統計的同定手法を用いてもよい。
【０２４６】
以上説明したように、第２の実施形態に係る血管解析装置５０Ａの画像処理装置２７Ａは、記憶部６５Ａと、取得部６９と、第１設定部５１と、第１算出部６７と、第１同定部６６Ａと、を備える。記憶部６５Ａは、血管の狭窄に関する第１物理指標と、血管の第１機能指標と、の相関を示す相関情報を予め記憶する。取得部６９は、被検体の血管に関する時系列の画像を取得する。第１設定部５１は、画像に含まれる血管領域に、第２機能指標の同定対象領域を設定する。第１算出部６７は、医用画像から、同定対象領域の第２物理指標を算出する。第１同定部６６Ａは、相関情報と、算出した第２物理指標と、に基づいて、同定対象領域の第２機能指標を同定する。
【０２４７】
また、第１同定部６６Ａは、第２設定部６２と、第２同定部６３と、第２算出部６４と、第３同定部６１と、第４同定部７０と、構築部５５と、を有する。
【０２４８】
第２設定部６２は、同定対象領域の、無応力状態の形状及び物性値の少なくとも一方に関する潜在変数の事前分布を設定する。第２同定部６３は、事前分布に基づいて、同定対象領域の血液流量指標及び血管形態指標の少なくとも一方の予測値を算出する。第２算出部６４は、時系列の医用画像から、血液流量指標及び血管形態指標の少なくとも一方の観測値を算出する。第３同定部６１は、予測値が観測値に整合するように、予測値と、観測値と、相関情報における、算出した第２物理指標と同じ第１物理指標に対応する第１機能指標と、に基づいて、潜在変数の事後分布を同定する。第４同定部７０は、事後分布の同定値から、同定対象領域の第２機能指標を同定する。
【０２４９】
ここで、時系列のＣＴ画像から計測される血管形態指標及び血液流量指標のような観測変数は、不確定性を有している。このような不確定性が存在する状況下における潜在変数の統計的同定において、潜在変数として取り得る全ての値を想定して統計的同定処理を行うと、画像解析処理には膨大な時間を要することとなる。そこで、適切な制約条件の下に潜在変数の事後分布を同定する必要がある。
【０２５０】
本実施形態では、第３同定部６１が、予測値が観測値に整合するように、予測値と、観測値と、相関情報における、算出した第２物理指標と同じ第１物理指標に対応する第１機能指標と、に基づいて、潜在変数の事後分布を同定すると、第１機能指標によって示される確率分布を制約条件として用いた同定処理を行うことができる。
【０２５１】
このため、本実施形態の血管解析装置５０Ａは、血管の機能指標（第２機能指標）を、低侵襲で且つ高速に同定することができる。
【０２５２】
また、本実施形態では、画像処理装置２７Ａは、記憶部６５Ａと、取得部６９と、第１設定部５１と、第１算出部６７と、第１同定部６６Ａと、表示制御部６８と、を有する。
【０２５３】
記憶部６５Ａは、血管の狭窄に関する第１物理指標と、血管の第１機能指標と、の相関を示す相関情報を予め記憶する。取得部６９は、被検体の血管に関する時系列の画像を取得する。第１設定部５１は、画像に含まれる血管領域に、第２機能指標の同定対象領域を設定する。第１算出部６７は、医用画像から、同定対象領域の第２物理指標を算出する。第１同定部６６Ａは、相関情報と、算出した第２物理指標と、に基づいて、同定対象領域の第２機能指標を同定する。表示制御部６８は、相関情報を示す第１画像と、第２機能指標を示す第２画像と、の合成画像８０を表示部３１に表示する。
【０２５４】
このため、ユーザは、合成画像８０を視認することで、被検体の血管の機能指標（第２機能指標）を容易に把握することができる。
【０２５５】
なお、本実施形態では、第１同定部６６Ａは、構築部５５を備える構成である場合を説明したが、力学モデルの構築を行わない場合、構築部５５を備えない構成であってもよい。
【０２５６】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
【０２５７】
第３の実施形態に係る画像処理装置は、被検体の血管を含む時系列の画像の濃度変化量をさらに用いて、前記被検体の血管の機能指標を同定する。
【０２５８】
上記構成によれば、断面の変動量、血流抵抗の変動量等の血管変形データと、濃度変化量等の造影剤流量情報とを活用することで、血液の圧力、流量、ＦＦＲ、又は血管壁の圧力等の血管の機能指標を低侵襲で且つ高速に同定することができる。また、血管の機能指標を高精度に同定することができる。
【０２５９】
冠動脈の狭窄は、虚血性心疾患に至る重大な病変である。上述したＦＦＲは、狭窄近位部冠動脈内圧に対する狭窄遠位部冠動脈内圧の比率に略一致する。また、冠動脈の狭窄解析が心臓ＣＴで可能であれば、カテーテル手術によるＦＦＲの測定に比べて、侵襲を低減し、患者の負担を低減して、医療コストを節約することができる。つまり、ＣＴ画像に基づいて狭窄前後の圧力差などを構造流体解析により計測できれば、狭窄が及ぼす影響の定量化が期待できる。
【０２６０】
冠循環の動態評価として臨床的には、超高速ＣＴ、シネアンギオグラム、超音波法、ＳＰＥＣＴ（シングルフォトンエミッショントモグラフィ）やＰＥＴ（ポジトロンエミッショントモグラフィ）を含む核医学イメージング、ＭＲＩ（核磁気共鳴画像法）などが開発導入され、診断や治療法の評価に役立っている。
【０２６１】
しかしながら、冠微小血管を医用画像診断装置で正確に捉えることは困難である。また、血管形状が鮮明であっても医用画像にノイズが含まれる場合や、生体組織の境界の閾値設定に曖昧性が存在する場合も多い。このように、医用画像診断装置から得られる血管形状は不確定性を有していた。
【０２６２】
臨床応用でＣＴ画像を活用する場合、冠微小血管より上流の大動脈起始部から冠動脈の太い領域のみを対象として解析が行われる場合も多い。冠動脈の血流が冠微小血管の緊張性（トーヌス）にも大きく影響をうけるため、太い領域の冠動脈の出口における流量、圧力又はこれらの変化率といった流体解析の境界条件を適切に設定することが課題となる。
【０２６３】
また、冠動脈の血流は、心臓の拍動による機械的因子（拍動による全体的な動き、局所的な伸縮、ねじり、せん断変形による強制変位又は外力）を受ける。流体解析のみでは、心臓の拍動等の機械的因子の影響を考慮できないため、血流の流量分布や内圧分布を正確に計測することができない。
【０２６４】
一方、画像で捉えられる心臓及び血管系を対象とし、機械的因子の影響を考慮した構造−流体連成解析も実施されている。しかし、構造−流体連成解析を行う場合でも、血液（造影剤を含む）の流体解析における血管の入口や出口の境界条件や血管やプラークの材料モデルを正しく設定することが困難な場合も多い。
【０２６５】
また、画像に描出されない微小血管が存在する場合には、微小血管が血流に与える影響を考慮できない場合もある。そのため、構造−流体連成解析の解析結果は、実際の血流や血管変形を再現できていない恐れがある。また、境界条件、負荷条件及び材料モデルが適切でない場合や、血管が大きな動きを伴う場合、収束性や解析安定性に問題がある場合もある。
【０２６６】
このように、従来の血管の構造流体解析は、多大な解析リソースと解析時間とが必要となる場合や、解析結果の誤差が大きくなる場合があり、現実的に臨床の現場で活用することに問題が生じる場合がある。
【０２６７】
本実施形態に係る医用画像診断装置の構成は、図１に示したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。以下では、本実施形態に係る血管解析装置について説明する。
【０２６８】
図１０は、本実施形態に係る血管解析装置１５０が有する機能を示す機能ブロック図である。なお、ここでは、図１及び２に示した各部と実質的に同じ機能を有する構成要素については、同一の符号を付することとして詳細な説明を省略する。図１０に示すように、血管解析装置１５０は、第１取得部１５１、第２取得部１５２、算出部１５３、設定部１５４、逆解析部１５５、第１同定部１５６、及び表示制御部（出力部）１５７を有する。なお、第１取得部１５１、第２取得部１５２、算出部１５３、設定部１５４、第１同定部１５６については、図２に示した取得部６９、第１算出部６７、第１設定部５１、第１同定部６６と果たす機能は同様であるが、ここでは、実施形態に合わせた具体的な処理の異なる部分を中心に説明する。また、図１０に示した血管解析装置１５０が有する機能の一部又は全部は、ハードウェアによって構成されてもよいし、血管解析プログラムとしてソフトウェアによって構成されてもよい。また、血管解析装置１５０が実行する血管解析プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルにされ、ＣＤ−ＲＯＭ、又はＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に書き込まれたコンピュータ・プログラム・プロダクトとして提供されてもよい。
【０２６９】
第１取得部１５１は、例えば記憶部３３から血管の４Ｄ画像データ（ＣＴ値の３次元空間分布を表現するボリュームデータを時系列に示すデータ）を取得する。なお、第１取得部１５１は、血管解析可能な４Ｄ画像データを生成する機能を備えていてもよい。
【０２７０】
第２取得部１５２は、例えば記憶部３３から血管及び心臓組織の造影剤画像データを取得する。なお、第２取得部１５２は、造影剤画像データを生成する機能を備えていてもよい。
【０２７１】
算出部１５３は、形状抽出部１５３ａ、断面指標抽出部１５３ｂ、流体解析部１５３ｃ、血流指標抽出部１５３ｄ、濃度解析部１５３ｅ、及び濃度指標抽出部１５３ｆを有する。
【０２７２】
形状抽出部１５３ａは、第１取得部１５１が取得した血管の４Ｄ画像データから、血管形状の経時変化を示す形状変化データを抽出する。例えば、形状抽出部１５３ａは、大動脈及び冠動脈の形状を抽出する。
【０２７３】
断面指標抽出部１５３ｂは、形状抽出部１５３ａが抽出した形状変化データを用いて血管断面形状変動指標を抽出する。例えば、断面指標抽出部１５３ｂは、血管の４Ｄ画像データに基づいて、冠動脈血管の拡張時から収縮時、又は収縮時から拡張時における血管断面形状変動指標（冠動脈起始部周辺の大動脈血管断面、及び冠動脈解析対象出口部周辺の血管断面の指標）を抽出する。例えば、断面指標抽出部１５３ｂは、大動脈の断面の変動を示す指標と、複数の冠動脈それぞれの断面の変動を示す指標とを抽出する。
【０２７４】
具体例として、冠動脈の血管断面形状変動指標には、例えば冠動脈の血管拡張時又は最大流量時から収縮時（心位相７０〜１００％）の血管内腔断面積の変動係数（標準偏差を平均値で割った値）などが挙げられる。ここで、心位相は、０〜１００％の範囲で示されるものとする。また、大動脈の血管断面形状変動指標には、冠動脈起始部より少し上（数ｃｍ程度）の複数断面の断面積平均の時間的変化率や変化量、及び血管拡張時（又は最大流量時）から収縮時（心位相７０〜１００％）の変動係数などが挙げられる。断面指標抽出部１５３ｂは、断面積ではなく、血管の芯線方向の断面積変化を考慮した血管内腔の容積変化に関する時間的変化率や変化量、又は血管拡張時（若しくは最大流量時）から収縮時（心位相７０〜１００％）の変動係数を指標としてもよい。なお、ＣＴ画像の断面積変化量は、血管内の造影剤濃度や分散に影響を受けた値となる。
【０２７５】
流体解析部１５３ｃは、血管内を流れる血液を流体として、流体の変動を解析する。血流指標抽出部１５３ｄは、流体解析部１５３ｃの解析結果に基づいて、例えば冠動脈の圧力損失と流量の関係などの血流抵抗指標を抽出する。
【０２７６】
濃度解析部１５３ｅは、血管及び心臓組織の造影剤濃度を解析する。例えば、造影剤濃度マップは、後に説明する図１３に示すような、心臓壁を展開して区分けしたマップであり、各区分けは、各冠動脈がそれぞれ血流を担保する領域を示す。
【０２７７】
濃度指標抽出部１５３ｆは、濃度解析部１５３ｅの解析結果に基づいて、血管及び心臓組織（例えば、大動脈、冠動脈、心筋）の造影剤濃度の変動を示す指標（濃度指標）を抽出する。具体例として、血管の造影剤濃度の変動を示す指標には、例えば芯線方向の血管断面のＣＴ値（平均値又は最大値）の狭窄前後における変化量、時間的な変化量、又は変化量の血管断面積や造影剤濃度依存性を考慮して正規化した値などが挙げられる。また、心筋の造影剤濃度の変動を示す指標には、各冠動脈が血流を担保する領域ごとの造影剤濃度比や、心筋厚さ方向の造影剤濃度変化を考慮した造影剤濃度が挙げられる。例えば、後に説明する図１３に示すような例における円内の左端側の濃度が高くなっている領域は、濃度指標と血流に相関があると仮定した場合に、血流が行き渡っていないと推測される領域である。
【０２７８】
設定部１５４は、ユーザが入力部２９を介して入力した情報に応じて、算出部１５３に対する設定を行う。例えば、設定部１５４は、ユーザからの入力に応じて、被検体の血管を示す時系列の画像データに対し、解析対象となる第１領域と、第１領域に対する同定に用いられる第２領域とを設定する。ここで、第１領域は、例えば冠動脈に設定される。また、第２領域は、例えば大動脈に設定される。
【０２７９】
逆解析部１５５は、血管における狭窄を解析するための例えば多項式や多変量統計モデルなどの数理モデルを第１同定部１５６に対して出力する。具体的には、逆解析部１５５は、血管の材料モデル、対象となる血管の入口及び出口の境界条件、並びに負荷条件に基づいて、血管の狭窄を解析する同定（逆解析）を実行可能にする数理モデルを第１同定部１５６に対して出力する。
【０２８０】
第３の実施形態では、第１同定部１５６が、前記画像の濃度変化量をさらに用いて、前記被検体の血管の機能指標を同定する。
【０２８１】
具体的には、第１同定部１５６は、算出部１５３が抽出（算出）した複数の指標の少なくともいずれかの関数が狭窄指標（ＦＦＲ）と強い相関を有することに基づいて、逆解析部１５５から受入れた数理モデルを用いて血管の狭窄を解析し、例えばＦＦＲなどを推定する。また、第１同定部１５６は、血管の狭窄の度合い（血流阻害の度合い）を示す圧力分布、及び流量分布などを推定してもよい。また、第１同定部１５６が推定する狭窄を示す指標は、拡張時と収縮時の血流量変化や圧力変化、狭窄前後の圧力損失、大動脈部と冠動脈部の圧力損失、各冠動脈（狭窄有りの冠動脈と狭窄無しの冠動脈）の流量比などであってもよい。ここで、第１同定部１５６は、例えば予め定められた閾値を指標が超えたか否かによって血管におけるそれぞれの状態を判定するように構成されていてもよい。
【０２８２】
表示制御部１５７は、第１同定部１５６が推定した結果を表示部３１に表示させる。つまり、表示制御部１５７は、第１同定部１５６が推定した結果を出力する出力部となっている。
【０２８３】
次に、医用画像診断装置における入力部２９及び表示部３１の動作例について説明する。例えば、表示部３１は、医用画像診断装置が血管の狭窄解析を行った後に、後に説明する図２３に示すような心臓及び血管の全体像を参照画像として表示した指定入力画面を表示し、当該指定入力画面上にカーソルを表示する。カーソルは、入力部２９を介して入力されるユーザの操作に応じて移動し、例えば解析対象となる冠動脈上の位置を特定する。表示部３１は、入力部２９を介して冠動脈上の位置が特定されると、入力部２９を介して受入れた指示に応じて図１１〜図１３を用いて後述する解析結果を表示する。
【０２８４】
図１１は、指定入力画面において特定された冠動脈上の位置における血流量を示すグラフの表示画面１７１を例示する図である。図１１に示すように、表示部３１は、特定された冠動脈上の位置における心位相の変化に対する血流量（又は断面変動量・圧力）の変化を表示する。
【０２８５】
図１２は、指定入力画面において特定された冠動脈上の位置における圧力損失（△Ｐ）を示すグラフの表示画面１７２を例示する図である。図１２に示すように、表示部３１は、特定された冠動脈上の位置における血流量Ｑの変化に対する圧力損失の変化を表示する。また、表示部３１は、血管解析装置１５０による解析結果の良否を判定するための閾値を、解析結果と合わせて表示するように構成されてもよい。
【０２８６】
図１３は、指定入力画面において特定された冠動脈が血流を担保する領域を含む心臓壁を展開した造影剤濃度マップの表示画面１７３を例示する図である。図１３に示すように、表示部３１は、特定された冠動脈が血流を担保する領域を含む造影剤濃度マップを表示する。
【０２８７】
（第３の実施形態の変形例）
次に、血管解析装置１５０の変形例について説明する。図１４は、血管解析装置１５０の変形例が有する機能を示す機能ブロック図である。なお、図１４に示した血管解析装置１５０の変形例が有する機能の構成部分のうち、図１０に示した血管解析装置１５０が有する機能の構成部分と実質的に同じものには、同一の符号が付してある。また、第１同定部１５６ａについては、図１０に示した第１同定部１５６と果たす機能は同様であるが、ここでは、実施形態に合わせた具体的な処理の異なる部分を中心に説明する。
【０２８８】
第１同定部１５６ａは、力学モデル１５６０を備え、算出部１５３が抽出（算出）した複数の指標の少なくともいずれかの関数が狭窄指標（ＦＦＲ）と強い相関を有することに基づいて、逆解析部１５５から受入れた数理モデルを用いて血管の狭窄を解析し、例えばＦＦＲなどを推定する。力学モデル１５６０は、例えば構造解析、流体解析、及び構造−流体連成解析（１次元の簡易数理モデルや、３次元の数値計算モデル）などである。
【０２８９】
なお、ここでいう力学モデル１５６０は、第２の実施形態で説明したものと同様である。本実施形態では、材料モデル、境界条件、及び負荷条件等の潜在変数に関するパラメータは、力学モデル１５６０に基づいて、逆解析部１５５が逆解析（統計的同定処理）することによって同定される。逆解析により同定された精確な潜在変数は、力学モデル１５６０に割り当てられる。精確な潜在変数が割り当てられた力学モデル１５６０により、解析対象血管領域外の血管や心臓等の外部要因による当該解析対象血管領域への影響を加味した構造流体解析、流体解析、構造解析又は画像解析に基づく血行動態解析を実行することが可能となる。
【０２９０】
そして、血管解析装置１５０は、力学モデル１５６０の構築に関し、逆解析による潜在変数の同定により、次の４点の困難を解決することができる。第１に、冠動脈の材料モデルの同定方法の困難がある。第２に、心臓の形状の変形の冠動脈への影響の組み込みの困難がある。第３に、冠動脈の境界条件の同定方法の困難がある。第４に、医用画像データの不確定性に起因したばらつきを有する血管形状による画像解析や構造流体解析の困難がある。この４点の困難の克服により、血管解析装置１５０は、逆解析による潜在変数の同定を行わない従来の血管構造流体解析に比べて、解析精度の向上を実現することが可能である。
【０２９１】
なお、血管解析装置１５０は、以下に示した構成であってもよい。
【０２９２】
前記設定部が、冠動脈の起始部から下流側に予め定められた距離だけ離れた範囲内に前記第１領域を設定し、大動脈の起始部から大動脈弓側に予め定められた距離だけ離れた範囲内に前記第２領域を設定する血管解析装置であってもよい。
【０２９３】
前記算出部が、左心室の拡張期における冠静脈の拡張及び収縮を含む期間内に、前記第１領域及び前記第２領域の血管の断面の変動量を算出する血管解析装置であってもよい。
【０２９４】
また、被検体の血管を示す画像データに基づき、血流の指標を推定する同定部を具備する血管解析装置であって、前記設定部が設定する前記第１領域を特定する入力を受入れる入力部と、前記算出部が算出した断面の変動量、血流抵抗の変動量、及び前記画像データの濃度変化量の少なくともいずれか、又は、前記同定部が推定した前記第１領域の血液の圧力、流量及びＦＦＲ、並びに血管壁の圧力の少なくともいずれかを出力する出力部とをさらに有する血管解析装置であってもよい。
【０２９５】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。
【０２９６】
第４の実施形態に係る画像処理装置は、時系列の画像に含まれる血管領域に対し、狭窄が生じている血管の当該狭窄より下流側に第１断面を設定し、狭窄が生じていない血管に第２断面を設定する。また、画像処理装置は、設定した第１断面及び第２断面それぞれについて、時系列の血管形態指標を算出し、当該血管形態指標から、第１断面及び第２断面それぞれにおける血管断面形状変動指標を算出する。そして、画像処理装置は、第１断面及び第２断面それぞれにおける血管断面形状変動指標を物理指標として用いて、被検体の血管の機能指標を同定する。
【０２９７】
例えば、血管の狭窄を同定する方法として、ＣＴ画像を用いて、３次元解析モデルを活用した構造流体シミュレーションにより狭窄指標を解析する方法がある。この方法では、狭窄指標の解析に非常に長い計算時間を要する場合がある。上記構成によれば、狭窄が生じている血管の当該狭窄より下流側に設定された断面及び狭窄が生じていない血管に設定された断面それぞれにおける血管断面形状変動指標から、血管の機能指標が同定することで、血管の機能指標を高速に同定することができる。
【０２９８】
本実施形態に係る医用画像診断装置の構成は、図１に示したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。以下では、本実施形態に係る画像処理装置２７について、第１の実施形態と異なる点を主に説明する。
【０２９９】
第４の実施形態では、第１設定部が、前記画像に含まれる血管領域に対し、狭窄が生じている血管の当該狭窄より下流側に第１断面を設定し、狭窄が生じていない血管に第２断面を設定する。また、第１算出部が、前記第１断面及び前記第２断面それぞれについて、前記時系列の血管形態指標を算出し、当該血管形態指標から、前記第１断面及び前記第２断面それぞれにおける血管断面形状変動指標を算出する。また、第１同定部が、前記物理指標として、前記第１断面及び前記第２断面それぞれにおける血管断面形状変動指標を用いて、前記被検体の血管の機能指標を同定する。
【０３００】
本実施形態では、記憶部６５は、相関情報として、力学的な１次元の数理モデルを記憶する。ここで、例えば、物理指標は、血管断面形状変動指標である。より具体的には、血管断面形状変動指標は、冠動脈の血管断面の半径の変動幅である。また、例えば、機能指標は、心筋血流予備量比（ＦＦＲ：Fractional  Flow  Reserve）である。
【０３０１】
すなわち、本実施形態では、記憶部６５は、冠動脈の血管断面の半径、半径の変動幅、及び壁厚と、ＦＦＲとの相関関係を示す力学的な１次元の数理モデルを記憶する。例えば、ここでいう数理モデルは、冠動脈における圧力と断面積変化の１次元の材料力学モデルと、冠動脈における圧力損失の１次元の流体力学モデルとを用いて定義される。
【０３０２】
例えば、冠動脈における圧力と断面積変化の１次元の材料力学モデルは、以下の（１）及び（２）式で表される。
【０３０３】
【数１】
2020037037.tif 000003
【数２】
2020037037.tif 000004
【０３０４】
ここで、ｐは、冠動脈における圧力を示し、Ｅは、冠動脈の弾性率を示している。また、Ａ及びＡ0は、２つの時点における冠動脈の血管断面の断面積を示し、ｒ及びｒ0は、２つの時点における血管断面の半径を示し、ｄｒは、血管断面の半径の変動幅を示している。また、ｈは、冠動脈の血管断面の壁厚を示している。
【０３０５】
また、例えば、冠動脈における圧力損失の１次元の流体力学モデルは、例えば、以下の（３）〜（７）式で表される。
【０３０６】
ｐ1−ｐ0＝Ｒ1Ｑ1            ・・・（３）式
ｄｐ1＝Ｒ1ｄＱ1              ・・・（４）式
ｄｐ3＝Ｒ2ｄＱ2              ・・・（５）式
ｐ1＝ＲnＱ22＋ｐ3            ・・・（６）式
ｄｐ1＝２ＲnＱ2ｄＱ2＋ｄｐ3  ・・・（７）式
【０３０７】
ここで、ｐ0及びｐ1は、２つの血管断面における圧力を示し、ｄｐ1は、冠動脈の第１断面における圧力損失を示し、ｄｐ3は、冠動脈の第２断面における圧力損失を示している。また、Ｒ1は、冠動脈の第１断面における血流抵抗を示し、Ｒ2は、冠動脈の第２断面における血流抵抗を示している。また、Ｑ1は、冠動脈の第１断面における血液の流量を示し、Ｑ2は、冠動脈の第２断面における血液の流量を示している。
【０３０８】
そして、上記（３）〜（７）式によれば、ＦＦＲは、以下の（８）式に示す数理モデルで表される。
【０３０９】
【数３】
2020037037.tif 000005
【０３１０】
この数理モデルによれば、２つの血管断面における半径ｒ1及びｒ3、半径の変動幅ｄｒ1及びｄｒ3、壁厚ｈ1及びｈ3が得られれば、１つのＦＦＲを得ることができる。
【０３１１】
また、本実施形態では、取得部６９は、被検体の血管を含む時系列の画像と、血管の物理指標と血管血行状態に関する血管の機能指標との相関関係を示す相関情報と、を取得する。具体的には、取得部６９は、被検体の血管を含む時系列のＣＴ画像を記憶部６５から取得する。例えば、取得部６９は、心臓の１心拍の心位相（０〜１００％）のうち心室拡張領域の心位相７０〜１００％の範囲に該当するＣＴ画像を取得する。このとき、取得部６９は、２つ以上の心位相について、ＣＴ画像を取得する。また、本実施形態では、取得部６９は、相関情報として、冠動脈の血管断面の半径、半径の変動幅、及び壁厚と、ＦＦＲとの相関関係を示す力学的な１次元の数理モデルを記憶部６５から取得する。
【０３１２】
また、本実施形態では、第１設定部５１は、取得部６９によって取得された時系列のＣＴ画像に含まれる血管領域に対し、狭窄が生じている血管の当該狭窄より下流側に第１断面を設定し、狭窄が生じていない血管に第２断面を設定する。例えば、第１設定部５１は、狭窄が生じている冠動脈の末端部近傍に第１断面を設定し、狭窄が生じていない冠動脈の起始部近傍に第２断面を設定する。
【０３１３】
例えば、第１設定部５１は、入力部２９を介して操作者から受け付けた位置に基づいて、第１断面及び第２断面を設定する。より具体的には、例えば、第１設定部５１は、後に説明する図２３に示すような心臓及び血管の全体像を参照画像として表示した指定入力画面上で、狭窄が生じている冠動脈の末端部近傍にある所望の位置を指定する操作を操作者から受け付け、受け付けた位置に第１断面を設定する。また、第１設定部５１は、入力部２９を介して、図２３に示すような心臓及び血管の全体像を参照画像として表示した指定入力画面上で、狭窄が生じていない血管にある所望の位置を指定する操作を操作者から受け付け、受け付けた位置に第２断面を設定する。
【０３１４】
また、例えば、第１設定部５１は、取得部６９によって取得された時系列のＣＴ画像を解析して、自動的に第１断面及び第２断面を設定してもよい。より具体的には、例えば、第１設定部５１は、時系列のＣＴ画像を解析することで、プラークが生じている冠動脈と、プラークが生じていない冠動脈とをそれぞれ特定する。そして、第１設定部５１は、プラークが生じている冠動脈における、プラークより下流側に所定の距離だけ離れた位置に第１の領域を設定する。また、第１設定部５１は、プラークが生じていない冠動脈における冠動脈の起始部から下流側に所定の距離だけ離れた位置に第２の領域を設定する。
【０３１５】
図１５は、第１断面及び第２断面の設定例を示す図である。例えば、図１５に示すように、左冠動脈前下行枝（Left  Anterior  Descending  coronary  artery：ＬＡＤ）に狭窄部１７７が生じており、右冠動脈（Right  Coronary  Artery：ＲＣＡ）及び左冠動脈回旋枝（Left  Circumflex  coronary  artery：ＬＣＸ）には、狭窄が生じていなかったとする。
【０３１６】
この場合には、例えば、第１設定部５１は、ＬＡＤの末端部近傍１７８に第１断面を設定する。また、例えば、第１設定部５１は、ＲＣＡの起始部近傍１７９に第２断面を設定する。より具体的には、例えば、第１設定部５１は、冠動脈の起始部近傍の断面として、ＲＣＡの起始部から２０ｍｍの範囲内に第２断面を設定する。なお、この例では、第１設定部５１は、ＬＣＸに第２断面を設定してもよい。また、例えば、第１設定部５１は、冠動脈の起始部近傍の断面として、大動脈の下流方向の５〜２０ｍｍの範囲内に、第２断面を設定してもよい。
【０３１７】
また、本実施形態では、第１算出部６７は、取得部６９によって取得された時系列のＣＴ画像に基づいて、被検体の血管の形態を示す時系列の血管形態指標を算出する。本実施形態では、第１算出部６７は、第１設定部５１によって設定された第１断面及び第２断面それぞれについて、時系列の血管形態指標を算出する。また、本実施形態では、第１算出部６７は、算出された血管形態指標から、第１断面及び第２断面それぞれにおける血管断面形状変動指標を算出する。ここで、例えば、血管形態指標は、血管断面の半径及び壁厚である。また、血管断面形状変動指標は、血管断面の半径の変動幅である。
【０３１８】
また、本実施形態では、第１同定部６６は、相関情報に基づいて、血管形態指標により得られる被検体の血管の物理指標から、被検体の血管の機能指標を同定する。本実施形態では、第１同定部６６は、物理指標として、第１断面及び第２断面それぞれにおける血管断面形状変動指標を用いて、被検体の血管の機能指標を同定する。具体的には、第１同定部６６は、取得部６９によって取得された力学的な１次元の数理モデルを用いて、第１算出部６７によって算出された第１断面及び第２断面それぞれにおける血管断面の半径、半径の変動幅、及び壁厚から、ＦＦＲを同定する。
【０３１９】
次に、本実施形態に係る画像処理装置２７によって実行される血管解析処理の流れを説明する。図１６は、画像処理装置２７によって実行される血管解析処理の流れを示すフローチャートである。
【０３２０】
図１６に示すように、本実施形態に係る画像処理装置２７では、まず、取得部６９が、被検体の血管を含む時系列のＣＴ画像を記憶部６５から取得する（ステップＳ２０１）。
【０３２１】
続いて、第１設定部５１が、取得された時系列のＣＴ画像に含まれる血管領域に対し、狭窄が生じている血管の当該狭窄より下流側に第１断面を設定し（ステップＳ２０２）、狭窄が生じていない血管に第２断面を設定する（ステップＳ２０３）。
【０３２２】
続いて、第１算出部６７が、設定された第１断面及び第２断面それぞれについて、時系列の血管形態指標を算出する（ステップＳ２０４）。さらに、第１算出部６７が、算出された血管形態指標から、第１断面及び第２断面それぞれにおける血管断面形状変動指標を算出する（ステップＳ２０５）。例えば、第１算出部６７は、形態指標として、血管断面の半径及び壁厚を算出し、血管断面形状変動指標として、血管断面の半径の変動幅を算出する。
【０３２３】
続いて、第１同定部６６が、取得部６９によって取得された力学的な１次元の数理モデルに基づいて、第１断面及び第２断面それぞれにおける血管断面形状変動指標から、血管の機能指標を算出する（ステップＳ２０６）。例えば、第１同定部６６は、機能指標として、ＦＦＲを同定する。
【０３２４】
上述したように、第４の実施形態によれば、狭窄が生じている血管の当該狭窄より下流側に設定された断面及び狭窄が生じていない血管に設定された断面それぞれにおける血管断面形状変動指標から、血管の機能指標が同定することで、血管の機能指標を高速に同定することができる。
【０３２５】
また、第４の実施形態によれば、力学的な１次元数理モデルに基づいて、時系列のＣＴ画像から血管の機能指標が同定される。このため、例えば、３次元解析モデルを活用した構造流体シミュレーションにより狭窄指標を解析する場合と比べて、血管の機能指標を高速に同定することができる。
【０３２６】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。
【０３２７】
第５の実施形態に係る画像処理装置は、同定された被検体の血管の機能指標を示す情報を表示部に表示する。
【０３２８】
上記構成によれば、被検体の血管及び当該血管により血液が供給される臓器を示す時系列の医用画像から、血管血行状態に関する被検体の血管の機能指標が同定されて表示される。したがって、本実施形態によれば、血管の血行性虚血評価を行う診断を支援することができる。
【０３２９】
本実施形態に係る医用画像診断装置の構成は、図１に示したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。以下では、本実施形態に係る画像処理装置について説明する。
【０３３０】
本実施形態に係る画像処理装置は、時系列の医用画像と、相関情報とに基づいて、狭窄などの血管血行状態に関する被検体の血管の機能指標を同定し、同定した機能指標を表示部３１に表示する。本実施形態では、医用画像として、時系列のＣＴ画像を用いる場合を一例として説明する。ここでいう時系列のＣＴ画像は、時系列のＣＴ値の３次元空間分布を表現するデータである。時系列のＣＴ画像は、例えば１心拍で約２０枚、すなわち、約２０心位相分のＣＴ画像を含む。
【０３３１】
なお、ここでいう時系列の医用画像は、少なくとも１心拍における臓器及び血管の形状の変化を観察可能な画像であればよく、ＣＴ画像に限定されるものではない。例えば、医用画像は、ＭＲＩ画像や超音波画像、３Ｄ（three-dimentional）アンギオ画像、ＩＶＵＳ（Intravascular  Ultrasound）画像などであってもよい。また、ＣＴ画像は、ＡＤＣＴ（Area  Detector  CT）装置によってコンベンショナル撮影されたものでもよいし、ＡＤＣＴ装置やヘリカルＣＴ装置によってヘリカルスキャンにより撮影されたものでもよい。
【０３３２】
第５の実施形態では、画像処理装置が、表示制御部をさらに備える。表示制御部は、被検体の血管の機能指標を示す情報を表示部に表示する。また、算出部は、前記血管形態指標として、前記被検体の血管の断面積又は単位容積を算出する。そして、表示制御部は、前記断面積又は前記単位容積の経時的な変化を示す変化曲線をさらに表示部に表示する。なお、本実施形態では、画像処理装置は、算出部として、第１算出部と第３算出部とを備える。
【０３３３】
図１７は、本実施形態に係る画像処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。例えば、図１７に示すように、本実施形態に係る画像処理装置２２７は、記憶部６５と、取得部６９と、第３算出部２２７ｃと、第１設定部２２７ｄと、第１算出部２２７ｅと、第１同定部２２７ｆと、表示制御部２２７ｇとを有する。なお、ここでは、図２に示した各部と実質的に同じ機能を有する構成要素については、同一の符号を付することとして詳細な説明を省略する。また、第１設定部２２７ｄ、第１算出部２２７ｅ、第１同定部２２７ｆについては、図２に示した第１設定部５１、第１算出部６７、第１同定部６６と果たす機能は同様であるが、ここでは、実施形態に合わせた具体的な処理の異なる部分を中心に説明する。
【０３３４】
ここで、取得部６９、第１設定部２２７ｄ、第３算出部２２７ｃ、第１算出部２２７ｅ、第１同定部２２７ｆ、及び、表示制御部２２７ｇの一部又は全ては、例えば、ＣＰＵなどの処理装置にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣなどのハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア及びハードウェアを併用して実現してもよい。
【０３３５】
第３算出部２２７ｃは、取得部６９によって取得された時系列の画像に基づいて、被検体の血管の形態を示す時系列の血管形態指標を算出する。例えば、第３算出部２２７ｃは、時系列のＣＴ画像に画像解析処理を施すことにより、時系列の血管形態指標を算出する。
【０３３６】
ここで、第３算出部２２７ｃは、画像解析処理において、時系列の各ＣＴ画像から、臓器の領域及び血管の領域をセグメンテーション等の方法によって検出する。また、第３算出部２２７ｃは、得られた血管の領域から、血管の走行方向を示す芯線と、血管の内壁及び外壁とを検出する。そして、第３算出部２２７ｃは、血管形態指標として、血管領域内の血管内腔、血管壁、プラーク領域に該当する画素の３次元座標を特定する。
【０３３７】
なお、前述したように、血管形態指標は、３次元座標だけでなく、芯線に垂直な単軸方向の断面における一定角度ごとの血管内腔の半径や直径及び０°の方向ベクトル又は断面における全角度に対する平均面積や平均半径、又は芯線方向に垂直な複数の短軸断面で囲まれた血管内腔容積、又は血管内腔面に垂直な複数断面で囲まれた血管壁容積やプラーク容積等の幾何学的指標でもよい。
【０３３８】
また、第３算出部２２７ｃは、複数の心位相における臓器及び血管の解剖学的に同一位置を対応付ける。例えば、第３算出部２２７ｃは、時系列のＣＴ画像それぞれからセグメンテーションされた血管及び臓器の領域をパターンマッチングや位置合わせをすることで、血管及び臓器における同一位置を対応付ける。
【０３３９】
又は、例えば、第３算出部２２７ｃは、操作者からの入力部２９を介した指示又は画像処理により、臓器及び血管における解剖学的な特徴点や特徴形状、代表点、画素等の複数の追跡点を設定する。例えば、第３算出部２２７ｃは、血管分岐部や表面の特徴形状等の追跡点集合を設定する。そして、第３算出部２２７ｃは、各時刻（各心位相）における追尾処理により得られた追跡点集合の変位データに基づいて、複数心拍における臓器及び血管の解剖学的な同一位置を対応付ける。
【０３４０】
その後、第３算出部２２７ｃは、時系列のＣＴ画像に基づいて、被検体の血管の形態を示す時系列の血管形態指標を算出する。
【０３４１】
本実施形態では、第３算出部２２７ｃは、血管形態指標として、被検体の血管の断面積又は単位容積を算出する。例えば、第３算出部２２７ｃは、血管の断面積又は単位容積として、血管の内腔又は内壁の断面積又は単位容積を算出する。
【０３４２】
第１設定部２２７ｄは、ＣＴ画像に含まれる被検体の血管を示す血管領域に、第２機能指標を測定する部位を示す測定点を設定する。
【０３４３】
本実施形態では、第１設定部２２７ｄは、被検体の血管を示す血管領域において、入力部２９を介して操作者によって指定された指定点に測定点を設定する。例えば、第１設定部２２７ｄは、血管領域において、操作者によって指定された複数の指定点に測定点を設定する。
【０３４４】
例えば、第１設定部２２７ｄは、血管領域において、指定部位及び参照部位に、操作によって、又は、装置によって自動で、それぞれ測定点を設定する。ここで、例えば、指定部位は、血管領域において、狭窄などの病変が生じている疾患部位などの操作者が評価したい部位に設定される。また、例えば、参照部位は、血管領域において、病変が生じていない健常部位など指定部位に対し対比させたい部位に設定される。
【０３４５】
また、例えば、第１設定部２２７ｄは、被検体の血管を示す血管領域において、一定の間隔で複数の指定点を測定点として設定してもよい。この場合の間隔は、予め決められて装置に設定されていてもよいし、測定点の設定処理が行われるごとに操作者によって指定されてもよい。
【０３４６】
第１算出部２２７ｅは、第３算出部２２７ｃによって算出された時系列の血管形態指標に基づいて、血管の第２物理指標を算出する。具体的には、第１算出部２２７ｅは、第３算出部２２７ｃによって算出された時系列の血管形態指標に基づいて、第１設定部２２７ｄによって設定された測定点における第２物理指標を算出する。第２物理指標の定義は、第１物理指標と同じである。なお、以下、第１物理指標と第２物理指標を区別なく説明する場合には、単に、物理指標と称する場合がある。
【０３４７】
例えば、第１算出部２２７ｅは、第２物理指標として、記憶部６５に記憶されている相関情報に示される第１物理指標の種類と同じ種類の第２物理指標を算出する。例えば、記憶部６５に、図４（Ａ）に示した第１相関情報と、図４（Ｂ）に示した第２相関情報とが記憶されていたとする。この場合、第１算出部２２７ｅは、第２物理指標として、測定点における血管断面形状変動指標及び血流抵抗指標の少なくとも一方を算出する。
【０３４８】
なお、第１算出部２２７ｅが算出する第２物理指標は、記憶部６５に記憶されている相関情報に示される第１物理指標の種類と同じ種類の第２物理指標であればよく、血管断面形状変動指標及び血流抵抗指標に限定されない。また、複数の相関情報が記憶部６５に記憶されている場合、複数の相関情報の内の少なくとも１つに示される種類の第２物理指標を算出すればよい。
【０３４９】
本実施形態では、記憶部６５には、一例として、図４（Ａ）に示した第１相関情報と、図４（Ｂ）に示した第２相関情報とが記憶されている場合を説明する。この場合、例えば、第１算出部２２７ｅは、血流抵抗指標と、血管断面形状変動指標と、を第２物理指標として算出する。
【０３５０】
本実施形態では、第１算出部２２７ｅは、第２物理指標として、血管形態指標の経時的な変化を示す血管断面形状変動指標を算出する。例えば、第１算出部２２７ｅは、血管断面形状変動指標として、血管の断面積又は単位容積の経時的な変化を示す変化曲線を算出する。
【０３５１】
第１同定部２２７ｆは、記憶部６５によって記憶された相関情報と、血管形態指標及び当該血管形態指標から得られる前記被検体の血管の第２物理指標の少なくとも一方とに基づいて、血管血行状態に関する被検体の血管の第２機能指標を同定する。
【０３５２】
具体的には、第１同定部２２７ｆは、相関情報と、時系列の血管形態指標から得られた第２物理指標とに基づいて、第２機能指標を同定する。より具体的には、第１同定部２２７ｆは、相関情報と、第１算出部２２７ｅによって算出された第２物理指標とに基づいて、測定点における第２機能指標を同定する。
【０３５３】
例えば、第１同定部２２７ｆは、相関情報における、第１算出部２２７ｅが算出した第２物理指標と同じ第１物理指標に対応する第１機能指標を、測定点における第２機能指標として同定する。相関情報における、第１算出部２２７ｅが算出した第２物理指標と同じ第１物理指標とは、相関情報における、第２物理指標と同じ種類で且つ同じ値の第１物理指標、を意味する。
【０３５４】
詳細には、記憶部６５に、図４（Ａ）に示した第１相関情報が記憶されているとする。この場合、第１同定部２２７ｆは、第１算出部２２７ｅが算出した冠動脈の血管断面形状変動指標に対応する圧力指標を、測定点における第２機能指標として同定する。このため、画像処理装置２２７は、構造流体解析などの力学モデルを用いた処理時間がかかる処理を行わなくてもよく、血管血行状態に関する被検体の血管の第２機能指標を、低侵襲で且つ高速に同定することができる。
【０３５５】
本実施形態では、第１同定部２２７ｆは、第２機能指標として、被検体の血管を流れる血液の伝播速度を同定する。例えば、第１同定部２２７ｆは、第１算出部２２７ｅによって算出された血管の断面積又は単位容積の経時的な変化を示す変化曲線に基づいて、血液の伝播速度を同定する。
【０３５６】
例えば、第１同定部２２７ｆは、操作者によって指定された指定部位及び参照部位それぞれに関する変化曲線を比較し、一方の変化曲線におけるピーク点の時相と他方の変化曲線におけるピーク点の時相との間の時間差と、指定部位と参照部位との間の距離とから、指定部位と参照部位との間を流れる血液の伝播速度を算出する。又は、例えば、第１同定部２２７ｆは、伝播関数を用いたデコンボリューションによる処理を行うことによって、血液の伝播速度を算出する。
【０３５７】
また、本実施形態では、第１同定部２２７ｆは、第２機能指標として、被検体の血管における圧力損失及び圧力損失率の少なくとも一方を同定する。また、第１同定部２２７ｆは、第２機能指標として、被検体の血管における流量をさらに同定する。
【０３５８】
また、本実施形態では、第１同定部２２７ｆは、被検体の血管を示す血管領域において、操作者によって指定された測定点について、第２機能指標を同定する。例えば、第１同定部２２７ｆは、被検体の血管を示す血管領域において、操作者によって指定された複数の測定点それぞれについて、第２機能指標を同定する。
【０３５９】
例えば、第１同定部２２７ｆは、血管領域において、操作者によって指定された指定部位及び参照部位それぞれにおける第２機能指標を同定する。また、例えば、第１同定部２２７ｆは、血管領域において、一定の間隔で設定された複数の測定点それぞれについて、第２機能指標を同定してもよい。
【０３６０】
なお、第１同定部２２７ｆは、以下の方法により、第２機能指標を同定してもよい。例えば、まず、第１同定部２２７ｆは、潜在変数の事前分布の値を、相関情報から求めた第１機能指標によって示される確率分布（第１機能指標に応じた潜在変数の取りうる想定範囲内）に限定し、同定終了条件を満たすまで、設定する潜在変数の事前分布の値を変更させながら、モンテカルロシミュレーションを実行する。この処理により、第１同定部２２７ｆは、潜在変数の事後分布を同定する。そして、第１同定部２２７ｆは、事後分布の同定値から、測定点における第２機能指標を同定する。
【０３６１】
なお、第１同定部２２７ｆは、潜在変数の事後分布の同定値が、機能指標を示す値である場合、該同定値を、第２機能指標として同定すればよい。例えば、潜在変数の事後分布の同定値が圧力比である場合、この圧力比を、第２機能指標として同定する。
【０３６２】
また、第１同定部２２７ｆは、力学モデルを用いて、測定点における第２機能指標を同定してもよい。この場合、第１同定部２２７ｆは、形状モデルに、同定された潜在変数の事後分布の同定値を割当てることで、力学モデルを構築する。そして、第１同定部２２７ｆは、構築した力学モデルに、血管応力解析又は血液流体解析を施すことにより、測定点における第２機能指標を同定する。なお、ここでいう形状モデル及び力学モデルは、第２の実施形態で説明したものと同様である。
【０３６３】
表示制御部２２７ｇは、第１同定部２２７ｆによって同定された第２機能指標を示す情報を表示部３１に表示する。また、表示制御部２２７ｇは、第１算出部２２７ｅによって算出された第２物理指標を示す情報をさらに表示部３１に表示する。
【０３６４】
図１８は、本実施形態に係る表示制御部２２７ｇによって表示される第１表示情報の一例を示す図である。例えば、表示制御部２２７ｇは、図１８に示す第１表示情報３１０を表示部３１に表示する。
【０３６５】
ここで、第１表示情報３１０は、血管形態指標の経時的な変化を示す情報を含む。例えば、表示制御部２２７ｇは、血管形態指標の経時的な変化を示す情報として、被検体の血管の断面積又は単位容積の経時的な変化を示す変化曲線３１１を表示部３１に表示する。
【０３６６】
例えば、表示制御部２２７ｇは、図１８の下側に示すように、操作者によって指定された指定部位に関する断面積の変化曲線（破線で示す曲線）と、操作者によって指定された参照部位に関する断面積の変化曲線（実線で示す曲線）とを、それぞれ表示部３１に表示する。なお、表示制御部２２７ｇは、血管の断面積の変化曲線の代わりに、血管の単位容積の変化曲線を同様に表示してもよい。また、表示制御部２２７ｇは、複数の変化曲線を表示する場合に、各変化曲線を異なる線種で表示する。図１８では、指定部位に関する変化曲線を破線で示し、参照部位に関する変化曲線を実線で示した場合の例を示している。
【０３６７】
また、第１表示情報３１０は、第２物理指標を示す情報として、血管断面形状変動指標を示す情報を含む。例えば、表示制御部２２７ｇは、図１８の下側に示すように、指定部位に関する断面積の変動率「０．２」と、参照部位に関する断面積の変動率「０．６」とを、それぞれ表示部３１に表示する。このとき、表示制御部２２７ｇは、各変動率を、対応する変化曲線の付近に表示する。また、例えば、表示制御部２２７ｇは、図１８の下側に示す両矢印３１３のように、変動率を測定した時間範囲を示す情報を表示してもよい。
【０３６８】
また、第１表示情報３１０は、第２機能指標を示す情報として、被検体の血管を流れる血液の伝播速度を含む。例えば、表示制御部２２７ｇは、図１８の下側に示すように、指定部位と参照部位との間を流れる血液の伝播速度「０．１４［ｍ／ｓ］」を表示部３１に表示する。
【０３６９】
なお、例えば、表示制御部２２７ｇは、表示対象の血管断面形状変動指標や第２機能指標の中で、あらかじめ決められた閾値を超えたものがあった場合に、閾値を超えた血管断面形状変動指標や第２機能指標について、他の血管断面形状変動指標や第２機能指標とは異なる表示態様で表示するようにしてもよい。例えば、表示制御部２２７ｇは、閾値を超えた血管断面形状変動指標や第２機能指標について、他の血管断面形状変動指標や第２機能指標とは異なる色で表示したり、点滅表示したりする。
【０３７０】
さらに、第１表示情報３１０は、被検体の心電波形を示す情報を含む。表示制御部２２７ｇは、血管形態指標の経時的な変化を示す情報と対応付けて、被検体の心電波形を示す情報をさらに表示部３１に表示する。例えば、表示制御部２２７ｇは、図１８の上側に示すように、断面積の変化曲線に関する時間軸に心位相を合わせて、心電波形を示す情報３１２を表示部３１に表示する。なお、この場合には、例えば、時系列のＣＴ画像が撮像された際に実測された被検体の心電信号を示す情報が、各ＣＴ画像それぞれに対応づけられて記憶部６５に記憶される。また、例えば、被検体の心電信号が実測されていない場合には、表示制御部２２７ｇは、心電波形を示す情報として、心電波形を表す模式図を、血管形態指標の経時的な変化を示す情報と対応付けて表示してもよい。
【０３７１】
なお、図１８では、断面積の変化曲線の上に心電波形を表示した場合の例を示したが、変化曲線及び心電波形が配置される位置は、これに限定されるものではない。例えば、心電波形の上に変化曲線が表示されてもよい。
【０３７２】
また、ここでは、操作者によって指定された指定部位及び参照部位に関する断面積又は単位容積の変化曲線を表示する場合の例を説明したが、第１表示情報の表示は、これに限定されるものではない。例えば、第１表示情報３１０は、血管領域に一定の間隔で設定された複数の測定点それぞれについて、各測定点における断面積又は単位容積の変化曲線を表示部３１に表示してもよい。
【０３７３】
図１９は、本実施形態に係る表示制御部２２７ｇによって表示される第１表示情報の他の一例を示す図である。例えば、表示制御部２２７ｇは、図１９に示す第１表示情報４１０を表示部３１に表示する。
【０３７４】
ここで、例えば、図１９の右側の凡例に示すように、複数の測定点「１０」〜「８０」が設定された場合に、表示制御部２２７ｇは、各測定点に関する複数の変化曲線４１１を表示部３１に表示する。この場合にも、例えば、表示制御部２２７ｇは、図１９の上側に示すように、断面積の変化曲線に関する時間軸に心位相を合わせて、心電波形を示す情報４１２を表示部３１に表示する。また、表示制御部２２７ｇは、各変化曲線を異なる線種で表示する。
【０３７５】
なお、図１８及び１９では、血管形態指標の経時的な変化を示す情報として、血管の断面積又は単位容積の経時的な変化を示す変化曲線を表示する場合の例を示したが、実施形態はこれに限られない。例えば、表示制御部２２７ｇは、ＦＦＲの経時的な変化を示す変化曲線を表示してもよい。また、例えば、表示制御部２２７ｇは、冠動脈における芯線上の位置（ｘ）の変化に対するＦＦＲの変化を表示してもよい。
【０３７６】
図２０は、本実施形態に係る表示制御部２２７ｇによって表示される第２表示情報の一例を示す図である。例えば、表示制御部２２７ｇは、図２０に示す第２表示情報３２０を表示部３１に表示する。
【０３７７】
ここで、第２表示情報３２０は、第２機能指標を示す情報として、被検体の血管における圧力損失及び圧力損失率の少なくとも一方と流量との関係を示す情報を含む。例えば、表示制御部２２７ｇは、図２０に示すように、縦軸を圧力損失とし、横軸を流量としたグラフを、表示部３１に表示する。このとき、例えば、表示制御部２２７ｇは、複数の測定点それぞれについて、複数の心位相における圧力損失及び流量の関係を表示する。
【０３７８】
例えば、図２０に示す例では、「□」（９０％）、「×」（８０％）、「△」（７０％）は、それぞれ異なる心位相に関する値であることを示している。また、３つの「□」は、それぞれ異なる位置の測定点に関する値であることを示している。同様に、３つの「×」、３つの「△」も、それぞれ異なる位置の測定点に関する値であることを示している。また、横方向に並ぶ「□」、「×」、「△」は、それぞれ同じ位置の測定点を示している。
【０３７９】
図２１は、本実施形態に係る表示制御部２２７ｇによって表示される第３表示情報の一例を示す図である。例えば、表示制御部２２７ｇは、図２１に示す第３表示情報３３０を表示部３１に表示する。
【０３８０】
ここで、第３表示情報３３０は、操作者によって指定された測定点の断面を示す断面像を含む。例えば、表示制御部２２７ｇは、断面像として、操作者によって指定された測定点の断面を示す第１時相の断面像と、当該断面と解剖学的に対応する位置の断面を示す第２時相の断面像とを表示部３１に表示する。例えば、図２１の上側に示すように、表示制御部２２７ｇは、操作者によって指定された測定点の断面を示す断面像３３１ａと、当該断面と解剖学的に対応する位置の断面を示す他の心位相の断面像３３１ｂ〜３３１ｅとをそれぞれ表示する。
【０３８１】
また、第３表示情報３３０は、操作者によって指定された測定点の断面を含む血管長軸像を含む。例えば、表示制御部２２７ｇは、血管長軸像として、操作者によって指定された測定点の断面を含む第１時相の血管長軸像と、当該断面と解剖学的に対応する位置の断面を含む第２時相の血管長軸像とをさらに表示部３１に表示する。例えば、図２１の中央付近から右下付近に示すように、表示制御部２２７ｇは、操作者によって指定された測定点の断面を含む血管長軸像３３２ａと、当該断面と解剖学的に対応する位置の断面を含む他の心位相の血管長軸像３３２ｂ〜３３２ｅとをそれぞれ表示する。ここで、血管長軸像は、例えば、ＳＰＲ（Stretched  multi-Planner  Reconstruction）画像やＣＰＲ（Curved  multi-Planner  Reconstruction）画像などである。
【０３８２】
なお、例えば、表示制御部２２７ｇは、複数の心位相の断面像３３１ａ〜３３１ｅと、複数の血管長軸像３３２ａ〜３３２ｅとを、それぞれ対応付けて表示する。例えば、図２１に示すように、表示制御部２２７ｇは、同じ心位相の断面像及び血管長軸像が上下に並ぶように、複数の断面像３３１ａ〜３３１ｅ及び複数の血管長軸像３３２ａ〜３３２ｅをそれぞれ配置する。
【０３８３】
なお、図２１では、血管長軸像３３２ａ〜３３２ｅの上に断面像３３１ａ〜３３１ｅを表示した場合の例を示したが、血管長軸像３３２ａ〜３３２ｅ及び断面像３３１ａ〜３３１ｅが配置される位置は、これに限定されるものではない。例えば、断面像３３１ａ〜３３１ｅの上に血管長軸像３３２ａ〜３３２ｅが表示されてもよい。
【０３８４】
さらに、第３表示情報３３０は、血管長軸像の長軸方向に沿った画素値や断面積のプロファイルを示す情報を含む。例えば、図２１の左側に示すように、表示制御部２２７ｇは、操作者によって指定された測定点の断面を含む血管長軸像３３２ａにおける長軸方向に沿った画素値のプロファイルを示す情報３３５を表示する。ここで、長軸方向に沿った画素値のプロファイルは、血管内腔内における長軸方向に沿った画素値の代表値のプロファイルである。例えば、代表値は、血管内腔内で長軸方向における位置が同じである複数の画素値の平均値や、血管芯線上にある画素の画素値などである。また、例えば、表示制御部２２７ｇは、複数の心位相の血管長軸像３３２ａ〜３３２ｅそれぞれに関する画素値のプロファイルを１つのグラフ領域上にプロットして表示してもよい。
【０３８５】
ここで、例えば、表示制御部２２７ｇは、画素値や断面積のプロファイルを示す情報３３５と、当該プロファイルのもとになった血管長軸像とを、それぞれの長軸方向における位置関係が対応づくように表示する。例えば、図２１に示すように、画素値のプロファイルを示す情報３３５と、当該プロファイルのもとになった血管長軸像３３２ａとを、それぞれの長軸方向における位置が一致するように、それぞれの長軸方向の大きさ及び位置を合わせて並列に配置する。
【０３８６】
図２２は、本実施形態に係る表示制御部２２７ｇによって表示される表示情報及び画像の結果一覧表示の一例を示す図である。例えば、図２２に示すように、表示制御部２２７ｇは、第１表示情報３１０と、第２表示情報３２０と、第３表示情報３３０と、第１参照画像３４０と、第２参照画像３５０と、第３参照画像３６０とを、それぞれ並べて表示する。
【０３８７】
ここで、第１参照画像３４０、第２参照画像３５０、及び第３参照画像３６０は、それぞれ、被検体の血管及び当該血管により血液が供給される臓器を示す。本実施形態では、臓器は、心臓であり、血管は、冠動脈である。
【０３８８】
例えば、第１参照画像３４０は、被検体の心臓の全体像３４１と、当該心臓に血液を供給する血管の全体像３４２とを示すボリュームレンダリング画像である。例えば、表示制御部２２７ｇは、診断対象の心臓に対応するＣＴ画像を記憶部６５から読み出し、当該ＣＴ画像に対してボリュームレンダリング処理を行うことでボリュームレンダリング画像を生成する。そして、表示制御部２２７ｇは、生成したボリュームレンダリング画像を第１参照画像３４０として表示する。
【０３８９】
また、例えば、第２参照画像３５０は、被検体の心臓の全体像３５１と、当該心臓に血液を供給する血管の全体像３５２とを示すＣＰＲ（Curved  multi-Planner  Reconstruction）画像である。例えば、表示制御部２２７ｇは、診断対象の心臓及び血管に対応するＣＴ画像を記憶部６５から読み出し、当該ＣＴ画像に対してＣＰＲ法による断面再構成処理を行うことでＣＰＲ画像を生成する。そして、表示制御部２２７ｇは、生成したＣＰＲ画像を第２参照画像３５０として表示する。
【０３９０】
また、例えば、第３参照画像３６０は、対象の部位の俯瞰表示に血管を示す血管像を投影した画像である。例えば、対象の部位が心臓である場合には、第３参照画像３６０として、３次元心機能情報がマッピングされた３次元データを平面に展開した画像データであるポーラーマップ（ｐｏｌａｒ−ｍａｐ）３６１上に血管を示す血管像３６２を投影した画像などが用いられる。ここで、ポーラーマップとは、「ｂｕｌｌ’ｓ  ｅｙｅ  ｐｌｏｔ」とも呼ばれ、３次元心機能情報がマッピングされた３次元データを平面に展開した画像データである。具体的には、ポーラーマップは、僧帽弁が位置する心基部から心尖部までの長軸方向に垂直な左心室の複数の短軸断面それぞれにおける３次元データの情報を、「中心が心尖部に相当し、辺縁が心基部に相当する円」に投影した画像データである。より具体的には、ポーラーマップは、２次元極座標（半径及び角度）で示される円内の各位置が、３次元の心筋の各位置に対応付けられるように、３次元データを投影することで生成される。  
【０３９１】
例えば、表示制御部２２７ｇは、診断対象の心臓に対応するＣＴ画像を記憶部６５から読み出し、当該ＣＴ画像に対して上述した画像処理を行うことでポーラーマップ３６１を生成する。また、表示制御部２２７ｇは、当該ＣＴ画像から血管像３６２を生成し、生成した血管像３６２をポーラーマップ３６１上に位置合わせして配置した画像を第３参照画像３６０として表示する。
【０３９２】
なお、例えば、対象の部位が腸管や胃である場合には、第３参照画像３６０として、フライスルー（Ｆｌｙ  Ｔｈｒｕ）展開表示などの俯瞰表示に血管像を投影した画像などが用いられる。
【０３９３】
そして、表示制御部２２７ｇは、操作者によって指定された測定点の位置を示す情報を参照画像上に表示する。例えば、表示制御部２２７ｇは、図２２に示すように、第１参照画像３４０、第２参照画像３５０及び第３参照画像３６０それぞれの上に、操作者によって指定された測定点の位置を示すグラフィックを表示する。図２２では、このグラフィックとして、所定の長さの線分で表されるグラフィックを用いた場合の例を示している。
【０３９４】
このとき、例えば、表示制御部２２７ｇは、各参照画像上に表示したグラフィックと、第１表示情報３１０において、そのグラフィックに対応する測定点に関する断面積の変化曲線とを、それぞれ同じ線種で表示する。例えば、図２２に示すように、表示制御部２２７ｇは、第１参照画像３４０上で、指定部位の位置を示すグラフィック３４３については、指定部位に関する変化曲線と同様に破線で表示し、参照部位の位置を示すグラフィック３４４については、参照部位に関する変化曲線と同様に実線で表示する。
【０３９５】
同様に、表示制御部２２７ｇは、第２参照画像３５０上で、指定部位の位置を示すグラフィック３５３については破線で表示し、参照部位の位置を示すグラフィック３５４については実線で表示する。また、表示制御部２２７ｇは、第３参照画像３６０上で、指定部位の位置を示すグラフィック３６３については破線で表示し、参照部位の位置を示すグラフィック３６４については実線で表示する。
【０３９６】
これにより、操作者が、各参照画像上における同定領域と、第１表示情報３１０に含まれる断面積の変化曲線とを容易に対応付けることができる。なお、表示制御部２２７ｇは、第３表示情報３３０に含まれる血管長軸像上にも、同様に、指定部位の位置を示すグラフィック３３３と、参照部位の位置を示すグラフィック３３４とを、それぞれ、対応する変化曲線と同じ線種で表示してもよい。
【０３９７】
なお、図２２では、指定部位の位置を示すグラフィックとして、所定の長さの線分で表されるグラフィックを用いる場合の例を説明したが、グラフィックの形状は、これに限定されるものではない。例えば、円形状や、四角系状など、他の形状のグラフィックが用いられてもよい。
【０３９８】
また、図２２では、指定部位の位置を示すグラフィックと、対応する指定部位に関する変化曲線とを同じ線種で表示する場合の例を説明したが、グラフィックと変化曲線とを対応付けるための表示形態は、これに限定されるものではない。例えば、同じ指定部位に対応するグラフィックと変化曲線とを、それぞれ同じ色で表示するようにしてもよい。
【０３９９】
さらに、表示制御部２２７ｇは、参照画像上に表示した測定点のグラフィックの位置を変更する操作を操作者から受け付けてもよい。その場合には、表示制御部２２７ｇは、操作者によって変更された位置に応じて、新たに測定点を設定するよう第１設定部２２７ｄに指示する。これにより、第１算出部２２７ｅが、新たに設定された測定点における血管形態指標に基づいて、血管の第２物理指標を算出する。そして、第１同定部２２７ｆが、新たに設定された測定点について、血管の第２機能指標を同定し、表示制御部２２７ｇが、新たな測定点に関する第２物理指標及び第２機能指標を示す情報を表示部３１に表示する。この結果、第１表示情報３１０、第２表示情報３２０、第３表示情報３３０に表示されている内容が、新たに求められた第２物理指標及び第２機能指標を示す情報に更新される。
【０４００】
このように、測定点の位置を示すグラフィックの移動と、第１表示情報３１０、第２表示情報３２０、及び第３表示情報３３０の更新を連動させることで、操作者が、各参照画像上で測定点を所望の位置に移動しながら、その位置における血管の第２機能指標や第２物理指標などを容易に確認することができる。
【０４０１】
なお、図２２に示す表示は、あくまで一例であり、表示制御部２２７ｇは、必ずしも全ての情報及び画像を表示しなくてもよい。例えば、表示制御部２２７ｇは、第１表示情報３１０と、第２表示情報３２０、第３表示情報３３０、第１参照画像３４０、第２参照画像３５０及び第３参照画像３６０のうちの１つ又は複数を組み合わせて表示する。また、各情報及び各画像の配置位置や大きさなどのレイアウトも図２２に示したものに限られず、適宜に変更が可能である。
【０４０２】
このように、被検体の血管及び当該血管により血液が供給される臓器を示す参照画像を表示することによって、操作者が、狭窄が生じている血管が影響する臓器の部分を容易に把握できるようになる。ここで、参照画像として表示される画像は、図２２に示した第１参照画像３４０、第２参照画像３５０及び第３参照画像３６０に限られず、他の種類の画像が用いられてもよい。
【０４０３】
図２３〜２５は、本実施形態に係る表示制御部２２７ｇによって表示される参照画像の他の例を示す図である。例えば、表示制御部２２７ｇは、参照画像として、臓器、血管及び臓器の虚血状態を示す画像を表示部３１に表示する。例えば、表示制御部２２７ｇは、図２３に示すように、被検体の心臓の全体像４４１と、当該心臓に血液を供給する血管の全体像４４２とを示すボリュームレンダリング画像において、虚血状態を示すパフュージョン値の数値に応じて、心臓の全体像４４１に含まれる画素４４３の表示色を変えた画像４４０を参照画像として表示してもよい。
【０４０４】
また、例えば、表示制御部２２７ｇは、図２４に示すように、被検体の心臓の全体像５４１と、当該心臓に血液を供給する血管の全体像５４２とを示すボリュームレンダリング画像において、心臓の一部をクリッピングした（切り取った）画像５４０を参照画像として表示してもよい。そして、この場合に、例えば、表示制御部２２７ｇは、画像５４０において、虚血状態を示すパフュージョン値の数値に応じて、心臓の全体像５４１に含まれる画素５４３及びクリッピングにより表面化した断面部分５４４の表示色を変えてもよい。これにより、操作者が、心臓の内部における虚血深度を容易に把握することができるようになる。
【０４０５】
また、例えば、表示制御部２２７ｇは、図２５に示すように、被検体の心臓の全体像６４１と、当該心臓に血液を供給する血管の全体像６４２とを示すボリュームレンダリング画像において、心筋の外壁部分６４１ａをワイヤ表示し、心筋の内壁部分６４１ｂの画素の表示色をパフュージョン値の数値に応じて変えた画像６４０を参照画像として表示してもよい。
【０４０６】
このように、臓器の虚血状態を示す画像を参照画像として表示することによって、操作者が、診断対象の臓器において、狭窄が生じた血管によって血行障害を起こしている部分を容易に把握できるようになる。
【０４０７】
また、例えば、表示制御部２２７ｇは、参照画像として、記憶部６５に記憶されている時系列の画像を撮像した医用画像診断装置と異なる医用画像診断装置によって撮像された画像を表示部３１に表示してもよい。本実施形態では、一例として、Ｘ線ＣＴ装置によって撮影された臓器全体及び血管全体が含まれる時系列のＣＴ画像の場合を示したが、例えば、診断対象の臓器の全体像又は血管全体を撮影した医用画像が記憶部６５に記憶されていないような場合には、Ｘ線ＣＴ装置以外の医用画像診断装置によって撮像された画像又は当該画像から生成された処理画像を参照画像として表示してもよい。その場合には、記憶部６５には、Ｘ線ＣＴ装置以外の医用画像診断装置によって撮像された画像も記憶されていることとする。なお、ここでいうＸ線ＣＴ装置以外の医用画像診断装置とは、例えば、磁気共鳴イメージング（Magnetic  Resonance  Imaging：ＭＲＩ）装置、超音波診断装置、Ｘ線診断装置、核医学診断装置などである。つまり、例えば、核医学診断装置から得られた臓器全体に対してＣＴ装置やＭＲＩ装置から得られた血管全体像を組み合わせて、参照画像としてもよい。超音波画像からの臓器全体とＣＴ画像からの血管全体との組み合わせでもよい。また超音波装置で撮像された局所的な血管像に対して、ＣＴ画像又はＭＲ画像でその局所を含む血管全体像を重ねて、さらにＣＴ画像又はＭＲ画像での臓器全体像を重ねてもよい。
【０４０８】
このように、各種の医用画像診断装置によって撮像された画像を参照画像として表示することによって、診断により適した参照画像を表示できるようになる。
【０４０９】
次に、本実施形態に係る画像処理装置２２７によって実行される血管解析処理の流れを説明する。図２６は、画像処理装置２２７によって実行される血管解析処理の流れを示すフローチャートである。
【０４１０】
図２６に示すように、本実施形態に係る画像処理装置２２７では、まず、取得部６９が、被検体の血管及び当該血管により血液が供給される部位を示す時系列の医用画像を取得する（ステップＳ３０１）。
【０４１１】
続いて、第３算出部２２７ｃが、時系列の各医用画像から、臓器の領域及び血管の領域をセグメンテーションする（ステップＳ３０２）。また、第３算出部２２７ｃは、セグメンテーションした血管の領域から、血管の芯線、内壁及び外壁を検出する（ステップＳ３０３）。さらに、第３算出部２２７ｃは、複数の心位相内で臓器及び血管の解剖学的な同一位置を対応付ける（ステップＳ３０４）。
【０４１２】
その後、第３算出部２２７ｃは、時系列の医用画像に基づいて、被検体の血管の形態を示す時系列の血管形態指標を算出する（ステップＳ３０５）。このとき、例えば、第３算出部２２７ｃは、複数の心位相内での解剖学的な同一位置における内腔面積又は単位容積の変化曲線を作成する。
【０４１３】
そして、力学モデルを使用しない場合には（ステップＳ３０６，Ｎｏ）、第１設定部２２７ｄが、医用画像に含まれる血管領域に、第２機能指標を測定する部位を示す測定点を設定する（ステップＳ３０７）。
【０４１４】
なお、力学モデルを使用するか否かは、入力部２９を介した操作者からの指示に応じて判定されてもよいし、予め記憶部６５などに記憶された設定情報に基づいて判定されてもよい。この判定は、例えば、画像処理装置２２７が有する制御部によって行われ、その判定結果に応じて、画像処理装置２２７の各部が制御される。
【０４１５】
続いて、第１算出部２２７ｅが、時系列の血管形態指標に基づいて、設定された測定点における第２物理指標を算出する（ステップＳ３０８）。このとき、例えば、第１算出部２２７ｅは、血管断面形状変動指標又は血流抵抗指標を算出する。
【０４１６】
その後、第１同定部２２７ｆが、記憶部６５から相関情報（第１物理指標、第１機能指標）を読み出す（ステップＳ３０９）。また、第１同定部２２７ｆは、相関情報と、血管の第２物理指標とに基づいて、血管血行状態に関する被検体の血管の第２機能指標（血液の流量、圧力損失、伝播速度等）を同定する（ステップＳ３１０）。
【０４１７】
一方、力学モデルを使用する場合には（ステップＳ３０６，Ｙｅｓ）、第１同定部２２７ｆが、時系列の医用画像から算出された血管形態指標に基づいて、力学モデルの入力条件を算出する（ステップＳ３１１）。また、第１同定部２２７ｆは、力学モデルを用いて、第１物理指標、第１機能指標を算出する（ステップＳ３１２）。
【０４１８】
その後、第１同定部２２７ｆは、第１設定部２２７ｄによって測定点が設定された後に（ステップＳ３１３）、流体構造解析の結果に基づいて、血管血行状態に関する被検体の血管の第２機能指標（血液の流量、圧力損失、伝播速度等）を同定する（ステップＳ３１４）。
【０４１９】
そして、こうして第２機能指標が同定された後に、表示制御部２２７ｇが、第２機能指標を示す情報を表示部３１に表示する（ステップＳ３１５）。
【０４２０】
上述したように、第５の実施形態によれば、被検体の血管及び当該血管により血液が供給される臓器を示す時系列の医用画像から、血管血行状態に関する当該被検体の血管の第２機能指標が同定されて表示される。したがって、本実施形態によれば、血管の血行性虚血評価を行う診断を支援することができる。
【０４２１】
なお、上述した各実施形態では、取得部が、時系列のＣＴ画像を医用画像として取得する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、Ｘ線ＣＴ装置を用いた撮像では、診断用の画像を撮像する本スキャンが行われる前に、本スキャンの開始タイミングを判定するためのプレップスキャンが行われる場合がある。この撮像方法では、プレップスキャンによって継続的に収集されるデータから、造影剤の濃度に応じて変化するＣＴ値の経時的な変化曲線を求め、この変化曲線に基づいて、本スキャンの開始タイミングが決定される。このような撮像が行われる場合に、例えば、取得部は、プレップスキャンによって収集されたデータをさらに取得してもよい。
【０４２２】
例えば、血流の流量や流速は、被検体の体格や性別、被検体の状態ごとに異なると考えられる。そこで、例えば、上記実施形態で説明した第３算出部が、血管形態指標を算出する際に、プレップスキャンによって収集されたデータに基づいて、被検体ごとに血管形態指標を調整してもよい。これにより、上記実施形態で説明した血管解析処理によって得られる血管の機能指標の精度をより高めることができる。
【０４２３】
（その他の実施形態）
なお、上記の実施形態の説明で図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示のように構成されていなくても良い。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【０４２４】
例えば、上記各実施形態で説明した画像処理装置は、図２７に示すように構成されてもよい。図２７は、その他の実施形態に係る画像処理装置の構成を示す機能ブロック図である。図２７に示すように、画像処理装置７００は、記憶回路７１０と、処理回路７２０とを備える。
【０４２５】
記憶回路７１０は、第１、第４又は第５の実施形態で説明した記憶部６５、第２の実施形態で説明した記憶部６５Ａ、或いは、第３の実施形態で説明した記憶部３３に対応する。
【０４２６】
また、処理回路７２０は、取得機能７２１と、設定機能７２２と、算出機能７２３と、同定機能７２４と、表示制御機能７２５とを有する。取得機能７２１は、特許請求の範囲における取得部の一例である。設定機能７２２は、特許請求の範囲における設定部の一例である。算出機能７２３は、特許請求の範囲における算出部の一例である。同定機能７２４は、特許請求の範囲における同定部の一例である。表示制御機能７２５は、特許請求の範囲における表示制御部の一例である。
【０４２７】
取得機能７２１は、第１、第２、第４又は第５の実施形態で説明した取得部６９、或いは、第３の実施形態で説明した第１取得部１５１及び第２取得部１５２によって実現される機能に対応する。
【０４２８】
設定機能７２２は、第１、第２又は第４の実施形態で説明した第１設定部５１、第３の実施形態で説明した設定部１５４、或いは、第５の実施形態で説明した第１設定部２２７ｄによって実現される機能に対応する。
【０４２９】
算出機能７２３は、第１、第２又は第４の実施形態で説明した第１算出部６７、第３の実施形態で説明した算出部１５３、或いは、第５の実施形態で説明した第１算出部２２７ｅ及び第３算出部２２７ｃによって実現される機能に対応する。
【０４３０】
同定機能７２４は、第１又は第４の実施形態で説明した第１同定部６６、第２の実施形態で説明した第１同定部６６Ａ、第３の実施形態で説明した第１同定部１５６又は１５６ａ、或いは、第５の実施形態で説明した第１同定部２２７ｆによって実現される機能に対応する。
【０４３１】
表示制御機能７２５は、第２の実施形態で説明した表示制御部６８、第３の実施形態で説明した表示制御部１５７、又は、第５の実施形態で説明した表示制御部２２７ｇによって実現される機能に対応する。
【０４３２】
例えば、図２７に示す処理回路７２０の構成要素である取得機能７２１、設定機能７２２、算出機能７２３、同定機能７２４及び表示制御機能７２５によって実行される各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路７１０に記録されている。処理回路７２０は、各プログラムを記憶回路７１０から読み出し、実行することで、各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路７２０は、図２７の処理回路７２０内に示された各機能を有することとなる。
【０４３３】
すなわち、処理回路７２０は、取得機能７２１に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出し実行することで、取得部６９、第１取得部１５１又は第２取得部１５２と同様の処理を実行する。また、処理回路７２０は、設定機能７２２に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出し実行することで、第１設定部５１、設定部１５４又は第１設定部２２７ｄと同様の処理を実行する。また、処理回路７２０は、算出機能７２３に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出し実行することで、第１算出部６７、算出部１５３、第１算出部２２７ｅ又は第３算出部２２７ｃと同様の処理を実行する。また、処理回路７２０は、同定機能７２４に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出し実行することで、第１同定部６６、６６Ａ、１５６、１５６ａ又は２２７ｆと同様の処理を実行する。また、処理回路７２０は、表示制御機能７２５に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出し実行することで、表示制御部６８、１５７又は２２７ｇと同様の処理を実行する。
【０４３４】
例えば、図６に示すステップＳ１００は、処理回路７２０が取得部６９に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。また、図６に示すステップＳ１０１は、処理回路７２０が第１設定部５１に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。また、図６に示すステップＳ１０２は、処理回路７２０が第１算出部６７に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。また、図６に示すステップＳ１０３は、処理回路７２０が第１同定部６６に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。
【０４３５】
また、例えば、図９に示すステップＳ１は、処理回路７２０が取得部６９に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。また、図９に示すステップＳ２は、処理回路７２０が第１設定部５１に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。また、図９に示すステップＳ３は、処理回路７２０が第１同定部６６Ａに対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。また、図９に示すステップＳ４は、処理回路７２０が第１算出部６７に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。また、図９に示すステップＳ５〜Ｓ１６は、処理回路７２０が第１同定部６６Ａに対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。また、図９に示すステップＳ１７〜Ｓ２０は、処理回路７２０が表示制御部６８に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。
【０４３６】
また、例えば、図１６に示すステップＳ２０１は、処理回路７２０が取得部６９に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。また、例えば、図１６に示すステップＳ２０２〜Ｓ２０３は、処理回路７２０が第１設定部５１に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。また、例えば、図１６に示すステップＳ２０４〜Ｓ２０５は、処理回路７２０が第１算出部６７に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。また、例えば、図１６に示すステップＳ２０６は、処理回路７２０が第１同定部６６に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。
【０４３７】
また、例えば、図２６に示すステップＳ３０１は、処理回路７２０が取得部６９に対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。また、例えば、図２６に示すステップＳ３０２〜Ｓ３０６は、処理回路７２０が第３算出部２２７ｃに対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。また、例えば、図２６に示すステップＳ３０７は、処理回路７２０が第１設定部２２７ｄに対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。また、例えば、図２６に示すステップＳ３０８は、処理回路７２０が第１算出部２２７ｅに対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。また、例えば、図２６に示すステップＳ３０９〜Ｓ３１４は、処理回路７２０が第１同定部２２７ｆに対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。また、例えば、図２６に示すステップＳ３１５は、処理回路７２０が表示制御部２２７ｇに対応するプログラムを記憶回路７１０から読み出して実行することにより、実現されるステップである。
【０４３８】
なお、図２７においては、単一の処理回路によって、取得機能７２１、設定機能７２２、算出機能７２３、同定機能７２４及び表示制御機能７２５それぞれの処理機能が実現されるものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。
【０４３９】
また、上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（central  preprocess  unit）、ＧＰＵ(Graphics  Processing  Unit)、或いは、特定用途向け集積回路（Application  Specific  Integrated  Circuit：ＡＳＩＣ））、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple  Programmable  Logic  Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex  Programmable  Logic  Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field  Programmable  Gate  Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図７における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
【０４４０】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、低侵襲で且つ高速に血管の機能指標を同定することができる。
【０４４１】
以上、実施形態を説明したが、実施形態及び変形例は、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及び変形例は、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。実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。
【符号の説明】
【０４４２】
２７  画像処理装置
６９  取得部
６７  第１算出部
６６  第１同定部
【図１】
2020037037.tif 000006
【図２】
2020037037.tif 000007
【図３】
2020037037.tif 000008
【図４】
2020037037.tif 000009
【図５】
2020037037.tif 000010
【図６】
2020037037.tif 000011
【図７】
2020037037.tif 000012
【図８】
2020037037.tif 000013
【図９】
2020037037.tif 000014
【図１０】
2020037037.tif 000015
【図１１】
2020037037.tif 000016
【図１２】
2020037037.tif 000017
【図１３】
2020037037.tif 000018
【図１４】
2020037037.tif 000019
【図１５】
2020037037.tif 000020
【図１６】
2020037037.tif 000021
【図１７】
2020037037.tif 000022
【図１８】
2020037037.tif 000023
【図１９】
2020037037.tif 000024
【図２０】
2020037037.tif 000025
【図２１】
2020037037.tif 000026
【図２２】
2020037037.tif 000027
【図２３】
2020037037.tif 000028
【図２４】
2020037037.tif 000029
【図２５】
2020037037.tif 000030
【図２６】
2020037037.tif 000031
【図２７】
2020037037.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月15日(2020.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
実施形態に係る画像処理装置は、取得部と、算出部と、表示制御部とを備える。取得部は、被検体の冠動脈を含む時系列画像を、前記被検体の時系列の心電情報と対応付けて取得する。算出部は、前記時系列画像から、前記冠動脈上の対象位置における断面積の時間変動を算出する。表示制御部は、前記対象位置における断面積の時間変動を示すグラフと、前記心電情報の時間変化を示すグラフとを、時間軸のスケールを合わせた上で表示する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の冠動脈を含む時系列画像を、前記被検体の時系列の心電情報と対応付けて取得する取得部と、
前記時系列画像から、前記冠動脈上の対象位置における断面積の時間変動を算出する算出部と、
前記対象位置における断面積の時間変動を示すグラフと、前記心電情報の時間変化を示すグラフとを、時間軸のスケールを合わせた上で表示する表示制御部と
を備える、画像処理装置。
【請求項２】
前記対象位置に加えて、前記冠動脈上であって、前記対象位置よりも上流にある参照位置を設定する設定部をさらに備え、
前記算出部は、前記参照位置における断面積の時間変動をさらに算出し、
前記表示制御部は、前記参照位置における断面積の時間変動を示すグラフを、前記対象位置における断面積の時間変動を示すグラフ及び前記心電情報の時間変化を示すグラフに加えてさらに表示する、
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記表示制御部は、前記冠動脈の形態を示す参照画像をさらに表示し、前記参照画像上に前記対象位置を示すマーカを表示させる、
請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記参照画像は、前記冠動脈のＳＰＲ（Stretched  multi-Planner  Reconstruction）画像である、
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記表示制御部は、複数の冠動脈について同様の解析を行うことで、前記複数の冠動脈それぞれのＳＰＲ画像を、それぞれに前記マーカを表示させて並べて表示する、
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記参照画像は、前記冠動脈のＭＰＲ（Multi-Planner  Reconstruction）画像である、
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記参照画像は、心筋の心筋機能情報をカラーマップしたカラーマップ画像に前記冠動脈を重畳した画像である、
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記カラーマップ画像は、ポーラマップである、
請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記カラーマップ画像は、ボリュームレンダリング画像である、
請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
被検体の冠動脈を含む時系列画像を、前記被検体の時系列の心電情報と対応付けて取得し、
前記時系列画像から、前記冠動脈上の対象位置における断面積の時間変動を算出し、
前記対象位置における断面積の時間変動を示すグラフと、前記心電情報の時間変化を示すグラフとを、時間軸のスケールを合わせた上で表示する
ことを含む、画像処理方法。
【請求項１１】
コンピュータに、
被検体の冠動脈を含む時系列画像を、前記被検体の時系列の心電情報と対応付けて取得するステップと、
前記時系列画像から、前記冠動脈上の対象位置における断面積の時間変動を算出するステップと、
前記対象位置における断面積の時間変動を示すグラフと、前記心電情報の時間変化を示すグラフとを、時間軸のスケールを合わせた上で表示するステップと
を実行させる、プログラム。