(57)【要約】【課題】Ｘ線画像を用いて心筋細胞の生存度に関わる情報を提供すること。【解決手段】画像抽出部２６ｂは、心位相取得部２６ａが取得した被検体Ｐの心位相に基づいて、画像データ記憶部２５に格納された時系列に沿った複数のＸ線画像から、心筋領域の染影状態が最も高い収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像を抽出する。画像変形部２６ｃは、画像変形処理により、描出される被検体Ｐの心臓の大きさおよび位置が所定の範囲内で一致するように、収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像から収縮期変形画像および拡張期変形画像を生成し、比画像生成部２６ｄは収縮期変形画像および拡張期変形画像において対応する画素の画素値を除算処理することで算出した比の値を画素値とする比画像を生成する。そして、システム制御部２１は、比画像生成部２６ｄが生成した比画像を表示部２３のモニタに表示するように制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の心位相を取得する心位相取得手段と、
造影剤が注入された前記被検体の心臓を時系列に沿って撮影することで生成された複数のＸ線画像を記憶する画像記憶手段と、
前記画像記憶手段が記憶する前記複数のＸ線画像から前記心位相取得手段によって取得された前記被検体の心位相に基づいて抽出された第一の位相におけるＸ線画像および第二の位相におけるＸ線画像それぞれを、描出される心臓の大きさおよび位置が所定の範囲内で一致するように画像変形することで第一の画像および第二の画像を生成する画像変形手段と、
前記画像変形手段によって生成された前記第一の画像および前記第二の画像において対応する画素の画素値を除算して比の値を算出し、当該算出した比の値を画素値とする比画像を生成する比画像生成手段と、
前記比画像生成手段によって生成された前記比画像を所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記心位相取得手段によって取得された前記被検体の心位相に基づいて、前記画像記憶手段が記憶する前記複数のＸ線画像から前記第一の位相および前記第二の位相に相当するＸ線画像群を抽出し、当該抽出した各Ｘ線画像群のうち、前記造影剤による心筋の造影効果が最大であるＸ線画像それぞれを、前記第一の位相におけるＸ線画像および前記第二の位相におけるＸ線画像として抽出する画像抽出手段をさらに備え、
前記画像変形手段は、前記画像抽出手段によって抽出された前記第一の位相におけるＸ線画像および前記第二の位相におけるＸ線画像に対して画像変形処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記画像抽出手段は、前記第一の位相におけるＸ線画像群それぞれから前記造影剤による心筋の造影効果が最大である画素を抽出して合成することにより前記第一の位相におけるＸ線画像を生成し、前記第二の位相におけるＸ線画像群それぞれから前記造影剤による心筋の造影効果が最大である画素を抽出して合成することにより前記第二の位相におけるＸ線画像を生成することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記画像記憶手段が記憶する前記複数のＸ線画像から前記心位相取得手段によって取得された前記被検体の心位相に基づいて抽出された前記第一の位相におけるＸ線画像群および前記第二の位相におけるＸ線画像群それぞれにおいて、心筋の毛細血管における血液の灌流状況を表す第一の指標値および第二の指標値を画素ごとに算出する指標値算出手段をさらに備え、
前記画像変形手段は、前記指標値算出手段によって画素ごとに算出された前記第一の指標値および前記第二の指標値それぞれを画素値とすることで生成された前記第一の位相におけるＸ線画像および前記第二の位相におけるＸ線画像を画像変形処理することにより前記第一の画像および前記第二の画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記第一の位相は、心臓の収縮期であり、前記第二の位相は、心臓の拡張期であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の画像処理装置。
【請求項６】
被検体の心位相を取得する心位相取得手段と、
造影剤が注入された前記被検体の心臓を時系列に沿って撮影することで生成した複数のＸ線画像を記憶する画像記憶手段と、
前記画像記憶手段が記憶する前記複数のＸ線画像から前記心位相取得手段によって取得された前記被検体の心位相に基づいて抽出された第一の位相におけるＸ線画像および第二の位相におけるＸ線画像それぞれを、描出される心臓の大きさおよび位置が所定の範囲内で一致するように画像変形することで第一の画像および第二の画像を生成する画像変形手段と、
前記画像変形手段によって生成された前記第一の画像および前記第二の画像において対応する画素の画素値を除算して比の値を算出し、当該算出した比の値を画素値とする比画像を生成する比画像生成手段と、
前記比画像生成手段によって生成された前記比画像を所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像処理装置およびＸ線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、心臓の虚血性心疾患の治療では、カテーテルを用いた血管内インターベンション治療と呼ばれる治療法が行なわれている。具体的には、血管内インターベンション治療においては、Ｘ線診断装置により治療対象部位の透視撮影が行なわれ、モニタに表示されたＸ線画像を参照する医師がカテーテルを操作することで、虚血の原因となっている梗塞部位の拡張が行なわれる。
【０００３】
ここで、虚血性心疾患の治療後においては、血液の再灌流により心筋細胞の生存度（myocardial viability）が回復したか否かを確認することが重要となる。また、虚血性心疾患の治療を行なう際にも、生存度が低下している心筋細胞を特定することが、治療方針を決定するうえで重要となる。
【０００４】
すなわち、虚血性心疾患の治療においては、心筋細胞が「生きているか否か」もしくは「回復したか否か」が医師にとって重要な指標となる。
【０００５】
心筋細胞の生存度を非侵襲に知ることは困難であるが、間接的な手法としては、超音波診断装置やＭＲＩ装置により収縮運動における心筋の厚み変化を測定する手法が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００６】
かかる手法においては、拡張期と収縮期との間で心筋の厚み変化が大きければ心筋細胞が「生きている」とみなされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１２４６３６号公報
【特許文献２】特開２００５−２７０４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記した従来の技術は、ＭＲＩ装置や超音波診断装置により心筋の厚み変化を測定することで、心筋細胞の生存度を間接的に示す情報を医師に提供するが、虚血性心疾患の治療において用いられる装置がＸ線診断装置であることからも、Ｘ線診断装置により心筋細胞の生存度に関わる情報が提供されることが望ましい。
【０００９】
しかしながら、現状では、Ｘ線診断装置により生成されたＸ線画像から、心筋細胞の生存度に関わる情報を提供する技術は、知られていなかった。
【００１０】
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、Ｘ線画像を用いて心筋細胞の生存度に関わる情報を提供することが可能となる画像処理装置およびＸ線診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、被検体の心位相を取得する心位相取得手段と、造影剤が注入された前記被検体の心臓を時系列に沿って撮影することで生成された複数のＸ線画像を記憶する画像記憶手段と、前記画像記憶手段が記憶する前記複数のＸ線画像から前記心位相取得手段によって取得された前記被検体の心位相に基づいて抽出された第一の位相におけるＸ線画像および第二の位相におけるＸ線画像それぞれを、描出される心臓の大きさおよび位置が所定の範囲内で一致するように画像変形することで第一の画像および第二の画像を生成する画像変形手段と、前記画像変形手段によって生成された前記第一の画像および前記第二の画像において対応する画素の画素値を除算して比の値を算出し、当該算出した比の値を画素値とする比画像を生成する比画像生成手段と、前記比画像生成手段によって生成された前記比画像を所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６記載の本発明は、被検体の心位相を取得する心位相取得手段と、造影剤が注入された前記被検体の心臓を時系列に沿って撮影することで生成した複数のＸ線画像を記憶する画像記憶手段と、前記画像記憶手段が記憶する前記複数のＸ線画像から前記心位相取得手段によって取得された前記被検体の心位相に基づいて抽出された第一の位相におけるＸ線画像および第二の位相におけるＸ線画像それぞれを、描出される心臓の大きさおよび位置が所定の範囲内で一致するように画像変形することで第一の画像および第二の画像を生成する画像変形手段と、前記画像変形手段によって生成された前記第一の画像および前記第二の画像において対応する画素の画素値を除算して比の値を算出し、当該算出した比の値を画素値とする比画像を生成する比画像生成手段と、前記比画像生成手段によって生成された前記比画像を所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１または６の発明によれば、Ｘ線画像を用いて心筋細胞の生存度に関わる情報を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施例１におけるＸ線診断装置の構成を説明するための図である。
【図２】図２は、画像生成部を説明するための図である。
【図３】図３は、実施例１における画像処理部の構成を説明するための図である。
【図４】図４は、実施例１における心位相取得部および画像抽出部を説明するための図である。
【図５】図５は、収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像を説明するための図である。
【図６】図６は、画像変形部による画像変形処理の一例を説明するための図である。
【図７】図７は、実施例１における比画像生成部を生成するための図である。
【図８】図８は、実施例１におけるＸ線診断装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】図９は、実施例２における画像抽出部を説明するための図である。
【図１０】図１０は、実施例３における画像処理部の構成を説明するための図である。
【図１１】図１１は、実施例３において用いられるモデルを説明するための図である。
【図１２】図１２は、実施例３において比画像を生成するために用いられる計算式を説明するための図である。
【図１３】図１３は、実施例３におけるＸ線診断装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る画像処理装置およびＸ線診断装置の実施例を詳細に説明する。なお、以下では、本発明に係る画像処理装置がＸ線診断装置に組み込まれている場合を実施例として説明する。
【実施例１】
【００１６】
まず、実施例１におけるＸ線診断装置の構成について説明する。図１は、実施例１におけるＸ線診断装置の構成を説明するための図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施例におけるＸ線診断装置は、高電圧発生器１１と、Ｘ線管１２と、Ｘ線絞り装置１３と、天板１４と、Ｃアーム１５と、Ｘ線検出器１６と、Ｃアーム回転・移動機構１７と、天板移動機構１８と、Ｃアーム・天板機構制御部１９と、絞り制御部２０と、システム制御部２１と、入力部２２と、表示部２３と、画像データ生成部２４と、画像データ記憶部２５と、画像処理部２６とを有し、さらに心電計３０と接続される。
【００１８】
心電計３０は、図示しない端子が取り付けられた被検体Ｐの心電波形を取得し、取得した心電波形を、時間情報とともに、後述する画像処理部２６に送信する。
【００１９】
高電圧発生器１１は、高電圧を発生し、発生した高電圧をＸ線管１２に供給し、Ｘ線管１２は、高電圧発生部１１から供給された高電圧によりＸ線を発生する。すなわち、高電圧発生器１１は、Ｘ線管１２へ供給する電圧を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線量の調整や、被検体ＰへのＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦの制御を行なう。
【００２０】
Ｘ線絞り装置１３は、Ｘ線管１２が発生したＸ線を被検体Ｐの関心領域に対して選択的に照射されるように絞り込むための装置である。例えば、Ｘ線絞り装置１３は、スライド可能な４枚の絞り羽根を有し、これら絞り羽根をスライドさせることで、Ｘ線管１２が発生したＸ線を絞り込んで被検体Ｐに照射させる。
【００２１】
天板１４は、被検体Ｐを載せるベッドであり、図示しない寝台の上に配置される。
【００２２】
Ｘ線検出器１６は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出するためのＸ線検出素子が配列された装置であり、各Ｘ線検出素子は、被検体Ｐを透過したＸ線を電気信号に変換して蓄積し、蓄積した電気信号を後述する画像データ生成部２４に送信する。
【００２３】
Ｃアーム１５は、Ｘ線管１２、Ｘ線絞り装置１３およびＸ線検出器１６を保持するアームであり、Ｘ線管１２およびＸ線絞り装置１３とＸ線検出器１６とは、Ｃアーム１５により被検体Ｐを挟んで対向するように配置される。
【００２４】
Ｃアーム回転・移動機構１７は、Ｃアーム１５を回転および移動させるための装置であり、天板移動機構１８は、天板１４を移動させるための装置である。
【００２５】
Ｃアーム・天板機構制御部１９は、Ｃアーム回転・移動機構１７および天板移動機構１８を制御することで、Ｃアーム１５の回転調整および移動調整と、天板１４の移動調整とを行なう。
【００２６】
絞り制御部２０は、Ｘ線絞り装置１３が有する絞り羽根の開度を調整することで、Ｘ線の照射範囲を制御する。
【００２７】
画像データ生成部２４は、Ｘ線検出器１６によって被検体Ｐを透過したＸ線から変換された電気信号を用いてＸ線画像を生成し、生成したＸ線画像を画像データ記憶部２５に格納する。具体的には、画像データ生成部２４は、図２に示すように、時系列に沿って生成した複数のＸ線画像（Ｘ線画像１、Ｘ線画像２、Ｘ線画像３、・・・）それぞれに対し、撮影時の時間を対応付けて画像データ記憶部２５に格納する。なお、図２は、画像生成部を説明するための図である。
【００２８】
画像データ記憶部２５は、画像データ生成部２４によって生成されたＸ線画像を、撮影時間に対応付けて記憶する。
【００２９】
画像処理部２６は、画像データ記憶部２５が記憶するＸ線画像に対して各種画像処理を実行する処理部である。例えば、画像処理部２６は、画像データ記憶部２５が記憶する時系列に沿った複数のＸ線画像を処理することにより、動画像を生成する。なお、画像処理部２６については、後に詳述する。
【００３０】
入力部２２は、Ｘ線診断装置を操作する医師や技師などの操作者が各種コマンドを入力するためのマウス、キーボード、ボタン、トラックボール、ジョイスティックなどを有し、操作者から受け付けたコマンドを、後述するシステム制御部２１に転送する。
【００３１】
表示部２３は、入力部２２を介して操作者からコマンドを受け付けるためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示したり、画像データ記憶部２５が記憶するＸ線画像および画像処理部２６によって画像処理されたＸ線画像の動画像などを表示したりするためのモニタを有する。
【００３２】
システム制御部２１は、Ｘ線診断装置全体の動作を制御する。すなわち、システム制御部２１は、入力部２２から転送された操作者からのコマンドに基づいて、高電圧発生器１１、Ｃアーム・天板機構制御部１９、絞り制御部２０を制御することで、Ｘ線量の調整およびＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ制御と、Ｃアーム１５の回転・移動の調整と、天板１４の移動調整を行なう。これにより、Ｘ線診断装置は、心臓冠動脈に造影剤が注入された被検体Ｐの心臓を連続して撮影する。
【００３３】
また、システム制御部２１は、操作者からのコマンドに基づいて、画像データ生成部２４における画像生成処理や画像処理部２６における画像処理の制御を行なう。さらに、システム制御部２１は、操作者からコマンドを受け付けるためのＧＵＩや、画像データ記憶部２５が記憶するＸ線画像および画像処理部２６によって画像処理された動画像などを表示部２３のモニタに表示するように制御する。
【００３４】
このように、本実施例におけるＸ線診断装置は、心臓冠動脈に造影剤が注入された被検体Ｐの心臓を連続して撮影することで時系列に沿った複数のＸ線画像を生成して画像データ記憶部２５に格納するが、以下、詳細に説明する画像処理部２６の処理により、画像データ記憶部２５に格納されたＸ線画像を用いて、心筋細胞の生存度に関わる情報を提供することが可能となることに主たる特徴がある。
【００３５】
以下、この主たる特徴について、図３〜７を用いて説明する。なお、図３は、実施例１における画像処理部の構成を説明するための図であり、図４は、実施例１における心位相取得部および画像抽出部を説明するための図であり、図５は、収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像を説明するための図であり、図６は、画像変形部による画像変形処理の一例を説明するための図であり、図７は、実施例１における比画像生成部を生成するための図である。
【００３６】
図３に示すように、実施例１における画像処理部２６は、心位相取得部２６ａと、画像抽出部２６ｂと、画像変形部２６ｃと、比画像生成部２６ｄとを有する。
【００３７】
心位相取得部２６ａは、心電計３０から受信した心電波形および時間情報から、各時点における被検体Ｐの心位相を取得する。具体的には、心位相取得部２６ａは、図４の（Ａ）に示すように、撮影開始後の各時点が、被検体Ｐの心臓の収縮期に対応する時点であるのか、被検体Ｐの心臓の拡張期に対応する時点であるのかを、心電波形および時間情報から取得する。
【００３８】
画像抽出部２６ｂは、心位相取得部２６ａが取得した被検体Ｐの心位相に基づいて、画像データ記憶部２５に格納された時系列に沿った複数のＸ線画像から、収縮期Ｘ線画像群および拡張期Ｘ線画像群をそれぞれ抽出する。
【００３９】
例えば、Ｘ線診断装置により５秒間の連続撮影が行なわれた結果、５心拍分の複数のＸ線画像が生成された場合、画像抽出部２６ｂは、心位相取得部２６ａが取得した被検体Ｐの心位相に基づいて、図４の（Ｂ）に示すように、それぞれ５枚からなる収縮期Ｘ線画像群（ＥＳ１〜ＥＳ５）および拡張期Ｘ線画像群（ＥＤ１〜ＥＤ５）を抽出する。
【００４０】
そして、画像抽出部２６ｂは、収縮期Ｘ線画像群および拡張期Ｘ線画像群それぞれから、造影剤による心筋領域の染影状態が高いＸ線画像それぞれを、収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像として抽出する。
【００４１】
ここで、造影剤が冠状動脈に注入されたのちの心臓の造影画像においては、血管、心筋の順に染影される様子が描出され、その後、造影剤が静脈から抜けていく様子が描出される。すなわち、冠状動脈に注入された造影剤は、太い血管内から細い血管内へと流れ、そののち毛細血管内を流れ、その結果、心筋の細胞間質に流入する。そして、造影剤は、心筋の細胞間質に停滞したのち、約３心拍以内に心筋の細胞間質から静脈内に流出される。
【００４２】
そこで、例えば、画像抽出部２６ｂは、収縮期Ｘ線画像群および拡張期Ｘ線画像群それぞれから、血管領域を抽出し、抽出した血管領域を除去した画像群（血管除去画像群）を生成する。そして、画像抽出部２６ｂは、生成した血管除去画像群において、造影効果が最も高いＸ線画像を画素値に基づいて抽出する。これにより、画像抽出部２６ｂは、造影剤による心筋領域の染影状態が高い収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像を抽出する。例えば、画像抽出部２６ｂは、図４の（Ｂ）に示すように、収縮期Ｘ線画像としてＸ線画像（ＥＳ３）を抽出し、拡張期Ｘ線画像としてＸ線画像（ＥＤ３）を抽出する。
【００４３】
なお、本実施例では、画像抽出部２６ｂにより収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像が自動的に抽出される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像が操作者の判断により抽出される場合であってもよい。
【００４４】
例えば、システム制御部２１は、時系列に沿った複数のＸ線画像から画像処理部２６により生成された動画像を表示部２３のモニタに表示させる。そして操作者は、心位相取得部２６ａが取得した被検体Ｐの心位相に基づいて、収縮期Ｘ線画像群および拡張期Ｘ線画像群を指定し、指定した収縮期Ｘ線画像群および拡張期Ｘ線画像群それぞれの静止画の表示要求を、入力部２２を介してシステム制御部２１に通知する。そして、操作者は、システム制御部２１の制御により表示部２３のモニタに表示された各Ｘ線画像を参照して、心筋の染影状態が最も高いＸ線画像を目視により抽出することで、収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像を決定する。
【００４５】
収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像について、図５を用いて説明する。図５の（Ａ）に示すように、収縮期における心臓の形態と、拡張期における心臓の形態とでは、心臓の大きさの変化に伴い、心筋の厚みが異なる。具体的には、図５の（Ｂ）のモデル図に示すように、収縮期では、心臓が収縮することで心筋の厚みが大きくなり、収縮期では、心臓が拡張することで心筋の厚みは小さくなる。また、図５の（Ｂ）のモデル図に示すように、収縮期と拡張期とでは、心臓全体の位置が異なる。
【００４６】
ここで、Ｘ線画像は、一方向から照射されたＸ線による投影画像である。すなわち、Ｘ線管１２から被検体Ｐに向かって照射されたフォトンは、Ｘ線管１２からＸ線検出器１６への経路に位置する物体によって一部吸収されたうえでＸ線検出器１６に達する。そして、Ｘ線検出器１６においては、透過したフォトンの数に応じた電荷が発生し、発生した電荷の数が積算してカウントされる。そして、画像データ生成部２４は、Ｘ線検出器１６がカウントした電荷の積算数からＸ線画像の各画素の画素値を決定する。
【００４７】
つまり、フォトンの経路上に存在する心筋に一定濃度の造影剤が含まれているとすると、心筋の厚みによって吸収されるフォトン数が変化することから、図５の（Ｃ）に示すように、収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像それぞれの画素値は、心筋の厚みに応じて変化する。したがって、収縮期Ｘ線画像と拡張期Ｘ線画像との画素値を比較することで、心筋の厚み変化を検出することができる。
【００４８】
しかし、収縮期Ｘ線画像と拡張期Ｘ線画像との画素値を比較するためには、収縮期および拡張期におけるＸ線画像にて描出されている心臓の大きさおよび位置が一致するように画像変形を行なう必要がある。
【００４９】
このため、本実施例における画像処理部２６は、図３に示すように、画像変形部２６ｃを有する。
【００５０】
すなわち、画像変形部２６ｃは、描出される被検体Ｐの心臓の大きさおよび位置が所定の範囲内で一致するように、収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像をアフィン変換などの画像変形処理することで、収縮期変形画像および拡張期変形画像を生成する。
【００５１】
例えば、画像変形部２６ｃは、図６に示すように、収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像それぞれを「１０×１０」のグリッドに分割する。そして、画像変形部２６ｃは、対応するグリッド間にて画像の特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいて、拡大縮小処理および位置あわせを行なって、収縮期変形画像および拡張期変形画像を生成する。
【００５２】
あるいは、画像変形部２６ｃは、収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像それぞれにおいて、血管分岐点や心臓周囲の形などの特徴点を抽出し、抽出した特徴点が一致するように、拡大縮小処理および位置あわせを行なって、収縮期変形画像および拡張期変形画像を生成する。
【００５３】
図３に戻って、比画像生成部２６ｄは、画像変形部２６ｃによって生成された収縮期変形画像および拡張期変形画像において対応する画素の画素値を除算して比の値を算出し、算出した比の値を画素値とする比画像を生成する。
【００５４】
すなわち、図５を用いて説明したように、拡張期と収縮期とでは心筋の厚みが異なるため、収縮期変形画像および拡張期変形画像において対応する画素間では、画素値が変わる。このため、拡張期と収縮期とで心筋厚みが変化しない領域では、比画像の画素値は、「１」となり、拡張期と収縮期とで心筋の厚みが２倍変化した領域では、比画像の画素値は、「１」より大きな値となる。
【００５５】
そこで、比画像生成部２６ｄは、例えば、図７に示すように、比の値が小さいほど暗くなるように比画像を生成する。これにより、比画像生成部２６ｄは、図７に示すように、画像が暗くなっている領域が心筋細胞の生存度が低下している領域であるとする情報を提供可能な比画像を生成する。
【００５６】
なお、比画像生成部２６ｄは、比の値が大きいほど、画素が暗くなるように比画像を生成してもよい。
【００５７】
また、比画像生成部２６ｄは、医師により心筋の状態を把握することが容易になるように、収縮期変形画像および拡張期変形画像から血管領域を除去したうえで比画像を生成したり、生成した比画像から血管領域を除去したりする場合であってもよい。
【００５８】
また、比画像生成部２６ｄは、医師により心筋の状態を把握することが容易になるように、収縮期変形画像および拡張期変形画像から心臓領域以外の領域を除去したうえで比画像を生成したり、生成した比画像から心臓領域以外を除去したりする場合であってもよい。
【００５９】
また、比画像生成部２６ｄは、例えば、比が「１」以上の箇所は青く、比が「１」に近い場合は赤くなるように画素を構成することで、比画像をカラー着色して生成する場合であってもよい。
【００６０】
図３に戻って、システム制御部２１は、比画像生成部２６ｄによって生成された比画像を、表示部２３のモニタに表示するように制御する。
【００６１】
次に、図８を用いて、実施例１におけるＸ線診断装置の処理について説明する。図８は、実施例１におけるＸ線診断装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【００６２】
図８に示すように、実施例１におけるＸ線診断装置は、画像データ記憶部２５に時系列に沿った複数のＸ線画像（造影画像）が格納されると（ステップＳ１０１肯定）、画像抽出部２６ｂは、心位相取得部２６ａが取得した被検体Ｐの心位相に基づいて、収縮期Ｘ線画像群および拡張期Ｘ線画像群を抽出する（ステップＳ１０２）。
【００６３】
そして、画像抽出部２６ｂは、心筋領域の染影状態が最も高いＸ線画像を抽出することで、収縮期Ｘ線画像群から収縮期Ｘ線画像を抽出し、拡張期Ｘ線画像群から拡張期Ｘ線画像を抽出する（ステップＳ１０３）。
【００６４】
そののち、画像変形部２６ｃは、アフィン変換などの画像変形処理により、描出される被検体Ｐの心臓の大きさおよび位置が所定の範囲内で一致するように、収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像から収縮期変形画像および拡張期変形画像を生成する（ステップＳ１０４）。
【００６５】
続いて、比画像生成部２６ｄは、画像変形部２６ｃによって生成された収縮期変形画像および拡張期変形画像において対応する画素の画素値を除算処理することで算出した比の値を画素値とする比画像を生成する（ステップＳ１０５）。
【００６６】
そして、システム制御部２１は、比画像生成部２６ｄが生成した比画像を表示部２３のモニタに表示するように制御し（ステップＳ１０６）、処理を終了する。
【００６７】
上述してきたように、実施例１では、画像抽出部２６ｂは、心位相取得部２６ａが取得した被検体Ｐの心位相に基づいて、画像データ記憶部２５に格納された時系列に沿った複数のＸ線画像から収縮期Ｘ線画像群および拡張期Ｘ線画像群を抽出する。そして、画像抽出部２６ｂは、心筋領域の染影状態が最も高いＸ線画像を抽出することで、収縮期Ｘ線画像群から収縮期Ｘ線画像を抽出し、拡張期Ｘ線画像群から拡張期Ｘ線画像を抽出する。
【００６８】
そして、画像変形部２６ｃは、画像変形処理により、描出される被検体Ｐの心臓の大きさおよび位置が所定の範囲内で一致するように、収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像から収縮期変形画像および拡張期変形画像を生成する。そして、比画像生成部２６ｄは、画像変形部２６ｃによって生成された収縮期変形画像および拡張期変形画像において対応する画素の画素値を除算処理することで算出した比の値を画素値とする比画像を生成し、システム制御部２１は、比画像生成部２６ｄが生成した比画像を表示部２３のモニタに表示するように制御する。
【００６９】
したがって、心筋の厚み変化が描出された比画像を生成して表示することができ、上記した主たる特徴の通り、Ｘ線画像を用いて心筋細胞の生存度に関わる情報を提供することが可能となる。また、医師は、Ｘ線画像から生成した比画像を参照することで、心筋細胞の生存度を判定したうえで治療方針を決定することができ、血管内インターベンション治療をＸ線診断装置のみで行なうことが可能となる。
【実施例２】
【００７０】
上述した実施例１では、収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像を各Ｘ線画像群から抽出する場合について説明したが、実施例２では、収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像を各Ｘ線画像群から合成する場合について、図９を用いて説明する。なお、図９は、実施例２における画像抽出部を説明するための図である。
【００７１】
実施例２におけるＸ線診断装置および実施例２における画像処理部２６は、図１および図３を用いて説明した実施例１におけるＸ線診断装置および実施例１における画像処理部２６と同様の構成となる。しかし、実施例２においては、画像抽出部２６ｂの処理内容が、実施例１と異なる。以下、これを中心に説明する。
【００７２】
実施例２における画像抽出部２６ｂは、収縮期Ｘ線画像群それぞれから造影剤による心筋領域の染影状態が最大である画素を抽出して合成することにより収縮期Ｘ線画像を生成する。同様に、実施例２における画像抽出部２６ｂは、拡張期Ｘ線画像群それぞれから造影剤による心筋領域の染影状態が最大である画素を抽出して合成することにより拡張期Ｘ線画像を生成する。
【００７３】
例えば、実施例２における画像抽出部２６ｂは、図９に示すように、収縮期Ｘ線画像群（ＥＳ１〜ＥＳ５）および拡張期Ｘ線画像群（ＥＤ１〜ＥＤ５）それぞれから血管除去画像群を生成したうえで、同一画素のうち、「最も心筋が造影剤で染まっている値」であるピーク値を画素値として採用することで、収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像を生成する。
【００７４】
なお、画像変形部２６ｃおよび比画像生成部２６ｄの処理内容は、ピーク値から合成された収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像を処理対象とする以外は、実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００７５】
また、実施例２におけるＸ線診断装置の処理手順は、図８のステップＳ１０３にて収縮期Ｘ線画像群および拡張期Ｘ線画像群それぞれから、ピーク値を採用して収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像を合成する以外は、図８を用いて説明した実施例１におけるＸ線診断装置における処理手順と同様であるので、説明を省略する。
【００７６】
上述してきたように、実施例２では、最も心筋が造影剤で染まっている収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像を合成して比画像を生成することができ、心筋細胞の生存度に関わる情報をより正確に提供することが可能となる。
【実施例３】
【００７７】
実施例３では、心筋灌流画像を生成する際に算出される指標値を用いて比画像を生成する場合について、図１０〜１２を用いて説明する。なお、図１０は、実施例３における画像処理部の構成を説明するための図であり、図１１は、実施例３において用いられるモデルを説明するための図であり、図１２は、実施例３において比画像を生成するために用いられる計算式を説明するための図である。
【００７８】
実施例３における画像処理部２６は、図３を用いて説明した実施例１および２の画像処理部２６と比較して、図１０に示すように、指標値算出部２６ｅおよび心筋灌流画像生成部２６ｆを新たに有する点が、実施例１および２と異なる。以下、これらを中心に説明する。
【００７９】
指標値算出部２６ｅは、心筋の毛細血管における血液の灌流状況を表す「心筋灌流画像」を生成するために算出される指標値を、画像抽出部２６ｂによって抽出された収縮期Ｘ線画像群および拡張期Ｘ線画像群それぞれから算出する。
【００８０】
まず、指標値算出部２６ｅについて説明する前に、本実施例において用いられる心筋への造影剤の流出入モデルについて、図１１を用いて説明する。ここで、図１１に示すように、冠動脈から毛細血管に流入した血液（造影剤）は、毛細血管膜を透過して心筋の間質腔から細胞間隙に流入し、そののち、心筋の細胞間隙から間質腔を経て毛細血管へと流出する。
【００８１】
そこで、図１１に示すモデルでは、時刻「t」おいて、造影剤の心筋における単位体積当たりの相対濃度を「Cm(t)」と定義し、時刻「t」において、造影剤の冠動脈における単位体積当たりの相対濃度を「Ca(t)」として定義している。また、図１１に示すモデルでは、冠動脈における造影剤濃度の時間変化を示す時間濃度曲線を入力関数とし、心筋の局所領域における造影剤濃度の時間変化を示す時間濃度曲線を出力関数とした場合、「心筋における血液の流入状態を示す指標値」を「K1」として定義し、「心筋における血液の流出状態を示す指標値」を「K2」として定義している。
【００８２】
上述したように各値を定義した場合、時刻「t」における心臓の３次元座標(x, y, z)においては、心筋部と冠動脈との間で、以下の式（１）に示すような造影剤の濃度バランスが成立する。
【００８３】
【数１】
2010246726.tif 000003
【００８４】
ここで、造影剤が心筋部に流入し始める条件下では、流入量が極めて少ないことから、「K2Cm(x,y,z,t)<<K1 Ca(x,y,z,t)」となる。これにより、式（１）は、以下に示す式（２）として近似することができる。
【００８５】
【数２】
2010246726.tif 000004
【００８６】
さらに、式（２）を変形すると以下に示す式（３）が導出され、式（３）により、「K1」は、Ｙ軸に「Cm(t)」、Ｘ軸に「Ca(t)」を時間積分した値をプロットした場合の傾きとして算出されることが示される。
【００８７】
【数３】
2010246726.tif 000005
【００８８】
Ｘ線診断装置によって生成されたＸ線画像に対して図１１に示すモデルを適用する場合、Ｘ線画像は、特定の位置にてＸ線管１２から照射されたＸ線により被検体Ｐを投影した２次元画像であることから、以下では、直交座標系の座標(u, v)を用いる。ここで、時刻「t」にて投影方向における冠動脈部の画素に対応する画素値を「Ia(u,v,t)」として定義し、投影方向における冠動脈部の厚みを「Da(u,v)」として定義し、「t」の冠動脈部における造影剤の単位体積当たりの相対濃度を「Ca(u,v,t)」と定義すると、以下の式（４）に示す関係が成立する。なお、「Ia(u,v,0)」は、造影剤注入開始時にて投影方向における造影剤のない冠動脈部の画素に対応する画素値を示している。
【００８９】
【数４】
2010246726.tif 000006
【００９０】
また、時刻「t」にて投影方向における心筋部の画素に対応する画素値を「Im(u,v,t)」として定義し、投影方向における心筋部の厚みを「Dm(u,v)」として定義し、「t」の心筋部における造影剤の単位体積当たりの相対濃度を「Cm(u,v,t)」と定義すると、以下の式（５）に示す関係が成立する。なお、「Im(u,v,0)」は、造影剤注入開始時にて投影方向における造影剤のない心筋部の画素に対応する画素値を示している。
【００９１】
【数５】
2010246726.tif 000007
【００９２】
さらに、式（４）および式（５）の関係式を、式（３）を２次元座標系に変換した関係式に適用すると、以下に示す式（６）が成立する。
【００９３】
【数６】
2010246726.tif 000008
【００９４】
式（６）において、「K1」は、心筋部の造影剤濃度を反映した画素値の自然対数値の変化量をＹ軸に、冠動脈部の造影剤濃度を反映した画素値の自然対数値の変化量を時間積分した値をＸ軸にプロットした場合の傾きとなる。ここで、「K1」に心筋部の厚みと冠動脈部の厚みとを反映させた新たな指標値「K1’」を、以下の式（７）により定義する。
【００９５】
【数７】
2010246726.tif 000009
【００９６】
ここで、従来、心筋灌流画像を生成する際には、式（７）に示す指標値「K1’」が、心筋血流に比例する実質的な心筋局所領域への血液の流入状況を表す値として算出される。そして、「K1’」から、心筋領域における血流（造影剤）の最大値を示す画像や、心筋領域における血流（造影剤）の濃度変化を示す画像が心筋灌流画像として生成される。
【００９７】
しかし、本実施例において、指標値算出部２６ｅは、時系列に沿った複数のＸ線画像から「K1’」を算出するだけでなく、画像抽出部２６ｂによって抽出された収縮期Ｘ線画像群および拡張期Ｘ線画像群それぞれから「K1’」に対応する「K1ES’」および「K1ED’」を算出する。
【００９８】
すなわち、投影方向における心筋部の厚みを、収縮期において「DmES(u,v)」とし、拡張期において「DmED (u,v)」とすると、「K1ES’」および「K1ED’」は、それぞれ以下に示す式（８）および式（９）として表される。
【００９９】
【数８】
2010246726.tif 000010
【０１００】
【数９】
2010246726.tif 000011
【０１０１】
そして、「K1ES’」を「K1ED’」で除算した比（Ｒａｔｉｏ）は、式（８）および式（９）から、以下に示す式（１０）として表される。
【０１０２】
【数１０】
2010246726.tif 000012
【０１０３】
そして、式（１０）の共通項を消去すると、以下の式（１１）が導出される。
【０１０４】
【数１１】
2010246726.tif 000013
【０１０５】
ところで、造影剤が心筋の細胞間隙に分布しており、心拍運動による造影剤の毛細血管への流出入がほぼ無いとすると、「K1ES」と「K1ED」とは、ほぼ同じ値と見なすことができ、式（１１）は、以下に示す式（１２）に変形することができる。
【０１０６】
【数１２】
2010246726.tif 000014
【０１０７】
その結果、心筋の厚み変化の比は「K1ES’」および「K1ED’」の比として表すことができることが、以下の式（１３）にて示される。
【０１０８】
【数１３】
2010246726.tif 000015
【０１０９】
すなわち、収縮期におけるＸ線画像群にて、収縮期での心筋部における造影剤の単位体積当たりの相対濃度である「CmES」の単位時間当たりの変化量は、「K1ES」と「CmES」との積で表され（図１２の（１）参照）、拡張期での心筋部における造影剤の単位体積当たりの相対濃度である「CmED」の拡張期での単位時間当たりの変化量は、「K1ED」と「CmED」との積で表される（図１２の（２）参照）。そして、式（１）から式（１３）を用いて上述した説明によれば、「K1ES」および「K1ED」にて心筋の厚みを反映した「K1ES’」および「K1ED’」の比を算出すれば、収縮期と拡張期との間で発生する心筋の厚みの比が算出されることとなる（図１２の（３）参照）。
【０１１０】
このようなことから、指標値算出部２６ｅは、比画像を生成するために、収縮期Ｘ線画像群および拡張期Ｘ線画像群それぞれから「K1’」に対応する「K1ES’」および「K1ED’」を画素ごとに算出する。
【０１１１】
そして、実施例３における画像変形部２６ｃは、指標値算出部２６ｅが画素ごとに算出した「K1ES’」および「K1ED’」を画素値した収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像を生成したうえで、実施例１および実施例２と同様に、画像変形処理を行なって収縮期変形画像および拡張期変形画像を生成する。
【０１１２】
そして、実施例３における比画像生成部２６ｄは、収縮期変形画像および拡張期変形画像の対応する画素間で画素値を除算することにより比画像を生成する。
【０１１３】
また、心筋灌流画像生成部２６ｆは、指標値算出部２６ｅが時系列に沿った複数のＸ線画像から算出した「K1’」から心筋灌流画像を生成する。
【０１１４】
そして、システム制御部２１は、比画像生成部２６ｄによって生成された比画像を、心筋灌流画像生成部２６ｆによって生成された心筋灌流画像とともに、表示部２３のモニタに表示するように制御する。
【０１１５】
なお、本実施例では、画像変形部２６ｃが「K1ES’」および「K1ED’」から収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像を生成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、画像抽出部２６ｂが「K1ES’」および「K1ED’」から収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像を生成する場合であってもよい。
【０１１６】
また、本実施例では、比画像とともに心筋灌流画像も生成して表示する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、比画像のみを生成して表示する場合であってもよい。
【０１１７】
次に、図１３を用いて、実施例３におけるＸ線診断装置の処理について説明する。図１３は、実施例３におけるＸ線診断装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【０１１８】
図１３に示すように、実施例３におけるＸ線診断装置は、画像データ記憶部２５に時系列に沿った複数のＸ線画像（造影画像）が格納されると（ステップＳ２０１肯定）、画像抽出部２６ｂは、心位相取得部２６ａが取得した被検体Ｐの心位相に基づいて、収縮期Ｘ線画像群および拡張期Ｘ線画像群を抽出する（ステップＳ２０２）。
【０１１９】
そして、指標値算出部２６ｅは、比画像を生成するために、収縮期Ｘ線画像群から画素ごとに収縮期指標値「K1ES’」を算出し、拡張期Ｘ線画像群から画素ごとに拡張期指標値「K1ED’」を算出する（ステップＳ２０３）。
【０１２０】
そののち、画像変形部２６ｃは、「K1ES’」および「K1ED’」から収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像を生成し（ステップＳ２０４）、生成した収縮期Ｘ線画像および拡張期Ｘ線画像を画像変形処理することにより、収縮期変形画像および拡張期変形画像を生成する（ステップＳ２０５）。
【０１２１】
続いて、比画像生成部２６ｄは、画像変形部２６ｃによって生成された収縮期変形画像および拡張期変形画像において対応する画素の画素値を除算処理することで算出した比の値を画素値とする比画像を生成する（ステップＳ２０５）。
【０１２２】
そして、システム制御部２１は、比画像生成部２６ｄが生成した比画像を表示部２３のモニタに表示するように制御し（ステップＳ２０６）、処理を終了する。
【０１２３】
なお、図１３には示さないが、指標値算出部２６ｅは、時系列に沿った複数のＸ線画像から「K1’」を算出し、心筋灌流画像生成部２６ｆは、指標値算出部２６ｅが算出した「K1’」から心筋灌流画像を生成し、システム制御部２１は、心筋灌流画像生成部２６ｆが生成した心筋灌流画像を、比画像とともに表示部２３のモニタに表示するように制御する。
【０１２４】
上述してきたように、実施例３では、心筋灌流画像を生成する際に従来用いられていた指標値を収縮期および拡張期それぞれにおいて算出するだけで比画像を生成することができ、心筋細胞の生存度に関わる情報を簡易に提供することが可能となる。また、心筋灌流画像も比画像とともに生成して表示できるので、一回の造影撮影により、狭窄部位があるか否かの形態情報および心筋に血液が届いているか否かの灌流情報を、心筋細胞の生存度に係る情報とともに提供することが可能となる。
【０１２５】
なお、上記の実施例１〜３では、画像処理部２６がＸ線診断装置に組み込まれている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、画像処理部２６がＸ線診断装置とは独立に設置され、Ｘ線診断装置にて撮影された時系列に沿った複数のＸ線画像から比画像を生成する場合であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
以上のように、本発明に係る画像処理装置およびＸ線診断装置は、心臓の虚血性心疾患の治療を行なう場合に有用であり、特に、Ｘ線画像を用いて心筋細胞の生存度に関わる情報を提供することに適する。
【符号の説明】
【０１２７】
１１  高電圧発生器
１２  Ｘ線管
１３  Ｘ線絞り装置
１４  天板
１５  Ｃアーム
１６  Ｘ線検出器
１７  Ｃアーム回転・移動機構
１８  天板移動機構
１９  Ｃアーム・天板機構制御部
２０  絞り制御部
２１  システム制御部
２２  入力部
２３  表示部
２４  画像データ生成部
２５  画像データ記憶部
２６  画像処理部
２６ａ  心位相取得部
２６ｂ  画像抽出部
２６ｃ  画像変形部
２６ｄ  比画像生成部
３０  心電計
【図１】
2010246726.tif 000016
【図２】
2010246726.tif 000017
【図３】
2010246726.tif 000018
【図４】
2010246726.tif 000019
【図５】
2010246726.tif 000020
【図６】
2010246726.tif 000021
【図７】
2010246726.tif 000022
【図８】
2010246726.tif 000023
【図９】
2010246726.tif 000024
【図１０】
2010246726.tif 000025
【図１１】
2010246726.tif 000026
【図１２】
2010246726.tif 000027
【図１３】
2010246726.tif 000028