(57)【要約】【課題】血管像を用いる手技の効率を向上させることができるＸ線診断装置及び画像処理装置を提供すること。【解決手段】実施形態のＸ線診断装置は、収集部と、特定部と、表示制御部とを備える。収集部は、造影剤が注入された被検体を透過したＸ線に基づいて、複数のＸ線画像を経時的に収集する。特定部は、前記複数のＸ線画像の血管領域における一又は複数の画素からなる単位領域ごとの前記造影剤の信号強度の経時的な遷移に基づいて、血管領域における所定の位置から血流方向の血管領域を特定する。表示制御部は、前記特定部が特定した血管領域を当該血管領域以外の血管領域と異なる表示態様で表した表示画像を表示させる。【選択図】図１
2018000776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造影剤が注入された被検体を透過したＸ線に基づいて、複数のＸ線画像を経時的に収集する収集部と、
前記複数のＸ線画像の血管領域における一又は複数の画素からなる単位領域ごとの前記造影剤の信号強度の経時的な遷移に基づいて、血管領域における所定の位置から血流方向の血管領域を特定する特定部と、
前記特定部が特定した血管領域を当該血管領域以外の血管領域と異なる表示態様で表した表示画像を表示させる表示制御部と、
を備える、Ｘ線診断装置。
【請求項２】
前記特定部は、前記信号強度の経時的な遷移に基づいて、前記造影剤の流れに関する特徴量を前記単位領域ごとに算出し、算出した特徴量の連続性に基づいて、前記血流方向の血管領域を特定する、請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記特定部は、前記血流方向の血管領域に含まれる前記単位領域と隣接する前記単位領域との間で前記特徴量の差を算出し、隣接する前記単位領域のうち前記特徴量の差が閾値以下となる前記単位領域を前記血流方向の血管領域に含まれる前記単位領域と判定する処理を、前記所定の位置に含まれる前記単位領域を前記血流方向の血管領域に含まれる前記単位領域の始点として順次行うことにより、前記血流方向の血管領域を特定する、請求項２に記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記特徴量は、所定のタイミングから前記信号強度が最大値となるまでの所要時間、又は前記所定のタイミングから前記信号強度が最大値の所定の割合の値となるまでの所要時間である、請求項２又は３に記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
前記特定部は、前記信号強度の経時的な遷移の前記単位領域間での類似性に基づいて、前記血流方向の血管領域を特定する、請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項６】
前記特定部は、前記複数のＸ線画像を相互に比較することにより、血管領域の前記単位領域のそれぞれについて前記造影剤の動きを表すベクトルを算出し、前記単位領域間での前記ベクトルの類似性に基づいて、血管が交差する交差部近傍の前記単位領域のうち前記血流方向の血管領域に含まれる前記単位領域を特定する、請求項２乃至５のいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項７】
前記特定部は、前記複数のＸ線画像に基づく流体解析を行うことにより、血管が交差する交差部近傍の前記単位領域のうち前記血流方向の血管領域に含まれる前記単位領域を特定する、請求項２乃至５のいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項８】
前記特定部は、前記信号強度の経時的な遷移の前記単位領域間での類似性に基づいて、血管が交差する交差部近傍の前記単位領域のうち前記血流方向の血管領域に含まれる前記単位領域を特定する、請求項２乃至４のいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項９】
前記表示制御部は、前記特定部が特定した血管領域を当該血管領域以外の血管領域と異なる色で表した前記表示画像を表示させる、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項１０】
前記特定部は、複数の前記所定の位置のそれぞれについて、前記血流方向の血管領域を特定し、
前記表示制御部は、複数の前記所定の位置のそれぞれについて前記特定部が特定した血管領域を相互に異なる色で表した前記表示画像を表示させる、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項１１】
前記表示制御部は、前記表示画像を、ロードマップの血管像として表示させる、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項１２】
前記特定部は、前記複数のＸ線画像に含まれるデバイスの先端位置又は前記複数のＸ線画像の血管領域において操作者から指定を受け付けた位置を前記所定の位置として、前記血流方向の血管領域を特定する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項１３】
造影剤が注入された被検体を透過したＸ線に基づいて収集された複数のＸ線画像の血管領域における一又は複数の画素からなる単位領域ごとの前記造影剤の信号強度の経時的な遷移に基づいて、血管領域における所定の位置から血流方向の血管領域を特定する特定部と、
前記特定部が特定した血管領域を当該血管領域以外の血管領域と異なる表示態様で表した表示画像を表示させる表示制御部と、
を備える、画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線診断装置及び画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インターベンション治療においてカテーテルやガイドワイヤなどのデバイスを血管内で操作するためのＸ線診断装置によるガイド機能が知られている。例えば、Ｘ線診断装置は、造影剤を用いて血管を表すＸ線画像（血管像）を収集し、血管像を透視画像にマスクして表示するロードマップ（road  map）機能により、血管内のデバイス操作をサポートする。ロードマップ機能によれば、操作者は、デバイスが挿入された血管の形状を参照しながら、デバイスを目標位置まで進めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３９８２１号公報
【特許文献２】特開２０１４−０３９８６３号公報
【特許文献３】特開２０１５−２１７１７０号公報
【特許文献４】特表２０１６−５０１０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、血管像を用いる手技の効率を向上させることができるＸ線診断装置及び画像処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態のＸ線診断装置は、収集部と、特定部と、表示制御部とを備える。収集部は、造影剤が注入された被検体を透過したＸ線に基づいて、複数のＸ線画像を経時的に収集する。特定部は、前記複数のＸ線画像の血管領域における一又は複数の画素からなる単位領域ごとの前記造影剤の信号強度の経時的な遷移に基づいて、血管領域における所定の位置から血流方向の血管領域を特定する。表示制御部は、前記特定部が特定した血管領域を当該血管領域以外の血管領域と異なる表示態様で表した表示画像を表示させる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、透視ロードマップを説明するための図である。
【図３Ａ】図３Ａは、ＰＩロードマップを説明するための図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、ＰＩロードマップを説明するための図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る所定の位置の決定の一例を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第１の実施形態に係る血流方向の血管領域の特定の一例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１の実施形態に係る血流方向の血管領域の特定の一例を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第１の実施形態に係る血流方向の血管領域の特定の一例を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、第１の実施形態に係る血流方向の血管領域の特定の一例を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、第１の実施形態に係る交差部における血流方向の血管領域の特定の一例を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、第１の実施形態に係る交差部における血流方向の血管領域の特定の一例を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、第１の実施形態に係る交差部における血流方向の血管領域の特定の一例を示す図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係る表示画像の一例を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、第１の実施形態に係る表示画像の一例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、第１の実施形態に係る表示画像の一例を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、第１の実施形態に係る表示画像の一例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第１の実施形態に係る表示画像の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の処理の一連の流れ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】
【０００７】
以下、図面を参照して、実施形態に係るＸ線診断装置を説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
まず、図１を用いて第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の構成の一例を説明する。図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、高電圧発生器１１と、Ｘ線管１２と、コリメータ１３と、天板１４と、Ｃアーム１５と、Ｘ線検出器１６とを備える。また、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、Ｃアーム回転・移動機構１７と、天板移動機構１８と、Ｃアーム・天板機構制御回路１９と、絞り制御回路２０と、処理回路２１と、入力回路２２と、ディスプレイ２３とを備える。また、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、画像データ生成回路２４と、記憶回路２５と、画像処理回路２６とを備える。また、Ｘ線診断装置１００は、インジェクター３０と接続される。そして、Ｘ線診断装置１００は、図１に示すように、各回路が相互に接続され、各回路間で種々の電気信号を送受信したり、インジェクター３０と電気信号を送受信したりする。
【０００９】
インジェクター３０は、被検体Ｐに挿入されたカテーテルから造影剤を注入するための装置である。ここで、インジェクター３０からの造影剤注入は、後述する処理回路２１を介して受信した注入指示に従って実行される。具体的には、インジェクター３０は、後述する処理回路２１から受信する造影剤の注入開始指示や、注入停止指示、更に、注入速度などを含む造影剤注入条件に応じた造影剤注入を実行する。なお、インジェクター３０は、操作者が直接インジェクター３０に対して入力した注入指示に従って、注入開始や注入停止を実行することも可能である。
【００１０】
図１に示すＸ線診断装置１００においては、各処理機能が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２５へ記憶されている。Ｃアーム・天板機構制御回路１９、絞り制御回路２０、処理回路２１、画像データ生成回路２４及び画像処理回路２６は、記憶回路２５からプログラムを読み出して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各回路は、読み出したプログラムに対応する機能を有することとなる。
【００１１】
なお、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  Processing  Unit）、ＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）、あるいは、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２５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２５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て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。
【００１２】
高電圧発生器１１は、処理回路２１による制御の下、高電圧を発生し、発生した高電圧をＸ線管１２に供給する。Ｘ線管１２は、高電圧発生器１１から供給される高電圧を用いて、Ｘ線を発生する。コリメータ１３は、絞り制御回路２０による制御の下、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。例えば、コリメータ１３は、スライド可能な４枚の絞り羽根を有する。コリメータ１３は、絞り制御回路２０による制御の下、これらの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。
【００１３】
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。Ｘ線検出器１６は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。例えば、Ｘ線検出器１６は、マトリックス状に配列された検出素子を有する。各検出素子は、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画像データ生成回路２４に送信する。
【００１４】
Ｃアーム１５は、Ｘ線管１２、コリメータ１３及びＸ線検出器１６を保持する。Ｘ線管１２及びコリメータ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。なお、図１では、Ｘ線診断装置１００がシングルプレーンの場合を例に挙げて説明しているが、実施形態はこれに限定されるものではなく、バイプレーンの場合であってもよい。
【００１５】
Ｃアーム回転・移動機構１７は、Ｃアーム１５を回転及び移動させるための機構であり、天板移動機構１８は、天板１４を移動させるための機構である。Ｃアーム・天板機構制御回路１９は、処理回路２１による制御の下、Ｃアーム回転・移動機構１７及び天板移動機構１８を制御することで、Ｃアーム１５の回転や移動、天板１４の移動を調整する。絞り制御回路２０は、処理回路２１による制御の下、コリメータ１３が有する絞り羽根の開度を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線の照射範囲を制御する。
【００１６】
画像データ生成回路２４は、Ｘ線検出器１６によってＸ線から変換された電気信号を用いて画像データを生成する。例えば、画像データ生成回路２４は、Ｘ線検出器１６から受信した電気信号に対して、電流・電圧変換やＡ（Analog）／Ｄ（Digital）変換、パラレル・シリアル変換を行い、画像データ（投影データ）を生成する。一例を挙げると、画像データ生成回路２４は、造影剤が注入されていない状態で撮影された画像データ、及び、造影剤が注入された状態で撮影された画像データ（血管データ）を生成する。また、一例を挙げると、画像データ生成回路２４は、透視における画像データを生成する。また、画像データ生成回路２４は、生成した画像データを記憶回路２５に格納する。
【００１７】
記憶回路２５は、画像データ生成回路２４によって生成された画像データを受け付けて記憶する。また、記憶回路２５は、図１に示す各回路によって読み出されて実行される各種機能に対応するプログラムを記憶する。一例を挙げると、記憶回路２５は、処理回路２１によって読み出されて実行される収集機能２１１に対応するプログラム、特定機能２１２に対応するプログラム及び表示制御機能２１３に対応するプログラムを記憶する。  
【００１８】
画像処理回路２６は、記憶回路２５が記憶する画像データに対して各種画像処理を行うことでＸ線画像を生成し、記憶回路２５に格納する。例えば、画像処理回路２６は、造影剤が注入されていない状態で撮影された画像データと、造影剤が注入された状態で撮影された画像データとを記憶回路２５から読み出してサブトラクション（Ｌｏｇサブ）し、サブトラクション済みのデータに対して各種画像処理を行うことで、差分画像を生成する。なお、差分画像は、ＤＳＡ（Digital  Subtraction  Angiography）画像とも記載する。また、差分画像は、血管像の一例である。また、例えば、画像処理回路２６は、透視により収集した画像データを記憶回路２５から読み出して各種画像処理を行うことで、透視画像を生成する。また、画像処理回路２６は、移動平均（平滑化）フィルタ、ガウシアンフィルタ、メディアンフィルタなどの画像処理フィルタによるノイズ低減処理を実行することも可能である。
【００１９】
入力回路２２は、各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック等を有し、操作者からの指示や設定を受け付ける。ディスプレイ２３は、操作者によって参照されるモニタであり、処理回路２１による制御の下、Ｘ線画像を表示する。例えば、ディスプレイ２３は、透視画像をリアルタイムに動画像で表示する。また、例えば、ディスプレイ２３は、血管データに基づいて生成した血管像を透視画像に重畳して表示する。なお、ディスプレイ２３が表示するＸ線画像については後述する。また、ディスプレイ２３は、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示する。
【００２０】
処理回路２１は、収集機能２１１、特定機能２１２及び表示制御機能２１３を実行することで、Ｘ線診断装置１００全体の動作を制御する。例えば、処理回路２１は、収集機能２１１に対応するプログラムを記憶回路２５から読み出して実行することにより、造影剤が注入された被検体Ｐから複数のＸ線画像を経時的に収集する。また、例えば、処理回路２１は、特定機能２１２に対応するプログラムを記憶回路２５から読み出して実行することにより、収集したＸ線画像の血管領域における単位領域ごとの造影剤の信号強度の経時的な遷移に基づいて、血管領域における所定の位置から血流方向の血管領域を特定する。ここで、単位領域は、Ｘ線画像の血管領域における一つの画素からなる領域、又はＸ線画像の血管領域における複数の画素（画素群）からなる領域である。なお、以下では、単位領域が一つの画素からなる領域である場合について説明する。また、以下では、単位領域を、単に画素とも記載する。また、例えば、処理回路２１は、表示制御機能２１３に対応するプログラムを記憶回路２５から読み出して実行することにより、特定した血管領域を他の血管領域と異なる表示態様で表した表示画像をディスプレイ２３に表示させる。なお、処理回路２１による収集機能２１１、特定機能２１２及び表示制御機能２１３の詳細については後述する。また、第１の実施形態における収集機能２１１は、特許請求の範囲における収集部の一例である。また、第１の実施形態における特定機能２１２は、特許請求の範囲における特定部の一例である。また、第１の実施形態における表示制御機能２１３は、特許請求の範囲における表示制御部の一例である。
【００２１】
以上、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、所定の位置から血流方向の血管領域を特定し、特定した血管領域を他の血管領域と異なる表示態様で表した表示画像を操作者に提示することで、血管像を用いる手技の効率を向上させる。例えば、Ｘ線診断装置１００は、所定の位置から血流方向に特定した血管領域を他の血管領域と異なる表示態様で表した表示画像をロードマップの血管像に用いることで、血管像を用いる手技の効率を向上させる。
【００２２】
ここで、Ｘ線診断装置１００は、血管内でのデバイス操作をサポートするための種々のロードマップ機能を備える。例えば、Ｘ線診断装置１００は、透視ロードマップやＰＩ（Parametric  Imaging）ロードマップ、３Ｄロードマップを実行することができる。ここで、透視ロードマップについて、図２を用いて説明する。図２は、透視ロードマップを説明するための図である。透視ロードマップでは、造影剤が注入された状態で収集された画像データのうち血管内に造影剤が最も充満している画像データと、造影剤を注入せずに収集した画像データとを差分した差分画像（造影ピーク画像）を、ロードマップの血管像として、透視画像に重ねて表示する。なお、以下では、ロードマップの血管像として透視画像に重ねて表示されるＸ線画像を、マスク像とも記載する。
【００２３】
なお、透視画像は、Ｘ線画像の一例であり、差分画像等の撮影画像と比較してＸ線の線量の少ないＸ線画像である。透視画像は、例えば、リアルタイムに動画像で表示され、カテーテル等のデバイスの現在の位置を操作者に示すことができる。一方で、透視画像は、血管内に造影剤を注入した瞬間を除いて血管の形状が描出されない。そこで、ロードマップ機能により、マスク像を透視画像に重ねて表示し、デバイスの現在の位置に加え、血管の形状を操作者に提示する。
【００２４】
透視ロードマップのマスク像に用いられる造影ピーク画像は、図２に示すように、血管と他の組織とが区別された画像である。例えば、操作者は、血管領域（図２に示す白色の領域）に沿って、カテーテルを進める。しかしながら、造影ピーク画像による透視ロードマップでは、図２に示すように、血管が重なっている部分において、血管が実際に繋がっているのか、あるいは繋がっていない血管が単に重なって見えているのかを判定することが難しい場合がある。
【００２５】
次に、ＰＩロードマップについて、図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、ＰＩロードマップを説明するための図である。ＰＩロードマップでは、まず、造影剤が注入された状態で画像データを経時的に複数収集し、収集した複数の画像データを、造影剤を注入せずに収集した画像データとそれぞれ差分することで、複数の差分画像を経時的に収集する。
【００２６】
ここで、経時的に収集した差分画像の各画素での造影剤の信号強度は、時間の経過に伴って増加し、最大値となった後、次第に減少する。ＰＩロードマップでは、このような造影剤の信号強度の経時的な遷移に基づいて、画素ごとに、パラメータ値（特徴量）を算出する。例えば、パラメータ値として、所定のタイミングから信号強度が最大値となるまでの所要時間を示す「ＴＴＰ（Time  To  Peak）」が算出される。また、例えば、パラメータ値として、所定のタイミングから信号強度が最大値の所定の割合の値となるまでの所要時間を示す「ＴＴＡ（Time  To  Arrival）」が算出される。なお、「ＴＴＰ」や「ＴＴＡ」を算出する際の所定のタイミングとしては、例えば、造影剤を注入したタイミングや、造影剤による信号が最初に出現したタイミングなどを用いることができる。
【００２７】
なお、ＰＩロードマップにおけるパラメータ値としては、「ＴＴＰ」や「ＴＴＡ」に限らず、信号強度の最大値を示す「ＰＨ（Peak  Height）」、信号強度の累積量を示す「ＡＵＣ（Area  Under  Curve）」、造影剤による信号が出現するまでの時間を示す「ＡＴ（Arrival  Time）」、造影剤による信号が出現してから信号強度が最大となるまでの時間を示す「Wash  in」、信号強度が最大値を示した時点から造影剤が流出しきるまでの時間を示す「Wash  out」、信号強度の最大値の半値幅を示す「Width」、平均通過時間「ＭＴＴ（Mean  Transit  Time）」などを用いることもできる。
【００２８】
次に、ＰＩロードマップでは、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、算出したパラメータ値に対応する色で画像に含まれる血管領域の各画素をカラー化したカラー画像を生成する。例えば、カラー画像は、画素ごとに算出した「ＴＴＰ」の値に応じて、各画素が色付けされる。ＰＩロードマップのカラー画像では、図３Ａの位置Ｒ１及び位置Ｒ２に示すように、血管が交差する交差部において、交差する血管の各々の色が異なっていれば、繋がっていない血管が単に重なって見えているに過ぎないと判断することができる。
【００２９】
一方で、ＰＩロードマップでは、図３Ｂの位置Ｒ３に示すように、血管が交差する交差部において、交差する血管の各々の色が同程度となる場合がある。このような場合、実際に血管が繋がっているのか、あるいは繋がっていない血管が単に重なっており、偶然に同色となっているのかを判断することは難しい。即ち、ＰＩロードマップのカラー画像では、血管の交差部において血管走行の判断が難しい場合がある。
【００３０】
次に、３Ｄロードマップについて説明する。３Ｄロードマップでは、複数方向からＸ線を照射して投影データを収集し、投影データから３次元の血管像を再構成する。そして、このような３次元の血管像をマスク像として用いることで、血管が重なっている部分の血管走行の判定が可能となる。例えば、一方向から見た場合に血管が交差する交差部があっても、他の方向から見れば、交差部の血管が実際に繋がっているのか否かを判断することができる。しかしながら、３次元の血管像を収集するためには、複数方向からの投影データを収集するための回転撮影や、回転撮影時の装置間のクリアランスの確保、３次元画像の再構成処理などが必要となって時間を要する。また、線量の多い撮影を行うため、撮影時には操作者が検査室から出る必要があり、被検体の被曝量も増加する。そのため、臨床の場では、３Ｄロードマップの利用は困難な場合がある。
【００３１】
そこで、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、差分画像における所定の位置から先の血管領域を特定し、特定した血管領域を他の血管領域と異なる表示態様で表した表示画像を表示することにより、血管走行の把握を容易にして、手技の効率を向上させる。以下、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００が行う処理について詳細に説明する。
【００３２】
まず、収集機能２１１は、造影剤が注入されていない状態の被検体Ｐの画像データと、造影剤が注入された状態の被検体Ｐの画像データ（血管データ）とを収集する。例えば、収集機能２１１は、高電圧発生器１１を制御してＸ線管１２に電圧を供給し、造影剤が注入されていない状態の被検体ＰにＸ線を照射する。また、収集機能２１１は、被検体Ｐを透過したＸ線をＸ線検出器１６により検出する。そして、収集機能２１１は、画像データ生成回路２４を制御することで、Ｘ線検出器１６によってＸ線から変換された電気信号から、造影剤が注入されていない状態の被検体Ｐの画像データを生成して、記憶回路２５に格納する。
【００３３】
また、例えば、収集機能２１１は、インジェクター３０に注入指示を送信して造影剤を被検体Ｐに注入しつつ、被検体ＰにＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線をＸ線検出器１６により検出する。そして、収集機能２１１は、画像データ生成回路２４を制御することで、Ｘ線検出器１６によってＸ線から変換された電気信号から血管データを生成して、記憶回路２５に格納する。ここで、収集機能２１１は、血管データを経時的に複数生成し、それぞれを記憶回路２５に格納する。なお、造影剤が注入されていない状態の被検体Ｐの画像データ、及び、血管データを収集する順序は任意である。
【００３４】
次に、収集機能２１１は、造影剤が注入されていない状態の被検体Ｐの画像データと血管データとを用いて、差分画像を収集する。例えば、収集機能２１１は、画像処理回路２６を制御し、造影剤が注入されていない状態で撮影した画像データと血管データとを記憶回路２５から読み出して差分することで、差分画像を生成する。ここで、収集機能２１１は、経時的に複数収集した血管データのそれぞれと、造影剤が注入されていない状態で収集した画像データとを差分することにより、複数の差分画像を経時的に収集する。
【００３５】
なお、差分画像は、造影剤が注入された状態で撮影されて血管内の造影剤が描出された血管データから、骨などの背景を差分して消すことで、血管領域を流れる造影剤を強調したＸ線画像である。以下では、造影剤が注入された被検体Ｐを透過したＸ線に基づいて経時的に収集する複数のＸ線画像として、複数の差分画像を収集する場合について説明する。
【００３６】
次に、特定機能２１２は、複数の差分画像の血管領域に含まれる画素ごとの造影剤の信号強度の経時的な遷移に基づいて、血管領域における所定の位置から血流方向の血管領域を特定する。以下、血流方向の血管領域の特定について詳述する。なお、差分画像の血管領域とは、差分画像のうち血管を表す領域である。差分画像は、血管内に造影剤を注入しつつ収集した血管データに基づいて生成されるため、特定機能２１２は、差分画像のうち造影剤の位置を血管領域として特定することができる。また、血流方向は、血液が流れる方向（下流方向）である。
【００３７】
まず、特定機能２１２は、差分画像の血管領域における所定の位置を決定する。なお、所定の位置とは、特定機能２１２が血流方向の血管領域を特定する際の始点の位置である。即ち、所定の位置は、これからカテーテルを進行させる血管領域など、操作者が関心を有する血管領域のうち、上流の任意の位置である。
【００３８】
ここで、図４を用いて、所定の位置の決定について説明する。図４は、第１の実施形態に係る所定の位置の決定の一例を示す図である。例えば、特定機能２１２は、ディスプレイ２３に表示された差分画像を参照した操作者から、入力回路２２を介して、所定の位置を決定する決定操作を受け付ける。例えば、特定機能２１２は、図４に示すように、操作者によってクリック（Ｃｌｉｃｋ）された位置を所定の位置として決定する。
【００３９】
あるいは、特定機能２１２は、所定の位置を自動で決定する場合であってもよい。例えば、特定機能２１２は、まず、リアルタイムで収集される透視画像に基づいて、カテーテル先端の現在位置を特定する。次に、特定機能２１２は、差分画像における位置であって、透視画像におけるカテーテル先端の現在位置に対応する位置を、所定の位置として決定する。
【００４０】
次に、特定機能２１２は、所定の位置から血流方向の血管領域を特定する。ここで、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ及び図５Ｄを用いて、血流方向の血管領域の特定について説明する。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ及び図５Ｄは、第１の実施形態に係る血流方向の血管領域の特定の一例を示す図である。なお、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ及び図５Ｄは、差分画像を構成する画素の一部を示す。また、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ及び図５Ｄの画素に示す数値は、画素ごとに算出したパラメータ値を示す。また、図５Ａの画素Ｐ１は、所定の位置に含まれる画素を示す。また、図５Ｂ及び図５Ｄの画素に示す「ＯＮ」の文字は、血流方向の血管領域に含まれる画素と判定されたことを示す。また、図５Ｄの画素に示す「ＯＦＦ」の文字は、血流方向の血管領域に含まれない画素と判定されたことを示す。
【００４１】
まず、特定機能２１２は、図５Ａに示すように、画素ごとにパラメータ値を算出する。ここで、特定機能２１２は、差分画像の画素ごとの造影剤の信号強度の経時的な遷移に基づき、パラメータ値として、「ＴＴＰ」や「ＴＴＡ」、「ＰＨ」、「ＡＵＣ」、「ＡＴ」、「Wash  in」、「Wash  out」、「Width」、「ＭＴＴ」などの種々の値を算出することができる。なお、以下では、特定機能２１２が、パラメータ値として、「ＴＴＰ」を算出する場合について説明する。
【００４２】
次に、特定機能２１２は、所定の位置に含まれる画素Ｐ１と、画素Ｐ１に隣接する画素との間で、「ＴＴＰ」の差を算出する。ここで、特定機能２１２が算出する「ＴＴＰ」の差は、画素Ｐ１の「ＴＴＰ」から隣接する画素の「ＴＴＰ」を引き算した値であってもよいし、隣接する画素の「ＴＴＰ」から画素Ｐ１の「ＴＴＰ」を引き算した値であってもよいし、あるいは引き算した値の絶対値であってもよい。
【００４３】
なお、以下では、特定機能２１２が、画素Ｐ１の「ＴＴＰ」から隣接する画素の「ＴＴＰ」を引き算した値の絶対値を、「ＴＴＰ」の差として算出する場合について説明する。例えば、特定機能２１２は、画素Ｐ１の「ＴＴＰ」の値「２」と、隣接する画素Ｐ２の「ＴＴＰ」の値「２」との差「０」を算出する。また、例えば、特定機能２１２は、画素Ｐ１の「ＴＴＰ」の値「２」と、隣接する画素Ｐ３の「ＴＴＰ」の値「０」との差「２」を算出する。同様に、特定機能２１２は、画素Ｐ１に隣接するその他６つの画素について「ＴＴＰ」の差を算出する。
【００４４】
次に、特定機能２１２は、画素Ｐ１に隣接する画素のうち、「ＴＴＰ」の差が閾値以下となる画素を、血流方向の血管領域に含まれる画素と判定する。例えば、特定機能２１２は、閾値を「１」として、血流方向の血管領域に含まれる画素を特定する。一例を挙げると、画素Ｐ１と隣接する画素Ｐ２との間での「ＴＴＰ」の差は「０」であり、閾値「１」以下であるため、特定機能２１２は、図５Ｂに示すように、画素Ｐ２を血流方向の血管領域に含まれる画素と判定する。一方で、画素Ｐ１と隣接する画素Ｐ３との間での「ＴＴＰ」の差は「２」であり、閾値「１」以下でないため、特定機能２１２は、図５Ｂに示すように、画素Ｐ３を血流方向の血管領域に含まれない画素と判定する。そして、特定機能２１２は、図５Ｂに示すように、画素Ｐ１に隣接する８つの画素のうち、画素Ｐ２を含む４つの画素を、血流方向の血管領域に含まれる画素と判定する。
【００４５】
次に、特定機能２１２は、血流方向の血管領域に含まれると判定した４つの画素のそれぞれについて、隣接する画素との間で「ＴＴＰ」の差を算出し、隣接する画素の各々が血流方向の血管領域に含まれる画素であるか否かを判定する。例えば、特定機能２１２は、図５Ｃに示すように、血流方向の血管領域に含まれると判定した画素Ｐ２と、画素Ｐ２に隣接する画素との間で、「ＴＴＰ」の差を算出する。そして、算出した「ＴＴＰ」の差が閾値以下であるか否かに応じて、隣接する画素の各々が血流方向の血管領域に含まれる画素であるか否かを判定する。
【００４６】
次に、特定機能２１２は、画素Ｐ２に隣接する画素のうち血流方向の血管領域に含まれると判定した画素と、隣接する画素との間で「ＴＴＰ」の差を算出し、隣接する画素の各々が血流方向の血管領域に含まれる画素であるか否かを判定する。更に、特定機能２１２は、血流方向の血管領域に含まれると判定した画素と、隣接する画素との間で「ＴＴＰ」の差を算出し、隣接する画素の各々が血流方向の血管領域に含まれる画素であるか否かを判定する処理を、血流方向の血管領域に含まれると判定した画素に対して再帰的に行う。
【００４７】
上述したように、特定機能２１２は、血流方向の血管領域に含まれる画素と隣接する画素との間で「ＴＴＰ」の差を算出し、隣接する画素のうち「ＴＴＰ」の差が閾値以下となる画素を血流方向の血管領域に含まれる画素と判定する処理を、所定の位置に含まれる画素Ｐ１を血流方向の血管領域に含まれる画素の始点として順次行う。そして、特定機能２１２は、血流方向の血管領域に含まれる画素を判定することで、図５Ｄに示すように、血流方向の血管領域（図中、「ＯＮ」を示す画素の領域）を特定する。
【００４８】
なお、特定機能２１２は、所定の位置から血流の下流の方向に向かって、血流方向の血管領域に含まれる画素を順次特定する。例えば、特定機能２１２は、画素間で「ＴＴＰ」を比較する際に、「ＴＴＰ」の値が大きい画素ほど、より下流の画素であると判定する。そして、特定機能２１２は、「ＴＴＰ」の値に基づいて各画素が所定の位置から下流に位置しているかを判定しつつ、画素間での「ＴＴＰ」の差が閾値以下になるかを順次判定することで、所定の位置から血流方向の血管領域を特定する。
【００４９】
ここで、血管が交差する交差部においては、「ＴＴＰ」のみに基づいて血流方向の血管領域を特定することが難しい場合がある。以下、交差部での血流方向の血管領域の特定について、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃを用いて説明する。図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、第１の実施形態に係る交差部における血流方向の血管領域の特定の一例を示す図である。なお、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、差分画像を構成する画素の一部を示す。また、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃの画素に示す数値は、画素ごとに算出したパラメータ値を示す。
【００５０】
まず、特定機能２１２は、図６Ａに示す画素Ｐ４を始点として、図６Ａの右上に向けて順に血流方向の血管領域に含まれる画素を特定する。ここで、特定機能２１２は、図６Ａに示す画素Ｐ５を血流方向の血管領域に含まれる画素として特定した後、画素Ｐ５と、画素Ｐ５に隣接する画素との間で「ＴＴＰ」の差を算出し、隣接する画素の各々が血流方向の血管領域に含まれる画素であるか否かを判定する。
【００５１】
ここで、画素Ｐ５と隣接する画素Ｐ６との「ＴＴＰ」の差は「０」であり、画素Ｐ５と隣接する画素Ｐ７との「ＴＴＰ」の差は「１」であり、画素Ｐ５と隣接する画素Ｐ８との「ＴＴＰ」の差は「１」である。そして、閾値が「１」であった場合、画素Ｐ６、画素Ｐ７及び画素Ｐ８は、いずれも「ＴＴＰ」の差が閾値以下となる。しかしながら、画素Ｐ５と隣接する画素Ｐ６、画素Ｐ７及び画素Ｐ８とは実際に繋がっている血管ではなく、繋がっていない血管が単に重なって見えており、更に「ＴＴＰ」の値が偶然に近い値となっている可能性がある。
【００５２】
そこで、特定機能２１２は、図６Ｂに示すように、血管領域における造影剤の動きを表すベクトル（オプティカルフロー）を算出し、画素間でのオプティカルフローの類似性に基づいて、交差部近傍の各画素のうち血流方向の血管領域に含まれる画素を特定する。例えば、特定機能２１２は、経時的に複数収集した差分画像のうち任意の時間フレームにおける造影剤の位置と、次の時間フレームにおける造影剤の位置とを結ぶことにより、オプティカルフローを算出する。なお、特定機能２１２は、差分画像の全体についてオプティカルフローを算出する場合であってもよいし、交差部近傍の各画素についてオプティカルフローを算出する場合であってもよい。
【００５３】
また、特定機能２１２は、画素間でのオプティカルフローの類似性を判定する。例えば、特定機能２１２は、図６Ｂに示す画素Ｐ５のベクトルと、画素Ｐ６、画素Ｐ７及び画素Ｐ８のベクトルとの類似性を判定する。一例を挙げると、特定機能２１２は、画素Ｐ５のベクトルと、画素Ｐ６、画素Ｐ７及び画素Ｐ８のベクトルとの間で、ベクトルの大きさ及び向き（角度）のそれぞれについて差を算出する。そして、特定機能２１２は、算出した差と、ベクトルの大きさ及び向き（角度）のそれぞれについて設定した閾値とを比較し、算出した差が閾値以下となるか否かに基づいて、各画素が血流方向の血管領域に含まれる画素であるか否かを判定する。
【００５４】
図６Ｂに示す各画素のうち、画素Ｐ６については、画素Ｐ５との間で「ＴＴＰ」の値が近いことに加え、オプティカルフローも類似していることから、特定機能２１２は、血流方向の血管領域に含まれる画素と判定する。一方で、画素Ｐ７及び画素Ｐ８については、画素Ｐ５との間で「ＴＴＰ」の値は近いものの、オプティカルフローが類似しないことから、特定機能２１２は、血流方向の血管領域に含まれない画素と判定する。これにより、特定機能２１２は、例えば図６Ｃのグレーの領域に示すように、血管の交差部における血流方向の血管領域を特定する。
【００５５】
上述したように、特定機能２１２は、血流方向の血管領域を特定する。次に、表示制御機能２１３は、特定機能２１２が特定した血管領域を他の血管領域と異なる表示態様で表した表示画像をディスプレイ２３に表示させる。ここで、特定機能２１２が特定した血管領域を他の血管領域と異なる表示態様で表した表示画像とは、特定機能２１２が特定した血管領域を、背景領域及び特定機能２１２が特定した血管領域以外の血管領域と区別できるように表現した画像である。
【００５６】
例えば、表示画像は、特定機能２１２が特定した血管領域と、他の血管領域とを異なる色（色相、彩度若しくは明度又はこれらの組み合わせ）で表現した画像である。一例を挙げると、表示制御機能２１３は、画像処理回路２６を制御し、差分画像に基づいて、特定機能２１２が特定した血管領域に対応する画素と他の血管領域に対応する画素とからそれぞれ異なる色を出力することで特定機能２１２が特定した血管領域と他の血管領域とを区別可能に表現する表示画像を生成させる。ここで、ディスプレイ２３に表示される表示画像の一例について、図７を用いて説明する。図７は、第１の実施形態に係る表示画像の例を示す図である。
【００５７】
例えば、表示制御機能２１３は、図７に示すように、特定機能２１２が特定した血管領域（所定の位置から先の血管領域）と他の血管領域とを異なる色で表現した表示画像をディスプレイ２３に表示させる。ここで、表示制御機能２１３は、図７に示す表示画像をロードマップの血管像（マスク像）としてディスプレイ２３に表示させる。即ち、表示制御機能２１３は、収集機能２１１により収集され、ディスプレイ２３にリアルタイムで表示される透視画像に、図７に示す表示画像を重畳して表示させる。
【００５８】
図７に示す表示画像を用いてロードマップを行うことにより、表示制御機能２１３は、画像上の血管のうち、所定の位置から先の血管がいずれの血管であるのかを操作者に示すことができる。例えば、表示制御機能２１３は、図７の所定の位置にカテーテルの先端が位置している場合において、透視画像によってカテーテルの現在位置を表示しつつ、表示画像によってカテーテルが進行し得る血管を操作者に示すことができる。
【００５９】
また、表示制御機能２１３は、カテーテルの先端位置の移動に応じて更新した表示画像を表示することもできる。例えば、カテーテルの先端位置が移動した場合において、特定機能２１２は、移動後のカテーテルの先端位置に応じて再度所定の位置を設定し、設定した所定の位置から血流方向の血管領域を特定する。そして、表示制御機能２１３は、移動後のカテーテルの先端位置から先の血管領域が強調された表示画像を透視画像にマスクして表示させる。
【００６０】
ここで、表示制御機能２１３は、移動後のカテーテルの先端位置から先の血管領域が強調された表示画像として、例えば、最新の所定の位置から血流方向の血管領域のみを表示する表示画像を表示する。一例を挙げると、表示制御機能２１３は、カテーテル先端が血管の分岐点（実際に繋がっている血管の交差部）を通過する前は、分岐先の各血管が強調された表示画像を表示させる。一方で、表示制御機能２１３は、カテーテル先端が分岐点を通過した後は、カテーテルの進行先として選択された血管のみが強調された表示画像を表示させる。
【００６１】
あるいは、表示制御機能２１３は、移動後のカテーテルの先端位置から先の血管領域が強調された表示画像として、例えば、所定の位置が変更される都度、異なる色によって血流方向の血管領域を上書きした表示画像を表示する。一例を挙げると、表示制御機能２１３は、カテーテル先端が分岐点を通過する前は、分岐先の各血管が同色で表現された表示画像を表示させる。一方で、表示制御機能２１３は、カテーテル先端が分岐点を通過した後は、カテーテルの進行先として選択された血管と他の血管とが異なる色で表現された表示画像を表示させる。このような表示画像によれば、表示制御機能２１３は、カテーテルが既に通過した血管や、カテーテルを進行させる血管として選択されなかった血管と、これからカテーテルが進行し得る血管とを区別することを可能にする。
【００６２】
なお、表示画像は、特定機能２１２が特定した血管領域と他の血管領域とを異なる色で表現した画像に限られるものではない。例えば、表示画像は、特定機能２１２が特定した血管領域のみ、あるいは特定機能２１２が特定した血管領域及び背景領域のみを表す画像である。また、例えば、表示画像は、特定機能２１２が特定した血管領域を、血管領域の各画素について算出したパラメータ値に対応する色でカラー化したカラー画像である。
【００６３】
上述したように、表示制御機能２１３は、表示画像をロードマップの血管像としてディスプレイ２３に表示させる。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、表示画像は、ロードマップの血管像としてではなく、術前の診断用画像として用いることも可能である。以下、この点について図８Ａ及び図８Ｂを用いて説明する。図８Ａ及び図８Ｂは、第１の実施形態に係る表示画像の一例を示す図である。
【００６４】
図８Ａは、被検体Ｐの頭部について収集した差分画像を示す。まず、特定機能２１２は、ディスプレイ２３に表示された差分画像を参照した操作者から、入力回路２２を介して、所定の位置を決定する決定操作を受け付ける。次に、特定機能２１２は、所定の位置から先の血管領域を特定する。そして、表示制御機能２１３は、図８Ｂに示すように、特定機能２１２が特定した血管領域を強調した表示画像を、ディスプレイ２３に表示させる。
【００６５】
図８Ｂに示す表示画像では、被検体Ｐの頭部について収集した差分画像全体のうち、所定の位置として指定された血管領域から下流の血管領域が強調して表示される。即ち、図８Ｂに示す表示画像で強調して表示される血管は、所定の位置からカテーテルを挿入した場合に到達できる血管を示す。従って、表示制御機能２１３は、図８Ｂに示す表示画像を操作者に提示することにより、所定の位置からカテーテルを挿入して目標位置まで到達できるか否か、あるいはどのような経路によれば目標位置まで到達できるかの判断をサポートすることができる。
【００６６】
また、これまで所定の位置が１つの位置である場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。以下、この点について図９Ａ及び図９Ｂを用いて説明する。図９Ａ及び図９Ｂは、第１の実施形態に係る表示画像の一例を示す図である。例えば、特定機能２１２は、図９Ａに示すように、ディスプレイ２３に表示された差分画像を参照した操作者から、入力回路２２を介して、複数の所定の位置を決定する決定操作を受け付ける。次に、特定機能２１２は、複数の所定の位置のそれぞれから先の血管領域を特定する。
【００６７】
そして、表示制御機能２１３は、特定機能２１２が所定の位置のそれぞれについて特定した血管領域を強調した表示画像を、ディスプレイ２３に表示させる。例えば、表示制御機能２１３は、図９Ｂに示すように、所定の位置ごとに特定した血管領域を相互に異なる色で表した表示画像を表示させる。従って、表示制御機能２１３は、図９Ｂに示す表示画像を操作者に提示することにより、各所定の位置からカテーテルを挿入した場合に到達できる血管領域を効率的に示すことができる。
【００６８】
次に、Ｘ線診断装置１００による処理の手順の一例を、図１０を用いて説明する。図１０は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の処理の一連の流れを説明するためのフローチャートである。ステップＳ１０１、ステップＳ１０２及びステップＳ１０７は、収集機能２１１に対応するステップである。ステップＳ１０３、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５は、特定機能２１２に対応するステップである。ステップＳ１０６は、表示制御機能２１３に対応するステップである。
【００６９】
まず、処理回路２１は、検査開始コマンドを受け付けたか否かを判定し（ステップＳ１０１）、検査開始コマンドを受け付けない場合には待機状態となる（ステップＳ１０１否定）。一方で、処理回路２１は、検査開始コマンドを受け付けた場合（ステップＳ１０１肯定）、造影剤が注入された被検体Ｐを透過したＸ線に基づいて、複数のＸ線画像を経時的に収集する（ステップＳ１０２）。なお、ステップＳ１０２にて収集されるＸ線画像は、例えば、差分画像である。
【００７０】
次に、処理回路２１は、Ｘ線画像の血管領域に含まれる画素ごとの造影剤の信号強度の経時的な遷移に基づいて、画素ごとに「ＴＴＰ」を算出する（ステップＳ１０３）。また、処理回路２１は、Ｘ線画像の血管領域における所定の位置を取得する（ステップＳ１０４）。次に、処理回路２１は、画素ごとに算出した「ＴＴＰ」に基づいて、所定の位置から血流方向の血管領域を特定する（ステップＳ１０５）。
【００７１】
そして、処理回路２１は、特定した血管領域を他の血管領域と異なる表示態様で表した表示画像を生成し、表示画像をディスプレイ２３に表示させる（ステップＳ１０６）。ここで、処理回路２１は、検査終了コマンドを受け付けたか否かを判定し（ステップＳ１０７）、検査終了コマンドを受け付けない場合には待機状態となる（ステップＳ１０７否定）。一方で、処理回路２１は、検査終了コマンドを受け付けた場合（ステップＳ１０７肯定）、処理を終了する。
【００７２】
なお、ステップＳ１０３において、処理回路２１は、パラメータ値として「ＴＴＰ」を算出してもよいし、「ＴＴＡ」や「ＰＨ」等の他のパラメータ値を算出してもよい。また、ステップＳ１０４における所定の位置の取得は、ステップＳ１０３の前に実行される場合であってもよい。また、ステップＳ１０６にてディスプレイ２３に表示される表示画像は、透視画像に重畳して表示されるマスク像として表示される場合であってもよいし、透視画像に重畳せずに表示される場合であってもよい。
【００７３】
上述したように、第１の実施形態によれば、収集機能２１１は、造影剤が注入された被検体Ｐを透過したＸ線に基づいて、複数のＸ線画像を経時的に収集する。特定機能２１２は、複数のＸ線画像の血管領域に含まれる画素ごとの造影剤の信号強度の経時的な遷移に基づいて、血管領域における所定の位置から血流方向の血管領域を特定する。表示制御機能２１３は、特定機能２１２が特定した血管領域を他の血管領域と異なる表示態様で表した表示画像を表示させる。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、所定の位置から先の血管領域を操作者に提示し、血管走行の把握を容易にすることで、手技の効率を向上させることができる。
【００７４】
また、第１の実施形態によれば、特定機能２１２は、血管が交差する交差部がある場合であっても、オプティカルフローに基づいて、交差部での血流方向の血管領域を特定する。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、交差部を含む複雑な血管領域についても、血流方向の血管領域を適切に特定し、表示画像を操作者に提示することができる。
【００７５】
また、第１の実施形態によれば、表示制御機能２１３は、ロードマップの血管像として、表示画像を表示させる。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、血管内に挿入されたカテーテルを、現在の位置から進行させることができる血管領域を操作者に示し、手技の効率を向上させることができる。
【００７６】
また、第１の実施形態によれば、表示制御機能２１３は、２次元の血管データを用いたロードマップを行いつつ、血管走行の把握を容易にする。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、３次元ロードマップと比較して迅速にマスク像を生成し、被検体Ｐの被曝量を低減したロードマップを行うことができる。
【００７７】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、Ｘ線画像の血管領域に含まれる画素ごとの造影剤の信号強度の経時的な遷移に基づいて、「ＴＴＰ」等のパラメータ値を算出し、パラメータ値に基づいて、所定の位置から血流方向の血管領域を特定する場合について説明した。これに対して第２の実施形態では、Ｘ線画像の血管領域に含まれる画素ごとの造影剤の信号強度の経時的な遷移の類似性に基づいて、所定の位置から血流方向の血管領域を特定する場合について説明する。
【００７８】
第２の実施形態に係るＸ線診断装置は、図１に示した第１の実施形態に係るＸ線診断装置と同様の構成を有し、特定機能２１２による処理の一部が相違する。そこで、第１の実施形態において説明した構成と同様の構成を有する点については、図１と同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７９】
まず、収集機能２１１が、造影剤が注入された被検体Ｐを透過したＸ線に基づいて、複数のＸ線画像を経時的に収集する。収集機能２１１は、複数のＸ線画像として、例えば、複数の差分画像を経時的に収集する。また、特定機能２１２は、差分画像の血管領域における所定の位置を取得する。次に、特定機能２１２は、血流方向の血管領域に含まれる画素と隣接する画素との間で、造影剤の信号強度の経時的な遷移の類似性を判定する。
【００８０】
ここで、造影剤の信号強度の経時的な遷移は、例えば、時間濃度曲線（Time  Density  Curve：ＴＤＣ）で表現される。ＴＤＣは、横軸を時間とし、縦軸を造影剤の信号強度として、造影剤の信号強度の経時的な遷移を画素ごとに描いたグラフである。ＴＤＣは、例えば、造影剤がない状態における画素の信号強度から、造影剤が画素に流入するにつれて徐々に信号強度が増加し、信号強度のピークを迎えた後、造影剤の流出に伴って信号強度が低下して再度造影剤がない状態における画素の信号強度となる様子を示す。また、特定機能２１２は、ＴＤＣを画素ごとに算出する。
【００８１】
例えば、特定機能２１２は、各画素のＴＤＣについて、ＴＤＣの位置（造影剤による信号が出現する時間、造影剤による信号が最大値となる時間、造影剤による信号が消失する時間など）、ＴＤＣの高さ（造影剤による信号の最大値、造影剤による信号の積分値など）、ＴＤＣの形状（造影剤による信号が出現してから消滅するまでの任意の時点での造影剤による信号強度、グラフの傾きなど）といった、種々の評価値を算出する。次に、特定機能２１２は、各画素のＴＤＣについて算出した評価値を画素間で比較し、例えば、画素間での評価値の差が閾値を超えるか否かに基づいて、造影剤の信号強度の経時的な遷移の類似性を判定する。
【００８２】
ＴＤＣの類似性を判定する画素のそれぞれが、実際に繋がっている血管に含まれている場合、ＴＤＣの位置や高さ、形状のいずれについても、類似した評価値が算出される。一方で、ＴＤＣの類似性を判定する画素のそれぞれが、実際に繋がっていない別個の血管に含まれている場合、ＴＤＣの位置や高さ、形状について、類似しない評価値が算出される。従って、特定機能２１２は、隣接する画素のうちＴＤＣが類似する画素を血流方向の血管領域に含まれる画素と判定する処理を、所定の位置に含まれる画素を血流方向の血管領域に含まれる画素の始点として順次行うことで、血流方向の血管領域を特定することができる。
【００８３】
なお、血管が交差する交差部においては、ＴＤＣの類似性のみに基づいて血流方向の血管領域を特定することが難しい場合がある。例えば、差分画像の血管領域の交差部における各画素が、実際に繋がっている血管ではなく、繋がっていない血管が単に重なって見えており、更に交差部における各画素のＴＤＣが偶然に類似している場合がある。この場合、特定機能２１２は、各画素のオプティカルフローを算出し、画素間でのオプティカルフローの類似性に基づいて、交差部近傍の各画素のうち血流方向の血管領域に含まれる画素を特定する。
【００８４】
次に、表示制御機能２１３は、特定機能２１２が特定した血管領域を他の血管領域と異なる表示態様で表した表示画像をディスプレイ２３に表示させる。例えば、表示制御機能２１３は、表示画像をロードマップの血管像として、透視画像に重畳させてディスプレイ２３に表示させる。あるいは、表示制御機能２１３は、表示画像を透視画像に重畳させることなく、ディスプレイ２３に表示させる。
【００８５】
上述したように、第２の実施形態に係る特定機能２１２は、差分画像の血管領域に含まれる画素ごとの造影剤の信号強度の経時的な遷移の画素間での類似性に基づいて、血流方向の血管領域を特定する。従って、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、各画素での信号強度の経時的な遷移を包括的に評価して血流方向の血管領域を特定し、適切な表示画像を操作者に提示することができる。
【００８６】
（第３の実施形態）
さて、これまで第１及び第２の実施形態について説明したが、上述した実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
【００８７】
上述した実施形態では、血管が交差する交差部において、画素ごとのパラメータ値又は画素ごとの信号強度の経時的な遷移に基づいて血流方向の血管領域を特定することが難しい場合は、各画素のオプティカルフローを算出し、画素間でのオプティカルフローの類似性に基づいて、交差部近傍の各画素のうち血流方向の血管領域に含まれる画素を特定するものとして説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。
【００８８】
例えば、特定機能２１２は、複数の差分画像に基づく流体解析（Computational  Fluid  Dynamics：ＣＦＤ）を行うことにより、交差部近傍の各画素のうち血流方向の血管領域に含まれる画素を特定する。一例を挙げると、特定機能２１２は、まず、ＣＦＤにより、複数の差分画像のそれぞれに描出された造影剤の位置から、差分画像の血管領域の各位置における血流の状態（血流の速さや方向、流量、圧力等）を算出する。
【００８９】
ここで、交差部においては、交差部に血液を流入させる血管と、交差部から血液を流出させる血管とがある。例えば、十字の形の交差部において、交差部からは４本の血管が伸びることとなるが、４本の血管のうち少なくとも１本の血管は交差部に血液を流入させる血管であり、また、少なくとも１本の血管は交差部から血液を流出させる血管である。ここで、実際に繋がっていない血管が単に重なって見えている場合、交差部に血液を流入させる血管及び交差部から血液を流出させる血管はそれぞれ２本ずつとなる。
【００９０】
従って、特定機能２１２は、ＣＦＤにより得られた血流の方向に基づき、交差部に血液を流入させる血管が１本で交差部から血液を流出させる血管が３本であると判断できる場合、あるいは、交差部に血液を流入させる血管が３本で交差部から血液を流出させる血管が１本であると判断できる場合、この交差部は、実際に血管が繋がっているものと判断する。
【００９１】
また、交差部に血液を流入させる血管及び交差部から血液を流出させる血管がそれぞれ２本ずつである場合においては、特定機能２１２は、４本の血管のそれぞれの流量を比較する。ここで、交差部に血液を流入させる血管と交差部から血液を流出させる血管とで、流量が同一となる血管のペアが２つ存在する場合、特定機能２１２は、この交差部は、実際に繋がっていない血管が単に重なって見えているものと判断する。また、交差部に血液を流入させる血管と交差部から血液を流出させる血管とで、流量が同一となる血管のペアが存在せず、交差部に血液を流入させる２本の血管の流量の和と、交差部から血液を流出させる２本の血管の流量の和とが同一になるに過ぎない場合、特定機能２１２は、この交差部は、実際に血管が繋がっているものと判断する。
【００９２】
また、特定機能２１２は、画素ごとのパラメータ値に基づいて交差部の血流方向の血管領域を特定することが難しい場合は、画素ごとの信号強度の経時的な遷移に基づいて、交差部近傍の各画素のうち血流方向の血管領域に含まれる画素を特定することもできる。一例を挙げると、特定機能２１２は、交差部近傍の各画素のＴＤＣを相互に比較して、ＴＤＣが類似する画素を血流方向の血管領域に含まれる画素と特定し、交差部における血流方向の血管領域を特定する。
【００９３】
また、上述した実施形態では、隣接する画素間において、パラメータ値やＴＤＣなどを比較する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、特定機能２１２は、各画素について算出したパラメータ値について、一定の範囲ごと（例えば、「５×５」の２５個の画素ごと）にパラメータ値の平均値を算出し、平均値と範囲内の各画素のパラメータ値との差が閾値以下になるか否かを判定し、平均値との差が閾値以下となる画素については、血流方向の血管領域に含まれると判定する。ここで、例えば、閾値以下とならない画素が１つだけある場合、この画素は、Ｘ線画像に生じたノイズと考えられるため、特定機能２１２は、血流方向の血管領域に含まれる画素と判定する。一方で、閾値以下とならない画素が複数固まって存在する場合、特定機能２１２は、これら画素を血流方向の血管領域に含まれない画素と判定する。
【００９４】
即ち、特定機能２１２は、隣接する画素のパラメータ値のみならず、近傍の画素のパラメータ値に基づいて、血流方向の血管領域を特定することができる。言い換えると、特定機能２１２は、パラメータ値の連続性に基づいて、血流方向の血管領域を特定することができる。同様に、特定機能２１２は、各画素のＴＤＣやオプティカルフローの連続性に基づいて、血流方向の血管領域を特定することもできる。
【００９５】
また、上述した実施形態では、収集機能２１１が、造影剤が注入された被検体Ｐを透過したＸ線に基づいて、複数の差分画像を経時的に収集する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、収集機能２１１は、画像処理回路２６を制御することにより、造影剤が注入された状態で収集された画像データ（血管データ）から、複数のＸ線画像を生成する。言い換えると、収集機能２１１は、差分画像でない複数のＸ線画像を経時的に収集する。そして、特定機能２１２は、このような複数のＸ線画像の血管領域に含まれる画素ごとの造影剤の信号強度の経時的な遷移に基づいて、血管領域における所定の位置から血流方向の血管領域を特定し、表示制御機能２１３は、特定した血管領域を他の血管領域と異なる表示態様で表した表示画像をディスプレイ２３に表示させる。
【００９６】
また、上述した実施形態では、所定の位置が差分画像における一つの画素に対応するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、所定の位置に含まれる画素は複数であってもよい。この場合、特定機能２１２は、所定の位置に含まれる複数の画素のそれぞれを始点として、あるいは所定の位置に含まれる複数の画素のうちの任意の画素を始点として、血流方向の血管領域に含まれる画素を順次特定することにより、血流方向の血管領域を特定することができる。
【００９７】
また、上述した実施形態では、単位領域が一つの画素からなる領域である場合について説明したが、単位領域は複数の画素からなる領域であってもよい。例えば、特定機能２１２は、４つの画素からなる単位領域ごとに「ＴＴＰ」を算出する。一例を挙げると、特定機能２１２は、単位領域の４つの画素における信号強度の和が、所定のタイミングから最大値となるまでの所要時間を「ＴＴＰ」として算出する。そして、特定機能２１２は、単位領域ごとに算出した「ＴＴＰ」に基づいて、血流方向の血管領域に含まれる単位領域を順次特定することにより、血流方向の血管領域を特定することができる。更に、表示制御機能２１３は、単位領域ごとに算出した「ＴＴＰ」の値を単位領域に含まれる各画素の「ＴＴＰ」の値とすることで、特定機能２１２が特定した血管領域を各画素の「ＴＴＰ」の値に対応する色でカラー化した表示画像を表示させることもできる。
【００９８】
また、上述した実施形態では、Ｘ線診断装置が各処理を行う場合を例に挙げて説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、画像処理装置において上述した処理を実行する場合であってもよい。かかる場合には、画像処理装置に、上述した特定機能２１２及び表示制御機能２１３を有する処理回路が含まれる。また、画像処理装置は、造影剤が注入された被検体Ｐを透過したＸ線に基づいて経時的に収集された複数のＸ線画像を取得するためのインターフェースを備える。
【００９９】
第１〜第３の実施形態に係る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如く構成されていることを要しない。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などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成する事ができる。更に、各装置にて行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、あるいは、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うる。
【０１００】
また、第１〜第３の実施形態で説明した制御方法は、予め用意された制御プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。
【０１０１】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、血管像を用いる手技の効率を向上させることができる。
【０１０２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０３】
１００  Ｘ線診断装置
２１  処理回路
２１１  収集機能
２１２  特定機能
２１３  表示制御機能
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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