(57)【要約】      （修正有）【課題】心筋の局所的な壁運動の状態を定量的に評価し得る、画像処理装置、画像処理方法、及び、画像処理プログラムを提供する。【解決手段】一連の心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像セットを取得する画像取得部と、前記心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像セットを構成するそれぞれの心筋部断層画像における心筋の輪郭を抽出する輪郭抽出部と、前記各心筋部断層画像において、心筋における所定の中心点から心筋の輪郭に向けて放射状に作成した境界線によって、心筋部を複数のセグメントに分割する分割部と、前記各セグメントについて、心筋の所定の中心点から心筋の輪郭までの距離の経時変化に基づいて心筋の局所壁運動の状態を表すパラメータを求めるパラメータ算出部と、を備える画像処理装置。このような構成とすることにより、心筋ＳＰＥＣＴ画像が本来有していた局所的情報を損なうことなく、心筋の局所壁運動の状態を表す種々のパラメータを求める事ができる。【選択図】図１
2011043489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一連の心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像セットを取得する画像取得部と、
前記心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像セットを構成するそれぞれの心筋部断層画像における心筋の輪郭を抽出する輪郭抽出部と、
前記各心筋部断層画像において、心筋における所定の中心点から心筋の輪郭に向けて放射状に作成した境界線によって、心筋部を複数のセグメントに分割する分割部と、
前記各セグメントについて、心筋の所定の中心点から心筋の輪郭までの距離の経時変化に基づいて心筋の壁運動の状態を表すパラメータを求めるパラメータ算出部と、
を備える、画像処理装置。
【請求項２】
心筋部断層画像において、所定の分割中心点を中心として放射状に作成した複数の直線上におけるカウントの最大値を示すピクセルを代表ピクセルとして抽出する代表ピクセル抽出部をさらに備え、
前記輪郭抽出部は、前記代表ピクセルの位置に基づいて心筋の輪郭を求めるものである、
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
代表ピクセル抽出部は、心筋部断層画像を所定の分割中心点を中心とする複数の放射状の分割境界によって仕切られた各領域上で、最大カウント値を示すピクセルを抽出するものである、
請求項１に記載した画像処理装置。
【請求項４】
心筋の所定の中心点から前記代表ピクセルまでの距離が、隣接する代表ピクセル間において、滑らかに変化するように、各代表ピクセルの位置を補正するスムージング部をさらに備え、
前記輪郭抽出部は、スムージング部により補正された代表ピクセルに基づいて心筋の輪郭を求めるものである、
請求項２または請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記スムージング部が、前記代表ピクセルを二次元座標上に表示した図形に、周期関数を適用する事によって各代表ピクセルの補正を行うものである、請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
パラメータ算出部によって算出される心筋の壁運動の状態を表すパラメータが、分割部によって断層画像を所定数に分割したそれぞれのセグメントについて求めたタイム−ボリュームカーブに基づいて算出されたものである、請求項１から請求項５の何れか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
パラメータ算出部によって算出される心筋の壁運動の状態を表すパラメータが、駆出率である、請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
パラメータ算出部によって算出される心筋の壁運動の状態を表すパラメータが、最大駆出速度である、請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項９】
パラメータ算出部によって算出される心筋の壁運動の状態を表すパラメータが、最大充満速度である、請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
パラメータ算出部によって算出される心筋の壁運動の状態を表すパラメータが、収縮末期到達時間である、請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
パラメータ算出部によって算出される心筋の壁運動の状態を表すパラメータが、最大充満速度到達時間である、請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
心筋の壁運動の状態を表すパラメータを心筋のマップ上における対応する位置に表示する表示部をさらに備える、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の、画像処理装置。
【請求項１３】
心筋部の一連の心電図同期ダイナミック医用画像セットを取得する画像取得部と、
前記心電図同期ダイナミック医用画像セットを構成するそれぞれの心筋部断層画像における心筋の輪郭を抽出する輪郭抽出部と、
前記各心筋部断層画像において、心筋における所定の中心点から心筋の輪郭に向けて放射状に作成した境界線によって、心筋部を複数のセグメントに分割する分割部と、
前記各セグメントについて、心筋の所定の中心点から心筋の輪郭までの距離の経時変化に基づいて心筋の壁運動の状態を表すパラメータを求めるパラメータ算出部と、
心筋の壁運動の状態を表すパラメータを心筋のマップ上における対応する位置に表示する表示部と、
を備える、画像処理装置。
【請求項１４】
コンピュータに、
一連の心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像セットを取得する画像取得ステップと、
前記心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像セットを構成するそれぞれの心筋部断層画像における心筋の輪郭を抽出する輪郭抽出ステップと、
前記心筋部断層画像において、心筋における所定の中心点から心筋の輪郭に向けて放射状に作成した境界線によって、心筋部を複数のセグメントに分割する分割ステップと、
前記各セグメントについて、心筋の所定の中心点から心筋の輪郭までの距離の経時変化に基づいて心筋の壁運動の状態を表すパラメータを求めるパラメータ算出ステップと、
前記心筋の壁運動の状態を表すパラメータを心筋のマップ上における対応する位置に表示する表示ステップと、
を実行させる、画像処理プログラム。
【請求項１５】
コンピュータによって、
一連の心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像セットを取得する画像取得ステップと、
前記心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像セットを構成するそれぞれの心筋部断層画像における心筋の輪郭を抽出する輪郭抽出ステップと、
前記各心筋部断層画像において、心筋における所定の中心点から心筋の輪郭に向けて放射状に作成した境界線によって、心筋部を複数のセグメントに分割する分割ステップと、
前記各セグメントについて、心筋の所定の中心点から心筋の輪郭までの距離の経時変化に基づいて心筋の壁運動の状態を表すパラメータを求めるパラメータ算出ステップと、
前記心筋の壁運動の状態を表すパラメータを心筋のマップ上における対応する位置に表示する表示ステップと、
を順次実行する事を特徴とする、画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、心電図同期ＳＰＥＣＴを初めとする心電図同期ダイナミック医用画像を処理する画像処理装置、画像処理プログラム及び画像処理方法に関する。より詳しくは、心電図同期ダイナミック医用画像を処理して、心筋の局所壁運動を反映した情報を得るための、画像処理装置、画像処理プログラム及び画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  心疾患は死亡原因の上位を占めており、患者数も欧米を中心に年々増加傾向にある。このようなことを背景として、心疾患の予防や治療方針の決定に役立てるため、種々の画像診断法が考案され、臨床において応用されている。中でもＳＰＥＣＴ等の核医学画像診断は、心臓の機能を画像化できるといった他のモダリティには無い優れた特徴を有しているため、心疾患の診断に広く用いられている。【０００３】  核医学画像診断は、放射性同位元素で標識された薬剤（以下、放射性医薬品という）を被験者に投与してその分布を専用のカメラで捕らえ、画像を生成する事により行われる方法である。核医学画像診断では、用いる放射性医薬品の化学的性質や生体との相互作用の違いに応じ、種々の生体機能を反映した画像を得ることができる。【０００４】  心疾患の診断において古くから用いられている核医学画像としては、心筋ＳＰＥＣＴ画像や、心電図同期心プールシンチグラフィーがある。前者は、被験者に塩化タリウム−２０１や９９ｍＴｃ−テトロホスミン等の心筋製剤を投与し、得られた断層画像から心筋バイアビリティー低下部位を欠損として検出する方法である。この方法により、心筋の局所的なバイアビリティーの評価が可能となる（例えば、非特許文献１）。
一方、後者の方法は、９９ｍＴｃ−ＨＳＡや９９ｍＴｃ−ＲＢＣ等の血管滞留性の放射性医薬品を被験者に投与し、心電図同期シンチグラフィーを撮像して心臓内腔の運動状態を評価する方法である。この方法により、心筋の壁運動の異常を画像として捉えることが可能となると共に、タイム−ボリュームカーブの解析によって心筋の運動状態に対する種々のパラメータを得ることが可能となる（例えば、非特許文献２）。【０００５】  また最近では、被験者に心筋製剤を投与して心電図同期ＳＰＥＣＴ画像を撮像し、左心室全体を３次元的に再構成して心筋の運動を画像化することも行われている。この方法を用いると、再構成された３次元画像から壁運動の各位相における左心室の内腔の容積を算出する事が可能となるので、心電図同期シンチグラフィーと同様の方法を用いる事により、心筋の運動状態を反映した種々のパラメータを算出する事が可能となる（例えば、非特許文献３）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】西村重敬、小林秀樹編著、「心臓核医学コンプリートマニュアル」（初版）、メジカルビュー社、２００４年１１月１０日、ｐ．１１４〜１１５
【非特許文献２】西村重敬、小林秀樹編著、「心臓核医学コンプリートマニュアル」（初版）、メジカルビュー社、２００４年１１月１０日、ｐ．１５６〜１５７
【非特許文献３】西村重敬、小林秀樹編著、「心臓核医学コンプリートマニュアル」（初版）、メジカルビュー社、２００４年１１月１０日、ｐ．１３２〜１４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  心疾患の診断においては、心筋のバイアビリティー評価に加えて、壁運動の評価も重要である。心電図同期心プールシンチグラフィーを用いる事により、心筋の壁運動の状態を視覚的に評価すると共に、タイム−ボリュームカーブの解析から求められる種々のパラメータを用いて壁運動を定量的に評価する事が可能となる（非特許文献２）。しかしこの方法で用いられるタイム−ボリュームカーブは、左心室内腔全体の容積の経時変化を表す曲線であるので、その解析によって得られる種々のパラメータは、何れも左心室全体の運動状態を反映したパラメータとなる。【０００８】  ところで、心疾患に伴う心筋の壁運動の低下は、ほとんどの場合で、局所的に起こる。心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像を用いた解析により、局所的にバイアビリティーの低下している部位で、壁運動も低下している様子を観察する事が可能となる。この方法は心筋ＳＰＥＣＴ画像を用いているので、心筋の局所的なバイアビリティーに関しては、定量的な評価が可能である。しかし、壁運動の状態を表すパラメータは、左心室内腔全体に基づくタイム−ボリュームカーブにより求められるので、運動状態の定量評価を局所的に行う事はできない。【０００９】  心疾患における診断のばらつきを少なくして診断の精度を向上させるためには、局所的な壁運動についても定量的なパラメータを用いた評価を行う事が好ましいが、これまでにそのような方法は開示されていなかった。
本発明はこのような事実に鑑みてなされたものであり、心筋の局所壁運動状態を評価するための、画像処理装置、画像処理プログラム及び画像処理方法を提供する事を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  発明者は検討の結果、左心室全体の容積に基づくタイム−ボリュームカーブを用いずに、心電図同期心筋ＳＰＥＣＴデータから再構成された断層画像上で分割されたセグメントについて心筋の運動状態を表現する事により、心筋の局所壁運動を定量的に評価する事を見出し、本発明を完成させた。【００１１】  本発明に係る画像処理装置は、一連の心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像セットを取得する画像取得部と、前記心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像セットを構成するそれぞれの心筋部断層画像における心筋の輪郭を抽出する輪郭抽出部と、前記各心筋断層画像において、心筋における所定の中心点から心筋の輪郭に向けて放射状に作成した境界線によって、心筋部を複数のセグメントに分割する分割部と、前記各セグメントについて、心筋の所定の中心点から心筋の輪郭までの距離の経時変化に基づいて心筋の壁運動の状態を表すパラメータを求めるパラメータ算出部と、を備える。【００１２】  本発明において、一連の心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像セットとは、心筋ＳＰＥＣＴを心電図との同期をかけながら撮像し、心電図における位相ごとに積算された心筋ＳＰＥＣＴデータを再構成することによって得られた、一連の心筋ＳＰＥＣＴ画像をいう。かかるＳＰＥＣＴ画像セットは、心電図の各位相に対応した心筋ＳＰＥＣＴ画像により構成されているので、心電図の位相ごとに対応するＳＰＥＣＴ画像を順次表示することにより、心筋の運動状態を、動画として再生することが可能となる。
心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像は、本来局所情報を含んでいる。しかし、従来用いられていた心筋壁運動の解析法では、左心室内腔全体の容積を利用したタイム−ボリュームカーブを用いていたため、局所的な壁運動を反映したパラメータを得ることができなかった。本発明では、上記の様な構成とすることにより、心筋ＳＰＥＣＴデータが本来供えている局所情報を損なうことなく、心筋の運動状態を表す種々のパラメータを求める事が可能となる。
なお本発明において心筋の壁運動の状態を示すパラメータを求めるための心筋部断層画像としては、心臓の短軸横断像を好ましく用いることができる。【００１３】  本発明に係る画像処理装置において、輪郭抽出部によって抽出される心筋の輪郭は、所定の分割中心点から放射状に作成した複数の直線上において、カウントの最大値を示すピクセルに基づいて、作成されたものとすることができる。すなわち本発明にかかる画像処理装置は、心筋部断層画像において所定の分割中心点を中心として心筋輪郭に向かって放射状に作成した複数の直線上におけるカウントの最大値を示すピクセルを代表ピクセルとして抽出する代表ピクセル抽出部をさらに備え、輪郭抽出部は、代表ピクセルの位置に基づいて心筋の輪郭を求めるものとすることができる。【００１４】  このような構成とすることにより、自動にて心筋の輪郭を抽出する事が可能となる。放射状に作成された上記直線の数は、多いほど滑らかな輪郭を作成できるが、多すぎると処理に時間がかかりすぎるので好ましくない。また、心筋ＳＰＥＣＴ画像の解像度よりも細かく走査しても、同じ部分を重複して走査することとなり、計算に無駄が生ずる。従って、当該放射状の上記直線の刻みは、対象とする心筋の大きさを勘案して心筋輪郭部の画素をもれなく走査できる程度とすれば十分である。
なお、上記所定の分割中心点は、断層画像上において目視で設定しても良いが、回転中心や重心等として計算により求めた点を用いるといった、特開２００８−１８０５５５号公報に開示されたものと同様の方法を用いても良い。断層画像上で所定のカウント値よりも高いカウント値を有するピクセルによって囲まれた領域として心筋部位を抽出し、当該領域の回転中心や重心を、計算によって求めるといった方法をとることも可能である。【００１５】  また、上記構成における代表ピクセル抽出部は、心筋部断層画像を所定の分割中心点を中心とする放射状の分割境界によって仕切られた各領域上で、最大カウント値を示すピクセルを抽出するものであっても良い。このような構成とすることにより、ノイズによる欠損等の影響を受けにくくしつつ、簡単な計算にて代表ピクセルを抽出する事が可能となる。【００１６】  本発明にかかる画像処理装置は、心筋の所定の中心点から前記代表ピクセルまでの距離が、隣接する代表ピクセル間において、滑らかに変化するように、各代表ピクセルの位置を補正するスムージング部をさらに備え、輪郭抽出部は、スムージング部により補正された代表ピクセルに基づいて心筋の輪郭を求めるものとすることもできる。ここで、心筋の所定の中心点は、代表ピクセルの抽出に用いた前記所定の分割中心点を用いても良いが、上述した方法と同様の方法によって、別に定めた中心点を用いても良い。
このような構成とすることにより、ノイズ等に基づく影響を、小さくすることが可能となる。【００１７】  スムージング部によって実行されるスムージング処理としては、種々の処理を適用する事ができるが、フーリエ級数等の周期関数を適用することが好ましい。この場合、本発明におけるスムージング部は、前記代表ピクセルを二次元座標上に表示した図形に、周期関数を適用する事によって各代表ピクセルの補正を行うものとなる。
このような構成とすることにより、抽出された代表ピクセルの数が少ない場合であっても隣接するピクセル間を適宜補完することが可能であるので、滑らかな輪郭を抽出する事が可能となる。【００１８】  本発明に係る画像処理装置において、パラメータ算出部によって算出される心筋の壁運動の状態を表すパラメータは、分割部によって断層画像を所定数に分割したそれぞれのセグメントについて求めたタイム−ボリュームカーブに基づいて算出されたものとすることができる。例えば、断層画像上において適宜定めた心筋の中心点から放射状に境界線を引き、当該境界線と心筋の輪郭とにより形成されるセグメントの面積と当該断層画像のスライス厚との積を求める。これを当該セグメントの容積として用い、心電図の位相に対してプロットする。このようにして得られた図形をタイム−ボリュームカーブとして用いることにより、各セグメントにおける局所心筋の壁運動の状態を反映する種々のパラメータを算出する事が可能となる。【００１９】  この場合において、心筋の壁運動の状態を表すパラメータとしては、従来の方法においてタイム−ボリュームカーブから算出される、種々のパラメータとすることができる。具体的には、駆出率、最大駆出速度、最大充満速度、収縮末期到達時間、最大充満速度到達時間等のパラメータとすることができる。【００２０】  本発明に係る画像処理装置において求めた種々のパラメータは、対応するセグメントと対比させて、表形式等の形態により出力しても良いが、例えば、ポーラーマップ表示などの様に、分割した各セグメントを短軸像上のスライス位置に対応させた同心円上に表し、対応するセグメントの位置に数値や輝度等の形式で表示するものであっても良い。
従って、本発明に係る画像処理装置は、心筋の壁運動の状態を表すパラメータを心筋のマップ上における対応する位置に表示する表示部を、さらに備えるものであっても良い。【００２１】なお、上記態様においては、処理対象となる画像を心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像としたが、本発明は他の心筋部医用画像に応用する事も可能である。すなわち、本発明に係る別の態様の画像処理装置は、心筋部の一連の心電図同期ダイナミック医用画像セットを取得する画像取得部と、前記心電図同期ダイナミック医用画像セットを構成するそれぞれの心筋部断層画像における心筋の輪郭を抽出する輪郭抽出部と、前記各心筋部断層画像において、心筋における所定の中心点から心筋の輪郭に向けて放射状に作成した境界線によって、心筋部を複数のセグメントに分割する分割部と、前記各セグメントについて、心筋の所定の中心点から心筋の輪郭までの距離の経時変化に基づいて心筋の壁運動の状態を表すパラメータを求めるパラメータ算出部と、心筋の壁運動の状態を表すパラメータを心筋のマップ上における対応する位置に表示する表示部と、を備えるものとすることもできる。心電図同期ダイナミック医用画像データとしては、種々のものを用いる事ができ、具体的にはＰＥＴ、ＭＲＩ、ＣＴ等のデータを用いる事ができる。なお上述した心電図同期心筋ＳＰＥＣＴデータを用いた画像処理装置における各種の構成を、本発明の画像処理装置に適用する事も可能である。【００２２】  本発明の別の一側面に係る画像処理プログラムは、コンピュータに、一連の心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像セットを取得する画像取得ステップと、前記心電図同期ＳＰＥＣＴ画像セットを構成するそれぞれの心筋部断層画像における心筋の輪郭を抽出する輪郭抽出ステップと、前記各心筋部断層画像において、心筋における所定の中心点から心筋の輪郭に向けて放射状に作成した境界線によって、心筋部を複数のセグメントに分割する分割ステップと、前記各セグメントについて、心筋の所定の中心点から心筋の輪郭までの距離の経時変化に基づいて心筋の壁運動の状態を表すパラメータを求めるパラメータ算出ステップと、を実行させる。【００２３】  このような構成とすることにより、心筋ＳＰＥＣＴデータが本来供えている局所情報を損なうことなく、心筋の運動状態を表す種々のパラメータを求める事が可能となる。なお、上記した画像処理装置の各種の構成を、本発明のプログラムに適用することも可能である。【００２４】  本発明のさらに別の一側面に係る画像処理方法は、コンピュータで、一連の心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像セットを取得する画像取得ステップと、前記心電図同期心筋ＳＥＰＣＴ画像セットを構成する心筋部断層画像における心筋の輪郭を抽出する輪郭抽出ステップと、前記各心筋部断層画像において、心筋における所定の中心点から心筋の輪郭に向けて放射状に作成した境界線によって、心筋部を複数のセグメントに分割する分割ステップと、前記各セグメントについて、心筋の所定の中心点から心筋の輪郭までの距離の経時変化に基づいて心筋の壁運動の状態を表すパラメータを求めるパラメータ算出ステップと、を順次実行する。【００２５】  このような構成とすることにより、心筋ＳＰＥＣＴデータが���来供えている局所情報を損なうことなく、心筋の運動状態を表す種々のパラメータを求める事が可能となる。なお、上記した画像処理装置の各種の構成を、本発明の画像処理方法に適用することも可能である。
【発明の効果】
【００２６】  本発明により、心筋の局所的な壁運動の状態を、定量的に評価することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る画像処理装置の好ましい態様における機能ブロック図
【図２】本発明に係る画像処理方法の好ましい態様における処理の流れの一例を示すフローチャート
【図３】心筋輪郭抽出処理の好ましい態様における処理の流れの一例を示すフローチャート
【図４】心筋輪郭抽出処理の好ましい態様における処理の流れの別の一例を示すフローチャート
【図５】パラメータ算出処理の好ましい態様における処理の流れの一例を示すフローチャート
【図６】パラメータ算出における画像分割の一例を示す図
【図７】タイム−ボリュームカーブの一例を示す図。
【図８】局所的に算出した最大駆出速度をポーラーマップ上に表示した例。
【図９】局所的に算出した駆出率をポーラーマップ上に表示した例。
【発明を実施するための形態】
【００２８】  以下、本発明に係る好ましい態様における画像処理装置および画像処理方法について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明は、あくまでも好ましい態様における説明であり、本発明の内容を限定する意図ではない。
図１は、本発明の好ましい実施態様における画像処理装置１０の構成を示す図であり、図２〜５は、本発明に係る画像処理方法における処理の流れを示す図である。好ましい態様において、本発明に係る画像処理方法は、本発明に係る画像処理装置１０を動作させることによって実行される。
【００２９】  図１に示すように、本実施の形態の画像処理装置１０は、一連の心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像セットを取得する画像取得部１２と、取得した心電図同期ＳＰＥＣＴ画像セットを構成するそれぞれの心筋部断層画像における心筋の輪郭を抽出する輪郭抽出部１４と、輪郭抽出部１４に内蔵されるスムージング部１６と、タイムボリュームカーブに基づいて心筋の局所壁運動状態を表すパラメータを算出するパラメータ算出部１８と、パラメータ算出部１８に内蔵され、それぞれの心筋部断層画像を所定のセグメントに分割する分割部２０と、パラメータ算出部１８に内蔵され、分割された各セグメントにつきタイム−ボリュームカーブを作成するＴＶＣ作成部２２と、算出されたパラメータを出力する表示部２４を有している。
【００３０】  画像取得部１２は、例えば、ＳＰＥＣＴ装置によって取得された、一連の心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像セットを取得する（ステップＳ１）。上述したように、本明細書において一連の心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像セット（以下、本項においてＳＰＥＣＴ画像セットという）とは、心筋ＳＰＥＣＴを心電図との同期をかけながら撮像し、心電図における位相ごとに積算された心筋ＳＰＥＣＴデータを再構成することによって得られた、一連の心筋ＳＰＥＣＴ画像である。当該ＳＰＥＣＴ画像セットにおける各位相の心筋ＳＰＥＣＴ画像は、連続した複数の断層画像により構成される。好ましい態様において、当該ＳＰＥＣＴ画像セットは、ＤＩＣＯＭ形式等のコンピュータで読み取り可能な形式で保存される。当該ＳＰＥＣＴ画像セットは、ＣＤ、ＤＶＤ、ハードディスク、あるいは半導体メモリ等の、コンピュータで読み取り可能な媒体に保存された状態で提供されることができる。この場合、当該データを保存した媒体が、本画像処理装置を構成するコンピュータの読取装置によって読み込まれることにより、画像取得部１２によって、当該データを取得することが可能となる。当該データはまた、ネットワークを介して直接本画像処理装置に取り込まれるものであっても良い。
【００３１】  輪郭抽出部１４は、画像取得部１２によって取得された心電図同期心筋ＳＰＥＣＴ画像セットを構成するそれぞれの心筋部断層画像につき、心筋の輪郭抽出を行う。輪郭抽出部１４による心筋の輪郭抽出は、種々の方法にて行う事ができる。例えば、図３に例示した方法を用いることができる。まず、各心筋部断層画像につき、心筋内部に定めた所定の分割中心点（ステップＳ１１）から心筋輪郭に向けて複数の直線を放射状に作成し（ステップＳ１２）、それぞれの直線上でカウントの最大値を示すピクセルを抽出し、各直線上における代表ピクセルとする（ステップＳ１３）。そして、各直線上で抽出された代表ピクセルにつき後述する方法にてスムージング処理を行い（ステップＳ１４）、スムージング処理後の代表ピクセルにより形成される図形を、抽出された心筋の輪郭とする（ステップＳ１５）。このとき、放射状に作成された上記直線の数は、多いほど滑らかな輪郭を作成できるが、多すぎると処理に時間がかかりすぎるので好ましくない。また、心筋ＳＰＥＣＴ画像の解像度よりも細かく走査しても、同じ部分を重複して走査することとなり、計算に無駄が生ずる。従って、当該放射線状の上記直線の刻みは、対象とする心筋の大きさを勘案して心筋輪郭部の画素をもれなく走査できる程度とすれば十分である。具体的には、解像度１０ｍｍの短軸断層像において、心筋の直径が最大で１０ｃｍ程度である場合には、３°ステップで上記放射状の直線を作成し、最大値の走査を行えば十分である。
【００３２】  輪郭抽出の別の方法としては、特開２００８−１８０５５５号公報に開示されたものと同様の方法を用いることができる（図４）。具体的には、心臓の短軸断層像を心筋の所定の分割中心点（ステップＳ２１）から輪郭に向かって放射状に作成された境界線によって、複数のセグメントに分割する（ステップＳ２２）。そして、それぞれのセグメント内で最も大きいカウント値を示すピクセルを代表ピクセルとして抽出し（ステップＳ２３）、後述する方法によりスムージング処理を行う（ステップＳ２４）。スムージング処理後の代表ピクセルによって形成される図形を、抽出された心筋の輪郭とする（ステップＳ２５）。この方法は、セグメント内の全ピクセルの中から信号強度が最も大きいピクセルを抽出するので、セグメント内の一部のデータが欠損していても、適切なピクセルを選択することができる。
【００３３】  なお、輪郭抽出における心筋の所定の分割中心点は、ユーザーインターフェースを介して外部から手動で入力しても良いが、公知の方法、例えば、特開２００８−１８０５５５号公報に開示された方法を用いて決定しても良い。
【００３４】  なお、好ましい態様において、輪郭抽出部１４は、内部にスムージング部１６を有している。スムージング部は、上記の方法によって抽出された代表ピクセルについて予めスムージング処理を行い、所定の中心点から前記代表ピクセルまでの距離が、隣接する代表ピクセル間において滑らかに変化するように、各代表ピクセルの位置を補正する。輪郭抽出部は、スムージング後の代表ピクセルを用いて、輪郭抽出処理を行う。このような処理を行う事により、ノイズ等の影響によって抽出された輪郭の形状ががたつく事を、防ぐ事ができる。スムージング処理における所定の中心点は、輪郭抽出における心筋の分割中心点をそのまま用いても良いが、これとは別に定めた中心点を用いても良い。ただし、計算機の処理負担を考慮すると、心筋の分割中心点を用いることが好ましい。
【００３５】  スムージング処理としては、３点スムージング処理を行う方法や、データをフーリエ級数等の周期関数に近似するといった、種々の公知の方法を用いる事ができる。好ましい態様としては、フーリエ級数近似に代表される公知の周期関数を用いた処理によって、スムージング処理を行う。周期関数を用いた処理を適用することによって、抽出された代表ピクセルの数が少ない場合であっても隣接するピクセル間を適宜補完することが可能であるので、滑らかな輪郭を抽出する事が可能となる。
【００３６】  パラメータ算出部１８は、局所壁運動の状態を反映する種々のパラメータの算出を行う（ステップＳ３）。好ましい態様において、パラメータ算出部１８は、それぞれの心筋部断層画像を所定のセグメントに分割する分割部２０と、分割された各セグメントにつきタイム−ボリュームカーブを作成するＴＶＣ作成部２２を内蔵している。
【００３７】  図５に、パラメータ算出部１８を動作させることにより行われる、パラメータ算出方法のフローチャートを示す。好ましい態様において、パラメータ算出部１８は、輪郭抽出の完了した各心筋部断層画像につき、心筋部における所定の中心点を決定し（ステップＳ３１）、分割部２０を動作させ、当該中心点から心筋輪郭に向けた複数の境界線によって当該断層画像上の心筋部を複数のセグメントに分割する（ステップＳ３２）。ここで、所定の中心点は、ユーザーインターフェース等を介して外部から入力しても良いが、公知の方法、例えば、特開２００８−１８０５５５号公報に開示された方法を用いて決定しても良い。上述した輪郭抽出処理における、所定の分割中心点を用いることも、もちろん可能である。図６に、画像分割の一例を示す。図６に示す例では、中心点Ｏ（図示せず）から心筋輪郭（図６ではＣと表示）に向けた放射状の境界線ｂ１〜ｂ１６によって、心筋をＳｅｇ１〜Ｓｅｇ１６の１６個のセグメント（図６では、Ｓｅｇ１のみ図示）に分割している。画像の分割数は、多いほど細かい局所壁運動の定量解析が可能となるが、多すぎると計算負担が増大するので、注意を要する。
【００３８】  次いで、パラメータ算出部１８は、ＴＶＣ作成部２２を動作させ、分割部２０によって作成した各セグメントのタイム−ボリュームカーブを作成する（ステップＳ３３）。各セグメントのタイム−ボリュームカーブの作成は、以下の要領で行う。まず、分割された各セグメント、すなわち、二本の境界線と当該境界線によって区分された心筋の輪郭線により囲まれた部分の、面積を求める。求めたセグメントの面積に、各断層画像のスライス厚を乗じ、セグメント部分の体積とする。得られた各セグメントの体積を、心電図の位相に対してプロットすることにより、各セグメントのタイム−ボリュームカーブを作成することができる。
【００３９】  パラメータ算出部１８は、ＴＶＣ作成部２２によって作成されたタイム−ボリュームカーブを用い、心筋の壁運動の状態を反映する種々のパラメータを算出する（ステップＳ３４）。図７に、タイム−ボリュームカーブの一例を示す。この図において、図７（ａ）は、タイム−ボリュームカーブであり、図７（ｂ）はその微分グラフである。心筋の壁運動の状態を反映するパラメータとしては、心筋の壁運動の解析において通常用いられる種々のパラメータを用いることができる。好ましくは、駆出率（ＥＦ）、最大駆出速度（ＰＥＲ）、最大充満速度（ＰＦＲ）、収縮末期到達時間（ＴＥＳ）、及び、最大充満速度到達時間（ＴＰＦ）が、用いられる。これらのパラメータは、タイム−ボリュームカーブまたはその微分グラフから、公知の方法を用いて算出する事ができる。例えば、駆出率（ＥＦ）は、タイム−ボリュームカーブから拡張末期容積及び収縮末期容積を読み取り、拡張末期容積を、拡張末期容積と収縮末期容積との差で除すことによって、求める事ができる。最大駆出速度（ＰＥＲ）、最大充満速度（ＰＦＲ）、収縮末期到達時間（ＴＥＳ）及び最大充満速度到達時間（ＴＰＦ）は、図７に図示した通り、タイム−ボリュームカーブまたはその微分グラフから、直接読み取ることができる。
【００４０】  表示部２４は、算出されたパラメータを、ディスプレイ等に表示する（ステップＳ４）。表示の方法は、種々の方法を用いることができる。例えば、各セグメントを予め番号等で分類し、その番号等に対応させて表形式で表示する方法や、ポーラーマップ表示等における各セグメントに対応する部位に、数値や、数値に対応した輝度等で表示する方法を用いることができる。図８及び図９に、ポーラーマップ上に輝度によって表示した例を示す。ここで、図８は最大駆出速度、図９は駆出率について、ポーラーマップ上に表示した例である。図８、図９共に、マトリックスサイズ６４×６４、ピクセルサイズ６ｍｍの短軸像を用いた。処理スライス数は１４スライスとし、各スライスについて３°ステップ毎にタイムボリュームカーブを作成して各パラメータを算出した。このパラメータを、円周方向３６分割のポーラーマップ上に補完処理を行って表示した。このように、本発明に係る画像処理方法によって、心筋の局所壁運動状態を定量的に評価する事が可能であることがわかる。
【００４１】  上記した実施の形態では、画像処理装置および画像処理方法の例について説明したが、上記した画像処理装置の各構成を実現するモジュールを有するプログラム、上記した画像処理方法の各ステップを実行するモジュールを有するプログラムも本発明の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】  本発明は、医用画像処理装置の製造分野において、利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】１０      画像処理装置
１２      画像取得部
１４      輪郭抽出部
１６      スムージング部
１８      パラメータ算出部
２０      分割部
２２      ＴＶＣ作成部
２４      表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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