(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
造影剤を用いて収集された造影画像における所定の領域の前記造影剤の濃度及び投影方向の前記造影剤の厚みに基づいて、前記造影画像の収集時の散乱線と被検体の体厚に応じた前記造影画像の輝度値の補正情報を取得する取得部と、
前記補正情報を用いて、前記造影画像を補正する補正部と、
を備える、画像処理装置。
【請求項２】
前記取得部は、前記造影画像における輝度値と前記造影剤の濃度及び厚みとの関係を示す曲線が、前記所定の領域における輝度値と造影剤の濃度及び厚みとの関係を満たす場合の散乱線と体厚とを推定し、推定した散乱線及び体厚に対応する曲線に基づいて補正曲線を取得し、
前記補正部は、前記補正曲線を用いて前記造影画像における画素の輝度値を補正する、請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記取得部は、前記散乱線及び体厚を臨床的にとりうる値となるように推定し、推定した散乱線及び体厚に対応する曲線に基づいて補正曲線を取得する、請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記取得部は、前記散乱線及び体厚の条件ごとに予め設定された前記造影画像における輝度値と前記造影剤の濃度及び厚みとの関係を示す複数の曲線の中から、前記所定の領域における輝度値と造影剤の濃度及び厚みとの関係を満たす曲線を抽出し、抽出した曲線に基づいて補正曲線を取得し、
前記補正部は、前記補正曲線を用いて前記造影画像における画素の輝度値を補正する、請求項１記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記取得部は、前記所定の領域における輝度値と造影剤の濃度及び厚みとの関係を満たす複数の曲線を平均することで前記補正曲線を取得する、請求項２〜４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記取得部は、前記所定の領域において前記造影剤による信号が最大となる位置の輝度値に基づいて、前記造影画像の収集時の散乱線と被検体の体厚とを推定する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記所定の領域が、前記造影画像に含まれるカテーテルの領域であり、
前記取得部は、前記所定の領域における造影剤の濃度及び厚みとして、前記カテーテルを介して注入される造影剤の濃度及び前記カテーテルの内径を用いる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記カテーテルの長手方向と前記投影方向とのなす角度に基づいて、前記投影方向の造影剤の厚みを算出する算出部をさらに備え、
前記取得部は、前記所定の領域における造影剤の厚みとして、前記算出部によって算出された造影剤の厚みを用いる、請求項７記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記算出部は、少なくとも２方向から収集された前記カテーテルの造影画像、又は、前記カテーテルに備えられた距離マーカーに基づいて、前記カテーテルの長手方向と前記投影方向とのなす角度を算出する、請求項８記載の画像処理装置。
【請求項１０】
造影剤が注入された被検体を透過したＸ線に基づいて造影画像を収集する収集部と、
前記造影画像における所定の領域の前記造影剤の濃度及び投影方向の前記造影剤の厚みに基づいて、前記造影画像の収集時の散乱線と前記被検体の体厚に応じた前記造影画像の輝度値の補正情報を取得する取得部と、
前記補正情報を用いて、前記造影画像を補正する補正部と、
を備える、Ｘ線診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、画像処理装置及びＸ線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線診断装置においては、例えばヨード（iodine）を主成分とする造影剤を用いた血管内インターベンション（intervention）治療が行われている。この血管内インターベンション治療においては、Ｘ線診断装置によって収集されたＸ線画像から被検体内の造影剤濃度を推定する場合がある。例えば、虚血性心疾患における心臓冠状動脈のインターベンション治療の手技中に組織へ流れ込む造影剤の灌流（perfusion）を評価することで、予後を良くすることができると知られており、２次元の血管造影画像で灌流を測定する試みが提案されている。
【０００３】
ここで、Ｘ線診断装置においては、散乱線やビームハードニングなどにより２次元画像の輝度値と造影剤濃度とが比例関係を示さない。従って、２次元の血管造影画像での灌流の測定を精度よく行おうとした場合、輝度値と造影剤濃度とが比例するような補正を行うことが求められる。このような補正の手法としては、例えば、造影画像の収集時に事前にキャリブレーションを行う手法や、ファントムを用いて補正を行う手法などが知られている。しかしながら、上述した従来技術では、事前に複雑なキャリブレーションが必要であったり、ファントムを準備することが必要であったりするため手間がかかり、さらに、収集済みの造影画像に対しては補正処理が困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３６８００号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１５６５１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】T. Sakaguchi, N. Takahiro, Y. Kanamori, and I. Takashi, “Deveropment of Calibration Phantoms for Generating Quantitative Perfusion Images Using 2D Angiography Data”IEEE Nucl. Sci. Symp. Med. Imaging Conf. Rec., pp. M11-107, 2014
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、造影画像の補正を容易にすることを可能にする画像処理装置及びＸ線診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施の形態の画像処理装置は、取得部と、補正部とを備える。取得部は、造影剤を用いて収集された造影画像における所定の領域の前記造影剤の濃度及び投影方向の前記造影剤の厚みに基づいて、前記造影画像の収集時の散乱線と被検体の体厚に応じた前記造影画像の輝度値の補正情報を取得する。補正部は、前記補正情報を用いて、前記造影画像を補正する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の処理の概要を説明するための図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係るＸ線について説明するための図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る取得機能による処理を説明するための図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る取得機能による処理を説明するための図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る取得機能による処理を説明するための図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係る補正機能による処理を模式的に示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、第１の実施形態における補正処理を行った場合の一例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、第１の実施形態における補正処理を行った場合の一例を示す図である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係る算出機能による処理の一例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置による処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第２の実施形態に係る記憶回路によって記憶される情報を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
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。
【００１０】
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、さらに、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。
【００１１】
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。
【００１２】
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）、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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、絞り制御部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。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。なお、被検体Ｐは、Ｘ線診断装置１００に含まれない。
【００１５】
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。
【００１６】
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１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。
【００１７】
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。
【００１８】
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し、生成した画像データを記憶回路２５に格納する。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（マスク画像）及び造影剤が注入された状態で撮影された画像データ（コントラスト画像）を生成する。そして、画像データ生成回路２４は、生成したマスク画像及びコントラスト画像を記憶回路２５に格納する。
【００１９】
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。例えば、記憶回路２５は、造影剤が投与される前後の被検体Ｐの画像データを記憶する。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取得機能２１１に対応するプログラム、補正機能２１２に対応するプログラム及び算出機能２１３に対応するプログラムを記憶する。
【００２０】
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。例えば、画像処理回路２６は、記憶回路２５が記憶するマスク画像とコントラスト画像とを読み出し、サブトラクション（Ｌｏｇサブ）することで差分画像を生成する。
【００２１】
入力回路２２は、所定の領域（例えば、カテーテルの領域）などの設定などを行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード等によって実現される。入力回路２２は、処理回路２１に接続されており、オペレータから受け取った入力操作を電気信号へ変換し処理回路２１へと出力する。
【００２２】
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）や、画像処理回路２６によって生成された差分画像などを表示する。
【００２３】
処理回路２１は、Ｘ線診断装置１００全体の動作を制御する。処理回路２１は、装置全体を制御するための各種処理機能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、種々の処理を実行する。例えば、処理回路２１は、入力回路２２から転送された操作者の指示に従って高電圧発生器１１を制御し、Ｘ線管１２に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線量やＯＮ／ＯＦＦを制御する。また、例えば、処理回路２１は、操作者の指示に従ってＣアーム・天板機構制御回路１９を制御し、Ｃアーム１５の回転や移動、天板１４の移動を調整する。また、例えば、処理回路２１は、操作者の指示に従って絞り制御回路２０を制御し、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。
【００２４】
また、処理回路２１は、操作者の指示に従って、画像データ生成回路２４による画像データ生成処理や、画像処理回路２６による画像処理、あるいは解析処理などを制御する。また、処理回路２１は、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩや記憶回路２５が記憶する画像などを、ディスプレイ２３に表示するように制御する。また、処理回路２１は、インジェクター３０に対して、造影剤注入開始及び終了の信号を送信することで、造影剤の注入タイミングを制御する。
【００２５】
以上、Ｘ線診断装置１００の構成の一例について説明した。かかる構成のもと、本実施形態に係るＸ線診断装置１００は、以下、詳細に説明する処理回路２１による処理によって、造影画像の補正を容易にすることを可能にする。上述したように、２次元の造影画像では、画像の輝度値と造影剤濃度とが比例関係を示さないため、例えば、灌流の測定を精度よく行おうとした場合、輝度値と造影剤濃度とが比例するような補正を行うことが求められる。そこで、本実施形態では、造影画像の補正を容易にするために、従来技術における複雑なキャリブレーションによる補正や、ファントムを用いた補正を行うことなく、造影画像のみを用いた補正を実行する。
【００２６】
具体的には、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、２次元の造影画像において造影剤の濃度と厚みが既知の領域における輝度値を用いて、該造影画像における造影剤濃度と輝度値との関係を示す補正曲線を推定し、推定した補正曲線を用いて造影画像における各画素の輝度値を補正する。図２は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の処理の概要を説明するための図である。例えば、２次元の造影画像には、図２に示すように、カテーテルが含まれている場合が多い。そして、造影画像を収集する際に使用される造影剤の濃度及びカテーテルのサイズは既知である。すなわち、造影画像におけるカテーテル領域の輝度値は、投影方向にカテーテル分の厚みの薄まっていない造影剤に基づく値である。
【００２７】
そこで、Ｘ線診断装置１００は、例えば、図２に示すように、造影画像（差分画像）において造影剤が既知の濃さ（ｅ．ｇ．３７０ｍｇ／ｍｌ）で既知の厚み（ｅ．ｇ．３ｍｍ）のカテーテル領域の輝度値を計測し、計測した輝度値と造影剤の濃度及び厚みとの関係からシミュレーションによって補正曲線を推定する。例えば、Ｘ線診断装置１００は、図２に示すように、横軸を「造影剤濃度×厚み」、縦軸を「差分画像の輝度値」としたグラフ上に、計測した輝度値をプロットし、プロットした点を通るカーブを補正曲線として推定する。ここで、造影画像（差分画像）における輝度値と造影剤濃度及び厚みとの関係を示す曲線は、Ｘ線の線質と散乱線に依存する。そこで、Ｘ線診断装置１００は、Ｘ線の線質と散乱線に関する条件を変えながらシミュレーションすることにより、補正曲線を推定する。なお、補正曲線の推定の詳細については、後述する。
【００２８】
Ｘ線診断装置１００は、推定した補正曲線を用いることで、造影画像における各画素の輝度値を補正する。例えば、Ｘ線診断装置１００は、補正曲線を用いて、造影画像における各画素の輝度値に対応する「造影剤濃度×厚み」の値を算出して、各画素の輝度値を算出した値とすることで造影画像の補正を行う。以下、上述した実施形態の詳細について説明する。第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００においては、処理回路２１が図１に示す取得機能２１１、補正機能２１２及び算出機能２１３に対応するプログラムを記憶回路２５から読みだして実行することで、上述した造影画像の補正処理を行う。なお、図１に示す取得機能２１１、補正機能２１２及び算出機能２１３は、それぞれ特許請求の範囲における取得部、補正部及び算出部に対応する。
【００２９】
取得機能２１１は、造影剤を用いて収集された造影画像における所定の領域の造影剤の濃度及び投影方向の造影剤の厚みに基づいて、造影画像の収集時の散乱線と被検体の体厚に応じた造影画像の輝度値の補正情報を取得する。具体的には、取得機能２１１は、造影画像における輝度値と造影剤の濃度及び厚みとの関係を示す曲線が、所定の領域における輝度値と造影剤の濃度及び厚みとの関係を満たす場合の散乱線と体厚とを推定し、推定した散乱線及び体厚に対応する曲線に基づいて補正曲線を取得する。
【００３０】
上述したように、差分画像の輝度値と、造影剤の濃度及び厚みとの関係を示す曲線は、差分画像収集時の線質及び散乱線に依存して種々の曲がり方を示す。ここで、実際の臨床場面での被検体としては、人体組織と造影剤である。従って、線質に依存するファクターは、Ｘ線管の管電圧と被検体の体厚であるとみなすことができる。また、散乱線は、被検体とＸ線検出器との間の距離などで変化する。以上のことから、造影剤の濃度及び厚みとの関係を示す曲線は、管電圧、体厚及び散乱線含有率（直接線に対する散乱線の割合）の関数によって曲がり方が変わってくるとみなすことができる。この点について、下記の式（１）〜（３）及び図３を用いて説明する。
【００３１】
図３は、第１の実施形態に係るＸ線について説明するための図である。図３においては、左側にマスク画像収集時のＸ線について示し、右側にコントラスト画像収集時のＸ線について示す。例えば、図３に示すように、Ｘ線管１２から照射されるＸ線を「Ｉ0」とすると、マスク画像において造影剤が流れる血管に対応する画素の輝度値は、「Ｉ0」が血管を含む被検体Ｐを透過した際のＸ線と、「Ｉ0」が被検体内を透過する際の散乱線とに基づくものである。すなわち、血管に造影剤が注入されていない被検体においてＸ線検出器１６に到達したＸ線「ＩB」は、以下の式（１）のように示すことができる。
【００３２】
【数１】
0006456760.tif 000002
【００３３】
ここで、式（１）における「μ」は線減弱係数を示し、「Ｌ」はＸ線透過長（厚み）を示し、「α」は散乱線含有率を示す。また、添え字「ｂ」は「body」を示し、「ｗ」は「water」を示し、「ｃ」は「contrast」を示す。例えば、Ｘ線「ＩB」は、式（１）に示すように、被検体の体における線減弱係数「μb」と被検体の体厚「Ｌb」、及び、血管の水（血液）における線減弱係数「μw」と血管（造影剤）の厚み「Ｌc」による影響を受けた「Ｉ0」と、散乱線「α×Ｉ0×exp（−μbＬb）」とを加算したものとなる。ここで、血液は水と同じ吸収特性とみなす。
【００３４】
また、図３に示すように、コントラスト画像において造影剤が流れる血管に対応する画素の輝度値は、「Ｉ0」が造影剤が流入した血管を含む被検体Ｐを透過した際のＸ線と、「Ｉ0」が被検体内Ｐを透過する際の散乱線とに基づくものである。すなわち、血管に造影剤が注入された被検体ＰにおいてＸ線検出器１６に到達したＸ線「Ｉc」は、以下の式（２）のように示すことができる。
【００３５】
【数２】
0006456760.tif 000003
【００３６】
ここで、式（２）における「μ」は線減弱係数を示し、「Ｌ」はＸ線透過長（厚み）を示し、「α」は散乱線含有率を示す。また、添え字「ｂ」は「body」を示し、「ｃ」は「contrast」を示す。例えば、Ｘ線「Ｉc」は、式（２）に示すように、被検体の体における線減弱係数「μb」と被検体の体厚「Ｌb」、及び、造影剤における線減弱係数「μc」と血管（造影剤）の厚み「Ｌc」による影響を受けた「Ｉ0」と、散乱線「α×Ｉ0×exp（−μbＬb）」とを加算したものとなる。
【００３７】
そして、マスク画像とコントラスト画像をＬｏｇサブした差分画像を式（１）及び式（２）を用いて示すと、以下の式（３）のように示すことができる。ここで、式（３）における「τ」は質量減弱係数を示し、「ρ」は濃度を示す。すなわち、式（３）では、線減弱係数「μ」を、質量減弱係数「τ」と濃度「ρ」に置き換えて示している。
【００３８】
【数３】
0006456760.tif 000004
【００３９】
式（３）に示すように、式（１）及び式（２）を対数変換して差分すると、画像の信号値（輝度値）「Ｓ」は、質量減弱係数、濃度、造影剤の厚み及び散乱線含有率によって定まる。ここで、式（３）における質量減弱係数「τ」は、Ｘ線のスペクトル（エネルギー）に依存することから、Ｘ線管の管電圧と被検体の体厚が関係する。例えば、図３におけるＸ線管１２から照射された「Ｉ0」のスペクトルは、管電圧に応じたものであり、被検体Ｐの体厚がどの程度であるかによって「Ｉ0」のスペクトルの変化が変わってくる。
【００４０】
ここで、実際に収集された差分画像において造影剤の濃度と厚みが既知の領域（例えば、カテーテル領域など）における輝度値を式（３）に適用すると、差分画像の収集時の散乱線含有率と被検体の体厚のみが未知になる。例えば、式（３）において、「τ」に関係する管電圧は収集時の管電圧であり、造影剤の濃度「ρc」は、カテーテルに注入された造影剤濃度（血液によって希釈される前の濃度）であり、造影剤の厚み「Ｌc」はカテーテルの内径であり、水（血液）の濃度「ρw」は例えば「１」とみなすことができる。すなわち、式（３）において未知となるファクターは、「τ」に関係する被検体の体厚と、散乱線含有率「α」となる。
【００４１】
そこで、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００では、差分画像において造影剤の濃度と厚みが既知の領域（例えば、カテーテル領域）の輝度値を計測して、計測した輝度値で式（３）を満たす体厚と散乱線含有率とを推定し、推定した体厚と散乱線含有率を用いて、対象の差分画像における輝度値と造影剤濃度及び厚みとの関係を示す補正曲線を推定する。上述したように、式（３）において未知となっているファクターは、被検体の体厚と散乱線含有率である。すなわち、一方のファクターの値を定めることによって、他方のファクターの値が定まる。換言すると、式（３）を満たす２つのファクターの組み合わせの中に、実際の差分画像における輝度値と造影剤濃度及び厚みとの関係を示す曲線に対応する値が含まれることとなる。
【００４２】
そこで、Ｘ線診断装置１００は、式（３）を満たす体厚と散乱線含有率との組み合わせを抽出して、抽出した組み合わせに対応する曲線から補正曲線を取得する。例えば、取得機能２１１は、カテーテル領域の輝度値と既知の造影剤濃度及び厚みとを式（３）に適用して、体厚と散乱線含有率との組み合わせを複数抽出して、補正曲線を取得する。以下、図４〜図６を用いて、第１の実施形態に係る取得機能２１１の処理について説明する。図４〜図６は、第１の実施形態に係る取得機能２１１による処理を説明するための図である。図４〜図６においては、カテーテル領域の輝度値を用いて動脈などの他の領域の輝度値を補正する補正曲線を取得する場合を例に挙げて説明する。
【００４３】
例えば、取得機能２１１は、図４に示すように、差分画像上に指定されたカテーテル領域に設定された関心領域Ｒ１における輝度値を計測する。なお、関心領域Ｒ１は、例えば、操作者が入力回路２２を介して設定される。ここで、取得機能２１１は、所定の領域（造影剤濃度及び厚みが既知の領域）において造影剤による信号が最大となる位置の輝度値に基づいて、造影画像の収集時の散乱線と被検体の体厚とを推定する。例えば、取得機能２１１は、関心領域Ｒ１においてカテーテルの中心に沿った複数の画素の信号強度を計測して、計測した複数の信号強度のうち最も高い値を用いる。
【００４４】
図５は、カテーテルの断面とカテーテル内の造影剤に基づく信号との関係を示す。例えば、円柱形状のカテーテルに対してＸ線が照射された場合、図５に示すように、カテーテルにおいて一番厚みのある部分だけではなく、厚みの薄い部分に対してもＸ線が照射される。このとき、造影剤に基づく信号は、一番厚みのある部分をピークとした信号強度を示すこととなる。すなわち、カテーテルの中心に対応する画素の信号強度を計測することで、造影剤の厚みがカテーテルの内径となり、最も厚い部分での輝度値を計測することができる。さらに、カテーテルにおいて一番厚みのある部分が必ずしも画素と一致するわけではないことから、取得機能２１１は、関心領域Ｒ１におけるカテーテルの中心に沿った複数の画素について信号強度を計測して、最も高い値を用いる。すなわち、取得機能２１１は、最も高い信号強度に対応する輝度値を式（３）に適用して、散乱線含有率と体厚とを推定する。なお、造影剤の濃度及びカテーテルの内径は、入力回路２２を介して操作者によって入力される場合であってもよいが、例えば、バーコードを用いた管理情報の中から、取得する場合であってもよい。現在、インターベンション治療などで用いられる造影剤やカテーテルは、バーコードを用いて管理されている場合が多く、取得機能２１１は、この管理情報から現在用いられている造影剤の濃度及びカテーテルの内径の情報を取得することも可能である。
【００４５】
このように、差分画像におけるカテーテル領域の輝度値と、造影剤濃度及び厚みとを取得すると、取得機能２１１は、上述した式（３）に取得した値を適用する。そして、取得機能２１１は、式（３）において、取得した輝度値と造影剤濃度及び厚みとの関係を満たす散乱線含有率と体厚との組み合わせを抽出し、抽出した組み合わせに対応する曲線から補正曲線を取得する。例えば、取得機能２１１は、図６の（Ａ）に示すように、縦軸に「信号強度（輝度値）」を示し、横軸に「造影剤濃度×厚み（ｍｇ／ｍｌ×ｃｍ）」を示したグラフに取得した値をプロットして、プロットした点を通る曲線を抽出する。
【００４６】
例えば、造影剤の濃度が「３７０（ｍｇ／ｍｌ）」であり、カテーテルの内径が「２ｍｍ」であり、差分画像上の信号強度が「０．２５７」であった場合、取得機能２１１は、図６の（Ａ）に示すように、式（３）の関係を満たす（散乱線含有率，体厚）の組み合わせ（α１，Ｌb１）、（α２，Ｌb２）、（α３，Ｌb３）、（α４，Ｌb４）及び（α５，Ｌb５）を抽出する。そして、取得機能２１１は、抽出した（散乱線含有率，体厚）の組み合わせを式（３）に適用して、「造影剤濃度×厚み」の値を変化させることで各組み合わせに対応する曲線を取得する。例えば、取得機能２１１は、式（３）に（α１，Ｌb１）を適用して、「造影剤濃度×厚み」の値を変化させることで図６の（Ａ）に示す（α１，Ｌb１）の曲線を取得する。同様に、取得機能２１１は、各組み合わせについて曲線を取得する。
【００４７】
そして、取得機能２１１は、取得した曲線に基づいて補正曲線を取得する。ここで、取得機能２１１は、散乱線及び体厚を臨床的にとりうる値となるように推定し、推定した散乱線及び体厚に対応する曲線に基づいて補正曲線を取得する。例えば、取得機能２１１は、図６の（Ｂ）に示すように、（散乱線含有率，体厚）の組み合わせ（α１，Ｌb１）、（α２，Ｌb２）、（α３，Ｌb３）、（α４，Ｌb４）及び（α５，Ｌb５）の中から、実際の被検体の体厚として取りうる値である「１０ｃｍ」、「２０ｃｍ」及び「３０ｃｍ」の組み合わせに対応する候補曲線を抽出する。そして、取得機能２１１は、抽出した候補曲線を例えば、平均することによって、図６の（Ｃ）に示すような補正曲線を取得する。
【００４８】
一例を挙げると、取得機能２１１は、図６の（Ｂ）に示す（α，Ｌb）＝（０．８２，１０ｃｍ）、（０．６６，２０ｃｍ）、（０．５３，３０ｃｍ）に対応する候補曲線を平均した５次関数「ρc×Ｌc＝２３１７×Ｓ5−２９１２×Ｓ4＋１６１０×Ｓ3−１３４×Ｓ2＋２５５」を補正曲線として取得する。
【００４９】
図１に戻って、補正機能２１２は、取得機能２１１によって取得した補正情報を用いて、造影画像を補正する。具体的には、補正機能２１２は、補正曲線を用いて造影画像における画素の輝度値を補正する。図７は、第１の実施形態に係る補正機能２１２による処理を模式的に示す図である。
【００５０】
例えば、補正機能２１２は、図７に示すように、動脈における画素の輝度値（信号強度）を補正曲線に適用することで、対応する「濃度×厚み」の値を算出する。そして、補正機能２１２は、動脈における輝度値を算出した値に置き換えることで、動脈の画素における値を補正する。これにより、差分画像内の輝度値を「造影剤の濃度×厚み」を正確に反映した値に補正することができ、例えば、インターベンション治療における灌流の測定などを精度よく行うことができる。
【００５１】
ここで、補正機能２１２は、差分画像内の任意の領域について補正処理を行うことができる。例えば、補正機能２１２は、差分画像内の全ての画素の輝度値を「濃度×厚み」の値に置き換えることで、画像全体を補正することができる。また、補正機能２１２は、差分画像内の所定の領域の画素の輝度値を「濃度×厚み」の値に置き換えることで、画像を部分的に補正することができる。差分画像内の所定の領域としては、例えば、造影剤が流入する領域（血管や組織など）などが挙げられる。
【００５２】
上述したように、差分画像の輝度値を補正することで、インターベンション治療における灌流の測定などを精度よく行うことができる。図８Ａ及び図８Ｂは、第１の実施形態における補正処理を行った場合の一例を示す図である。なお、図８Ａ及び図８Ｂにおいては、造影剤を注入して経時的に収集されたＸ線画像（フレーム）における各画素の輝度値を上述した補正によって補正し、灌流画像を生成した場合を示す。また、図８Ａは、横軸にフレームを示し、縦軸に信号強度を示した、所定の画素における補正前後のＴＤＣ（Time  Density  Curve）を示す。また、図８Ｂは、補正前後の灌流画像を示す。図８Ａに示すように、補正を行うことにより、ＴＤＣの信号強度のレンジが広がり、造影剤濃度の違いを信号強度の違いにより反映させることができる。また、図８Ｂに示すように、補正することにより造影剤の流入状態をより反映した灌流画像を生成することができる。
【００５３】
上述したように、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、差分画像のみを用いて輝度値と造影剤濃度との補正処理を行う。ここで、造影剤の厚みとしてカテーテルの内径を用いる場合には、Ｘ線の照射方向（画像の投影方向）に対してカテーテルの長手方向が直交していることが求められる。すなわち、投影方向に対してカテーテルが直交していない（傾いている）場合、造影剤の厚みはカテーテルの内径ではなく、傾いた状態の投影方向の厚みとなる。
【００５４】
そこで、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００においては、算出機能２１３はカテーテルが傾いているか否かを判定して、カテーテルが傾いている場合に投影方向の造影剤の厚みを算出する。具体的には、算出機能２１３は、カテーテルの長手方向と投影方向とのなす角度に基づいて、投影方向の造影剤の厚みを算出する。図９は、第１の実施形態に係る算出機能２１３による処理の一例を説明するための図である。例えば、図９の（Ａ）に示す内径「２ｍｍ」のカテーテルが、図９の（Ｂ）に示すように、Ｘ線の照射方向（投影方向）に対して「４５°」傾いている場合には、算出機能２１３は、投影方向と平行になる方向でのカテーテルの厚み「２√２」を算出し、算出した「２√２」を造影剤の厚みとする。
【００５５】
ここで、カテーテルの長手方向と投影方向とのなす角度（カテーテルの傾き）は、バイプレーン撮影や、カテーテルに付いた距離マーカーを用いることによって算出することができる。例えば、バイプレーン撮影によって、目的の方向から収集する差分画像に加えて、それに直交する方向から差分画像を収集する。そして、算出機能２１３は、直交する方向から収集した差分画像に含まれるカテーテルの垂直方向（或いは、水平方向）に対する傾きを計測し、計測した傾きを目的の方向から収集した差分画像におけるカテーテルの傾きとする。
【００５６】
或いは、算出機能２１３は、予め決まった間隔でカテーテルに付いている距離マーカーの変化に基づいて、カテーテルの傾きを算出する。例えば、「１０ｍｍ」間隔でマーカーがついているカテーテルを用いた場合、算出機能２１３は、マスク画像に含まれる距離マーカーの間隔が「１０ｍｍ」に相当する間隔である場合には、カテーテルは傾いていないと判定する。一方、算出機能２１３は、マスク画像に含まれる距離マーカーの間隔が「１０ｍｍ」に相当する間隔ではない場合には、カテーテルが傾いていると判定して、カテーテルの傾きを算出する。一例を挙げると、マスク画像に含まれる距離マーカーの間隔が「８ｍｍ」に相当する間隔である場合に、算出機能２１３は、カテーテルの傾き「θ」＝「cos-1８／１０」を算出する。
【００５７】
そして、算出機能２１３は、算出したカテーテルの傾き（角度）を用いて、造影剤の厚みを算出する。取得機能２１１は、算出機能２１３によって算出された造影剤の厚みを上述した式（３）に適用して、補正曲線を取得する。
【００５８】
次に、図１０を用いて、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の処理について説明する。図１０は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００による処理の手順を示すフローチャートである。図１０に示すステップＳ１０１は、入力回路２２によって実行されるステップである。ステップＳ１０１では、入力回路２２が、操作者から造影剤の濃度及び厚みが既知の領域（例えば、カテーテル領域など）の設定操作を受け付ける。ステップＳ１０２は、処理回路２１が記憶回路２５から取得機能２１１に対応するプログラムを読み出して実行するステップである。ステップＳ１０２では、処理回路２１が、領域内の造影剤濃度及び厚みを取得する。
【００５９】
ステップＳ１０３及びＳ１０４は、処理回路２１が記憶回路２５から算出機能２１３に対応するプログラムを読み出して実行するステップである。ステップＳ１０３では、処理回路２１が、カテーテルが傾いているか否かを判定する。ここで、カテーテルが傾いていると判定した場合には（ステップＳ１０３肯定）、ステップＳ１０４において、処理回路２１は、角度に基づいて厚みを修正する。一方、カテーテルが傾いていないと判定した場合には（ステップＳ１０３否定）、処理回路２１はステップＳ１０４を実行しない。
【００６０】
ステップＳ１０５及びＳ１０６は、処理回路２１が記憶回路２５から取得機能２１１に対応するプログラムを読み出して実行するステップである。ステップＳ１０５では、処理回路２１が、領域内の輝度値と造影剤濃度及び厚みとから候補曲線を推定する。そして、ステップＳ１０６では、処理回路２１が、例えば、候補曲線を平均するなどの処理により、候補曲線から補正曲線を導出する。
【００６１】
ステップＳ１０７は、処理回路２１が記憶回路２５から補正機能２１２に対応するプログラムを読み出して実行するステップである。ステップＳ１０７では、処理回路２１が、補正曲線を用いて造影画像を補正する。
【００６２】
上述したように、第１の実施形態によれば、取得機能２１１は、造影剤を用いて収集された造影画像における所定の領域の造影剤の濃度及び投影方向の造影剤の厚みに基づいて、造影画像の収集時の散乱線と被検体の体厚に応じた造影画像の輝度値の補正情報を取得する。補正機能２１２は、補正情報を用いて、造影画像を補正する。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、造影画像のみを用いて補正を行うことができ、造影画像の補正を容易に行うことを可能にする。また、造影画像のみを用いて補正を行うことができるため、収集済みの造影画像に対しても補正を行うことができる。
【００６３】
また、第１の実施形態によれば、取得機能２１１は、造影画像における輝度値と造影剤の濃度及び厚みとの関係を示す曲線が、所定の領域における輝度値と造影剤の濃度及び厚みとの関係を満たす場合の散乱線と体厚とを推定し、推定した散乱線及び体厚に対応する曲線に基づいて補正曲線を取得する。補正機能２１２は、補正曲線を用いて造影画像における画素の輝度値を補正する。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、造影画像の輝度値と造影剤濃度及び厚みとの関係を示す曲線を変化させるファクターである散乱線と体厚とを考慮した補正を行うことを可能にする。
【００６４】
また、第１の実施形態によれば、取得機能２１１は、散乱線及び体厚を臨床的にとりうる値となるように推定し、推定した散乱線及び体厚に対応する曲線に基づいて補正曲線を取得する。また、第１の実施形態によれば、取得機能２１１は、所定の領域における輝度値と造影剤の濃度及び厚みとの関係を満たす複数の曲線を平均することで補正曲線を取得する。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、的確な補正を行うことを可能にする。
【００６５】
また、第１の実施形態によれば、取得機能２１１は、所定の領域において造影剤による信号が最大となる位置の輝度値に基づいて、造影画像の収集時の散乱線と被検体の体厚とを推定する。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、補正曲線において精度の高い部分を用いた補正を行うことを可能にする。例えば、図６（Ｂ）に示すように、差分画像における輝度値と造影剤濃度及び厚みとの関係を示す複数の候補曲線を抽出した場合、曲線において、カテーテルの輝度値と造影剤濃度及び厚みとの関係をプロットした点から「濃度×厚み」が低い部分は、複数の曲線においてほとんど同じようなカーブを描く。一方、カテーテルの輝度値と造影剤濃度及び厚みとの関係をプロットした点から「濃度×厚み」が高い部分は、各曲線間で異なるカーブを示す。
【００６６】
すなわち、候補曲線を平均して補正曲線を算出する場合、カテーテルの輝度値と造影剤濃度及び厚みとの関係をプロットした点よりも低い部分では平均することによって生じる誤差は少なく、高い部分では誤差が大きくなる。従って、補正処理を行う際に、補正曲線においてプロットした点よりも低い部分のカーブを用いる方が精度の高い補正を行うことができる。従って、最初にプロットする点をより信号強度が高くなるようにプロットすることで、補正曲線においてプロットした点よりも低い部分が増え、造影画像の補正をより高精度に行うことができる。
【００６７】
また、第１の実施形態によれば、所定の領域が、造影画像に含まれるカテーテルの領域であり、取得機能２１１は、所定の領域における造影剤の濃度及び厚みとして、カテーテルを介して注入される造影剤の濃度及びカテーテルの内径を用いる。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、造影剤の濃度及び厚みを容易に取得することを可能にする。
【００６８】
また、第１の実施形態によれば、算出機能２１３は、カテーテルの長手方向と投影方向とのなす角度に基づいて、投影方向の造影剤の厚みを算出する。取得機能２１１は、所定の領域における造影剤の厚みとして、算出機能２１３によって算出された造影剤の厚みを用いる。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、カテーテルが傾いている場合にも、正確に補正処理を行うことを可能にする。
【００６９】
また、第１の実施形態によれば、算出機能２１３は、少なくとも２方向から収集されたカテーテルの造影画像、又は、カテーテルに備えられた距離マーカーに基づいて、カテーテルの長手方向と投影方向とのなす角度を算出する。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、カテーテルの傾きを容易に算出することを可能にする。
【００７０】
（第２の実施形態）
上述した実施形態では、輝度値と造影剤の濃度及び厚みとから散乱線含有率及び体厚を推定して、補正曲線を取得する場合について説明した。第２の実施形態では、補正曲線を予め記憶しておき、輝度値と造影剤の濃度及び厚みとから補正曲線を選択する場合について説明する。なお、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００と比較して、記憶回路２５によって記憶される情報と、取得機能２１１による処理内容が異なる。以下、これらについて説明する。
【００７１】
図１１は、第２の実施形態に係る記憶回路２５によって記憶される情報を模式的に示す図である。例えば、記憶回路２５は、図１１に示すように、種々の濃度の造影剤を用いて算出された補正曲線（或いは、候補曲線）を記憶する。例えば、図１１に示す造影剤は、厚みが一定で種々の濃度を示すものが準備される。そして、造影剤を種々の条件で撮影することで図１１に示すような補正曲線セットが取得され、記憶回路２５は取得された補正曲線セットを記憶する。例えば、管電圧、被検体の厚さなどの条件をいろいろと変更して補正曲線が取得され、記憶回路２５に格納される。
【００７２】
取得機能２１１は、散乱線及び体厚の条件ごとに予め設定された造影画像における輝度値と造影剤の濃度及び厚みとの関係を示す複数の曲線の中から、所定の領域における輝度値と造影剤の濃度及び厚みとの関係を満たす曲線を抽出し、抽出した曲線に基づいて補正曲線を取得する。例えば、カテーテル領域の輝度値と、造影剤濃度及び厚みとを取得すると、取得した値を満たす曲線を補正曲線セットから取得する。ここで、複数の曲線が取得された場合、取得された曲線を平均する場合であってもよい。
【００７３】
上述したように、第２の実施形態によれば、取得機能２１１は、散乱線及び体厚の条件ごとに予め設定された造影画像における輝度値と造影剤の濃度及び厚みとの関係を示す複数の曲線の中から、所定の領域における輝度値と造影剤の濃度及び厚みとの関係を満たす曲線を抽出し、抽出した曲線に基づいて補正曲線を取得する。補正機能２１２は、補正曲線を用いて造影画像における画素の輝度値を補正する。従って、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、簡易な処理により造影画像の補正を実行することを可能にする。
【００７４】
（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、上述した第１及び第２の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
【００７５】
上述した第１の実施形態では、造影剤濃度及び厚みが既知である領域としてカテーテル領域を用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、３次元画像データを用いる場合であってもよい。例えば、インターベンション治療を行う場合、予め３次元画像データが取得されることが多い。そこで、３次元画像データから厚みを取得して、取得した厚みを用いることもできる。例えば、造影剤を用いて事前に収集された画像データに含まれる対象の血管と、差分画像における血管とを位置合わせして重ねて、差分画像における投影方向における血管の厚みを、３次元画像を用いて計測することで、差分画像における造影剤の厚みを取得することができる。ここで、血管の厚みを計測する位置で造影剤を注入することで、造影剤の濃度として希釈前の濃度を用いてもよい。
【００７６】
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記憶回路２５及び処理回路２１が含まれ、上述した各処理を実行する。
【００７７】
また、第１の実施形態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、その全部または一部を、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または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該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。
【００７８】
以上説明したとおり、少なくとも一つの実施形態のＸ線診断装置によれば、造影画像の補正を容易にすることを可能にする。
【００７９】
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】
【００８０】
２１  処理回路
２５  記憶回路
１００  Ｘ線診断装置
２１１  取得機能
２１２  補正機能
２１３  算出機能
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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