(57)【要約】【課題】  より簡単で、より患者への負担を軽減することを目的とした脳卒中を診断するための画像処理装置を提供する。【解決手段】  ＣＴまたはＭＲＩを用いて得られた脳の断層画像を解析する脳断層画像解析装置を利用して、色素希釈曲線に基づいて２つの断層画像（コントロール画像及びピーク画像）を取得し、この２つの断層画像の差分の画像を得ることにより、上記課題の解決を図る。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脳の断層画像を解析する脳断層画像解析装置において、
前記脳の同一断層を撮影し、相互に所定の時間差のある２つの前記断層画像を取得する取得手段と、
前記断層画像間相互に対応する座標の画素の階調値の差分をとる断層画像差分手段と、
を備えることを特徴とする脳断層画像解析装置。
【請求項２】
前記断層画像は、ＣＴ画像、又はＭＲＩ画像であることを特徴とする請求項１に記載の脳断層画像解析装置。
【請求項３】
前記取得手段は、前記断層画像の撮影対象の被験者に投与される血管造影剤の脳内での時間に対する存在量の分布に基づいて、前記所定の時間差の前記２つの断層画像を取得することを特徴とする請求項１に記載の脳断層画像解析装置。
【請求項４】
前記２つの断層画像は、一方は前記存在量が最大になるときの該断層画像であり、他方は前記血管造影剤の投与前の該断層画像であることを特徴とする請求項３に記載の脳断層画像解析装置。
【請求項５】
脳の断層画像を解析する処理をコンピュータに実行させる脳断層画像解析プログラムにおいて、
前記脳の同一断層を撮影し、相互に所定の時間差のある２つの前記断層画像を取得する取得処理と、
前記断層画像間相互に対応する座標の画素の階調値の差分をとる断層画像差分処理と、
をコンピュータに実行させる脳断層画像解析プログラム。
【請求項６】
前記断層画像は、ＣＴ画像、またはＭＲＩ画像であることを特徴とする請求項５に記載の脳断層画像解析プログラム。
【請求項７】
前記取得処理は、前記断層画像の撮影対象の被験者に投与された血管造影剤の脳内での時間に対する存在量の分布に基づいて、前記所定の時間差の前記２つの断層画像を取得することを特徴とする請求項５に記載の脳断層画像解析プログラム。
【請求項８】
前記２つの断層画像は、一方は前記存在量が最大になるときの該断層画像であり、他方は前記血管造影剤の投与前の該断層画像であることを特徴とする請求項７に記載の脳断層画像解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療分野で撮影された画像データの解析処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野では、多くの画像データが使用され、診断や研究に利用されている。例えば、脳卒中の診断においては、Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：コンピュータ診断撮影）やＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ：核磁気共鳴断層画像撮影装置）がよく使用される。これらは、ともに脳の断層画像を撮影することができる。そして、これらを用いて撮影した画像について画像処理を行うことで血流を把握することができ、この画像の解析手法は多数報告されている（例えば、非特許文献１。）。
【０００３】
この解析手法の１つにデコンボルーション（Ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）法がある。例えば、ある変化が動脈で起こり、静脈にその変化が出てくるが、このときいろいろな装飾をうけて静脈に変化が出てくる。その毛細血管の中で何が起こっているかを調べるのがデコンボルーション法である。このデコンボルーション法の多くは、フーリエ変換、あるいはラプラス変換により算出される。また、この簡便法もある（例えば、非特許文献２。）。
【０００４】
また、他の解析手法に三角法（Ｔｒａｐｅｚ）がある。三角法は、得られた色素希釈曲線のピーク部分とその両端の平坦部分との３点をとり、その三角形の面積の大小より血流速度が速いか否かを算出する方法である。
【非特許文献１】ＩＳＴＶＡＮ  ＳＣＨＩＳＺＬＥＲ，ＭＩＮＯＲＵ  ＴＯＭＩＴＡ，ＹＡＳＵＯ  ＦＵＫＵＣＨＩ，ＮＯＲＩＯ  ＴＡＮＡＨＡＳＨＩ，ＡＮＤ  ＫＯＪＩ  ＩＮＯＵＥ「Ｎｅｗ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ａｎａｌｙｚｉｎｇ  ｃｏｒｔｉｃａｌ  ｂｌｏｏｄ  ｆｌｏｗ  ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ  ｉｎ  ｓｍａｌｌ  ａｎｉｍａｌｓ：ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｍｅｔｈｏｄ」，（米），Ａｍ  Ｊ  Ｐｈｙｓｉｏｌ  Ｈｅａｒｔ  Ｃｉｒｃ  ２７９，２０００年，Ｈ１２９１−Ｈ１２９８
【非特許文献２】冨田稔，「臓器におけるｉｎｄｉｃａｔｏｒ通過時間分布関数−ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎの簡便法」，医学のあゆみ，医歯薬出版株式会社，１９７３，８４，ｐ．１３７−ｐ．１３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記の従来の方法では、虚血部分（局所に流れこむ動脈血が減少し、組織に必要な血液供給が不足している部分）の画像を得るために、膨大な情報に基づく複雑な計算を行っていた。そして、その結果を得るまでの時間はコンピュータの処理速度等のハードウェア等の性能に依存していた。また、このようなコンピュータは、高額でどこの医療機関にもあるというものではなかった。また、ＣＴのレントゲンの被爆量は現在問題になっている。
【０００６】
上記の課題に鑑み、本発明では、より簡単で、より患者への負担を軽減することを目的とした脳卒中を診断するための脳断層画像解析装置、及びそのプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明によれば、脳の断層画像を解析する脳断層画像解析装置において、前記脳の同一断層を撮影し、相互に所定の時間差のある２つの前記断層画像を取得する取得手段と、前記断層画像間相互に対応する座標の画素の階調値の差分をとる断層画像差分手段と、を備えることを特徴とする脳断層画像解析装置を提供することによって達成できる。
【０００８】
このように構成することによって、脳血管障害部位が存在すれば、差分画像において当該部位を認識することができる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項２に記載の発明によれば、前記断層画像は、ＣＴ画像、又はＭＲＩ画像であることを特徴とする請求項１に記載の脳断層画像解析装置を提供することによって達成できる。
【０００９】
このように構成することによって、ＣＴやＭＲＩで撮影された画像を解析することができる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項３に記載の発明によれば、前記取得手段は、前記断層画像の撮影対象の被験者に投与される血管造影剤の脳内での時間に対する存在量の分布に基づいて、前記所定の時間差の前記２つの断層画像を取得することを特徴とする請求項１に記載の脳断層画像解析装置を提供することによって達成できる。
【００１０】
このように構成することによって、血管造影剤の存在比が最も大きくなる２つの断層画像を選択することができる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項４に記載の発明によれば、前記２つの断層画像は、一方は前記存在量が最大になるときの該断層画像であり、他方は前記血管造影剤の投与前の該断層画像であることを特徴とする請求項３に記載の脳断層画像解析装置を提供することによって達成できる。
【００１１】
このように構成することによって、より明確な差分画像を得ることができる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項５に記載の発明によれば、脳の断層画像を解析する処理をコンピュータに実行させる脳断層画像解析プログラムにおいて、前記脳の同一断層を撮影し、相互に所定の時間差のある２つの前記断層画像を取得する取得処理と、前記断層画像間相互に対応する座標の画素の階調値の差分をとる断層画像差分処理と、をコンピュータに実行させる脳断層画像解析プログラムを提供することによって達成できる。
【００１２】
このように構成することによって、脳血管障害部位が存在すれば、差分画像において当該部位を認識することができる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項６に記載の発明によれば、前記断層画像は、ＣＴ画像、またはＭＲＩ画像であることを特徴とする請求項５に記載の脳断層画像解析プログラムを提供することによって達成できる。
【００１３】
このように構成することによって、ＣＴやＭＲＩで撮影された画像を解析することができる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項７に記載の発明によれば、前記取得処理は、前記断層画像の撮影対象の被験者に投与された血管造影剤の脳内での時間に対する存在量の分布に基づいて、前記所定の時間差の前記２つの断層画像を取得することを特徴とする請求項５に記載の脳断層画像解析プログラムを提供することによって達成できる。
【００１４】
このように構成することによって、血管造影剤の存在比が最も大きくなる２つの断層画像を選択することができる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項８に記載の発明によれば、前記２つの断層画像は、一方は前記存在量が最大になるときの該断層画像であり、他方は前記血管造影剤の投与前の該断層画像であることを特徴とする請求項７に記載の脳断層画像解析プログラムを提供することによって達成できる。
【００１５】
このように構成することによって、より明確な差分画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
脳卒中を診断するために、ＣＴやＭＲＩ等を用いて取得された脳の断層画像について、従来のような複雑な計算をする必要がなく、そのような計算で得られた結果と同様の結果を容易に、かつ迅速に求めることができる。また、ＣＴにおいては、たった２回しかレントゲンをかけないので、患者へのレントゲンの被爆量が著しく減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明では、ＣＴまたはＭＲＩを用いて撮影された時間差のある所定の２つの画像の差分をとることにより、脳血管障害部位を特定する。このような手法をサブストラクション（ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ）法、またはオートラジオグラフ（Ａｕｔｏ  Ｒａｄｉｏ  Ｇｒａｐｈ）法という。
【００１８】
図１は、本実施形態における画像解析装置１を示す。同図において、画像解析装置１は、少なくとも、大容量記憶装置２、メモリ３、出力インターフェース５、入力インターフェース８、ＣＰＵ（中央処理装置）１０、及びこれらを接続するバス４から構成される。そして、出力インターフェース５には表示装置６が接続され、入力インターフェース８には撮像装置７や入力装置９等が接続されている。
【００１９】
大容量記憶装置２の一例としては、ハードディスク、磁気ディスクなど様々な形式の記憶装置を使用することができ、後述するフローのプログラム等が格納されている。このプログラムは、ＣＰＵ１０によって読み込まれ、フローの各処理が実行される。また、この大容量記憶装置２は、後述するように、ＣＴやＭＲＩ等の撮像装置７で撮影したＣＴ画像やＭＲＩ画像等が格納される。
【００２０】
メモリ３は、各種の処理で利用するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置である。表示装置６は、ディスプレイ等である。
また、入力装置９には、キーボード、マウス、または電子カメラ、マイク、スキャナ、タブレット、記憶媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリーカード等）の読み取り装置などを用いることが可能である。さらに、その他の周辺機器も接続することができる。
【００２１】
撮像装置７は、ＣＴやＭＲＩである。また、これらに限定されず、脳の血流状態を診断するための脳血管画像を取得することができる装置であれば、どのような装置を用いても良い。
また、大容量記憶装置２に格納されるＣＴ画像やＭＲＩ画像は、撮像装置７より通信ネットワークを介して格納されてもよいし、また、記憶媒体等に記憶されたＣＴ画像やＭＲＩ画像を読み取り装置で読み出して格納されてもよい。
【００２２】
図２は、本実施形態におけるフローを示す。まず、撮像装置７を用いて脳の断層画像を撮影する場合、その被験者に血管造影剤が投与されるので、その投与開始時点の脳の断層画像を撮影する（ステップＳ１、以下ステップをＳと略する。）。このときの画像を以下ではコントロール画像という。図３は本実施形態におけるコントロール画像を示す。なお、コントロール画像の撮影については、血管造影剤の投与前でもよいし、投与後でもよい。なお、撮影後には、コントロール画像は、大容量記憶装置２に格納される。
【００２３】
次に、投与した造影剤が脳において最も多いときの脳の断層画像を、撮像装置７を用いて撮影する（Ｓ２）。このときの画像を以下ではピーク画像という。図４は本実施形態におけるピーク画像を示す。ここで、造影剤の投与後、どのくらいで造影剤の量がピークになるかについてであるが、これについては図５〜図８で説明する。なお、撮影後には、ピーク画像は、大容量記憶装置２に格納される。
【００２４】
図５は虚血部の色素希釈曲線を示し、図６は静脈の色素希釈曲線を示し、図７は脳組織の色素希釈曲線を示し、図８は動脈の色素希釈曲線を示す。ここでいう色素とは造影剤に含まれている色素であり、色素希釈曲線とは脳内における色素の濃度（存在量）の変化を示すものである。図５〜図８において、縦軸は色素の濃度に相当する値を示し、横軸は時間（秒）を示す。
【００２５】
図６〜図８を見てみると、いずれも造影剤を投与してから１５秒から２０秒付近で最も輝度値が高くなっている。このことは、投与された色素（造影剤）は、１５秒から２０秒位で脳内に存在する色素が最も多くなることを示している。よって、本実施形態においては、ピーク画像は、造影剤を投与してから１６秒から２０秒の間、好ましくは１７秒位で撮影するのがよい。なお、この時間は、個人差があるので、検査の前に被検者の静脈から脳までの時間を測定する必要がある。
【００２６】
また、図５は、虚血部の色素希釈曲線であるが、これより、光の濃淡、あるいはレントゲンのハンスフィールド値（濃さ）、あるいはＭＲＩのＴ２値などを確認することができる。すなわち、この色素希釈曲線からどれだけその部位に血液が行っているかを調べることができる。
【００２７】
次に、Ｓ１で取得した画像（コントロール画像）とＳ２で取得した画像（ピーク画像）との差分を取る（Ｓ３）。具体的には、一方の画像内の各画素の画素値から、この各画素に対応する他方の画像内の画素の画素値を差し引くことで得られる。このように差分を取ることで得られた画像を、以下では差分画像という。なお、最も好ましい差分画像は、造影剤使用前の画像をコントロール画像とし、最高濃度のときの画像をピーク画像した場合における差分画像である。
【００２８】
図９は、図３のコントロール画像と図４のピーク画像との差分画像である。この差分画像において、脳の断面の右下部分が特に暗くなっていることが分かる。ここで、この図９の画像と、従来の方法で解析された虚血部の画像（図１０、図１１）とを、以下で比較してみる。
【００２９】
図１０は、デコンボルーション法を用いて解析した断層画像である。この画像において、右下部分に顕著に暗い部分が存在するが、この部分が虚血部分を示す。図１１は、三角法を用いて得られた解析した画像である。この画像において、右下部分だけ他の部分とは明らかに異なっており（濃い部分）、この部分が虚血部分を示す。
【００３０】
これら従来の方法（図１０，図１１）で得られた結果と同様に、本実施形態で得られた画像（図９）も、脳の断面の右下部分が特に暗く表示されている。
このことは、Ａｕｔｏｇｒａｐｈｉｃ法という血流測定法の理論を当てはめて考察すると、要するにそこに行く血液も少ないが、血流が少ないために、そこに運び込まれる量も少ないと考える。つまり、実際は運び込まれる量が少ないから血流が少ないのであろうと想像することができる。
【００３１】
このように、本発明は、従来医療現場において使用されてきた解析手法と比較して、同様に結果が得られる。なお、上記では、ピーク画像として、脳内の造影剤の存在量の最も多いときの画像を用いたが、これに限られない。すなわち、２枚の脳断層画像間相互に時間差、つまり、血管造影剤の濃度差（存在量差）があれば、ピーク時の画像でなくてもよい。また、本発明は、血流という面から見ようとするものなので、あらゆる脳卒中（「脳梗塞」、「脳出血」、「くも膜下出血」、「一過性脳虚血発作」等）の脳断層画像について適用することできる。
【００３２】
以上より、ＣＴやＭＲＩ等で取得した画像から従来複雑な計算をすることで、脳血管障害の疾患部位を解析していたが、本発明では時間差のある２枚のＣＴ画像またはＭＲＩ画像の差分を取ることで、従来と同様の結果が得られる。したがって、従来のように膨大な計算量が必要なわけではないので、メモリ等のハードウェア資源を節約することができ、容易かつ迅速に結果を得ることができる。
【００３３】
また、性能のあまりよくないＣＴでも血流画像を撮ることができるので、従来、脳血流の測定というと大きな施設、大学病院に行かなくてはならなかったのが、地方の小さな病院でも脳血流の測定が可能になる。また、本発明は、たった２回しかレントゲンをかけないので、患者へのレントゲンの被爆量が著しく減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態における画像解析装置を示す図である。
【図２】本実施形態におけるフローを示す図である。
【図３】本実施形態におけるコントロール画像を示す図である。
【図４】本実施形態におけるピーク画像を示す図である。
【図５】虚血部の色素希釈曲線を示す図である。
【図６】静脈の色素希釈曲線を示す図である。
【図７】脳組織の色素希釈曲線を示す図である。
【図８】図８は動脈の色素希釈曲線を示す図である。
【図９】図３のコントロール画像と図４のピーク画像との差分画像を示す図である。
【図１０】デコンボルーション法を用いて解析した画像を示す図である。
【図１１】三角法を用いて得られた解析した画像を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      画像解析装置
２      大容量記憶装置
３      メモリ
４      バス
５      出力インターフェース
６      ディスプレイ
７      撮像装置
８      入力インターフェース
９      入力装置
【図１】
2005253844.tif 000003
【図２】
2005253844.tif 000004
【図３】
2005253844.tif 000005
【図４】
2005253844.tif 000006
【図５】
2005253844.tif 000007
【図６】
2005253844.tif 000008
【図７】
2005253844.tif 000009
【図８】
2005253844.tif 000010
【図９】
2005253844.tif 000011
【図１０】
2005253844.tif 000012
【図１１】
2005253844.tif 000013