(57)【要約】【課題】  投影方向や操作者の経験などによらずに正確かつ客観的な狭窄率の計測を可能とする血管狭窄率解析装置及び血管狭窄率解析方法の提供。【解決手段】  血管形状データ生成部１３は、ボリュームレンダリング画像データ生成部１２によって得られた３次元画像データあるいは複数枚の２次元画像データに基づいて３次元の血管形状データを生成し、最小血管径検出部１４は、この血管形状データから血管軸に垂直か投影方向における最小血管径を検出する。次いで、狭窄部位検出部１５は、血管軸方向に沿って検出された複数の最小血管径を合成して最小径カーブを生成し、この最小径カーブに基づいて狭窄部位を検出する。そして、狭窄率算出部１７は、仮正常血管設定部１６が前記血管形状データを用いて生成した仮正常血管のデータと狭窄部位における最小血管径のデータに基づいて狭窄率の算出を行なう。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
医用画像診断装置によって得られた３次元画像情報に基づいて３次元の血管形状データを生成する血管形状データ生成手段と、
生成された前記血管形状データの血管軸に略垂直な断面において、血管内壁の投影径が最小となる最小径投影方向とこの最小径投影方向における投影径を最小血管径として検出する最小血管径検出手段と、
前記血管軸に沿った所定解析範囲内の複数の前記断面において前記最小血管径検出手段が検出した最小血管径に基づいて血管の正常部位と狭窄部位を検出する狭窄部位検出手段と、
前記正常部位における前記血管形状データに基づいて前記狭窄部位における３次元の仮正常血管形状データを設定する仮正常血管設定手段と、
前記狭窄部位における前記血管形状データと前記仮正常血管形状データに基づいて狭窄率を算出する狭窄率算出手段を
備えたことを特徴とする血管狭窄率解析装置。
【請求項２】
医用画像診断装置によって得られた３次元画像情報に基づいて３次元の血管形状データを生成する血管形状データ生成手段と、
生成された前記血管形状データの血管軸に略垂直な断面において血管断面積を計測する断面積計測手段と、
前記血管軸に沿った所定解析範囲内の複数の前記断面において前記断面積計測手段が計測した血管断面積に基づいて血管の正常部位と狭窄部位を検出する狭窄部位検出手段と、
前記正常部位における前記血管形状データに基づいて前記狭窄部位における３次元の仮正常血管形状データを設定する仮正常血管設定手段と、
前記狭窄部位における前記血管形状データと前記仮正常血管形状データに基づいて狭窄率を算出する狭窄率算出手段を
備えたことを特徴とする血管狭窄率解析装置。
【請求項３】
前記血管形状データ生成手段は、前記ボリュームレンダリング画像データの血管軸に対して略垂直な複数の断面におけるＭＰＲ画像データに対して前記血管芯線の始点、通過点、及び終点の設定を行なうことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した血管狭窄率解析装置。
【請求項４】
前記血管形状データ生成手段は、前記医用画像診断装置から得られた前記３次元画像情報に基づいて設定された前記複数の血管輪郭線上の血管輪郭点に対して血管軸方向の対応づけの補正を行なった後合成して前記血管形状データを生成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した血管狭窄率解析装置。
【請求項５】
前記血管形状データの血管軸に略垂直な断面において、所定方向の投影径を算出する手段と、算出された前記投影径が最小となる投影方向及び投影径を最適化法によって算出する手段を兼ね備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した血管狭窄率解析装置。
【請求項６】
前記最適化法として、Ｂｒｅｎｔ法を用いることを特徴とする請求項５記載の血管狭窄率解析装置。
【請求項７】
前記血管形状データの血管軸に略垂直な複数の断面において検出した複数の前記最小血管径を用い血管軸方向に対する最小血管径の変化を示す最小径カーブを生成する手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した血管狭窄率解析装置。
【請求項８】
前記血管形状データの血管軸に略垂直な複数の断面において検出した複数の前記血管断面積を用い血管軸方向に対する血管断面積の変化を示す断面積カーブを生成する手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した血管狭窄率解析装置。
【請求項９】
前記狭窄部位検出手段は、前記最小血管径検出手段が生成した血管軸方向に対する複数の前記最小血管径あるいは前記断面積計測手段が生成した血管軸方向に対する複数の前記血管断面積に対して設定した回帰直線との比較によって前記狭窄部位の検出を行なうことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した血管狭窄率解析装置。
【請求項１０】
前記狭窄部位検出手段は、前記血管軸方向に対する複数の前記最小血管径あるいは複数の前記血管断面積に対して設定された回帰直線の傾き及び回帰直線上の異なる２点における血管径もしくは断面積の比が予め設定された値より大きい場合にはこれらのデータに基づいて設定された平均値直線より小さな最小血管径データあるいはあるいは血管断面積データを削除した後、残りの複数の最小血管径データあるいは血管断面積データに対して設定した回帰直線との比較によって前記狭窄部位の検出を行なうことを特徴とする請求項９記載の血管狭窄率解析装置。
【請求項１１】
前記狭窄部位検出手段は、入力手段が設定あるいは更新した解析範囲において前記狭窄部位の検出を行なうことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した血管狭窄率解析装置。
【請求項１２】
前記仮正常血管設定手段は、前記正常部位における血管形状データを前記狭窄部に内挿あるいは外挿することによって前記仮正常血管形状データを設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した血管狭窄率解析装置。
【請求項１３】
前記狭窄率算出手段は、前記血管形状データの血管軸に略垂直な断面において検出された前記最小血管径と、この断面と略同一の断面の前記最小径投影方向における前記仮正常血管形状データの血管径に基づいて前記狭窄率を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した血管狭窄率解析装置。
【請求項１４】
前記狭窄率算出手段は、前記血管形状データの血管軸に略垂直な断面において検出された前記狭窄部位の血管断面積と、この断面と略同一の断面における前記仮正常血管形状データの血管断面積に基づいて前記狭窄率を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した血管狭窄率解析装置。
【請求項１５】
表示手段を備え、この表示手段は、前記狭窄率算出手段によって算出された前記狭窄率の他に、この狭窄率の算出に用いられた血管径あるいは血管面積の計測位置が示された前記血管形状データ、前記計測位置が示された前記最小径カーブ又は前記断面積カーブ、前記計測位置におけるＭＰＲ画像データの少なくとも何れかを表示することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載した血管狭窄率解析装置。
【請求項１６】
表示手段を備え、この表示手段は、前記血管形状データと前記最小径カーブ又は前記断面積カーブを対応させて表示することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載した血管狭窄率解析装置。
【請求項１７】
表示手段を備え、この表示手段は、画像データに対して入力手段が入力した前記血管形状データの始点及び終点の位置情報に基づいて始点マーカ及び終点マーカを前記画像データに重畳表示することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した血管狭窄率解析装置。
【請求項１８】
入力手段は、表示手段が前記血管形状データや前記最小径カーブ又は前記断面積カーブに重畳表示した始点マーカ及び終点マーカを血管軸方向の所望の位置に移動することによって解析範囲の始点及び終点の設定あるいは更新を行なうことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載した血管狭窄率解析装置。
【請求項１９】
前記表示手段は、前記狭窄率算出手段によって算出された狭窄率の値に基づいて前記血管形状データをカラーマップ表示することを特徴とする請求項１５記載の血管狭窄率解析装置。
【請求項２０】
前記表示手段は、前記血管形状データに対して透明度を変更した前記正常血管形状データを重複表示することを特徴とする請求項１９記載の血管狭窄率解析装置。
【請求項２１】
医用画像診断装置によって得られた３次元画像情報に基づいて３次元の血管形状データを生成するステップと、
生成された前記血管形状データの血管軸に略垂直な断面において、血管内壁の投影径が最小となる最小径投影方向とこの最小径投影方向における投影径を最小血管径として検出するステップと、
前記血管軸に沿った所定解析範囲内の複数の前記断面における前記最小血管径に基づいて最小径カーブを生成するステップと、
この最小径カーブに基づいて血管の正常部位と狭窄部位を検出するステップと、
前記正常部位における前記血管形状データに基づいて前記狭窄部位における３次元の仮正常血管形状データを設定するステップと、
前記狭窄部位における前記血管形状データと前記仮正常血管形状データに基づいて狭窄率を算出するステップを
有することを特徴とする血管狭窄率解析方法。
【請求項２２】
医用画像診断装置によって得られた３次元画像情報に基づいて３次元の血管形状データを生成するステップと、
生成された前記血管形状データの血管軸に略垂直な断面において血管断面積を計測するステップと、
前記血管軸に沿った所定解析範囲内の複数の前記断面における前記血管断面積に基づいて断面積カーブを生成するステップと、
生成された断面積カーブに基づいて血管の正常部位と狭窄部位を検出するステップと、
前記正常部位における前記血管形状データに基づいて前記狭窄部位における３次元の仮正常血管形状データを設定するステップと、
前記狭窄部位における前記血管形状データと前記仮正常血管形状データに基づいて狭窄率を算出するステップを
有することを特徴とする血管狭窄率解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像診断装置等を用いて得られた血管の医用画像データに基づいて血管の狭窄部の解析を行なう血管狭窄率解析装置及び血管狭窄率解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医用画像診断技術は、１９７０年代のコンピュータ技術の発展に伴って実用化されたＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などによって急速な進歩を遂げ、今日の医療において必要不可欠なものとなっている。特に近年のＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置では、生体情報の検出装置や演算処理装置の高速化、高性能化に伴って画像データのリアルタイム表示が可能となり、更に、３次元画像データの生成と表示も容易に行なわれるようになった。
【０００３】
例えば、Ｘ線ＣＴ装置においては、Ｘ線を照射するＸ線管と照射されたＸ線を検出するＸ線検出器を被検体の周囲に対向して配置し、更に、この被検体を前記Ｘ線管及びＸ線検出器に対して体軸方向（スライス方向）に相対移動することによって、被検体の複数スライス断面におけるＸ線投影データを収集し、これらのＸ線投影データに基づいて複数枚の２次元画像データ、あるいは３次元画像データ（ボリュームデータ）の生成を行なっている。
【０００４】
一方、従来から血管内部の形態的なデータを用いて狭窄部位の範囲や狭窄率を算出する方法が開発されている。血管内に造影剤が注入された被検体に対するＸ線撮影によって得られた２次元画像データによる方法として、前記２次元画像データの狭窄部位における仮正常血管径を正常部位の血管径に基づいて推定し，推定された仮正常血管径と実際の狭窄血管径とを比較することによって狭窄率を算出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この方法では，図１６（ａ）における血管５００の血管軸５０１に垂直なマーカ５０２で示された断面での造影剤濃度を図１６（ｂ）の縦軸に、又、血管断面方向(マーカ５０２の方向)を図１６（ｂ）の横軸にとり、その造影剤分布曲線５０３を得る。そして、この分布曲線５０３にエントロピー・フィルターを適用して血管径５０４を計測する。このような計測を血管軸方向の複数の位置に対して行ない、得られた複数の血管径のデータを用いて図１６（ｃ）に示すような血管軸方向における血管径の変化曲線５０５を求める。次いで、この変化曲線５０５にハフ変換を行なって仮正常血管径の変化曲線５０６を推定し、推定された仮正常血管径以下の血管径を有する部位を狭窄部位として検出する。そして、この狭窄部位における狭窄血管径と、推定された仮正常血管径に基づいて狭窄率の算出を行なう。
【０００６】
一方、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などによる３次元画像データを用いた狭窄率の算出方法としては，３次元的に得られた血管形状データに対してマニュアル設定された狭窄部位と正常部位における血管径を比較する方法が行なわれている。この方法では、狭窄部位及び正常部位の血管軸に垂直な断面において得られた血管径、あるいは血管断面積に基づいて狭窄率が算出される。
【特許文献１】特開平１１−１６４８３３号公報（第１０頁、第１８−２１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の２次元画像データを用いる方法では、血管径のサイズはＸ線の投影方向に依存し、例えば、Ｘ線撮影における投影方向は、臨床的に重要な最小血管径が得られる投影方向と必ずしも一致しない。このため、正確な狭窄率を求めることは困難であった。
【０００８】
一方、３次元画像データを用いた方法では、任意の方向から血管形状を評価することが可能となるため、上述のような投影方向に対する依存性の問題はないが，装置の操作者がマニュアル指定した狭窄部位及び正常部位における血管径や血管断面積を狭窄率の算出に用いるため，狭窄率の精度は操作者の経験や手練などに依存する。即ち、正常部位や狭窄部位の指定方法は操作者によって異なり、たとえ同じ操作者であっても再現性に乏しい。このため、得られた狭窄率の値は客観性に欠けていた。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされるものであり、その目的は、３次元画像データを用いて血管の狭窄率の計測を行なうことによって、投影方向や操作者の経験などによらずに常に正確かつ客観的な狭窄率の計測が可能な血管狭窄率解析装置及び血管狭窄率解析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の血管狭窄率解析装置は、医用画像診断装置によって得られた３次元画像情報に基づいて３次元の血管形状データを生成する血管形状データ生成手段と、生成された前記血管形状データの血管軸に略垂直な断面において、血管内壁の投影径が最小となる最小径投影方向とこの最小径投影方向における投影径を最小血管径として検出する最小血管径検出手段と、前記血管軸に沿った所定解析範囲内の複数の前記断面において前記最小血管径検出手段が検出した最小血管径に基づいて血管の正常部位と狭窄部位を検出する狭窄部位検出手段と、前記正常部位における前記血管形状データに基づいて前記狭窄部位における３次元の仮正常血管形状データを設定する仮正常血管設定手段と、前記狭窄部位における前記血管形状データと前記仮正常血管形状データに基づいて狭窄率を算出する狭窄率算出手段を備えたことを特徴としている。
【００１１】
又、請求項２に係る本発明の血管狭窄率解析装置は、医用画像診断装置によって得られた３次元画像情報に基づいて３次元の血管形状データを生成する血管形状データ生成手段と、生成された前記血管形状データの血管軸に略垂直な断面において血管断面積を計測する断面積計測手段と、前記血管軸に沿った所定解析範囲内の複数の前記断面において前記断面積計測手段が計測した血管断面積に基づいて血管の正常部位と狭窄部位を検出する狭窄部位検出手段と、前記正常部位における前記血管形状データに基づいて前記狭窄部位における３次元の仮正常血管形状データを設定する仮正常血管設定手段と、前記狭窄部位における前記血管形状データと前記仮正常血管形状データに基づいて狭窄率を算出する狭窄率算出手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
一方、請求項２１に係る本発明の血管狭窄率解析方法は、医用画像診断装置によって得られた３次元画像情報に基づいて３次元の血管形状データを生成するステップと、生成された前記血管形状データの血管軸に略垂直な断面において、血管内壁の投影径が最小となる最小径投影方向とこの最小径投影方向における投影径を最小血管径として検出するステップと、前記血管軸に沿った所定解析範囲内の複数の前記断面における前記最小血管径に基づいて最小径カーブを生成するステップと、この最小径カーブに基づいて血管の正常部位と狭窄部位を検出するステップと、前記正常部位における前記血管形状データに基づいて前記狭窄部位における３次元の仮正常血管形状データを設定するステップと、前記狭窄部位における前記血管形状データと前記仮正常血管形状データに基づいて狭窄率を算出するステップを有することを特徴としている。
【００１３】
更に、請求項２２に係る本発明の血管狭窄率解析方法は、医用画像診断装置によって得られた３次元画像情報に基づいて３次元の血管形状データを生成するステップと、生成された前記血管形状データの血管軸に略垂直な断面において血管断面積を計測するステップと、前記血管軸に沿った所定解析範囲内の複数の前記断面における前記血管断面積に基づいて断面積カーブを生成するステップと、生成された断面積カーブに基づいて血管の正常部位と狭窄部位を検出するステップと、前記正常部位における前記血管形状データに基づいて前記狭窄部位における３次元の仮正常血管形状データを設定するステップと、前記狭窄部位における前記血管形状データと前記仮正常血管形状データに基づいて狭窄率を算出するステップを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、３次元画像データから生成された３次元血管形状データに基づいて狭窄部位における血管径あるいは血管断面積と、この狭窄部位において推定された仮正常血管の血管径あるいは血管断面積とから狭窄率の算出を行なうため、投影方向や操作者に依存せずに常に客観的かつ正確な狭窄率を求めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１６】
本実施例の特徴は、画像診断装置による３次元の血管データに基づいて計測された狭窄部の最小血管径と、この狭窄部の周囲における正常部位の血管径から推定された前記狭窄部における仮正常血管の血管径とから狭窄率の自動計測を行なうことにある。
【００１７】
（装置の構成）
以下に、本発明の第１の実施例における血管狭窄率解析装置の構成につき図１乃至図３を用いて説明する。尚、図１は、本実施例における血管狭窄率解析装置の全体構成を示す機能ブロック図である。
【００１８】
図１に示す血管狭窄率解析装置１００は、別途設置された医用画像診断装置２１よりネットワークあるいは記憶媒体等を介して供給される隣接した複数枚の２次元画像データ、あるいはボリュームデータを一旦保存する３次元画像データ記憶部１１と、保存された３次元画像データを用いて血管のボリュームレンダリング画像データを生成するレンダリング画像データ生成部１２と、複数枚の２次元画像データ、あるいはボリュームデータから３次元の血管形状データを生成する血管形状データ生成部１３を備えている。
【００１９】
又、血管狭窄率解析装置１００は、上記３次元血管形状データに基づいて所定断面における血管内径の最小値（以下、最小血管径と呼ぶ。）の検出と血管軸方向に対する前記最小血管径の変化曲線（以下、最小径カーブと呼ぶ。）を生成する最小血管径検出部１４と、最小径カーブに基づいて狭窄部位の範囲を検出する狭窄部位検出部１５と、検出された狭窄部の周囲における正常血管の３次元血管形状データに基づいて、この狭窄部における正常血管（仮正常血管）の形状を推定する仮正常血管設定部１６と、前記狭窄部における最小血管径と、この最小血管径が計測された方向（以下、最小径投影方向と呼ぶ。）と同一方向における前記仮正常血管の血管径（以下、投影径と呼ぶ。）に基づいて血管の狭窄率を算出する狭窄率算出部１７を備えている。
【００２０】
更に、血管狭窄率解析装置１００は、算出された狭窄率等の表示を行なう表示部１９と、２次元画像データあるいはボリュームレンダリング画像データに対して血管の中心軸（以下、血管芯線と呼ぶ。）の設定や、各種コマンド信号の入力を行なう入力部１８と、上記各ユニットを統括的に制御するシステム制御部２０を備えている。
【００２１】
血管狭窄率解析装置１００の３次元画像データ記憶部１１は、大容量の記憶回路を備え、被検体の血管狭窄部に対しＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等の医用画像診断装置２１を用いて収集した複数枚の２次元画像データ、あるいは３次元のボリュームデータの保存を行なう。即ち、被検体の担当医師や検査技士（以下、操作者と呼ぶ。）が医用画像診断装置２１や図示しない画像データサーバに対して要求した当該被検体の医用画像データはネットワークや記憶媒体を介して供給され、３次元画像データ記憶部１１に保存される。
【００２２】
レンダリング画像データ生成部１２は、３次元画像データ記憶部１１に保存されている３次元データ（ボリュームデータ）を読み出し、この画像データに基づいてボリュームレンダリング画像データを生成して内部の記憶回路に保存すると共に、表示部１９に表示する。但し、３次元画像データ記憶回路１１から供給された画像データが複数枚の画像データの場合には、これらの画像データに対し必要に応じて補間処理を行なった後合成し、ボリュームデータを生成する。そして、生成されたボリュームデータの各ボクセル値に対して不透明度と色調を設定し、ボリュームレンダリング画像データを生成する。
【００２３】
血管形状データ生成部１３は、表示部１９に表示されたボリュームレンダリング画像データに対して操作者が設定する血管走行に略垂直な複数の断面において２次元画像データ（ＭＰＲ（Multi-Planar-Reconstruction）画像データ）を生成し表示部１９に表示する機能と、これらのＭＰＲ画像データの血管断面内に操作者が設定した始点、通過点、及び終点に基づいて血管芯線を設定する機能と、設定された血管芯線上の点を基準として、この血管芯線に垂直な血管断面の内壁輪郭点（以下、血管輪郭点と呼ぶ。）を合成して血管輪郭線を形成し、更に、この血管輪郭線を血管軸方向に合成することによって３次元血管形状データを生成する機能と、得られた３次元血管形状データにおいてデータ捩れが存在する場合には、その補正を行なう捩れ補正機能を有している。又、上記始点、通過点、終点は、ボリュームデータに限らず複数枚の２次元画像データから生成されたＭＲＰ画像において設定することも可能である。
【００２４】
尚、前記血管輪郭点の検出方法として、ここでは、血管内に任意に指定した点（例えば、血管芯線上の点）から血管内を自動トラッキングして血管輪郭点及び血管輪郭線を抽出する、所謂ベッセルトラッキング法（例えば、Onno Wink, Wiro J.Niessen, “Fast Delineation and Visualization of Vessel in ３-D Angiographic Images”, IEEE Trans.Med.Imag.Vol.１９, No.４, ２０００参照。）を用いることが好適であるが、管腔臓器の内部領域を細線化する方法（例えば、G. D. Rubin, D. S. Paik, P. C. Johnston, S. Napel, “Measurement of the Aorta and Its Branches with Helical CT,” Radiology, Vol.２０６, No.３, pp.８２３-９, Mar., １９９８.参照。）を用いてもよい。
【００２５】
次に、上記捩れ補正機能の原理につき図２を用いて説明する。図２に示すように，例えば、血管軸に略垂直な複数の断面Ｓ１乃至Ｓ３の各々において血管芯線を中心とした血管輪郭点を設定する場合、周方向における血管輪郭点の設定開始位置は任意に選ばれるため、断面Ｓ１の血管輪郭点Ｐ１１乃至Ｐ１Ｎの各々に隣接する断面Ｓ２の血管輪郭点Ｐ２１乃至Ｐ２Ｎを対応させて血管輪郭面（血管サーフェィス）を形成する必要がある。又、断面Ｓ２と断面Ｓ３についても同様にして各血管輪郭点の対応づけが行なわれる。具体的には、血管断面Ｓｍ（図２ではｍ＝１乃至３）に対して半径Ｒが一定で血管輪郭点Ｐｍｎ（ｍ＝１乃至３、ｎ＝１乃至Ｎ）と同じ方向に輪郭点Ｃｍｎ（θ）をもつ捩れ補正処理用の円Ｔｍ（ｍ＝１乃至３）を設定する。そして、下式（１）に示すように円Ｔ１の輪郭点Ｃ１ｎ（θ０）の位置情報と、この輪郭点Ｃ１ｎ（θ０）に対して角度θだけ周方向にシフトして計測されたＴ２の輪郭点Ｃ２ｎ（θ０＋θ）の位置情報に基づいて、夫々の輪郭点間の距離［Ｃ１ｎ（θ０）、Ｃ２ｎ（θ０＋θ）］をｎ＝１乃至Ｎについて積算して距離の総和Ｂ（θ）（θ＝−１８０°乃至１８０°）を求め、この値が最小となるθ＝θ’をデータの捩れ量として検出する。
【数１】
2005198708.tif 000003
【００２６】
次いで、検出した捩れ量に基づいてデータの補正を行なう。例えば、血管輪郭点Ｐ１ｎ（θ０）に隣接する血管輪郭点Ｐ２ｎ（θ０）を捩れ量θ’だけ回転させたＰ２ｎ（θ０+θ’）＝Ｐ２ｎ’の位置情報に変更し、対応点を決め直す。断面Ｓ３の血管輪郭点Ｐ３ｎ（θ）に対しても同様にして、捩れ補正後の円Ｔ２を固定し、Ｔ３を角度θだけ同方向にシフトした時の輪郭点間の距離の総和の最小となる角度θ’’を捩れ量として検出し、その捩れ量に基づいてデータの補正を行なう。血管軸方向の全ての断面に対して補正を行ない、補正後の各断面の血管輪郭点に基づいて血管輪郭線、更には血管輪郭面（３次元的血管形状データ）の生成を行なう。
【００２７】
上述の血管輪郭点の捩れ補正によって、従来のように捩れに起因する３次元血管形状データの歪が大幅に低減するため、血管径や血管断面積、更には狭窄率の算出精度が向上する。
【００２８】
次に、最小血管径検出部１４は、血管形状データ生成部１３にて得られた３次元血管形状データの血管軸周囲（０度乃至１８０度）における投影処理によって投影径を計測し、更に、この投影径の最小値（最小血管径）が計測される最小径投影方向とその時の最小血管径の値を計測する機能と、上述の最小血管径の計測を血管軸に沿って行ない、得られた複数の最小血管径の値に基づいて血管軸方向に対する最小血管径の変化を示す最小径カーブの生成を行なう機能を有している。
【００２９】
尚、上述の投影処理における投影径の計測精度を高めるために投影角度間隔を細かく設定した場合には計測に要する時間が増大する。このため、例えば、粗い投影角度間隔（Δθ）にて得られた投影径データに対して、Ｂｒｅｎｔ法などの最適化法を適用して最小径投影方向を推定する方法が望ましい。
【００３０】
以下、Ｂｒｅｎｔ法による最小径投影方向推定の原理を図３を用いて説明する。Ｂｒｅｎｔ法とは、得られた計測値の関数ｄ（θ）の任意の３点を用いた放物線補間により収束演算し、その極値を算出する方法であり、例えば、血管軸に垂直な所定断面内において投影方向θをΔθステップで順次変更しながら血管の投影径ｄ（θ）を計測する。そして、図３に示すように、離散的に得られた投影径ｄ（θ）の中で最小の値を示すｄ（θ２）とその前後の投影径ｄ（θ１）及びｄ（θ３）を抽出し、この３つの値によって決定される放物線ｇ１（θ）の極値（極小値）ｄｘ（θ４）を有する投影方向θ４における３次元血管形状データの投影径ｄ（θ４）を計測する。次いで、新たに得られた投影径ｄ（θ４）と、この値に近いｄ（θ１）及びｄ（θ２）の３つの値によって決定される放物線ｇ２（θ）の極小値ｄｘ（θ５）を有する投影方向θ５における３次元血管形状データの投影径ｄ（θ５）を計測する。このような処理を、ｎ回目の投影方向とｎ＋１回目の投影方向の差が予め設定した値以下となるまで繰り返すことによって最小径投影方向θｍｉｎと最小血管径ｄ（θｍｉｎ）を求める。
【００３１】
一方、狭窄部位検出部１５は、最小血管径検出部１４において生成された最小径カーブに対し操作者が入力部１８より指定した解析始点、及び解析終点に基づいて狭窄率算出のための解析範囲を設定する機能と、前記解析範囲における最小径カーブに対して回帰直線を設定し、この回帰直線と前記最小径カーブを比較することによって狭窄部位と正常部位の検出を行なう機能を有している。
【００３２】
次に、仮正常血管設定部１６は、最小径カーブにて自動設定された正常部位における３次元血管形状データを狭窄部位に内挿、あるいは外挿することによって正常血管を推定し、正常部位の３次元血管形状データに連続した仮正常血管の３次元血管形状データを設定する。
【００３３】
又、狭窄率算出部１７は、狭窄部位検出器１５によって検出された狭窄部位における血管軸方向の複数の位置において、最小血管径検出部１４が検出した最小血管径の検出結果と、これらの最小血管径が得られた最小径投影方向と略同一方向における前記仮正常血管の投影径の検出結果に基づいて径狭窄率Ｓｔｄを算出する。そして、血管軸方向の異なる位置において得られた複数の径狭窄率Ｓｔｄの値の中から径狭窄率の最大値Ｓｔｄ（ｍａｘ）の検出を行なう。
【００３４】
更に、狭窄率算出部１７は、上記狭窄部位の３次元血管形状データから血管軸方向の所定の位置における狭窄部位の血管輪郭線と仮正常血管の血管輪郭線を読み出し、これらの輪郭線に囲まれた狭窄部位の面積と仮正常血管の面積に基づいて面積狭窄率Ｓｔｓの算出を行なう。更に、血管軸方向の複数の位置に対しても同様の手順によって面積狭窄率Ｓｔｓを計測し、得られた複数の面積狭窄率Ｓｔｓの値の中から面積狭窄率の最大値Ｓｔｓ（ｍａｘ）を検出する。
【００３５】
表示部１９は、図示しない表示用データ生成回路とモニタを備え、レンダリング画像データ生成部１２において生成されたボリュームレンダリング画像データ、血管形状データ生成部１３において生成された３次元血管形状データ、及び最小血管径検出部１４において生成された最小径カーブなどの画像データやグラフが表示され、更には、狭窄部位検出部１５にて検出された狭窄部の範囲や狭窄率算出部１７において算出された径狭窄率の最大値Ｓｔｄ（ｍａｘ）や面積狭窄率の最大値Ｓｔｓ（ｍａｘ）の数値が表示される。このとき、表示用データ生成回路は、上記画像データやグラフ、更には各種計測値を合成して表示用データを生成しモニタに表示する。
【００３６】
一方、入力部１８は、操作パネル上にキーボード、トラックボール、マウス等の入力デバイスと表示パネルを備えたインタラクティブなインターフェースであり、患者情報や各種コマンド信号の入力、ボリュームレンダリング画像データに対するＭＰＲ画像データの位置指定やＭＰＲ画像データにおける血管芯線の設定、更には、狭窄部位の検出及び狭窄率の算出における解析範囲の設定などを行なう。
【００３７】
そして、システム制御部２０は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、入力部１８からのコマンド信号に基づいて、上記各ユニットの制御やシステム全体の制御を行なう。
【００３８】
（狭窄率算出の手順）
次に、本実施例の血管狭窄率解析装置１００による狭窄率算出手順につき図１乃至図１３を用いて説明する。尚、図４は、狭窄率算出の手順を示したフローチャートである。
【００３９】
（３次元画像データの保存）
先ず、血管狭窄率解析装置１００の操作者は、入力部１８において、被検体情報及び検査情報として、被検体ＩＤ、被検体名、生年月日、画像データ収集年月日、診断装置名、撮影対象血管名などの入力を行なう。
【００４０】
これらの情報を受信したシステム制御部２０は、入力部１８において入力された診断装置名の医用画像診断装置２１に対して、上記入力データに対応した３次元画像データを要求する。この３次元画像データは、ここでは、Ｘ線ＣＴ装置のヘリカルスキャンによって得られるボリュームデータを想定するが、Ｘ線ＣＴ装置のマルチスライス方法やＭＲＩ装置、更には超音波診断装置など、他の医用画像診断装置によって得られるボリュームデータ、あるいは隣接した複数枚の２次元画像データであってもよい。
【００４１】
そして、医用画像診断装置２１から供給された所望のボリュームデータを血管狭窄率解析装置１００の３次元画像データ記憶部１１に保存する。尚、このボリュームデータは、通常、ネットワーク等を介して医用画像診断装置２１から供給されるが、光磁気デスク等の大容量記憶媒体によって供給されてもよい（図４のステップＳ１）。
【００４２】
（ボリュームレンダリング画像データの生成）
一方、レンダリング画像データ生成部１２は、３次元画像データ記憶部１１に保存されているボリュームデータを読み出し、このボリュームデータの各ボクセル値に対応した不透明度と色調（白黒を含む）を設定してボリュームレンダリング画像データを生成し内部の記憶回路に一旦保存する（図４のステップＳ２）。
【００４３】
(３次元血管形状データの生成)
次に、血管形状データ生成部１３は、レンダリング画像データ生成部１２によって得られたボリュームレンダリング画像データにベッセルトラッキング法を適用して血管の内径に関する３次元血管形状データを生成する。
【００４４】
即ち、血管形状データ生成部１３は、先ず、レンダリング画像データ生成部１２の記憶回路に保存されているボリュームレンダリング画像データを読み出して表示部１９に表示する。次いで、表示されたボリュームレンダリング画像データに操作者が設定した血管横断面の位置情報に基づいて、複数枚分の２次元画像データをレンダリング画像データ生成部１２に保管されているボリュームデータから読み出してＭＰＲ画像データを生成し表示部１９に表示する。
【００４５】
図５は、このとき表示部１９のモニタに表示される血管のボリュームレンダリング画像データ３１と、このボリュームレンダリング画像データ３１に設定されたＭＰＲ画像生成位置３５乃至３７におけるＭＰＲ画像データ３２乃至３４を示している。尚、ボリュームレンダリング画像データ３１に設定されたＭＰＲ画像生成位置３５は、３次元血管形状データを生成する際の血管芯線の始点Ｐｓを指定するための断面位置を示し、ＭＰＲ画像生成位置３６は，血管芯線の通過点Ｐｂを指定するための断面位置を、又、ＭＰＲ画像生成位置３７は，血管芯線の終点Ｐｅを指定するための断面位置を示している。
【００４６】
そして、操作者が入力部１８の入力デバイスを用いて前記ＭＰＲ画像生成位置３５乃至３７をドラッグして変更した場合には、血管形状データ生成部１３は更新後の位置におけるＭＰＲ画像データを新たに生成して表示部１９に表示する。尚、血管芯線の通過点Ｐｂを指定するためのＭＰＲ画像生成位置３６は、複数個所に設定されてもよい。
【００４７】
上述の方法によって表示部１９に表示されたＭＰＲ画像データに対して、血管芯線の始点Ｐｓ，通過点Ｐｂ，及び終点Ｐｅが操作者によって指定される。次いで、システム制御部２０より３次元血管形状データ生成の開始コマンドを受信した血管形状データ生成部１３は、上記始点Ｐｓ，通過点Ｐｂ，及び終点Ｐｅの位置情報に基づいて血管芯線を自動設定する。更に、この血管芯線に対して垂直な複数の断面内において血管内壁を検出して血管輪郭点及び血管輪郭線を設定し、この血管輪郭線を血管軸方向に合成することによって３次元血管形状データを生成する。
【００４８】
次いで、得られた３次元血管形状データに対して既に図２において述べた捩れ補正を行ない、補正後の３次元血管形状データを内部の記憶回路に保存すると共に表示部１９に表示する（図４のステップＳ３）。
【００４９】
図６に、このとき表示される３次元血管形状データを示す。３次元血管形状データは、血管芯線４１と血管輪郭面（血管サーフェイス）４３によって構成され、この血管輪郭面４３は、血管芯線４１と直交する複数の平面４５−１乃至４５−Ｎにおける血管輪郭線４２が血管軸方向４４に合成されて形成されている。
【００５０】
(最小血管径の検出と最小径カーブの生成)
次に、最小血管径検出部１４は、前記３次元血管形状データにおける血管軸方向の所定位置において、この血管軸に垂直な所定方向からの投影処理によって血管の投影径を計測する。このような投影処理を血管軸の周囲（０度乃至１８０度の範囲）において行なって得られた複数の投影径データの中から投影径が最小となる最小径投影方向と、この最小径投影方向において得られた最小血管径の値を求める（図４のステップＳ４）。
【００５１】
尚、上記投影処理において、投影方向θで得られる血管の投影径ｄ（θ）は，図７に示すように，血管輪郭線４２に接し投影方向θに並行な２つの投影光軸４６−１及び４６−２の線間距離によって求めることができる。この場合、血管輪郭線４２の内部において任意に設定された基準点４７を原点として、投影方向θに垂直なＸ軸４８を設定し、このＸ軸４８の軸上に血管輪郭線４２の各点（血管輪郭点）Ｐ１乃至ＰＭを投影する。次いで、このとき得られる投影長ｄ１乃至ｄＭの中から抽出したＸ軸の正方向に最大な投影長ｄ（＋）とＸ軸の負方向に最大な投影長ｄ（−）を加算することによって前記投影径ｄ（θ）を求めることができる。
【００５２】
又、上述の方法のみで精度の良い最小血管径と最小径投影方向を求める場合には，投影方向の数や血管輪郭線上の点の数を増加させる必要があり、処理数の増大に伴って処理時間も増大するという問題が生じる．このため、少ない投影方向数（例えば、１５度程度の粗い投影角度間隔）や血管輪郭点数によって得られた投影径データに対して既に述べたＢｒｅｎｔ法を適用し最小血管径と最小径投影方向を求める。
【００５３】
次いで、上述の最小血管径と最小径投影方向の計測を血管軸方向に沿って繰り返し行ない、得られた複数の最小血管径データを用いて血管軸方向に対する最小血管径の変化を示す最小径カーブを生成する。そして、生成された最小径カーブを、既に得られた３次元血管形状データと共に表示部１９に表示する（図４のステップＳ５）。
【００５４】
図８に、このとき表示部１９のモニタに表示される３次元血管形状データ５１と、最小径カーブ５２と、ボリュームデータから抽出された２次元画像データ（ＭＰＲ画像データ）５３を示す。最小径カーブ５２は、３次元血管形状データ５１において設定された血管芯線４１の始点Ｐｓから血管芯線４１に沿った距離を縦軸に，又、血管芯線４１上の任意の距離における最小血管径の値を横軸として，血管軸方向に対する最小血管径の変化曲線５６を示している。
【００５５】
そして、入力部１８の入力デバイスによって、表示部１９に表示される最小径カーブ５２の狭窄部５４にマーカ５５−１が設定されたならば、３次元血管形状データの同一部位にマーカ５５−２が自動設定され、更に、マーカ５５−１あるいはマーカ５５−２が設定された断面におけるＭＰＲ画像データ５３が表示される。又、このＭＰＲ画像データには、狭窄部５４における最小径投影方向が矢印５７にて表示される。
【００５６】
一方、操作者は、マーカ５５−１を最小血管径の変化曲線５６上でドラッグすることによって所望位置における血管断面のＭＰＲ画像データの観測が可能となり、従がって、血管の狭窄部位の状態を容易に把握することができる。
【００５７】
(解析範囲の設定)
次に、最小血管径検出部１４によって得られた最小径カーブ５２を用いて解析範囲の設定と狭窄部位の検出を行なう。まず、操作者は、図８の表示部１９に表示された３次元血管形状データ５１における始点Ｐｓ及び終点Ｐｅに対応した最小径カーブ５２の始点マーカＱｓ及び終点マーカＱｅを入力部１８入力デバイスを用いて選択する。次いで、前記マーカが選択されたときに新たに表示される始点マーカＱｓの複製マーカ（解析始点マーカ）Ｑｘｓ、あるいは終点マーカＱｅの複製マーカ（解析終点マーカ）Ｑｘｅを最小径カーブにおける変化曲線５６の所望位置にドラッグし、この２つのマーカによって挟まれた領域を解析範囲に設定する。このとき、前記解析始点マーカＱｘｓ及び解析終点マーカＱｘｅは、３次元血管形状データの夫々の対応位置においても表示される（図４のステップＳ６）。
【００５８】
尚、上記の解析始点マーカＱｘｓ及び解析終点マーカＱｘｅによる解析範囲の設定は、３次元血管形状データ５１において行なってもよく、このとき設定された解析始点マーカＱｘｓ及び解析終点マーカＱｘｅは最小径カーブ５２においても表示される。又、始点マーカＱｘｓ及び終点マーカＱｘｅの指定が行なわれない場合には、始点Ｐｓ及び終点Ｐｅによって指定された範囲がそのまま狭窄部位検出における解析範囲に設定される。
【００５９】
(正常部位及び狭窄部位の検出)
次に，狭窄部位検出部１５は、最小血管径検出部１４によって得られた最小径カーブを用いて血管における正常部位と狭窄部位の自動検出を行なう。この場合、最小径カーブは，血管軸に垂直な複数方向における投影径に基づいて生成しているため、血管の３次元的な凹凸を示す指標として考えることができる。図９に示したフローチャートに沿って、狭窄部位及び正常部位の検出手順について説明する。
【００６０】
狭窄部位検出部１５は、図１０（ａ）に示すように解析範囲が設定された最小径カーブにおける最小血管径の変化曲線５６に対して回帰直線６１を設定する（図９のステップＳ２１）。次いで，回帰直線６１の直線関数に係数（１−α）を乗じた直線６２と前記変化曲線５６を比較し、直線６２より小さな値を示す領域６３の最小血管径データを削除する（図９のステップＳ２４）。尚、上記αは狭窄部分における最小血管径データを削除する際の許容率であり，例えば、１０％が予め設定される。
【００６１】
直線６２より小さな値を示した最小血管径データを削除した後，残された領域６４の最小血管径データのみを用いて再度回帰直線を設定し、更に、再設定後の回帰直線と前記領域６４の最小血管径データを比較して前記回帰直線より小さな値の最小血管径データを削除する。このような手順を繰り返し行ない（図９のステップＳ２５及びステップＳ２６）、例えば図１０（ｂ）において、残存した最小血管径データ数の割合が予め設定した残存率β％になった場合、あるいは、繰り返し再設定された回帰直線６５の位置が変動しなくなった場合には、最小血管径データが残存した領域６６を正常部位、削除された領域６７を狭窄部位として検出する（図９のステップＳ２５及びステップＳ２７）。
【００６２】
但し、１回目に設定した回帰直線の傾きがγ(例えば、γ＝０.１)以上の場合、及び1回目に設定した回帰直線と最小径カーブが交わる２点の最小径の比Ｂ／Ａがω（例えば、ω＝０．４）以下の場合には、解析範囲の端部を狭窄部位とみなし、回帰直線の代りに傾斜のない平均値直線を設定する（図９のステップＳ２２及びステップＳ２３）。そして、この平均値直線より小さな値の最小血管径データを削除し（図９のステップＳ２４），更に、２回目以降においては図１０において述べた手順と同様にして回帰直線を繰り返し設定（図９のステップＳ２４乃至Ｓ２６）することによって狭窄部位と正常部位の検出を行なう（図９のステップＳ２７）。
【００６３】
即ち、図１１（ａ）に示すように，解析範囲の端部が狭窄(端部狭窄)している場合には、回帰直線７１に基づいた直線７２との比較によって正常部位の最小血管径データａ１が削除され、従って、正常部位及び狭窄部位の正確な検出ができない。このような問題点に対して、本実施例では、回帰直線７１の傾きγの値、及び回帰直線と最小径カーブの交わる２点の最小径比の値ωに基づいて端部狭窄か否かを判定し，端部狭窄の場合には、図１１（ｂ）に示すように平均値直線７３に基づく直線７４との比較によって端部狭窄部位における最小血管径データを削除した後、図１０と同様の回帰直線法により正常部位７５及び狭窄部位７６の検出を行なう（図４のステップＳ７）。
【００６４】
(仮正常血管データの生成)
上述の手順によって狭窄部位を自動検出したならば、正常部位における３次元血管形状データを狭窄部位に内挿、あるいは外挿することによって狭窄部位における３次元の正常血管データ（仮正常血管データ）の設定を行なう。尚、この場合、正常部位における３次元血管形状データに回帰直線を設定することによって仮正常血管データを生成してもよい（図４のステップＳ８）。
【００６５】
(狭窄率の算出)
仮正常血管データが設定されたならば，狭窄率算出部１７は、この仮正常血管データと最小径カーブの最小血管径データに基づいて解析範囲における狭窄率の算出を行なう。図１２は、血管軸方向の所定位置における仮正常血管の血管輪郭線８１と３次元血管形状データから得られた同一部位における狭窄部位の血管輪郭線８２を示しており、最小血管径ｄ（θｍｉｎ）が投影される最小径投影方向θｍｉｎと同一投影方向における仮正常血管の投影径Ｆｒ（θｍｉｎ）を算出する。これらの値を下式（２）に代入することによって径狭窄率Ｓｔｄを算出する。
【数２】
2005198708.tif 000004
【００６６】
更に、上記仮正常血管の血管輪郭線８１に囲まれた面積Ａｒと、前記狭窄部位の血管輪郭線８２によって囲まれた面積Ａを算出し、下式（３）によって面積狭窄率Ｓｔｓを算出する（図４のステップＳ９）。
【数３】
2005198708.tif 000005
【００６７】
次いで、血管軸方向の解析範囲内の全ての位置において径狭窄率Ｓｔｄ及び面積狭窄率Ｓｔｓを算出した後，径狭窄率Ｓｔｄの最大値（最大径狭窄率）Ｓｔｄ（ｍａｘ）、面積狭窄率Ｓｔｓの最大値（最大面積狭窄率）Ｓｔｓ（ｍａｘ）、これらの最大狭窄率を示す血管軸方向の位置などを自動検出し、検出結果を内部の記憶回路に保存する。
【００６８】
(狭窄率の表示)
上述の手順によって狭窄部位の長さ（Ｚ２−Ｚ１），最大径狭窄率Ｓｔｄ（ｍａｘ）及び最大面積狭窄率Ｓｔｓ（ｍａｘ），最小血管径データの最小値（最小血管径（ｍｉｎ））が自動検出されたならば、これらの結果を表示部１９に表示する。図１３は、このときの表示画面の具体例を示したものであり、図示しない仮正常血管データが追加された３次元血管形状データ５１と最小径カーブ５２が表示され、更に、３次元血管形状データ５１あるいは最小径カーブ５２において設定されたマーカ５５の位置に対応したＭＰＲ画像データ５３が表示される。又、このＭＰＲ画像データ５３には３次元血管形状データ５１から生成された仮正常血管の血管輪郭線８１や狭窄部の血管輪郭線８２、更には、最小血管径の方向矢印５７等が示されている。
【００６９】
又、３次元血管形状データ５１は，径狭窄率Ｓｔｄや面積狭窄率Ｓｔｓに基づいてカラーマップ表示され、仮正常血管のデータが透明度を変えて前記３次元血管形状データ５１における狭窄部の血管データに重畳表示される。更に、この３次元血管形状データ５１及び最小径カーブ５２には、狭窄範囲Ｚ１乃至Ｚ２、最大狭窄率位置９１，最小血管径（ｍｉｎ）位置９２などが重畳表示され、更に、最大狭窄率Ｓｔｄ（ｍａｘ）及びＳｔｓ（ｍａｘ），狭窄部位の長さ，最小血管径（ｍｉｎ）などの数値が表示される（図４のステップＳ１０）。但し、図１３の３次元血管形状データ５１では、狭窄範囲Ｚ１乃至Ｚ２、最大狭窄率位置９１及び最小血管径（ｍｉｎ）位置９２の記載を省略している。
【００７０】
以上述べた本実施例によれば、３次元の血管形状データを用いて最小血管径の計測を行なっているため、投影方向に依存しない正確な最小血管径を得ることが可能となる。しかも、狭窄率の算出に用いる狭窄部位の最小血管径と仮正常血管の投影径は血管軸方向の同一位置の同一の投影方向において得られるため、正確な狭窄率を得ることができる。
【００７１】
更に、この最小血管径の血管軸方向における変化を示す最小径カーブに基づいて狭窄部位を自動検出するため、常に狭窄部位の位置を客観的に設定することができ、再現性のある狭窄率の算出が可能となる。
【００７２】
又、本実施例で用いた最小径カーブは、血管の３次元情報に基づいて生成しているため、３次元的な血管の凹凸を示す指標としてとらえることができ，狭窄率算出の対象範囲を正確かつ容易に設定することが可能となる。
【００７３】
更に、最小径投影方向の検出においては、Brent法を適用することによって算出処理の回数が削減でき、従って、最小血管径の検出に要する時間を大幅に低減することができる。
【００７４】
一方、３次元血管形状データや最小径カーブの血管軸に垂直に設定されたマーカを任意に移動することによって所望の血管断面におけるＭＰＲ画像の表示が容易に可能となり、狭窄部位の血管内状態の正確な把握や、解析範囲の確認ができる。又、上記３次元血管形状データや最小径カーブ、更にはＭＰＲ画像データの表示と同時に狭窄率等の計測値を数値表示することによって狭窄部位の進行度を定量化することができる。
【実施例２】
【００７５】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例の特徴は、医用画像診断装置による３次元の血管データに基づいて計測された狭窄部の血管断面積と、この狭窄部の周囲の正常血管データから推定された前記狭窄部における仮正常血管の血管断面積とから狭窄率の自動計測を行なうことにある。
【００７６】
（装置の構成）
以下に、本発明の第２の実施例における血管狭窄率解析装置の構成につき図１４の機能ブロック図を用いて説明する。但し、図１に示した第１の実施例と同様の機能を有するユニットは同一の番号を付加し、詳細な説明を省略する。
【００７７】
図１４に示す血管狭窄率解析装置１００は、第１の実施例と同様に複数枚の２次元画像データやボリュームデータを保存する３次元画像データ記憶部１１と、ボリュームレンダリング画像データを生成するレンダリング画像データ生成部１２と、３次元の血管形状データを生成する血管形状データ生成部１３を備えている。
【００７８】
又、血管狭窄率解析装置１００は、上記３次元血管形状データに基づいて所定断面における血管断面積の計測と、血管軸方向に対する前記血管断面積の変化曲線（以下、断面積カーブと呼ぶ。）を生成する血管断面積計測部２５と、断面積カーブに基づいて狭窄部位の範囲を検出する狭窄部位検出部２６と、検出された狭窄部位の周囲における正常血管の３次元血管形状データに基づいて、この狭窄部位における仮正常血管の形状を推定する仮正常血管設定部１６と、前記狭窄部位における血管断面積と、この血管断面積が計測された断面と同一の断面における前記仮正常血管の血管断面積に基づいて血管の狭窄率を算出する狭窄率算出部２７を備えている。
【００７９】
更に、血管狭窄率解析装置１００は、狭窄率等の表示を行なう表示部１９と、血管芯線の設定や、各種コマンド信号の入力を行なう入力部１８と、上記各ユニットを統括的に制御するシステム制御部２０を備えている。
【００８０】
血管断面積計測部２５は、血管形状データ生成部１３にて得られた３次元血管形状データの血管軸に垂直な断面において血管断面積を計測する機能と、上述の血管断面積の計測を血管軸に沿って複数の位置で行ない、得られた複数の血管断面積の値に基づいて血管軸方向に対する血管断面積の変化を示す断面積カーブの生成を行なう機能を有している。
【００８１】
一方、狭窄部位検出部２６は、血管断面積計測部２５において生成された断面積カーブに対し操作者が入力部１８より指定した解析始点、及び解析終点に基づいて狭窄率算出のための解析範囲を設定する機能と、前記解析範囲における断面積カーブに対して回帰直線を設定し、この回帰直線と前記断面積カーブを比較することによって狭窄部位と正常部位を検出する機能を有している。
【００８２】
又、狭窄率算出部２７は、狭窄部位検出器２６によって検出された狭窄部位の範囲における３次元血管形状データから血管軸方向の所定の位置における狭窄部位の血管輪郭線と仮正常血管の血管輪郭線を読み出し、これらの輪郭線に囲まれた狭窄部位の面積と仮正常血管の面積に基づいて狭窄率の算出を行なう。更に、血管軸方向の複数の位置に対しても同様の手順によって狭窄率を計測し、得られた複数の狭窄率の値の中から最大狭窄率の検出を行なう。
【００８３】
（狭窄率算出の手順）
次に、本実施例の血管狭窄率解析装置１００による狭窄率算出手順を図１５のフローチャートに沿って述べる。但し、図４に示した第１の実施例と同一のステップは同一の符号を付け詳細な説明は省略する。
【００８４】
（血管形状データの生成）
先ず、血管狭窄率解析装置１００は、医用画像診断装置２１から供給された所望のボリュームデータあるいは複数枚の２次元画像データを３次元データ記憶部１１に保存し、レンダリング画像データ生成部１２は、ボリュームデータを用いてボリュームレンダリング画像データを生成する。次いで、血管形状データ生成部１３は、２次元画像データあるいはボリュームデータにベッセルトラッキング法を適用して血管の内径に関する３次元血管形状データを生成する（図１５のステップＳ１乃至ステップＳ３）。
【００８５】
(血管断面積の計測と断面積カーブの生成)
次に、血管断面積計測部２５は、血管形状データ生成部１３において得られた３次元血管形状データにおける血管軸方向の所定位置にて、この血管軸に垂直な血管断面の面積を計測する（図１５のステップＳ４ａ）。次いで、上述の血管断面積の計測を血管軸方向に沿って繰り返して行ない、得られた複数の血管断面積のデータを用いて血管軸方向に対する血管断面積の変化を示す断面積カーブを生成する。そして、生成された断面積カーブを、既に得られた３次元血管形状データと共に表示部１９に表示する（図１５のステップＳ５ａ）。
【００８６】
(解析範囲の設定と狭窄部位の検出)
次に、血管断面積計測部２５によって得られた断面積カーブを用いて解析範囲の設定と狭窄部位の検出を行なう。まず、操作者は、入力部１８の入力デバイスを用いて解析範囲を設定し、次に、狭窄部位検出部２６は、第１の実施例と同様の手順により、血管断面積計測部２５にて得られた断面積カーブに回帰直線を設定して正常部位と狭窄部位を自動検出する。（図１５のステップＳ６ａ及びステップＳ７ａ）。
【００８７】
(仮正常血管データの生成)
上述の手順によって狭窄部位を自動検出したならば、正常部位における３次元血管形状データを狭窄部位に内挿、あるいは外挿することによって狭窄部位における３次元の仮正常血管データの生成を行なう（図１５のステップＳ８）。
【００８８】
(狭窄率の算出)
仮正常血管データが設定されたならば，狭窄率算出部２７は、この仮正常血管データと３次元血管形状データに基づいて解析範囲における狭窄率の算出を行なう。即ち、仮正常血管の血管輪郭線によって囲まれた面積と、狭窄部位の血管輪郭線によって囲まれた面積に基づいて面積狭窄率Ｓｔｓを算出し、更に、血管軸方向の解析範囲内の全ての位置において面積狭窄率Ｓｔｓを算出した後，面積狭窄率Ｓｔｓの最大値Ｓｔｓ（ｍａｘ）を自動検出し、検出結果を表示部１９に表示する（図１５のステップＳ９ａ及びステップＳ１０ａ）。
【００８９】
以上述べた第２の実施例によれば、３次元の血管形状データを用いて血管軸方向の同一位置における狭窄部位の血管断面と仮正常血管の血管断面を計測しているため、正確な狭窄率を短時間で算出することができる。特に、狭窄部位を検出するために用いた断面積カーブは３次元血管形状データから直接生成することが可能であるため最小血管径及び最小径投影方向の検出が不要となり解析効率が大幅に向上する。
【００９０】
更に、前記血管の断面積の血管軸方向における変化を示す断面積カーブに基づいて狭窄部位を自動検出するため、常に狭窄部位の位置を客観的に設定することができ、再現性のある狭窄率の算出が可能となる。
【００９１】
以上、本発明の実施例について述べたが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、種々変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例では、最小径カーブの表示について述べたが、算出された径狭窄率や面積狭窄率，これらの狭窄率の血管軸方向における変化を示す狭窄率カーブ，更には、血管断面積や最小血管径の血管軸方向における変化を示す断面積カーブや最小径カーブを表示部１９において表示してもよい。
【００９２】
又、３次元血管形状データは、サーフェイスレンダリング法のみならずワイヤーフレーム法等の他の方法によって生成してもよい。
【００９３】
更に、３次元血管形状データにおいて狭窄率の値に基づいたカラーマップ表示を行なってもよく、狭窄部の血管形状データに仮正常血管の形状データをその透明度を変えて重畳表示してもよい。このような表示方法によって、血管形状とその狭窄度に関する情報を同時に観察することが可能となる。
【００９４】
一方、操作者によって設定された３次元血管形状データの始点や終点の位置、更には、解析範囲を決定するための解析始点や解析終点の位置が種々の計測の途中で不適当であることが判明した場合には、上記位置を更新した後再計測を行なってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の第１の実施例における血管狭窄率解析装置の機能ブロック図。
【図２】同実施例における血管形状の捩れ補正を示す図。
【図３】同実施例における最小径投影方向推定の原理を示す図。
【図４】同実施例における狭窄率算出の手順を示すフローチャート。
【図５】同実施例における血管軸設定のためのＭＰＲ画像を示す図。
【図６】同実施例における３次元血管形状データを示す図。
【図７】同実施例における投影方向と血管の投影径について示す図。
【図８】同実施例の表示部に表示される３次元血管形状データ、最小径カーブ及びＭＰＲ画像データを示す図。
【図９】同実施例における狭窄部位及び正常部位の検出手順を示すフローチャート。
【図１０】同実施例における狭窄部位及び正常部位の検出方法を示す図。
【図１１】同実施例における狭窄部位及び正常部位の他の検出方法を示す図。
【図１２】同実施例における仮正常血管の血管輪郭線と狭窄部位の血管輪郭線を示す図。
【図１３】同実施例の表示部に表示される３次元血管形状データ、最小径カーブ、ＭＰＲ画像データ及び計測値データを示す図。
【図１４】本発明の第２の実施例における血管狭窄率解析装置の機能ブロック図。
【図１５】同実施例における狭窄率算出の手順を示したフローチャート。
【図１６】本発明に対する従来例を示す図。
【符号の説明】
【００９６】
１１…３次元画像データ記憶部
１２…レンダリング画像データ生成部
１３…血管形状データ生成部
１４…最小血管径検出部
１５…狭窄部位検出部
１６…仮正常血管設定部
１７…狭窄率算出部
１８…入力部
１９…表示部
２０…システム制御部
１００…血管狭窄率解析装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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