JP2012000448A - 画像処理装置及びｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線像から気管分岐部を抽出し、気管分岐部を用いて心臓、肺等の関心領域を特定することにより撮像範囲等を設定することが可能な画像処理装置及びＸ線ＣＴ装置を提供する。また、心臓、肺等の関心領域を特定することにより画像再構成範囲を設定することが可能な画像処理装置及びＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線像から気管分岐部領域を抽出する気管分岐部領域抽出手段と、前記気管分岐部領域から気管分岐部を特定する気管分岐部特定手段と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、画像処理装置及びＸ線ＣＴ装置に関する。

医療現場では、Ｘ線ＣＴ画像を用いた診断が行われている。Ｘ線ＣＴ装置においては、撮影対象にＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線を基に投影データを取得する。この投影データがＸ線ＣＴ画像の再構成に用いられる。なお、投影データを投影像という場合がある。

Ｘ線ＣＴ装置においては、最初、線量の少ないＸ線を被検体に照射して撮影対象を透過したＸ線像を取得する（スキャノグラム撮影）。技師は、スキャノグラム撮影で取得されたＸ線像を基に撮影範囲の位置合わせ及び撮影範囲の大きさの設定を行う（撮影範囲の設定）。この撮影範囲に所定線量のＸ線を照射することにより投影データを取得する（本スキャン）。この投影データが画像再構成に用いられる。

なお、以下の説明では、このＸ線像をスキャノデータという場合がある。

撮影対象には肺や心臓等の動きを伴う部位と他の部位とがあり、それらの部位に応じた撮影／再構成条件を設定する必要がある。

例えば、心臓のＸ線断層撮影では、最初に、撮像範囲の位置合わせのためＸ線像が撮影される。そして、心臓と他の部位を区別するため、Ｘ線像上で気管分岐部等を判断して、各部位の範囲を設定する必要がある。

自動的に心臓部位及び他の部位を判断して撮像／再構成条件を設定するために、心臓の上端位置を判断するときに気管分岐部を使用するが、この気管分岐部を抽出する技術が提案されている。

すなわち、この気管分岐部を抽出するため、Ｘ線断層撮影装置等で撮影された同一受診者の現在のＣＴ画像と過去のＣＴ画像に閾値処理を施して、気管分岐部を抽出する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

また、Ｘ線像から肺や心臓の輪郭を強調して抽出するために、画像に平滑処理が施された後、横隔膜に向かって縦方向にプロファイルを解析して、胸椎領域を抽出する技術が提案されている（例えば、特許文献２）。

特許文献２に記載された発明は、胸部のＸ線像から一方の肺野領域を抽出して、この肺野領域内の所定の開始位置からＹ軸(縦)方向プロファイルにより肺野下端を求め、この肺野下端位置からＸ軸（横）方向プロファイルにより胸椎領域を探索するものである。

特開２００５−１２４８９５号公報 特開２００７−３００９６６号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術は、Ｘ線ＣＴ装置についての技術である。Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線の透過方向の臓器等の重なりがなく、Ｘ線検出器に入射するＸ線の入射量が多くなる。このため、画像のコントラストが強くなる。

従って、画素値の閾値処理により気管分岐部を抽出することが可能となる。しかし、ＣＴスキャンであるため、スキャノグラム撮影よりもスキャン時間に時間がかかること、また、被検体（患者）の被ばく線量が増大するという問題があった。

また特許文献２に記載された技術では、肺領域の抽出過程は同じであるが、最終的には胸椎の抽出を目的とし、気管分岐部を抽出する方法は記載されていない。

本発明の実施形態は、上記の問題を解決するものであり、Ｘ線像から気管分岐部を抽出し、気管分岐部を用いて心臓、肺等の関心領域を特定することにより撮像範囲等を設定することが可能な画像処理装置及びＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

また、心臓、肺等の関心領域を特定することにより画像再構成範囲を設定することが可能な画像処理装置及びＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の実施形態は、気管分岐部領域抽出手段と気管分岐部特定手段とを有する。気管分岐部領域抽出手段はＸ線像から気管分岐部領域を抽出する。気管分岐部特定手段は気管分岐部領域を用いて気管分岐部を特定する。

第１実施形態に係る画像処理装置のハードウェア構成を示す構成図である。 画像処理装置の処理の概要を示すフローチャートである。 気管分岐部領域抽出処理の処理内容を説明するためのフローチャートである。 積分方向を示す概略図である。 縦方向プロファイルの積分値の凹部を示す概略図である。 第２実施形態において、特定された心臓位置を示す図である。 設定された撮影範囲を一点鎖線で示す図である。 位相算出範囲を点線で示す図である。 第３実施形態において、全体撮影範囲を示す図である。 ３つの撮影範囲により３等分された全体撮影範囲を示す図である。 各撮影範囲の幅を不変にして移動させた状態を示す図である。 全体撮影範囲を含むように各撮影範囲の幅を変更した状態を示す図である。 第４実施形態において、計画された撮影範囲を示す図である。 心臓位置を示す図である。 冠動脈画像化の場合において心電同期での再構成位相を求めるための範囲を示す図である。 心筋画像化の場合において心電同期での再構成位相を求めるための範囲を示す図である。 心電同期する再構成範囲と心電同期しない再構成範囲とを示す図である。

以下、画像処理装置の各実施形態について説明する。

［第１実施形態］
第１実施形態に係る画像処理装置は、Ｘ線コンピューター断層撮影装置等に使用され得る。図１は本発明の一実施形態に係る画像処理装置の機能を表すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の画像処理装置は、被検体（患者）Ｐに関する投影データを収集するための架台装置（ガントリ）００１、被検体Ｐを乗せるための寝台装置（図示しない）、架台装置００１を制御すると共に架台装置００１によって収集されたデータに基づく画像再構成処理や画像表示等を行うコンソール００２を備える。

架台装置００１は、Ｘ線管１０１、Ｘ線検出器１０２、回転フレーム１０３、高電圧発生装置１０４、寝台移動装置１０５、回転駆動装置１０６、及びデータ収集部１０７を収容する筐体を備える。筐体は、被検体Ｐを挿入するための診断用開口部を有する。Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０２は、回転駆動装置１０６により回転駆動されるリング状の回転フレーム１０３に搭載される。ここでは、回転フレーム１０３の回転軸をＺ軸と定義する。Ｚ軸を中心とした回転座標系において、Ｘ線管１０１の焦点からＸ線検出器１０２の検出面中心を結ぶＺ軸に直交する軸をＸ軸と定義する。Ｙ軸はＺ軸とＸ軸とにともに直交する。寝台移動装置１０５は、寝台装置を移動させる移動機構で構成されている。

スキャン制御部２０１は、回転駆動装置１０６を介して回転フレーム１０３の回転を制御する。スキャン制御部２０１は、寝台移動装置１０５を介して寝台装置の移動を制御する。この制御により、回転フレーム１０３の定速回転中に寝台装置の連続的な移動を同期して行わせることができる。これにより、Ｘ線管１０１（Ｘ線源）が被検体Ｐに対して相対的に螺旋状に移動し、その螺旋軌道上の複数位置で投影データを収集するいわゆるヘリカルスキャンを実現することができる。以下では説明の便宜上、スキャン制御部２０１が回転フレーム１０３及び寝台装置を直接制御しているように説明する場合がある。

以下、スキャノグラム撮影により取得されたスキャノ像（スキャノデータ）を基に複数の撮影範囲を設定し、さらに、設定された撮影範囲を基に本スキャンを行い、さらに、本スキャンにより取得された投影データを用いた画像再構成をするまでの一連のデータ処理について説明する。

なお、一連のデータ処理は、ヘリカルスキャンに限らず、寝台装置を静止した状態で連続的に投影データを収集する、いわゆるダイナミックスキャンに適用することができる。さらに、寝台装置をある位置で静止した状態で１回転分の投影データを収集し、その後寝台装置が移動して停止した後、次の位置で１回転分の投影データを収集する動作を繰り返すコンベンショナルスキャンに適用することもできる。

以下、ヘリカルスキャン、特に多列検出器の同時収集であるマルチヘリカルスキャンに適用した一例について説明する。その後に、コンベンショナルスキャンに適用した一例について説明する。

（マルチヘリカルスキャンに適用した一例）
回転フレーム１０３は、スキャン制御部２０１の制御の下、回転駆動装置１０６により回転させられる。この回転フレーム１０３の回転に伴って、Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０２とが被検体Ｐの周囲を回転させられる。スキャン制御部２０１の制御の下、高電圧発生装置１０４からＸ線管１０１に高電圧が印加されたとき、Ｘ線管１０１からＸ線が発生する。Ｘ線管１０１から発生し、被検体を透過したＸ線は、Ｘ線検出器１０２で検出され、データ収集部１０７に投影データとして収集される。さらに、回転フレーム１０３は筐体同様に中央部に開口部を有する。スキャン時には、その開口部に寝台装置の天板上に載置された被検体Ｐが挿入される。

Ｘ線管１０１の陰極−陽極間には高電圧発生装置１０４から管電圧が印加され、またＸ線管１０１のフィラメントには高電圧発生装置１０４からフィラメント電流（管電流）が供給される。管電圧の印加及びフィラメント電流の供給によりＸ線管１０１の陽極のターゲットからＸ線が発生する。

Ｘ線検出器１０２は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出するためのものである。Ｘ線検出器１０２は、マルチスライス型（多列型）、シングルスライス型（一列型）のいずれでもよい。

ここでは被ばく低減効果の大きいマルチスライス型検出器について説明する。Ｘ線検出器１０２は、Ｘ線を検出する検出素子がチャンネル方向（Ｙ軸方向に近似）及び被検体のスライス方向（ｚ軸方向）にそれぞれ複数設けられている。例えば、複数のＸ線検出素子が、チャンネル方向に約６００〜１０００個、スライス方向に２４列〜２５６列並設される。本実施形態では、０．５ｍｍ×０．５ｍｍの正方の受光面を有する複数のＸ線検出素子が、チャンネル方向に１０００個、スライス方向に６４列配列された多列検出器とする。各検出素子は、シンチレータと、フォトダイオードォトチップ（図示せず）とを有している。Ｘ線検出器１０２は、均等サイズの検出素子がスライス方向に配列されたマルチスライス型検出器、サイズの異なる検出素子がスライス方向に複数配列された不均等ピッチのマルチスライス型検出器のどちらでも使用可能である。

データ収集部（ＤＡＳ（ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）１０７は、Ｘ線検出器１０２からチャンネルごとに出力される信号を電圧信号に変換し、増幅し、さらにディジタル信号に変換する。この変換されたディジタル信号（純生データともいう）は架台装置００１の外部のコンソール００２に供給される。

コンソール００２の前処理部２０２は、データ収集部１０７から出力されるデータ（純生データ）に対してオフセット補正、レファレンス補正、感度補正等の補正処理を施す。前処理された純生データは一般的に生データと称する。ここでは、純生データと生データを総称して「投影データ」とする。投影データはコンソール００２のデータ記憶部２０３に記憶される。データは、スキャノグラム撮影により取得されるスキャノデータ、及び本スキャンにより取得される投影データを含む。以下に説明する気管分岐部特定処理、撮像範囲設定処理、及び画像再構成範囲設定処理にはスキャノデータが用いられ、画像再構成には投影データが用いられる。

コンソール００２は、上記前処理部２０２及びデータ記憶部２０３とともに、スキャン制御部２０１、再構成処理部２０４、画像記憶部２０５、画像処理部２０６、表示制御部２０７、表示部２０８、入力装置２０９、及びシステム制御部２１０を有する。

再構成処理部２０４は、選択或いは集められた投影データセットに基づいて画像の再構成を行う。投影データセットの例としては、投影データの他に、その付帯情報である寝台装置の位置情報や回転フレーム１０３の回転角度情報を含む。

再構成処理部２０４において、このように再構成処理されたデータは画像記憶部２０５に記憶されると共に画像処理部２０６に送られて画像表示に適する処理が行われる。画像処理部２０６は、データ記憶部２０３に記憶された投影データに対して、気管分岐部領域抽出処理を行う。画像処理部２０６は、気管分岐部領域抽出処理後の投影データに対し、気管分岐部特定処理、撮像範囲設定処理、画像再構成範囲設定処理を行う。そして、画像処理部２０６は、処理を施した投影データを表示制御部２０７へ出力する。画像処理部２０６が、「気管分岐部領域抽出手段」、「気管分岐部特定手段」、「撮像範囲設定手段」、及び「画像再構成範囲設定手段」の一例である。

表示制御部２０７は、画像処理部２０６から入力された投影データを表示部２０８に表示させる。

システム制御部２１０は、再構成処理部２０４、画像記憶部２０５、及び画像処理部２０６などの制御といった、画像処理装置の全体的な統括制御を行う。

次に、ヘリカルスキャンにおいて、スキャノ像（スキャノデータ）の読み込みから、スキャノ像を基に心臓位置を特定するまでの処理について図２を参照して説明する。図２は、画像処理装置の処理の概要を示すフローチャートである。

〔ステップ１：スキャノ像の撮影・読み込み〕
図１に示される画像処理装置によってスキャノグラム撮影によって得られた胸部のＸ線像を読み込み、データ記憶部２０３に格納する。

具体的には、最初に、キーボードやタッチパネル等の入力装置２０９を用いて被検体情報等が入力される。被検体情報等が入力されると、画像処理部２０６を介して検査部位に対応した撮影条件（管電圧、管電流、撮影時間、撮影範囲、付加フィルタ等）が、表示部２０８に表示される。

次に、撮影スイッチが押されると、高電圧発生装置１０４によってＸ線管１０１に高電圧が印加され、Ｘ線管１０１からＸ線が発生する。発生したＸ線は被検体Ｐに対して照射される。被検体Ｐを透過したＸ線はＸ線検出器１０２に入射される。Ｘ線検出器１０２からデータ収集部１０７にスキャノ像（Ｘ線像）が入力される。データ収集部１０７は、スキャノ像を、前処理部２０２に送る。前処理部２０２は、スキャノ像をデータ記憶部２０３に送る。

〔ステップ２：気管分岐部領域抽出処理〕
ステップ２においては、気管分岐部領域を抽出する。以下、図２を用いて説明する。

〔ステップ２−１：気管分岐部領域抽出処理〕
データ記憶部２０３に格納されたスキャノ像について縦方向プロファイル、横方向プロファイルを解析し、気管分岐部領域の画像特徴量（画素値の平均値、中央値、最頻値、最大値、最小値）を抽出し、この画像特徴量が目標値となるように階調処理を施して、肺輪郭（肺尖、肺底）等を抽出する。この肺輪郭と心臓領域（上縁）から前記方法により気管分岐部領域を抽出する。

〔ステップ３：気管分岐部特定処理〕
ステップ３においては、気管分岐部を特定する。以下、図３を用いて説明する。

〔ステップ３−１：開始位置計算処理、終了位置計算処理〕
ステップ２−１で得られた気管分岐部領域から気管分岐部を特定するため、開始位置計算手段は、後記する縦方向プロファイル（体軸方向プロファイル）の算出処理を開始する開始位置座標（Ｘｇ，Ｙｇ）を計算により求める。開始位置座標は、適宜な位置を決定すればよい。すなわち、例えば、ステップ２−１で抽出された気管分岐部領域の左気管支または右気管支の略横断面の略中心を通る中心線の仮想延長線上の任意の位置を開始位置座標として設定することができる。

終了位置計算手段は、後記する縦方向プロファイルの算出処理の終了位置座標（Ｘh，Ｙh）を計算により求める。終了位置座標は、適宜な位置を決定すればよい。すなわち、例えば、前記ステップ３−１で抽出された左気管支または右気管支の略横断面の略中心を通る中心線の仮想延長線上の任意の位置を終了位置座標として設定することができる。

〔ステップ３−２：縦方向プロファイル（体軸方向プロファイル）の算出処理〕
図４は、縦方向プロファイル（体軸方向プロファイル）の算出方向を示す概略図である。同図は気管分岐部４０１、Ａ方向および角度α方向を示す。同図におけるＡ方向（角度α方向）に沿った方向に画素値を積算して縦方向プロファイル（体軸方向プロファイル）を作成する。本実施形態において、Ａ方向とは、左気管支の走行方向に沿った方向をいう。例えば、４５°方向に積算して縦方向プロファイル（ｏｒｇ３０＿ｐｒｆｌ[]）を作成する。

図４に示されるように複数の縦方向プロファイルを算出してもよい。なお、気管支は、左気管支または右気管支のいずれを基準にしてもよい。左気管支を基準とするのが好ましい。前記ステップ３−１及びステップ３−２で求めた開始位置座標（Ｘｇ，Ｙｇ）から終了位置座標（Ｘh，Ｙh）まで被検体Ｐの体軸の長手方向と直交する方向に対し斜め３０°〜８０°方向に画素値を積算して縦方向プロファイルを算出するのが好ましい。

図４においては、被検体Ｐの体軸の長手方向と直交する方向と当該積算する方向の挟まれた角をαとする。左気管支については、αは３０°〜６０°の範囲に設定するのが好ましく、４５°近傍がより好ましい。右気管支については、αは５０°〜８０°の範囲に設定するのが好ましく、６５°近傍がより好ましい。本実施形態においては、αを、最小値から最大値まで設定し、その範囲内で所定角度ごとに縦方向プロファイルを作成してもよい。具体的には、αを３０°（最小値）から６０°（最大値）まで設定し、最小値から最大値まで５°毎に縦方向プロファイルを作成することもできる。

積算された縦方向プロファイルを平滑化カーネルとコンボルーションして平滑化された縦方向プロファイルの変化曲線を作成する。例えば、前記の４５°方向に積算した縦方向プロファイル（ｏｒｇ４５＿ｐｒｆｌ[]）を平滑化カーネルとコンボルーションして平滑化された縦方向プロファイル（ｓｍｔｈ４５＿ｐｒｆｌ[]）の変化曲線を作成する。例えば、ｓｍｔｈ４５＿ｐｒｆｌ＝{０．１，０．２，０．４，０．２，０．１}を作成する。

平滑化された縦方向プロファイルの変化曲線を微分カーネルとコンボルーションして微分カーネル（ｄｉｆ＿ｐｒｆｌ[]）を作成する。カーネル長は画素サイズに応じて、適宜変更する。例えば、画素サイズが２．０ｍｍの場合、微分カーネルとして、ｄｉｆ＿ｋｅｒｎｅｌ＝{０．０，０．０，０．０，１．０，１．０，１．０，−１．０，−１．０，−１．０，−２．０，−２．０，−２．０，−１．０，−１．０，−１．０，１．０，１．０，１．０，２．０，２．０，２．０}を作成する。

図５は、図４で算出された縦方向プロファイルの変化曲線に関する概略図である。図４の気管分岐部４０１に対応する位置を図５においては５０１で示す。図５において、積算処理が施された縦方向プロファイルの変化曲線、平滑化処理が施された縦方向プロファイルの変化曲線、及び微分処理が施された縦方向プロファイルの変化曲線を、曲線５１１〜５１３で表示する。

〔ステップ３−３〕
最大角度までの縦方向プロファイルの凹部検出処理を行う。

〔ステップ３−４〕
αが最大値となるか否かを判断し、「ＮＯ」であれば、ステップ３−２に戻り、「ＹＥＳ」であればステップ３−５に進む。

〔ステップ３−５：気管分岐部の特定処理〕
前記微分カーネルの作成により縦方向プロファイルの変化曲線の凹部を明確にでき、気管分岐部を特定することができる。すなわち、前記被検体Ｐの体軸の長手方向と直交する方向と当該積算する方向の挟まれた角αの各角度における微分カーネルが最大値を示す位置を気管分岐部における気管分岐点として、気管分岐部を特定する。具体的には、図５における微分カーネル処理が施された曲線５１３のピークである５０１の位置が凹部形状を示し、気管分岐部に相当する位置である。

本実施形態においては、αの最小値から最大値で縦方向プロファイルの変化曲線を作成し、微分カーネル（ｄｉｆ＿ｐｒｆｌ[]）が最大となる位置を気管分岐部とすることができる。

〔ステップ４：心臓位置特定処理〕
また、前記気管分岐部と肺底の位置から心臓位置を特定する処理が施される。かかる特定処理に際し、各種フィルタリング処理、パターンマッチング処理等が使用できる。気管分岐部は前記方法により特定され、肺底は、特許文献２に記載された技術等を用いて特定される。かかる肺底の特定に際し、左右の肺野領域を縦方向プロファイルと横方向プロファイルを使用することができる。

［第２実施形態］
以上に、ヘリカルスキャンにおいて、スキャノグラム撮影により取得されたスキャノ像（スキャノデータ）の読み込み（ステップ１）から、スキャノ像を基に心臓位置を特定する（ステップ４）までの処理を説明した。なお、心臓位置の特定は後述のヘリカルスキャンによる投影データ（再構成していない被検体の透過Ｘ線像）を基に行うようにしてもよい。

次に、ヘリカルスキャンにおいて、特定された心臓位置を基に撮影範囲を設定し、その撮影範囲に基づく本スキャンにより取得された投影データを用いて画像再構成するまでの処理の一例について図６Ａ〜図６Ｃを参照して説明する。なお、図６Ａにおいて、心臓位置６０２は心臓の冠動脈（上限）から心室の下方位置（下限）までの範囲に相当する。

図６Ａは特定された心臓位置６０２を示す図である。図６Ａに示すように、心臓位置６０２が気管分岐部位置４０１から特定される。なお、心臓位置６０２が肺底位置６０１から特定されるようにしてもよい。

画像処理部２０６は、特定された心臓位置６０２の上下にマージン７０１をとることで、心臓位置を撮影するときの撮影範囲及び他の撮影範囲を設定する。それにより、心臓位置６０２及びマージン７０１を含む範囲が心臓位置６０２を撮影するときの撮影範囲として設定される。心臓位置を撮影するときの撮影範囲は、心臓の動き量を算出するための心電同期撮影を行う範囲（心電同期撮影範囲）７０２である。なお、マージンのとり方はこれに限らない。例えば、気管分岐部位置４０１から下方へ気管支径の１／２程度離間した位置を心臓上部位置として、その位置から上下に所定のマージンをとるようにしてもよい。

表示制御部２０７は、心電同期撮影範囲７０２及びその他の撮影範囲７０３をスキャノ像に重ねて表示部２０８に表示する。「表示手段」の一例が表示制御部２０７及び表示部２０８に相当する。表示部２０８に心電同期撮影範囲７０２およびその他の撮影範囲７０３が表示されることで、技師が心電同期撮影範囲７０２等を確認することが可能となる。

図６Ｂは設定された撮影範囲７０２、７０３を一点鎖線で示す図である。

心電同期撮影範囲７０２に基づいて本スキャンにより投影データを取得する。画像処理部２０６は、気管分岐部位置４０１の情報に基づいて再構成位相をもとめるための範囲（位相算出範囲）７０４を設定する。位相算出範囲７０４は、心電同期撮影範囲７０２より狭めに設定される。

表示制御部２０７は、位相算出範囲７０４をスキャノ像に重ねて表示部２０８に表示する。「表示手段」の一例が表示制御部２０７及び表示部２０８に相当する。表示部２０８に位相算出範囲７０４が表示されることで、技師が位相算出範囲７０４を確認することが可能となる。

図６Ｃは位相算出範囲７０４を点線で示す図である。図６Ｃに示すように、位相算出範囲７０４は、心電同期撮影範囲７０２の上部領域及び下部領域を所定幅７０５の分だけ減じた範囲になっている。なお、位相算出範囲７０４は、心電同期撮影範囲７０２より広めに設定されてもよく、心電同期撮影範囲７０２と一致するように設定されてもよい。

画像処理部２０６は、位相算出範囲７０４の投影データを基に心電同期再構成をする。具体的には、投影データに対して加算処理を行って心拍位相間での心臓全体の動き量を求め、動き量の少ない心拍位相（最適位相）を決定し、決定した最適位相に基づき画像再構成を行う、たとえば特開２００７−３７７８２号公報に記載された技術に基づく。

［第３実施形態］
（コンベンショナルスキャンに適用した一例）
次に、コンベンショナルスキャンにおいて、特定された心臓位置６０２を基に心電同期撮影範囲７０２及び他の撮影範囲７０３を設定し、それらの撮影範囲７０２、７０３に基づく本スキャンにより取得された投影データを用いて画像再構成するまでの処理の一例について、図７Ａ〜図７Ｄを参照して説明する。なお、以下に説明するコンベンショナルスキャンの一例では、心電同期撮影範囲７０２及び他の撮影範囲７０３は同じ幅に設定されている。なお、心電同期撮影範囲７０２及び他の撮影範囲７０３が異なる幅に設定されていてもよい。

図７Ａは、全体撮影範囲を示す図である。図７Ａに示すように、全体撮影範囲の幅Ｗ０には心臓位置６０２が含まれている。

図７Ｂは、３つの撮影範囲により３等分された全体撮影範囲を示す図である。図７Ｂに示すように、心臓位置６０２が３つの撮影範囲うちの２つをまたいで位置している。なお、全体撮影範囲の幅をＷ０とし、各撮影範囲の幅をＷ１とする。

図７Ｃは、各撮影範囲の幅を不変にして移動させた状態を示す図である。画像処理部２０６は、１つの撮影範囲が心臓位置６０２を網羅するように各撮影範囲を図７Ｃに示す矢印方向に移動させる。各撮影範囲の移動により、図７Ｃに示すように、心臓位置６０２が１つの撮影範囲の中に収まるように位置する。

各撮影範囲を矢印方向に移動したため、撮影範囲の幅Ｗ１のままでは、３つの撮影範囲により全体撮影範囲を網羅できなくなる。

図７Ｄは、全体撮影範囲を含むように各撮影範囲の幅を変更した状態を示す図である。図７Ｄに示すように、画像処理部２０６は、３つの撮影範囲により全体撮影範囲を網羅するように、撮影範囲の幅をＷ１からＷ２に変更する。なお、撮影範囲の幅を変更するとき、心臓位置６０２を網羅する撮影範囲の一端Ｅ１の位置を動かさずに行う。

心臓位置６０２を網羅する撮影範囲が心電同期での撮影範囲７０２となる。それ以外の撮影範囲が心電同期させない撮影範囲７０３となる。

［第４実施形態］
（コンベンショナルスキャンに適用した他の例）
第３実施形態では、コンベンショナルスキャンにおいて、１つの撮影範囲が心臓位置６０２を網羅するように各撮影範囲を移動させ、移動後の撮影範囲７０２、７０３に基づき本スキャンを行い、それにより取得された投影像を用いて、心臓全体の心電同期再構成をする一例を示した。

なお、心臓全体の心電同期再構成においては、心臓全体の動き量に基づき決定される最適位相を用いたが、心臓の一部の心電同期再構成においては、心臓の一部の画像を鮮明にするために、心臓の一部の動き量に基づき決定される最適位相を用いる。

第４実施形態は、心臓の一部の動き量に基づき決定される最適位相を用いて、心室の心電同期再構成をする一例について図８Ａ〜図８Ｅを参照して説明する。

図８Ａは、心電同期での撮影範囲と心電同期させない撮影範囲とを示す図である。また、図８Ｂは心臓位置６０２を示す図である。

図８Ｃは、冠動脈画像化の場合において心電同期での再構成位相を求めるための範囲を示す図である。画像処理部２０６は、この位相を求めるための範囲を心臓位置６０２と同じ範囲に設定する。図８Ｂ及び図８Ｃに示すように、この位相を求めるための範囲（位相算出範囲）７０４は、心臓位置６０２を示す範囲に一致している。

画像処理部２０６は、気管分岐部位置４０１を基準とし、被検体の体格に対応するという経験則に基づき、心室位置を算出する。

図８Ｄは、心筋画像化の場合において心電同期での再構成位相を求めるための範囲を示す図である。画像処理装置２０６は、位相算出範囲７０４を心室位置と同じ範囲に設定する。心室位置と同じ範囲に相当する位相算出範囲７０４を図８Ｄに示す。

以上により、位相算出範囲７０４から冠動脈画像化の場合及び心筋画像化の場合の各最適位相を求めることが可能となる。

図８Ｅは、心電同期する再構成範囲７０６と心電同期しない再構成範囲７０７とを示す図である。画像処理部２０６は、心臓位置６０２と同じ範囲に設定された位相算出範囲７０４の投影像（投影データ）を基に心電同期再構成（前述）をする。また、心室位置と同じ範囲に設定された位相算出範囲７０４の投影像（投影データ）を基に心室の心電同期再構成（前述）をする。なお、このときの最適位相は、心室の動き量を求め、動き量の少ない心拍位相が用いられる。

本発明の実施形態の画像処理装置は、心臓（冠動脈）等に関する画像について画像処理が可能となる。すなわち、本発明により、心臓（冠動脈）位置等を自動的に設定し、撮像範囲として設定することができる。また、画像再構成の際に自動的に心臓（冠動脈）位置等を再構成範囲として設定することができる。また、心電同期撮影の際、本発明の実施の形態の画像処理装置を使用することにより、心臓（冠動脈）の動き量を算出することが可能となり、最適位相検出の精度を向上させることができる。

００１ 架台装置 ００２ コンソール
１０１ Ｘ線管 １０２ Ｘ線検出器 １０３ 回転フレーム １０４ 高電圧発生装置
１０５ 寝台移動装置 １０６ 回転駆動装置 １０７ データ収集部
２０１ スキャン制御部 ２０２ 前処理部 ２０３ データ記憶部 ２０４ 再構成処理部
２０５ 画像記憶部 ２０６ 画像処理部 ２０７ 表示制御部 ２０８ 表示部 ２０９ 入力装置
２１０ システム制御部 ２１１ 判断／実行部 ２１２ 記憶部
４０１ 気管分岐部位置
５０１ 曲線のピーク
５１１ 積算処理された縦方向プロファイルの変化曲線
５１２ 平滑化処理された縦方向プロファイルの変化曲線
５１３ 微分処理された縦方向プロファイルの変化曲線
６０１ 肺底位置 ６０２ 心臓位置 ６０３ 心室位置
７０１ マージン ７０２ 心電同期撮影範囲 ７０３ 他の撮影範囲 ７０４ 位相算出範囲
７０５ 所定幅 ７０６ 心電同期する再構成範囲 ７０７ 心電同期しない再構成範囲

Claims (13)

1. Ｘ線像から気管分岐部領域を抽出する気管分岐部領域抽出手段と、
   前記気管分岐部領域から気管分岐部を特定する気管分岐部特定手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記気管分岐部領域抽出手段は、肺及び／または心臓の輪郭から気管分岐部領域を抽出することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記気管分岐部特定手段は、前記気管分岐部領域における気管支の走行方向に沿って積算した縦方向プロファイルを算出し、得られた縦方向プロファイルの凹部を検出し、気管分岐部を特定することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 気管支の走行方向に沿って積算した縦方向プロファイルを複数算出することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 特定された気管分岐部から対象臓器の位置を特定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 特定された気管分岐部を基準にして撮像範囲及び／または画像再構成範囲を設定する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 被検体のＸ線像を収集する手段を有し、収集された前記Ｘ線像を基に被検体内部の構造を表示した画像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、
   前記Ｘ線像から気管分岐部の位置情報を求める気管分岐部特定手段と、
   前記気管分岐部の位置情報に基づいて、撮影範囲を設定する撮影範囲設定手段と、
   を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
8. 前記Ｘ線像を表示する表示手段をさらに有し、
   前記表示手段は、前記設定された撮影範囲を前記Ｘ線像に重ねて表示することを特徴とする請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 被検体のＸ線像を収集する手段を有し、収集された前記Ｘ線像を基に被検体内部の構造を表示した画像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、
   前記Ｘ線像から気管分岐部の位置情報を求める気管分岐部特定手段と、
   前記気管分岐部の位置情報に基づいて、画像再構成範囲を設定する再構成範囲設定手段と、
   を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
10. 前記Ｘ線像を表示する表示手段をさらに有し、
    前記表示手段は、前記設定された画像再構成範囲を前記Ｘ線像に重ねて表示することを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
11. 被検体のＸ線像を収集する手段を有し、収集された前記Ｘ線像を基に被検体内部の構造を表示した画像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、
    前記Ｘ線像に基づいて、心臓の上部領域または下部領域の少なくとも一方の領域を求め、当該求めた一方の領域を画像再構成範囲として設定する撮影範囲設定手段と、
    心臓の上部領域または下部領域のＸ線像に基づいて、心臓の上部領域または下部領域における動き量を求め、さらに当該動き量の少ない心拍位相を求める画像処理部と、
    を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
12. 前記Ｘ線像を表示する表示手段をさらに有し、
    前記表示手段は、前記設定された画像再構成範囲を前記Ｘ線像に重ねて表示することを特徴とする請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置。
13. 前記Ｘ線像から気管分岐部の位置情報を求める気管分岐部特定手段をさらに有し、
    前記撮影範囲設定手段は、前記気管分岐部の位置情報に基づいて、画像再構成範囲を設定することを特徴とする請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置。

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