JP7000110B2 - 医用画像処理装置、ｘ線診断装置、及び医用画像処理プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置、Ｘ線診断装置、及び医用画像処理プログラムに関する。

従来、Ｘ線診断装置による撮像下で、ガイドワイヤー、及びカテーテル等のデバイスを被検体の血管内を進行する手技が行われている。

特開２０１２－００５６３６号公報

本実施形態の目的は、デバイスを進めることが可能な走行ルートをリアルタイムに可視化することにある。

実施形態によれば、医用画像処理装置は、保持部、抽出部、算出部、生成部、及び表示制御部を備える。取得部は、時系列のＸ線画像を順次取得する。抽出部は、順次取得されたＸ線画像から血管領域を順次抽出する。算出部は、前記抽出部により抽出された血管領域に含まれる血管の血管径を算出する。生成部は、前記算出部により算出された血管径に関する条件を充たす血管を抽出した血管領域画像を順次生成する。表示制御部は、前記血管領域画像の生成に応じて、当該血管領域画像と当該血管領域画像に対応する前記Ｘ線画像とを重畳した重畳画像を、順次生成して表示部に表示する。

図１は、実施形態に係るＸ線診断装置の構成を示す模式図である。 図２は、実施形態におけるＸ線診断装置の構成を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係るＸ線診断装置が備える処理回路の動作を説明するためのフローチャートである。 図４は、実施形態において生成される二値化画像データに基づく二値化画像を表す図である。 図５は、実施形態に係るＸ線診断装置が備える処理回路が血管径を算出する方法を説明するための図である。 図６は、実施形態に係るＸ線診断装置が備える処理回路が血管径を算出する方法を説明するための図である。 図７は、実施形態において生成される血管領域画像データに基づく血管領域画像を表す図である。 図８は、実施形態に係るＸ線診断装置が備えるディスプレイに表示される重畳画像を表す図である。 図９は、その他の変形例において生成される血管領域画像データに基づく血管領域画像を表す図である。 図１０は、その他の変形例に係るＸ線診断装置が備えるディスプレイに表示される重畳画像を表す図である。 図１１は、その他の変形例に係るＸ線診断装置が備えるディスプレイに表示されるＸ線画像及び重畳画像を表す図である。 図１２は、他の実施形態に係る非一過性の記憶媒体を表す図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るＸ線診断装置１の構成を示す模式図である。また、図２は、本実施形態に係るＸ線診断装置１の構成を示す斜視図の例である。図１及び図２に示されるＸ線診断装置１は、例えば、血管領域を観察するＸ線アンギオグラフィ装置である。なお、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１は、Ｘ線アンギオグラフィ装置に限定されず、Ｘ線ＴＶ装置等、順次取得したＸ線画像を順次表示（リアルタイム表示）できる任意のＸ線診断装置に適用可能である。以下、Ｘ線アンギオグラフィ装置を用いた血管造影撮像を行うことを前提として本実施形態を説明する。

なお、図２に示されるように、以下の説明において、被検体Ｐの体軸方向（即ち、天板２１１の長手方向）をｙ軸、後述するＣアーム１９１を保持するスタンド１９３の中心軸（回動軸）方向をｚ軸とし、ｙ軸及びｚ軸と直交する方向をｘ軸とする。

Ｘ線診断装置１は、図１及び図２に示されるように、Ｘ線発生部１１、Ｘ線検出器１３、高電圧発生装置１５、画像生成回路１７、保持装置１９、寝台部２１、駆動部２３、画像処理装置３０、及び制御回路４１を備える。Ｘ線診断装置１には、心電計が接続されてもよい。

Ｘ線発生部１１は、天板２１１上に載置された被検体Ｐに照射するＸ線を発生する。Ｘ線発生部１１は、Ｘ線管、及びＸ線管から照射されたＸ線に対してＸ線錘（コーンビーム）を形成するＸ線絞り器を有する。Ｘ線管は、Ｘ線を発生する真空管であり、陰極（フィラメント）より放出された電子を高電圧によって加速させてタングステン陽極に衝突させＸ線を発生させる。Ｘ線絞り器は、Ｘ線管と被検体Ｐの間に位置し、Ｘ線管から照射されたＸ線ビームを所定の照射視野のサイズに絞り込む。

Ｘ線検出器１３は、Ｘ線発生部１１から発生され、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。

Ｘ線検出器１３は、例えば、Ｘ線を検出することができるフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）を備える。ＦＰＤは、複数の半導体検出素子を有する。半導体検出素子には、間接変換形と直接変換形とがある。間接変換形とは、入射Ｘ線を蛍光体などのシンチレータによって光に変換し、変換された光を電気信号に変換する形式である。直接変換形とは、入射Ｘ線を直接的に電気信号に変換する形式である。なお、Ｘ線検出器１３として、イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．：Image Intensifier）が用いられてもよい。

Ｘ線の入射に伴って複数の半導体検出素子で発生された電気信号は、図示しないアナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器：Analog to Digital converter）に出力される。Ａ／Ｄ変換器は、電気信号をディジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換器は、ディジタルデータを、画像生成回路１７に出力する。

高電圧発生装置１５は、Ｘ線発生部１１を制御し、予め設定された周期（時間間隔）でＸ線発生部１１が備えるＸ線管からＸ線を発生させる。高電圧発生装置１５は、高電圧発生器、及びＸ線制御部を備える。高電圧発生器は、Ｘ線発生部１１が備えるＸ線管の陰極から発生する熱電子を加速するために、陽極と陰極の間に印加する高電圧を発生する。Ｘ線制御部は、制御回路４１から供給される指示信号に従い、高電圧発生器における管電流、管電圧、照射時間、及び照射タイミング等のＸ線照射条件を制御する。なお、高電圧発生装置１５は、Ｘ線発生部１１を制御し、時間的に連続してＸ線を発生させてもよい。

画像生成回路１７は、Ｘ線検出器１３の出力に基づいて、Ｘ線画像を生成する。画像生成回路１７は、Ｘ線検出器１３からＡ／Ｄ変換器を介して出力されたディジタルデータに対して、前処理を実行する。前処理とは、Ｘ線検出器１３におけるチャンネル間の感度不均一の補正、及び金属等のＸ線強吸収体による極端な信号の低下、又はデータの脱落に関する補正等である。

画像生成回路１７は、前処理されたディジタルデータに基づいて、Ｘ線画像データを生成する。画像生成回路１７は、生成したＸ線画像データをバッファメモリ３２、及びディスプレイ２７に出力する。

保持装置１９は、Ｘ線発生部１１とＸ線検出器１３とを移動可能に支持する。具体的には、保持装置１９は、図２に示されるように、Ｃアーム１９１、ホルダ１９２、スタンド１９３、及び床旋回アーム１９４を有する。

Ｃアーム１９１には、一方の端部（下端部）にＸ線発生部１１が、他の端部（上端部）にＸ線検出器１３が対向して取り付けられている。Ｘ線発生部１１、及びＸ線検出器１３は、矢印ｅの方向に対しスライド自在にそれぞれＣアーム１９１に取り付けられている。また、Ｃアーム１９１は、ホルダ１９２を介してスタンド１９３に保持されている。Ｃアーム１９１は、ホルダ１９２の側面に矢印ａの方向にスライド自在に取り付けられている。ホルダ１９２は、スタンド１９３に対し矢印ｂの方向に回動自在に取り付けられている。このホルダ１９２の回動に伴ってＣアーム１９１もｘ軸を中心として回動する。

床旋回アーム１９４は、床面２００に対して回動軸ｚ１で矢印ｄ方向に回動自在に取り付けられている。床旋回アーム１９４の一方の端部は、床面１６０に配置されている。床旋回アーム１９４の他の端部にはスタンド１９３が、回動軸ｚ２を中心に矢印ｃの方向に回動自在に取り付けられている。このとき、床旋回アーム８４の回動軸ｚ１及びスタンド８３の回動軸ｚ２は何れもｚ方向に対して設定される。

保持装置１９は、Ｃアームスライド機構、ホルダ回動機構、スタンド回動機構、及び床旋回アーム回動機構を有する。Ｃアームスライド機構は、例えばギア及びステッピングモータを有する。Ｃアームスライド機構は、駆動部２３から供給される駆動信号に基づいて、Ｃアーム１９１をａ方向へスライド移動させる。ホルダ回動機構は、例えばギア及びステッピングモータを有する。ホルダ回動機構は、駆動部２３から供給される駆動信号に基づいて、ホルダ１９２をｂ方向へ回動させる。スタンド回動機構は、例えばギア及びステッピングモータを有する。スタンド回動機構は、駆動部２３から供給される駆動信号に基づいて、スタンド１９３をｃ方向へ回動させる。床旋回アーム回動機構は、例えばギア及びステッピングモータを有する。床旋回アーム回動機構は、駆動部２３から供給される駆動信号に基づいて、床旋回アーム１９４をｄ方向へ回動させる。

なお、保持装置１９は、Ｃアームの代わりにΩアームを備えていてもよい。また、保持装置１９は、Ｃアーム及びΩアームの両方を備えていてもよい。

図２に示される寝台部２１は、天板２１１、及び寝台２１２を有する。天板２１１には、被検体Ｐが載置される。寝台２１２は、水平移動機構、及び垂直移動機構を有する。水平移動機構は、例えばギア及びステッピングモータを有する。水平移動機構は、駆動部２３から供給される駆動信号に基づいて、被検体Ｐを載置した天板２１１を体軸方向（ｆ方向）へ水平移動させる。垂直移動機構は、例えばギア及びステッピングモータを有する。垂直移動機構は、駆動部２３から供給される駆動信号に基づいて、被検体Ｐを載置した天板２１１をｇ方向へ垂直移動させる。

駆動部２３は、制御回路４１の制御の下、保持装置１９と、寝台部２１とを駆動する。具体的には、駆動部２３は、制御回路４１からの制御信号に応じ、保持装置１９に設けられた各種移動機構、すなわちＣアームスライド機構、ホルダ回動機構、スタンド回動機構、及び床旋回アーム回動機構に対して駆動信号を供給する。これにより、駆動部２３は、Ｘ線発生部１１、及びＸ線検出器１３から構成される撮像系を所望の方向へ移動させる。また、駆動部２３は、制御回路４１からの制御信号に応じ、寝台部２１に設けられた各移動機構、すなわち水平移動機構、及び垂直移動機構に対し駆動信号を供給する。これにより、駆動部２３は、被検体Ｐを載置した天板２１１を所望の方向へ移動させる。

図１に示される画像処理装置３０は、メモリ３１、バッファメモリ３２、ディスプレイ３３、入力インタフェース３５、処理回路３７、及び通信インタフェース３９を有する。

図１に示されるメモリ３１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）及び画像メモリ等の電気的情報を記録するメモリと、それらメモリに付随するメモリコントローラやメモリインタフェース等の周辺回路から構成されている。メモリ３１は、画像生成回路１７で生成されたＸ線画像データを記憶する。このＸ線画像データに基づくＸ線画像は、例えば、造影剤を用いて撮像された血管造影画像である。

また、メモリ３１は、処理回路３７で生成された各種画像データ、Ｘ線診断装置１の制御プログラム、画像処理装置３０の処理プログラム、診断プロトコル、入力インタフェース３５から送られてくる操作者の指示、Ｘ線撮像に関する撮像条件などの各種データ群、及び入力インタフェース３５とネットワークとを介して送られてくる種々のデータ等を記憶する。また、メモリ３１は、血管の表示に関する設定条件を記憶する。設定条件には、例えば、表示対象となる血管の血管径の大きさ（予め設定される閾値）が含まれる。

バッファメモリ３２は、画像メモリ等の電気的情報を記録するメモリと、それらメモリに付随するメモリコントローラやメモリインタフェース等の周辺回路から構成されている。バッファメモリ３２は、画像生成回路１７で生成されたＸ線画像データを、生成されたものから順次保持する。

図１に示されるディスプレイ３３は、処理回路３７に制御され、各種医用画像、Ｘ線画像、及び後述する重畳画像等を表示する。ディスプレイ３３は、ディスプレイ本体に表示用の信号を供給する内部回路、ディスプレイと内部回路とをつなぐコネクタやケーブルなどの周辺回路から構成されている。

図１に示される入力インタフェース３５は、被検体情報の入力、Ｘ線照射条件を含むＸ線撮像条件の設定、各種コマンド信号の入力等を受け付ける。また、入力インタフェース３５は、血管の表示に関する設定条件の入力等を受け付ける。入力インタフェース３５は、例えば、関心領域（ＲＯＩ）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、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、及び表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチパネルディスプレイ等によって実現される。入力インタフェース３５は、処理回路３７、及び制御回路４１に接続されている。入力インタフェース３５は、操作者から受け取った入力操作を電気信号へ変換し、処理回路３７、及び／又は制御回路４１へと出力する。なお、本明細書において入力インタフェース３５はマウス、キーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース３５の例に含まれる。

処理回路３７は、画像処理装置３０の中枢として機能するプロセッサである。処理回路３７は、例えば、メモリ３１に記憶されている処理プログラムを実行することにより、当該プログラムに対応する機能を実現する。

通信インタフェース３９は、有線、無線又はその両方にて外部装置と通信するための回路である。外部装置は、例えば、モダリティ、画像処理装置、放射線部門情報管理システム（ＲＩＳ：Radiological Information System）、病院情報システム（ＨＩＳ：Hospital Information System）及びＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）等のシステムに含まれるサーバ、あるいは他のワークステーション等である。

図１に示される処理回路３７は、メモリ３１に記憶されている処理プログラムを実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。例えば、処理回路３７は、処理プログラムを実行することで、二値化（抽出）機能３７１、血管径算出機能３７２、画像生成機能３７３、及び表示制御機能３７４を実現する。なお、本実施形態では、単一のプロセッサによって二値化機能３７１、血管径算出機能３７２、画像生成機能３７３、及び表示制御機能３７４が実現される場合を説明するが、これに限定されない。例えば、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサが処理プログラムを実行することにより二値化機能３７１、血管径算出機能３７２、画像生成機能３７３、及び表示制御機能３７４を実現しても構わない。

二値化機能３７１は、画像生成回路１７により生成されたＸ線画像データに基づいて、二値化画像データを生成する機能である。二値化機能３７１が実行されると、処理回路３７は、例えば、画像生成回路１７により生成されたＸ線画像データに対し、コントラストを強調する処理を施す。処理回路３７は、コントラストが強調されたＸ線画像データに対し、二値化処理を施す。具体的には、処理回路３７は、コントラストが強調されたＸ線画像データに基づくＸ線画像の各画素に対し、画素値が所定の閾値以下である画素を血管領域を表す白色画素、例えば各画素の画素値をＲＧＢ値で（２５５、２５５、２５５）とする処理を施す。また、処理回路３７は、画素値が所定の閾値より大きな画素を血管領域以外の領域を表す黒色画素、例えば各画素の画素値をＲＧＢ値で（０、０、０）とする処理を施す。さらに、処理回路３７は、二値化処理が施されたＸ線画像データに基づくＸ線画像から微小な血管領域を除去する処理を施す。例えば、処理回路３７は、血管領域を表す白色画素の連結数が所定の閾値以下の画素を血管領域以外の領域を表す黒色画素とする。これにより、二値化画像データが生成される。なお、処理回路３７は、微小な血管領域を除去する処理を実行せずに、二値化処理が施されたＸ線画像データを二値化画像データとして生成してもよい。

血管径算出機能３７２は、二値化機能３７１により生成された二値化画像データに基づいて、二値化画像データに基づく二値化画像が表す各血管の血管径を算出する機能である。血管径算出機能３７２が実行されると、処理回路３７は、二値化機能３７１により生成された二値化画像データに基づく二値化画像の全ての白色画素において、血管径を算出する。

画像生成機能３７３は、血管径算出機能３７２により算出された血管径に基づき、所望の血管径の血管を含む血管領域画像を表す血管領域画像データを生成する機能である。画像生成機能３７３が実行されると、処理回路３７は、二値化機能３７１により生成された二値化画像データに基づく二値化画像に含まれる白色画素のうち、血管径算出機能３７２により算出された血管径が、所定の血管径以上である血管を表す血管領域に対応する画素のみを抽出する。処理回路３７は、抽出した画素に所定のＲＧＢ値を割り当てる。これにより、血管領域画像データが生成される。

表示制御機能３７４は、画像生成機能３７３により生成された血管領域画像データに基づく血管領域画像に基づいて、診断対象に含まれる血管に関する血管走行を表す画像を表示する機能である。表示制御機能３７４が実行されると、処理回路３７は、画像生成機能３７３により生成された血管領域画像データに基づく血管領域画像、及び当該血管領域画像データに対応するＸ線画像データに基づくＸ線画像を重畳する。これにより、所望の血管径を有する血管が強調された重畳画像を表す重畳画像データが生成される。処理回路３７は、生成した重畳画像データに基づく重畳画像をディスプレイ３３に表示する。

次に、本実施形態に係るＸ線診断装置１の動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。

図３は、本実施形態に係るＸ線診断装置１が備える処理回路３７の動作の例を説明するためのフローチャートである。以下の説明では、カテーテル治療におけるＸ線撮像中において、予め設定された周期でＸ線がＸ線管から順次発生され、予め設定された周期と同じ周期に対応するフレームレートで、当該Ｘ線に基づくＸ線画像データが画像生成回路１７により順次生成されているものとする。また、順次生成されたＸ線画像データは、バッファメモリ３２にフレーム単位で順次保持されるものとする。また、処理回路３７は、バッファメモリ３２にフレーム単位で順次保持されるＸ線画像データに対して順次各種画像処理を実行するものとする。また、処理回路３７は、Ｘ線撮像中に、入力インタフェース３５を介し、血管の表示に関する設定条件の変更の入力を少なくとも１回以上受け付けるものとする。なお、以下では、診断対象が心臓領域である場合を例に挙げて説明する。

なお、本実施形態に係るＸ線診断装置が臨床適用されるシチュエーションの例としては、心筋梗塞や狭心症に対して行われる治療である冠動脈インターベンション（ＰＣＩ:Percutaneous Coronary Intervention）等が挙げられる。右冠動脈ＣＴＯ（Chronic Total Occlusion、慢性完全閉塞）病変に対する冠動脈インターベンションにおいて、左冠動脈からコラテラル（側副血行路）を伝って右冠動脈ＣＴＯ病変を示す閉塞箇所にガイドワイヤー、及びカテーテル等のデバイスを進める手法、いわゆるレトログレードアプローチが用いられることがある。

処理回路３７は、入力インタフェース３５を介し、Ｘ線撮像を開始する旨の指示を受け付ける（ステップＳＡ１）。

処理回路３７は、Ｘ線撮影を開始する旨の指示を受け付けると、画像生成機能３７３を実行し、血管の表示に関する設定条件をメモリ３１から読み込む（ステップＳＡ２）。設定条件は、例えば、「表示対象となる血管の血管径の大きさが２ｍｍ以上」である。このとき、設定条件に含まれる予め設定される閾値は、「２ｍｍ」である。読み込まれた血管の表示に関する設定条件は、処理回路３７が備える所定のメモリに記憶される。

処理回路３７は、血管の表示に関する設定条件を変更する変更入力が行われたか否か判定する（ステップＳＡ３）。

処理回路３７は、血管の表示に関する設定条件を変更する変更入力が行われているため、当該設定条件を変更する変更入力が行われていると判定し（ステップＳＡ３のＹｅｓ）、所定のメモリに記憶された設定条件を変更入力に基づく設定条件に変更する（ステップＳＡ４）。変更入力に基づく設定条件は、例えば、「表示対象となる血管の血管径の大きさが３ｍｍ以上」である。このとき、設定条件に含まれる予め設定される閾値は、「３ｍｍ」である。これにより、処理回路３７は、表示対象となる血管の血管径の大きさが「３ｍｍ以上」であると認識する。

なお、処理回路３７は、変更入力が行われなかったと判定した場合（ステップＳＡ３のＮｏ）、血管の表示に関する設定条件を変更しない。

処理回路３７は、フレーム単位のＸ線画像データがバッファメモリ３２に保持されると、当該１フレームのＸ線画像データを取得する（ステップＳＡ５）。

処理回路３７は、Ｘ線画像データを取得すると、取得したＸ線画像データに対し、二値化処理を施す（ステップＳＡ６）。これにより、二値化画像データが生成される。図４は、本実施形態において生成される二値化画像の例を表す図である。図４に示される領域Ｒ１００のうち、白色で表される領域は、血管領域を表す。図４に示される領域Ｒ１００のうち、黒色で表される領域は、血管領域以外の領域を表す。

処理回路３７は、生成された二値化画像データに基づく二値化画像の全ての白色画素において、血管径を算出する（ステップＳＡ７）。図５及び図６は、本実施形態に係るＸ線診断装置１が備える処理回路３７が血管径を算出する方法を説明するための図である。以下、図５及び図６において、斜線で示される領域は黒色画素、白色で示される領域は白色画素を表すものとする。図５において、白色画素を含む領域Ｒ１１は、血管領域を表す。また、図５において、黒色画素を含む領域Ｒ１２、及びＲ１３は、血管領域以外の領域、例えば背景となる領域を表す。また、図５及び図６において、画素Ｒ１４（実点ハッチング部分）は、白色画素のうち血管径を算出する際の注目画素を表す。なお、画素の形は、例えば１辺の長さがｕの正方形である。１辺の長さｕは、例えば１ｍｍである。

処理回路３７は、例えば、この画素Ｒ１４の中心を通過点とする四方向について、血管領域の幅を算出する。処理回路３７は、算出した四方向の血管領域の幅のうち、最小の幅を注目画素における血管径として算出する。具体的には、処理回路３７は、図６に示されるように、注目画素である画素Ｒ１４の中心を通過する矢印ｋの方向、矢印lの方向、矢印ｍの方向及び矢印ｎの方向の四方向について血管領域の幅を算出する。処理回路３７は、図６に示されるように、算出した四方向の血管領域の幅のうち、最小の幅は、矢印ｎの方向の３．６ｍｍであるため、この３．６ｍｍを画素Ｒ１４における血管径として算出する。

処理回路３７は、二値化画像の全ての白色画素において、血管径を算出すると、指定された血管の表示に関する設定条件に基づき、血管領域画像データを生成する（ステップＳＡ８）。具体的には、処理回路３７は、生成された二値化画像データに基づく二値化画像に含まれる白色画素のうち、ステップＳＡ７において算出した血管径の大きさが「３ｍｍ以上」である血管を表す血管領域に対応する画素を抽出する。処理回路３７は、抽出した画素に所定のＲＧＢ値を割り当てる。これにより、血管領域画像データが生成される。図７は、本実施形態に係るＸ線診断装置１が備えるディスプレイ３３に表示される血管領域画像を表す図である。図７に示される血管領域画像では、二値化画像から抽出された所定の血管径より大きい血管を表す画素（実点ハッチング部分）に所定の色、すなわちＲＧＢ値が割り当てられている。所定のＲＧＢ値は、例えば赤色を表す（２５５、０、０）である。

処理回路３７は、ステップＳＡ８において血管領域画像データが生成されると、例えば当該血管領域画像データと、当該血管領域画像データに対応するＸ線画像データに基づいて重畳画像データを生成する。当該血管領域画像データに対応するＸ線画像データは、例えばバッファメモリ３２に保持されているＸ線画像データである。処理回路３７は、生成した重畳画像データに基づく重畳画像をディスプレイ３３に表示する（ステップＳＡ９）。図８は、本実施形態に係るＸ線診断装置１が備えるディスプレイ３３に表示される重畳画像の例を表す図である。図８では、元画像であるＸ線画像上に当該Ｘ線画像に対応する血管領域画像が重畳されている。これにより、指定された所定の血管径以上である血管を強調して表示することが可能となる。

処理回路３７は、重畳画像をディスプレイ３３に表示すると、Ｘ線撮像終了の指示が入力されたか否か判定する（ステップＳＡ１０）。処理回路３７は、Ｘ線撮像終了の指示が入力されていないと判定した場合（ステップＳＡ１０のＮｏ）、次にバッファメモリ３２に保持されたＸ線画像データについてステップＳＡ３からステップＳＡ１０までの処理を実行する。

処理回路３７は、Ｘ線撮像終了の指示が入力されていると判定した場合（ステップＳＡ１０のＹｅｓ）、一連の処理を終了する。

本実施形態によれば、バッファメモリ３２は、時系列のＸ線画像データをフレーム単位で順次保持する。処理回路３７は、バッファメモリ３２に順次保持されたＸ線画像データに基づくＸ線画像から血管領域をフレーム単位で順次抽出する。処理回路３７は、抽出した血管領域に含まれる血管の血管径を算出する。処理回路３７は、算出した血管径に基づいて、所定の大きさの血管径の血管を含む血管領域画像を表す血管領域画像データを生成する。処理回路３７は、血管画像データを生成すると、当該血管画像データに基づく血管領域画像と、生成した血管画像データに対応するＸ線画像データに基づくＸ線画像とを重畳し、所望の血管径の血管が強調された重畳画像を表す重畳画像データを生成する。処理回路３７は、生成した重畳画像データに基づく重畳画像をディスプレイ３３に表示する。

従来、例えばレトログレードアプローチにおいて、右冠動脈ＣＴＯ病変を示す閉塞箇所にデバイスを進めるには、治療を担当する医師等は、カテーテル治療中に収集されるＸ線画像である左冠動脈造影画像を確認し、左冠動脈から閉塞箇所までのデバイスの走行ルートを特定する必要がある。しかしながら、この左冠動脈造影画像に含まれる血管は枝分かれが多い。また、心臓の動きのために左冠動脈造影画像に表示される血管の形態は時々刻々と変動する。このため、Ｘ線画像である通常の左冠動脈造影画像を確認するだけでは、右冠動脈ＣＴＯ病変へ繋がる走行ルートを特定することは困難である。

本実施形態に係るＸ線診断装置によれば、デバイスを進めるのに必要な血管径がある程度確保された血管を選択的に表示することができるため、デバイスを進めることが可能な走行ルートをリアルタイムに可視化することができる。特に、レトログレードアプローチにおいて、右冠動脈ＣＴＯ病変へ繋がる走行ルートを特定することが可能となる。

また、上記実施形態によれば、処理回路３７は、Ｘ線撮像中に、入力インタフェース３５を介し、血管の表示に関する設定条件の変更の入力を少なくとも１回以上受け付ける。これにより、操作者は、デバイスの進め具合に応じて、表示されるデバイスの走行ルートの表示態様をリアルタイムに変更することが可能となる。

（その他の変形例）
上記実施形態では、処理回路３７は、所定の血管径以上である血管領域に対応する画素を抽出していたがこれに限定されない。例えば、処理回路３７は、二値化画像から全ての血管領域に対応する画素を抽出するようにしてもよい。このとき、処理回路３７は、抽出した画素に対し、血管径に応じて所定のＲＧＢ値を割り当てる。血管の表示に関する設定条件は、例えば、「ｘｍｍ以上、かつ、ｙｍｍ未満（ｘ＜ｙ）の血管径を有する血管領域のＲＧＢ値は（０、０、２５５）」及び「ｙｍｍ以上、かつ、ｚｍｍ未満（ｙ＜ｚ）の血管径を有する血管領域のＲＧＢ値は（０、２５５、０）」である。また、処理回路３７は、図３に示されるステップＳＡ８において、生成された二値化画像データに基づく二値化画像に含まれる白色画素の全てを抽出する。処理回路３７は、抽出した全ての白色画素について、血管の血管径に応じた所定のＲＧＢ値をそれぞれ割り当てる。これにより、血管領域画像データが生成される。図９は、その他の変形例において生成される血管領域画像データに基づく血管領域画像を表す図である。図９に示される血管領域画像では、斜線模様、及び格子模様で示される血管領域を表す画素に対し、血管径に応じて所定の色、すなわちＲＧＢ値がそれぞれ割り当てられている。

処理回路３７は、図３に示されるステップＳＡ９において、ステップＳＡ５において取得したＸ線画像データ、及びステップＳＡ８において生成した血管領域画像データに基づいて重畳画像データを生成する。処理回路３７は、生成した重畳画像データに基づく重畳画像をディスプレイ３３に表示する。図１０は、その他の変形例に係るＸ線診断装置が備えるディスプレイに表示される重畳画像を表す図である。図１０では、元画像であるＸ線画像上に当該Ｘ線画像に対応する血管領域画像が重畳されている。これにより、血管径が異なる血管を血管径に応じて強調表示することが可能となる。

また、上記実施形態では、処理回路３７は、元画像であるＸ線画像上に当該Ｘ線画像に対応する血管領域画像が重畳されている重畳画像をディスプレイ３３に表示していたがこれに限定されない。例えば、処理回路３７は、元画像であるＸ線画像と、当該Ｘ線画像に対応する重畳画像とを並列表示するようにしてもよい。図１１は、その他の変形例に係るＸ線診断装置１が備えるディスプレイ３３に表示されるＸ線画像及び重畳画像の例を表す図である。図１１によれば、左側にライブ画像としてＸ線画像Ｆ３３１が表示されている。また、図１１によれば、右側にリファレンス画像としてＸ線画像Ｆ３３１に対応する重畳画像Ｆ３３２が表示されている。これにより、操作者は、Ｘ線画像、及び当該Ｘ線画像を加工した重畳画像の両方を見ながらデバイスをより安全、かつ、容易に任意の病変部に進めることが可能となる。なお、処理回路３７は、例えば、図１１に示されるＸ線画像Ｆ３３１をディスプレイ３３の右側、重畳画像Ｆ３３２をディスプレイ３３の左側に配置して並列表示するようにしてもよい。また、処理回路３７は、Ｘ線画像、及び当該Ｘ線画像に対応する血管領域画像をディスプレイ３３に並列表示するようにしてもよい。

［他の実施形態］
上記実施形態では、処理回路３７は、画像生成回路１７により生成されるＸ線画像データに基づくＸ線画像の全体の領域に対し、画像処理を施して血管領域画像データを生成していたがこれに限定されない。例えば、処理回路３７は、Ｘ線画像の一部の領域に対して画像処理を施すようにしてもよい。具体的には、処理回路３７は、カテーテル治療におけるＸ線撮像中に、画像生成回路１７により生成されるＸ線画像データに基づくＸ線画像のうち、当該Ｘ線画像に含まれるデバイスの先端が位置する領域付近の領域のみを対象として画像処理を施す。デバイスの先端が位置する領域付近の領域とは、例えば、デバイスの先端から所定の距離内に含まれる部分的な領域である。このとき、処理回路３７は、この部分的な領域に含まれる血管のみを含む血管領域画像を表す血管領域画像データを生成する。処理回路３７は、生成した血管領域画像データに基づく血管領域画像を、対応するＸ線画像に重畳する。処理回路３７は、重畳した結果生成される重畳画像データに基づく重畳画像をディスプレイ３３に表示する。これにより、デバイスの先端から所定の距離以上離れた領域の血管は表示されず、実際にデバイスが進むべき血管のみを提示することが可能となる。

また、上記実施形態では、処理回路３７は、画像生成回路１７により生成されるＸ線画像データに基づくＸ線画像に対して二値化処理を施して血管領域を抽出していたがこれに限定されない。処理回路３７は、例えば所定の画像認識技術を用いて、画像生成回路１７により生成されるＸ線画像データに基づくＸ線画像から血管領域を抽出してもよい。

また、上記実施形態では、処理回路３７は、注目画素の中心を通過点とする四方向について算出した四方向の血管領域の幅のうち、最小の幅を注目画素における血管径として算出していたがこれに限定されない。処理回路３７は、血管の略中心を通る芯線を抽出し、芯線上の各点において、芯線と略直交する方向の血管領域の幅を血管径として算出してもよい。また、処理回路３７は、抽出した芯線の方向と、例えば図６に示される矢印ｋの方向、矢印lの方向、矢印ｍの方向及び矢印ｎの方向との交わる角度のうち狭い方（９０度以下の方）の角度をそれぞれ算出し、当該角度が最も大きい方向の血管領域の幅を血管径として算出してもよい。

また、上記実施形態では、処理回路３７は、予めメモリ３１に記憶された血管径に関する閾値を含む血管の表示に関する設定条件を、図３に示されるステップＳＡ２において読み込んだ後、図３に示されるステップＳＡ８において血管領域画像データを生成していたが、設定条件の設定タイミングはこれに限定されない。処理回路３７は、例えば、図３に示されるステップＳＡ７において血管径を算出した後、かつ、図３に示されるステップＳＡ８において血管領域画像データを生成する前に、算出した血管径に基づいて、血管の表示に関する設定条件に含まれる血管径に関する閾値を決定してもよい。このとき、処理回路３７は、決定した閾値に基づいて血管領域画像データを生成する。また、血管の表示に関する設定条件に含まれる閾値は、入力インタフェース３５を介し、任意のタイミングで設定されてもよい。

また、上記実施形態では、診断対象は心臓領域であるとしたがこれに限定されない。例えば、診断対象は、血管領域を含む下肢、肝臓等を診断対象としてもよい。

また、上記実施形態では、Ｘ線診断装置１の制御プログラム、画像処理装置３０の処理プログラム、及び診断プロトコル等はメモリ３１に記憶されていたがこれに限定されない。Ｘ線診断装置１の制御プログラム、画像処理装置３０の処理プログラム、及び診断プロトコル等のうち少なくとも１つは、例えば、図１２に示されるように、非一過性の記憶媒体１００に記憶されていてもよい。このとき、例えば、Ｘ線診断装置１は、非一過性の記憶媒体１００に記憶されている制御プログラムを読み出し、メモリ３１上にインストールする等して各機能を実行する。また、Ｘ線診断装置１が備える画像処理装置３０は、非一過性の記憶媒体１００に記憶されている処理プログラムを読み出し、メモリ３１上にインストールする等して各機能を実行する。

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（メモリ）、又は非一過性の記憶媒体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、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。さらに、図１、及び図２における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

１…Ｘ線診断装置、１１…Ｘ線発生部、１３…Ｘ線検出器、１５…高電圧発生装置、１７…画像生成回路、１９…保持装置、２１…寝台部、２３…駆動部、３０…画像処理装置、３１…メモリ、３２…バッファメモリ、３３…ディスプレイ、３５…入力インタフェース、３７…処理回路、３９…通信インタフェース、４１…制御回路、８３…スタンド、８４…床旋回アーム、１６０…床面、１９１…Ｃアーム、１９２…ホルダ、１９３…スタンド、１９４…床旋回アーム、２００…床面、２１１…天板、２１２…寝台、３７１…二値化機能、３７２…血管径算出機能、３７３…画像生成機能、３７４…表示制御機能。

Claims (11)

1. 時系列のＸ線画像を順次取得する取得部と、
   順次取得されたＸ線画像から血管領域を順次抽出する抽出部と、
   前記抽出部により抽出された血管領域に含まれる血管の血管径を算出する算出部と、
   前記算出部により算出された血管径が予め設定される閾値以上の大きさである血管を前記血管領域から抽出した血管領域画像を順次生成する生成部と、
   前記血管領域画像の生成に応じて、当該血管領域画像と当該血管領域画像に対応する前記Ｘ線画像とを重畳した重畳画像を、順次生成して表示部に表示する表示制御部と
   を備える医用画像処理装置。
2. 前記抽出部は、前記Ｘ線画像に二値化処理を施すことにより前記血管領域を抽出する請求項１に記載の医用画像処理装置。
3. 前記生成部は、前記血管径に応じて、前記血管領域画像に含まれる各血管に当該血管の血管径の大きさに対応する色を割り当てる請求項１乃至２のうちいずれかに記載の医用画像処理装置。
4. 前記生成部は、前記血管径について、血管の表示に関する設定条件を変更する変更指示が入力されると、当該変更指示に基づく大きさの血管径の血管を前記血管領域から抽出した血管領域画像を生成する請求項１乃至３のうちいずれかに記載の医用画像処理装置。
5. 前記生成部は、前記Ｘ線画像が表す領域のうち、当該Ｘ線画像に含まれるデバイスの先端が位置する領域付近の領域のみを対象として前記血管領域画像を生成する請求項１乃至４のうちいずれかに記載の医用画像処理装置。
6. 前記算出部は、前記血管領域の各位置について、複数の方向の前記血管領域の幅を算出し、算出した複数の方向の前記血管領域の幅のうち最小の幅を前記血管径として算出する請求項１乃至５のうちいずれかに記載の医用画像処理装置。
7. 前記表示制御部は、前記Ｘ線画像と当該Ｘ線画像に対応する前記重畳画像とを前記表示部に並列表示する請求項１乃至６のうちいずれかに記載の医用画像処理装置。
8. Ｘ線を出力するＸ線管と、
   前記Ｘ線管から出力されたＸ線を検出し、当該検出したＸ線に基づく電気信号を順次出力するＸ線検出器と、
   前記順次出力された電気信号に基づくＸ線画像を順次取得する取得部と、
   順次取得されたＸ線画像から血管領域を順次抽出する抽出部と、
   前記抽出部により抽出された血管領域に含まれる血管の血管径を算出する算出部と、
   前記算出部により算出された血管径が予め設定される閾値以上の大きさである血管を前記血管領域から抽出した血管領域画像を順次生成する生成部と、
   前記血管領域画像の生成に応じて、当該血管領域画像と当該血管領域画像に対応する前記Ｘ線画像とを重畳した重畳画像を、順次生成して表示部に表示する表示制御部と
   を備えるＸ線診断装置。
9. コンピュータに、
   時系列のＸ線画像を順次取得し、
   順次取得されたＸ線画像から血管領域を順次抽出し、
   前記抽出された前記血管領域に含まれる血管の血管径を算出し、
   前記算出された血管径が予め設定される閾値以上の大きさである血管を前記血管領域から抽出した血管領域画像を順次生成し、
   前記血管領域画像の生成に応じて、当該血管領域画像と当該血管領域画像に対応する前記Ｘ線画像とを重畳した重畳画像を、順次生成して表示部に表示すること、
   を実行させる医用画像処理プログラム。
10. 時系列のＸ線画像を順次取得する取得部と、
    順次取得されたＸ線画像から血管領域を順次抽出する抽出部と、
    前記抽出部により抽出された血管領域に含まれる血管の血管径を算出する算出部と、
    前記算出部により算出された血管径が予め設定される閾値以上の大きさである血管を抽出した血管領域画像を順次生成する生成部と、
    前記血管領域画像の生成に応じて、当該血管領域画像と当該血管領域画像に対応する前記Ｘ線画像とを重畳した重畳画像を、順次生成して表示部に表示する表示制御部と
    を備え、
    前記生成部は、前記血管径に応じて、前記血管領域画像に含まれる各血管に当該血管の血管径の大きさに対応する色を割り当てる、医用画像処理装置。
11. 時系列のＸ線画像を順次取得する取得部と、
    順次取得されたＸ線画像から血管領域を順次抽出する抽出部と、
    前記抽出部により抽出された血管領域に含まれる血管の血管径を算出する算出部と、
    前記算出部により算出された血管径が予め設定される閾値以上の大きさである血管を抽出した血管領域画像を順次生成する生成部と、
    前記血管領域画像の生成に応じて、当該血管領域画像と当該血管領域画像に対応する前記Ｘ線画像とを重畳した重畳画像を、順次生成して表示部に表示する表示制御部と
    を備え、
    前記生成部は、前記Ｘ線画像が表す領域のうち、当該Ｘ線画像に含まれるデバイスの先端が位置する領域付近の領域のみを対象として前記血管領域画像を生成する、医用画像処理装置。

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