X射线ct装置以及最佳心缩间期决定方法
【专利摘要】为了提供可在广泛的病例中确定最佳心缩间期的X射线CT装置等，X射线CT装置通过拍摄部(1)进行心脏拍摄，收集X射线信息以及心电图波形数据(5)(步骤S11)。接着，制作多个心缩间期的重构图像(步骤S12)，按多个心缩间期的每个重构图像提取关心区域，生成关心区域图像(步骤S13)。接着，按每个关心区域图像计算出变动量，生成变动量分布图像(步骤S14)。接着，采用变动量分布图像，计算出各心缩间期的协调度(步骤S15)。并且，至少基于协调度来决定最佳心缩间期(步骤S16)。
【专利说明】X射线CT装置以及最佳心缩间期决定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及对被检者照射X射线来得到诊断图像的X射线CT装置等，尤其涉及决定心脏拍摄的图像重构中的最佳心缩间期的X射线CT装置等。
【背景技术】
[0002]在X射线CT装置的心脏拍摄中，为了得到诊断图像，有时需要在良好的时机拍摄心脏运动最缓慢的心缩间期。近年来，由于X射线CT装置的旋转速度的高速化、检测器的多列化等，拍摄速度得到了提高，但由于心脏的冠状动脉的截面位置以0.1秒移动5_到10_左右，因此现时中难以取得没有余像的清晰的图像。因此，需要收集心脏律动的所有心缩间期的数据，通过数据分析来决定运动最缓慢的最佳心缩间期，并制作诊断图像。
[0003]作为决定这种最佳心缩间期的技术，在专利文献I中公开了以下技术:采用相邻的心缩间期间的数据，计算出心脏整体或者特定部位的变动量，将运动最少的心缩间期设为最佳心缩间期。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献I JP特开2003-204961号公报
【发明内容】
[0007](发明要解决的课题)
[0008]但是，公知心脏的律动根据部位而不同(例如，右冠状动脉和左冠状动脉等)。因此，在专利文献I中记载的技术中，在推測为心脏整体最缓慢地运动的心缩间期中，也有在局部运动较大的部位。此外，在推测为局部的关心区域最缓慢地运动的心缩间期中，也有心脏整体的运动或关心区域以外的局部区域运动较大的情況。而且，在专利文献I记载的技术中，没有考虑到心脏的各区域的律动显著不同的情况，存在确定最佳心缩间期变得困难的病例。尤其对于不健全的心脏的律动来说是很困难的。
[0009]本发明正是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能在广范的病例中确定最佳心缩间期的X射线CT装置等。
[0010](用于解决课题的方法)
[0011]为了实现上述目的，第I发明的X射线CT装置具备:X射线照射部，从被检者的周围照射X射线；X射线检测部，检测透过了上述被检者的X射线信息；心电图信息取得部，取得上述被检者的心电图信息；图像制作部，根据上述X射线信息以及上述心电图信息，制作上述被检者的图像；和显示部，显示上述图像，在该X射线CT装置中，还具备:断层数据制作単元，根据上述X射线信息以及上述心电图信息，制作心缩间期不同的多个断层数据；区域数据生成単元，按每个上述断层数据，提取规定区域，生成区域数据；变动量分布计算单元，计算出与上述区域数据相关的心缩间期之间的变动量，并计算出上述断层数据内的变动量分布；和协调度计算单元，基于上述变动量分布，计算出上述被检者的对象部位的各处的律动是否互相协调的指标、即协调度。
[0012]第2发明是X射线CT装置进行的最佳心缩间期决定方法，该X射线CT装置具备:X射线照射部，从被检者的周围照射X射线；X射线检测部，检测透过了上述被检者的X射线信息；心电图信息取得部，取得上述被检者的心电图信息；图像制作部，根据上述X射线信息以及上述心电图信息，制作上述被检者的图像；和显示部，显示上述图像，该最佳心缩间期决定方法包括以下步骤:根据上述X射线信息以及上述心电图信息，制作心缩间期不同的多个断层数据；按每个上述断层数据，提取规定区域，生成区域数据；计算出与上述区域数据相关的心缩间期之间的变动量，并计算出上述断层数据内的变动量分布；和基于上述变动量分布，计算出上述被检者的对象部位的各处的律动是否互相协调的指标、即协调度。
[0013](发明效果)
[0014]通过本发明，能够提供可在广泛的病例中确定最佳心缩间期的X射线CT装置等。【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为表示X射线CT装置的整体结构的图。
[0016]图2为表示X射线CT装置的构成要素的图。
[0017]图3为表示第I实施方式的最佳心缩间期决定处理的流程图。
[0018]图4为心电图波形数据的I例。
[0019]图5为表示关心区域的提取处理的流程图。
[0020]图6为表示变动量的计算处理的流程图。
[0021]图7为表示协调度·的计算处理的流程图。
[0022]图8为变动量以及协调度的图表的示意图。
[0023]图9为表不最佳心缩间期图像的画面的不意图。
[0024]图10为表示第2实施方式的协调度的计算处理的流程图。
[0025]图11为表示第3实施方式的协调度的计算处理的流程图。
[0026]图12为用于表示划区间的关联性的画面的示意图。
[0027]图13为用于根据阈值的变更来指示划区的合并或者分离的画面的示意图。
[0028]图14为用于根据阈值的上下限值的变更来指示显示范围的变更的画面的示意图。
【具体实施方式】
[0029]以下，基于附图，详细说明本发明的实施方式。
[0030]首先，參照图1、图2，说明与所有的实施方式相关的X射线CT装置的结构。
[0031]如图1所示，X射线CT装置由拍摄部1、操作部2、心电图仪3等构成。拍摄部I包括容纳扫描仪主体的扫描架(gantry) 100和床铺装置101。操作部2中，对拍摄部I进行操作、控制。此外，在操作部2中，进行拍摄条件的输入、图像处理等。心电图仪3取得被检者4的心电图波形。
[0032]如图2所示，扫描架100包括:从被检者4的周围照射X射线的X射线产生装置102、集中由X射线产生装置102产生的X射线的线束的准直仪装置104、检测透过被检者4的X射线的X射线检测装置103、对X射线产生装置102施加高电压的高电压产生装置105、收集X射线检测装置103检测到的数据的数据收集装置106、使扫描仪在被检者4的周围旋转的驱动装置107等。此外，数据收集装置106还从心电图仪3同时收集心电图信息。
[0033]操作部2由输入输出装置201、运算装置202、中央控制装置200等构成。
[0034]输入输出装置201包括:显示图像等数据的显示装置211、操作者输入拍摄条件等的输入装置212、存储程序或装置參数等拍摄所需的数据的存储装置213等。
[0035]运算装置202包括:基于从拍摄部I得到的数据制作被检者4的重构图像等的图像重构装置221 ;进行图像数据的分析等的图像处理装置222等。
[0036]中央控制装置200根据来自操作者的操作指示，控制拍摄部1、操作部2的各装置。
[0037]X射线CT装置所进行的拍摄有旋转拍摄和静止拍摄，旋转拍摄时X射线产生装置102和数据收集装置106在扫描架100内进行旋转的同时进行拍摄，静止拍摄时X射线产生装置102和数据收集装置106在扫描架内100静止地进行拍摄。用于得到被检者4的断层图像的断层拍摄是旋转拍摄。此外，用于决定断层拍摄的拍摄位置的定位扫描像(scanogram)拍摄是静止拍摄。另外，断层拍摄的拍摄轨道也可为圆轨道、螺旋轨道、圆轨道与螺旋轨道的组合等任ー个，并没有特别限定。
[0038]X射线CT装置基于在拍摄部I中检测到的被检者4的X射线信息、心电图仪3中取得的被检者4的心电图信息而制作被检者4的图像，并进行显示。尤其是，X射线CT装置收集所有心缩间期的 数据，通过数据分析来决定心脏的律动缓慢的最佳心缩间期，并制作被检者4的图像。
[0039](第I实施方式)
[0040]以下，參照图3~图9来说明第I实施方式。尤其是，參照图3来说明第I实施方式的最佳心缩间期决定处理的流程，并适当參照其他附图来详细说明各处理。以下，对采用图像作为断层数据的情况进行说明。另外，也可采用正弦图(sinogram)作为断层数据，能够通过同样的处理实现本发明的目的。正弦图为依次按照每个投影角度排列投影数据的图，横轴成X射线检测装置103的位置，纵轴为投影角度。
[0041]以下，所谓“图像”不仅包括被显示在显示装置211中且被可视化的图像，而且还包括作为像素值的集合而在运算装置202的内部存储器中保持的图像。
[0042]<步骤Sll:心脏拍摄>
[0043]首先，在被检者4身上安装心电图仪3的波形收集部，并设为能够收集心电图信息的状态。接下来，投入造影剤，通过拍摄部I进行心脏拍摄，收集透过X射线数据(X射线信息)以及心电图波形数据5(心电图信息:參照图4)。另外，根据拍摄目的也有不投入造影剂的情况。
[0044]在图4中，图示了通过心电图仪3得到的一般的心电图波形数据5。心电图波形伴随着心脏的律动而成为周期性的波形。在制作多个心缩间期的图像时，作为表示心脏的收缩时间间期(心缩间期)的技术，也可采用相对法，也可采用绝对法。所谓相对法是以R-R间隔为基准，以百分率表示收缩时间间期的相对位置的技木。
[0045]所谓绝对法是以R波的位置为基准，以时间来表示R波的前后收缩时间间期的技术。
[0046]<步骤S12:制作多个心缩间期的断层像>
[0047]图像重构装置221采用透过X射线数据，重构各心缩间期的图像，制作多个心缩间期的重构图像。在此，多个心缩间期成为包括在单ー的R-R间隔内的心缩间期。
[0048]<步骤S13:关心区域的提取>
[0049]图像处理装置222按多个心缩间期的每个重构图像，基于图像信息提取关心区域(造影部位等)。图5图示了关心区域的提取处理的详细情況。
[0050]如图5所示，图像处理装置222首先在阈值处理中，将具有阈值以下的CT值的像素的像素值置换为阈值，并提取关心候补区域(步骤S21)。
[0051]接下来，图像处理装置222在噪声去除处理中，从关心候补区域中除去孤立像素(周边像素没有像素值的像素)或微小区域(与关心区域的面积相比微小的区域)之类的噪声区域，提取关心区域作为关心区域图像(步骤S22)。
[0052]<步骤S14:变动量的计算>
[0053]图像处理装置222按多个心缩间期的每个关心区域图像计算出变动量。图6图示了变动量的计算处理的详细内容。
[0054]如图6所示，图像处理装置222首先针对相邻的心缩间期之间的区域提取图像，取出各像素的差分量，生成心缩间期间差分图像(步骤S31)。差分量被划分为心缩间期的前后，也可以是包括负值的差分值，也可以是差分值的绝对值或平方等正值。例如，如果设前面心缩间期的像素值为Pi,后面的心缩间期的像素值为IV则差分量也可为(P^Pi)、IPj-Pi 1、(Pj-Pi)2中的任ー种。以下，为了容易理解说明，设差分量为正值。
[0055]接下来，图像处理装置222进行差分量的加权处理(步骤S32)。差分量的加权处理中，划分为心缩间期间差分图像的对象像素自身进行了移动的情况、和对象像素的周边像素进行了移动的情况来进行·加权。
[0056]例如，设对象像素的像素位置为(X、y)，对象像素的周边像素的像素位置为U’、I，)(其中，X，关 X、y，关 y) O
[0057]所谓对象像素自身进行了移动的情况是指，之前的心缩间期的关心区域图像的(X、y)移动至之后的心缩间期的关心区域图像的(X’、y’ )的情況。
[0058]此外，所谓周边像素进行了移动的情况是指，之前的心缩间期的关心区域图像的(X’、y’ )移动至之后的心缩间期的关心区域图像的(x、y)的情況。
[0059]以下，对步骤S32的按变动要因计算出变动量的处理进行详细的说明。
[0060]图像处理装置222首先在心缩间期间差分图像中，对差分量在阈值以上的像素进行标记。在此，阈值可以是关心区域的提取精度、考虑所关注的脏器、组织而预先确定的值(静态值)，也可以是基于在步骤S31中生成的心缩间期间差分图像的差分量的分布的值(动态值)。
[0061]接下来，图像处理装置222将被标记的像素一个个决定为对象像素，执行后述的反复处理。另外，不仅将单ー的像素作为对象像素，也可汇集多个像素作为对象区域来进行以下的处理。
[0062]图像处理装置222在反复处理中，考虑被标记的周边像素(例如，距对象像素最近的像素)的差分量、对象像素与周边像素的像素间距离来对对象像素的差分量进行加权，并作为变动量而计算。另外，不仅将単一的像素设为周边像素，而且也可汇集多个像素作为周边区域来进行以下的处理。
[0063]具体而言，，图像处理装置222在对象像素的差分量与周边像素的差分量的差异越小、且对象像素与周边像素的像素间距离越大时，越增大权重(例如，使权重大于基准值)。该情况相当于上述的“对象像素自身进行了移动的情況”。
[0064]另ー方面，图像处理装置222在对象像素的差分量与周边像素的差分量的差异越大、或者对象像素与周边像素的像素间距离越小时，越减小权重(例如，使权重小于基准值)。该情况对应于上述的“周边像素进行了移动的情況”。
[0065]在此，需要预先决定权重的基准值，但与上述的标记的阈值相同，可为静态值，也可为动态值。
[0066]此外，图像处理装置222针对未标记的像素，在不考虑周边像素的差分量和对象像素与周边像素之间的像素间距离的情况下，计算出比被标记的像素低的变动量，或者也可从变动量的计算对象中将未变动的像素除外。
[0067]另外，在按变动要因计算出变动量的处理中，不需要对对象像素进行了移动还是周边像素进行了移动进行正确的判定。毕竟不能严密地判定被检者4的各细胞向哪个方向移动了多少，对照本发明的目的可知，按变动要因计算出变动量的处理的精度稍微低ー些也没有问题。
[0068]接下来，图像处理装置222生成表示在S32中计算出的变动量的分布的变动量分布图像(步骤S33)。图9图示了变动量分布图像11的I例。图9的详细内容将在后面叙述。
[0069]接下来，图像处理装置222基于在S33中生成的变动量分布图像而计算出关心区域全体的变动量的总和作为关心区域变动量(步骤S34)。
[0070]另外，关心区域变动量也可为关心区域内的加权平均值等。
[0071]<步骤S15:协调度的计算>
[0072]图像处理装置222采用变动量分布图像计算出各心缩间期的协调度。图7图示了协调度的计算处理的详细内容。
[0073]在此，所谓协调度是被检者4的对象部位(例如心脏)的各处的律动互相是否协调的指标。为了与该意义一致，图像处理装置222在每个像素进行相同运动的情况下，计算出的与该心缩间期相关的协调度的值较大，在每个像素散乱地运动的情况下，计算出的与该心缩间期相关的协调度的值较小。
[0074]本发明基于以下三个见解不仅考虑全体的运动而且还考虑局部的运动来决定最佳心缩间期，三个见解分别是(I)在推測为心脏整体最缓慢地运动的心缩间期中，存在局部运动较大的部位；(2)在推测为局部的关心区域最缓慢地运动的心缩间期中，存在心脏整体的运动或关心区域以外的局部区域的运动较大的情況；(3)尤其对于不健全的心脏的律动，不能忽视这些现象对诊断所帯来的影响。即，在本发明中，至少采用上述协调度来决定最佳心缩间期。
[0075]如图7所示，图像处理装置222作为第I划区处理，按照变动量分布图像的变动量的大小，对关心区域划区(步骤S41)。在此，图像处理装置222基于静态或者动态值的阈值，分类为几个划区。
[0076]作为最简单的例子，图像处理装置222分类为变动量多的区域和变动量少的区域这两个划区。
[0077]接下来，图像处理装置222计算出各划区的划区变动量(步骤S42)。划区变动量也可为划区内的所有像素的变动量的总和、加权平均值、最大值中的任ー个。
[0078]接下来，图像处理装置222按每个心缩间期计算出协调度(步骤S43)。
[0079]例如，图像处理装置222按照下式计算出关心区域C的协调度H。
[0080]
【权利要求】
1.ー种X射线CT装置，具备:X射线照射部，从被检者的周围照射X射线；X射线检测部，检测透过了上述被检者的X射线信息；心电图信息取得部，取得上述被检者的心电图信息；图像制作部，根据上述X射线信息以及上述心电图信息，制作上述被检者的图像；和显示部，显示上述图像，该X射线CT装置还具备: 断层数据制作単元，根据上述X射线信息以及上述心电图信息，制作心缩间期不同的多个断层数据； 区域数据生成単元，按每个上述断层数据提取规定区域，并生成区域数据； 变动量分布计算单元，计算出与上述区域数据相关的心缩间期之间的变动量，并计算出上述断层数据内的变动量分布；和 协调度计算单元，基于上述变动量分布，计算出协调度，该协调度是上述被检者的对象部位的各处的律动是否互相协调的指标。
2.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其中， 上述协调度计算单元基于上述变动量分布，将上述区域数据分类为多个划区， 上述协调度计算单元基于上述划区的面积以及上述划区的上述变动量，计算出上述协调度。
3.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其中， 上述变动量分布计算单元， 针对相邻的 心缩间期彼此的上述区域数据，计算出差分量， 从上述差分量为规定值以上的区域中，确定对象区域，将在上述差分量为规定值以上的区域中位于上述对象区域周边的区域设为周边区域，基于上述对象区域的上述差分量与上述周边区域的上述差分量的差异、以及上述对象区域与上述周边区域的区域间距离，对上述对象区域的上述差分量赋予权重，并设为上述变动量。
4.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其中， 上述X射线CT装置还具备:最佳心缩间期决定单元，至少采用上述协调度，从多个心缩间期中决定最佳心缩间期。
5.根据权利要求2所述的X射线CT装置，其中， 上述协调度计算单元按照最初被分类的上述划区彼此的关联程度，对最初被分类的上述划区进行整理。
6.根据权利要求2所述的X射线CT装置，其中， 上述协调度计算单元按照最初被分类的上述划区彼此的关联程度，使上述显示部显示上述划区。
7.根据权利要求6所述的X射线CT装置，其中， 上述协调度计算单元以相同的图案使上述显示部显示关联程度比其他划区的关联程度高的划区彼此。
8.根据权利要求6所述的X射线CT装置，其中， 上述协调度计算单元将关联程度比其他划区的关联程度高的划区彼此进行连接并显示于上述显示部。
9.根据权利要求6所述的X射线CT装置，其中，上述协调度计算单元以与上述关联程度相对应的树结构使上述显示部显示上述划区。
10.一种最佳心缩间期决定方法，该最佳心缩间期决定方法是由X射线CT装置进行的，该X射线CT装置具备:X射线照射部，从被检者的周围照射X射线；X射线检测部，检测透过了上述被检者的X射线信息；心电图信息取得部，取得上述被检者的心电图信息；图像制作部，根据上述X射线信息以及上述心电图信息，制作上述被检者的图像；和显示部，显示上述图像，所述最佳心缩间期决定方法包括以下步骤: 根据上述X射线信息以及上述心电图信息，制作心缩间期不同的多个断层数据； 按每个上述断层数据提取规定区域，并生成区域数据； 计算出与上述区域数据相关的心缩间期之间的变动量，并计算出上述断层数据内的变动量分布；和 基于上述变动量分布，计算出 协调度，该协调度是上述被检者的对象部位的各处的律动是否互相协调的指标。
【文档编号】A61B6/03GK103596503SQ201280027800
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年6月19日 优先权日:2011年6月20日
【发明者】小原亮太 申请人:株式会社日立医疗器械