JP6777407B2 - ヘリカルｃｔ装置、医用画像処理方法、及び医用画像処理プログラム - Google Patents

Description

本開示は、ヘリカルＣＴ装置に関する。

従来、多列のＸ線検出器を有し、コーンビームとして照射されるＸ線によって、多列のＸ線検出器が１回転する度に複数枚のスライス画像を生成するマルチスライスＣＴ装置が知られている（特許文献１参照）。

また、従来のＣＴ装置は、被検体の時系列上の４Ｄデータ（ｘ，ｙ，ｚ座標データ及び時間データ）を取得する場合、４Ｄデータを撮像するためのルーチン（４Ｄ撮像用ルーチン）を実施する。４Ｄ撮像用ルーチンでは、従来のＣＴ装置は、被検体の体軸方向において同じ位置で撮像された３Ｄデータ（ｘ，ｙ，ｚ座標データ）を複数回取得することで、被検体の４Ｄデータを取得する。

米国特許第６９１７６６３号明細書

特許文献１のマルチスライスＣＴ装置では、被検体がＸ線検出器の幅よりも体軸方向に長い場合、４Ｄデータを得るためにＸ線検出器の位置を何度も移動及び停止させる必要があり、広範囲の４Ｄデータの取得が困難である。

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、広範囲の４Ｄデータを容易に取得できるヘリカルＣＴ装置、医用画像処理方法、及び医用画像処理プログラムを提供する。

本開示のヘリカルＣＴ装置は、複数列のディテクタを有し、ヘリカルスキャンを行うヘリカルＣＴ装置であって、第１の時刻に、体軸方向の第１の位置において被検体の一部をスキャンし、第１のスキャン情報を取得する第１のディテクタと、第２の時刻に、前記体軸方向の前記第１の位置において前記被検体の一部をスキャンし、第２のスキャン情報を取得する第２のディテクタと、前記第１のスキャン情報と前記第２のスキャン情報とを基に、前記体軸方向の前記第１の位置における時系列情報を取得するプロセッサと、を備える。

本開示の医用画像処理方法は、ヘリカルスキャンを行うヘリカルＣＴ装置における医用画像処理方法であって、第１の時刻に、体軸方向の第１の位置において被検体の一部をスキャンし、第１のスキャン情報を取得し、第２の時刻に、前記体軸方向の前記第１の位置において前記被検体の一部をスキャンし、第２のスキャン情報を取得し、前記第１のスキャン情報と前記第２のスキャン情報とを基に、前記体軸方向の前記第１の位置における時系列情報を取得する。

本開示の医用画像処理プログラムは、上記医用画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

本開示によれば、被検体全体の４Ｄデータを容易に取得でき、診断に資する。

第１の実施形態におけるＣＴ装置の概略構成例を示すブロック図 ＣＴ装置で被検体を撮像する動作例を説明する図 ＣＴ画像の作成方法の一例を説明するための概略図 シノグラムを生成する過程の一例を示す説明図 シノグラムから元画像を再構成する過程の一例を示す説明図 Ｘ線検出器によるＸ線の検出動作の第１例を説明する模式図 Ｘ線検出器によるＸ線の検出動作の第２例を説明する模式図 Ｘ線検出器によるＸ線の検出動作の第３例を説明する模式図 時系列情報の収集例を説明する模式図 機能画像と形態画像との合成例を示す模式図 形態画像の生成例を説明する模式図 体軸方向の同一位置において、複数のフェーズにおいてスライスデータを生成する手順の一例を示すフローチャート 複数のフェーズで得られるスライスデータを示す模式図

以下、本開示の実施形態について、図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態におけるＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置５の概略構成を示すブロック図である。ＣＴ装置５は、例えばマルチスライスヘリカルＣＴ装置である。

ＣＴ装置５は、Ｘ線断層撮像し、ベッドに載置された被検体を体軸方向（Ｚ方向）に動かしながら、多列のＸ線検出器をＸ線管と共に回転させるヘリカル回転を行う。Ｘ線検出器は、ヘリカル回転中、Ｘ線管から被検体に向けて照射されるＸ線を検出し、被検体を３６０°（又は１８０°＋ファン角（ｆａｎ ａｎｇｌｅ）若しくはコーン角（ｃｏｎｅ ａｎｇｌｅ））の範囲で様々な投影方向から撮像し、複数枚の投影画像（シノグラム：ｓｉｎｏｇｒａｍ）を同時に得る。

ＣＴ装置５は、ガントリ４０と、コンソール３０と、高電圧を発生する高電圧発生器４３を備える。

ガントリ４０は、Ｘ線を用いて被検体Ｍの関心領域（ＲＯＩ：Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）をスキャン（撮像）し、スキャン結果（撮像結果）を得る。スキャンは、Ｘ線照射及びＸ線検出により行われる。ガントリ４０は、Ｘ線管４１と、多列のＸ線検出器４２とを備える。多列は、複数列の一例である。

Ｘ線管４１は、Ｘ線を被検体Ｍに照射する。Ｘ線管４１には、高電圧発生器４３から管電流や管電圧など必要な電源電圧が供給される。Ｘ線管４１は、コリメータやスリットを取り付けることによって、ファンビーム形状やコーンビーム形状のＸ線束を被検体Ｍに照射する。本実施形態では、コーンビーム形状のＸ線束を照射する場合を示す。

Ｘ線検出器４２は、複数列のディテクタを有し、被検体Ｍを透過したＸ線を検出し、Ｘ線透過データを得て、シノグラムを生成する。Ｘ線検出器４２の幅（体軸方向の長さ）は、例えば、２５６列の場合に１６０ｍｍである。シノグラムは、スキャン結果の一例である。

コンソール３０は、ガントリ４０により得られたスキャンデータに対して、各種処理や表示を行う。コンソール３０は、ＵＩ（Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１０、コントローラ２０、ポート５０、イメージプロセッサ６０、及びディスプレイ７０を備える。

ＵＩ１０は、タッチパネル、ポインティングデバイス、キーボード、又はマイクロホンを含んでもよい。ＵＩ１０は、ＣＴ装置５のユーザから、任意の入力操作を受け付ける。ユーザは、医師、放射線技師、又はその他医療従事者（Ｐａｒａｍｅｄｉｃ Ｓｔａｆｆ）を含んでもよい。

コントローラ２０は、ＣＴ装置全体を制御し、例えば、専用のハードウェア、又はパソコンなどに装置制御計算法などを搭載することで構成される。コントローラ２０に接続されたＵＩ１０をユーザが操作することで、ガントリ４０によるスキャン結果を収集・表示可能である。コントローラ２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含んでもよい。

ポート５０は、各種情報や各種データをコンソール３０の外部から取得する。ポート５０は、有線又は無線の通信回線を介して通信するための通信ポート、外部装置（例えばガントリ４０）が接続される外部装置接続ポートを含んでもよい。ポート５０は、ガントリ４０で取得されたスキャンデータを収集する。

イメージプロセッサ６０は、ポート５０からのスキャンデータに対して、各種画像処理を行う。イメージプロセッサ６０は、スキャンデータに基づいて、被検体Ｍの関心領域の断層画像（スライスデータ）を生成する。関心領域は、病変や組織（例えば、血管、臓器）の領域を含んでもよい。イメージプロセッサ６０は、ＣＰＵ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、又はＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含んでもよい。

ディスプレイ７０は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を含んでもよく、各種画像や各種情報を表示する。ディスプレイ７０は、イメージプロセッサ６０で生成された断層画像を表示する。

例えば、コントローラ２０は、Ｘ線管４１と高電圧発生器４３とを制御してＸ線を発生させる。被検体Ｍを透過したＸ線が、Ｘ線検出器４２で電気信号に変換される。変換された電気信号が、ＡＤ変換器（不図示）によりＡＤ変換され、Ｘ線透過データ（スキャンデータ）が得られる。イメージプロセッサ６０が、Ｘ線透過データに対して画像処理（例えば感度補正、歪補正）する。ディスプレイ７０が、画像処理されたデータを表示する。

メモリ８０は、各種ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）の一次記憶装置を含む。メモリ８０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）の二次記憶装置を含んでもよい。

メモリ８０は、各種情報、各種画像、プログラムを記憶する。メモリ８０は、イメージプロセッサ６０により生成された画像、コントローラ２０により設定された設定情報、を含んでもよい。ここでの画像には、例えば、後述するスライスデータ（スライス画像）、ボリュームデータ、形態画像（ａｎａｔｏｍｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｍａｇｅ）、機能画像（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｉｍａｇｅ）、シノグラム等が含まれる。

図２は、ＣＴ装置５で被検体Ｍを撮像する動作を説明する模式図である。ＣＴ装置５では、体軸方向に配設された多列のＸ線検出器４２は、Ｘ線管４１とともに、人体の対象部位（被検体）を３６０°の任意の投影方向から撮像するために回転する。

Ｘ線検出器４２は被検体Ｍを透過したＸ線を検出するので、Ｘ線検出器４２及びＸ線管４１の回転、３６０°回転でなく１８０°（＋ファン角若しくはコーン角）の回転でもよい。本実施形態では、画像再構成に必要な分のシノグラムを取得するのに必要な回転を、１回転と数えることにする。Ｘ線検出器４２は、Ｘ線管４１からコーンビーム状に照射されるＸ線を検出してＸ線透過データを得て、１回転する度にシノグラムを生成する。シノグラムは、Ｘ線検出器４２におけるディテクタ毎に生成され、ディテクタ数と同数生成される。

イメージプロセッサ６０は、Ｘ線検出器４２からシノグラムを取得する。イメージプロセッサ６０は、シノグラムに基づいて、元の被検体Ｍの断面（元画像）を生成する画像再構成（Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｉｏｎ）を行い、スライスデータを生成する（参考特許文献１，２参照）。
（参考特許文献１：日本国特許第４０８３７１９号公報）
（参考特許文献２：米国特許第７５７４０２７号明細書）

画像再構成は、逆投影（Ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）とも称される。画像再構成の手法には、フィルタ補正逆投影ＦＢＰ(Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ)や逐次再構成（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）が含まれる。

また、イメージプロセッサ６０は、ディテクタ毎に得られるスライスデータを積層してボリュームデータを生成してもよい。スライスデータは、断層画像に相当する。スライスデータ及びボリュームデータは、ＣＴ画像として扱われる。

図３はＣＴ画像の作成方法を説明するための概略図である。図４は、被検体Ｍからシノグラムを生成する過程を示す説明図である。図５はシノグラムから元画像を再構成する過程を示す説明図である。ＣＴ画像の作成方法は、例えば参考特許文献１にその詳細が記載されており、ここでは簡単に説明する。

Ｘ線検出器４２によるＸ線透過データは、１つの投影角度からの１次元の投影データである。図３では、１次元の投影データは、Ｐθ１（ｔ）、Ｐθ２（ｔ）、・・・で表される。Ｘ線検出器４２は、図３に示すように、被検体Ｍの周りの複数の投影角度によるＸ線透過データを取得することで、１回転分の１次元の投影データを取得し、これらの１次元データを合成して２次元の投影データを生成する。

Ｘ線検出器４２は、図４に示すように、２次元の投影データを、直交座標（ｘ，ｙ）から回転座標（r，θ）に投影（写像）し、シノグラムを生成する。この投影はラドン変換により行われ、シノグラムがコンソール３０に入力される。図４では、ｆ（ｘ，ｙ）は直交座標（ｘ，ｙ）における画素値（ピクセル値）を表し、ｐ（ｒ，θ）は回転座標（r，θ）における画素値を表す。

イメージプロセッサ６０は、ガントリ４０からのシノグラムを取得し、数値誤差分により画像がぼやける（不鮮明となる）ことを抑制するためのフィルタ処理を行う。フィルタ処理後、イメージプロセッサ６０は、シノグラムに対して画像再構成し、元画像を得る。画像再構成では、図５に示すように、イメージプロセッサ６０は、シノグラムの１ライン毎に投影角度に応じて再構成画像（スライスデータ）に投影し、加算していく。イメージプロセッサ６０は、画像再構成により、体軸方向における所定の位置でのスライスデータ（元画像）を生成する。

図６はＸ線検出器４２によるＸ線の検出動作の第１例を説明する模式図である。図６では、Ｘ線検出器４２は、体軸方向に沿って、２グループに分割されている。図６では、グループ毎に４列のディテクタを有するが、グループ毎に１列でもよいし、他の複数列を有してもよい。Ｘ線管４１は、被検体Ｍに向けてコーンビーム状にＸ線４１ｒを照射する。

ＣＴ装置５がヘリカル回転する場合、１回転目の照射と２回転目の照射とで、体軸方向の同一位置で重複してＸ線が検出される箇所がある。体軸方向の位置は、Ｚ方向の位置であり、Ｚ座標で表される。図６では、Ｘ線検出器４２は、範囲ｅにおいて、１回転目と２回転目とで重複してＸ線を検出する。Ｘ線検出器４２は、範囲ｆにおいて、２回転目と３回転目とで重複してＸ線を検出する。更に、Ｘ線検出器４２は、範囲ｅと範囲ｆとが重なる部分において、１回転目と２回転目と３回転目とで重複してＸ線を検出する。

よって、図６では、範囲ｅ、ｆに含まれる位置では、複数枚のシノグラムが得られる。ＣＴ装置５は、この複数枚のシノグラムを時間差で得て、複数の時刻（フェーズ）におけるスライスデータを生成する。尚、各フェーズでの同一位置は、同一の投影角度でスキャンする必要は無い。

図７はＸ線検出器４２によるＸ線の検出動作の第２例を説明する模式図である。図７では、Ｘ線検出器４２は、２５６列で構成され、６４列毎にＺ方向に４つのグループに分割されてもよい。また、Ｘ線検出器４２は、体軸方向の位置をヘリカル１回転（１回転のヘリカルスキャン）毎に、１グループ分つまり６４列分移動してＸ線を検出する。尚、図７では、１グループ６４列が２つのブロックで示されている。

つまり、図７では、体軸方向の同一位置において、４回転分のＸ線が検出される。従って、Ｘ線検出器４２は、体軸方向の各位置で時系列の異なる４枚のシノグラムを生成する。また、イメージプロセッサ６０は、この４枚のシノグラムに基づいて、４フェーズのスライスデータＳＧを生成する。このような複数フェーズに渡るシノグラムや逆投影した結果のスライスを時系列情報と呼ぶ。

尚、Ｘ線検出器４２の列数は、２５６列に限らず、１２８列、５１２列等、任意の列数でもよい。また、グループの分割数は、４分割に限らず、２分割、８分割等、任意の分割数でもよい。また、ヘリカル１回転毎に６４列分の移動でなく、単に重複部分があればよい。

図８はＸ線検出器４２によるＸ線の検出動作の第３例を説明する模式図である。図８においても、Ｘ線検出器４２は、２５６列で構成され、６４列ごとにＺ方向に４分割されている。また、図７では、Ｘ線検出器４２は、ヘリカル１回転毎にＺ方向に６４列移動することを例示したが、正確に６４列分移動するのではなく、６４列以上６５列未満、等の移動となってもよい。

ここで、後述するディテクタ幅とは、Ｘ線検出器４２における１つのディテクタのＺ方向の長さである。スライス間隔とは、隣り合うスライスデータが得られたＺ方向での位置の差である。スライス厚とは、１つのスライスデータで示されるＺ方向の断層の厚さである。スライス厚とスライス間隔とは、補間やディテクタの精度などの都合により一致しない場合がある。

スライス間隔がディテクタ幅の整数倍と不一致であっても、体軸方向の同一位置を含むように、異なるディテクタが異なる時刻に走査（スキャン）してもよい。イメージプロセッサ６０は、異なるディテクタによる複数のスキャン結果に基づいて、時系列情報を取得する。

尚、時系列情報とは、体軸方向の同一位置における複数フェーズでの複数のスライスデータや、複数のスライスデータの元となるシノグラムなどを示す情報である。時系列情報を解析することによって、組織の経時的変化がわかる。

図８では、１つのグループが２つのブロックで示されている。１回転目におけるＸ線検出器４２の３ブロック目（６５列目〜９５列目）の中間位置で、２回転目のＸ線検出器４２によるＸ線の検出が開始される（矢印ｉ参照）。この場合、イメージプロセッサ６０は、１回転目におけるＸ線検出器４２の３ブロック目の中間値を、１回転目における２ブロック目（３３列目〜６４列目）のＸ線検出値と１回転目における３ブロック目のＸ線検出値とで補間し、補間値を生成する（コーンビーム補間）。ここでの補間値の取得方法は、公知の方法が用いられ、例えば参考非特許文献１に示されている。
（参考非特許文献１：Ｆｌｏｈｒ ＴＧ, Ｓｃｈａｌｌｅｒ Ｓ, Ｓｔｉｅｒｓｔｏｒｆｅｒ Ｋ, Ｂｒｕｄｅｒ Ｈ, Ｏｈｎｅｓｏｒｇｅ ＢＭ, Ｓｃｈｏｅｐｆ ＵＪ： “Ｍｕｌｔｉｄｅｔｅｃｔｏｒ ｒｏｗ ＣＴ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｉｍａｇｅ・ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ” Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ Ｖｏｌｕｍｅ ２３５，Ｉｓｓｕｅ ３, ｐ．７５６−ｐ．７７３， ２００５）

イメージプロセッサ６０は、２回転目のＸ線検出器４２による１ブロック目のＸ線検出値と、生成された１回転目におけるＸ線検出器４２の３ブロック目の補間値と、に基づいて、時系列情報を得る。

イメージプロセッサ６０は、その他のブロック（例えば４ブロック目〜８ブロック目）についても、補間値を用いて時系列情報を得る。

また、イメージプロセッサ６０は、１つのスキャン結果を、異なる時刻に対応する複数のシノグラムに重複して含ませてもよい。イメージプロセッサ６０は、第一のシノグラムを０°〜１８０°＋ファン角の走査により取得し、第二のシノグラムを９０°〜２７０°＋ファン角の走査により取得することにより、ディテクタが９０°回転するのに要した時間に相当する時系列情報を取得できる。

図９は、時系列情報の収集を説明する模式図である。図９では、縦方向の下向きが体軸方向（Ｚ方向）を表し、横方向の右向きがスキャンが実施されたスキャン時刻を表す。

Ｘ線検出器４２は、スキャン時刻ｔ０〜ｔ１，ｔ１〜ｔ２，ｔ２〜ｔ３，ｔ３〜ｔ４，ｔ４〜ｔ５，ｔ５〜ｔ６，ｔ６〜ｔ７において、それぞれヘリカル１回転分のシノグラムをディテクタ数の分だけ取得する。

イメージプロセッサ６０は、複数のシノグラムを基に、体軸方向の同一位置における時系列情報ｄＩを生成してもよい。イメージプロセッサ６０は、複数のシノグラムに基づく複数のスライスデータを生成し、複数のスライスデータを基に時系列情報ｄＩを生成してもよい。イメージプロセッサ６０は、複数のスライスデータに基づく複数のボリュームデータを生成し、複数のボリュームデータを基に時系列情報ｄＩを生成してもよい。

時系列情報ｄＩでは、体軸方向の位置毎に、スキャンされた時刻の範囲が異なる。例えば、イメージプロセッサ６０は、スキャン時刻ｔ２〜ｔ６にかけて取得された投影データに基づいて、時系列情報ｄＩ３を生成する。時系列情報ｄＩは、機能情報により示されてもよい。

ＣＴ装置５は、時系列情報ｄＩを用いることで、血流等の流量や流速、組織の移動などの機能情報を高精度に導出できる。

次に、機能情報及び形態情報について説明する。

機能情報は、時系列情報から算出される組織の活動状態を示す情報である。機能情報は、複数フェーズでの複数のスライスデータやシノグラム等のデータの差分や動きなどの変化に基づく。

イメージプロセッサ６０は、同一座標における画素値の変化により、造影剤や組織の濃度変化を取得できる。また、イメージプロセッサ６０は、同一画素値の組織の空間移動の移動量や速度、加速度を取得できる。イメージプロセッサ６０は、これら（つまり同一画素値の組織の空間移動の移動量、速度、加速度）により、例えばレジストレーション処理とともに、組織の同一箇所の濃度変化と、組織の移動と、を同時に取得する。これにより、イメージプロセッサ６０は、濃度が変わりつつ移動する対象も、機能情報として取得できる。濃度変化は、造影剤が通過する血管や、肺の収縮に伴う濃度変化を含んでもよい。イメージプロセッサ６０は、濃度変化を（例えば移動を補正してからの）差分情報として取得し、差分情報を機能情報に変換してもよい。この機能情報は、造影剤が通過する血管における血流速、肺の収縮から算出される肺換気率を含んでもよい。機能情報は、ディスプレイ７０により、機能画像ＦＧ（図１０参照）として表示されてもよい。

イメージプロセッサ６０は、この濃淡値の変化（濃淡変化）を基に、血流速度の変化を算出してもよい。イメージプロセッサ６０は、組織の移動速度や加速度を基に、血管の壁圧や壁運動の状態を算出してもよい。

また、ディスプレイ７０は、コントローラ２０の制御により、機能画像ＦＧとして、経時的な変化を示す動画として表示してもよいし、静止画として表示してもよい。

ディスプレイ７０は、コントローラ２０の制御により、機能画像ＦＧを表示する際、スキャン時刻（例えばｔ２〜ｔ６）を併せて表示してもよい。これにより、ユーザは、どのタイミングにおける時系列情報ｄＩを示すのかを視認できる。スキャン時刻は、任意の基準時刻を基に示されてもよい。任意の基準時刻は、被検体Ｍへの造影剤の注入の開始時刻であってもよい。

また、形態情報は、複数フェーズにおける体軸方向の同一位置でのスライスデータ間の同一部分を示す。同一部分とは、これらのスライスデータ間の画素値の差が所定値未満である部分である。形態情報は、形態画像ＥＧ（図１０参照）として表示されてもよい。つまり、形態画像は、通常の組織形状を表現する画像である。

次に、複数のフェーズ間のレジストレーション（位置合わせ）について説明する。

イメージプロセッサ６０は、複数フェーズにおける複数のシノグラム又はスライスデータに対して、レジストレーションしてもよい。レジストレーションにより、ＣＴ装置５は、被検体Ｍの移動によるシノグラム又はスライスデータのずれを抑制できる。

イメージプロセッサ６０は、複数フェーズ間でのシノグラム又はスライスデータに対してレジストレーションしてから、時系列情報ｄＩを取得してもよい。

イメージプロセッサ６０は、各フェーズのレジストレーション後のシノグラム又はスライスデータを基に、シノグラム内又はスライスデータ内の点の移動量を算出してもよい。これにより、ＣＴ装置５は、血流等の移動量や移動量に基づく移動速度の算出精度を向上できる。

イメージプロセッサ６０は、シノグラム又はスライスデータの代わりに、ボリュームデータの状態で３Ｄレジストレーションしてもよい。

レジストレーションは、公知の方法により実施され、例えば参考特許文献３〜５の方法が用いられる。
（参考特許文献３：米国特許第８３１１３００号明細書）
（参考特許文献４：米国特許出願公開２０１１／００７５８９６号明細書）
（参考特許文献５：米国特許出願公開２０１１／００７５８８８号明細書）

イメージプロセッサ６０は、レジスレーション後に４フェーズのスライスデータを合成し、モーションアーチファクト（臓器辺縁のブレやボケによる画質劣化）を抑えた形態画像を生成してもよい（参考特許文献６参照）。合成では、例えばピクセル値やボクセル値の平均値が利用される。
（参考特許文献６：米国特許出願公開第２００８／００３１４０５号明細書）

図１０は機能画像ＦＧと形態画像ＥＧとの合成例を示す模式図である。図１０では、イメージプロセッサ６０は、４つのスライスデータＳＧを時系列情報とし、機能画像ＦＧを生成する。また、イメージプロセッサ６０は、４つのスライスデータＳＧをレジストレーションし、画質を改善した形態画像ＥＧを生成する。そして、イメージプロセッサ６０は、一例として、形態画像ＥＧを濃淡、機能画像ＦＧを色彩として合成している。

イメージプロセッサ６０は、被検体Ｍの撮像範囲全体に対し、１つの形態画像ＥＧをスライスデータとして生成する。形態画像ＥＧの各画素値は、複数のフェーズでの体軸方向の同一位置における画素値の平均値であってもよい。

イメージプロセッサ６０は、複数のフェーズのスライスデータが取得される範囲で、様々な機能画像ＦＧをスライスデータとして生成する。機能画像ＦＧは、被検体Ｍにおける組織や血流の濃度変化、移動量、移動速度等を表してもよい。

イメージプロセッサ６０は、機能画像ＦＧと形態画像ＥＧとの合成について、機能情報の示す値が所定値以上である箇所に対し、色塗り等の描画処理（カラールックアップ）を施して、合成画像を生成してもよい。

これにより、ＣＴ装置５は、他フェーズでのスライスデータから変化した部位の識別を容易化できる。図１０では、複数フェーズのスライスデータ間での濃度変化が所定値以上である箇所を、赤色（図中ではドット表示）で表現している。

また、イメージプロセッサ６０は、機能画像ＦＧと形態画像ＥＧとを重ねて、合成画像ＭＧを生成してもよい。また、イメージプロセッサ６０は、機能画像ＦＧと形態画像ＥＧを積層させることによって、機能を示すボリュームデータと、形態を示すボリュームデータを作成してもよい。

イメージプロセッサ６０は、３Ｄレイキャスト法により形態画像ＥＧと機能画像ＦＧとの両方を可視化する場合、形態画像ＥＧのボクセル値を用いてシェーディングし、機能画像ＦＧのボクセル値を用いてカラールックアップしてもよい。

イメージプロセッサ６０は、ＭＩＰ法により形態画像ＥＧと機能画像ＦＧとの両方を可視化する場合、形態画像ＥＧのボクセル値を用いてＭＩＰ画像を作成し、ＭＩＰ画像を作成するのに用いたボクセルの座標に対応する機能画像ＦＧのボクセル値を用いてカラールックアップをして、ＭＩＰ画像に着色してもよい。

また、イメージプロセッサ６０は、機能ボリュームデータ及び形態ボリュームデータを合成して、合成ボリュームデータを生成してもよい。

図１１は、ボリュームデータとしての形態画像の生成を説明する模式図である。図１１では、ＣＴ装置５が、被検体Ｍの撮像範囲（Ｘ線検出範囲）全体に対し、レジストレーションし、１つの形態画像を生成することを想定する。撮像範囲全体は、大動脈や下肢を含んでもよい。

図１１では、図９と同様、図中、縦方向の下向きが体軸方向（Ｚ方向）を表し、横方向の右向きがスキャン時刻を表す。Ｘ線検出器４２は、スキャン時刻ｔ０〜ｔ１，ｔ１〜ｔ２，ｔ２〜ｔ３，ｔ３〜ｔ４，ｔ４〜ｔ５，ｔ５〜ｔ６，ｔ６〜ｔ７において、それぞれヘリカル１回転分のシノグラムを取得する。

第１ステップでは、イメージプロセッサ６０が、各フェーズでのスキャン結果に基づくスライスデータのうち、Ｚ方向の位置が重複するスライスデータ同士で、レジストレーションする。

第２ステップでは、イメージプロセッサ６０が、レジストレーションされたスライスデータ同士を合成する。イメージプロセッサ６０は、各スライスデータのボクセル値の平均値により合成すれば、形態画像の画質（Ｓ／Ｎ比）を向上できる。また、イメージプロセッサ６０は、各スライスデータのボクセル値の最大値で合成すれば、形態画像の造影を強調できる。図１１では、ドット表示は、レジストレーション後のスキャン結果を表す。

第３ステップでは、イメージプロセッサ６０が、スライスデータをＺ方向に沿って積層することで、１つの形態画像（例えばスキャン時刻ｔ１〜ｔ５の画像）のボリュームデータを生成する。

図１２は、体軸方向の同一位置において、複数のフェーズにおいてスライスデータを生成する手順を示すフローチャートである。図１３は、複数のフェーズで得られるスライスデータを示す模式図である。図１３では、縦方向が時間（フェーズ）を示し、横方向が体軸方向（Ｚ方向）を示す。

まず、コントローラ２０は、ｎ×ｍ個のＸ線検出器４２の各ディテクタをＤ（ｉ，ｊ）とする（Ｓ１）。変数ｉはＸ線検出器４２におけるディテクタの列番号を表し、変数ｊは分割番号を表す。ｉ＜ｎ，ｊ＜ｍであり、ｉ，ｊの初期値は「０」である。ｎは分割されたブロック内のディテクタの列数を表し、ｍは分割数を表す。図１３では、ｎ＝２、ｍ＝４である。

イメージプロセッサ６０は、コントローラ２０の制御により、１回転のヘリカルスキャン毎に、スライスデータＳ（ｉ，ｊ，ｑ）を生成する（Ｓ２）。変数ｑは、ヘリカル回転数を示し、フェーズに相当し、初期値は０である。これにより、ｑ回転目のｎ×ｍ枚のスライスデータが得られる。

コントローラ２０は、１回転のヘリカルスキャン毎にｎ×ディテクタ幅分、ベッドを進める（Ｓ３）。これにより、被検体ＭにおけるＸ線の照射及び検出位置が移動する。図１３では、ディテクタ幅が１ｍｍであるので、１ブロック分（２ｍｍ分）、ベッドがＺ方向に沿って移動する。

イメージプロセッサ６０は、コントローラ２０の制御により、スライスデータＳ（０，ｍ−１，０），Ｓ（０，ｍ−２，１），・・・，Ｓ（０，０，ｍ−１）の経時的変化を示す時系列情報を生成する（Ｓ４）。スライスデータＳ（０，３，０），Ｓ（０，２，１），・・・，Ｓ（０，０，３）は、Ｚ方向の同一位置（図１３に示すラインＬ１参照）におけるスライスデータとなる。

同様に、イメージプロセッサ６０は、コントローラ２０の制御により、続くスライスデータＳ（１，ｍ−１，０），Ｓ（１，ｍ−２，１），・・・，Ｓ（１，０，ｍ−１）の経時的変化を示す時系列情報を生成する（Ｓ４）。スライスデータＳ（１，３，０），Ｓ（１，２，１），・・・，Ｓ（１，０，３）は、Ｚ方向の同一位置（図１３に示すラインＬ２参照）におけるスライスデータとなる。

尚、ｎ＝３以上の場合、Ｓ４、Ｓ５と同様の処理により、イメージプロセッサ６０は、コントローラ２０の制御により、スライスデータＳ（ｎ−１，ｍ−１，０），（ｎ−１，ｍ−２，１），・・・，（ｎ−１，０，ｍ−１）、の経時的変化を示す時系列情報を生成する。

このように、ＣＴ装置５は、ｎ×ｍ列のＸ線検出器４２を用いて、Ｚ方向の各位置での時系列情報を取得し、本処理を終了する。

（ＣＴ装置の応用例）
ＣＴ装置５の臨床応用例として、以下の（ａ）〜（ｃ）が挙げられ、以下のような効果が期待される。ＣＴ装置５によれば、血流等の体液の流れを容易に取得可能である。

（ａ）ＣＴ装置５は、大動脈解離における偽腔評価に使用されてもよい。大動脈解離では、解離によって生じる偽腔と本来の血管である真腔とにおいて、血流に差違が生じる。血流を観察するために、被検体Ｍに造影剤が注入される。ＣＴ装置５は、スキャン結果の検出値（造影濃度に相当）の動きに基づいて血流を判定する。血流を観察するための造影のタイミング（造影剤を注入するタイミング）は厳密であり、適切なタイミングで造影することが困難である。ＣＴ装置５によれば、スキャン結果に基づいて時系列情報（例えば機能画像）を表示することで、ユーザは、造影のタイミングを容易に認識できるので、適切なタイミングで造影でき、血流を視認し易くなる。

（ｂ）ＣＴ装置５は、肝臓の血管構造の解析に使用されてもよい。肝臓には、門脈、動脈、静脈の３つの血管があり、門脈、動脈、静脈、胆管について血管構造が評価されることがある。門脈に造影剤が注入されると、造影剤が門脈から静脈に流出するので、門脈の血管構造評価が困難である。これに対し、ＣＴ装置５は、スキャン結果に基づいて時系列情報（例えば機能画像）を表示することで、肝臓に関する評価を容易化できる。

（ｃ）ＣＴ装置５は、静脈の血流評価に使用されてもよい。静脈は、造影剤が注入された動脈から、造影剤が流入する。そのため、そのため、静脈の撮像タイミングを認識することは困難である。これに対し、ＣＴ装置５がスキャン結果に基づいて時系列情報（例えば機能画像）を表示することで、ユーザは、静脈の血流を容易に確認できる。ＣＴ装置５は、例えば、エコノミー症候群における血流の評価に有効である。

（効果等）
従来のヘリカルＣＴ装置では、ベッドに固定された体幹部を高速に移動させる場合、Ｘ線検出器が体軸方向において同一位置で被検体を撮像することで、シノグラムに重複が発生した場合、重複したシノグラムは画質の向上に用いられ、時系列に関する情報を得るという発想は無かった。

これに対し、ＣＴ装置５は、複数列のディテクタを有し、第１のディテクタ、第２のディテクタ、及びプロセッサを備える。第１のディテクタは、第１の時刻に、体軸方向の第１の位置において被検体Ｍの一部をスキャンし、第１のスキャン情報を取得する。第２のディテクタは、第２の時刻に、体軸方向の第１の位置において被検体Ｍの一部をスキャンし、第２のスキャン情報を取得する。プロセッサは、第１のスキャン情報と第２のスキャン情報とを基に、体軸方向の第１の位置における時系列情報ｄＩを取得する。

ＣＴ装置５は、ヘリカルＣＴ装置の一例である。第１のディテクタは、Ｘ線検出器４２に含まれるディテクタの１つでもよい。第２のディテクタは、Ｘ線検出器４２に含まれるディテクタの他の１つでもよい。プロセッサは、コントローラ２０又はイメージプロセッサ６０でもよい。スキャン情報は、例えばシノグラムである。

これにより、ＣＴ装置５は、体軸方向に被検体Ｍを動かしながら、被検体Ｍにおける体軸方向の同一位置を撮像できる。従って、ＣＴ装置５は、Ｘ線検出器４２の幅と比べて、大動脈や下肢を含む体幹部のように被検体が体軸方向に長い場合でも、４Ｄデータを取得できる。つまり、ＣＴ装置５は、同じ体軸方向の位置で、異なる時刻にスキャン結果を得ることで、時間方向に複数フェーズのスライスデータ又はボリュームデータを取得できる。

また、ＣＴ装置５では、複数フェーズにおいて体軸方向の同一位置のスキャンを含むようにスライス間隔を比較的短くしてルーチン検査用のスキャンを行うことで、従来の４Ｄ撮影用ルーチンが不要となり、被爆を低減でき、侵襲性を低減できる。つまり、ＣＴ装置５は、被検体の各部位で静止し、Ｘ線を照射して撮像する動作を繰り返す必要がなく、重複して撮像される被検体Ｍの部位の被爆を低減できる。この場合でも、ＣＴ装置５は、時系列情報を得ることができる。

また、ＣＴ装置５は、得られたシノグラムに基づいて画像再構成すれば、通常のルーチン検査用のスキャンの画像（通常のＣＴ画像）を生成でき、医療経済上、合理的且つ非侵襲的である。

また、プロセッサは、第１のスキャン情報及び第２のスキャン情報をレジストレーションし、レジストレーションされた第１のスキャン情報と第２のスキャン情報とを基に、時系列情報を取得してもよい。

これにより、被検体Ｍが撮像中に僅かに動いても、レジストレーションにより撮像画像の画質を向上できる。また、ＣＴ装置５は、レジストレーションすることで、正確なフェーズ間の流量を導出できる。

また、プロセッサは、時系列情報ｄＩを基に、第１の時刻及び第２の時刻での被検体Ｍにおける機能情報を生成してもよい。

これにより、ＣＴ装置５は、被検体Ｍの経時的変化を機能情報として表示できる。機能情報は、機能画像ＦＧでもよいし、画像以外の方法で機能が示されてもよい。

また、機能情報は、被検体Ｍにおける体液（例えば血液）の流速の情報を含んでもよい。

これにより、ＣＴ装置５は、ユーザへ流速の情報を提供し、流速の情報に基づく診断を支援できる。

また、プロセッサは、第１のスキャン情報と第２のスキャン情報とを基に、形態情報を生成してもよい。形態情報は、形態画像ＥＧであってもよい。

これにより、ＣＴ装置５は、通常の（注目すべき変化のない）組織形状を明瞭に表現できる。

また、プロセッサは、第１のスキャン情報及び第２のスキャン情報をレジストレーションし、レジストレーションされた第１のスキャン情報と第２のスキャン情報を基に、形態情報を生成してもよい。

これにより、ＣＴ装置５は、被検体Ｍが撮像中に少し動いても、レジストレーションにより形態画像の画質を向上できる。

また、プロセッサは、第１のスキャン情報及び第２のスキャン情報との合成に基づいて、形態情報を生成してもよい。

これにより、ＣＴ装置５は、レジスレーション後に複数枚のスライスデータを合成し、意図しないモーションアーチファクトによる影響を抑制できる。

また、プロセッサは、スキャン情報に基づいてスライスデータを生成してもよい。

これにより、ＣＴ装置５は、様々な機能情報や形態情報をスライスデータとして取得できる。従って、ユーザは、プロセッサの負荷を軽減しながら、所望の断面において各フェーズで、変化した部分及び変化していない部分を容易に確認できる。

また、プロセッサは、スライスデータを体軸方向に積層してボリュームデータを生成してもよい。

これにより、ＣＴ装置５は、様々な機能画像や形態画像をボリュームデータとして取得できる。従って、ユーザは、各フェーズで３次元空間上において変化した部分、変化していない部分を容易に確認できる。

（他の実施形態）
なお、本開示は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。

第１の実施形態では、Ｘ線検出器４２は、体軸方向の同一位置を走査する際、厳密に同一位置でなく、スライス厚程度にずれていてもよい。

第１の実施形態では、Ｘ線検出器４２における複数のディテクタをグループに分割することを例示したが、グループに分割されなくてもよい。ＣＴ装置５は、異なるディテクタが間を置いて体軸方向の概ね同一位置をスキャンし、複数のスキャン結果を基に複数のスライスデータ又はボリュームデータを生成し、複数のスライスデータ又はボリュームデータを基に時系列情報を生成してもよい。

第１の実施形態では、撮像されたスライスデータやボリュームデータは、ＣＴ装置５の通信ポートを介して、ＣＴ装置５から各種画像処理を行う医用画像処理装置へ送信されてもよい。また、スライスデータやボリュームデータがネットワーク上のサーバ等へ送信され、サーバ等に保管されてもよい。また、撮像されたスライスデータやボリュームデータは、ＣＴ装置５の外部装置接続ポートを介して、任意の記憶媒体に出力されてもよい。

第１の実施形態では、被検体として人体を例示したが、動物の体でもよい。

第１の実施形態では、各種画像処理がイメージプロセッサ６０により実施されることを例示したが、コントローラ２０により実施されてもよい。また、イメージプロセッサ６０及びコントローラ２０が１つ又は３つ以上のプロセッサにより構成されてもよい。

本開示は、第１の実施形態の医用画像撮像装置の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は各種記憶媒体を介して医用画像撮像装置に供給し、医用画像撮像装置内のコンピュータが読み出して実行するプログラムも適用範囲である。

本開示は、被検体の４Ｄデータを容易に取得でき、被検体への侵襲性を低減できるヘリカルＣＴ装置、医用画像処理方法、及び医用画像処理プログラム等に有用である。

５ ＣＴ装置
１０ ＵＩ
２０ コントローラ
３０ コンソール
４０ ガントリ
４１ Ｘ線管
４１ｒ Ｘ線
４２ Ｘ線検出器
４３ 高電圧発生器
５０ ポート
６０ イメージプロセッサ
７０ ディスプレイ
８０ メモリ
ｄＩ，ｄＩ３ 時系列情報
ｅ，ｆ 範囲
ＥＧ 形態画像
ＦＧ 機能画像
Ｌ１，Ｌ２ ライン
Ｍ 被検体
ＭＧ 合成画像
ＳＧ スライスデータ

Claims (12)

1. 複数列のディテクタを有し、ヘリカルスキャンを行うヘリカルＣＴ装置であって、
   第１の時刻に、体軸方向の第１の位置において被検体の一部をスキャンし、第１のスキャン情報を取得する第１のディテクタと、
   第２の時刻に、前記体軸方向の前記第１の位置において前記被検体の一部をスキャンし、第２のスキャン情報を取得する第２のディテクタと、
   前記第１のスキャン情報と前記第２のスキャン情報とを基に、前記体軸方向の前記第１の位置における時系列情報を取得するプロセッサと、
   を備えるヘリカルＣＴ装置。
2. 請求項１に記載のヘリカルＣＴ装置であって、更に、
   単一のＸ線検出器を備え、
   前記第１のディテクタと前記第２のディテクタは、前記体軸方向に平行に配置され、前記Ｘ線検出器に搭載された、
   ヘリカルＣＴ装置。
3. 請求項１または２に記載のヘリカルＣＴ装置であって、
   前記プロセッサは、
   前記第１のスキャン情報及び前記第２のスキャン情報をレジストレーションし、
   レジストレーションされた前記第１のスキャン情報と前記第２のスキャン情報とを基に、前記時系列情報を取得する、ヘリカルＣＴ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のヘリカルＣＴ装置であって、
   前記プロセッサは、前記時系列情報を基に、前記第１の時刻及び前記第２の時刻での前記被検体における機能情報を生成する、ヘリカルＣＴ装置。
5. 請求項４に記載のヘリカルＣＴ装置であって、
   前記機能情報は、前記被検体における体液の流速の情報を含む、ヘリカルＣＴ装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のヘリカルＣＴ装置であって、
   前記プロセッサは、前記第１のスキャン情報と前記第２のスキャン情報とを基に、形態情報を生成する、ヘリカルＣＴ装置。
7. 請求項６に記載のヘリカルＣＴ装置であって、
   前記プロセッサは、
   前記第１のスキャン情報及び前記第２のスキャン情報をレジストレーションし、
   レジストレーションされた前記第１のスキャン情報と前記第２のスキャン情報とを基に、前記形態情報を生成する、ヘリカルＣＴ装置。
8. 請求項６または７に記載のヘリカルＣＴ装置であって、
   前記プロセッサは、前記第１のスキャン情報及び前記第２のスキャン情報との合成に基づいて、前記形態情報を生成する、ヘリカルＣＴ装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のヘリカルＣＴ装置であって、
   前記プロセッサは、前記スキャン情報に基づいてスライスデータを生成する、ヘリカルＣＴ装置。
10. 請求項９に記載のヘリカルＣＴ装置であって、
    前記プロセッサは、前記スライスデータを前記体軸方向に積層してボリュームデータを生成する、ヘリカルＣＴ装置。
11. ヘリカルスキャンを行うヘリカルＣＴ装置における医用画像処理方法であって、
    第１の時刻に、体軸方向の第１の位置において被検体の一部をスキャンし、第１のスキャン情報を取得し、
    第２の時刻に、前記体軸方向の前記第１の位置において前記被検体の一部をスキャンし、第２のスキャン情報を取得し、
    前記第１のスキャン情報と前記第２のスキャン情報とを基に、前記体軸方向の前記第１の位置における時系列情報を取得する、医用画像処理方法。
12. 請求項１１に記載の医用画像処理方法をコンピュータに実行させるための医用画像処理プログラム。