JP7202595B2 - 血管画像処理システムおよび血管画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、血管画像処理システムおよび血管画像処理方法に関し、特には、血管の狭窄等の有無をより的確に把握可能とすることができる血管画像処理システムおよび血管画像処理方法に関する。

従来、心疾患の原因となる冠動脈の狭窄や虚血状態の有無を非侵襲または低侵襲に予防・診断するための技術が望まれている。冠動脈の狭窄は虚血性心疾患に至る重大な病変である。そして、この狭窄を診断する方法としては、例えば、カテーテルによる冠動脈造影検査（ＣＡＧ：Ｃｏｒｏｎａｒｙ Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）が知られている。この冠動脈造影検査は、カテーテルを通じた造影剤注入を伴うものであるが、Ｘ線透視下で冠動脈の状態を観察する透視撮影法であり、冠動脈の狭窄や閉塞の発見に役立つ。

冠動脈の器質的病変の診断指標としては、また、心筋血流予備量比（ＦＦＲ：Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ Ｆｌｏｗ Ｒｅｓｅｒｖｅ）という指標が知られている。ＦＦＲは、狭窄非存在下の最大冠血流に対する狭窄存在下の最大冠血流の比率として定義され、狭窄近位部冠内圧に対する狭窄遠位部冠内圧の比率に略一致する。ＦＦＲの測定は、カテーテル先端に設けられた圧力センサを利用するものであるので、やはり、心臓カテーテル検査が必要となる。心臓カテーテル検査で血管内圧などを計測し、そのデータに基いてＦＦＲを求める手法も従来公知である。

他方、例えば特許文献１には、静脈から造影剤を注入して冠動脈を造影撮像し、冠動脈のＣＴ値変化を示すカーブをグラフ上に表示するように構成されたシステムが開示されている。

特開２０１６－０１６０９６号

特許文献１では、基本的に、血管内のＣＴ値は血管末梢側にいくにつれて徐々に低下するものとなっている。このように、血管末梢側ほど低下していくＣＴ値データを解析する手法の場合、例えば血管抹消に比較的近い位置に狭窄が存在していたとしても、狭窄の存在に起因したＣＴ値の低下が顕著には表れ難く、狭窄の把握が比較的困難となる可能性も想定される。

これに対して、例えば、造影剤の注入条件を工夫することで血管内を比較的均一に造影することが、より的確に血管の狭窄評価を実施し得る点で好ましいと考えられる。本発明者らは、このような造影手法を基本的に前提としつつ、単に血管内のＣＴ値のデータをプロットするだけでなく、より多面的な撮像結果情報を提供することで、医師が血管の狭窄等の有無をより的確に把握可能となることに着眼した。

本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであって、その目的は、血管画像処理システムおよび血管画像処理方法に関し、血管の狭窄等の有無をより的確に把握可能とすることができる技術を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の一形態は下記の通りである：
画像処理ユニットを備える血管画像処理システムであって、
前記画像処理ユニットは、
ａ：造影撮像された血管の複数の位置の画素値のデータを識別する処理と、
ｂ：前記血管の複数の位置に関し、各位置における血管の断面積のデータと、各位置における画素値のデータとを用い、前記画素値を前記断面積で除した指標値を求める処理と、
ｃ：前記指標値をプロットして表示させる処理と、
を行うように構成されている、
血管画像処理システム。

（用語の説明）
「薬液」とは、例えば、造影剤、生理食塩水、またはそれらを混合したものをいう。
「造影剤」の具体例としては、ヨード濃度２４０ｍｇ／ｍｌの造影剤（例えば、３７℃において粘度３．３Ｐａ・ｓ、比重１．２６８～１．２９６）、ヨード濃度３００ｍｇ／ｍｌの造影剤（例えば、３７℃において粘度６．１ｍＰａ・ｓ、比重１．３３５～１．３７１）、ヨード濃度３５０ｍｇ／ｍｌの造影剤（例えば、３７℃において粘度１０．６ｍＰａ・ｓ、比重１．３９２～１．４３３）等がある。

本発明によれば、血管の狭窄等の有無をより的確に把握可能とすることができる血管画像処理システムおよび血管画像処理方法を提供することができる。

本発明の一形態に係る血管画像処理システムを含むシステム全体の構成を模式的に示す図である。 薬液注入装置の構成例を示す斜視図である。 大動脈および冠動脈を説明するための模式図である。 本発明の一形態の手順を示すフローチャートである。 冠動脈の血管状態解析用の注入条件の一例を示す図である。 冠動脈を画像処理により直線状にして表示したものであり、起始部からの距離とＣＴ値との関係を説明するための模式図である（狭窄なし）。 血管の起始部からの距離とＣＴ値等との関係を示すデータの一例である。 冠動脈を画像処理により直線状にして表示したものであり、起始部からの距離とＣＴ値との関係を説明するための模式図である（狭窄あり）。 近似直線ＬａおよびＬｂ等を簡略化して模式的に示したグラフであり、図９（ａ）が、狭窄等が存在しない正常状態で、図９（ｂ）が狭窄の存在する非正常状態である。 血管の長さ方向に沿って複数の区分に分けた態様の一例である。

図１は、本発明の一形態に係る血管画像処理システムを含むシステム全体の構成を模式的に示す図である。このシステムは、一例で、撮像装置３００、カルテ管理装置であるＨＩＳ３６０、撮像管理装置であるＲＩＳ３７０、データ保存装置であるＰＡＣＳ３８０、被検者に造影剤等を注入する薬液注入装置１００、血管画像処理システム４００、それらの各機器を接続するネットワーク３５０等を備えている。なお、血管画像処理システム４００以外の構成は従来公知のものを利用してもよい。上記機器のうちいずれかまたは複数が省略されたシステムとしてもよい。

ＨＩＳ（Ｈｏｓｐｉｔａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）３６０は、専用のコンピュータプログラムが実装されたコンピュータであり、カルテ管理システムを有する。カルテ管理システムで管理される電子カルテは、例えば、固有の識別情報であるカルテＩＤ、被検者ごとの被検者ＩＤ、被検者の氏名などの個人データ、被検者の疾病に関するカルテデータ、等のデータを含むものであってもよい。また、カルテデータには、治療全般に関連した個人条件データとして、被検者の体重、性別、年齢等が登録されていてもよい。

ＲＩＳ（Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）３７０は、被検者の透視画像データを撮像するための撮像オーダデータを固有の識別情報で管理する。この撮像オーダデータは、ＨＩＳから取得する電子カルテに基づいて作成されるものであってもよい。撮像オーダデータは、例えば、固有の識別情報である撮像作業ＩＤ、ＣＴ撮像やＭＲ撮像などの作業種別、前述の電子カルテの被検者ＩＤとカルテデータ、ＣＴスキャナの識別情報、撮像開始および終了の日時、身体区分または撮像部位、撮像作業に対応した造影剤などの薬液種別からなる適正種別、撮像作業に適合した薬液ＩＤからなる適正ＩＤ、等のデータを含むものであってもよい。

ＰＡＣＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ）３８０は、撮像装置から撮像オーダデータが付与された透視画像データを受信してそれを記憶装置内に保存する。

撮像装置３００は、一例でＸ線ＣＴ装置であり、被検者の透視画像を撮像する撮像部と、被検者を載せるベッドと、それらの動作を制御する制御部とを有するものであってもよい。撮像部は、ガントリ内に配置された、Ｘ線管やコリメータ等を有しＸ線を被検者に向けて照射するＸ線照射部と、被検者を透過したＸ線の検出するＸ線検出器を有する検出部とを有するものであってもよい。Ｘ線照射部および検出部が、それらの位置関係を保ったまま被検者の体軸の周りを回転しながらスキャンを行うように構成されている。

薬液注入装置１００について図２も参照して説明する。薬液注入装置１００は、一例で可動式スタンド１１１に保持された注入ヘッド１１０と、ケーブル１０２で注入ヘッド１１０に接続されたコンソール１５０とを備えている。この例では、注入ヘッド１１０には、２本のシリンジが並列に取外し自在に装着される。なお、注入ヘッド１１０とコンソール１５０とは無線方式で接続されていてもよい。

シリンジに充填される薬液としては、造影剤および生理食塩水などが挙げられる。例えば、一方のシリンジに造影剤が充填され、もう一方のシリンジに生理食塩水が充填されていてもよい。シリンジは、中空筒状のシリンダ部材と、そのシリンダ部材にスライド自在に挿入されたピストン部材とを有している。シリンダ部材は、その基端部にシリンダフランジが形成されるとともに先端部に導管部が形成されたものであってもよい。ピストン部材をシリンダ部材内に押し込むことにより、シリンジ内の薬液が導管部を介して外部に押し出される。なお、シリンジは予め薬液が充填されたプレフィルドタイプであってもよいし、空のシリンジに薬液を吸引して使用する吸引式のものであってもよい。

各シリンジの導管部には、延長チューブが連結される。延長チューブは、いわゆるＴ字管またはＹ字管であってもよく、例えば、一方のシリンジの導管部と分岐部とを繋ぐチューブと、他方のシリンジの導管部と分岐部とを繋ぐチューブと、分岐部と被検者とを繋ぐチューブとを有するものであってもよい。チューブの先端側（不図示）には例えば注入針が接続される。この注入針を被検者の血管に穿刺して、シリンジ内の薬液を押し出すことで血管内に薬液が注入される。なお、延長チューブとしては第１の薬液と第２の薬液との合流箇所にミキシングデバイス（一例で内部に旋回流を生じさせて薬液どうしを混和するもの）が配置されたものを使用してもよい。

注入ヘッドは、詳細な図示は省略するが、次のようなものであってもよい。すなわち、注入ヘッドは、一例として前後方向に長く延びるような筐体を有しており、この筐体の上面先端側には、それぞれシリンジが載せられる２つの凹部が形成されている。凹部はシリンジ保持部として機能する部分である。凹部に対しては、シリンジが直接装着されてもよいし、または、所定のシリンジアダプタを介して装着されてもよい。注入ヘッドは、また、シリンジのピストン部材を押し込む機能を少なくとも有するピストン駆動機構を有している。ピストン駆動機構は二系統設けられており、各機構は独立して動作する。ピストン駆動機構は、例えばシリンジ内への薬液吸引のために、ピストン部材を後退させる機能を有するものであってもよい。２つのピストン駆動機構は同時に駆動されてもよいし、別々のタイミングで駆動されてもよい。ピストン駆動機構は、詳細な図示は省略するが、駆動モータと、その駆動モータの回転出力を直線運動に変換する運動変換機構と、その運動変換機構に連結され、ピストン部材を前進および／または後退させるシリンジプレッサー（ラム部材）とを有するものであってもよい。このようなピストン駆動機構としては、薬液注入装置で一般に用いられる公知の機構を用いることができる。なお、モータ以外のアクチュエータを駆動源としてもよい。「ピストン駆動機構」に代えて、シリンジ以外の所定の薬液収容体（例えばボトル、バッグ等）から薬液を被検者に向けて送達する駆動機構が設けられていてもよい。駆動機構の一例としては、チューブを押圧して薬液を送出するローラポンプ等であってもよい。

シリンジにＩＣタグ（識別タグ）が付されている場合には、注入ヘッドは、同ＩＣタグの情報を読み取るおよび／または同ＩＣタグに情報を書き込むリーダ／ライタを有していてもよい。このリーダ／ライタは、シリンジが装着される凹部に設けられていてもよい。なお、リーダ／ライタは、ＩＣタグの情報を読み取る機能のみを有するものであってもよい。

コンソール１５０は、一例で検査室に隣接した操作室内に置かれて使用されるものであってもよい。コンソール１５０は、所定の画像を表示するディスプレイ１５１と、その筐体前面に設けられた操作パネル１５９と、筐体内に配置された制御回路などを有している。操作パネル１５９は、１つまたは複数の物理ボタンが配置された部分であり、操作者によって操作される。ディスプレイ１５１は、タッチパネル式表示デバイスであってもよいし、単なる表示デバイスであってもよい。コンソール１５０は、音および／または音声を出力するためのスピーカ等（不図示）を有していてもよい。

コンソール１５０の記憶部（不図示）には、注入プロトコルの作成や注入の実行などに関わる各種データが格納されていてもよい。例えば、グラフィカルユーザインターフェースのデータや、注入条件（注入パターン）等のデータである。

（血管画像表示システム）
血管画像処理システム４００は、入力デバイス４６１、画像処理ユニット４５０、インターフェース４６３、記憶部４６０等を一例として備えている。入力デバイス４６１としては、例えばキーボードやマウス等といった一般的なデバイスが挙げられる。必要に応じて、音声入力のためのマイクなどを利用してもよい。限定されるものではないが、血管画像処理システム４００は、ワークステーション、ラップトップコンピュータ、タブレット端末等で構成されてもよい。

インターフェース４６３は外部の種々の機器等との接続を行うためのものであり、図では１つのみ示されているが、当然ながら複数設けられていてもよい。接続の方式（通信の方式）は有線であっても無線であってもよい。図１の例では、インターフェース４６３にネットワーク経由で撮像装置３００等が接続されており、これにより、例えば撮像装置３００やＰＡＣＳ３８０等からのデータが血管画像処理システム４００に読み込まれる（または当該システム４００によって識別される）ようになっている。

記憶部４６０は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ：Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、および／またはメモリなどで構成されたものであってもよく、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）のプログラムや、本発明の一形態に係る血管画像処理プログラムが格納されていてもよい。

また、各種処理に用いるその他のコンピュータプログラムや、データテーブル、画像データ等が必要に応じて記憶部４６０に格納されていてもよい。コンピュータプログラムは、プロセッサのメモリにロードされることによって実行される。コンピュータプログラムは、任意のネットワークを介して必要時に外部機器からその全部または一部がダウンロードされるものであってもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよい。

血管画像処理システム４００は、ディスプレイ４３０に所定の情報を表示するように構成されている。ディスプレイ４３０としては、特に限定されるものではないが、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）ディスプレイや有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等を利用可能である。ディスプレイ４３０は、血管画像処理システム４００が１つの筐体として構成されている場合、その一部に一体的に設けられたものであってもよい。あるいは、本体部（不図示）とは別体に構成され、接続して使用されるものであってもよい。

（画像処理ユニットの構成）
画像処理ユニット４５０は、ＣＰＵおよびメモリ等を備えたプロセッサであり、本発明の一形態に係る血管画像処理方法を実施するために、一例で、撮像装置で撮像された撮像データを読み込む（識別する）機能、血管の形状や走行状態を認識する機能、血管を直線状に変形させて表示させる機能、血管断面積計算機能、ＣＴ値データの識別機能、回帰分析機能等を備えるものであってもよい。

［動作］
続いて、本実施形態の血管画像処理システムの動作および画像処理方法について、具体的な例を示しながら説明する。なお、以下では冠動脈を造影撮像してその結果を評価する例について説明する。

「冠動脈」は、図３に示すように、大動脈の根元付近より左右に分岐し心筋の表面に沿って延びる血管であり、心臓に酸素を豊富に含んだ血液を供給する。冠動脈には、左冠動脈（ＬＣＡ）と右冠動脈（ＲＣＡ）の２本の主要動脈があり、左冠動脈は、さらに左前下行枝（ＬＡＤ）と左回旋枝（ＬＣＸ）という２本に分かれている。これらの太い動脈は、木の枝のように枝分かれして段々と細い動脈となって心臓の外側を走行し、さらに細い血管となって内側に伸びていき、これにより心筋全体に血液を送る。これら冠動脈における疾病としては動脈硬化が挙げられる。すなわち、血管の内壁にコレステロールなどの脂肪が沈着することで、血管の内側に盛り上がり（プラーク等）が形成され、それが原因で血管が狭窄状態となる。正常な冠動脈の主要血管の太さ（内径）は、通常、約３～４ｍｍであるが、プラークが大きくなり血管内腔が狭くなると、心筋に十分な血液が送れなくなり、狭心症や心筋梗塞につながることとなる。

（ステップＳ１）
図４のフローチャートに示すように、ステップＳ１では、血管内に造影剤を注入して造影撮像を行う。限定されるものではないが、本実施形態では、一例として、次のような注入パターンで造影剤の注入が行われる。すなわち、冠動脈などの血管に対する造影剤の均一的な到達を実現するために、可変パターンと呼ばれる注入パターンを含んだ注入条件を用いる。図５は、薬液の注入速度（縦軸）と注入時間（横軸）との関係を示している。図５に示すように、この注入条件は３のフェーズを含んでいる。

（ｉ）第１フェーズ（時間ｔ０から時間ｔ１まで）
造影剤のみを注入する。注入速度は速度Ｖｃ_０から速度Ｖｃ_１まで線形または非線形に単調に減少する。速度Ｖｃ_０は、例えば、体重が約６０ｋｇの被検者で５．０±１．０ｍｌ／ｓｅｃであってもよい（造影剤ヨード量は一例で３７０ｍｇ／ｍｌ）。速度Ｖｃ_１は、例えば、４．０±０．５ｍｌ／ｓｅｃであってもよい。好ましい一例としては、速度Ｖｃ_０が５．１ｍｌ／ｓｅｃで速度Ｖｃ_１が４．０ｍｌ／ｓｅｃである。

「単調に減少する」とは、注入速度が直線的に増加／減少する態様に加え、曲線状もしくは階段状であるが実質的には直線的に増加／減少する態様をも含む。第１フェーズの時間は、注入すべき造影剤量等に依存するが、一例として、造影剤量を２０～３０ｍｌ程度として、その量を注入できる長さとしてもよい。なお、上記では体重が約６０ｋｇの被検者の例を挙げたが、注入速度（換言すれば、単位時間当たりに注入するヨード量）は、被検者の体重に応じて種々変更されてもよい。例えば、被検者の体重が約４０～５０ｋｇまたはその付近であれば、一例でヨード量３００ｍｇ／ｍｌの造影剤を使って、速度Ｖｃ_０を３．５～５．０ｍｌ／ｓｅｃの範囲、速度Ｖｃ_１を３．０～４．５ｍｌ／ｓｅｃの範囲（但し、初速よりも低速）としてもよい。また、被検者の体重が約７０～８０ｋｇまたはその付近であれば、一例でヨード量３７０ｍｇ／ｍｌの造影剤を使って、速度Ｖｃ_０を４．０～６．０ｍｌ／ｓｅｃの範囲、速度Ｖｃ_１を４．０～５．５ｍｌ／ｓｅｃの範囲（但し、初速よりも低速）としてもよい。

（ｉｉ）第２フェーズ（時間ｔ１から時間ｔ２）
引き続き造影剤のみを注入する。注入速度は速度Ｖｃ_１′からＶｃ_２まで線形または非線形に単調に減少する。速度Ｖｃ_１′は、速度Ｖｃ_０と速度Ｖｃ_１との間の値であってよく、より具体的には、速度Ｖｃ_１′が速度Ｖｃ_０よりも少なくとも低速であることが一形態において好ましい。速度Ｖｃ_１′は、一例として、体重が約６０ｋｇの被検者で４．０～５．０ｍｌ／ｓｅｃの範囲内であってもよい。速度Ｖｃ_２は、例えば２．０～３．０ｍｌ／ｓｅｃの範囲内であってもよい。第２フェーズでの造影剤注入量は２０ｍｌ以上であってもよい。第２フェーズの時間も、注入すべき造影剤量等に依存するが、一例として、１５～３０ｍｌ程度、好ましくは２０ｍｌ±５ｍｌなどとして、その量を注入できる長さとしてもよい。

第１フェーズと同様、第２フェーズの注入速度（換言すれば、単位時間当たりに注入するヨード量）も被検者の体重に応じて適宜変更可能である。例えば、被検者の体重が約４０～５０ｋｇまたはその付近であれば、一例でヨード量３００ｍｇ／ｍｌの造影剤を使って、速度Ｖｃ_１′を３．５～４．５ｍｌ／ｓｅｃの範囲、速度Ｖｃ_２を３．０～４．５ｍｌ／ｓｅｃ程度の範囲（但し、速度Ｖｃ_１′よりも低速）としてもよい。また、被検者の体重が約７０～８０ｋｇまたはその付近であれば、一例でヨード量３７０ｍｇ／ｍｌの造影剤を使って、速度Ｖｃ_１′を４．０～５．５ｍｌ／ｓｅｃの範囲、速度Ｖｃ_２を３．５～５．０ｍｌ／ｓｅｃの範囲（但し、速度Ｖｃ_１′よりも低速）としてもよい。体重が約７０ｋｇ以上の被検者に対して３０ｍｌ以上の造影剤の注入を行うようにしてもよい。

（ｉｉｉ）第３フェーズ（時間ｔ２から時間ｔ３）
生理食塩水のみを注入する。注入速度は例えば２．０～３．０ｍｌ／ｓｅｃ程度の一定速度であってもよく、特には、速度Ｖｃ_２と同一であってもよい。注入すべき生理食塩水の量は、一例で、１０～４０ｍｌの範囲内であってもよい。

このような条件で造影剤を静脈から注入し、造影剤が冠動脈まで到達した後に撮像を行うことで、冠動脈を、その長さ全体にわたって略均一に染めることができるものとなる。図６は、冠動脈内が造影剤で略均一に染められた状態を模式的に示す図である。なお、この図では、血管画像処理システム４００の機能によって、冠動脈を直線状に変形させて表示が行われている。図の左側が起始部側であり、右側が末梢側である。Ｐ_１、Ｐ_２…Ｐ_ｎは血管の位置を示し、Ｓ_１、Ｓ_２…Ｓ_ｎはその位置に対応する血管内空腔の断面積を示す。なお、図面では、図示の都合上、Ｐ_１を「Ｐ１」などとして示している。

（ステップＳ２、Ｓ３）
次いで、ステップＳ２では、血管画像処理システム４００は、撮像により得られた画像データを取得して次のような処理を行う。画像データの取得に関しては、具体的な一例として、データが保存されているＰＡＣＳ３８０等から画像処理システム内にデータを読み込むものであってもよい。

読み込んだデータを用い、続いて、血管の複数の位置Ｐ_１、Ｐ_２…Ｐ_ｎのそれぞれにおける、血管断面積Ｓ_１、Ｓ_２…Ｓ_ｎおよびＣＴ値を求める。血管断面積Ｓ_１、Ｓ_２…Ｓ_ｎは、従来公知の手法によって血管内腔領域を認識して算出された面積であってもよい。ＣＴ値は、一例で、血管断面の中央部付近のＣＴ値を用いるものであってもよい。血管の複数の位置Ｐ_１、Ｐ_２…Ｐ_ｎに関しては、それぞれの位置が等間隔であってもよいし、等間隔でない部分を少なくとも部分的に含むものであってもよい。なお、ＣＴ値を求めるにあたっては、上記の他にも、ＭＩＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）でのプロット値を用いるようにしてもよい。ＭＩＰとは、ある方向からの投影像として、その投影部分の最もＣＴ値の高い値を採用して投影像を作る手法である。血管の直線化に関してもＭＩＰでの表示を行うようにしてもよい。

図７は、血管の起始部からの距離とＣＴ値等との関係を示すデータの一例であり、本ステップで求めたＣＴ値のデータがプロットされている。本実施形態のような可変パターンを含む注入条件ではなく、注入速度が一定の条件で造影剤を注入した場合、通常、血管の内径が末梢側ほど細くなるにつれて、ＣＴ値も徐々に減少していく。それに対して本実施形態では図５のような注入条件での注入を行っているので、図７に例示するように（四角形のプロットを参照）、ＣＴ値は若干の減少はあるものの起始部側と末梢側とでほぼ均一な値となっている。直線Ｌａは、ＣＴ値のデータを回帰分析して得た近似直線である。図４のフローチャートでは、一例として、回帰分析および表示の工程をステップＳ３として示している。

（ステップＳ４、Ｓ５）
次いで、ステップＳ４では、血管の複数の位置Ｐ_１、Ｐ_２…Ｐ_ｎのそれぞれに関し、ＣＴ値（ＣＴ値_１、ＣＴ値_２…ＣＴ値_ｎ）を血管断面積Ｓ_１、Ｓ_２…Ｓ_ｎで除した指標値Ｈ_１、Ｈ２…Ｈ_ｎを求める：
Ｈ_ｎ＝（ＣＴ値）_ｎ／Ｓ_ｎ
図７では、ＣＴ値のデータに加え、ＣＴ値を血管断面積で除したこの「指標値Ｈ」のデータもプロットされている（三角形のプロット参照）。

本実施形態ではまた、これらのプロットデータに関して、回帰分析を行って得られた近似直線Ｌｂが表示されるようになっている（ステップＳ５）。

上記のような指標値Ｈを用いることによる作用効果としては、次のような点が挙げられる。すなわち、例えば図８のように、血管のＰ_３の位置に狭窄が存在しているが、血管内のＣＴ値は位置Ｐ_１～Ｐ_４（さらにそれ以降）でほぼ均一であるような場合を想定すると、Ｐ_３の位置の血管断面積は他に比べて小さくなっているので、この位置での指標値Ｈは局所的に高くなる。これは、図７において「Ｐ３」で示した位置にプロットのピークが表れていることからも理解できる。なお、こうしたピークの個所が視覚的に認識しやすいように、プロットのピークの個所またはその付近に、所定のアテンションマークを表示するようにしてもよい。アテンションマークとしては、特に限定されるものではないが、円形のマーク矢印形のマーク等が挙げられる。

他方、ＣＴ値のプロット（あるいは近似直線Ｌａ）のみを見ても、Ｐ_３付近では若干のＣＴ値の低下は認められるものの比較的変化の度合いは小さく、狭窄が存在することを把握できない可能性もある。これに対して、指標値ＨではＰ_３付近で顕著な変化が認められ、ＣＴ値のプロットのみでは狭窄の把握が難しいような場合であっても、狭窄の存在をより確実に把握できるものとなる。

血管画像処理システムにおいてどのような表示を行うかに関して、本発明は必ずしも図７のような表示態様に限られるものではない。ＣＴ値／血管断面積の指標値Ｈのプロット（およびその近似直線Ｌｂ）のみを表示し、ＣＴ値のプロット（およびその近似直線Ｌａ）は表示しない態様としてもよい。しかしながら、双方のプロットを表示する態様としておくことが、血管または血管内部に関するより仔細な情報を提供し得る点で、好ましい。

例えば、図７において指標値Ｈの変化のみを見た場合、Ｐ_３の位置にピークが存在していることを根拠に狭窄の存在を推認することができるが、一方で、ＣＴ値のプロットを見ると、Ｐ_３よりも末梢側でもＣＴ値がそれほど低減しておらず、血流があることが伺われる。つまり、これらの複合的な情報に基づけば、当該Ｐ_３の位置は、狭窄は存在するが、その狭窄は血液の流れを阻害する程度のものではないと判断することができる。

本実施形態の図７のような表示態様によれば、このように、複合的なデータにもとづく医師の詳細な診断が可能となる。よって、ＣＴ値のプロットと指標値Ｈのプロットとの双方が表示される構成とすることが、この場合、好ましい。なお、プロットデータおよび／または近似直線等の形状や傾きについて、機器（例えば画像処理ユニット）がそれらを所定の基準と比較し、その結果、正常であるおよび／または異常である等の判定を行うものであってもよいし、その場合、さらに所定のアラート（文字や図といった視覚的な情報および／または聴覚的情報）を発するように構成されていてもよい。

続いて、指標値Ｈの傾き（近似曲線Ｌｂの傾き）の変化について説明する。図９は、近似曲線Ｌａ、Ｌｂ等を簡略化して模式的に示したグラフであり、図９（ａ）が、狭窄等が存在しない正常状態で、図９（ｂ）が狭窄の存在する非正常状態を示している。なお、図９では、説明の簡素化のため近似曲線のみを示すが、当然ながら、プロットデータが表示されていてもよい。

図９（ａ）に示すように、血管全体にわたってＣＴ値が略一定である場合（近似直線Ｌａ参照）、血管の太さは基本的に抹消部側にいくにつれて徐々に細くなっていくことから、ＣＴ値／血管断面積Ｓの指標値は抹消側ほど高くなり、右肩上がりの近似直線Ｌｂとなる。

これに対して、図９（ｂ）は、血管の所定の位置に狭窄（不図示）が有り、狭窄部より先に血液があまり流れない例である。この場合、ＣＴ値は抹消側にいくほど低くなり、近似曲線Ｌａ′は右肩下がりとなる。他方、血管断面積については基本的には、図９（ａ）と同様、抹消側ほど小さくなるので、一例で、近似直線Ｌｂ′の傾きは、図９（ａ）のものよりも緩くなる（またはフラットになる）。

上記のことは、指標値Ｈの近似直線Ｌｂ′の傾きの変化から、狭窄の有無を推認し得ることを示唆している。なお、狭窄の有無を判別するための具体的な閾値（近似直線Ｌｂ′の傾き）に関しては、特に具体的な数値として規定される必要はなく、例えば、病院施設で利用している撮像装置やワークステーション等の環境や、被検者の性状等に応じて、適宜閾値を設定等すればよい。

以上説明したように、本実施形態の血管画像処理システム４００は、画像処理ユニット４５０が、ａ：造影撮像された血管の複数の位置のＣＴ値のデータを識別する処理と、ｂ：血管の複数の位置に関し、各位置における血管の断面積のデータと、各位置におけるＣＴ値のデータとを用い、画素値を断面積で除した指標値を求める処理と、ｃ：指標値をプロットして表示させる処理とを行うものである。したがって、ＣＴ値のプロットデータのみでは判別し難いような血管の狭窄に関しても、当該指標値のプロットに基づき、判別することが可能となる。さらに、ＣＴ値のプロットと当該指標値のプロットとが表示される構成によれば、それら双方のデータに基いてより複合的な判断を行うことが可能となる。

また、図９に示したように、ＣＴ値を血管断面積で除した指標値の傾きと、血管内の狭窄の存在との間の相関関係に着目し、指標値の傾きを、狭窄等判別の判断材料とするようにしてもよい。

なお、以上、本発明の一形態について具体的な例を挙げて説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない限り種々変更が可能である：
（ａ）例えば、上記では冠動脈を例として説明を行ったが、他の血管について本発明を適用することも可能である。冠動脈以外の血管であっても、血管内を略均一に染め、かつ、ＣＴ値／血管断面積という指標値のプロットを利用することにより、上記実施形態と同様の作用効果が期待できるためである。
（ｂ）血管内を略均一に染めるための注入条件としては、図５のようなものが一例として好ましいが必ずしもこれに限定されるものではない。対象の血管の種類や、形状、走行状態等によっては、単一フェーズまたは複数フェーズの等速の造影剤注入（必要に応じて生理食塩水で後押し）で略均一に血管全体を染めることが可能な場合もある。または、図５の注入条件の第２のフェーズを等速の造影剤注入に変更したような条件が好ましい場合もある。
（ｃ）上記実施形態では「ＣＴ値」を例として説明を行ったが、上述したような画像処理を行うことが可能であれば、ＣＴ装置以外のモダリティによって撮像された画像データを用いて、上述のような血管画像処理を実施してもよい。また、図７では縦軸がＣＴ値（単位：ＨＵ）となっているが、ＣＴ値の代わりに画素値、例えば画像の階調データを用いて画像処理を行うようにしてもよい。図７のグラフ表示に限らず、他のデータ処理についても、ＣＴ値の代わりに画像の階調データを用いて実施するようにしてもよい。
（ｄ）上記実施形態では、回帰分析の結果として線形モデル（近似直線Ｌａ、Ｌｂ等）が表示される例を示したが、他にも、重回帰分析による非線形モデル（近似曲線）を利用してもよい。

さらに、次のような構成であってもよい：
（ｅ）直線状に変形させた血管画像について
図６では直線状に変形させた血管が描かれているが、この血管画像は、被検者を撮像して得た医療画像（一例で、三次元画像）を用いて作成されたものであるが、具体的には、次のような手法で作成されたものであってもよい：（ｉ）元の医療画像から血管のみを抽出し、その血管画像を変形させて直線状にしたもの、（ｉｉ）血管のみを抽出するのではなく、血管とその周辺の解剖学的構造物（例えば臓器などの実質系）等が含まれたデータをそのまま変形させて直線状にしたもの、または、（ｉｉｉ）上記の組合せ。ここで、血管の抽出は、機器により自動的に実施されるものであってもよいし、人の作業により実施されるものであってもよいし、それらの組合せであってもよい。

（ｆ）「指標値」の他の態様
上記実施形態では、ＣＴ値を血管断面積で除したものを指標値としたが、他にも下記のようなものであってもよい（なお、以下では「ＣＴ値」と表記するが、ＣＴ値ではなく所定の画素値であってもよい）：
指標値Ｈａ＝（ＣＴ値／血管断面積）／（当該血管の基準ＣＴ値）
「当該基準ＣＴ値」とは、その血管のＣＴ値の基準値となる値のことをいい、一例で、当該血管の起始部付近の任意地点のＣＴ値であってもよい。具体的な一例としては、基準ＣＴ値が４００ＨＵ、対象地点のＣＴ値が３６０ＨＵ、血管断面積が１０ｍｍ^２とすると、指標値Ｈ′＝（３６０／１０）／４００で０．０９となる。

当該血管の基準ＣＴ値に関し、血管起始部付近の地点としてはより具体的に次のようなものであってもよい。ここでは具体的な例として、冠動脈の主要３枝に１～１５の番号を付して示す場合（アメリカ心臓協会の例による）を挙げる。番号に関しては、右冠動脈（ＲＣＡ）が、１：右冠動脈（近位部）、２：右冠動脈（中央部）、３：右冠動脈（末端部）、４ＡＶ：房室結節枝…二手に分かれて上にいく血管、４ＰＤ：後下降枝…二手に分かれて下にいく血管である。左冠動脈（ＬＣＡ）については、５：左冠動脈主管部（ＬＭＴ）と、左前下行枝（ＬＡＤ）および左回旋枝（ＬＣＸ）である。左前下行枝（ＬＡＤ）については、６：左前下行枝（近位部）、７：左前下行枝（中央部）、８：左前下行枝（末端部）、９：第一対角枝（Ｄ１）、１０：第二対角枝（Ｄ２）とする。左回旋枝（ＬＣＸ）については、１１：左回旋枝（近位部）、１２：純縁枝（ＯＭ）、１３：左回旋枝（末端部）、１４：後側壁枝（ＰＬ）、１５：後下降枝（ＰＤ）とする。ここで、「基準ＣＴ値」は、例えば、１、５、６、または１１のＣＴ値に基いて求めるようにしてもよい。この場合、複数の被検者のＣＴ値を平均化した値を基準ＣＴ値としてもよい。

（ｇ）血管長さ方向に沿った区分化
図１０に示すように、データを解析するにあたっては血管の長さ方向に沿ってデータを複数（２つまたは３つ以上）の区分に分け、それぞれの区分（図の例で言えばｓｅｃ１～ｓｅｃ４）ごとにデータ解析を行うようにしてもよい。限定されるものではないか区分の分け方は、プロットされたデータの傾向に基いて分けるようにしてもよい。または、データの傾向にかかわらず、所定の距離ごとに区分を分けるようにしてもよい。このように複数の区分に分けて解析を行う（言い換えればエリア分割を行なって解析を行う）手法によれば、例えば、それぞれの区分ごとに詳細な傾向等を掴むことができ、その結果、血管狭窄等に関してより詳細な解析が実施可能となる。

さらに、図１０に示したような個々の区分ごとに、ＣＴ値および／または指標値（さらに、他の所定のデータが付加されてもよい）についての近似直線または近似曲線を作成し、必要に応じて表示するようにしてもよい。これによれば、一例として、区分ごとの近似直線の傾き等に基づき、血管狭窄の判断等を行うことが可能となる。

（ｈ）血管末梢側で指標値が上昇する傾向について
ところで、血管ＣＴ値を血管断面積で除することにより得られる指標値は、血管末梢側にいくにつれて上昇することが想定される。こうした末梢側での影響を考慮して、次の指標値を用いるようにしてもよい：
指標値Ｈｂ＝（ＣＴ値／血管断面積）／血管の所定基準点からの距離
「血管の所定基準点からの距離」としては、一例で、血管の起始部からの距離（ｍｍ）であってもよい。

（ｉ）機械学習の利用
本発明の一態様の基本的な考え方は、血管のＣＴ値やそれを断面積で除した所定の指標値等のデータを用い、それらを所定の判断に役立てるというものである。したがって、複数の被検者のデータに基き所定の規則性を見出し、未知のデータに対して推測を行う機械学習の手法を利用するようにしてもよい。機械学習は、一例として、血管狭窄の評価や血流状態の評価等に有用に利用することができる。血流評価としては、例えば、狭窄病変によってどれくらい血流が阻害されているかを示す指標である冠血流予備量比（ＦＦＲ）等を用いるものであってもよい。

機械学習の手法としては、限定されるものではないが、ニューラルネットワーク、ＣＮＮ（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＲＮＮ（Ｒｅｃｕｒｒｅｎｔ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＳＴＭ（Ｌｏｎｇ Ｓｈｏｒｔ－Ｔｅｒｍ Ｍｅｍｏｒｙ）、ロジスティック回帰、サポートベクターマシン、決定木学習等の１つまたは組合せを用いるものであってもよい。

なお、本明細書で云う各種の構成要素（デバイス、装置、部、モジュールなど）は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として構成されていること、一つの構成要素が複数の部材で構成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等であってもよい。各種構成要素は、その機能を実現するように構成されていればよく、ハードウェアにより実現するものでも、コンピュータプログラムにより実現されるものでも何れでも構わない。例えば、ある構成要素が、所定の機能を発揮する専用のハードウェア、所定の機能がコンピュータプログラムにより実現された設定装置、これらの組合せ、等として実現することができる。

（付記）
本出願は以下の発明を開示する。なお、括弧内の符号は参考として付されたものであり、本発明を何ら限定するものではない：
１．画像処理ユニット（４５０）を備える血管画像処理システム（４００）であって、
上記画像処理ユニット（４５０）は、
ａ：造影撮像された血管の複数の位置の画素値のデータを識別する処理と、
ｂ：上記血管の複数の位置（Ｐ_１－Ｐ_ｎ）に関し、各位置における血管の断面積（Ｓ_１－Ｓ_ｎ）のデータと、各位置における画素値のデータとを用い、上記画素値を上記断面積（Ｓ_１－Ｓ_ｎ）で除した指標値（Ｈ_１－Ｈ_ｎ）を求める処理と、
ｃ：上記指標値（Ｈ_１－Ｈ_ｎ）をプロットして表示させる処理と、
を行うように構成されている、血管画像処理システム。

なお、指標値のプロットに代えて、下記に述べる近似直線（または近似曲線）のみを表示するようにしてもよい。あるいは、指標値のプロットや近似直線等の視覚的な表示は行うことなく、それらのデータを利用して得られる所定の判定結果（例えば血管のある個所における狭窄の存在可能性の示唆など）のみを出力するようにしてもよい。

２．上記画像処理ユニットは、さらに、ｄ：上記血管の複数の位置（Ｐ_１－Ｐ_ｎ）における上記画素値のデータもプロットして表示させる処理を行う、上記記載の血管画像処理システム。

３．上記画像処理ユニットは、さらに、ｃ１：上記指標値（Ｈ_１－Ｈ_ｎ）を回帰分析し、近似直線または近似曲線を表示させる処理を行う、上記記載の血管画像処理システム。

４．血管の上記画素値のデータは、血管の起始部側と末梢側とで画素値が略均一化されたデータである、上記記載の血管画像処理システム。なお、「略均一」とは、例えば末梢側の画素値と起始部側の画素値を比べたときに低下率が２０％（または１５％）以内のものをいう。

５．上記造影撮像は、可変パターンを含む注入条件で造影剤を注入して撮像したものであり、ここで、可変パターンとは、造影剤の注入速度が注入時間の経過とともに単調減少するフェーズを含むものである、上記記載の血管画像処理システム。

６．上記血管が冠動脈であり、上記画素値はＣＴ値である、上記記載の血管画像処理システム。

７．上記画像処理ユニットは、さらに、対象となっている上記血管を、直線状に変形して表示させる処理を行う、上記記載の血管画像処理システム。

８．さらに、ディスプレイを備える、上記記載の血管画像処理システム。

Ａ１．造影撮像された血管の画像データを画像処理する方法であって、
ａ：造影撮像された血管の複数の位置の画素値のデータを識別するステップと、
ｂ：上記血管の複数の位置に関し、各位置における血管の断面積のデータと、各位置における画素値のデータとを用い、上記画素値を上記断面積で除した指標値を求めるステップと、
ｃ：上記指標値をプロットして表示させるステップと、
を行う血管画像処理方法。

Ｂ１．上記血管画像処理方法の各ステップを実行させるための命令を含んだ血管画像処理プログラム。

なお、本出願は、システムに係る発明として上述した２．～８．の特徴（更には実施形態として開示した具体的特徴も含め）を方法およびコンピュータプログラムの発明として表現した内容をも開示する。血管画像処理方法に関し、この方法は、当該方法に含まれる各ステップを１つの主体（コンピュータ、プロセッサ）で実行する態様の他にも、別々に構成された複数の主体で実行する態様をも含む。

１００ 薬液注入装置
１０２ ケーブル
１１０ 注入ヘッド
１５０ コンソール
１５１ ディスプレイ
３００ 撮像装置
３６０ ＨＩＳ
３７０ ＲＩＳ
３８０ ＰＡＣＳ
４００ 血管画像処理システム
４３０ ディスプレイ
４５０ 画像処理ユニット

Claims (8)

1. 画像処理ユニットを備える血管画像処理システムであって、
   前記画像処理ユニットは、
   ａ：造影撮像された血管の複数の位置の画素値のデータを識別する処理と、
   ｂ：前記血管の複数の位置に関し、各位置における血管の断面積のデータと、各位置における画素値のデータとを用い、前記画素値を前記断面積で除した指標値を求める処理と、
   ｃ：前記指標値をプロットして表示させる処理と、
   を行うように構成されており、
   血管の前記画素値のデータは、血管の起始部側と末梢側とで画素値が略均一な値となるような注入条件で造影剤を注入して得られたデータである、
   血管画像処理システム。
2. 前記画像処理ユニットは、さらに、
   ｄ：前記血管の複数の位置における前記画素値のデータもプロットして表示させる処理を行う、
   請求項１に記載の血管画像処理システム。
3. 前記画像処理ユニットは、さらに、
   ｃ１：前記指標値を回帰分析し、近似直線または近似曲線を表示させる処理を行う、
   請求項１または２に記載の血管画像処理システム。
4. 前記造影撮像は、造影剤の注入速度が注入時間の経過とともに単調減少する注入パターンを第１フェーズとする単一または複数のフェーズを含む注入条件で造影剤を注入して撮像したものである、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の血管画像処理システム。
5. 前記注入条件は複数のフェーズを含み、前記複数のフェーズの第１フェーズおよび第２フェーズがそれぞれ前記造影剤の注入速度が注入時間の経過とともに単調減少する注入パターンによる注入である、
   請求項４に記載の血管画像処理システム。
6. 前記血管が冠動脈であり、
   前記画素値はＣＴ値である、
   請求項１～５のいずれか一項に記載の血管画像処理システム。
7. 前記画像処理ユニットは、さらに、
   対象となっている前記血管を、直線状に変形して表示させる処理を行う、
   請求項１～６のいずれか一項に記載の血管画像処理システム。
8. さらに、ディスプレイを備える、請求項１～７のいずれか一項に記載の血管画像処理システム。

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