血管解析装置、医用图像诊断装置及血管解析方法
【技术领域】
[0001] 本实施方式涉及血管解析装置、医用图像诊断装置及血管解析方法。
【背景技术】
[0002] 希望有用来非侵袭或低侵袭地预防、诊断冠状动脉的狭窄、脑动脉瘤或基于作为 它们的前兆的颈动脉的斑块的狭窄的技术，所述冠状动脉的狭窄是作为三大疾病之一的心 疾病的原因。
[0003] 冠状动脉的狭窄是导致虚血性心疾病的重大的病变。作为冠状动脉的狭窄诊断， 通过导管进行的冠状动脉造影检查（CAG :Coronary Angiography)是主流。作为冠状动脉 的器质性病变的诊断指标，有心肌血流储备分数（FFR fractional Flow Reserve)。FFR被 定义为狭窄存在下的最大冠脉血流相对于狭窄非存在下的最大冠脉血流的比率。FFR与狭 窄远位部冠内压相对于狭窄近位部冠内压的比率大致一致。测量设在导管前端的压力传感 器。SP，FFR的测量需要导管手术。
[0004] 冠状动脉的狭窄解析如果能够通过心脏CT进行，则与通过导管手术进行的FFR的 测量相比，能够低侵袭且减轻患者的负担、以及节约医疗成本。然而，在心脏CT中，仅基于 CT图像中包含的斑块区域或狭窄区域的大小的指标能够低侵袭地计测。如果能够基于CT 图像通过构造流体解析来计测狭窄前后的压力差等，则能够期待狭窄（或斑块）带来的影 响的定量化。
[0005] 作为冠脉循环的动态评价，在临床上开发导入了包括超高速CT、心血管荧光电影 照相、超声波法、SPECT (单光子发射计算机断层成像）及PET (正电子发射断层扫描）的核 医学成像、MRI (核磁共振图像法）等，对诊断及治疗法的评价很有帮助。
[0006] 但是，难以将冠脉微小血管用医用图像诊断装置正确地捕捉。此外，即使血管形状 鲜明，在医用图像中包含噪声的情况或在生物体组织的边界的阈值设定中存在含糊性的情 况也较多。这样，从医用图像诊断装置得到的血管形状具有不确定性。
[0007] 在临床应用中利用医用图像诊断装置的情况下，从比冠脉微小血管靠上游的大动 脉起始部起、仅将冠状动脉的较粗的区域作为对象进行解析的情况也较多。由于冠状动脉 的血流也较大地受冠脉微小血管的紧张性（tonus，强直性）影响，所以适当地设定较粗的 区域的冠状动脉的出口处的流量或压力、或者它们的变化率等的流体解析的边界条件成为 课题。此外，冠状动脉的血流受到因心脏的搏动带来的机械性因素（因搏动带来的整体性 的运动、由局部性的伸缩、扭转、剪切变形带来的强制位移或外力）影响。仅通过流体解析， 不能考虑心脏的搏动等的机械性因素的影响，所以不能精确地计测血流的流量分布及内压 分布。另一方面，还以在图像中捕捉到的心脏及血管系统为对象，实施考虑到机械性因素的 影响的构造一流体复合解析。但是，在进行构造一流体复合解析的情况下，难以正确地设定 血液（包括造影剂）的流体解析中的血管的入口及出口的边界条件、血管及斑块的材料模 型的情况也较多。此外，在存在图像中未描绘出的微小血管的情况下，还有不能考虑微小血 管给血流带来的影响的情况。因此，构造一流体复合解析的解析结果有可能不能将实际的 血流及血管变形再现。此外，还有边界条件、负荷条件、材料模型不适当的情况、或在血管伴 随着较大的运动的情况下收敛性及解析稳定性上有问题的情况。这样，以往的血管的构造 流体解析有需要极大的解析资源和解析时间的情况、或解析结果的误差变大的情况，有在 现实在临床的现场中利用上发生问题的情况。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本特开2008 - 241432号公报
[0011] 非专利文献
[0012] 非专利文献1 :门冈等，（ITU y' \ -于卟，心臓；S Λ卜一夕妒拓 < 亍一 7 一 卜''医療~世界最先端乃心臓；S Λ b-夕i〇適用例〇二'紹介~，ν〇1·41，Νο·6)
【发明内容】
[0013] 有关本实施方式的血管解析装置具备：存储部，存储与被检体的血管有关的时间 序列的医用图像的数据；设定部，对于在上述时间序列的医用图像中包含的血管区域设定 解析对象区域，对于上述解析对象区域设定潜在变量鉴定（identification、日语：同定） 区域；计算部，将上述时间序列的医用图像进行图像处理，计算上述解析对象区域的时间序 列的形态指标和时间序列的形状变形指标；构建部，基于上述时间序列的形态指标、上述时 间序列的形状变形指标和上述时间序列的医用图像，暂定地构建与上述解析对象区域的构 造流体解析有关的力学模型；以及鉴定部，对与上述潜在变量鉴定区域有关的潜在变量进 行鉴定，以使基于暂定地构建出的上述力学模型的血管形态指标的预测值及血液流量指标 的预测值中的至少一方与预先计测出的血管形态指标的观测值及血液流量指标的观测值 中的至少一方匹配。
[0014] 实施方式的目的是提供一种能够实现与血管（包括血液）的构造流体解析及图像 解析一跟踪处理有关的精度的提高的血管解析装置、医用图像诊断装置及血管解析方法。
【附图说明】
[0015] 图1是表示有关本实施方式的医用图像诊断装置（X射线计算机断层摄影装置） 的概略性的块结构的图。
[0016] 图2是表示与本实施方式的构造流体解析的对象区域有关的力学模型的一例的 图。
[0017] 图3是表示基于图1的系统控制部的控制而进行的构造流体解析处理的典型的流 程的图。
[0018] 图4是表示图1的图像处理装置的块结构的图。
[0019] 图5是示意地表示与血管的芯线正交的截面的图。
[0020] 图6是表示在图4的图像解析一跟踪处理的图像跟踪处理中使用的血管芯线的形 态的时间性变化的图。
[0021] 图7是表示图4的图像解析一跟踪处理的血管芯线的弯曲变形及旋转位移的计算 例的图。
[0022] 图8是用来说明图4的图像解析一跟踪处理的图像跟踪处理的图，是表示时刻t 与时刻t+ Λ t之间的跟踪处理的一例的图。
[0023] 图9是表示通过图4的力学模型构建部构建的形状模型的与芯线正交的截面的 图。
[0024] 图10是用来说明由图4的力学模型构建部进行的向形状模型的强制位移履历的 分配的图。
[0025] 图11是表示由图4的力学模型构建部进行的向形状模型的强制位移履历的其他 分配方法的图，是表示血管形状变形指标为扭转的情况下的分配例的图。
[0026] 图12是表示由图4的力学模型构建部进行的向形状模型的强制位移履历的其他 分配方法的图，是表示血管形状变形指标为弯曲的情况下的分配例的图。
[0027] 图13是用来说明由图4的统计性鉴定部进行的、关于层次贝叶斯模型及马尔科夫 链蒙特卡罗法的负荷条件（血管内的平均压力）的事后分布计算和平均内压的鉴定的图。
[0028] 图14是用来说明由图4的统计性鉴定部进行的、关于层次贝叶斯模型及马尔科夫 链蒙特卡罗法的材料模型参数的事后分布计算和材料模型参数（血管壁的等价弹性率）的 鉴定的图。
[0029] 图15是表示由图1的显示设备进行的、作为力学性指标之一的内压的空间分布的 显示例的图。
[0030] 图16是表示由图1的显示设备进行的、作为血液流量指标之一的流速值的空间分 布的显示例的图。
[0031] 图17是由图1的显示设备显示的与左冠状动脉起始部的血压有关的曲线图。
[0032] 图18是关于由图1的显示设备显示的LCX与LDA的分叉点附近的血压的曲线图。
[0033] 图19是由图1的显示设备显示的关于与芯线方向有关的血压变化的曲线图。
[0034] 图20是表示由图4的力学模型构建部进行的强制位移履历的其他分配例的图。
[0035] 图21是表示由图4的力学模型构建部进行的强制位移履历的其他分配例的图。
[0036] 图22是表示由图4的力学模型构建部进行的强制位移履历的其他分配例的图。
[0037] 图23是表示有关本实施方式的纤维组的变形图。
[0038] 图24是表示有关本实施方式的壁厚圆筒的力学模型的正交截面的图。
[0039] 图25是图20的微小扇形要素的放大图。
【具体实施方式】
[0040] 以下，参照【附图说明】有关本实施方式的血管解析装置、医用图像诊断装置及血管 解析方法。
[0041] 有关本实施方式的血管解析装置是用来对在通过医用图像诊断装置产生的医用 图像中包含的血管区域进行构造流体解析的计算机装置。有关本实施方式的血管解析装置 既可以装入在医用图像诊断装置中，也可以是与医用图像诊断装置分体的工作站等的计算 机装置。以下，为了具体地进行说明，假设有关本实施方式的血管解析装置被装入在医用图 像诊断装置中。
[0042] 有关本实施方式的医用图像诊断装置在装备用来将被检体摄像的摄像机构的任 何种类的图像诊断装置中都能够应用。作为有关本实施方式的医用图像诊断装置，例如可 以适当地使用X射线计算机断层摄影装置（X射线CT装置）、磁共振诊断装置、超声波诊断 装置、SPECT装置、PET装置、放射线治疗装置等。以下，为了具体地进行说明，假设有关本实 施方式的医用图像诊断装置是X射线计算机断层摄影装置。
[0043] 图1是有关本实施方式的医用图像诊断装置（X射线计算机断层摄影装置）的概 略性的块结构图。如图1所示，X射线计算机断层摄影装置具有CT架台10和控制台20。 CT架台10按照来自控制台20的架台控制部23的控制，用X射线将被检体的摄像部位摄 像。摄像部位例如是心脏。CT架台10具有X射线管11、X射线检测器13及数据收集装置 15。X射线管11和X射线检测器13可绕旋转轴Z旋转地装备在CT架台10上。X射线管 11向被注入了造影剂的被检体照射X射线。X射线检测器13检测从X射线管11产生、透 过了被检体的X射线，产生与检测到的X射线的强度对应的电信号。数据收集装置15从X 射线检测器13读出电信号，变换为数字数据。将每1个视角的数字数据的集合称作原始数 据集。与多个扫描时刻有关的时间序列的原始数据集通过非接触数据传送装置（未图示） 被向控制台20传送。
[0044] 控制台20以系统控制部21为中枢，具有架台控制部23、再构成装置25、图像处理 装置27、输入设备29、显示设备31及存储装置33。
[0045] 架台控制部23根据由用户经由输入设备29设定的扫描条件控制控制台20内的 各装置。
[0046] 再构成装置25基于原始数据集而产生关于被检体的CT图像