圖像診斷裝置及圖像判別方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種圖像診斷裝置，其對(duì)造影劑的流入開(kāi)始及結(jié)束進(jìn)行自動(dòng)判別。該圖像診斷裝置對(duì)造影劑向作為受檢體的活體內(nèi)組織的流入開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間進(jìn)行判別，所述圖像診斷裝置具備：輸入部(11)，其輸入通過(guò)圖像獲取部(22)等獲取的來(lái)自造影劑的信號(hào)；判別部(12)，其由生成表示信號(hào)的強(qiáng)度的時(shí)間變化的亮度曲線的亮度評(píng)價(jià)部(13)、將亮度曲線以S形狀函數(shù)近似來(lái)生成模型函數(shù)的函數(shù)評(píng)價(jià)部(14)、以及使用模型函數(shù)的拐點(diǎn)處的切線來(lái)判別造影劑的流入開(kāi)始和結(jié)束的血流評(píng)價(jià)部(15)構(gòu)成；以及顯示部(19)，其顯示通過(guò)判別部(12)評(píng)價(jià)的結(jié)果，所述圖像診斷裝置能夠自動(dòng)地判別造影劑的流入開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間。
【專利說(shuō)明】圖像診斷裝置及圖像判別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種造影診斷，其在活體內(nèi)投入造影劑，對(duì)血管分布或血流動(dòng)態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，特別涉及一種自動(dòng)判別造影的開(kāi)始/結(jié)束并顯示的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波、CT(Computed Tomography,計(jì)算機(jī)斷層掃描)、MRI (Magnetic ResonanceImaging，磁共振成像)等在醫(yī)療現(xiàn)場(chǎng)使用的圖像診斷裝置作為將活體內(nèi)部的組織圖像化的手段廣泛普及。對(duì)各診斷裝置開(kāi)發(fā)了專用的造影劑，通過(guò)利用它能夠獲得關(guān)于通常無(wú)法圖像化的血流動(dòng)態(tài)的信息。
[0003]肝腫瘤是血流動(dòng)態(tài)的觀察特別有效的病變之一。肝腫瘤已知是在從肝炎或肝硬化等癌前驅(qū)狀態(tài)向肝癌惡化的過(guò)程中，支配病變部的血管由門脈性變?yōu)閯?dòng)脈性。已知在初期的肝腫瘤中，經(jīng)由消化系統(tǒng)的血流流過(guò)的門脈為支配性，而隨著病情的發(fā)展轉(zhuǎn)移為動(dòng)脈支配(非專利文獻(xiàn)I)。
[0004]在動(dòng)脈和門脈中，由于循環(huán)路徑的不同，造影的開(kāi)始時(shí)間和造影劑的流入速度有差別。因此，在造影檢查中，有時(shí)將造影的早期階段表現(xiàn)為動(dòng)脈相，將下一個(gè)階段表現(xiàn)為門脈相。將伴隨造影劑的流入的亮度的時(shí)間變化進(jìn)行繪制所得到的亮度曲線，對(duì)于評(píng)價(jià)這樣的血流動(dòng)態(tài)的差別有效。通過(guò)病變部的造影圖像或者亮度曲線，能夠?qū)Σ∽冞M(jìn)行早期檢測(cè)或進(jìn)行活性度的判定。進(jìn)一步地，由于血流動(dòng)態(tài)根據(jù)肝細(xì)胞癌、轉(zhuǎn)移癌、囊胞等病變的種類而變化，因此造影檢查作為對(duì)病變的鑒別診斷也有效的圖像技術(shù)得到重視。
[0005]另外，血流動(dòng)態(tài)的評(píng)價(jià)對(duì)于癌治療的效果判定也是有效的。在基于RF治療或藥物的內(nèi)科治療的情況下，除了腫瘤的大小以外，血流動(dòng)態(tài)也是重要的觀察對(duì)象。這是因?yàn)榧词乖趫D像上腫瘤的大小沒(méi)有變化，也能夠通過(guò)腫瘤血管的消失或血流量的下降來(lái)判斷治療的有效性。尤其是血管新生抑制劑或血管栓塞療法等將作為對(duì)腫瘤的營(yíng)養(yǎng)供給路徑的血管作為目標(biāo)的治療法的情況下，不僅根據(jù)向病變的血流有無(wú)，當(dāng)有血流時(shí)根據(jù)其為動(dòng)脈性還是門脈性，此后的治療方針有所變化，因此，在效果判定中血流動(dòng)態(tài)也成為重要的觀察對(duì)象。
[0006]這樣，將造影劑向動(dòng)脈或門脈流入開(kāi)始等一系列的造影過(guò)程區(qū)別為動(dòng)脈相和門脈相，對(duì)于評(píng)價(jià)血流動(dòng)態(tài)、獲得對(duì)鑒別診斷或治療效果判定有效的信息是重要的。相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)有專利文獻(xiàn)1、2。專利文獻(xiàn)I中記載的內(nèi)容是關(guān)于評(píng)價(jià)腫瘤的血管形成的技術(shù)，是將測(cè)定值用模型曲線模型化的方式。專利文獻(xiàn)2中記載的內(nèi)容是將具有S形狀特性的函數(shù)與表示造影過(guò)程的時(shí)間函數(shù)關(guān)聯(lián)，計(jì)算血流的平均速度等的系統(tǒng)。該專利文獻(xiàn)2中記載的內(nèi)容將造影劑對(duì)組織的再回流以S形狀函數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，推定回流時(shí)的血流的平均速度或平均流
且雄里寺。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:W02008/053268
[0010]專利文獻(xiàn)2:TO2004/110279[0011]非專利文獻(xiàn)
[0012]非專利文獻(xiàn)I =Beers B.E.V et al.:AJR176, 667.2001.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明所要解決的課題
[0014]專利文獻(xiàn)I及專利文獻(xiàn)2中記載的方式，將亮度曲線模型化，根據(jù)其最大值等特征值來(lái)評(píng)價(jià)血流動(dòng)態(tài)。因此，雖然根據(jù)模型函數(shù)的特征值獲得關(guān)于血流的很多信息，但并不一定適合將造影過(guò)程區(qū)別為動(dòng)脈相和門脈相。動(dòng)脈相和門脈相的時(shí)間寬度為2秒鐘左右，相當(dāng)于亮度曲線的主要傾斜部分。例如，亮度曲線整體的時(shí)間寬度比該時(shí)間寬度大時(shí)，模型函數(shù)在除去傾斜部分的范圍內(nèi)匹配，因此關(guān)注的傾斜部分的誤差可能變大。為了去除該誤差，需要限制評(píng)價(jià)的范圍，或者進(jìn)行增加模型函數(shù)的參數(shù)的追加處理，處理量增大。
[0015]本發(fā)明的目的是提供一種圖像診斷裝置及圖像判別方法，其基于實(shí)測(cè)的亮度曲線，對(duì)造影劑的流入開(kāi)始和結(jié)束進(jìn)行自動(dòng)判別。
[0016]用于解決課題的手段
[0017]為了達(dá)到上述目的，在本發(fā)明中提供一種評(píng)價(jià)受檢體的血流動(dòng)態(tài)的圖像診斷裝置，其具備:圖像獲取部，其獲取基于從受檢體接收的信號(hào)的圖像；判別部，其基于表示圖像的亮度的時(shí)間變化的亮度曲線的形狀，判別造影劑的流入開(kāi)始和結(jié)束；以及顯示部，其顯示通過(guò)判別部判別的結(jié)果。
[0018]另外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明中提供一種圖像判別方法，其基于亮度曲線的形狀，判別造影劑的流入開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，所述亮度曲線表示基于從受檢體接收的信號(hào)的圖像的亮度的時(shí)間變化。
[0019]發(fā)明的效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)一種圖像診斷裝置、圖像判別方法，其具備高精度且高速地對(duì)造影劑的流入開(kāi)始及結(jié)束時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)判別的功能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是表示實(shí)施例1涉及的圖像診斷裝置的一結(jié)構(gòu)例的框圖。
[0022]圖2是說(shuō)明實(shí)施例1的裝置的處理工序的圖。
[0023]圖3是表示根據(jù)實(shí)施例1的裝置的亮度曲線計(jì)算模型函數(shù)的工序的圖。
[0024]圖4是表示實(shí)施例1的裝置的顯示的第I個(gè)例子的圖。
[0025]圖5是表示實(shí)施例1的裝置的模型函數(shù)的微調(diào)整的第I個(gè)圖。
[0026]圖6是表示實(shí)施例1的裝置的模型函數(shù)的微調(diào)整的第2個(gè)圖。
[0027]圖7是表示實(shí)施例1的裝置的模型函數(shù)的微調(diào)整的第3個(gè)圖。
[0028]圖8是表示實(shí)施例1的裝置的模型函數(shù)的微調(diào)整的第4個(gè)圖。
[0029]圖9是表示實(shí)施例1的裝置的顯示的第2個(gè)例子的圖。
[0030]圖10是表示實(shí)施例1的裝置的顯示的第3個(gè)例子的圖。
[0031]圖11是表示實(shí)施例1的裝置中與門脈相對(duì)應(yīng)的情況的圖。
[0032]圖12是表示實(shí)施例1的裝置中利用頻度分布的圖。
[0033]圖13是表示實(shí)施例2涉及的圖像診斷裝置的一結(jié)構(gòu)例的框圖。[0034]圖14是表示實(shí)施例2的裝置的顯示的第I個(gè)例子的圖。
[0035]圖15是表示實(shí)施例2的裝置的顯示的第2個(gè)例子的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0037]實(shí)施例1
[0038]第I個(gè)實(shí)施例是一種圖像診斷裝置的實(shí)施例，其對(duì)作為受檢體的活體內(nèi)組織的血流動(dòng)態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，特別地，作為一種評(píng)價(jià)受檢體的血流動(dòng)態(tài)的圖像診斷裝置，該圖像診斷裝置具備:圖像獲取部，其獲取基于從受檢體接收的信號(hào)的圖像；判別部，其基于表示圖像的亮度的時(shí)間變化的亮度曲線的形狀，判別造影劑的流入開(kāi)始和結(jié)束；以及顯示部，其顯示判別部判別的結(jié)果。另外，本實(shí)施例是一種圖像判別方法的實(shí)施例，其基于表示基于從受檢體接收的信號(hào)的圖像的亮度的時(shí)間變化的亮度曲線的形狀，判別造影劑的流入開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間。進(jìn)一步地，本實(shí)施例是一種圖像判別方法的實(shí)施例，該圖像判別方法作為具備處理部和顯示部，評(píng)價(jià)受檢體的血流動(dòng)態(tài)的圖像診斷裝置中的圖像診斷方法，其中，處理部生成表示基于圖像獲取部獲取的、從受檢體接收的信號(hào)的圖像的亮度的時(shí)間變化的亮度曲線，基于所生成的亮度曲線的形狀，判別造影劑的流入開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，能夠?qū)⒘炼惹€、造影劑的流入開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間、流入開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間中來(lái)自圖像獲取部的圖像信息顯示在顯示部中。另外，從圖像獲取部輸入到圖像診斷裝置中的信息不僅為血流信息，還可以包含通過(guò)圖像獲取部獲得的、 活體內(nèi)組織的圖像信息、圖像數(shù)據(jù)。
[0039]圖1表示實(shí)施例1的圖像診斷裝置的框圖。實(shí)施例1的圖像診斷裝置由:圖像獲取部22、圖像處理部21、醫(yī)師用于操作圖像處理部21的外部輸入部20、以及顯示圖像處理部21的輸出信息的顯示部19構(gòu)成。圖像處理部21包含:輸入部11，其輸入通過(guò)圖像獲取部22獲取的血流信息；判別部12，其根據(jù)包含輸入的血流信息的圖像，判別造影劑向受檢體的流入開(kāi)始和結(jié)束；輸出部16，其進(jìn)行從圖像處理部21向外部的輸出；控制部17，其對(duì)圖像處理部21的內(nèi)部實(shí)施的全部處理進(jìn)行控制；以及存儲(chǔ)器18，其將輸入到輸入部11中的信息、在圖像處理部21的內(nèi)部計(jì)算出的信息暫時(shí)性保持。
[0040]判別部12由以下部分構(gòu)成:亮度評(píng)價(jià)部13，其利用從輸入部11輸入的血流信息計(jì)算表示亮度的時(shí)間變化的亮度曲線；函數(shù)評(píng)價(jià)部14，其將該亮度曲線以S形狀函數(shù)進(jìn)行近似處理來(lái)生成模型函數(shù)；以及血流評(píng)價(jià)部15，其利用模型函數(shù)評(píng)價(jià)血流動(dòng)態(tài)等。
[0041]圖像獲取部22指上述的超聲波診斷裝置、MRI裝置、CT裝置等能夠獲取來(lái)自投放到血液中的藥劑(包含造影劑)的信號(hào)的所有裝置。本實(shí)施例的圖像診斷裝置能夠用普通的計(jì)算機(jī)裝置實(shí)現(xiàn)。也就是說(shuō)，計(jì)算機(jī)裝置由:作為處理部的中央處理器(CentralProcessing Unit:CPU)、作為存儲(chǔ)部的存儲(chǔ)器、作為輸入輸出部的輸入輸出接口等構(gòu)成。
[0042]圖1的圖像處理部21內(nèi)的各功能框內(nèi)，輸入部11和輸出部16對(duì)應(yīng)于輸入輸出接口，存儲(chǔ)器18對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)器，控制部17對(duì)應(yīng)于CPU。另外，作為構(gòu)成判別部12的功能框的亮度評(píng)價(jià)部13、函數(shù)評(píng)價(jià)部14、血流評(píng)價(jià)部15對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中、在CPU中執(zhí)行的功能程序。還有，顯示部19和外部輸入部20對(duì)應(yīng)于計(jì)算機(jī)裝置附屬的顯示器和鍵盤等。本說(shuō)明書(shū)中，有時(shí)將由亮度評(píng)價(jià)部13、函數(shù)評(píng)價(jià)部14、血流評(píng)價(jià)部15構(gòu)成的判別部12與控制部17統(tǒng)稱為處理部。[0043]以下，利用圖2所示的流程圖以及圖3所示的各種曲線圖，對(duì)根據(jù)本實(shí)施例的圖像診斷裝置的血流的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行說(shuō)明。從圖像獲取部22輸入到輸入部11的信息的維度沒(méi)有特別限定，在這里作為一個(gè)例子，設(shè)想將處理的信息作為圖像信息，判別血流的動(dòng)脈相的情況。圖2的流程圖的動(dòng)作主體為圖1的圖像處理部21，特別是輸入部11，由亮度評(píng)價(jià)部
13、函數(shù)評(píng)價(jià)部14、血流評(píng)價(jià)部15構(gòu)成的判別部12，以及輸出部16，更具體地說(shuō)，是除去輸入輸出工序以外，由CPU執(zhí)行的程序。
[0044]首先，在圖2中，將圖像獲取部22中獲取的時(shí)間序列圖像數(shù)據(jù)輸入到輸入部11中(工序I)。輸入的方法為以有線或無(wú)線方式訪問(wèn)圖像獲取部22，從內(nèi)部的保存數(shù)據(jù)中選擇期望的圖像數(shù)據(jù)。另外，也可以利用閃速存儲(chǔ)器等介質(zhì)，其方式?jīng)]有限定。被輸入到輸入部11中的圖像數(shù)據(jù)被輸出給判定部12的亮度評(píng)價(jià)部13。亮度評(píng)價(jià)部13中，對(duì)于接收的圖像數(shù)據(jù)，指定在血流評(píng)價(jià)中利用的空間和時(shí)間的范圍。然后，在指定的范圍內(nèi)對(duì)圖像數(shù)據(jù)實(shí)施空間平均，將圖像數(shù)據(jù)變換為表示亮度的時(shí)間變化的I維亮度曲線(f(t))。然后，實(shí)施對(duì)f(t)進(jìn)行時(shí)間微分(f’ (t))的時(shí)間微分處理(工序2)。
[0045]圖3表示上述的亮度曲線及其時(shí)間微分處理的結(jié)果。時(shí)間微分32表示亮度曲線31的時(shí)間變化。也就是說(shuō)，時(shí)間微分32f’ (t)的最大值指的是亮度曲線31f(t)的值以最高傾斜度上升的時(shí)刻，因此取最大值的時(shí)間(t0)位于動(dòng)脈相的大約中心。在圖3中，33為亮度曲線31在t0附近的亮度曲線，34為模型函數(shù)，35為其切線。
[0046]然后，通過(guò)近似處理，進(jìn)行基于S形狀函數(shù)的模型函數(shù)的計(jì)算(工序4)。作為S形狀函數(shù)，可以列舉雙曲線函數(shù)、戈珀茲(Gompertz)函數(shù)、累積正態(tài)分布函數(shù)等，本實(shí)施例中并不限定S形狀函數(shù)的種類，但在這里以下式(I)所示的雙曲線函數(shù)為例進(jìn)行說(shuō)明。該雙曲線函數(shù)等S形狀函數(shù)預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器18中，但也可以根據(jù)需要由醫(yī)師使用外部輸入部20從輸入部11添加。
[0047][數(shù)學(xué)式I]
【權(quán)利要求】
1.一種評(píng)價(jià)受檢體的血流動(dòng)態(tài)的圖像診斷裝置，其特征在于，具備: 圖像獲取部，其獲取基于從所述受檢體接收的信號(hào)的圖像； 判別部，其基于表示所述圖像的亮度的時(shí)間變化的亮度曲線的形狀，判別造影劑的流入開(kāi)始和結(jié)束；以及 顯示部，其顯示通過(guò)所述判別部判別的結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像診斷裝置，其特征在于， 所述判別部將所述亮度曲線的形狀以S形狀函數(shù)進(jìn)行近似處理來(lái)生成模型函數(shù)， 利用所述模型函數(shù)的拐點(diǎn)判別所述造影劑的流入開(kāi)始和結(jié)束。
3.如權(quán)利要 求2所述的圖像診斷裝置，其特征在于， 所述判別部進(jìn)行最小二乘法等通用地使用的擬合處理，作為所述亮度曲線的基于S形狀函數(shù)的所述近似處理。
4.如權(quán)利要求2所述的圖像診斷裝置，其特征在于， 所述判別部在所述近似處理中使用將所述亮度曲線進(jìn)行時(shí)間微分處理所得的函數(shù)的最大值來(lái)計(jì)算拐點(diǎn)附近的時(shí)間。
5.如權(quán)利要求2所述的圖像診斷裝置，其特征在于， 所述判別部在所述近似處理中使用所述亮度曲線的頻度分布來(lái)計(jì)算拐點(diǎn)附近的時(shí)間。
6.如權(quán)利要求2所述的圖像診斷裝置，其特征在于， 還具備外部輸入部， 所述外部輸入部在所述近似處理中，對(duì)所述顯示部中顯示的所述亮度曲線，能夠輸入所述亮度曲線的拐點(diǎn)附近的時(shí)間。
7.如權(quán)利要求2所述的圖像診斷裝置，其特征在于， 所述判別部基于所述模型函數(shù)的拐點(diǎn)處的切線與設(shè)在所述模型函數(shù)的上下的漸近線的交點(diǎn)、或者基于所述亮度曲線的頻度分布，實(shí)施所述造影劑的流入開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間的判別。
8.如權(quán)利要求2所述的圖像診斷裝置，其特征在于， 還具備外部輸入部， 所述顯示部顯示所述模型函數(shù)、所述模型函數(shù)的拐點(diǎn)與切線的斜率； 所述外部輸入部能夠?qū)λ鲲@示部中顯示的所述模型函數(shù)的拐點(diǎn)與切線進(jìn)行微調(diào)整。
9.如權(quán)利要求2所述的圖像診斷裝置，其特征在于， 所述造影劑以多階段流入的情況下，所述判別部使用將獲得的多個(gè)所述S形狀函數(shù)線性結(jié)合而得的函數(shù)，生成所述模型函數(shù)。
10.如權(quán)利要求2所述的圖像診斷裝置，其特征在于， 所述顯示部能夠顯示:表示時(shí)間變化的所述亮度曲線、通過(guò)所述判別部生成的所述模型函數(shù)、來(lái)自所述圖像獲取部的圖像信息、所述判別部判別的所述造影劑的流入開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間。
11.如權(quán)利要求1所述的圖像診斷裝置，其特征在于， 所述判別部對(duì)來(lái)自所述圖像獲取部的圖像實(shí)施空間平均或時(shí)間平均的處理后，生成所述亮度曲線。
12.如權(quán)利要求2所述的圖像診斷裝置，其特征在于，所述顯示部顯示在所述判別部判別的所述造影劑的流入開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間內(nèi)從所述圖像獲取部獲取的圖像信息。
13.如權(quán)利要求1所述的圖像診斷裝置，其特征在于， 還具備運(yùn)算部，其進(jìn)行從所述圖像獲取部獲取的圖像信息的平均值計(jì)算，或者運(yùn)算最大亮度。
14.一種圖像判別方法，其特征在于， 基于亮度曲線的形狀，判別造影劑的流入開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，所述亮度曲線表示基于從受檢體接收的信號(hào)的圖像的亮度的時(shí)間變化。
15.如權(quán)利要求14所述的圖像判別方法，其特征在于， 將生成的所述亮度曲線以S形狀函數(shù)進(jìn)行近似來(lái)作為模型函數(shù)， 使用所述模型函數(shù)的拐點(diǎn)，判別所述造影劑的流入開(kāi)始時(shí)間和流入結(jié)束時(shí)間。
【文檔編號(hào)】A61B8/06GK103764042SQ201280042040
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月19日
【發(fā)明者】吉川秀樹(shù) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立醫(yī)療器械