(57)【要約】【課題】本発明の目的は、血管等の細管形状の対象に関する投影画像を対象の走行方向の情報とともに表示する画像処理装置及び画像処理方法を提供することにある。【解決手段】画像処理装置は、被検体内の細管形状の対象に関する立体画像のデータを憶する記憶部１３２と、立体画像のデータを用いて対象の接線ベクトルを対象上の多点にわたって計算し、接線ベクトルの任意設定された投影面に対する角度を計算し、角度に応じたカラー値を有する対象のカラーマップのデータを投影面に対する投影により生成するカラーマップ生成部１２９と、カラーマップをカラー表示する表示部１２７とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の細管形状の対象に関する立体画像のデータを記憶する記憶部と、
前記立体画像のデータを用いて前記対象の接線ベクトルを前記対象上の多点にわたって計算する手段と、
前記接線ベクトルの任意設定された投影面に対する角度を計算する手段と、
前記角度に応じたカラー値を有する前記対象のカラーマップのデータを前記投影面に対する投影により生成する手段と、
前記カラーマップをカラー表示する手段とを具備することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記対象の接線ベクトルを計算する前処理として前記立体画像のデータから前記対象の中心軸を抽出する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記立体画像のデータを用いて前記対象の３次元画像のデータを前記投影面に対する投影により生成する手段と、前記対象の３次元画像のデータと前記カラーマップのデータとを合成する手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記対象は血管、カテーテル又は鉗子であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項５】
被検体内の細管形状の対象に関する立体画像のデータを用いて前記対象の接線ベクトルを前記対象上の多点にわたって計算し、
前記接線ベクトルの任意設定された投影面に対する角度を計算し、
前記角度に応じたカラー値を有する前記対象のカラーマップのデータを前記投影面に対する投影により生成し、
前記カラーマップをカラー表示することを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内の血管等の細管形状を対象として立体画像データ（ボリュームデータ）から３次元画像データ（投影画像データ）や画像処理装置及び画像処理方法に関する
【背景技術】
【０００２】
細管形状の対象として典型的には血管の構造を立体的に表示する機会が増加している。実際的には血管に関する奥行き情報を有する立体画像データ（ボリュームデータ）から投影画像を生成し、また陰影を付けて立体視できるように表示している。
【０００３】
しかし実際には投影方向に関する血管走行の向きが非常に分かり難いのが現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、血管等の細管形状の対象に関する投影画像を対象の走行方向の情報とともに表示する画像処理装置及び画像処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１局面による画像処理装置は、被検体内の細管形状の対象に関する立体画像のデータを記憶する記憶部と、前記立体画像のデータを用いて前記対象の接線ベクトルを前記対象上の多点にわたって計算する手段と、前記接線ベクトルの任意設定された投影面に対する角度を計算する手段と、前記角度に応じたカラー値を有する前記対象のカラーマップのデータを前記投影面に対する投影により生成する手段と、前記カラーマップをカラー表示する手段とを具備することを特徴とする。  
本発明の第２局面による画像処理方法は、被検体内の細管形状の対象に関する立体画像のデータを用いて前記対象の接線ベクトルを前記対象上の多点にわたって計算し、前記接線ベクトルの任意設定された投影面に対する角度を計算し、前記角度に応じたカラー値を有する前記対象のカラーマップのデータを前記投影面に対する投影により生成し、前記カラーマップをカラー表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、血管等の細管形状の対象に関する投影画像を対象の走行方向の情報とともに表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による画像処理装置を説明する。なお、ここでは、画像処理装置はバイプレーンＸ線撮影装置に組み込まれるものとして説明するが、もちろん単独で構成可能である。また、当該画像処理装置の画像処理をコンピュータに実現させるためのプログラムとして構成可能であり、またそれを記憶したコンピュータで読み取り可能な記憶媒体として提供され得る。
【０００８】
また、以下では、本実施形態の画像処理装置は、２方向から略同時撮影したＸ線投影画像から再構成した血管の立体画像データ（ボリュームデータ）を対象として説明するが、それに限定されるものではない。シングルプレーンＸ線撮影装置により異なる時刻に撮影した２方向からの投影画像から再構成した血管の立体画像データ、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（ＣＴスキャナ）、磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ）等の他の撮影装置で取得したデータに由来するボリュームデータを対象としてもよい。
【０００９】
また、画像処理の対象としては、被検体内に存する細管形状のものであり、典型的には血管であるが、それに限定されず、カテーテル、鉗子、内視鏡等であってもよい。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る画像処理装置を装備したバイプレーンＸ線撮影装置を示している。まず、簡単にバイプレーンＸ線撮影装置について説明する。バイプレーンＸ線撮影装置は、正面系（フロンタル；Ｆ）のＸ線撮影系統と、側面系（ラテラル；Ｌ）のＸ線撮影系統とを備える。正面系のＸ線撮影系統は、Ｘ線管１１２−１と、Ｘ線管１１２−１に被検体を挟んで正対するＸ線検出器１１４−１とを有している。側面系のＸ線撮影系統は、Ｘ線管１１２−２と、Ｘ線管１１２−２に被検体を挟んで正対するＸ線検出器１１４−２とを有している。Ｘ線検出器１１４−１，１１４−２は、典型的には、入射Ｘ線を直接的又は間接的に電荷に変換する複数の検出素子（画素）が３次元状に配列されてなる固体平面検出器である。正面系のＸ線管１１２−１は例えば床置型のＣアーム１３の一端に取り付けられ、Ｘ線検出器１１４−１はＣアーム１３の他端に取り付けられる。側面系のＸ線管１１２−２は例えば天井吊り下げ型のΩアーム２３の一端に取り付けられ、Ｘ線検出器１１４−２はΩアーム２３の他端に取り付けられる。Ｘ線管１１２−１の焦点からＸ線検出器１１４−１の受像面中心を結ぶ撮影中心軸ＣＡ１と、Ｘ線管１１２−２の焦点からＸ線検出器１１４−２の受像面中心を結ぶ撮影中心軸ＣＡ２とは、アイソセンタと呼ばれる不動点で交差するように、Ｃアーム１３の支持機構とΩアーム２３の支持機構とが設計されている。
【００１１】
架台制御部１１１は、インタフェース１２１を介して接続された操作卓１２３からの操作者指示にしたがってＣアーム１３及びΩアーム２３の位置及び方向を任意に制御するとともに、各撮影系統の撮影位置及び撮影方向に関するデータを図示しないセンサから取得する。各撮影系統の撮影位置及び撮影方向に関するデータは、Ｘ線制御部１１３からの管電圧印加によりＸ線管１１２−１，１１２−２から発生されるＸ線に同期してＸ線検出器１１４−１，１１４−２から検出器制御部１１５を介して発生される投影画像データとともに、画像記憶部１１７に記憶される。表示部１２７は、ＣＲＴ等の表示装置であり、画像表示制御部１２５を介して接続される。血管抽出部１１９は投影画像データから、例えば閾値処理により造影された血管の像を抽出する。立体画像再構成部１３１は、操作者により指定された撮影方向の異なる２枚の投影画像間での部位を同じとする複数の対応点の位置関係に基づいて、各投影画像から血管抽出部１１９により抽出された血管の立体画像データ（ボリュームデータともいう）を再構成する。立体画像データ記憶部１３２は、立体画像再構成部１３１で再構成された立体画像データを記憶する。
【００１２】
上述したように、立体画像データ記憶部１３２は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（ＣＴスキャナ）や磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ）等の他の撮影装置で取得された画像データから生成された立体画像データを記憶するようにしてもよい。３次元画像生成部１３３は、立体画像データ記憶部１３２に記憶された立体画像データを、任意の視点で任意のビューアングル（撮影方向）に対応する投影面に対して投影することにより、血管の形態構造を擬似的に立体的に表す３次元画像としての投影画像（血管形態を表す投影画像）を生成する。生成された血管形態を表す投影画像は表示部１２７に表示される。
【００１３】
血管カラーマップ生成部１２９は、立体画像データ記憶部１３２に記憶された立体画像データから、血管の中心軸（センターライン）を抽出し、血管の中心軸上の多点（ボクセル）について個々に血管の接線ベクトルを計算し、接線ベクトルの投影面に対する角度（接線ベクトルと投影面とのなす角度）を各点（ボクセル）ごとに計算する。この角度が、血管走行方向を表す。さらに、血管カラーマップ生成部１２９は、予め保持しているカラーテーブルに従って、当該角度をカラー値に変換し、このカラー値をボクセル値とするボリュームデータ（血管の走行方向に関するボリュームデータと称する）を生成する。血管カラーマップ生成部１２９は、生成した血管の走行方向に関するボリュームデータを、血管形態を表す投影画像を同じ視点及び同じビューアングルで同じ投影面に対して投影処理を施すことにより、血管の走行方向を表す投影画像（血管の走行方向を表す投影画像）としてのカラーマップを生成する。生成されたカラーマップは、画像合成部１３５において血管形態を表す投影画像に重ねられ(superimpose)、表示部１２７に表示される。
【００１４】
上記血管の走行方向を表すカラーマップの生成について以下に詳述する。まず、カラーマップとは、図２に例示するように、操作者指定の視点からの視線（投影中心線）に対して直交するように設定される投影面に対する各点の血管接線ベクトルの角度θに応じたカラー値を画素値とする血管走行方向をカラーで表すマップである。図２の例では、投影面に直交する血管部分は赤で表示され、投影面と平行な血管部分は青で表示され、その間の角度で投影面に交差する血管部分は赤と青との間で緩やかに変化する色相を与えられる。なお、図２では、便宜上、色の相違を、点線、三角、円、バツ印等の線デザインの相違により表現している。
【００１５】
図３には、血管の走行方向を表すカラーマップの生成処理の手順を示している。ここでは図４に例示するようにバイプレーンＸ線撮影装置により同一部位を異なる撮影方向からほぼ同時に撮影した画像Ａ，Ｂから血管抽出部１１９により抽出された血管の画像から、画像Ａ，Ｂ上で操作者により指定された部位を同じとする複数の対応点の位置関係に基づいて、立体画像データ（ボリュームデータともいう）が再構成される（Ｓ１１）。血管の立体画像データは、立体画像データ記憶部１３２に記憶される。上述したように、立体画像データは、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（ＣＴスキャナ）や磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ）等の他の撮影装置で取得したデータに由来するボリュームデータであってもよい。
【００１６】
再構成されたボリュームデータから、血管の中心軸（センターライン）が抽出される（Ｓ１２）。ボリュームデータから血管のセンターラインを抽出する手法は、既存の任意の手法が採用される。次に、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、血管のセンターライン上の多点（ボクセル）を対象として、ボクセルごとに血管の接線ベクトルが計算される（Ｓ１３）。
【００１７】
次に、図６に示すように、どこに視点をおいた場合の画像が見たいかに従って、操作者により操作卓１２３を介して３次元座標上の任意の位置に視点が設定され、任意の向きに投影方向が設定される（Ｓ１４）。なお、インターベンションで参照画像として用いる場合は、投影方向はＸ線撮影装置のＸ線管１１２−１の方向と一致させることになる。視点と投影方向が決まると投影面が決まる。この投影面に対する接線ベクトルの角度（交差角度）が、血管中心線上の点（ボクセル）ごとに計算される（Ｓ１５）。角度は図８（ａ）、図８（ｂ）に示すような所定のカラーテーブルに従ってカラー値に変換される（Ｓ１６）。それにより投影面に対する血管走行方向の角度に応じたカラー値のデータをボクセル値とするボリュームデータが生成される。
【００１８】
図８（ａ）の例では、血管が投影面に平行な当該角度がゼロ度のボクセルには青色に対応するデータが割り当てられ、血管が投影面に直交する当該角度が９０度のボクセルには赤色に対応するデータが割り当てられ、その間の角度のボクセルには赤と青との間で緩やかに変化する色相に対応するデータが割り当てられる。図８（ｂ）の例では、血管が投影面に平行な当該角度がゼロ度のボクセルには青色に対応するデータが割り当てられ、血管が投影面に直交する当該角度が９０度のボクセルには赤色に対応するデータが割り当てられ、その間の角度のボクセルには赤と青との間で黄色が混在されて緩やかに変化する色相に対応するデータが割り当てられる。
【００１９】
血管カラーマップ生成部１２９では、投影面に対する血管の角度に応じたカラー値をボクセル値とするボリュームデータを、血管形態を表す投影画像を同じ視点及び同じビューアングルで同じ投影面に対して投影処理を施すことにより、血管の走行方向を表す投影画像（血管の走行方向を表す投影画像）としてのカラーマップが生成される。生成されたカラーマップは、画像合成部１３５において血管形態を表す投影画像に重ねられ(superimpose)、表示部１２７に表示される（Ｓ１７）。
【００２０】
本実施形態によれば、血管の形態を表す投影画像に、血管走行方向と投影面との角度に応じて色付けがなされるので、血管の各部の走行方向、血管の曲がり具合等を正確に認識することができる。
【００２１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成をそれを含むＸ線診断装置の構成とともに示す図。
【図２】図１の血管カラーマップ生成部による血管カラーマップの一例を示す図。
【図３】本実施形態による血管カラーマップの生成から表示に至るまでの一連の流れを示す図。
【図４】図３の“立体画像を得る”処理工程の補足説明図。
【図５】図３の“血管センターラインの接線ベクトルを計算する“処理工程の補足説明図。
【図６】図３の“投影方向を定める”処理工程の補足説明図。
【図７】図３の“接線ベクトルと投影面との角度θを計算する”処理工程の補足説明図。
【図８】図３の“角度θをカラー値に置き換える”処理工程の補足説明図。
【図９】図３の“スーパーインポーズ表示する”処理工程の表示例を示す図。
【符号の説明】
【００２３】
１１１…架台制御部、１１２−１…正面系Ｘ線管、１１２−２…側面系Ｘ線管、１１３…Ｘ線制御部、１１４−１…正面系Ｘ線検出器、１１４−２…側面系Ｘ線検出器、１１５…検出器制御部、１１７…画像記憶部、１１９…血管抽出部、１２１…操作卓インタフェース、１２３…操作卓、１２５…画像表示制御部、１２７…表示部、１２９…血管カラーマップ生成部、１３１…立体画像再構成部、１３２…立体画像データ記憶部、１３３…３次元画像生成部、１３５…画像合成部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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